化工仪表总结工艺10级.ppt

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1、化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学1总结化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学2第一章第一章 自控系统概述自控系统概述自控系统的自控系统的组成环节组成环节:被控对象、检测仪表被控对象、检测仪表(测量变送环节测量变送环节)、控制器、执行器、控制器、执行器自控系统的自控系统的变量变量:被控变量被控变量 ,控制变量控制变量（操操纵变量纵变量） ,干扰干扰（扰动扰动） 自控系统自控系统方框图方框图:化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大

2、学广西大学3化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学4 自动控制系统的分类自动控制系统的分类按设定值的不同情况，将自动控制系统分为三类按设定值的不同情况，将自动控制系统分为三类: : 定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。定值控制系统定值控制系统 设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统设定值保持不变（为一恒定值）的反馈控制系统称为定值控制系统。称为定值控制系统。 随动控制系统随动控制系统 设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系设定值不断变化，且事先是不知道的，并要求系统的输出（被控变量）

3、随之而变化。统的输出（被控变量）随之而变化。 程序控制系统程序控制系统 设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化即根据需要按一定时间程序变化 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学5自控系统的过渡过程和品质指标自控系统的过渡过程和品质指标控制系统的控制系统的过渡过程过渡过程：在阶跃干扰作用下，过渡过程的几种形式：在阶跃干扰作用下，过渡过程的几种形式：单调衰减过程ty衰减振荡过程ty等幅震荡过程ty振荡发散过程ty单调发散过程ty化工仪表与自动化化工仪表与自动化化

4、工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学6yABCBt0控制系统的品质指标：控制系统的品质指标：1、最大偏差或超调量最大偏差或超调量A2、衰减比衰减比n3、余差余差C4、过渡时间过渡时间5、振荡周期或频率振荡周期或频率化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学7通道：通道：输入变量对输出变量的作用途径输入变量对输出变量的作用途径控制通道：控制通道：操纵变量操纵变量q(t)对被控变量对被控变量c(t)的的作用途径作用途径扰动通道：扰动通道：扰动变量扰动变量f(t)对被控变量对被控变量c(t)的的作用途径作用途径第二章第二

5、章 过程特性过程特性化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学8过程特性的类型过程特性的类型：有自衡的非振荡过程有自衡的非振荡过程无自衡的非振荡过程无自衡的非振荡过程化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学9有自衡的振荡过程有自衡的振荡过程具有反向特性的过程具有反向特性的过程化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学10一阶被控过程一阶被控过程控制通道控制通道的动态方程为：的动态方程为：一阶被控过程一阶被控过程扰动通道扰动通道的动态

6、方程为：的动态方程为：有纯滞后有纯滞后化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学112.3 过程特性的一般分析过程特性的一般分析 描述有自衡非振荡过程的特性参数有放大系数描述有自衡非振荡过程的特性参数有放大系数K K、时间常时间常数数T T和时滞和时滞。对自动控制系统的影响对自动控制系统的影响 ?放大系数放大系数K(1)控制通道的放大系数控制通道的放大系数Ko(2)希望希望Ko稍大稍大.(2)(2)扰动通道的放大系数扰动通道的放大系数Kf(3)希望希望Kf小一些小一些.化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学

7、广西大学广西大学广西大学12（1）控制通道时间常数控制通道时间常数To对控制系统的影响对控制系统的影响在相同的控制作用下，过程的时间常数在相同的控制作用下，过程的时间常数To越大，被越大，被控变量的变化越缓慢。控变量的变化越缓慢。 To越小，被控变量的变化越小，被控变量的变化越快。越快。希望希望To适当小适当小 （2）扰动通道时间常数）扰动通道时间常数Tf 对控制系统的影响对控制系统的影响过程的时间常数过程的时间常数Tf 越大越好越大越好，相当于对扰动信号进相当于对扰动信号进行滤波。行滤波。希望希望Tf大大化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学

8、广西大学13（1）纯滞后对控制通道的影响纯滞后对控制通道的影响 希望希望o小小（2）纯滞后对扰动通道的影响）纯滞后对扰动通道的影响 对对f 无要求无要求。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学14容量滞后是多容量过程的固有特性，是由于物料或能容量滞后是多容量过程的固有特性，是由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的。量的传递需要通过一定的阻力而引起的。容量滞后容量滞后化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学152.4 过程特性的实验测定方法过程特性的实验测定方法阶跃扰动法（反

9、应曲线法）阶跃扰动法（反应曲线法） 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学16放大系数放大系数 K=B/A 时间常数时间常数 T纯滞后纯滞后 一阶系统一阶系统化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学17放大系数放大系数K: K=c(t)-c(0)/A 时间常数时间常数T: T=2、3之间的距离之间的距离纯滞后纯滞后 : =1、2之间的距离之间的距离二阶系统二阶系统化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学18仪表性能指标仪表性能

10、指标1、精确度（简称、精确度（简称精度精度）：）：精度等级：精度等级：允许误差去掉允许误差去掉“”号及号及“%”后，后，系列化圆整后系列化圆整后的数值。的数值。允许误差允许误差第三章第三章 检测变送检测变送化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学19温度检测温度检测热电偶温度计热电偶温度计测温原理测温原理常用热电偶常用热电偶补偿导线及其作用补偿导线及其作用冷端温度的补偿冷端温度的补偿热电阻温度计热电阻温度计测温原理测温原理常用热电阻常用热电阻三线制接法三线制接法化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大

11、学广西大学广西大学20弹性式压力表弹性式压力表弹性元件弹性元件 目前广泛使用的弹性元件目前广泛使用的弹性元件有弹簧管、波纹管有弹簧管、波纹管和膜片等。和膜片等。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学21流量检测流量检测差压式流量计差压式流量计节流装置节流装置 差压计差压计显示仪表显示仪表（差压变送器）（差压变送器）开方器开方器化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学22标准节流装置标准节流装置孔板、喷嘴、文丘里管孔板、喷嘴、文丘里管转子流量计转子流量计- 测量原理及应用测量原理及应

12、用椭圆齿轮流量计：椭圆齿轮流量计：涡轮流量计涡轮流量计电磁流量计电磁流量计旋涡流量计（涡街流量计）旋涡流量计（涡街流量计）化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学23差压式差压式物位仪表：物位仪表：物位检测物位检测差压式液位变送器差压式液位变送器零点迁移零点迁移问题问题化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学24静压式物位检测零点迁移零点迁移取压口（零液位）与压力（差压）检测仪表的入口不在同一水平高度，会产生附加静压误差。在这种情况下，可通过对压力（差压）变送器进行零点调整，使它在只

13、受附加 静压（静压差）时输出为“零”，这种方法称为“零点迁移”。零点迁移有无迁移、负迁移和正迁移三种情况 。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学25 变送器的一些共性问题变送器的一些共性问题变送器的一些共性问题变送器的一些共性问题 零点调整和零点迁移零点调整和零点迁移 线性化线性化 变送器信号传输方式变送器信号传输方式 量程调整量程调整 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学26零点迁移零点迁移零点迁移零点迁移 使变送器的输出信号下限值使变送器的输出信号下限值ymia与测量范

14、围的下限值与测量范围的下限值xmin相对应，相对应，在在xmin=0时，称为零点调整，在时，称为零点调整，在xmin0时，称为零点迁移时，称为零点迁移 当测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；当测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移当测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移 零点调整使变送器的测量起始点为零零点调整使变送器的测量起始点为零零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值:xminxyxmaxyminymax0xmaxxminxmax零点迁移的方法零点迁移的方法模拟变送器：模拟变送器：调调Z0化

15、工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学27第四章第四章 显示仪表显示仪表自动平衡式显示仪表自动平衡式显示仪表-与测量元件配合使与测量元件配合使用用自动电子电位差计自动电子电位差计-热电偶热电偶(较高温度较高温度)自动电子平衡电桥自动电子平衡电桥-热电阻热电阻(较低温度较低温度)工作原理工作原理化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学28第五章第五章 执行器执行器气动执行器的气动执行器的组成组成执行机构执行机构控制机构控制机构气动执行器的气动执行器的气开、气关型式气开、气关型式气开式气

16、开式：信号压力增大，流通截面积增大，：信号压力增大，流通截面积增大，阀开度增大，失气时阀全关；阀开度增大，失气时阀全关；气关式气关式：信号压力增大，流通截面积减小，：信号压力增大，流通截面积减小，阀开度减小，失气时阀全开。阀开度减小，失气时阀全开。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学29执行机构执行机构正作用形式正作用形式: : 信号压力增大信号压力增大, ,推杆向下。推杆向下。反作用形式反作用形式: : 信号压力增大信号压力增大, ,推杆向上。推杆向上。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学

17、广西大学广西大学30控制机构控制机构正作用正作用：阀芯向下，阀杆向下，流通面积减阀芯向下，阀杆向下，流通面积减少。少。反作用反作用：阀芯向上，阀杆向下，流通面积增阀芯向上，阀杆向下，流通面积增大。大。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学31执行器由执行器由执行器由执行器由执行机构执行机构执行机构执行机构和和和和控制（调节）机构控制（调节）机构控制（调节）机构控制（调节）机构两个部分构成两个部分构成两个部分构成两个部分构成 执行机构执行机构执行机构执行机构调节机构调节机构调节机构调节机构P POOI IOOF F l lMM 流通截面

18、积流通截面积流通截面积流通截面积操纵变量的流量操纵变量的流量操纵变量的流量操纵变量的流量执行机构执行机构执行机构执行机构根据控制信号产生推力(薄膜、活塞、马达)。 它是执行器的推动装置，它按控制信号的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号的大小转换为阀杆位移的装置 控制机构控制机构控制机构控制机构根据推力产生位移或转角，改变开度。 它是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学32理想流量特性 所谓理想流量特性，就是在阀前后压

19、差为一定的情况下（p常量）得到的流量特性。理想流量特性取决于阀芯的形状，不同的阀芯曲面可以得到不同的理想流量特性。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学33 理想流量特性理想流量特性理想流量特性理想流量特性 理想流量特性理想流量特性有三种形式：直线、等百分有三种形式：直线、等百分比（对数）及快开等。由阀比（对数）及快开等。由阀芯的形状决定。芯的形状决定。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学34(1)(1)串联管道时串联管道时* * 流量特性发生畸变流量特性发生畸变 直线特性直

20、线特性快开特性快开特性 等百分比特性等百分比特性直线特性直线特性 * * 可可调比减小比减小 工作流量特性工作流量特性工作流量特性工作流量特性 (P (P (P (P 变化变化变化变化) ) ) )化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学35控制阀的选择：控制阀的选择： 调节阀调节阀结构型式结构型式的选择的选择气开、气关型气开、气关型式式的选择的选择流量特性流量特性的选择的选择化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学36调调节节阀阀在在串串联联管管道道时时的的工工作作流流量量特特性性

21、与与S S值值的的大大小小有有关关，即即与与工工艺艺配配管管情情况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。况有关。因此，在选择其特性时，还必须考虑工艺配管情况。1.1.根据系统的特点选择所需要的工作流量特性根据系统的特点选择所需要的工作流量特性2.2.考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性考虑工艺配管情况确定相应的理想流量特性具体做法具体做法: :化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学37第六章第六章 控制器控制器基本控制规律及其对系基本控制规律及其对系统过渡过程的影响统过渡过程的影响（1）比例比例控制器控制器： n可调整参

22、数是可调整参数是比例度比例度。n特点：控制器的输出与偏差成比例；克服干扰特点：控制器的输出与偏差成比例；克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短；但存在余差，能力强、控制及时、过渡时间短；但存在余差，负荷变化越大，余差就越大。负荷变化越大，余差就越大。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学38（2）比例积分控制器：）比例积分控制器：可调整参数是比例度可调整参数是比例度和和积分时间积分时间TI。特点：积分作用的输出是与偏差的积分成正比，只特点：积分作用的输出是与偏差的积分成正比，只要偏差存在，控制器的输出就会不断变化，直至消要偏差存在，控制器

23、的输出就会不断变化，直至消除偏差为止；过渡过程结束时是无余差的；但加上除偏差为止；过渡过程结束时是无余差的；但加上积分作用，会使稳定性降低，虽然在加积分作用的积分作用，会使稳定性降低，虽然在加积分作用的同时，可通过加大比例度，使稳定性基本保持不变，同时，可通过加大比例度，使稳定性基本保持不变，但超调量和振荡周期都相应增大，过渡过程的时间但超调量和振荡周期都相应增大，过渡过程的时间也加长。也加长。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学39（3）比例积分微分控制器：）比例积分微分控制器：化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪

24、表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学40比例积分微分控制器比例积分微分控制器可调整参数是比例度可调整参数是比例度、积分时间、积分时间TI和和微分微分时间时间TD。特点：微分作用使控制器的输出与输入偏差特点：微分作用使控制器的输出与输入偏差的变化速度成比例，它对克服对象的滞后有的变化速度成比例，它对克服对象的滞后有显著的效果；在比例的基础上加入微分作用显著的效果；在比例的基础上加入微分作用能提高稳定性，再加上积分作用可以消除余能提高稳定性，再加上积分作用可以消除余差；适当调整差；适当调整、 TI、 TD三个参数，可使控三个参数，可使控制系统获得较高的控制质量。制系统获得较高的控制质量。化工

25、仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学41基本控制规律基本控制规律化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学42PI化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学43实际的PD化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学44实际的PID化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学45DDZ- 型电动单元控制器：型电动单元控制器：构成方框

26、图构成方框图调节器的正反作用调节器的正反作用:调节器的工作状态调节器的工作状态:无扰动切换无扰动切换：切换的瞬间，调节器的：切换的瞬间，调节器的输出不发生突变。输出不发生突变。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学46调节器的工作状态调节器的工作状态:控制器的工作状态有控制器的工作状态有“自动自动”、“软手软手动动”、“硬手动硬手动”及及“保持保持”四种四种化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学47第七章第七章 简单控制系统简单控制系统1、被控变量的选择被控变量的选择；直接指标：

27、直接指标：间接指标：间接指标：化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学48选取被控参数的一般原则选取被控参数的一般原则尽量选择能直接反映产品质量的变量作为被控尽量选择能直接反映产品质量的变量作为被控变量；变量；所选被控变量能满足生产工艺稳定所选被控变量能满足生产工艺稳定安全安全高高效的要求效的要求 必须考虑自动化仪表及装置的现状。必须考虑自动化仪表及装置的现状。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学492、操纵变量的选择，控制方案的确定操纵变量的选择，控制方案的确定；找出影响被控变

28、量的所有因素，根据对象控找出影响被控变量的所有因素，根据对象控制通道特性和扰动通道特性对控制质量的影制通道特性和扰动通道特性对控制质量的影响，正确选择响，正确选择可控性良好可控性良好的变量作为操纵变的变量作为操纵变量。量。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学50根据过程特性选择控制参数根据过程特性选择控制参数的一般原则的一般原则 操纵变量必须是工艺上允许调节的变量；操纵变量必须是工艺上允许调节的变量； 操纵变量应该是系统中所有被控变量的操纵变量应该是系统中所有被控变量的输入变量中的对被控变量影响最大的一输入变量中的对被控变量影响最大的

29、一个。控制通道的放大系数要尽量大一个。控制通道的放大系数要尽量大一些，时间常数适当小些，滞后时间尽些，时间常数适当小些，滞后时间尽量小。量小。 不宜选择代表生产负荷的变量作为操纵不宜选择代表生产负荷的变量作为操纵变量，以免产量受到波动。变量，以免产量受到波动。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学51选择控制规律的原则可归纳为以下几点：选择控制规律的原则可归纳为以下几点： (1)当当广广义义过过程程控控制制通通道道的的时时间间常常数数大大，或或多多容容量量引引起起的的容容量量滞滞后后大大时时，采采用用微微分分作作用用有有良良好好效效果果

30、，积积分分作作用用可可以以消消除除余余差差，因因此此，可可选选用用PID或或PD控控制制规规律律，如如温温度度过过程程，此此时时若若选选用用PI控控制制规规律律则因积分作用有滞后，控制质量差。则因积分作用有滞后，控制质量差。(2)当当广广义义过过程程控控制制通通道道存存在在纯纯滞滞后后时时，若若用用微微分分作作用用来来改改善善控控制制质质量量是是无无效效的的。也也就就是是说说，微微分分作作用对克服纯滞后是无能为力的。用对克服纯滞后是无能为力的。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学52(3)当当广广义义过过程程控控制制通通道道的的时时

31、间间常常数数较较小小，系系统统负负荷荷变变化化也也较较小小时时，为为了了消消除除余余差差，可可以以采采用用PI控控制制规律，如流量过程。规律，如流量过程。 (4)当当广广义义过过程程控控制制通通道道时时间间常常数数较较小小，而而负负荷荷变变化化很很大大时时，这这时时采采用用微微分分作作用用和和积积分分作作用用都都易易引引起起振振荡荡。如如果果控控制制通通道道时时间间常常数数很很小小时时，可可采采用用反反微分作用来提高控制质量。微分作用来提高控制质量。 (5)当当广广义义过过程程控控制制通通道道的的时时间间常常数数或或时时滞滞很很大大，而而负负荷荷变变化化又又很很大大时时，简简单单控控制制系系统

32、统无无法法满满足足要要求求，可以设计复杂控制系统来提高控制质量。可以设计复杂控制系统来提高控制质量。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学53确定控制器的正、反作用方式确定控制器的正、反作用方式 控制器有正作用和反作用两种方式，其确定原则是使整个单回路构成负反馈系统。根据负反馈准则，要求控制系统开环总静态放大系数为正。单回路由被控过程、检测变送装置、执行器和控制器组成，要构成负反馈，则要求KoKmKvKc0。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学54确定控制器的正、反作用的步

33、骤确定控制器的正、反作用的步骤 由于大多数检测变送装置的静态放大系数Km0，一般情况下无须判别。确定控制器正、反作用方式的步骤一般为：1.根据生产工艺安全等原则确定调节阀的气开、气关形式。2.按被控过程特性，确定其正、反作用。3.根据组成系统各环节的静态放大系数乘积必须为正的原则来确定调节器的静态放大系数的符号，据此再确定控制器的正、反作用方式。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学554、控制器参数整定控制器参数整定的方法：的方法：临界比例度法：临界比例度法：衰减曲线法：衰减曲线法：经验凑试法：经验凑试法：化工仪表与自动化化工仪表与

34、自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学56如图加热炉温度控制系统，试确定控制器如图加热炉温度控制系统，试确定控制器的正、反作用。的正、反作用。加热炉温度控制带控制点的流程图加热炉温度控制带控制点的流程图解：解：(1)确定控制阀的气开、气确定控制阀的气开、气关特性关特性因：供气中断时，应使燃因：供气中断时，应使燃料阀全关，停止供应燃料料阀全关，停止供应燃料油，不致使加热炉温度过油，不致使加热炉温度过高烧坏炉子。高烧坏炉子。故：选气开阀。故：选气开阀。(2)确定调节器的正、反作用确定调节器的正、反作用Kv0, Ko0, 则Kc0所以：控制器应选反作用所以：控制器应选

35、反作用化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学57 设某时刻燃料压力设某时刻燃料压力(扰动作用扰动作用)燃燃料流量料流量炉温炉温出料温度出料温度TC输入输入(测量值测量值) TC输出输出阀关小阀关小(控制作控制作用用)炉温炉温出料温度出料温度化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学58 8.1什么是什么是串级串级控制系统控制系统将原被控对象分解为两个串联的被控对象。将原被控对象分解为两个串联的被控对象。以分解后的两个被控对象的中间变量作为副被控变量，构成以分解后的两个被控对象的中间变

36、量作为副被控变量，构成一个副回路（简单控制系统）。一个副回路（简单控制系统）。将原被控变量作为主被控变量构成主回路。将原被控变量作为主被控变量构成主回路。主控制系统控制器的输出信号作为副控制系统控制器的设定主控制系统控制器的输出信号作为副控制系统控制器的设定值，值，副控制系统的输出信号作为主被控对象的输入信号副控制系统的输出信号作为主被控对象的输入信号。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学598.2 比值控制系统比值控制系统 比值控制基本概念比值控制基本概念定义：定义：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系实现两个或两个以上参数符合一

37、定比例关系的控制系统，称为比值控制系统。的控制系统，称为比值控制系统。类型：类型：单闭环比值控制系统单闭环比值控制系统双闭环比值控制系统双闭环比值控制系统变比值控制系统变比值控制系统化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学60化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学61 从动量控制系统既是一个从动量控制系统既是一个随动控制系统随动控制系统又是一又是一个个定值控制系统。定值控制系统。 单闭环比值控制系统能克服单闭环比值控制系统能克服从动量的波动，从动量的波动，使使其随主动量的变化而变化

38、，使它们保持比值关系。其随主动量的变化而变化，使它们保持比值关系。单闭环比值控制系统单闭环比值控制系统-化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学628.38.3均匀控制的特点均匀控制的特点( (目的目的) )：表征前后供求矛盾的两个变量在控制过程中都应表征前后供求矛盾的两个变量在控制过程中都应该是缓慢变化的。该是缓慢变化的。前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在所允许的范围内波动。允许的范围内波动。均匀控制的实现方法：均匀控制的实现方法： 通过控制器的参数整定来实现。通过控制器的参数整定来实现。

39、化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学63简单均匀控制系统简单均匀控制系统参数整定：要按照均匀控制思想进行。参数整定：要按照均匀控制思想进行。一般采用一般采用P控制，且控制，且先放在较大先放在较大(大于大于100%). ，然后同时观察两个被控变量的，然后同时观察两个被控变量的过渡过程，达到均匀的目的。过渡过程，达到均匀的目的。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学64q8.4 前馈控制的特点：前馈控制的特点：前馈控制器是按是按照干扰的大小进行控制前馈控制器是按是按照干扰的大小进行

40、控制的，的， 称为称为“扰动补偿扰动补偿”。如果补偿精确，被调变量。如果补偿精确，被调变量不会变化，能实现不会变化，能实现“不变性不变性”原理的控制。原理的控制。前馈控制是开环控制，控制作用几乎与干扰前馈控制是开环控制，控制作用几乎与干扰同步产生，是事先调节，速度快。同步产生，是事先调节，速度快。前馈控制器的控制规律不是前馈控制器的控制规律不是PID控制，是由对控制，是由对象特性决定的。象特性决定的。前馈控制只对特定的干扰有控制作用，对其前馈控制只对特定的干扰有控制作用，对其它干扰无效。它干扰无效。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学

41、65采用前馈控制的条件（适用场合）采用前馈控制的条件（适用场合）扰动变化频繁而幅值又较大时；扰动变化频繁而幅值又较大时；主要扰动可测不可控；主要扰动可测不可控；扰动对被控变量影响显著，单纯用反馈控制难以扰动对被控变量影响显著，单纯用反馈控制难以达到控制要求。达到控制要求。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学668.5选择性控制系统选择性控制系统选择性控制系统-当生产操作趋向限制条当生产操作趋向限制条件时，一个用于控制不安全工况的控制方案将件时，一个用于控制不安全工况的控制方案将取代正常情况下的控制方案，直到生产操作重取代正常情况下的控

42、制方案，直到生产操作重新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。新回到安全范围以内恢复原控制方案为止。 化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学678.68.6分程控制系统的特点分程控制系统的特点：分程的实现：分程的实现：是通过阀门定位器或电气阀门定位器来实现的，将调是通过阀门定位器或电气阀门定位器来实现的，将调节器的输出信号分为几段，每段控制一个阀门动作。节器的输出信号分为几段，每段控制一个阀门动作。分程控制系统：一个控制器的输出信号同时控制几个分程控制系统：一个控制器的输出信号同时控制几个工作范围不同的调节阀工作范围不同的调节阀化工仪表与

43、自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学68为此，可设计以反应器内温度为被控参数、以热为此，可设计以反应器内温度为被控参数、以热水流量和冷却水流量为控制变量的分程控制系统，调水流量和冷却水流量为控制变量的分程控制系统，调节阀节阀A、B分别控制冷却水和热水。分别控制冷却水和热水。 TT热水热水冷却水冷却水B TCA反反反反正正化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学69分程控制的应用分程控制的应用(1)(1)提高控制阀的可调比提高控制阀的可调比(2)(2)满足生产过程不同阶段的需要满足生产过程不

44、同阶段的需要化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学7010.5精馏塔的控制目标(工艺要求)质量指标对于仅有塔顶、塔底出料的简单精馏塔，其质量指标可用塔顶与塔底料中关键组分的纯度来表示。产品产量和能量消耗在保证产品质量的前提下，尽可能提高产品的产品并设法降低装置的能耗。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学71精馏塔质量指标的选取直接质量指标-产品成分（1）产品质量在线分析仪 / 软测量仪间接质量指标*（1）灵敏板温度灵敏板温度，与塔顶/塔底温度相比，可提高温度变化的灵敏度（对于同

45、样的浓度变化）；（2）温差信息温差信息，与灵敏板温度相比，可减弱压力波动对产品质量的影响；（3）双温差信息双温差信息，可用于精馏塔的适宜分离度控制，即使塔顶/塔底产品纯度均适中。化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学72按精馏段指标的控制方案按提馏段指标的控制方案化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学73题题 型型填空题填空题选择题选择题问答题问答题计算题计算题判断题判断题 综合题综合题化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化化工仪表与自动化广西大学广西大学广西大学广西大学74考试时间：考试时间：1月月10日日(15:0017:00)开卷开卷(只许带一本教材只许带一本教材)考试地点：考试地点：2-507答疑时间：答疑时间：1月月9日上午日上午答疑地点：电气学院答疑地点：电气学院3楼楼考试安排：考试安排：