气动阀门定位器介绍
气动阀门是利用压缩空气进入气动执行器带动活塞运动，旋转或升降扭轴带动阀杆驱动的一种气动控制阀门。气动阀门分为单作用、双作用、智能调节型三种，单作用气动执行器内有弹簧推动活塞结构，有两种原理敞开和常闭式，既为气开或气关，无气体进入时由弹簧推动活塞关闭阀门，此原理为常闭式。当气体进入气缸时阀门关闭，断气时由弹簧带活塞阀门打开，吃结构为敞开式。
气动阀门定位器工作原理 气动阀门定位器是一种将电气信号转换成压力信号的转换装置，以压缩空气或氮气为工作气源来控制工业炉调节阀的开度大小。普遍用于工业炉温度自动控制系统中对气动阀门执行机构的连续控制。气动阀门定位器是按力平衡原理工作的，实现由输入的4～20ma电流信号控制气动阀门由0～100％的开启度。其工作原理如下图。
当需要增加阀门开启度，计算机控制系统的输出电流信号就会上升，力矩马达①产生电磁场，挡板②受电磁场力远离喷嘴③。喷嘴③和挡板②间距变大，排出放大器④内部的线轴⑤上方气压。受其影响线轴⑤向右边移动，推动挡住底座⑦ 的阀芯⑨ ，气压通过底座⑦输入到执行机构⑩ 。随着执行机构气室⑩ 内部压力增加，执行机构推杆⑥下降，通过反馈杆⑩把执行机构推杆@的位移变化传达到滑板⑩。这个位移变化又传达到量程④反馈杆，拉动量程弹簧16。当量程弹簧16和力矩马达① 的力保持平衡时，挡板② 回到原位，减小与喷嘴③ 间距。随着通过喷嘴③排出空气量的减小，线轴⑤上方气压增加。线轴⑤回到原位，阀芯⑧重新堵住底座⑦ ，停止气压输入到执行机构⑩。当执行机构⑩的运动停止时，定位器保持稳定状态。
气动阀门定位器的作用 (1) 消除执行器薄膜和弹簧的不稳定性及各可动部分的干摩 擦影响，提高调节阀的精确度和可靠性，实现准确定位。 (2) 增大执行器的输出功率，减小调节信号的传递滞后，加 快阀杆移动速度。 (3) 改变调节阀的流量特性。
气动阀门定位器应用
(1)组成分程控制系统，实现多个阀门的并联使用。阀门定位器不是任何情况下都能采用的。阀门定位器在传统热系统、一些大容积的气体压力和液位等慢过程能改善控制质量；而在液体流量和压力这种快速控制过程中阀门定位器会对控制质量产生副作用。(2)能够提高系统控制精度，如高压或高、低温调节阀。举例来说，在液位、温度和成份等参数的缓慢控制过程中，需要提高调节阀的响应速度，如阀前压力p1>10mpa,前后压降△p>1 mpa或者d>100 mm双座阀，d>25 mm单座阀等，这些都需要需要增加执行机构输出力和切断力。除此外，阀门定位器可以克服服阀杆摩擦力，能控制固结的工艺流体或者易于在阀门零件挂胶的调节阀。
?
摘要：smc irv系列手动真空调节阀是一种真空型减压阀，通过外接真空泵可实现对密闭容器内的真空度进行调节和控制。为了考核此真空调节阀的调节范围和控制精度，本文介绍了针对此阀所进行的考核试验。考核试验采用了高精度的电容真空计和数据采集器，考核结果证明此阀的控制稳定性可以达到±0.5%，但并未达到标称的表压-100kpa的真空调节范围。
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一、背景介绍
在一些机械抓取和密闭腔体的真空压力控制过程中，需要直接采用调节阀实现真空度的精密调节和恒定控制。smc irv系列就是一类这种真空调节阀，手动操作调节，标称的真空度调节范围为绝压1.3~100kpa（表压-100~-1.3kpa）。
smc irv真空调节阀尽管给出了很多技术指标，但并未提供真空度调节控制的稳定性指标。为此，为了对此调节阀有更深入的了解，本文介绍了对此调节阀所进行的真空度控制稳定性短期考核试验。
二、smc irv真空调节阀简介
smc irv系列手动型真空调节阀如图1所示。
图1 smc irv系列手动型真空调节阀
smc irv系列真空调节阀的动作原理如下：
当手轮顺时针回转，设定弹簧力使膜片及主阀向下推动，vac侧和set侧接通，set侧的真空度发生改变，向低压方向变化。
然后，set侧的真空压力通过气路进入真空室，作用在膜片上方，与设定弹簧的压缩力相平衡，则set侧的真空压力便被恒定。若set侧的气压比设定值低，设定弹簧力和真空室的set侧压力失去平衡，膜片被上拉，则主阀芯关闭，大气吸入阀芯开启，大气流入set侧，当设定弹簧的压缩力与set侧气压达到平衡时，set侧真空压力便被恒定。
若set侧的气压比设定值低，设定弹簧力和真空室set侧压力失去平衡，膜片被推下，则大气吸入阀芯关闭，主阀芯开启，vac侧和set.侧接通，set侧的气压减小，当设定弹簧的压缩力与set侧气压达到平衡时，set侧的真空压力便被恒定。
smc irv系列调节阀标称的真空度调节范围为绝压1.3~100kpa（表压-100~-1.3kpa）。
三、考核试验装置
为了考核smc irv系列真空调节阀的性能指标，所搭建的考核试验装置如图2所示，其中主要包括真空泵、真空腔体、电容真空计、高精度数据采集器和计算机。
图2 真空度控制稳定性考核试验装置结构示意图
?
为了准确测量真空调节范围和控制的稳定性，考核试验装置中的各个部件具有一些特性：
（1）真空腔体为一密闭腔体，即漏率很低，真空管路只有真空计和调节阀两个接口。
（2）真空度测量采用了精度较高的薄膜电容真空计，任意真空度下精度为0.25%，真空度测量的量程范围为1~1000torr。
（3）为了充分利用电容真空计的测量精度，考核装置配备了安捷伦公司的六位半高精度数据采集器（34972a），并采用配套软件与计算机通讯以实时采集和显示真空度测量曲线。为了同时保证采集精度和速度，采样间隔设置为4s。
（4）为避免真空泵油对管路和真空调节阀的污染，考核装置特意配备了干泵以避免产生各种污染。
四、考核试验结果
整个考核过程是将smc irv顺时针从关闭到全开进行多个位置的真空度调节，然后再逆时针从全开到全闭进行多个不同位置的真空度调节。此试验过程得到的真空度变化曲线如图3所示。
图3 全过程考核试验中的真空度变化曲线
?
从上述试验结果可以看出，smc irv的最高真空度（最低气压）只能控制在130torr附近，用表压表示就是最高真空度只能达到-84kpa，并未达到-100kpa的标称值。
为了观察smc irv调节阀的真空度控制稳定性，将图3采集的真空度曲线进行放大观察，可以清晰看到在每个真空度控制位置的波动性，如图4所示。
图4 不同手调位置处真空度恒定控制的波动性
?
五、结论
从上述短时间考核试验结果，可以得出以下结论：
（1）在全真空度范围内，真空度恒定的波动性优于±0.5%。
（2）调节控制时间受真空腔体容积大小的影响，容积越小，真空度达到稳定的速度越快。
（3）smc irv系列真空调节阀并未达到标称技术指标-100kpa，仅为-84kpa。
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控制装置与仪表随堂练习答案及知识点总结01
绪论控制装置的主要构成现场总线控制系统(fcs)
基础知识基本概念控制仪表的性能
信号制两种模拟直流信号的区别变送器与控制室仪表间的信号传输
量程与零点供电技术控制仪表的通信控制装置的抗干扰干扰的来源干扰的形式
控制装置的防爆齐纳式安全栅
变送器原理及应用电容式变送器扩散硅压力变送器热电阻温度变送器
执行器执行器概述阀门定位器转速控制装置转差电机调速系统的问题液力耦合器变频调速系统
控制器pid调节先进控制策略
现场总线控制仪表集散控制系统dcs现场总线控制系统fcs现场总线通信协议通信网络现场总线
绪论
控制装置的主要构成
课后随堂题目:请给出右图中abcdefg多代表的元件或者位置名称,并简述defg的功能或作用? 不得不说,老师做ppt的能力还有待改进,这个图画的简直太丑了,看我重新画的就好看多了.
变送器的用途:将被测参数转换成标准输出信号.控制器的用途:根据输入信号而和控制要求按某一规律自动地改变输出信号的仪表.控制器的输出信号可以去控制执行器,或去控制其他控制器.执行器的用途: 接受控制器的输出指令,进行功率放大后去驱动控制机构的装置.模/数转换器: 将变送器测量得到的模拟信号转为数字信号.
课后随堂题目:下图为锅炉水位自动控制系统,请给出其中abcde做代表的元件名称,并说明各元件的作用?
a为执行器b为控制器c为检测/变送器d为安全阀e为放空阀
课后随堂题目:请简述下图力平衡式测量仪表的结构和动作过程?
待测压力通过一弹簧装置转化为作用于杠杆上的力,使杠杆产生偏移,产生位移.位移检测元件检测到位移后发出信号,经位移检测放大器作用后,将信号传送至一利用电磁原理产生力的装置.
f
=
f
f
f=f_f
f=ff?时该过程结束,实现了力的测量.
现场总线控制系统(fcs)
现场总线控制系统的分类:
ff基金会现场总线(美国艾默生公司)profibus过程现场总线(德国西门子公司) 现场总线系统的特点:
适应工业应用环境要求实时性强,可靠性高,安全性好多为短帧发送通信传输的效率相对较低 fcs与dcs的区别:
dcs: 系统中的每个现场仪表到控制室的通信都需要一对专用的双绞线,以传递4~20ma模拟信号.fcs: 每个现场仪表到接线盒仍各使用一堆双绞线,低速传送数字信号,但从现场接线盒到控制室仅用一对双绞线完成现场通信fcs的优点:
全数字化全分布双向传输自诊断节省布线及控制室空间多功能仪表开放性互操作性智能化与自治性
基础知识
基本概念
现场总线: 现场总线是安装在生产现场的仪表和控制室内的仪表或装置之间的数字式串行通信链路.既包括软件部分,也包括硬件部分.
控制仪表的性能
准确性: 准确性由准确度表示,被定义为相对被测变量真实值的正确量度,准确度通常用满刻度读数来表示.
例如,若一台变送器的量程为100℃,其准确度为0.5%,则说明变送器能确定真实温度在0.5℃之内.或者说,若变送器的量程为100℃,其测量值与真实值之差为0.5℃.
可靠性: 可靠性指的是在规定条件下和规定的时间内,完成规定的功能的能力.由平均无故障时间(mtbf)衡量. 平均无故障时间(mean time between failures): 单台仪表在两次相邻故障间,除去维修时间后,其实际工作时间的平均值. 电磁兼容性 耐环境影响性: 使用防护等级(ip代码)衡量.
信号制
课后随堂题目:什么是信号制?控制系统仪表之间采用何种连接方式最佳?为什么?
信号制: 是指成套系列仪表中,各个仪表的输入输出信号采用何种统一的联络信号.信号传输设计原则:
控制室仪表之间使用电压信号,为了方便维护检修.现场仪表及传输线使用电流信号(首选4~20ma直流电流信号),为了抗干抗性能好. 模拟信号的标准化:
模拟气动信号: 使用20 kpa~100kpa气压信号.模拟直流电流信号: 使用4~20ma直流电流信号或0~10ma直流电流信号.优先选用4~20ma直流电流信号,辅助联络信号为1~5v电压信号. 练习题: 写出3种工业过程中常用的信号标准,并比较2种标准电流信号的特点? 控制系统中使用的常用标准信号有气压信号,电压信号和电流信号. 标准电流信号分为0~10 ma和4~20 ma两种:前者使用方便,容易将电流值换算为实际物理参数真实值,但是存在零值是无法确定是物理信号为零还是系统故障导致的电压为零的问题;而后者克服了上述缺点,存在调整量程灵活多变的优点.
两种模拟直流信号的区别
课后随堂题目:控制系统中使用的标准信号有哪些?试比较0-x,a-x(a>0)两种信号标准的优缺点?
两种模拟信号的优缺点比较
0~10ma直流电流信号: 死零点,老式仪表采用.
优点: 直观,方便进行模拟信号的数学运算与刻度转换.缺点:
无法分辨仪表失电,电路断线和信号下限三种情况.产生的电磁力小,带负载能力差. 4~20ma直流电流信号: 活零点,新式仪表采用.
缺点: 设计复杂优点:
方便分辨仪表失电,电路断线和信号下限三种情况.仪表精度高,避开了电子元件的非线性区.仪表可设计为两线制,节省电缆.产生的电磁力大,带负载能力强.
课后随堂题目:请分析电流信号传输与电压信号传输的区别?
电流信号: 电流信号可以远传,且抗干扰能力强.所以电流信号适用于有电磁干扰且传输距离长的场合. 电压信号: 电压信号可以现场检测,且量程可以任意调整.所以电压信号适用于电磁干扰小,传输距离短且接收电路输入阻抗较大的情况.
变送器与控制室仪表间的信号传输
课后随堂题目:请详述四线制和两线制各自的特点? 有两线制和四线制两种
四线制(信号线与电源线相独立):
输出可以是0~10ma或4~20ma直流信号.对电流信号的零点与功率没有限制.电源为交直流均可. 两线制(信号线与电源线共享):
输出必须是4~20ma直流信号. 对电流信号的零点与功率有限制. 电源必须为单电源,直流. 变送器的正常工作电流必须小于等于信号电流的下限.
量程与零点
课后随堂题目:什么是变送器的量程调整?为何要进行量程调整?画图并结合公式说明量程调整的方法和步骤?
量程与上限的定义:
量程: 测量上限与下限代数差的绝对值测量上限与下限: 测量范围的最高值与最低值 量程调整: 包括下限调整(又称为零点调整)和上限调整两个方面,只有当下限为零或确定不变时,才可以把上限调整看作是量程调整. 量程调整的目的:
上限调整: 使变送器的输出信号的上限值
y
m
a
x
y_{max}
ymax?与测量范围的上限值
x
m
a
x
x_{max}
xmax?相对应.,在下限为零时,也可以称作量程增大调整. 上限调整的目的: 相当于改变变送器输入输出特性的斜率. 下限调整(零点调整): 使变送器输出信号的下限值
y
m
i
n
y_{min}
ymin?与测量信号的下限值
x
m
i
n
x_{min}
xmin?相对应,在
x
m
i
n
=
0
x_{min}=0
xmin?=0时,为零点调整,在
x
m
i
n
≠
0
x_{min}\ne0
xmin??=0时,为零点迁移调整.在未加迁移时,测量起始点为零;当测量的起始点由零变为某一正值时,称为正迁移;反之,当测量的起始点由零变为某一负值时,称为负迁移. 下限调整的目: 在实际测量中,为了正确选择变送器的量程大小,提高测量准确度,常常需要将测量的起点迁移到某一数值(正值或负值).
供电技术
供电技术抑制干扰的措施:
使用交流电源变压器的屏蔽采用直流开关电源采用d~dc变换器为每一块电路板设置独立直流电源集成电路块的vcc加旁路电容
控制仪表的通信
数字通信使得许多现场仪表和控制室装置在同一条总线上进行双向多信息的串行数字通信.信息在不同层之间的处理方法是按照规定的协议进行的,因此能够相互理解.
控制装置的抗干扰
干扰的来源
漏电电阻经过公共阻抗耦合电场耦合磁场耦合
干扰的形式
串模干扰: 作用在仪表的两个输入端子之间,因此有横向干扰之称,其效果如同干扰信号与有用信号串联后送到仪表的输入端一样.主要影响信号精度.共模干扰: 作用在信号电路与地之间,它对两根信号导线的作用完全相同,仪表的两个输入端子之间并无干扰信号,但这两个端子和地之间却出现了干扰信号,因此有"纵向干扰"之称. 共模干扰的危害:
易于转换为串模干扰.对仪表产生破坏作用 抗干扰措施: 从干扰源,干扰途径和干扰对象三项因素着手:
消除或抑制干扰源.破坏干扰引进的途径削弱干扰接收对象对干扰的敏感性.
课后随堂题目:请给出工业中常见的电气隔离方式并简述其原理?
电气隔离是指将电源与用电回路作电气上的隔离,即将用电的分支电路与整个电气系统隔离,使之成为一个在电气上被隔离的、独立的不接地安全系统,以防止在裸露导体故障带电情况下发生间接触电危险.常见的电气隔离方式有如下几种:
变压器隔离: 变压器本身就是电气隔离的一种装置,双绕组变压器的一、二次侧所连接的电路处于电气隔离状态.利用电磁感应定律,在变压器工作时,一次绕组通入交流电后,将在其铁芯中产生交变磁通,交变磁通又将在一、二次绕组感应电动势.二次绕组感应电动势后就可向二次电路提供交流电压.光电耦合隔离: 光电耦合器把输入信号与内部电路隔离开来,或者是把内部输出信号与外部电路隔离开来.通过发光二极管的亮灭表进行输入信号表达,进而控制另一电路的通断.继电器隔离: 可利用继电器的线圈接受信号,利用触点发送和输出控制信号,从而避免强电和弱电信号之间的直接接触,实现了抗干扰隔离.
控制装置的防爆
己被广泛接收的仪表防爆技术有: 隔爆,增安,本安,正压,浇封和无火花型等. 首选技术是本安防爆技术.本安防爆技术的特点:
成本低,体积小,质量小,允许在线检测和带电维护,也能用于0区危险场所.为系统防爆,其性能既与关联设备有关也与相应设备有关. 防爆结构的两种类型:
隔爆型,用标志d表示: 核心思想是控制爆炸范围.本安型,用标志i表示: 核心思想是控制进入危险场所的电压与电流.
齐纳式安全栅
课后随堂题目:请描述齐纳式安全栅的工作原理?
利用在本安电路与非本安电路间串接的电阻限制进入本安电路的电流,利用齐纳二极管
v
d
1
vd_1
vd1?及
v
d
2
vd_2
vd2?限制进入本安电路的电压,并用快速熔断丝
f
u
fu
fu保护齐纳二极管. 在正常工作时,安全栅端电压
v
1
v_1
v1?小于齐纳二极管的击穿电压
v
0
v_0
v0?,齐纳二极管不工作,回路电流数值由安装在危险侧的变送器决定,安全栅并不影响正常的工作电流值.在现场发生事故如危险场所形成短路时,则用r限制过大电流进入危险场所.在安全栅端电压
v
1
v_1
v1?高于齐纳管的击穿电压
v
0
v_0
v0?时,齐纳管击穿,进入危险场所的电压将被限制在
v
0
v_0
v0?值上.同时,安全侧电流急剧增大,使快速熔断丝
f
u
fu
fu很快熔断,立即把可能造成事故的高压与危险现场隔断,也保护了齐纳二极管.
变送器原理及应用
电容式变送器
电容式变送器的原理: 两个平板电极即可构成一个最简单的电容器,其电容值与极板面积、极板间距以及极板间介质的介电常数有关.如果在上述参数中设定其中两个参数为常量,则电容值的大小为另一个参数的单值函数. 在压力测量领域内,常常利用电容极板间的微小位移变化作为压力检测的手段.当压力作用到一个电容极板时,极板受力产生位移.考虑到实际应用,工程上往往采用一种双电容式结构,即差动电容结构.
扩散硅压力变送器
工作原理: 硅半导体的压阻效应(应力作用使材料的电阻率改变).技术手段: 惠斯通电桥(在硅膜片特定方向上扩散4个等值的半导体电阻,并连接成惠斯通电桥,作为力电变换器的敏感元件).性能优点:
无机械可移动部分,可靠性高.主体电路采用持殊材料和工艺固化,适用于恶劣环境下工作信号滞后极小,动态响应快压敏电阻的特性决定了系统灵敏度很高.长期稳定性好,减少了维护工作量.体积小、重量轻.使用方便. 弱点: 温度效应.
热电阻温度变送器
热电阻的三线制接法: 温度变送器热电阻信号输入回路是一个不平衡电桥,热电阻为桥路的一个桥臂.所谓三线制接法,就是从现场的金属热电阻两端引出三根材质,长短,粗细均相同的连接导线,其中两根导线被接入相邻两对抗桥臂中,另一根与测量桥路电源负极相连.热电阻的四线制接法: 一对导线为热电阻提供恒定电流,另一对导线把电压信号引至内阻很高的显示仪表.
执行器
执行器概述
执行器分为3种: 液动,气动,电动.
液动: 推力最大,但较笨重,现很少使用.气动:
其执行机构和调节机构是统一的整体.执行机构有薄膜式和活塞式两类.活塞式行程长,适用于要求有较大推力的场合,而薄膜式行程较小,只能直接带动阀杆.用压缩空气为能源,结构简单,动作可靠、平稳、输出推动力大、维修方便、防火防燥.它可以通过电/气转换器或电/气阀门定位器与电动调节仪表或工业控制计算机配套使用. 电动
其执行机构和调节机构是分开的两部分.执行机构有角行程,直行程和多转式三种.以两相交流电机为动力的位置伺服机构,作用是将输入的直流电流信号线性地转换为位移量.能源取用方便,信号传输速度快、距离远,便于集中控制.停电时,执行器保持原位不动,不影响主设备的安全灵敏度和精度较高,与电动仪表配合方便,安装接线简单.结构复杂体积较大,推力小,价格贵,平均故障率高于气动执行器.安全防爆性能较差,电机动作不够迅速,在行程受阻或阀杆被轧住时电机易受损.
阀门定位器
课后随堂题目:下图为力平衡式阀门定位器,请描述其工作原理并画出工作流程图?
工作原理 压力(电流)信号通入后,波纹管形变使杠杆2产生一个向左的力,使其绕支点作逆时针偏转,挡板靠近喷嘴,喷嘴背压经气动放大器送入气动薄膜调节阀气室,使阀杆向下移动,经摆杆带动反馈杆和偏心凸轮绕支点偏转,通过滚轮使杠杆1绕支点偏转,将(反馈)弹簧拉伸,反馈弹簧对杠杆2的拉力与压力信号输入平衡时,仪表达到平衡状态. 控制框图:(有两种版本,不知道哪个是正确的,都在ppt上有)
转速控制装置
课后随堂题目:火电机组中常用到哪些无级调速方式?请选择一种说明其组成和工作原理
转速控制装置有3种:
转差(滑差)电动机调速机构液力耦合器调速机构变频调速装置
转差电机调速系统的问题
无级调速: 高转速可控性好.低转速可控性差.投自动困难.效率问题: 牺牲转差律换取转速变化,转速降低时功率和效率下降.可靠性问题:磁间隙容易堵塞.致使软连接→硬连接,失去调速功能.维护问题:滑差电机拆卸困难.维护量大.
液力耦合器
课后随堂题目:请简述下图所示液力耦合器调速机构的工作原理,并给出其调速特点?
工作原理 泵轮转速是固定的,而涡轮转速则是根据工作油量的多少而改变,工作油越多,泵轮传给涡轮的力矩越大,则涡轮转速越高,反之涡轮转速越低.因而,可以通过调整工作油量来改变涡轮转速,具体有两种方式:
改变勺管位置(主要方式)改变油泵经控制阀进入循环圈内的油量 调速特点
可实现宽范围无级调速(25%~100%),便于控制.离合方便,可使勺管控制充油量为零,实现零负荷起动.无机械连接,具有隔离振动的缓冲作用.可实现过载保护,即使负载突然加大,电机仍然正常运转不致损坏.无机械磨损,可靠性高,维护量小.缺点是系统较复杂,自身有功率损耗,仍然是损失转差律s换取转速变化,节能不理想.
变频调速系统
最初应用原因: 滑差电机存在致命缺点(硬连接、拆卸维护困难、低效、低转速可控性差)变频调速思想: 将调速手段转移到主动部分;取消转速调节装置.直接控制电机转速.
控制器
pid调节
课后随堂题目:画出pid调节电路的原理图,在图中标出各个电阻和电容元件的参数?并简述pid调节特性?
pid调节的特性如下:
比例调节的特点:
动作快,调节迅速.对干扰有很强的抑制作用.调节过程结束,被调量的偏差仍存在,存在静态偏差,因此被称为有差调节. 积分调节的特点:
只要偏差存在,积分控制作用一直增加,从而消除了静态误差,实现无差调节.控制作用主要体现在调节过程的后期 微分调节的特点:
微分调节作用的大小仅与偏差信号的变化速度有关,而与偏差值的大小无关.微分调节可以实现超前调节,有利于克服动态偏差,将大大改善调节过程.微分调节的引入可以使控制系统的稳定性和准确性得以提高,可适当减小静态偏差,但不能完全消除静态偏差.
先进控制策略
课后随堂题目:写出5种先进控制策略的名称,并简要描述其中任意2种的工作原理?
模糊控制: 用语言归纳操作人员的控制策略,运用语言变量和模糊集合理论形成控制算法的一种控制.专家控制: 试图在控制闭环中加入一个有经验的控制工程师,系统能为他提供一个“控制工具箱”,即可对控制,辨识,测量,监视等各种方法和算法选择自便,调用自如.神经网络控制: 用来模拟脑神经的结构和思维,判断等脑功能的一种信息处理系统.遗传算法: 遗传算法则是模拟生物的进化机制.将待求解问题转换成由个体组成的演化群体和对该群体进行操作的一组遗传算子,整个系统按照生成→评价→选择→操作的演化过程反复进行,直至搜索到最优解.自适应控制: 针对对象特性的变化,漂移和环境干扰对系统的影响而提出来的.它的基本思想是通过在线辨识使这种影响逐渐降低以至消除.变结构控制: 一类特殊的非线性控制,其非线性表现为控制的不连续性.鲁棒控制: 在设计中,设法使系统对模型的变化不敏感.使控制系统在模型误差扰动下仍能保持稳定,品质也保持在工程所能接受的范围内.
现场总线控制仪表
集散控制系统dcs
课后随堂题目:什么是集散控制系统?其基本设计思想是什么?
集散控制系统是采用计算机,通信和屏幕显示技术,实现对生产过程进行集中监视,操作,管理和分散控制的新型控制系统.其主要特点是功能分散,数据共享,可靠性高.根据具体情况也可以是硬件布置上的分散.其设计基本思想是危险分散,控制分散,管理集中.
课后随堂题目:简述集散控制系统的体系结构及各层次的主要功能?
集散控制系统自下而上分别是: 现场控制级,过程控制级,过程管理级,经营管理级
现场控制级,主要功能有:
完成过程数据采集与处理.直接输出操作命令、实现分散控制.完成与上级设备的数据通信,实现网络数据库共享.完成对现场控制级智能设备的监测、诊断和组态等. 过程控制级,主要功能有:
采集过程数据,进行数据转换与处理.对生产过程进行监测和控制,输出控制信号,实现控制功能.现场设备及i/o卡件的自诊断.与过程操作管理级进行数据通信. 过程管理级,主要功能有:
数据显示与记录.过程操作（含组态操作,维护操作）.数据存储和压缩归档.报警,事件的诊断和处理.系统组态、维护和优化处理.数据通信.报表打印和画面硬拷贝. 经营管理级,主要功能有: 监视企业各部门的运行情况,利用历史数据和实时数据预测可能发生的各种情况,从企业全局利益出发,帮助企业管理人员进行决策,帮助企业实现其计划目标.
课后随堂题目:操作站包括哪些设备?操作站的主要功能有哪些?
操作站的功能(监视,操作,记录,诊断)
显示报警报告生成操作系统组态系统维护 操作站的构成
操作台微处理机系统外部存储设备图形显示设备打印输出设备输入设备
课后随堂题目:构成现场控制站的主要设备是什么?它具有哪些功能?
控制站的硬件组成
机柜电源控制计算机输入输出通道 控制站的功能:
反馈控制,包括:控制回路组态,控制运算,输入信号处理顺序控制逻辑控制批量控制辅助功能,包括:控制方式选择,测量值跟踪,输出值跟踪
课后随堂题目:解释什么是组态,并简述组态过程? 组态的定义: 根据设计要求,预先将生产过程设计的硬件设备和各种软件功能模块组织起来,以使系统按照特定的状态运行.组态包括系统组态和应用组态. 组态过程是先系统组态,后应用组态.组态主要针对过程控制级和过程管理级.设备组态的顺序是自上而下,先过程管理级,后过程控制级;功能组态的顺序恰好相反,先过程控制级,后过程管理级.
现场总线控制系统fcs
课后随堂题目:请简述现场总线控制系统的组成,并给出fcs相对于dcs系统的优点?
不同点fcsdcs结构一对多: 一对传输线连接多台仪表,双向传输多个信号一对一: 一对传输线连接一台仪表,单向传输一个信号可靠性可靠性好: 数字信号传输抗干扰能力强,精度高可靠性差: 模拟信号传输不仅精度低,而且容易受干扰失控状态操作员在控制室既可以了解现场设备过现场仪表的工作情况,也能对设备进行参数调整,还可以预测或寻找故障,使设备始终处于操作员的过程监控与可控状态之中操作员在控制室既不了解模拟仪表的工作情况,也不能对其进行参数的调整,更不能预测故障,导致操作员对仪表处于失控状态控制控制功能分散在各个智能仪器中所有的控制功能集中于控制站中互换性用户可以自由选择不同制造商内提供的性能价格比最优的现场设备和仪表,并将不同品牌的仪表互连,实现"即插即用"尽管各种模拟仪表采用统一的信号标准(4~20ma直流电流信号),但是大部分技术参数仍由制造商自定,致使不同品牌的仪表不能互换.仪表智能仪表除了具有模拟仪表的检测变换补偿等功能外,还具有数字计算和数字通信能力模拟仪表只具有检测,变换,补偿等功能
现场总线通信协议
通信网络
课后随堂题目:数据通信系统是由哪些部分组成的?
数据通信系统由信号,发送装置,接收装置,信道和通信协议组成.
课后随堂题目:什么是信息传输速率,它的单位怎样表示?
信息的传输速率又称为比特率,是指单位时间内通信系统所传输的信息量,一般以每秒钟所能够传输的比特数来表示,记为rb,其单位是比特/秒,记为bit/s或bps.
课后随堂题目:什么是通信协议?
通信协议是控制数据通信的一组规则,约定与标准,它定义了通信的内容,格式,通信如何进行,何时进行等.
课后随堂题目:请写出局部网络的拓扑结构?
星型结构,环型结构,总线型结构,树型结构,菊花链型结构.
现场总线
课后随堂题目:什么是现场总线,现场总线模型一般有哪三层?
现场总线是用于现场仪表与控制系统和控制室之间的一种全分散,全数字化,智能,双向,互联,多变量,多点,多站的通信网络. 一般有物理层,数据链路层和用户层.
课后随堂题目:现场总线的技术特点有哪些?
现场通信网络数字通信网络开放互连网络现场设备互连网络结构与功能高度分散的系统现场设备的可操作性和互换性系统具有优异的远程监控功能系统具有强大的故障诊断功能设备配置,网络组态和系统集成方便自由现场设备更换和系统扩展更为方便为企业信息系统的构建创造了重要条件
课后随堂题目:写出ff总线和can总线的中英文全称,并简述其工作协议和主要特点?
ff总线,全称为基金会现场总线(foundation fieldbus),其通信协议为物理层、数据链路层和应用层.技术特点如下:
低速ff-h1总线:
控制与信息处理的现场化.支持总线供电及本质安全防爆.令牌总线访问机制. 内容广泛的用户层.基于以太网的高速ff-hse总线. can总线,全称为控制局域网络(controller area network),其通信协议为物理层和数据链路层.技术特点如下:
can总线规范符合国际标准iso11898规范.采用多主方式工作,通信方式灵活.网络上的节点可分为不同的优先级,可满足不同的实时要求.采用非破坏性总线仲裁技术,大大节省了总线仲裁时间.采用短帧信息(8字节)传输结构,传输时间短,抗干扰能力强.
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