[科普中国]-DDZ-Ⅱ型电动调节器

DDZ是电动单元仪表的简称，它是我国广泛使用的一种工业自动化装置。它按照自动检测和控制系统中各组成部分的功能和使用要求，将整套仪表划分成若干个具有独立作用的单元，各单元之间采用统一标准信号联系。利用这些通用的单元，进行各种组合，可以构成复杂程度各不同的自动检测和控制系统。加上某些辅助单元，还可与计算机联用，成为计算机控制系统的一部分。单元组合仪表已被各工业部门广泛采用。根据电动单元组合仪表的功能和作用。整套仪表分为变送单元、控制单元、给定(设定)单元、计算单元、转换单元、显示单元、执行单元及辅助单元等八大类。1

简介DDZ-Ⅱ型单元组合仪表是利用晶体管作为放大元件，采用0～10mA直流电流作为统一标准信号，信号传输采用电流传送一电流接收的串联制方式，现场变送器与控制室仪表之间用0～10mA电流信号联系，控制室内接受同一信号的各仪表串联在电流信号回路中。DDZ-Ⅱ型调节器是电动单元组合仪表中的一个核心单元，它与测量传感器、变送器及执行器等配合，可组成定值、比值、串级等控制系统，实现工艺要求的P、PI、PD或PID等控制作用。DDZ-II型调节器的品种很多，它们的工作原理基本相同。1

工作原理DTL-121型电动调节器由输入回路、自激调制放大器、隔离电路、PID运算反馈电路及手动操作电路等组成，如图1所示。

由测量变送器送入的0～10mA直流信号在输入回路内经电阻(200Ω)转换为0~2V直流电压，与0～2V设定信号(内给定或外给定)相比较，其输入电路的偏差Ut与反馈信号Uf综合后的信号，经调制器变换为交流信号，经交流电压放大器后由变压器传送给整流功率放大器进行整流及放大，再经滤波得到平滑的0～10mADC统一信号输出，用以操纵执行机构动作。同时，输出电流中的交流分量经隔离电路产生与调节器输出直流电流相对应的直流电压。再送至PID运算反馈回路进行运算后得到反馈电压Uf返回到自激调制放大器的输入端与偏差信号Ut，进行综合，使整机输出一个连续的PID控制作用信号。1

调节器电路分析DTL-121型调节器整机简化电路原理见图2所示。

输入回路调节器的输入回路如图3所示。它由输入通道、设定电路及偏差检测电路等组成。

输入回路有两个相互串联的输入通道：I为主输入通道，接受被控变量的主信号；II为副输入通道，接受辅助信号。来自测量变送器的0～10mADC信号，分别经过200Ω的输入电阻R2和R1，转换成相应的0～2VDC电压信号。对于单参数控制系统，一般单独使用主通道I，而副通道Ⅱ由于信号不通过偏差指示表A1，因此不单独使用。两个输人通道也可以同时使用，只要适当改变端子①、②及③、④输入电流的极性，可实现两输人通道信号的叠加或相减。

“偏差一平衡”切换开关K1，可使偏差表A1一表多用。K1置“偏差”时A1指示输入信号与设定信号之差；而当K置“平衡”时，A1可指示内、外设定之差，借以实现内、外设定的无扰动切换。

调节器的设定值有内设定和外设定两种方式，它可通过内、外设定选择开关K2来实现。当K2置“内”时，设定值取自仪表内部的电位器W1输出的0～2VDC电压，内设定一般用于简单的定值控制系统。当K2置“外”时，外设定是由外部输人的0～2VDC 电压(由端子⑦、⑧输入)或0～10mADC电流(由端子⑤、⑥输入)。外设定一般使用电流设定较多，常用于较复杂的控制系统。

“正-反”作用切换开关K3是用来选择调节器的作用方向，以满足控制系统的要求。K3置“正”作用时，调节器的输出随着偏差的增大而增大；反之，调节器的输出随偏差的增大而减小。使用时根据控制系统的需要来选择K3的位置。

偏差检测电路中的R4为A1表的量程调整电阻；二极管D4、D5对偏差信号起限幅作用，防止A1表因偏差过大而损坏。1

自激调制放大器自激调制放大器的作用是把输入回路送来的偏差信号Ut，与反馈电路送来的反馈信号Uf并联叠加后的综合信号进行放大，最后得到0～10mADC的统一输出信号。

自激调制放大器是由调制器、交流电压放大器和整流功率放大器等三部分所组成，其结构方框图如图1所示。

自激调制放大器首先把输入的微小综合信号通过场效应管等组成的调制器变换成与输入相对应的交流信号，经交流电压放大器放大以后再分两路输出：一路作为场效管调制器的开关信号，使调制器输出正负交替的方波信号，其幅值与综合信号的大小成比例，而其频率则与开关信号的频率相同；另一路通过变压器耦合到整流功率放大级，进行整流和功率放大成0～10mADC电流信号，作为整机的输出信号。同时，放大器输出的交流分量，经隔离电路变成直流电流，送至PID运算反馈电路，作为反馈电路的输入电流。1

PID反馈运算电路DTL-121型调节器的PID运算反馈电路如图2所示。它实际是由①隔离变压器及整流滤波电路（D11、D12和C12）；②微分、积分运算电路(RD、CD、RI、CI)；③比例运算电路（RP、WP)等三部分组成。调节器的P、I、D控制作用，主要是由这个反馈电路来实现，其参数刻度范围是：比例带P=1～200%；积分时间TI=6～1500s，有×1和×10两档；微分时间TD=3～300s。1

手动操作与自动跟踪1.手动操作

有时由于系统或工艺上的需要，要求手动操作来进行控制。调节器备有手动操作单元，可提供0～10V手动操作电压，如图2中所示。手动→自动切换开关K4能将调节器从自动转入手动状态。此时通过手动操作使调节器输出一个手操电流到执行器去，或者调节器从手动转入自动状态，调节器便送出一个自动操作电流到执行器去。

在自动切换到手动前，必须先经过平衡操作调整手操拨盘，将手操电流值调到等于自动电流值，再进行切换。这样在切换的瞬问，调节器输出电流不致因切换而发生变化。可实现对系统的无扰动切换。

2.自动跟踪

所谓自动跟踪，就是当系统处于手动操作时，将一个正比于手操电流的跟踪电压，加在运算反馈电路的积分电容两端，使电流能够自动跟踪手操电流。这样从“手动”切换到“自动”就不需要经过手动平衡操作，即能实现无扰动切换。但从“自动”切换到“手动”之前，仍经过上述的平衡操作，才不致于干扰和影响系统的运行。1

本词条内容贡献者为:

郑国忠 - 副教授 - 华北电力大学