組裝式綜合控制裝置
正文
按照大型機組或過程控制的要求，選用各種標準化的獨立功能組件組合成的專用控制裝置，簡稱組裝儀表。這種控制裝置是在氣動單元組合儀表和電動單元組合儀表的基礎上發展起來的，但它與單元組合儀表相比又有不同的作用。組裝儀表是將單元組合儀表的各個單元再劃分為獨立功能組件，並製成外掛程式形式，按用戶的需要選用各種外掛程式組合起來，構成一個立櫃或幾個立櫃，加上顯示操作台,組成大型控制裝置（圖1）。對立櫃內的組件集中供電，組件間信號聯繫在櫃內採用矩陣接線方式，系統結構變更十分方便。組裝儀表的組件品種繁多，除調節計算組件外還有邏輯控制、順序控制和監控組件,因此除了能組成常規的PID調節器外，還能構成各種複雜的調節系統，如前饋調節、多參數解耦、超馳調節等，在故障報警時能將控制系統自動地切換到安全位置。組裝儀表還備有與計算機聯用的接口，能適應計算機設定值控制的要求。組裝儀表是20世紀70年代初發展起來的，各種功能組件的核心元器件是集成運算放大器。到70年代後期，不少組件已開始採用微處理機,使組裝儀表的控制功能進一步完善,並逐漸與以計算機技術、控制技術和通信技術為基礎的分散型控制系統融為一體。組裝儀表能適應現代工業生產過程日益龐大與複雜、工藝不斷更新的要求，廣泛用於大型、高效率、關鍵工藝裝置的自動控制系統中，已用在大型火力發電廠、鋼鐵廠、化工廠等。圖2是組裝儀表的基本組成框圖。整套裝置有模擬量功能組件和數字量控制組件兩大類。模擬量功能組件有信號轉換、計算、調節、控制、給定、顯示操作組件以及電源等；數字量組件有電平轉換、採樣、解碼、二極體矩陣、暫存器、優先報警、邏輯給定和切換、數字顯示操作組件。
組裝式綜合控制裝置
組裝式綜合控制裝置
組裝式綜合控制裝置② 計算功能組件 對轉換組件送來的0～10伏信號進行加、減、乘、除、開方、超前、滯後和非線性補償或函式轉換等數學處理。例如對於採用差壓法測量流量的信號常常要進行開方運算，才能得到真實的體積流量值。
③ 調節功能組件 將轉換組件送來的測量信號(或經計算組件數學處理後的信號)與給定值比較,並按一定規律（如比例、比例積分、比例積分微分、前饋以及其他非線性規律）對比較後的偏差進行運算調節,輸出0～10伏信號。
④ 輸入輸出轉換組件 實現組裝儀表內部統一信號（0～10伏）與電動單元組合儀表統一信號（直流0～10毫安，4～20毫安）之間的轉換,使組裝儀表可以採用單元組合儀表的各種變送器和執行器，以組成自動控制系統。
⑤ 控制功能組件 有報警、高低值選擇、上下限限幅、跟蹤比較和手動自動切換等功能。
⑥ 給定功能組件 用作系統中被調參數的設定或複雜控制系統的偏置設定。
⑦ 顯示器、顯示操作器和操作器 用以顯示各種參數和切換操作方式(自動和手動)，並可手動操作。顯示參數有測量值(被調參數)、給定值和閥門開度等。這些裝置均為面板式儀表，安裝在控制操作台上。
⑧ 監控系統 由各種數字量控制組件組成的對組裝儀表內部工作情況和控制系統參數狀況進行監視、保護和控制的輔助系統。它主要用來增加過程自動控制系統的安全保護措施，其功能包括：對過程自動控制系統和儀表中的參數越限和故障事故進行限制和報警，指示故障發生點；判斷故障的性質，及時輸出信號將過程系統自動地切換到手動安全工作狀況，防止事故擴大；對過程自動控制系統運行和啟停過程進行邏輯控制，並對相應的設備進行聯鎖控制；監視監控儀表本身的可靠性。監控系統分為固定監控器、可變監控器和巡迴監控器幾種。固定監控器輸入故障信號與輸出開關信號間的關係是固定的，它不分故障的性質和輕重緩急，只要發生故障就輸出固定信號以切換系統。可變監控器則根據系統的需要對嚴重故障點設定優先聲響報警，並對同時發生的多個故障點進行判斷，找出第一個故障點，對非重要的故障點則不切換系統，只在幾個重要點出現故障時才切換系統，因而具有更大的通用性和靈活性。巡迴監控器是在可變監控器的基礎上增加採樣器和比較器等組件組成的，用以解決多點監控和對模擬量信號偏差、越限進行監控。
⑨ 專用接口組件 它是模擬調節儀表與計算機連用的專用接口，由主邏輯組件、調節器接口組件和數字顯示操作器三部分組成（圖3）。主邏輯組件接在計算機的數據匯流排上，是計算機的外圍設備，能連線16個迴路。調節器接口組件是邏輯組件和顯示操作器與模擬量運算調節組件之間信號傳遞的通道。每個調節迴路需要一個接口組件。專用接口裝置將輸入轉換組件的各種模擬量變換為數字量並送給計算機。它還將計算機的關於控制各個迴路工況的指令以及給定值和輸出值的增減量經處理後送給相應的控制迴路。組裝儀表通過專用接口裝置與計算機相連，可實現對生產過程的直接數字控制（見直接數字控制系統和設定值控制。
組裝式綜合控制裝置採用調節與顯示操作功能分離的結構形式,即顯示操作部分安裝在集中顯示操作台,包括指示儀、記錄儀、給定器和自動或手動切換、手動操作部件等；而運算調節部分裝在機櫃內的組件箱內，組件箱內裝有多個功能組件和一個電源分配組件。每隻機櫃安裝六隻組件箱。所有立櫃都可放在機房，而集中顯示操作台占的位置很小，一般設在控制操作室，從而大大方便人機聯繫。
參考書目
向婉成主編：《過程控制調節裝置》，機械工業出版社，北京，1981。
