给水排水工程仪表与控制七过程控制仪表.ppt

给水排水工程仪表与控制,华中科技大学电气与电子工程学院,给水排水工程 过程控制仪表,过程控制仪表的基本类型传统控制器基于微处理器的智能控制器,过程控制仪表,50年来，中国控制仪表和控制系统在经历了气动基地式仪表、电动（气动）单元组合仪表、智能数字调节器几代控制仪表的发展过程后，进入了DCS、PLC、FCS、PCBCS控制系统并存的时代。,过程控制仪表,基本类型,过程控制仪表,传统控制器：自力式控制器 自力式调节器是以被调介质本身的力量或经简单的转换，去带动调节阀等装置实现自动控制。,过程控制仪表,传统控制器：基地式控制器基地式调节器一般带有指示或记录机构。调节器的测量机构将被控参数转换成位移信号，送到比较机构与给定位移信号相比较，再经二级功率放大器和反馈机构，发出控制信号去操作调节阀实现自动控制。常见的电动基地式调节器如动圈式指示调节器。XF系列动圈式指示调节仪,过程控制仪表,传统控制器：单元组合式自动化仪表单元组合仪表是根据生产过程自动控制系统中各个环节应具有的不同功能，将整个系统划分成若干个具有独立作用的单元，各单元间以统一信号互相联系。单元的品种虽然不很多，但可按照生产工艺的需要加以组合，构成各种单参数或多参数的自动控制系统。有气动单元组合式和电动单元组合式二种。QDZ 和 DDZ,过程控制仪表,QDZpneumatic modular system for automatic control标准单元是按仪表在自动控制系统和自动调节系统中的作用划分的,各单元间使用统一标准的(20100 kPa)气压信号。由若干种具有独立功能的标准单元组成的一套气动调节仪表，用压缩空气作为能源。,过程控制仪表,这些单元经过不同的组合，可构成不同复杂程度的各种自动检测系统和自动调节系统。气动单元组合仪表广泛应用于各种工业生产自动化过程，特别适宜用在易燃、易爆的场合，还常通过转换单元与电动单元组合仪表联用。气动单元组合仪表的、型，不同之处主要在于内部的结构原理，外部性能一致。,过程控制仪表,过程控制仪表,electronic modular system for automatic control DDZ 从1958年开始，中国开始研制电动单元组合仪表，1964年，全套27个品种的DDZ-I型仪表全部投入生产，采用磁放大器和6N1型电子管作为主要放大元件,结构上采用多单元制，所以仪表体积大、性能差、构成系统仪表用量多，实际应用量很少。,过程控制仪表,DDZ 从1965年起，中国开始研制DDZ-II型电动单元组合仪表，采用010mA直流电流信号制并以晶体管作为主要放大元件。1970年，国家组织了全国统一设计，规范了DDZ-II型电动单元组合仪表的型号、性能指标、连接部件、外形尺寸。DDZ-II型电动单元组合仪表在全国得到较为普遍的应用，一批由数十个甚至更多调节回路组成的控制系统在各行各业投入运行。,过程控制仪表,DDZ 同时，我国开始研制DDZ-III型电动单元组合仪表，它采用国际通用的420mA信号制、以线性集成电路作为主要放大元件并具有防爆安全功能。,过程控制仪表,过程控制仪表,传统控制器：组装式自动化仪表simplified package system,过程控制仪表,过程控制仪表,过程控制仪表,按照大型机组或过程控制的要求，选用各种标准化的独立功能组件组合成的专用控制装置，简称组装仪表。这种控制装置是在气动单元组合仪表和电动单元组合仪表的基础上发展起来的，但它与单元组合仪表相比又有不同的作用。,过程控制仪表,组装仪表是将单元组合仪表的各个单元再划分为独立功能组件，并制成插件形式，按用户的需要选用各种插件组合起来，构成一个立柜或几个立柜，加上显示操作台,组成大型控制装置。对立柜内的组件集中供电，组件间信号联系在柜内采用矩阵接线方式，系统结构变更十分方便。,过程控制仪表,组装仪表的组件品种繁多，除调节计算组件外还有逻辑控制、顺序控制和监控组件,因此除了能组成常规的PID调节器外，还能构成各种复杂的调节系统，如前馈调节、多参数解耦、超驰调节等，在故障报警时能将控制系统自动地切换到安全位置。,过程控制仪表,组装仪表还备有与计算机联用的接口，能适应计算机设定值控制的要求。组装仪表是20世纪70年代初发展起来的，各种功能组件的核心元器件是集成运算放大器。到70年代后期，不少组件已开始采用微处理机,使组装仪表的控制功能进一步完善,并逐渐与以计算机技术、控制技术和通信技术为基础的分散型控制系统融为一体。,过程控制仪表,组装仪表能适应现代工业生产过程日益庞大与复杂、工艺不断更新的要求，广泛用于大型、高效率、关键工艺装置的自动控制系统中，已用在大型火力发电厂、钢铁厂、化工厂等。整套装置有模拟量功能组件和数字量控制组件两大类。模拟量功能组件有信号转换、计算、调节、控制、给定、显示操作组件以及电源等；数字量组件有电平转换、采样、译码、二极管矩阵、寄存器、优先报警、逻辑给定和切换、数字显示操作组件。,过程控制仪表,基于CPU的智能控制器PLCDCSFCSPCBCS,过程控制仪表,PLCprogrammable controller programmable logic controller 采用可编程序的存储器并具有逻辑、顺序和数值运算等功能的顺序控制器，也称可编程序式控制器，PC or PLC为与Personal Computer区别，改称PLC,过程控制仪表,可编程序控制器的发展经历了三个阶段：采用固定（硬）布线方式，以代替电磁继电器盘；以逻辑控制为主，采用不固定（软）布线方式，在此之前这类控制器又称可编程序逻辑控制器；采用内部装有程序的存储器，程序变动十分容易。1985年生产的可编程序控制器已普遍采用计算机技术，它除了存储容量小、输入输出通道以开关量为主和编程语言不同外，与一般微型计算机系统已十分相似。,过程控制仪表,结构原理 可编程序控制器的一般硬件结构由 6个基本部分组成：通用微处理机，实现算术和逻辑运算，是可编程序控制器的核心部分,通常采用8位、16位通用微处理机或单片微处理机；存储器，它一般配置RAM存储数据和配置EPROM存储程序；输入输出接口；,过程控制仪表,功能选择开关；运行指示器；编程器，它既可与PLC组成一体也可独立于外。,过程控制仪表,过程控制仪表,控制程序通过编程器转换为二进制指令代码存入可编只读存储器中。控制器运行时，机器内部不断循环“扫描“,在每次“扫描”中,中央处理单元的运算器按指令计数器加 1的顺序逐条读取程序存储器中的指令，并予以执行。,过程控制仪表,处理一条指令时，一方面对所有输入开关量采样,并存入输入接口的输入寄存器中,另一方面根据指令规定的操作内容，对相应的输入输出开关量和中间变量进行逻辑运算，然后按照运算结果控制相应输出接口寄存器或中间变量寄存器，再由输出寄存器控制输出单元的通、断状态。,过程控制仪表,一条指令执行完毕，运算器立即取出并执行下一条指令。“扫描”一遍全部指令通常只需要几毫秒至几十毫秒。可编程序控制器编制程序比计算机容易得多，不需要很高的编程技术。程序调试完毕后可通过写入装置写入可编程序只读存储器内。,过程控制仪表,过程控制仪表,过程控制仪表,编程语言LDILSTFBDSFCFC,过程控制仪表,PLC编程例,过程控制仪表,DCS,过程控制仪表,IPC,过程控制仪表,FCS Field Control System,过程控制仪表,PCBCS Personal Computer Based Control System,