过程控制仪表知识点

max
max
ymax ymin KP KI
控制精度（∆）

xmax xmin
1 100% 100% KP KI
第一章 模拟式控制器知识点
例：控制精度为0.2的DDZ-III调节器，最大电 流偏差 I max 。
I max 100% 0.2% I max 32 A 20 4
6、2 比例微分电路微分通断开关由“通” →“断”， “断” → “通”时，为何输出信号保持不变？
1 VTB V01 n
等电位切换
t
V02 (t )

n
[1 ( K D 1)e
D
]V01
通过传递函数或暂态响应三要素法推导。
思考响应曲线
6、3 比例积分电路 响应曲线
第一章 模拟式控制器知识点
闭环、感官、大脑、手脚。
2、P、PI、PD、PID调节规律的特点及其表达式。
第一章 模拟式控制器知识点
比例P调节
y Kp
PI调节
1 100% KP
快速及时，偏差调节。 控制要求不高场合
1 y K P ( TI
dt )
0
t
消除静差，调节作用较缓慢 先比例后积分
t K ITI y K P 1 ( K I 1)(1 e)
第二章 变送器和转换器
功能：将差动电容的相对变化值成比例地转换为 差动电流信号 (电流变化值)。 Ci 2 Ci1 I i K3 K3 K1K 2 Pi K Pi Ci 2 Ci1
（1）振荡器：向解调器电路提供高频电源。 （2）振荡控制电路：利用放大器深度负反馈功能，保证 （I1+I2）不变，保证差动电流Ii与差压成比例关系。 （3）解调器：利用二极管整流，2-11绕组差动平均电流 输出
第二章 变送器和转换器
4、给出一种具体变送器，能够列出其输入输出特 性方程，计算参数，画出输入输出关系曲线。
DBW-III，温度测量范围0～1000℃，对应输出电流为4 ～ 20mADC。 （1）画出输出电流I0与温度t的关系曲线。
（2）写出输入与输出的关系式。
（3）温度为750 ℃，输出电流=？输出电流为12mADC时， 测量温度=？ （4）温度测量范围为100～1000℃时，重新画出（1）曲线， 计算（3）要求数值。
DDZ-III 4～20mADC 所有领域
绪论知识点
4、电信号的传输方式
电流传输、电压传输适用场合、传输误差、要求
电流信号传输适用于仪表之间远距离传输（变送 器与调节器、调节器与执行器之间）场合。串联 接收。要求输出阻抗极大，输入阻抗极小。 电压信号传输适用于仪表内部信号的传递。并联 接收 。要求输出阻抗极小，输入阻抗极大。 传输误差计算
应用于过程控制系统中，能对生产过程中过程量（温度、压 力、流量、物位、成分量）进行自动检测与控制，使工艺参 数符合预期要求的一类仪表。
绪论知识点
3、过程控制仪表之间的联络信号 气动仪表输入、输出信号 0.2～1.0kg/cm2 或 2 0～100kPa
多用于化工领域气动执行器
电动仪表输入、输出信号 DDZ-II 0～10mADC 0 ～2VDC R=200Ω 1 ～5VDC R=250Ω
6、1 DDZ-III调节器输入电路为何采取差动电路和电平移 动？ 差动输出。采用差动电路，消除引线电阻、压降的影响， 得到偏差信号。 电平移动。即将对地的输入信号转变为对VB（10V）的输出 信号。输入电压在运放共模容许输入电压范围内。
叠加定理推导 V01 (S ) 2(Vi VS )
第一章 模拟式控制器知识点
1 1 TI s W (s) K P 1 1 K ITI s
第一章 模拟式控制器知识点
PD调节
d y K P ( TD ) dt
超前调节 先微分后比例
K Dt y K P 1 ( K D 1)e TD
1 TD s W (s) K P TD 1 s KD
第一章 模拟式控制器知识点
8、积分饱和产生原因 PI（PID）调节器输出进行限幅，但受单向偏差作 用，会使积分电路偏离正常工作状态。积分电容两 端电压超过正常的范围。 9、积分饱和危害
积分饱和后，即使偏差变号，调节器也需一段时间 回到正常工作范围，这段时间调节器未发挥作用， 被调参数可能超出较多，出现废品，发生事故。
要求掌握变送器参数的调整方法。变送器的工作原理。对典型 电路会分析。
第二章 变送器和转换器
1、什么是变送器
将各种过程量转换为标准电信号的装置。
安装在现场，在控制系统的反馈通道。 2、变送器的输入输出的关系
调零、零点迁移
x
测量部分 C
Zi
Z0
Zf
放大器 K
y
1 y (Cx z0 ) F
反馈部分 F
4 20mA
接控制室仪表
1：1电流互感器
4 20mA
调制器 限压 限流
信号 能流
整流滤波
直流供电
接变送器
绪论知识点
执行端隔离式安全栅构成框图
DC/AC
交流供电
调制器
4
20mA
24VDC
T2 T1 解调放大 信号 能流
直流供电
接控制室仪表
1：1电流互感器
4
限压限流
20mA
接执行器
整流滤波
绪论知识点
VR V03 t RM CM
输出信号保持功能
第一章 模拟式控制器知识点
如何实现快积分与慢积分，如何实现输出增加与输出减小？
VR V03 t RM CM
6、6 DDZ-III 调节器硬手动功能
控制器的输出压与手动输入电压信号成比例关系。 见图1-23，
V03 VH。 (二).硬手动操作电路
绪论知识点
5、变送器信号的传输方式
电源 接收仪表
变送器 接收仪表
E
变 送 器
ri
RB
r
I0 RL E
四线制与两线制连接传输
绪论知识点
6、变送器采取两线制连接的优点？ （1）节省材料和安装费用。 （2）利于加安全防爆栅，适于易燃易爆场合。 （3）建立活零点，便于故障检测。 7、隔爆型d和本质安全型i仪表的特点 隔爆型d：设计强度足够的外壳，隔离仪表内部电 路和外部易燃易爆物质，即使电路短路、断路等发 生火花，也不会引起外部易燃易爆物质燃烧或爆炸。 本质安全型i：采用安全设计，保证在异常状态下， 电路不会产生火花。限流、限压、限能。
绪论 过程控制系统的组成 过程控制系统及过程控制仪表的功能
过程控制仪表的分类
过程控制仪表之间的联络信号 信号的传输方式 本质安全防爆系统的要求 安全栅的类型及工作原理
绪论知识点 1、过程控制系统的功能
对工业生产过程中过程量（温度、压力、流量、液 位（物位）、成分量）进行自动检测与控制，使工 艺参数满足控制要求。 2、过程控制仪表与装置定义
特点：信号流和能源流，都经过直交直变换和限 制器。实现信号隔离和限制。防止安全侧危险信 号串入危险侧。
第一章 模拟式控制器知识点
研究调节器中各种调节规律及其特点。 对DDZ-III调节器线路进行功能分析。 积分饱和及抗积分饱和电路分析。 1、由回路过程控制系统方框图，说明变送器、控制 器、执行器的作用。
6、7 指示电路的功能 全量程地指示测量值、给定值或偏差值。
第一章 模拟式控制器知识点
6、8 输出电路的功能
电平移动与V/I变换。
将以VB为基准的1～5VDC信号转变为4～20mA DC的 信号输出。 可采用微变等效电路分析法分析。 7、 积分饱和
具有积分作用的调节器在单向偏差信号的长期作用 下，积分电容两端电压超出正常工作电压范围的现 象。
τD 的确定：在阶跃信号的作用下，PD调节器输 出从开始按指数规律下降到（了）微分部分输出 的37%（63%）所经历的时间。
微分增益KD 确定
y (0) KD y ( )
KD在5~10之间取值。
第一章 模拟式控制器知识点
积分增益KI
y () KI y (0)
*各种调节规律的阶跃响应曲线 4、控制点偏差和控制精度 输出稳定时控制点偏差
说明快积分与慢积分的实现方法。 6、4 DDZ-III 调节器实现自动到软手动，软手动到自动， 硬手动到自动无平衡无扰动切换原因？ 自动到硬手动切换是否需要预平衡？ 关键点是判断是否为等电位切换。输入电容两端电压是否 有跳变。 6、5 DDZ-III 调节器软手动功能 控制器的输出电压与输入参考电压的信号成积分关系。
Ci 2 Ci1 Ii ( I1 I 2 ) KPi Ci1 Ci 2
第二章 变送器和转换器
KP=4 KI=104控制器控制精度
20 16 20 16 100% 100% 0.01% 4 KP KI 4 10
5、控制器正作用与反作用
由实际系统判断控制器的作用方式。
第一章 模拟式控制器知识点
6、DDZ-III调节器输入电路、比例微分电路、比 例积分电路、手动操作电路（软手动、硬手动）、 输出电路、指示电路的分析。（包括电路的功能 分析，复域输入输出关系的推导）
第二章 变送器和转换器
5、差压式电容变送器差动电容传感器工作原理及 原理式
通过敏感元件膜片将差压转换为中心膜片的位移
S K1P i
通过转换元件差动电容器将位移转换为电容变化
Ci 2 Ci1 S K1 Pi K1K 2 Pi Ci 2 Ci1 S0 S0
6、差动电容检测电路（解调器）功能及输入输出 表达式
9、齐纳安全栅的工作原理
利用齐纳二极管击穿电压特性进行限压，利用电阻 进行限流。