1、第三节第三节 过程控制仪表过程控制仪表 第二章过程建模和过程检测仪表第二章过程建模和过程检测仪表第三节第三节 过程控制仪表过程控制仪表 序言：过程控制仪表包括调节器、执行器、操作序言：过程控制仪表包括调节器、执行器、操作器以及可编程调节器。器以及可编程调节器。过程控制仪表按使用过程控制仪表按使用能源能源分为气动仪表与电动仪表；分为气动仪表与电动仪表；按按结构结构分为基地式、单元组合式、组装式仪表；按信分为基地式、单元组合式、组装式仪表；按信号可分为模拟式和数字式仪表。号可分为模拟式和数字式仪表。本章重点介绍本章重点介绍DDZDDZ型调节器和执行器。型调节器和执行器。n 基地式控制仪表基地式控制
2、仪表 以指示、记录仪表为主体，以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。附加某些控制机构而组成。n基地式控制仪表特点：基地式控制仪表特点：般结构比较简单、价般结构比较简单、价格便宜它不仅能对某些工艺变量进行指示或格便宜它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。于单变量的就地控制系统。n使用的使用的XCTXCT系列动圈式控制仪表和系列动圈式控制仪表和TATA系列简易系列简易式调节器即属此类仪表。式调节器即属此类仪表。第三节第三节 过程控制仪表过程控制仪表n 单元组合式控制仪表单元组合式控制仪表 将
3、整套仪表划分成能独立实将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。进行联系。使用时可根据控制系统的需要，使用时可根据控制系统的需要，对各单对各单元进行选择和组合元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。度各异的自动检测和控制系统。n特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。它适用于各种企业的自动控制。作也很方便。它适用于各种企业的自动控制。n广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪广泛使用的单元组合
4、式控制仪表有电动单元组合仪表表(DDZ(DDZ型型)和气动单元组合仪表和气动单元组合仪表(QD2(QD2型型)。n 组件组装式控制仪表组件组装式控制仪表 是一种功能分离、结构组件是一种功能分离、结构组件化的成套仪表化的成套仪表(或装置或装置)。它以模拟器件为主，兼用。它以模拟器件为主，兼用模拟技术和数字技术。整套仪表模拟技术和数字技术。整套仪表(或装置或装置)在结构上在结构上由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。这种控功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。这种控制仪表制仪表(或装置或装置)特别适用于
5、要求组成各种复杂控制特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。n其中国产的其中国产的TFTF型、型、MZMZ型以及型以及SPEC200SPEC200等组装仪表等组装仪表即属此类控制仪表。即属此类控制仪表。运算放大器运算放大器 n理想集成运放主要特征：n输入失调电压VIO为零；n输入偏置电流IIB、失调电流IIO均为零；n开环差模输入电阻为无限大；输出电阻Ro0；n开环差模电压增益为无限大；n共模输入电阻及共模抑制比为无限大。虚短与虚断o+Uo(max)-Uo(max)实际特性uP-uN线性区dA0ordAidoduuA
6、0PNiduuuiRiRiiiIUR0iI（虚虚断断）运运放放工工作作在在线线性性区区的的特特点点从从运运放放的的输输入入特特性性看看，可可分分为为线线性性区区和和非非线线性性区区，运运放放在在不不同同区区工工作作时时的的分分析析方方法法不不同同：Uo（虚虚短短）反相比例运算电路 同相比例运算电路 反相加法电路 i13ui3uoifR13R2RFi12R12i11R11ui2ui1_+在在反反相相端端输输入入若若干干路路信信号号，构构成成反反相相加加法法运运算算电电路路反反相相加加法法电电路路131211fiiii)(313212111oiFiFiFuRRuRRuRRuFofRui11111R
7、uii12212Ruii13313Ruii由此得1131211RRRR当当时时，FRR 1再再若若，则则)(3211oiiiFuuuRRu)(321oiiiuuuu虚虚地地同相加法电路 同同相相加加法法电电路路-R1RF+ui1uoR21R22ui2)(1(212111111211121iiFouRRRuRRRRRu流流入入运运放放输输入入端端的的电电流流为为0（虚虚断断）22221211222122iiPuRRRuRRRu或或用用叠叠加加定定理理也也能能得得到到同同样样的的结结论论在在同同相相端端输输入入若若干干路路信信号号，构构成成同同相相加加法法运运算算电电路路P减法（差分放大）电路 R
8、1_+RFui1uoui2R2R3差分放大电路差分放大电路i1if当两个输入端都有信号输入时，当两个输入端都有信号输入时，即为差动输入，可进行减法运算即为差动输入，可进行减法运算1111111NRRRuuuRiuuFoiii1123231o)1(iFiFuRRuRRRRRu3322PRRRuui时且当321RRRRF)(121oiiFuuRRu测量放大电路 测量放大电路测量放大电路uouo2+A1A2RRRWui1ui2uo1ab+R1R1A3R2R2+1 iauu 2ibuu WbaWooRuuRRuu221WiiRuu2112oouu)(212iiWWuuRRR虚短：虚短：虚断：虚断：)(
9、1212ooouuRRu)(21212iiWWouuRRRRRu积分电路 tui0Ruii1tuCioFdd)()(1)(00tudttuRCtuottiotuo0输入方波，输出是三角波。输入方波，输出是三角波。uiuo积分运算积分运算i1iF-+RR2C虚地虚地微分电路 电压跟随器 电电压压跟跟随随器器iPNouuuuuo_+PuiN（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器全刻度指示调节器框图全刻度指示调节器框图调节器结构组成：控制单元、指示单元调节器结构组成：控制单元、指示单元控制单元：控制单元：输入电路输入电路(偏差差动和电平移动电路偏差差动和电平移动电路)、PIDPID运算
10、电路运算电路(由由PDPD与与PIPI运算电路串联运算电路串联)、输出电路、输出电路(电压、电压、电流转换电路电流转换电路)以及硬、软手操电路；以及硬、软手操电路；指示单元：指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路、测量信号指示电路、设定信号指示电路、内设定电路。内设定电路。调节器的信号：调节器的信号：输入信号、内设定信号：输入信号、内设定信号：1 15V5V直流电压；直流电压；外设定信号：外设定信号：4 420mA20mA直流电流，（它经过直流电流，（它经过250250精密电阻转换成精密电阻转换成1 15V5V直流电压）直流电压）调节器的工作状态：调节器的工作状态：有有“自动自动”、“软
11、手动软手动”、“硬手硬手动动”及及“保持保持”四种。四种。“自动自动”状态：测量信号与设定信号通过输入状态：测量信号与设定信号通过输入电路进行比较，由比例微分电路、比例积分电路对其偏电路进行比较，由比例微分电路、比例积分电路对其偏差进行差进行PDPD和和PIPI运算后，再经过电路转换为运算后，再经过电路转换为4 420mA20mA直流直流电流，作为调节器的输出信号去控制执行器。电流，作为调节器的输出信号去控制执行器。“软手动软手动”状态：可以通过选择键位调节器处状态：可以通过选择键位调节器处于于“保持保持(即它的输出保持切换前瞬间的数值即它的输出保持切换前瞬间的数值)状态，状态，或使输出电流可
12、按快或慢两种速度线性地增加或减小，或使输出电流可按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手动控制。以对工艺过程进行手动控制。“硬手动硬手动”状态：调节器的输出与手操电压成状态：调节器的输出与手操电压成比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器工作原理：iVsVV51V51PIDmA2041）输入电路：输入电路的作用：输入电路的作用：获得与输入信号和获得与输入信号和给定信号之差成比给定信号之差成比例的偏差信号例的偏差信号（一）（一）DDZ
13、DDZ型模拟式调节器型模拟式调节器（2 2）输入）输入输出关系：输出关系：RVVRVVRVRVVVRVRVVBTTsTBFFFi0)21(001VVB10 整理：整理：)(201isVVV（3）输入电路的作用：）输入电路的作用：a）实现差动输入实现差动输入 b）实现电平移动（实现电平移动（0v10v)（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器2 2）比例微分电路）比例微分电路（1）电路图）电路图（2）输入）输入输出关系输出关系（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器)()(1)()(111)(0201sVsUsVsUsCRPsCnRPnsVTFDDDDTsKTsTKsVs
14、CRPsCnRPnsVddadDDDD11)(11)(0102 重要概念：重要概念：微微分分时时间间）微微分分增增益益）(dDDdTCnRPKn（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器（3）阶跃响应曲线 （一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器 3 3）比例积分电路）比例积分电路（1）电路图）电路图（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器（2）输入）输入输出运算关系输出运算关系)()(0)()()(/)(1)()(03030202sKUsUsCsUsURsUmsUsCsUsUFMFIFIFsTKsTCCsCKRsCmRCCsUsUiiiMIMIIMI1111
15、1111)()(10203则则sCKRCCKsCmRCCsUsUMMIIIMI1020311 1111)()(01 1MICCK当（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器（3）重要概念：）重要概念：积分时间积分增益IIiIMiCmRTCCmKK（4）阶跃响应曲线）阶跃响应曲线（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器4）输出电路）输出电路a)电平移动：将以10V为基准的1-5VDC转换成以零为基准的4-20mA.DC；b)电压-电流转换：1-5V.DC-4-20mA.DC；（一）（一）DDZDDZ行模拟式调节器行模拟式调节器5）调节器的整机传递函数）调节器的整机传递函数2
16、501)1111(112)()()(0sTKsTCCsKTsTnsVsVsIiiiMIdddsi6）手动操作电路）手动操作电路（1）电路图见下页图（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器（一）（一）DDZDDZ型模拟式调节器型模拟式调节器（3）保持：（2）软手动：124 144,SSSS当“软手动”位置。按中任一个开关，其等效电路图：等效电路图“断开”，其当4414 SS（一）（一）DDZDDZ模拟式调节器模拟式调节器（4 4）硬手动操作：）硬手动操作：111)()(03HFMFHFHRRsCRRRsVsV（5 5）切换过程）切换过程置，其等效电路图：“硬手动”位当21,SS自动自
17、动 软手动软手动 硬手动硬手动无平衡无扰动无平衡无扰动无平衡无扰动无平衡无扰动需平衡才能无扰动需平衡才能无扰动无平衡无扰动无平衡无扰动二、可编程调节器（数字式控制器）二、可编程调节器（数字式控制器）可编程调节器可编程调节器-是数字式控制仪表中较为新型的一种。可编程调节器是以微处理机为运算和控制核心，可由用户编制程序，组成各种调节规律的数字式控制仪表。目前，我国从国外引进或组装、并广泛使用的产品有DK系列的KMM调节器、YS-80系列的SLPC调节器、FC系列的PMK调节器、VI系列的VI87MA-E调节器等。由于上述产品均控制一个回路，因此习惯上称之为“单回路调节器”。DK系列仪表包括：KMM
18、可编程调节器、KMS固定程序调节器、KMB批量混合调节器、KMP可编程运算器、KMK100程序装入器、KMF指示器、KMR记录仪、KMH手动操作器、KMA辅助仪表。可编程调节器的主要特点：1、与模拟仪表兼容2、具有极其丰富的运算、控制功能：调节器具有30个运算单元(运算模块)和45种运算式子(即45种子程序)。根据生产实际的需要，用户只要选用相应的模块进行组态，即可实现多种运算处理和各种过程控制，除PID控制外，能实现前馈控制、采样控制、选择性控制、时延控制和自适应控制等。3、具有通信功能4、具有通用性强、可靠性高、使用维护方便的特点KMM调节器的面板结构 KMMKMM可编程调节器硬件构成原理
19、框图可编程调节器硬件构成原理框图 （1 1）CPUCPU（中央处理单元）：是（中央处理单元）：是KMMKMM调节器的核心。采用调节器的核心。采用8 8位位微处理器，完成接受指令、数据传送、运算处理和控制功能。微处理器，完成接受指令、数据传送、运算处理和控制功能。（2 2）系统）系统ROMROM（只读存储器）：容量为（只读存储器）：容量为10K10K，存放系统程序。，存放系统程序。系统程序由制造厂家编制，用来管理用户程序、功能子程序、系统程序由制造厂家编制，用来管理用户程序、功能子程序、人机接口及通讯等，一般用户是无法改变的。人机接口及通讯等，一般用户是无法改变的。（3 3）用户）用户ROMRO
20、M：容量：容量2K2K，采用，采用EPROMEPROM芯片，存放用户编制的芯片，存放用户编制的程序。程序。（4 4）RAMRAM（随机存储器）：容量（随机存储器）：容量1K1K，用来存放调节器输入数，用来存放调节器输入数据、显示数据、运算的中间值和结果等。据、显示数据、运算的中间值和结果等。（5 5）WDTWDT（监视定时器）：用来监视调节器的运行状态，一（监视定时器）：用来监视调节器的运行状态，一旦旦CPUCPU出现异常情况，则立即用软件使其暂停，并发出报警出现异常情况，则立即用软件使其暂停，并发出报警信号，使调节器进入手动操作。信号，使调节器进入手动操作。KMMKMM硬件各部分组成：硬件各
21、部分组成：（6 6）CTCCTC（定时计数器）：有定时计数功能。定时功（定时计数器）：有定时计数功能。定时功能用来确定调节器的采样周期，产生串行通讯接口所需的能用来确定调节器的采样周期，产生串行通讯接口所需的时钟脉冲；计数功能主要对外部事件进行计数。时钟脉冲；计数功能主要对外部事件进行计数。（7 7）模拟量输入电路：由缓冲器、）模拟量输入电路：由缓冲器、A AD D转换电路等构成。转换电路等构成。有有5 5个模拟输入信号个模拟输入信号(1(15VDC)5VDC)，它们经过缓冲器，在，它们经过缓冲器，在CPUCPU的的控制下由多路开关输入控制下由多路开关输入A AD D转换成数字量信号。转换成数
22、字量信号。（8 8）模拟量输出电路：由）模拟量输出电路：由D DA A转换器、多路开关和保持器转换器、多路开关和保持器等组成。数字信号经等组成。数字信号经D DA A转换输出转换输出1 15V DC5V DC和和4 420mADC20mADC模模拟信号，同时还输出拟信号，同时还输出PVPV、SPSP模拟电压值至面板供测量和设模拟电压值至面板供测量和设定值显示之用。定值显示之用。KMMKMM硬件各部分组成：硬件各部分组成：（9 9）数字量输入电路：由晶体管阵列和门控电路组成。面）数字量输入电路：由晶体管阵列和门控电路组成。面板按钮和外部数字量信号经晶体管阵列和门控电路送入输板按钮和外部数字量信号
23、经晶体管阵列和门控电路送入输入接口。入接口。（1111）数字量输出电路：包括锁存器和晶体管阵列。来自）数字量输出电路：包括锁存器和晶体管阵列。来自输出接口的数字信号通过锁存器和晶体管阵列送至外部开输出接口的数字信号通过锁存器和晶体管阵列送至外部开关电路。此外还引至面板供各种信号灯用。关电路。此外还引至面板供各种信号灯用。（1212）I IO O（输入输出接口）：由软件设定其工作方式，（输入输出接口）：由软件设定其工作方式，分别用作分别用作D DA A的输入口、数字信号的输入口和输出口，而的输入口、数字信号的输入口和输出口，而且还输入、输出各种逻辑信号。且还输入、输出各种逻辑信号。（1313）键
24、盘显示接口：由软件设定键盘扫描和显示方式，）键盘显示接口：由软件设定键盘扫描和显示方式，用于数据设定器的数据修改和用于数据设定器的数据修改和LEDLED数码管显示。数码管显示。KMMKMM硬件各部分组成：硬件各部分组成：KMMKMM可编程调节器的软件系统可编程调节器的软件系统 KMMKMM调节器软件包括系统程序和用户程序（应用程序）调节器软件包括系统程序和用户程序（应用程序）系统程序系统程序系统程序包括基本程序、输入处理程序、运算式程序和输出处理程序等：（1）基本程序：是程序的主体部分由监控程序和中断处理程序等组成。（2）输入处理程序：包括折线处理、温度压力补偿、开方处理和数字滤波处理等子程序
25、。（3）运算式程序：包括算术运算、逻辑运算、PID运算等45种子程序。每个子程序完成一种特定的运算功能，称之为一个“运算模块”，用户最多能从中选择30种运算模块进行组态。用户程序（应用程序）用户程序（应用程序）用户程序又称控制数据，由用户自行编制。KMM调节器采用表格式组态语言（POL）编制程序。用户程序的控制数据种类：（1）基本数据F001（用来指定调节器的类型、运算周期、是否与上位机连接等）（2）输入处理数据F002（指明输入处理的种类等）（3）PID运算数据F003（确定PID运算的类型、控制参数等）（4）折线数据F004（决定折线表形式）（5）可变参数F005（确定运算处理中使用系数、
26、常数等）（6）运算模块数据F101F130（指定运算种类、运算单元的连接方式等）（7）输出处理数据F006（指定输出信号）KMMKMM可编程调节器的软件系统可编程调节器的软件系统 KMMKMM可编程调节器的功能可编程调节器的功能 KMM可编程调节器具有输入处理功能、运算处理功能、输出处理功能、自动平衡功能、自诊断功能和通信功能。模拟量输入处理功能：模拟量输入处理功能：KMM调节器可对5个模拟输入信号进行处理-折线处理(TBL)、温度补偿(TCOMP)、压力补偿(PC0MP)、开平方(SQRT)和数字滤波(D.F)。运算处理功能：运算处理功能：KMM调节器的运算功能是依靠运算模块、运算单元和内部
27、信号的组合连接来实现的。它有45种运算模块，用户可选择其中的30个进行组合。KMM有118种内部信号。内部信号是指运算单元软端子(虚拟代号如Hl、H2、Pl、P2等)之间的联系信号。输出处理功能：输出处理功能：自动平衡功能：自动平衡功能：KMM调节器控制类型分为0型、1型、2型和3型共4种。编程时要将所选类型填入“基本数据表（F001）”中。KMM调节器还有自动平衡功能，可以实现手动M、自动A、串级C之间无平衡无扰动切换。自诊断功能：自诊断功能：KMM调节器在每一个运算周期内都要对各个回路和各种处理功能进行故障检查。一旦调节器发生异常情况就立即由自动切换到连锁手动(IM)或准备(S)状态。通信
28、功能：通信功能：与上位机进行信息交换有三种不同的通信类型：0型不用通信、l型一与上位机有通信，但上位机不能对调节器进行操作控制、2型与上位机有通信，上位机可对调节器进行操作控制。用户使用哪一种通信类型，应在填写“基本数据表(F001)”时确定。KMM可编程调节器的工业应用举例 天然气压力控制天然气压力控制 三、执行器三、执行器（1 1）组成：执行器由执行机构与调节阀组成。）组成：执行器由执行机构与调节阀组成。1 1、概述、概述（2 2）作用：接受调节器的输出信号，将其转换成直）作用：接受调节器的输出信号，将其转换成直线位移或角位移，从而改变调节阀的流通面积、控线位移或角位移，从而改变调节阀的流
29、通面积、控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。过程参数的自动控制。（3）返回 （二）执行器（二）执行器2、电动执行机构：、电动执行机构：（2）工作原理：ifII来自调节器的电流 与位置反馈信号进行比较放大后控制两相伺服电机的正反转减速器减速改变调节阀的开度。（1）结构框图：（二）执行器（二）执行器3、气动执行机构、气动执行机构（2）工作原理：阀芯工作位移（阀杆）气压克服弹力膜片FP（1）结构图（3）作用方式：反作用阀杆正作用阀杆PP（二）执行器（二）执行器4 4、调节阀调节阀：直通双：直通双座、直通单座、碟阀、座、直通单座
30、、碟阀、三通阀、隔膜阀、角三通阀、隔膜阀、角形阀等（形阀等（P124 P124 图图2-2-117117）。）。（二）执行器（二）执行器5 5、气动执行器的选用、气动执行器的选用（1 1）调节阀尺寸的选择）调节阀尺寸的选择：。或量小时通过阀门的流体流时，每、流体重度为差为调节阀全开，阀前后压kgmcmgMPa33/10.1查表）。和阀座直径公称直径由流通能力(ggdDC 流通能力的定义：流通能力的定义：计算公式：计算公式：gAC20重力加速度。阀接管截面积。与流体有关。流量系数gA0,（二）执行器（二）执行器 选择方法选择方法：ggdDCCCCPrQQ,.,maxminmaxminmax查表选
31、求已知PrQC流体重度（比重）r5 5、气动执行器的选用、气动执行器的选用（二）执行器（二）执行器主要从工艺生产的安全为原则进行选择。主要从工艺生产的安全为原则进行选择。如加热器：选用气开式？锅炉进水：选用气关式？如加热器：选用气开式？锅炉进水：选用气关式？5 5、气动执行器的选用、气动执行器的选用（2 2）调节阀气开、气关形式的选择）调节阀气开、气关形式的选择：气关。时，阀开始关闭当气开；时，阀开始打开当MPaPMPaP02.002.0气开、气关的定义：气开、气关的定义：气开、气关形式的选择气开、气关形式的选择：气开、气关方式的选择原则：气开、气关方式的选择原则：（3 3）单座与双座的选择）
32、单座与双座的选择：为减小不平衡力，一为减小不平衡力，一般选双座阀般选双座阀单座阀-只有一个阀芯的调节阀。（适用小口径的调节阀，Dg25mm）。阀关闭时泄漏小。双座阀-有两个阀芯的调节阀。（适用大口径的调节阀）。阀关闭时泄漏大。定义：介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度定义：介质流过阀门的相对流量与阀门相对开度之间的关系之间的关系.即：即：（4 4）流量特性的选择：）流量特性的选择：)(maxLlfQQ-相对流量，即调节阀某一开度流量Q与全开流量Qmax之比-相对开度，即调节阀某一开度行程l与全行程L之比（二）执行器（二）执行器 理想流量特性：当调节阀前后压差一定的情况下的流量特性。理想流量特性
33、的类型：它取决于阀芯的形状。阀芯形状有快开、直线、抛物线、等百分比四种，相应有四种流量特性。a）直线流量特性：相对流量与相对开度成直线关系。即：CLlQQmax重要概念：当可调范围一定时，直线特性的放大系数为常数，当阀芯位移即相对开度变化相同时，其相对流量变化的增量相同，但在不同的相对开度，其相对流量变化的相对百分比却不同，如：RCQQQQl1,0maxminmin则当为可调范围其中：maxQQR（二）执行器（二）执行器已知相对开度与相对流量变化如下表（R=30）%11%1006.806.803.9080%19%10051.77.513.6150%72%10013137.22%10开度时：在开
34、度时：在开度时：在 由表可见，当相对开度每增加10%时，相对流量增加9.67%。但在不同开度，相对流量增加的百分比却不相同，如：10090.380.171.061.351.742.032.322.713.03.3直线特性1009080706050403020100 )%(Ll)%(maxQQ（二）执行器（二）执行器 可见直线流量特性的调节阀在小开度工作时，控制作用强，容易引起超调，产生振荡；在大开度工作时，控制作用又太弱，控制作用不及时。b b）对数流量特性对数流量特性 阀杆的相对开度变化所引起的相对流量的变化与该点的相对流量成正比，即：)1(maxmaxmax()/()/(LlvRQQKQQ
35、KLldQQd可变化）或已知 相对开度与相对流量变化如下表（R=30）（二）执行器（二）执行器%40%10050.850.8-71.280%40%10018.318.3-25.650%40%10067.467.458.6%10开度时：在开度时：在开度时：在10071.250.836.225.618.313.09.266.584.673.3对数特性1009080706050403020100 )%(Ll)%(maxQQ 可见，相对流量的变化量与该点的相对流量的百分比总是相等的，故又称为等百分比流量特性。（二）执行器（二）执行器从控制角度，该流量特性在小开度时，Kv小，控制缓和平稳；在大开度时Kv
36、大，控制及时有效。其输入-输出如下页表所示（R=30）2max)1)(11(1LlRQQC C）快开流量特性：小开度时流量较大，随开度增大，快开流量特性：小开度时流量较大，随开度增大，流量快速达到最大，其数学表达式为：流量快速达到最大，其数学表达式为：10099.0396.1391.384.575.865.252.638.121.73.3快开特性1009080706050403020100 )%(Ll)%(maxQQ（二）执行器（二）执行器工作流量特性：当调节阀前后的压差变化时，其工作流量特性：当调节阀前后的压差变化时，其流量特性称为工作流量特性。流量特性称为工作流量特性。a）串联管道时的工作
37、流量特性vPQ由图可见：当（二）执行器（二）执行器PPSvmin定义：阀全开时阀前后压差minvP想流量特性。故工作流量特性即为理时，当,01minPPPSvG当 S 1时，理 想 流 量 特 性 将 产 生 变 化，其 变 化 情 况 如 图。（二）执行器（二）执行器QQSmax1定义：阀全开时流量max1Q想流量特性。理工作流量特性阀关闭旁路时，当,1max1QQSb b）并联管道时的工作流量特性并联管道时的工作流量特性并联管道：1S 当时，流量特性的变化如右图。（二）执行器（二）执行器过程放大系数阀放大系数0KKVconstKKV0流量特性的选择：流量特性的选择：a a）依过程特性选择：
38、依过程特性选择：b b）依据负荷变化情况选择：依据负荷变化情况选择：选等百分比工作在小开度选等百分比负荷变化较大c c）依据系统主依据系统主要扰动选择：要扰动选择：阀门定位器阀门定位器 n阀门定位器阀门定位器-是气动执行器的主要附件。利用负反馈原理来改善调节阀的定位精度和提高灵敏度，从而使调节阀能按调节器来的控制信号实现准确定位。n阀门定位器的主要功能阀门定位器的主要功能：实现准确定位 改善调节阀的动态特性 改变调节阀的流量特性 实现分程控制 电-气转换器 n作用：是气动单元组合仪表的一个转换单元。它能将电动单元组合仪表的标准统一信号(010mADC或420mADC)转换为气动单元组合仪表的统
39、一标准信号(0.020.1MPa)。n工作原理：按力矩平衡原理工作电动调节器电-气转换器气动执行器ImA204PkPa10020 电-气转换器 DDZDDZ模拟式调节器模拟式调节器附件附件手动操作特性与输出指示表试验手动操作特性与输出指示表试验将各切换开关置于将各切换开关置于“软手动软手动”、“外给定外给定”、“测量测量”位置；位置；向右或向左按软手动操作键，调节器的输出将增大或减小。松向右或向左按软手动操作键，调节器的输出将增大或减小。松开、输出保持不变。轻按，输出变化速度为开、输出保持不变。轻按，输出变化速度为60s/60s/满量程；重按，输满量程；重按，输出变化速度为出变化速度为6s/6
40、s/满量程；重复操作两次并注意观察；满量程；重复操作两次并注意观察；用软手动键使输出指针指用软手动键使输出指针指0%0%、50%50%、100%100%，测量输出电流是否，测量输出电流是否为为4mA4mA、12mA12mA、20mA20mA。误差应小于。误差应小于2.5%2.5%，否则应调整零点和量程，否则应调整零点和量程；把手动把手动/自动开关置于自动开关置于“硬手动硬手动”位置位置,移动硬手动操作杆于移动硬手动操作杆于0%0%、50%50%、100%,100%,测量输出电流是否为测量输出电流是否为4mA4mA、12mA12mA、20mA20mA。.当误差超出当误差超出5%5%时应调整零点电
41、位器时应调整零点电位器W4W4和量程电位器和量程电位器W5.W5.手动手动/自动切换特性试验自动切换特性试验比例带比例带置置100%100%、积分时间置、积分时间置1 1分（分（1 1档）、微分时间关断档）、微分时间关断，使输入偏差为零（输入信号、给定信号同为，使输入偏差为零（输入信号、给定信号同为3V3V）。）。自动自动/软手动的双向无平衡无扰动切换软手动的双向无平衡无扰动切换调节器置软手动使输出为任一值。手动调节器置软手动使输出为任一值。手动/自动开关切向自动，自动开关切向自动，记下此时的输出值，切换前后输出之差应不大于记下此时的输出值，切换前后输出之差应不大于20mV20mV。开关再。开
42、关再由自动切向软手动，切换前后输出之差仍大于由自动切向软手动，切换前后输出之差仍大于20mV20mV。软手动软手动硬手动有平衡无扰动切换硬手动有平衡无扰动切换调节器置软手动使输出为任一值，拨动硬手动操作杆至输出调节器置软手动使输出为任一值，拨动硬手动操作杆至输出表指示值，将手动表指示值，将手动/自动开关由软手动切向硬手动，开关切换前后自动开关由软手动切向硬手动，开关切换前后，调节器输出值变化应不大于，调节器输出值变化应不大于200mV200mV。硬手动硬手动 软手动无平衡无扰动切换软手动无平衡无扰动切换调节器置硬手动使输出为任一值，手动调节器置硬手动使输出为任一值，手动/自动开关由硬手动切自动
43、开关由硬手动切向软手动，切换前后调节器输出变化不大于向软手动，切换前后调节器输出变化不大于20mV20mV。调节器由硬手动切向软手动再切向自动，视为软手动调节器由硬手动切向软手动再切向自动，视为软手动自动自动；由自动切向软手动再切向硬手动视为；由自动切向软手动再切向硬手动视为 软手动软手动 硬手动硬手动 。1 1、无平衡无扰切换的要求、无平衡无扰切换的要求在进行手动到自动或自动到手动的切换之前，无须由在进行手动到自动或自动到手动的切换之前，无须由人工进行手动输出控制信号与自动输出控制信号之间的人工进行手动输出控制信号与自动输出控制信号之间的对位平衡操作，就可以保证切换时不会对执行机构的现对位平
44、衡操作，就可以保证切换时不会对执行机构的现有有位置产生扰动。位置产生扰动。2 2、无平衡无扰切换的措施。、无平衡无扰切换的措施。在手动在手动(SM(SM或或HM)HM)状态下，应使给定值状态下，应使给定值(CSV)(CSV)跟踪被控跟踪被控量量(CPV)(CPV)，同时也要把历史数据，如，同时也要把历史数据，如e(n-1)e(n-1)和和e(n-2)e(n-2)清零，清零，还要使还要使u(n-1)u(n-1)跟踪手动控制量跟踪手动控制量(MV(MV或或VM)VM)。从输出保持状。从输出保持状态或安全输出状态切向正常的自动工作状态时，可采取态或安全输出状态切向正常的自动工作状态时，可采取类似的措施。类似的措施。
