【正文】 ） 這種調(diào)節(jié)器在過(guò)程控制中是應(yīng)用最多的一種調(diào)節(jié)器。表 2 為經(jīng)驗(yàn)法整定參數(shù)的參考數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)調(diào)節(jié)器的參數(shù)作進(jìn)一步修正。 圖 9 4： 1 衰減曲線法圖形 （三）衰減曲線法（阻尼振蕩法） 在閉環(huán)系統(tǒng)中，先把調(diào)節(jié)器設(shè)置為純比例作用，然后把比例度由大逐漸減小，加階躍擾動(dòng)觀察輸出響應(yīng)的衰減過(guò)程，直至出現(xiàn)圖 9 所示的 4： 1 衰減過(guò)程為止。 t 圖 11 階躍響應(yīng)曲線 x0 H(S) y(t) WC(S) WO(S) WV(S) 由該圖可確定τ、 T 和 K，其中 K 按下式確定 0( ) (0)yyKx??? （ 34） 根據(jù)所求的 K、 T 和τ，利用下表 5 所示的經(jīng)驗(yàn)公式，就可計(jì)算出對(duì)應(yīng)于衰減率為 4：1 時(shí)調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù) [15]。 2. 可以結(jié)合 MCGS 組態(tài)軟件得到最優(yōu)的控制參數(shù)，并結(jié)合 VB 技術(shù)，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)。這種控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能較好，調(diào)試方便。圖 10 為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的方框圖。首先要產(chǎn)生允許受控變 量能承受等幅振蕩的波動(dòng)，其次是受控對(duì)象應(yīng)是二階和二階以上或具有純滯后的一階以上環(huán)節(jié)，否則在比例控制下，系統(tǒng)是不會(huì)出現(xiàn)等幅振蕩的。工程實(shí)驗(yàn)整定法有以下四種：經(jīng)驗(yàn)法、臨界比例度法、衰減曲線法動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法 [13]。由于比例調(diào)節(jié)只有一個(gè)參數(shù)，所以整定很方便。 150176。的觸發(fā)脈沖，通過(guò)光電隔離，輸出端(A、 G)便觸發(fā)相應(yīng)的可控硅導(dǎo)通，從而達(dá)到移相調(diào)壓的目的。其特點(diǎn)是修正范圍有限，但不會(huì)出現(xiàn)將原來(lái)正確控制參數(shù)改錯(cuò)的現(xiàn)象，并且可將允許誤差的閥值降低，使響應(yīng)速度加快，使控制精度大大提高 [10]。 T 為滯后時(shí)間參數(shù)。 50 表示差值為 50 % 例如某電爐溫度控制，為了找出最佳的 M50 值，手動(dòng)輸出為 50%時(shí)，電爐溫度最后穩(wěn)定在 600℃左右，而 0%輸出時(shí)，電爐溫度最后穩(wěn)定在室溫，為 25℃ ，則 M(最佳參數(shù)值 )=60025=575。滯后時(shí)間越大，則比例作用應(yīng)相應(yīng)減少，而微分作用相應(yīng)增加。一組 (MPT)參數(shù)即可同時(shí)確定 PID 參數(shù)和模糊控制參數(shù)。 3) RS485 接口采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 P、 I、 D 參數(shù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要調(diào)節(jié) [8]。 DIL：輸入下限顯示值，一般 DIL=0。 AI 調(diào)節(jié)器的硬件結(jié)構(gòu)和工作過(guò)程 AI 調(diào)節(jié)器通過(guò) RS485 通信接口，經(jīng) RS232/485 轉(zhuǎn)換器與計(jì)算機(jī)相連。 儀表的選擇及連接 AI 調(diào)節(jié)器 本系統(tǒng)所采用的控制儀表為上海萬(wàn)訊公司的 AI 智能儀表 。實(shí)際上，具有熱電偶、熱電阻及毫伏輸入三種三種形式的針對(duì)性量程單元，電路功能也應(yīng)實(shí)現(xiàn)熱電偶冷端補(bǔ)償、熱電阻三線接入，零點(diǎn)遷移以及量程調(diào)整等工作特性。 d. 儀表采用了統(tǒng)一的直流 24V但是， Si 的 PN 結(jié)溫度傳感器在 40K 以上的溫度顯示出好的直線性。 ?????? ?????????? 1e xp kTqVII ?。 成品的熱電偶都有對(duì)應(yīng)的分度表，即在參比端溫度為 0℃時(shí)，熱電勢(shì)和測(cè)量溫度的對(duì)應(yīng)表。 ttEAB 為 ? ? ?? ? ?。此溫度控制系統(tǒng)還采用 RS485 串行通信與上位機(jī)進(jìn)行通訊，且采用 PID 控制。目前，國(guó)外溫度控制儀表正朝著高精度，智能化，小型化等方向發(fā)展 。 智能儀表將測(cè)試技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制原理，通訊技術(shù)相結(jié)合，成為現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)的主要工具 [1,2]。不僅各種測(cè)控設(shè)備是數(shù)字化的，而且可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將分散的控制裝置和各類(lèi)智能儀表連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的集散監(jiān)控管理。單片機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)及各種功能芯片的 廣泛使用為智能儀表的設(shè)計(jì)提供了新的方案，使智能儀表成為了現(xiàn)代測(cè)控技術(shù)的主要工具。 關(guān)鍵詞 : 智能儀表；溫度控制； PID 1 緒論 基于智能儀表的溫控系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景 在鋼鐵，機(jī)械，石油化工，電力，工業(yè)爐窯等工業(yè)生產(chǎn)中，溫度是極 為普遍又極為重要的熱工參數(shù)之一。在某些場(chǎng)合，數(shù)據(jù)處理的結(jié)果還直接用來(lái)干預(yù)生產(chǎn)過(guò)程，組成計(jì)算機(jī)閉環(huán)控制系統(tǒng)。通訊口的功能是通過(guò) RS232 接口總線與上位機(jī)作遠(yuǎn)距離通訊。 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及加入 WTO 帶來(lái)的契機(jī)，政府及企業(yè)對(duì)于高新技術(shù)的發(fā)展都非常重視，對(duì)相關(guān)企業(yè)資源進(jìn)行了重組，相繼建立了一些國(guó)家，企業(yè)的研發(fā)中心，并通過(guò)合資，技術(shù)合作等方式，組建了一批合資，合作及獨(dú)資企業(yè)，使我國(guó)溫度等 測(cè)試儀表得到迅速的發(fā)展。 系統(tǒng) 的硬件結(jié)構(gòu)如圖 2 所示 ： 上位 機(jī) 電阻爐 溫度采集 智能儀表 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 圖 2 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖 傳感器變送器的選擇及連接 本系統(tǒng)熱電偶檢測(cè)溫度，采用輸出為 420mA決定。 PN 結(jié)溫度補(bǔ)償 本系統(tǒng)選用二極管作為溫度傳感器對(duì)參比端溫度進(jìn)行測(cè)量。 (24) 其中， R 是常數(shù) , g? 是半導(dǎo)體的禁帶寬度。實(shí)際選用的二級(jí)管的靈敏度為 2mV/℃ [5， 6]。 以下介紹這種溫度變送器的工作原理： 圖 4 所示為 420mA這一部分的主要功能是放大，器件技術(shù)采用了高性能集成運(yùn)算放大器。 AI 調(diào)節(jié)器本身具有 A/D 和 D/A 功能，因而能兼有數(shù)據(jù)采集和輸出模塊的功能。系統(tǒng)的工作過(guò)程是： AI 調(diào)節(jié)器直接與各種傳感器或變送器相連，來(lái)自這些檢測(cè)裝置的各種測(cè)量信號(hào)在 AI 調(diào)節(jié)器內(nèi)部經(jīng)過(guò) A/D 轉(zhuǎn)換后，得到的數(shù)據(jù)由RS485 總線經(jīng) RS232/485 轉(zhuǎn)換器發(fā)送給計(jì)算機(jī)。 OP1：輸出方式，一般 OP1=4 為 4～ 20mA 線性電流輸出。 RS232C 接口和 RS485 接口是目前最常用的兩種串行通訊接口。 本系統(tǒng)采用 RS485 通信接口。針對(duì)控制參數(shù)較難確定的現(xiàn)實(shí)，表內(nèi)設(shè)有自整定專(zhuān)家系統(tǒng)，可使系統(tǒng)的控制參數(shù)確定簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確度提高，因此，自整定系統(tǒng)的引人，不僅使復(fù)雜勞動(dòng)簡(jiǎn)單化，節(jié)約了調(diào)試時(shí)間，而且提高了控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)。 ?d 表示微分作用。 M 值越 大，積分作用越弱 (積分時(shí)間增加 )。 T 值的變化，可對(duì)調(diào)節(jié)作用中的比例及微分起作用， T 值越小，比例作用越強(qiáng)，微分作用越弱。0176。 此產(chǎn)品的 性能參數(shù)表 如 表 1[11]。~0176。 比例微分 (PD)調(diào)節(jié) 這種調(diào) 節(jié)器由于有微分的作用，能增加系統(tǒng)的穩(wěn)定度，比例系數(shù)的增大能加快系統(tǒng)的調(diào)節(jié)過(guò)程，減小動(dòng)態(tài)和靜態(tài)誤差，但微分不能過(guò)大，以利于抗高頻干擾。若需加微分作用，微分時(shí)間常數(shù)按 TD=(1/3～ 1/4)TI計(jì)算。這時(shí)的比例度稱(chēng)為 4： 1 衰減比例度，用δ S表示之。 表 5：經(jīng)驗(yàn)計(jì)算公式 調(diào)節(jié)器參數(shù) δ（ %） TI(S) TD(S) P %100?TK? PI 100%