西门子授权中国一级代理商经销传动装置

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SIEMENS可编程控制器

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 2．3 FCS

   （1）基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的非常环境。

   （2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。

   （3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。

   （4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。

   （5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模拟系统。

   （6）是互联的、双向的、开放的取代单向的、封闭的。

   （7）用分散的虚拟控制站取代集中的控制站。

   （8）由现场电脑操纵，还可挂到上位机，接同一总线的上一级计算机。

   （9）局域网，再可与internet相通。

   （10）改变传统的信号标准、通信标准和系统标准入企业管理网。

   （11）制造商：美Honeywell 、Smar 、Fisher— Rosemount、 AB/Rockwell、Elsag— Bailey 、Foxboro 、Yamatake 、日Yokogawa、欧 Siemens、 GEC—Alsthom 、Schneider、 process—Data、 ABB等。

   （12）3类FCS的典型

     1）连续的工艺过程自动控制如石油化工，其中“本安防爆"技术是重要的，典型产品是FF、World FIP、Profibus—PA；

     2）分立的工艺动作自动控制如汽车制造机器人、汽车，典型产品是Profibus—DP、CAN bus；

     3）多点控制如楼宇自动化，典型产品是LON Work、Profibus—FMS。

   从上述基本要点的描述中，我们是否注意到一点，用于过程控制的三大系统，没有一个是针对电站而开发的，或者说，在他们开发的初期，都并非以电站做系统的控制对象。而在这些系统的使用说明中也绝不把电站做为适用范围，有的在适用范围中根本就不提电站。现在奇怪的是，这三大控制系统，尤其是DCS、PLC，都在电站得到了广泛应用，而且效果也非常好。

3．三大控制系统之间的差异
   我们已经知道，FCS是由DCS与PLC发展而来，FCS不仅具备DCS与PLC的特点，而且跨出了革命性的一步。而目前，新型的DCS与新型的PLC，都有向对方靠拢的趋势。新型的DCS已有很强的顺序控制功能；而新型的PLC，在处理闭环控制方面也不差，并且两者都能组成大型网络，DCS与PLC的适用范围，已有很大的交叉。下一节就仅以DCS与FCS进行比较。在前面的章节中，实际上已涉及到DCS与FCS的差异，下面将就体系结构、投资、设计、使用等方面进行叙述

图是时间继电器控制的双速电动机自动加速控制电路图。双速电动机在机床，诸如车床、铣床等中都有较多应用。双速电动机是由改变定子绕组的磁极对数来改变其转速的。如图主电路所示，若将出线端1、2、3接电源，4、5、6悬空。每相绕组中两线圈串联，有四个极对数，低速运行；如将出线端1、2、3短接，4、5、6接电源，每相绕组中两线圈并联，极对数减半，有两个极对数，高速运行。起动时，按起动按纽SB2，KT2立即得电、KM1、KA1得电自保，电动机低速起动；KA1得电后，KT2失电并开始计时；当延时时间到，KM1失电，KM2得电，电动机高速运行；自动完成加速控制双速电动机的加速控制。

PID控制中有P、I、D三个参数，只有明白这三个参数的含义和作用才能完成控制器PID参数整定，让控制器到达佳控制效果。电子开发网在本文给大家介绍PID控制中P、I、D参数的作用。

比例作用
比例控制器实际上就是个放大倍数可调的放大器，即△P=Kp×e，式中Kp为比例增益，即Kp可大于1，也可小于1；e为控制器的输入，也就是测量值与给定值之差，又称为偏差。

要说明的是，对于大多数模拟控制器而言，都不采用比例增益Kp作为刻度，而是用比例度来刻度，即δ=1/Kc×。也就是说比例度与控制器的放大倍数的倒数成比例；控制器的比例度越小，它的放大倍数越大，偏差放大的能力越大，反之亦然。

明白了上述关系，就可知道比例度(即比例带)越大，控制器的放大倍数越小，被控参数的曲线越平稳；比例度越小，控制器的放大倍数越大，被控参数的曲线越波动。

比例控制有个缺点，就是会产生余差，要克服余差就必须引入积分作用。

积分作用
控制器的积分作用就是为了消除自控系统的余差而设置的。所谓积分，就是随时间进行累积的意思，即当有偏差输入e存在时，积分控制器就要将偏差随时间不断累积起来，也就是积分累积的快慢与偏差e的大小和积分速度成正比。只要有偏差e存在，积分控制器的输出就要改变，也就是说积分总是起作用的，只有偏差不存在时，积分才会停止。

对于恒定的偏差，调整积分作用的实质就是改变控制器输出的变化速率，这个速率是通过积分作用的输出等于比例作用的输出所需的一段时问来衡量的。积分时间小，表示积分速度大，积分作用就强；反之，积分时问大，则积分作用就弱。如果积分时间无穷大，表示没有积分作用，控制器就成为纯比例控制器。

实际上积分作用很少单独使用，通常与比例作用一起使用，使其既具有把偏差放大(或缩小)的比例作用，又具有将偏差随时间累积的积分作用，且其作用方向是一致的。这时控制器的输出为：△P=Ke+△Pi，式中△P为控制器输出值的变化；Ke为比例作用引起的输出；△Pi为积分作用引起的输出。

微分作用
微分作用主要是用来克服被控对象的滞后，常用于温度控制系统。除采用微分作用外，在使用控制系统时要注意测量传送的滞后问题，如温度测量元件的选择和安装位置等。

在常规PID控制器中，微分作用的输出变化与微分时间和偏差变化的速度成比例，而与偏差的大小无关，偏差变化的速度越大，微分时间越长，则微分作用的输出变化越大。但如果微分作用过强，则可能由于变化太快而由其自身引起振荡，使控制器输出中产生明显的“尖峰"或“突跳"。为了避免这一扰动，在PID调节器和DCS中可使用微分先行PID运算规律，即只对测量值PV进行微分，当人工改变控制器的给定值SP时，不会造成控制器输出的突变，避免了改变SP的瞬间给控制系统带来的扰动。如TDC-3000，则在常规PID算法中增加一个软开关，组态时供用户选择控制器对偏差、还是测量值进行微分。

当输入阶跃信号后，微分器一开始输出的大变化值与微分作用消失后的输出变化的比值就是微分放大倍数Kd，即微分增益，微分増益的单位是时间，设置微分时间(或者微分增益)为零会取消微分的功能。