ICS 25.040 JB N 18 中华人民共和国机械行业标准 JB/T82091999 工业过程控制用电动和气动输入输出 模拟信号调节器 性能评定方法 Methods of evaluating the performance of electrical and pneumatic controllers with analogue input and output signals for usein industrialprocess control 1999-08-06发布 2000-01-01实施 国家机械工业局 发布 JB/T8209—1999 目 次 前言 1引言 2定义 3试验条件 4静差 5 度盘标记及标度值 6影响量的影响 10 7输出特性及能源消耗 14 8其他…. ·16 频率响应 9 10 文件资料检查 11 技术检查 18 12评定报告 ·19 13 验收及出厂试验 ·19 附录A（标准的附录） 评定技术性能中所规定的含义及计算式 附录B(提示的附录) 调节器性能评定试验数据汇总表 ·24 JB/T 8209—1999 前言 本标准等效采用IEC/TC65B(秘书处)61,63号文件（63号文为IEC标准出版物546-76的修改草案， 61号文拟作为IEC标准出版物546-76第二部分）。除了一些编辑性修改之外，还作了下列技术性修改。 微分作用试验中，计算预调时间用 系数进行修正； 串模干扰试验，将干扰信号直接作用于调节器输人端，而不经过适配电路； 负载变化影响、输人过载影响试验均为开环试验，闭环测试静差变化(IEC标准均在闭环情况进行)； 补充外磁场影响试验。 本标准是对JB/T8209一95《工业过程控制用电动和气动输人输出模拟信号调节器性能评定方法》 的修订。修订时，对原标准作了编辑性修改，主要技术内容没有变化。 本标准自实施之日起，代替JB/T8209一95。 本标准的附录A是标准的附录。 本标准的附录B是提示的附录。 本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会提出。 本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会第二分技术委员会归口。 本标准负责起草单位：重庆工业自动化仪表研究所。 中华人民共和国机械行业标准 工业过程控制用电动和气动 JB/T8209—1999 输入输出模拟信号调节器 性能评定方法 代替JB/T8209--95 Methods of evaluating the performance of electrical and pneumatic controllers with analogue input and output signals for use in industrial process control 1引言 1.1范围 本标准规定的性能评定方法适用于工业过程控制用电动和气动输人输出连续模拟信号调节器（以下 简称调节器）。但原则上对具有其他连续信号的调节器也可应用，本评定方法也可用于内部是数字概念和 原理而输人输出是模拟信号的装置。 本标准前12章用于全面评定调节器性能，第13章用于产品出厂及用户接收时的验收试验。 调节器包括比例调节器、比例微分调节器、比例积分调节器、比例积分微分调节器。 本标准规定的试验条件，如环境温度范围、能源等，只有当制造厂和用户一致同意不用其他数值时， 才可采用。 本标准仅适用于一般工作条件下使用的调节器。特殊工作条件下使用的调节器所额外要求的试验， 不属于本标准范围。 本标准所规定的某些试验可能不适用于某些型式的调节器，而某些型式的调节器可能需要其他的附 加试验。为此可根据调节器的型式选用所适用的试验和补充所需要的附加试验。 应该肯定在评定单位和制造厂之间保持紧密的联系，当决定试验程序时，应注意制造厂为仪表规定 的说明书，同时向制造厂征求对试验程序和结果的意见。 1.2目的 本标准旨在为调节器性能评定规定统一的试验方法。 1.3基本关系式 1.3.1理想调节器的输人输出关系式 理想比例积分微分调节器的输入输出关系式可用下式表示： Y-Yo=Kp(X-W) +K, 1P 或： Y-Yo=KP[(X-W) + '(X-W) dt+T, d(X-W)) (1') dt 在频率域内，可用下式表示： F=Kp +iwT :(1") 对于系数Kp，K;和Kp之间有相互干扰的理想调节器，输人输出关系式可用(2)式表示： 国家机械工业局1999-08-06批准 2000-01-01实施 JB/T82091999 Ts. d(X-W)) Y-Yo=KpA(X-W) + 1 I'(x-w) dt+ (2) dt AT'I A 式(2)中A为取决于调节器构造的相互干扰系数，常写成： (3) T'1 Kp=Ke ·(4) A .(5) A T'D=ATD ·(6) 如果调节器的微分作用只对被控量X起作用，则其输人输出关系式可用(7)式表示： (7) A IP 式中：t 时间(分）； Y——输出信号(校正量); Y。—时间为零时调节器处于平衡状态的输出信号； X 一被控量； W- 给定值； 一比例作用系数； T 再调时间（T=Kp/K）； K- 积分作用系数； To 预调时间（Tp=Kp/Kp）； Kpi 微分作用系数： -( - 1) j- 角速度； d/dt- 微分算子。 以上关系式中带撤的系数，表示与有效值相对应的标称值。 1.3.2实际调节器与理想调节器的主要差异 实际调节器因包含时间常数，积分增益和微分增益的大小是有限值，所以与理想调节器不同。 1.3.2.1积分作用的差异 因为实际调节器的积分增益是有限值，方程（1）的积分项仅在频率足够高时，才是实际响应的近似 值。在低频，调节器的积分可用频率特性表示，如(8)式： Vi ...(8) 式中：V—实际调节器的有限积分增益。 其次，实际调节器的积分作用存在着一定程度的非线性。 1.3.2.2微分作用的差异 因为实际调节器的微分增益是有限值，方程（1）的微分项仅在频率足够低时，才是实际响应的近似 值，实际调节器的微分都有附加时间常数和比例项，用频率特性表示如下： 1+i@Tp F=Kp (9) P1+j@T1 式中：T—一阶非周期的时间常数。 比值Kp/T对于T。的整个调整值可能是常数（取决于调节器的设计)。在这种情况下，比值Tp/T就 叫做最大微分增益或写作Vp。 其次，实际调节器的微分作用存在着一定程度的非线性。 1.3.3实际调节器的度盘标称值 2 JB/T8209—1999 上述关系式中的作用系数和作用时问是调节器性能的理想值。实际调节器的度盘标称值与这些理想 值一般会有差别，制造厂应以计算式或图、表的形式表示出度盘标称值和实际值之间的关系。 2定义 下列定义仅适用于本标准。 2.1比例带 以百分数表示的线性调节器的比例带（X），可用下式表示： 100 (%) Xp=K? ·(10) 2.2正作用和反作用 调节器的输出随被控信号的增加而增加叫正作用；调节器的输出随被控信号的增加而减少叫反作 用。 2.3静差 调节器在稳态时，被控值X与给定值W之间的差。 2.4比例调节器 仅产生比例控制作用的调节器。 2.5比例微分调节器 能产生比例加微分控制作用的调节器。 2.6比例积分调节器 能产生比例加积分控制作用的调节器。 2.7比例积分微分调节器 能产生比例加积分加微分控制作用的调节器。 2.8绝对误差 测量结果与真值之间的代数差。 2.9上行程平均误差 对应每个标度值，各测量循环的上行程读得误差的算术平均值。 2.10下行程平均误差 对应每个标度值，各测量循环的下行程读得误差的算术平均值。 2.11平均误差 对应每个标度值，所有上行程和下行程读得误差的算术平均值。 2.12回差 同一标度值所对应的上行程平均误差与下行程平均误差之间的差值以标度量程的百分数表示。 3试验条件 3.1环境条件 3.1.1标准参比大气条件 温度：20℃； 相对湿度：65%； 大气压力：101.3kPa。 3.1.2参比试验大气条件 调节器的参比性能应在下述大气条件下进行试验： 温度：20℃±2℃； 3 JB/T8209—1999 相对湿度：60%~70%； 大气压力：86kPa~106kPa 用于热带、亚热带或其他特殊环境的调节器，其参比大气条件按有关标准规定。 3.1.3一般试验大气条件 当试验不可能或无必要在参比试验大气条件下进行时，推荐采用下述大气条件： 温度：15℃~35℃； 相对湿度：45%~75%； 大气压力：86kPa~106kPa。 任何试验期间，允许温度最大变化率为1℃/10min。 3.1.4其他环境条件 除上述大气条件外，试验尚应在下述环境条件下进行： 磁场：除地磁场外，应使其他外界磁场小到可以忽略不计。 机械振动：应使机械振动小到可以忽略不计。 3.2动力条件 3.2.1公称值 按有关标准或制造厂的规定，或用户与制造厂商定。 3.2.2允差 3.2.2.1电源 电压：±1%； 频率：±1%； 谐波含量：小于5%(交流电源)； 纹波：小于0.1%（直流电源）。 、3.2.2.2气源 压力：±1%； 温度：环境温度±2℃； 湿度：在工作压力下露点至少低于调节器表面温度10℃； 无油无灰尘：含油量不大于10mg/m，灰尘微粒不大于3um，就可认为是“无油无灰尘”的气源。 3.3其他条件 3.3.1负载阻抗 制造厂规定的值应作为参比值，如果制造厂规定的是允许范围，则： 输出信号为直流电压的电动调节器，负载阻抗取制造厂规定的最小值； 输出信号为直流电流的电动调节器，负载阻抗取制造厂规定的最大值。 除非制造厂另有规定，气动调