[发明专利]一种调节器及其控制输出平滑切换过渡的方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制仪表领域，具体涉及一种调节器及其控制输出平滑切换过渡的方法。

背景技术

调节器做为一种控制设备(仪表)，可用于温度、流量、压力、液位等很多现场的过程控制，做为前端控制机构时只要某设备能接收调节器的输出信号，并根据信号产生指定动作，从而对被控对象产生预期的影响，则该设备均可做为调节器控制的设备。因此，调节器的作用是将调节器加在控制机构或仪表后面更好实现冗余控制，现场调节等功能。

冗余控制有多种控制机构或仪表同时控制，但只采用一个控制输出。当控制输出由当前切换到备用时需要切换硬件，目前调节器做为冗余控制仪表使用需要在仪表外部增加信号切换硬件，信号切换硬件在切换瞬间难以保证平滑过渡，会对后端设备造成冲击。

控制信号偏置可实现信号作用叠加，也可实现对调节器后端设备特性的匹配。如：某后端设备控制长期工作后其控制点发生偏移，对应控制信号也需要进行偏置处理。假设控制信号右1～5V变成3～7V，只需前端控制机构的偏置信号变成2V即可。而要实现一控制信号对调节器输出信号的偏置要更高一级控制系统设计实现。现有的调节一般不具备偏置的控制功能，有的通过调整调节器后端被控设备实现偏置控制功能，需要设备供应方专业人员现场调节，精确度不高，且比较复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种调节器及其控制平滑过渡的方法，利用该调节器及其控制平滑过渡的方法，可以实现冗余控制，且避免了信号切换时对后备控制设备的冲击。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种调节器，该调节器包括：

A/D采样单元，分别与前端控制设备和被控设备连接，用于获取前端控制设备输出的外部控制信号和被控设备输出的测量输入信号并进行模数转换，转换后将其发送到数字信号处理单元；

存储单元，用于存储控制方式标志位数据和期望控制值；

数字信号处理单元，分别与存储单元和A/D采样单元连接，用于根据所述测量输入信号和期望控制值的差值得到调节器控制信号，将所述调节器控制信号发送切换单元，并根据存储器内的控制方式标志位数据输出切换控制信号到切换单元；

切换单元，与外部控制设备连接，接收其输出的外部控制信号，用于根据所述切换控制信号选通所述调节器控制信号和外部控制信号中的一路，将选通的一路信号输出到被控设备进行控制。

其中，该设备还包括输入单元，所述输入单元与存储单元连接，用于修改所述存储单元内的存储控制方式标志位数据。

其中，所述切换单元包括驱动三极管和双刀双掷继电器，所述驱动三极管的基极与数字信号处理单元的输出端连接，发射极与地线连接，集电极与所述双刀双掷继电器连接，所述双刀双掷继电器的常闭输入端与外部控制设备连接，所述双刀双掷开关的常开输入端与所述数字信号处理单元连接，所述双刀双掷开关的公共端与被控设备连接。

其中，所述双刀双掷开关的两端并联连接有放电二极管。

其中，所述双刀双掷开关与限流电阻串联连接。

本发明还提供了一种调节器控制输出平滑切换过渡的方法，该方法包括以下步骤：

(1)数字信号处理单元通过A/D采样电路获取外部控制信号Exval和被控设备的测量输入信号，通过比较存储内的期望控制值和测量输入信号的差值，得到初始调节器控制值InVal；

(2)根据所述存储器控制方式标志位数据判断调节器所处的控制模式，处于输入直通模式时，控制切换单元选通外部控制信号输出到外部控制设备，处于调节器控制模式时，控制切换单元选通初始调节器控制值InVal到外部控制设备；

(3)实时读取所述存储器内的控制方式标志位的数据，在所述标志位数据发生变化时，根据所述外部控制信号Exval和存储器内的过渡次数对初始调节器控制值InVal进行若干次修正，同时将修正后的调节器控制值输出到被控设备，每次修正后的调节器控制值持续输出规定时间。

该方法中，在步骤(3)中，在所述标志位数据发生变化时，判断得出是要将输入直通模式切换到调节器控制模式时，数字信号处理单元控制切换单元选通输出调节器输出值，对所述调节器输出值根据下式修正，得到修改后的调节器控制值IsOutVal

IsOutVal＝ExVal*(M0-M)/M0+InVal*M/M0