如何使用DDZ-Ⅲ型调节器进行优化控制？

DDZ-Ⅲ型调节器是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的1～5V直流测量信号作为输入信号，与1～5V直流设定值相比较得到偏差信号，然后对此信号进行PID运算后，输出l～5V或4～20mA直流控制信号，从而实现对工艺变量的控制。

DDZ-Ⅲ型调节器的特点如下：

1）采用高增益、高阻抗线性集成电路组件，提高了仪表准确度、稳定性、可靠性，而且降低了功耗。

2）采用集成电路扩展了功能，在基型调节器的基础上可增加各种功能。如非线性调节器可以解决严重非线性过程的自动控制问题，前馈调节器可以解决大扰动及大滞后过程的控制。此外，还可以根据需要在调节器上附加一些单元，如偏差报警、输出双向限幅及其他功能的电路。

3）整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全单元——安全栅，实现了控制室与危险场所之间的能量限制和隔离。

4）有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具有双向无平衡无忧动特性，提高了调节器的操作性能。这是因为在自动与软手动之间有保持状态，此时调节器输出可长期保持不变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。所谓无扰动切换，是指调节器在不同操作方式切换瞬间保持输出值不变，这样调节阀的开度也将保持不变，不会内于调节器不同操作方式的切换引起被控变量发生变化，即不会产生干扰。

5）采用国际标准信号制，现场传输信号为4～20mA直流电流，控制室联络信号为1～5V直流电压，信号电流和电压的转换电阻为250Ω。

DDZ-Ⅲ型调节器中的基型调节器类型有全刻度指示调节器和偏差指示调节器两种。为满足各种复杂控制系统的要求，还有各种特殊调节器，如断续调节器、自整定调节器、前馈调节器、非线性调节器等。特殊控制器是在基型控制器功能基础上的扩大，附加各种单元而构成的变型调节器。下面以全刻度指示的基型调节器为例，来说明DDZ-Ⅲ型调节器的组成及工作原理。

DDZ-Ⅲ型基型调节器的主要功能电路有输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动（硬手动和软手动）操作电路、输出电路及指示电路等，其框图如图5-8所示。

图5-8 DZ-Ⅲ型调节器电路结构框图

调节器整体结构上由控制单元、指示单元组成，控制单元包括输入电路（偏差差动和电平移动电路）、PID运算电路（由PD与PI运算电路串联）、输出电路（电压、电流转换电路）以及硬、软手动操作电路；指示单元包括测量信号指示电路、给定信号指示电路、内设定电路。

(https://www.xing528.com)

图5-9 全刻度指示调节器的原理线路图

注：1.图中所有放大器都用24V单电源供电。

2.基准电平V_B=10V，由24V电源通过稳压集成块取得。

在图5-9中，调节器接受变送器来的测量信号（4～20mA或1～5VDC），在输入电路中与给定信号进行比较，得出偏差信号。为了适应后面单电源供电的运算放大器的电平要求，在输入电路中还要对偏差信号进行电平移动。经过电平移动的偏差信号，在PID运算电路中运算后，由输出电路转换为4～20mA的直流电流输出。

调节器的给定值可由“内”给定或“外”给定两种方式取得，用切换开关S6进行选择。当调节器工作于“内”给定方式时，给定电压由控制器内部的高准确度稳压电源取得。当调节器需要由计算机或另外的调节器供给给定信号时，开关S6切换到“外”给定位置上，由外来的4～20mA电流流过250Ω精密电阻产生1～5V的给定电压。

为了适应工艺过程启动、停车或发生事故等情况，调节器除需要“自动控制”的工作状态外，还需要在特殊情况时能由操作人员切除PID运算电路，直接根据仪表指示作出判断，操纵调节器输出的“手动”工作状态。在DDZ-Ⅲ型仪表中，手动工作状态安排比较细致，有硬手动和软手动两种情况。在硬手动状态时，调节器的输出电流完全由操作人员拨动手动操作电位器决定。而软手动状态则是“自动”与“硬手动”之间的过渡状态，当选择开关置于软手动位置时，操作人员可使用软手动板键，使调节器的输出“保持”在切换前的数值或以一定的速率增减。这种“保持”状态特别适合于处理紧急事故。

图5-10所示为一种全刻度指示调节器（DTL-3100型）的外形图。它的正面表盘上装两个指示表头。其中一个双针指示器有两个指针，黑指针为给定信号指针，红指针为测量信号指针，它们可以分别指示给定信号与测量信号。偏差的大小可以根据两个指示值之差读出。由于双针指示器的有效刻度（纵向）为100mm，准确度为1%，因此很容易观察控制结果。输出指示器可以指示调节器输出信号的大小。

图5-10 DTL-3100型调节器外形图

1—自动-软手动-硬手动切换开关 2—双针垂直指示器 3—内给定设定轮 4—输出指示器 5—硬手动操作杆 6—软手动操作板键 7—外给定指示灯 8—阀位指示器 9—输出记录指示 10—位号牌 11—输入检测插孔 12—手动输出插孔

调节器面板右侧设有自动-硬手动-软手动切换开关，以实现平衡无扰动切换。

在调节器中还设有正、反作用切换开关，位于控制器的右侧面，把调节器从壳体中拉出时即可看到。正作用是指当调节器的测量信号增大时，其输出信号随之增大；反作用则是指当调节器的测量信号增大时，其输出信号随之减少。