ICS 25.040.40 N15 备案号：45841—2014
JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T 8221—2014 代替JB/T8221—1999
工业过程控制系统用时间比例
控制器性能评定方法
Method of performance evaluation of time proportioning controllers
foruseinindustrial-processcontrolsystems
2014-05-06发布
2014-10-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布 JB/T8221—2014
目 次
前言， 1 范围 2规范性引用文件. 3术语和定义. 4 试验条件... 5 试验的一般规定 6与控制性能有关的试验. 1
6
影响量试验 8其他试验.
12 19 22 23 .24
性能评定试验报告，附录A（规范性附录）设定点误差（不小于±1.0%时）的时间比值允差附录B（规范性附录）时间比例控制器性能评定方法测试数据汇总表，
9
图1时间比例控制器作用. 图2日 电源瞬时过压试验配置图3 共模干扰影响试验.. 图4 串模干扰影响试验，图5 参比端补偿试验接线. 图6 漏电流试验接线
2 .14 .16 ...17 19 20
表1 电快速瞬变脉冲群抗扰度试验要求表2 2浪涌抗扰度试验要求表3射频场感应的传导扰抗扰度试验要求表4绝缘强度试验电压. 表A.1 设定点误差（不小于±1.0%时）的时间比值允差表B.1时间比例控制器性能评定方法测试数据汇总
.15 .15 .15 ..20 23 .24 JB/T8221—2014
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准代替JB/T8221一1999《工业过程控制系统用时间比例控制器性能评定方法》，与JB/T8221
一1999相比主要技术变化如下：
删除了原标准第1章中有关控制器输入信号、设定信号和指示方式的内容（1999年版第1章）； -增加了第2章规范性引用文件（见第2章）； -增加了以标度示值为量程的误差计算方法（见6.2.1.2）； -增加了“电快速瞬变脉冲群”“浪涌（冲击）"”射频场感应的传导骚扰”“射频电磁场辐射抗扰度”和“静电放电”五项电磁骚扰抗扰度的试验方法（见7.5.1、7.5.2、7.5.3、7.5.4、7.5.5)；部分试验方法改为采用GB/T18271.2—2000和GB/T18271.3—2000规定的试验方法（见7.2.1、 7.3.1、7.3.2、7.3.3、7.4.1、7.4.2、7.4.3、7.8、7.11、8.5.1、8.5.2、8.7.1、8.7.2、8.7.4)。
本标准由中国机械工业联合会提出。 本标准由全国工业过程测量和控制标准化技术委员会（SAC/TC124）归口。 本标准起草单位：上海工业自动化仪表研究院、上海亚泰仪表有限公司、上海仪器仪表自控系统检
验测试所。
本标准主要起草人：李明华、王建安、王嘉宁。 本标准所代替标准的历次版本发布情况为：
JB/T8221—1995、JB/T8221—1999。
II JB/T8221—2014
工业过程控制系统用时间比例
控制器性能评定方法
1范围
本标准规定了工业过程控制系统用时间比例控制器的性能评定方法本标准适用于一般工作条件下使用的工业过程控制系统用时间比例控制器以及具有时间比例作用
的附加装置。
2规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用时必不可少的。凡是注日期引用的文件，仅注日期的版本适用于本文件。 凡不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T17626.2 电磁兼容 试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T17626.3 电磁兼容试验和测量技术射频电磁场辐射抗扰度试验 GB/T17626.4 电磁兼容 试验和测量技术电快速瞬变脉冲群抗扰度试验 GB/T17626.5 电磁兼容 试验和测量技术浪涌（冲击）抗扰度试验 GB/T17626.6 电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T18268.1—2010 测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求 GB/T18271.2—2000 过程测量和控制装置通用性能评定方法和程序第2部分：参比条件下的
试验
GB/T18271.3—2000 过程测量和控制装置 量通用性能评定方法和程序 第3部分：影响量影响的试验
GB/T25480—2010 仪器仪表运输、贮存基本环境条件及试验方法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
时间比例作用timeproportioningaction 输出信号由周期脉冲所组成，其输出的时间平均值与偏差信号以比例关系来改变周期脉冲持续时间
的作用。 3.2
时间比值timeratio 在时间比例作用中，一个周期脉冲的持续时间与持续、间歇时间之和的比值，即占空系数的倒数。
3.3
时间比例控制器timeproportioningcontroller 具有时间比例作用的控制器。 时间比例控制器的作用如图1所示。
- JB/T8221—2014
P(输出)
X(输大)
X,
Xo
X2
图1时间比例控制器作用
时间比例控制器的时间比值p（0≤p≤1）与被控变量X的关系式为：当X≤X时，P=1；当X≥X2时，=0; 当X=X时，p=0.5；当X 3.4
被控变量controlledvariable 被控系统的输出变量。直接被控变量即是控制器输入信号的被测变量。
3.5
设定点setpoint 在主控系统中，用来设定被控变量的预期值的信号。
3.6
偏差信号errorsignal 被控变量与参比信号的偏差值。
3.7
设定标度（指示）误差 setpointscaleerror 由参比输入元件造成的参比变量与参比信号间的差值。
2 JB/T8221—2014
控制器的设定标度（指示）误差用输入量程的正、负百分比表示。
3.8
设定点偏差setpointdeviation 输出信号的周期脉冲其时间比值p为0.5时的偏差信号。 控制器的设定点偏差用输入量程的正、负百分比表示。
3.9
设定点误差setpointerror 输出信号的周期脉冲其时间比值p为0.5时的被控变量与参比变量的偏差值。 控制器的设定点误差用输入量程的正、负百分比表示。
3.10
周期cycle 在时间比例作用中，任一个周期脉冲的持续时间与间歇时间之和。
3.11
零周期zerocycle 在时间比例作用中，当一个周期脉冲中的持续时间与间歇时间相等时，所测得的持续时间与间歇时
间之和。即理想的时间比例控制器偏差信号为零时的周期。 3.12
等周期constantcycle 在时间比例作用中，不同的时间比值时，其周期脉冲的持续时间与间歇时间之和为常数的周期。即
任一周期与零周期是相等的。 3.13
零周期可调范围 zero cycle adjustable range 在时间比例作用中，零周期的可调范围。若零周期不可调，则称之为固定零周期。
3.14
比例带proportionalband 在时间比例作用中，产生输出全范围变化所需的输入变化，又称比例范围。 其常用输入量程的百分比表示。
3.15
上边带upperpartofproportionalband 在时间比例作用中，从持续时间零值刚转变为有间歇、持续时间的周期脉冲输出起，直至与间歇时
间相等时所需的输入变化。
其常用输入量程的百分比表示。
3.16
下边带lowerpartofproportionalband 在时间比例作用中，从间歇时间零值刚转变为有间歇、持续时间的周期脉冲输出起，直至与持续时
间相等时所需的输入变化。
其常用输入量程的百分比表示。
3.17
时间比值的实际上限值actualuppervalueoftimeratio 在时间比例作用中，从间歇时间零值刚转变为有间歇、持续时间的周期脉冲输出时测得的时间比值。 时间比值的理论上限应等于1。
3.18
时间比值的实际下限值actuallowervalueoftimeratio
3 JB/T8221—2014
在时间比例作用中，从持续时间零值刚转变为有间歇、持续时间的周期脉冲输出时测得的时间比值，时间比值的理论下限值应等于0。
3.19
比例作用系数 proportionalactioncoefficient 在时间比例作用中，相应输出量程的输出变量变化与相应输入量程的输入变量变化之比，又称比例
增益。
输入与输出变量间呈线性关系的，其比例作用系数为常数。 3.20
非线性系数non-linearcoefficient 在时间比例作用中，输出变量作全范围变化时的比例增益（文称平均比例增益，其值为比例带的倒
数）和时间比值（p）为0.5时的比例增益（即在图1输出特性曲线上，该点所作切线的斜率）之差值与平均比例增益之比。 3.21
比例带可调范围proportionalbandadjustablerange 在时间比例作用中，比例带的可调整范围。若比例带不可调，则称之固定比例带。
3.22
手动再调 manualreset 在时间比例作用中，用改变手动信号使时间比值变化，以利于消除或减小静差的调整，又称手动积
分。 3.23
预调时间ratetime 在具有微分性能的反馈型时间比例作用中，当输入偏差阶跃信号时，预调时间应视为由稳态时比例
作用输出的时间平均值达到输出变量在第一个周期脉冲的持续时间内微分作用所提供的附加调节作用量所需的时间。
4试验条件
4.1环境条件 4.1.1参比大气条件
控制器的参比性能应在下述大气条件下进行试验：
温度：20℃士2℃；相对湿度：60%~70% 一大气压力：86kPa~106kPa。 热带、亚热带或其他特殊用途的控制器，其参比大气条件按有关标准的规定。
4.1.2一般试验大气条件
无需在参比大气条件下进行的试验，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。 每项试验期间，允许的温度变化为1℃/10min。
-
4 JB/T8221—2014
4.1.3其他环境条件
除上述大气条件外，试验还应在下述环境条件下进行：磁场：除地磁场外，其他外界磁场对控制器性能的影响小至可忽略不计：一机械振动：机械振动对控制器性能的影响小至可忽略不计。
4.2动力条件
4.2.1公称值
按有关标准或制造广的规定，
4.2.2公差
电压：±1%。 频率：±1%。 谐波失真：小于5%（交流电源）。 纹波：小于0.2%（直流电源）。
5试验的一般规定
试验应符合以下规定： a）控制器应按制造广的使用说明书，特别是有关预调的说明，投入运行。 b）除安装位置影响试验外，试验时控制器应处于有关标准或制造厂规定的参比工作位置。 c）在每项试验过程中不得调整控制器设定值的下限值和量程；带有模拟或数字显示被测值的控制
器，进行试验前允许调整机械零位或电零位，在每项试验过程中，不得调整机械零位或电零位。 d）供测试用的测量系统的误差限，应小于或等于被试控制器规定误差限的1/4，并应在试验报告中
注明。 e）具有多位设定的多通道或复合调节作用的控制器，应对每位的设定值按顺序试验。不在试验的
各位设定，应位于不影响被试位读数的位置上。 f）具有手动再调的时间比例控制器，除非条文中另有规定，应将手动再调信号处于切除作用的位
置。 g）具有比例带和（或）零周期可调的时间比例控制器，除非条文中另有规定，应将比例带设定在
最大值位置，零周期设定在最小值位置。 h）控制器在接通电源后，应按制造厂规定的时间进行预热，使控制器内部温度稳定。如制造厂未
作规定，应允许预热30min。 i）除非条文中另有规定，试验时输入信号的寄生感应或波动对测量应无明显影响。输入信号的变
化速度应足够缓慢，保证有一定的响应时间和在任何试验点上不产生过冲。 i）除非条文中另有规定，影响量试验只有所涉及的工作条件在规定范围内变化，其他工作条件均
应在参比工作条件下保持恒定。影响量对控制器的性能影响应在有关标准或制造厂规定的正常工作条件极限值上确定。
k）由于条件限制不可能保持在参比条件下的影响量试验，可在推荐的一般试验大气条件下或控制
器允许的正常工作条件下保持恒定而不影响某影响量对控制器性能影响的评定。 1）除非条文中另有规定，试验结果一般应按输入量程的百分比计。 m）有关标准或制造厂规定的技术指标，应列在试验报告的有关栏中，以便对照。
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