自动控制理论 第三章 控制系统的时域分析 3.6 状态方程的解(9)

KMM可编程调节器共有45种运算子程序。为了使用方便，采用硬件形式来表示软件功能，把每一种运算功能看作是一个模块。每一个模块有4个输入端和一个输出端。H1,H2,P1,P2为输入端，为输出端。输入输出的数据可以是百分型数据、开关型数据和时间型数据。图5.24是KMM的功能模块图。一个用户程序中最多只能使用30个模块。一个模块可以放置任何一种运算式。模块和模块之间可以用线连接，就像电路连接线一样。模块实际上是不存在的，模块的输入输出端子称为软端子，模块之间的连接称为软连接。根据控制系统的功能画出模块连接图，称为模块组态图。根据组态图填写规定的数据表格，然后用编程器输入到KMM的用户ROM中去，即完成了编程过程。

通过对功能模块的灵活组态，可以对输入信号进行数字滤波、温度压力补偿、线性化处理等，可以完成PID运算、算术运算、取绝运算、最大最小值等运算以及高值选择、低值选择，高值限幅、低值限幅、逻辑运算等，实现逻辑判断和某些人工智能。这些运算不会像模拟仪表那样容易受环境干扰，因而精度高，性能稳定。

图5.24 KMM的功能模块

可编程调节器具有通信接口，可以与操作站或上位机交换信息。可编程调节器在硬件上采用了大规模集成电路，后备电源等措施，在软件方面具有自诊断功能，能自身进行故障检测并采取相应措施，这就大大提高了可编程调节器的安全性和可靠性。

另外，可编程调节器在编程上不需专门的软件知识，易于掌握。在外形上采用国际标准尺寸，便于安装。输入输出信号采用统一的V和mA直流信号，可与模拟仪表兼容。可编程调节器的操作面板采用了数字与模拟相结合的显示方式，人机界面良好，操作方便。

可编程调节器的这些优点及它的灵活性、通用性，使它在过程控制中发挥了巨大的作用，已经基本取代了模拟调节器。

2.  智能化变送器和智能化执行器变送器和执行器是控制系统的重要组成部分。它们的功能与控制器不同，不能互相替代。但在控制技术，计算机网络技术，仪表工业技术相结合，出现了新一代控制系统，即：现场总线控制系统并与此相适应出现了智能变送器、智能执行器后，这个概念将发生变化。图5.25是智能变送器的工作原理图。

与传统的变送器相比，智能变送器增加了微处理器和通信模块。在智能变送器的存贮器中存贮有运算、控制模块，可以进行PID运算，完成控制功能。控制信号可直接通过通信模块送到执行器。

同样，智能执行器除了传统的执行部件外，也含有微处理器为核心的控制器，双向通信模块和相应的软件。

这两种智能化现场仪表都具有高精度的系统控制功能，可按给定值进行PID控制，控制流量、压力、温度等多种生产过程变量。控制任务由传统的控制器转移到了智能变送器或智能执行器，由它们的微处理器来完成。作为控制系统自动化仪表核心的控制器在物理设备上已不复存在。控制系统的结构图因而变为图5.26（a)和（b)的形式。因这两种仪表都安装在生产现场，我们称为现场智能仪表。

图 5.25 智能变送器的原理图图5.26  智能化现场仪表组成的控制系统（a)智能变送器组成的系统；（b)智能执行器组成的系统