基地式调节器的应用

来实现这个功能。 FB34、FB35 方程式分别为:
SO = ( SA GA + BA ) GO + BO = SA 0. 5 SO = ( SA GA + BA ) GO + BO = ( SA + 1) 0. 5
FB14、FB55同时进行手/ 自 动切换。取 FB14的手 动 状 态 作 跟 踪 命 令 信 号。由 于 FB55 的 状 态 是 跟 随 FB14, 因此在操作面板上 进行手/ 自动 切换是同 时改变 FB14和 FB55的状态。
O 信号, 故可实现手/ 自动无扰动 切换。表 1 为 3 种基 地式调节器的比较如下:
式调节器的使用日趋减少。
气动式基地调节器
随着微处理器的 广泛 使用, 人 们又 从集散 型控制
系统( DCS) 的 最 初概 念
危险 分 散、管 理 集中 出
典型产品: 国产 B 系列、从 Honeywell 技术引进、KF 系列( 广东仪表厂)
信号传递的时间, 有 利于 改善调 节的品 质; 其 次, 基地 式调节器安装在操作位置附近, 观察方便、直观。因此 在很长一段时间内基地式 调节器 得到 了广泛 的应 用。
不能接入外部反馈信号, 故难以实现手/ 自动无扰动切 换。随后美国 MOORE 公司推出名为 348FIELDPAC 的 基地式调节器, 它比 带 PID 功 能的智 能式 变送器 多了
发, 提出了彻底将电子元器 件故障 的危 险分散 到每个 回路。即将 PID 等调节 功能集 成到 变送 器中, 然后采
使用情况: 维护 困难、安 装复 杂、调节 稳定 性差简 单 PID 调节不能进行数据通信; 人工调整机械部分
用数字通信的办法将 I/ O 总线直接引到现场, 与变送器 相联接。这就是基地式仪表及现场总线出现的社会基础
FB13是一个正作用控 制器, 当 压力高时 输出增 65
自动化仪表 第 26 卷第 9 期 2005 年 9 月
大, 压力低时输出减小。 分程 是通 过 FB38、FB39实现 的。FB38( 辅 汽阀 )
一路为正增益零偏置。当输入 0~ 50% 时, 输出从 0~ 100% ; 当 输 入 从 50 ~ 100% 时, 输 出 保 持 为 100% 。 FB39( 溢流阀 ) 一 路为 正 增 益负 偏 置, 当 其 输入 从 0~ 50% 时, 输出保持为 0, 当输入从 50~ 100% 时, 输出为 0~ 100% 。FB38、FB39方程式分别为:
由于是一个 FB13控制两个阀门, 如果不将反馈 信号引入 FB13会 造 成回 路 切换 时 有扰 动。因 此 通过 FB12送出状态信号给 FB49。当输出< 50% 时, 选择辅汽 阀的反馈引入 FB13, 当输出> 50% 时, 选择溢流阀的反 馈引入 FB13。
由于 FB13的输出 经过 FB38和 FB39后, 阀门控制 指令都发生了变 化( 放大 和偏置 ) , 因此 阀位反 馈信号 必须演算回到 FB13的原阀门控制指令。FB34和 FB35用
自动化仪表 第 26 卷第 9 期 2005 年 9 月
基地式调节器的应用
Application of Field Mounted Controller
卞爱民1 王 凯1 彭 新2
( 上海工业自动化仪表研究所1, 上海 200233; 广州珠江气体工业有限公司2, 珠江 510730)
摘 要 分析了基地式调节器发展及应用状况和电子式基地调节器的优点。并以 Moore 公司 348FIELDPAC 基地式调节器为例, 介绍 了基地式调节器的功能、特点及其典型应用。
图 2 控制原理及 组态图
模拟量输入块 FB01; 模拟量输出块 FB03、FB29; 设 定 值 高/ 低 限 功 能 块 FB09、FB51; 按 钮 切 换 块 FB11; 报警 块 FB12; PID 控 制 器块 FB13; 手/ 自动 切换块 FB14、FB55; 设定值跟踪和保持块 FB17; 算术 块 FB34、FB35; 增益 及偏 置功 能块 FB38、FB39; 通用 切换块 FB49; 三路切换开关 FB71。 4. 2 工作原理
适用范围: 温度、压力、液位( 差压) ; 简易电子基地调节器
与技术基础。基地式调节器在这种形势下又获得了新的 生命, 它用集成的办法把变送、调节、显示、调校、操作、通 信等功能集于一身, 体现出智能化现场仪表的特点。
典 型 产 品: 340D ( 美 国 Moore 公司 ) 、LD301 ( 美 国 Smar 公司)
电子式基地调节器 典型产品: 348FIELDPAC( 美国 Moore 公司)
因此 B 系列和 KF 系列的调 节器称为 气动式 基地调节
使用情况: 维护方便、安装简单、调节稳定性优、复
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PROCESS AUTOMATION INSTRUMENTATION Vol. 26 No. 9 September 2005
S O = ( SA GA + BA ) GO + BO = SA 2 S O = ( SA GA + BA ) GO + BO = SA 2 - 1
当压力较高时, FB13输出 增大( 50%) , FB14( 辅 汽阀) 的输出从 0~ 100% , 而 FB55( 溢流 阀) 的输出保 持 在 0% ; 当 FB13输出不断增大( 50% ) , FB14( 辅汽 阀) 的 输出保持在 100% , 而 FB55( 溢流阀) 的输出从0~ 100% 。 当压力较低时, FB13输出减小 ( 50% ) , FB14( 辅 汽阀) 的 输出保持在 100% , 而 FB55( 溢流阀) 的输出从 100~ 0% , 当 FB13输出不断减小( 50% ) , FB55( 溢流阀 ) 的输出 保 持在 0% , 而 FB14( 辅汽阀) 的输出从100~ 0% 。
具有极好的防爆性能。有本安型、防爆型等几 种形式可供选择, 最高可 在 级 区 C 组或 D 组环境 下工作。
有大的显示屏, 可在宽广的视角内观察显示值
基地式调节器的应用 卞爱民, 等 ( 棒图或数码显示) 。
可采用 HART 协议与上位仪表进行数据通信。
4 348FIELDPAC 基地式调节器的典型应用
图 1 轴封压力系统简单工艺图
4. 1 控制要求 轴封压力控制系 统为一 个分 程控制 系统, 由一台
348FIELDPAC 基地 式 调节 器 控制 辅 汽阀 和 溢 流阀。 辅汽阀和溢流阀不 是同时 动作的, 而是根 据当 前控制 输出的大小或控 制辅汽 阀, 或控 制溢 流阀。控 制原理 及组态图见图 2。功能块主要是:
采用数字化的现场总线, 每对现场总线可以连 接多台智能化现场仪表, 大 大地改 变了 以往一 个现场 仪表一对导线引进控制室的局面, 节约了导线、简化了 施工、降低了费用。
3 348FIELDPAC 基地式调节器的特点
高度集成化 一台 348 FIELDPAC 中配 备了 2 个单 回路 调节 器, 3 路模拟量输入, 2 路模拟量输出, 可 组成两个单回 路调节系统或是一个复杂调节系统; 可在背部直接插入压力、差压变送器; 可直接接入热电偶/ 热电阻/ mV 信号, 不必采用 温度变送器; 可接受气动信号输入, 也可直接输出气动信 号, 用户不必再配备电气转换器; 可有二 路 开关 量输 入、四路 ( 其 中 二路 为 继电 器) 开关量输出。 比一般的智能式变送器具有更丰富的算法, 可 以方便地组态各种复杂的调节功能或逻辑功能。 可承受 恶 劣的 工 作环 境, 它具 有 封闭 的 符合 IP65 等级的金属外 壳, 可以 在- 40 ~ + 85 , 相对 湿度 5~ 100% 的恶劣环境下工作。
智能式现 场仪表 通过 I/ O 总 线与 控制 室仪表 相连接, 仍然可以 实现信 息的 集中管 理。这是 和以往 的基地式仪表的根本差别。而且由于 I/ O 总线是数字 式的, 因此传递的信息量大 大地多 于模 拟信号 的信息 量。一般来说 HART 协议的 I/ O 总 线在同一 对导线上 可以 实现 17~ 19 种信 息的 传递, 包 括现 场仪 表 的量 程、另位迁移、限 幅、报 警、PID 参数 的 设定, 给定 值甚 至于包括现场仪表自身自诊断的结果。可以在控制室 或就地对此仪表进行标定或调校, 充分体现了 危险分 散、管理集中 的原则。
基地式仪表大多 用于单 回路 控制系 统, 但 由于数 字技术的应 用, 控制 算法 的品 种 已接 近 DCS 的 算法, 因此它能实现如串 级、比值、超驰 等复杂 控制 系统, 且 能对输入信号进行温压补偿或选择等信号处理。系统 的复杂程度受限 于控制 器的输 入/ 输出数 量以 及每个 控制算法只能调用一次。但它完全可以实现比较复杂 的控制系统, 这里仅以轴封压力控制系统( 其工艺情况 如图 1 所示) 为例加以说明。
操作面板上的 A/ M 按钮是控制 FB14, 而 FB14是 在辅汽阀控制回路中, 因此必须在辅汽阀控制回路( 即 操作面板上 PB2 按钮的箭头显示在上方) 中进行手/ 自 动切换才能有效。
5 结束语
综上所述, 一台 348FIELDPAC 基地式调节器能实 现复杂的控制要求。此调节器实现轴封控制系统的控 制只是电厂控制系 统的一 个范例, 对于其 它各 种控制 系统, 基地式调节器 同样也 能很容 易地实 现所 需的控 制功能。这种控制由于投资合理、功能强大、安装和使 用方便, 且能通过 HART 协议与 DCS 系统通信, 因此适 合于 300MW 以上的 新机组, 尤其 在机 组大、小修 时增 加个别设备的控制显得更加方便。 参考文献
现, 因此长期使用 后调节 品质会 变差。随 着电 子技术 的发展, 出现了带 PID 调节功能的智能式 变送器, 主要
现场环境下工作的集成式仪表。由于基地式调节器可 以安装在一次检测元件或 终端执 行元 件附近, 缩短了
包括美国 MOORE 公司的 340D 系列和美国 SMAR 公司 的 LD301 系列, 由于受变送器本身的限制, 这种调节器
然而随着生产简单过程向大型化、连续化、集成化和复 杂化方向发展, 与之 相应 的控制 技术、控制理 论、控制
一个全功能的 显示 屏, 增加 了 70 多 个运 算功能 块, 可 以通过自行组态, 实现复杂 PID 调节; 并可接入多 种 I/
系统和控制 工具 都发 生 了很 大的 变化。 特别 是 随着 DCS、SCADA 等系 统的 发 展, 管 理日 益 集中, 因此 基地
杂 PID、串级 PID 以及其 他运算、可 运行 数据通 信面板 上直接组态
适ห้องสมุดไป่ตู้范围: 温度、压力、液位( 差压) 。
2 电子式基地式调节器的优点
由于 PID、报警 等功 能直 接在 仪表 中实 现, 做 到了真正的危险分散。一个电子元器件的故障一般只 影响到一个回路, 把危险的影响减少到了最小限度。
analyzed. With Moore 348FIELDPAC controller as example, the functions and features of the filed mounted controller and the typical applications are
present ed.
关键词 基地式调节器 智能化 PID 控制 现场总线 Abstract The development and applicable conditions of field mounted controllers as well as the advantages of electronic field mounted controllers are
使用情况: 维护方便、安装简单、调节稳定性优、简
1 基地式调节器的发展及应用状况
单 PID 调节( 优) 、可进行数据通信; 用组态器组态 适用范围: 温度、压力、液位( 差压) ;
最初的 基 地式 调 节 器 包 括国 产 B 系 列 和 KF 系 列, 由于当时的调节仪表大多还是以气动式仪表为 主,
Keywords Field mounted controller Intelligentization PID control Fieldbus
0 引言
器。调节部件以喷嘴、挡板等机械部件为主, 由于机械 部件容易磨损, 控制 组态是 以人工 调整机 械部 件来实
所谓基地 式 调节 器 就是 集 变送、调 节、指 示 或记 录、手自动切换及调节参数 设定于 一身 且能在 恶劣的