控制原理
主要内容：
控制原理
通信信号的分类
我们所使用的实验装置中的通讯控制原理图
典型电器原理图讲解
一.控制原理
1.控制原理流程图
2.控制测量对象
3.测量传感器
调节表
5.控制执行器
1.控制原理流程图
控制理论是一门应用科学，它是随着科技与经济的发展而进步发展。我们制造一个系统的目的是要达到若干物理量的目标值。而要达到这些目标值的标准是：稳、准、快，这也是衡量我们系统中控制部分品质的标准。
经典控制理论
经典控制理论主要是针对单输入、单输出系统的，在过程控制中大量的使用PID控制器。我们在本系统中使用的自动控制原理，是经典控制理论中的一种单回路的闭环反馈调节原理。
SV
PV
目标值
比较器
调节器
执行器
物理量(控制测量对象)
测量传感器
SV
PV
目标值
比较器
执行器
调节器
物理量(控制测量对象)
测量传感器
PID表
2.控制测量对象
温度
压力
流量（密度）
速度
噪音
电量
扭矩
湿度
3.测量仪器仪表（传感器）
测量仪器仪表（传感器）就是一种将实际物理量转化为标准电信号的仪器。
温度传感器（铂电阻、热电偶）
压阻式压力变送器、压差变送器
流量计（电磁、转子、浮子、漩涡、质量）
风速、转速（接触震动式、电磁感应式、光电感应式）
声纳仪
电量测量仪（WT130、WT230、功率变送器）
扭矩仪
温湿度传感器
温度传感器
铂电阻
热电偶补偿导线
他们之间的区别：铂电阻的测量精度是±℃，热电偶补偿导线的测量精度是± ℃。铂电阻比热电偶的价格较贵。铂电阻一般在一些较为重要、精度要求高的温度测点中使用，例如压缩机的进/出口温度。热电偶补偿导线由于精度不高所以应用在次要的温度测点上，
例如压缩机环境温度。
压力变送器
压阻式压力变送器、压差变送器
流量计
电磁、转子、漩涡、质量
速度测量装置
风速、转速（接触震动式、电磁感应式、光电感应式）
温湿度传感器
温湿度传感器
电量测量仪
电量测量仪（WT130、WT230、功率变送器）
扭矩传感器
扭矩仪
噪声传感器
声纳仪
4.数字调节表（PID表）
数字调节表
山武
横河
希曼顿
5.控制执行器
变频器 电机、水泵
功率调整器 电加热（湿）
风阀调节器
管道调节阀（气动、电动）
变频器 电机、水泵
变频器依据数字调节表给定的输出百分比来调整本身频率百分比输出，变频器输出频率就决定了电机的转速。如果电机带动的是水泵那么就可改变水泵所在管道中的流量大小；我们大家了解到水（风）冷冷水机组额定制冷量是一定的，那么流经机组的冷媒水流量大小变化，随之冷媒水进出口水的温度差就可改变。如果电机带动的是汽车空调制冷压缩机，那么就可以改变压缩机的转速。如果电机带动的是冷却塔风机，那么就可以改变冷却塔的散热量。总之，我们可以通过变频器来控制流量、温度、转速、散热量等等物理量。
功率调整器
电加热（湿）
调功器
电加湿
电加热
风量调节阀
电动执行机构
管道调节阀
管道调节阀（气动、电动）
二.信号通信的分类
1)数字量的通信
a) RS232的通信方式
b) RS485的通信方式
c) (GPIB)的通信方式
2)模拟量的通信
a)微电流信号
b)低电压信号
1)数字量的通信
数字量就是0和1的组合
0V
U
0
1
T
5V
a) RS232的通信方式
这种传送方式是一种点对点信号传送方式，在短距离信号传送时，信号传送很稳定，应用时电路结构简单，易于被接受。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”。他的接口的电气特性是在RS-232-C中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻 辑“1”，-5— -15V；逻辑“0” +5— +15V 。噪声容限为2V。即 要求接收器能识别低至+3V的信号作为逻辑“0”，高到-3V的信号 作为逻辑“1”。由RS-232C标准规定在码元畸变小于4%的情况下，传输电缆长度应为50英尺。波特率上限为20Kbps 。
RS232
RS232
RS232
b) RS485的通信方式：
这种传送方式是一种总线通信方式。它的带负载能力较强，所以，能长距离传送数据，并且能形成总线通信方式。. RS-485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为+（2—6） V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2—6）V表示。RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。传输距离在3公里左右。波特率上限为10Mbps 。
RS485
RS232
c) (GPIB)的通信方式：
这种传送方式是一种总线通信方式。它的带负载能力较强，并且能形成总线通信方式；总线上可以带多个节点。信号传送的速率快，适合快速、大批量传送数据。
GPIB
2)模拟量的传输
a) 电流信号：0~20mA、 4~20mA
特点：在负载电阻允许范围内可以长距离传播信号。
b) 电压信号：0~5V、 1~5V、 0~10V
特点：对负载电阻没做特别的要求，但随着传输距离的增加，传输导线的电阻也将增加，那么在传输导线上的电压降也会增加，那么我要得到的信号就会衰减，所以不能长距离传播。
-
+
I
负载
信号
-
+
U
负载
信号
三.我们所使用的实验装置中的通讯控制原理图
计算机
信号转换器
调节表
数据采集器
转换口
打印机
执行器
触摸屏
PLC
设备
故障、按钮
信号采集控制
动力设备控制
系统对象：温度、压力、流量、转速……
PLC(可编程序控制器)
PLC(可编程序控制器)
从根本上说是一个装有程序并与输入输出设备相连的CPU（中央处理单元），PLC受程序控制，当输入设备转为ON（或者OFF）信号输入时就会产生适当的响应，该响应通常是向某种输出设备发一个ON （或者OFF）信号。输入设备可以是按钮、限位开关、或其他能产生信号并输入到PLC的设备。输出设备可以是指示灯、交流接触器、中间继电器或其它能被PLC 输出信号所控制的设备。当然，PLC还有其它很多功能模块，比如有的装置中就采用了模拟量模块，将一些标准的电信号采集进来，将其转换成标准的电量信号后再传给PID控制器和数据采集器。
PLC(可编程序控制器)
四.典型电器原理图讲解
电气图的仪器仪表符号及功能解释：
SCR代表调功器，PID代表数字调节表，WT230代表功率测量仪,L代表电流互感器等等。
空气开关 代号为Q
功能：实现主回路的短路和过载保
护，在设备检修时实现手动断电。
功能：用来接通和断开电动机或其他设备的主回路，其辅助触点通过电流较小，常接在控制回路中。
接触器 代号为KM
热过载继电器整定值旋钮。
热过载继电器复位键。
热过载继电器模拟报警键。
热过载继电器 代号为FR
功能：用来保护电动机使之避免长期过载。
功能：用来传递信号和同时控制多个电路，也可直接用来控制小容量电动机或其它电气执行元件。
中间继电器 代号为KA
与交流接触器的区别：中间继电器用来控制小容量电动机或其它电气执行元件，交流接触器是控制主动力回路设备的。
功能：简单而有效的短路保护电器。
熔断器 代号为FU
信号转换器 代号为G01~**
功能：实现不同类型和规格的信号之间的转换。
信号采集
RS232\RS485……
计算机
信号源
数据采集器
微电流信号
电压信号
热电偶信号
铂电阻信号
例图讲解
流量、温度、转速、散热量
SV
测量器
流量
RS485
控制实物举例
水箱温度调节
计算机
PID表
触摸屏
水箱电加热
数据采集器
COM口
铂电阻
PLC
接触器
空气开关
信号转换器
调功器
