组装式综合控制装置

用于自动控制系统中的装置

照大型机组或过程控制的要求，选用各种标准化的独立功能组件组合成的专用控制装置，简称组装仪表。这种控制装置是在气动单元组合仪表和电动单元组合仪表的基础上发展起来的，但它与单元组合仪表相比又有不同的作用。

装置介绍

组装仪表是将单元组合仪表的各个单元再划分为独立功能组件，并制成插件形式，按用户的需要选用各种插件组合起来，构成一个立柜或几个立柜，加上显示操作台,组成大型控制装置（图1）。对立柜内的组件集中供电，组件间信号联系在柜内采用矩阵接线方式，系统结构变更十分方便。组装仪表的组件品种繁多，除调节计算组件外还有逻辑控制、顺序控制和监控组件,因此除了能组成常规的PID调节器外，还能构成各种复杂的调节系统，如前馈调节、多参数解耦、超驰调节等，在故障报警时能将控制系统自动地切换到安全位置。组装仪表还备有与计算机联用的接口，能适应计算机设定值控制的要求。组装仪表是20世纪70年代初发展起来的，各种功能组件的核心元器件是集成运算放大器。到70年代后期，不少组件已开始采用微处理机,使组装仪表的控制功能进一步完善,并逐渐与以计算机技术、控制技术和通信技术为基础的分散型控制系统融为一体。组装仪表能适应现代工业生产过程日益庞大与复杂、工艺不断更新的要求，广泛用于大型、高效率、关键工艺装置的自动控制系统中，已用在大型火力发电厂、钢铁厂、化工厂等。图2是组装仪表的基本组成框图。整套装置有模拟量功能组件和数字量控制组件两大类。模拟量功能组件有信号转换、计算、调节、控制、给定、显示操作组件以及电源等；数字量组件有电平转换、采样、译码、二极管矩阵、寄存器、优先报警、逻辑给定和切换、数字显示操作组件。

组件介绍

① 模拟量输入转换组件　它实际上是一种把直流电流转换为直流电压的转换器。它接受从变送器和测量仪表送来的直流电流（0～10毫安或4～20毫安）、直流毫伏信号（包括温差电偶、热电阻信号），将其转换为组装仪表的标准信号（直流电压0～10伏）,以供计算调节功能组件和监控系统运算处理。

② 计算功能组件　对转换组件送来的0～10伏信号进行加、减、乘、除、开方、超前、滞后和非线性补偿或函数转换等数学处理。例如对于采用差压法测量流量的信号常常要进行开方运算，才能得到真实的体积流量值。③ 调节功能组件　将转换组件送来的测量信号(或经计算组件数学处理后的信号)与给定值比较,并按一定规律（如比例、比例积分、比例积分微分、前馈以及其他非线性规律）对比较后的偏差进行运算调节,输出0～10伏信号。

④ 输入输出转换组件　实现组装仪表内部统一信号（0～10伏）与电动单元组合仪表统一信号（直流0～10毫安，4～20毫安）之间的转换,使组装仪表可以采用单元组合仪表的各种变送器和执行器，以组成自动控制系统。

⑤ 控制功能组件　有报警、高低值选择、上下限限幅、跟踪比较和手动自动切换等功能。

⑥ 给定功能组件　用作系统中被调参数的设定或复杂控制系统的偏置设定。

⑦ 显示器、显示操作器和操作器　用以显示各种参数和切换操作方式(自动和手动)，并可手动操作。显示参数有测量值(被调参数)、给定值和阀门开度等。这些装置均为面板式仪表，安装在控制操作台上。

⑧ 监控系统　由各种数字量控制组件组成的对组装仪表内部工作情况和控制系统参数状况进行监视、保护和控制的辅助系统。它主要用来增加过程自动控制系统的安全保护措施，其功能包括：对过程自动控制系统和仪表中的参数越限和故障事故进行限制和报警，指示故障发生点；判断故障的性质，及时输出信号将过程系统自动地切换到手动安全工作状况，防止事故扩大；对过程自动控制系统运行和启停过程进行逻辑控制，并对相应的设备进行联锁控制；监视监控仪表本身的可靠性。监控系统分为固定监控器、可变监控器和巡回监控器几种。固定监控器输入故障信号与输出开关信号间的关系是固定的，它不分故障的性质和轻重缓急，只要发生故障就输出固定信号以切换系统。可变监控器则根据系统的需要对严重故障点设置优先声响报警，并对同时发生的多个故障点进行判断，找出第一个故障点，对非重要的故障点则不切换系统，只在几个重要点出现故障时才切换系统，因而具有更大的通用性和灵活性。巡回监控器是在可变监控器的基础上增加采样器和比较器等组件组成的，用以解决多点监控和对模拟量信号偏差、越限进行监控。

⑨ 专用接口组件　它是模拟调节仪表与计算机连用的专用接口，由主逻辑组件、调节器接口组件和数字显示操作器三部分组成（图3）。主逻辑组件接在计算机的数据总线上，是计算机的外围设备，能连接16个回路。调节器接口组件是逻辑组件和显示操作器与模拟量运算调节组件之间信号传递的通道。每个调节回路需要一个接口组件。专用接口装置将输入转换组件的各种模拟量变换为数字量并送给计算机。它还将计算机的关于控制各个回路工况的指令以及给定值和输出值的增减量经处理后送给相应的控制回路。组装仪表通过专用接口装置与计算机相连，可实现对生产过程的直接数字控制（见直接数字控制系统和设定值控制。

组装式综合控制装置采用调节与显示操作功能分离的结构形式,即显示操作部分安装在集中显示操作台,包括指示仪、记录仪、给定器和自动或手动切换、手动操作部件等；而运算调节部分装在机柜内的组件箱内，组件箱内装有多个功能组件和一个电源分配组件。每只机柜安装六只组件箱。所有立柜都可放在机房，而集中显示操作台占的位置很小，一般设在控制操作室，从而大大方便人机联系。

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