控制的功能以及DDZ-III型控制器概述

模擬控制器

1.控制的功能

控制器的作用暈對測量信號與給定值相比較所產生的偏差進行PID運算，并輸出控制信號至執行器。除了對偏差信號進行PID運算外，一般控制器還需要具備如下功能，以適應自動控制的需要。

(1) 偏差顯示

控制器的輸入電路接受測量信號和給定信號，兩者相減，獲得偏差信號，有偏差顯示表顯不偏差的大小和正負。

(2) 輸出顯示

控制器輸出信號的大小由輸出顯示表顯示。由于控希的輸出信號是控制調節閥的開度， 即開度與輸出信號有一一對應的關系，所以習慣上將輸出顯示表稱作閥位表。閥位表能顯示調節閥的開度，通過它還可以觀察到控制系統受擾動影響后控制器的控制過程。

(3) 提供內給定信號及內、外給定的選擇

當控制器用于單回路定值控制系統時，給定信號常由控制器內部提供，故稱作內給定信號。它 的范圍與測量值的范圍相同。在控制系統中，給定值的大小根據生產工藝參數的要求人為確定。

當控制器作為串級控制系統或者比值控制系統中的副控制器使用時，其給定信號來自控制器的外部 稱作外給定信號，它往往不是一個恒定值?？刂破鹘邮芡饨o定信號或者提供內給定信號，是通過內、外給定開關來選擇的。

(4) 正、反作用的選擇

根據生產過程的特點，考慮在斷電或斷氣情況下的安全性，在控制系統設計時，必須選擇使用調節閥的正、反作用型式。不管使用哪種調節閥，為了構成一個負反饋控制系系統，必須正確地確定控制器的正、反作用，否則整個控制系統就無法正常運行?？刂破鞯恼?、反作用是通過正、反作用開關來選擇的。

(5) 手動操作與手動/自動雙向切換

控制器的手動操作功能是必不可少的。在自動控制系統投入運行時，往往先進行手動操作，來改變控制器的輸出信號，待系統基本穩定后再切換為自動運行。當控制器的自動部分失靈后，也必須切換到手動操作。

通過控制器的手動/自動雙向切換開關，可以方便地進行手動/自動切換，而在切換過程中，都希望切換操作不會給控制系統帶來擾動，即必須要求無擾動切換。

在手動操作時，通常，控制器都具有自動輸出信號自動地跟蹤手動輸出信號的功能穩態時兩者相等 這樣，當控制器的偏差穩定在零時，由手動切換到自動，控制器的輸出信號就不會突變，即可實現無擾動切換。

在自動運行時，則視控制器是否具有手動輸出信號自動地跟蹤自動輸出信號的功能，若無此功能，則由自動切換到手動之前，必須進行預平衡操作，即調整手動輸出信號使其等于自動輸出信號，然后由自動切換到手動，方能達到無擾動切換；若有自動則由自動切換到手動不必進行預平衡操作，便可實現無擾動切換。

除了上述基本功能外，有的控制器還增加一些附加功簾，鈿抗積分飽和、輸出限幅、輸 入報警、偏差報警、軟手動抗漂移、停電對策和零啟動等，以提高控制器的性能。

1.1基本構成原理及部件

電動控制器，盡管它們的構成元件與 工作方式有很大的差別，但基本上都是由三大部分組成，如圖3-12所示。

(1)比較環節

比較環節的作用是將給定信號與測量信號進行比較，產生一個與它們的偏差成比例的偏差信號。在電動控制器中，給定信號與測量信號都是以電信號出現的，因此比較環節是在輸入電路中進行電壓或電流信號的比較。

(2) 放大器

放大器實質上是一個穩態增益很大的比例環節。電動控制器中采用高增益的運算放大器。

(3) 反饋環節

反饋環節的作用是通過正、負反饋來實現比例、積分、微分等控制規律的。在電動控制器中，輸出的電信號通過由電陌和電容構成的無源網絡反饋到輸入端。

2.DDZ- III型控制器

2.1. 概述 

DDZ-IE型控制器有兩種：全刻度指示控制器和偏差指示控制器，它們的結構和線路相同，僅指示電路有些差異：這兩種基型控制器均具有一般控制器應具有的對偏差進行PID運算、偏差指示、正反作用切換、內外給定切換、產生內給定信號、手動/自動雙向切換和閥位顯示等功能。

在基型控制器的基礎上，可附加某些單元，如輸入報警、偏差報警、輸出限幅單元等。 也可構成各種特種控制器，如抗積分飽和控制器、前饋控制器、輸出跟蹤控制器、非線性控制器等以及構成與工業計算機聯用的控制器，如SPC系統用控制器和DDC備用控制器。

2.2基型控制器的構成

基型控制器的構成方框圖如圖3-13所示?；涂刂破骶€路原理如圖3-14所示，它由控制單元和指示單元兩部分組成?？刂茊卧ㄝ斎腚娐?、PD電路、PI電路、輸出電路以及軟手操和硬手操電路等。指示單元包括測量信號指示電路和給定信號指示電路

測量信號和內部給定信號均為1?5VDC,它們通過各自的指示電路，由雙針指示表來顯示。兩指示值之差即為控制器的輸入偏差?？刂破鞯妮敵鲂盘栍奢敵鲋甘颈盹@示。

外給定信號為4?20mA的直流電流，通過250Ω的精密電阻轉換成1?5VDC的電壓信號。內、外給定信號由開關s6來選擇，在外給定時，儀表面板上的外給定指示燈點亮。

控制器的工作狀態有“自動”、“軟手動”、“硬手動”和“保持” 4種，由開關S1、 S2 (見圖3-14)進行“自動”、“軟手動”、“硬手動”的切換。

當控制器處于自動狀態時，測量信號和給定信號在輸入電路進行比較后產生偏差，然后由PD電路和PI電路對此偏差進行PID運算，并通過輸出電路將運算電路的輸出電壓信號轉換成4?20mA的直流輸出電流。 

當控制器處于軟手操狀態時，可通過操作按鍵S4使控制器處于保持秋態，輸出電流快速增加（或減?。┗蛘咻敵鲭娏髀僭黾樱ɑ驕p?。?。

當控制器處于硬手操狀態時，移動硬手動操作桿，能使控制器的輸出迅速地改變到需要的數值。

自動/軟手動的切換時按雙向無平衡、無擾動方式進行的，硬手動/軟手動或硬手動/自動的切換也是無平衡、無擾動方式進行的。只有自動/硬手動或軟手動頃手動切換時，才要求先做好平衡方可到達無擾動切換。

開關S7可改變偏差的極性，借此選擇控制器的正、反作用。圖中在實線位置為正作用， 在虛線位置為反作用。