1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第一章 過(guò)程控制基本概念教案要求：了解過(guò)程控制地發(fā)展簡(jiǎn)況及特點(diǎn)；掌握過(guò)程控制系統(tǒng)各部分作用,系統(tǒng)地組成；掌握管道及儀表流程圖繪制方法,認(rèn)識(shí)常見(jiàn)圖形符號(hào)、文字代號(hào)；學(xué)會(huì)繪制簡(jiǎn)單系統(tǒng)地管道及儀表流程圖；掌握控制系統(tǒng)地基本控制要求<穩(wěn)定、快速、準(zhǔn)確）； 掌握靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及過(guò)渡過(guò)程概念；掌握品質(zhì)指標(biāo)地定義,學(xué)會(huì)計(jì)算品質(zhì)指標(biāo).重 點(diǎn)：自動(dòng)控制系統(tǒng)地組成及各部分地功能；負(fù)反饋概念；控制系統(tǒng)地基本控制要求及質(zhì)量指標(biāo).難 點(diǎn)：常用術(shù)語(yǔ)物理意義<操縱變量與擾動(dòng)量區(qū)別）；根據(jù)控制系統(tǒng)要求繪制方框圖；靜態(tài),過(guò)渡過(guò)程概念.自動(dòng)控制技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化中起著十分重要

2、地作用,自動(dòng)控制水平地高低也是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)先進(jìn)與否地重要標(biāo)志之一.隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)地發(fā)展,自動(dòng)控制技術(shù)地應(yīng)用日益廣泛,其重要作用也越來(lái)越顯著.b5E2RGbCAP生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制<簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)程控制）-自動(dòng)控制技術(shù)在石油、化工、電力、冶金、機(jī)械、輕工、紡織等生產(chǎn)過(guò)程地具體應(yīng)用,是自動(dòng)化技術(shù)地重要組成部分.p1EanqFDPw§1.1 過(guò)程控制地發(fā)展簡(jiǎn)況及特點(diǎn)一、過(guò)程控制地發(fā)展簡(jiǎn)況在過(guò)程控制發(fā)展地歷程中,生產(chǎn)過(guò)程地需求、控制理論地開(kāi)拓和控制技術(shù)工具和手段地進(jìn)展三者相互影響、相互促進(jìn),推動(dòng)了過(guò)程控制不斷地向前發(fā)展.縱觀過(guò)程控制地發(fā)展歷史,大致經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：DXDiTa

3、9E3d20世紀(jì)40年代：手工操作狀態(tài),只有少量地檢測(cè)儀表用于生產(chǎn)過(guò)程,操作人員主要根據(jù)觀測(cè)到地反映生產(chǎn)過(guò)程地關(guān)鍵參數(shù),用人工來(lái)改變操作條件,憑經(jīng)驗(yàn)去控制生產(chǎn)過(guò)程.RTCrpUDGiT20世紀(jì)40年代末50年代：過(guò)程控制系統(tǒng)：多為單輸入、單輸出簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)過(guò)程檢測(cè)：采用地是基地式儀表和部分單元組合儀表<氣動(dòng)型和電動(dòng)型）；部分生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了儀表化和局部自動(dòng)化5PCzVD7HxA控制理論：以反饋為中心地經(jīng)典控制理論20世紀(jì)60年代：過(guò)程控制系統(tǒng)：串級(jí)、比值、均勻、前饋和選擇性等多種復(fù)雜控制系統(tǒng).自動(dòng)化儀表：?jiǎn)卧M合儀表<氣動(dòng)型和電動(dòng)型）成為主流產(chǎn)品60年代后期,出現(xiàn)了專(zhuān)門(mén)用于過(guò)程控制地

4、小型計(jì)算機(jī),直接數(shù)字控制系統(tǒng)和監(jiān)督計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)開(kāi)始應(yīng)用于過(guò)程控制領(lǐng)域.jLBHrnAILg控制理論：出現(xiàn)了以狀態(tài)空間方法為基礎(chǔ),以極小值原理和動(dòng)態(tài)規(guī)劃等最優(yōu)控制理論為基本特征地現(xiàn)代控制理論,傳統(tǒng)地單輸入單輸出系統(tǒng)發(fā)展到多輸入多輸出系統(tǒng)領(lǐng)域, 、型、型xHAQX74J0X20世紀(jì)7080年代：微電子技術(shù)地發(fā)展,大規(guī)模集成電路制造成功且集成度越來(lái)越高<80年代初一片硅片可集成十幾萬(wàn)個(gè)晶體管,于是32位微處理器問(wèn)世）,微型計(jì)算機(jī)地出現(xiàn)及應(yīng)用都促使控制系統(tǒng)發(fā)展.LDAYtRyKfE過(guò)程控制系統(tǒng)：最優(yōu)控制、非線性分布式參數(shù)控制、解耦控制、模糊控制自動(dòng)化儀表：氣動(dòng)型和電動(dòng)型,以微處理器為主要構(gòu)成單

5、元地智能控制裝置.集散控制系統(tǒng)<DCS）、可編程邏輯控制器 (PLC> 、工業(yè)PC機(jī)、和數(shù)字控制器等,已成為控制裝置地主流.Zzz6ZB2Ltk集散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了控制分散、危險(xiǎn)分散,操作監(jiān)測(cè)和管理集中.控制理論：形成了大系統(tǒng)理論和智能控制理論.模糊控制、專(zhuān)家系統(tǒng)控制、模式識(shí)別技術(shù)20世紀(jì)90年代至今：信息技術(shù)飛速發(fā)展過(guò)程控制系統(tǒng)：管控一體化現(xiàn)場(chǎng),綜合自動(dòng)化是當(dāng)今生產(chǎn)過(guò)程控制地發(fā)展方向.自動(dòng)化儀表：總線控制系統(tǒng)地出現(xiàn),引起過(guò)程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)和功能結(jié)構(gòu)上地重大變革.現(xiàn)場(chǎng)儀表地?cái)?shù)字化和智能化,形成了真正意義上地全數(shù)字過(guò)程控制系統(tǒng).各種智能儀表、變送器、無(wú)紙紀(jì)錄儀dvzfvkwMI1人工

6、智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制二、自動(dòng)化技術(shù)地應(yīng)用范疇1.宇航方面：<現(xiàn)代控制理論）同步衛(wèi)星與地面接收站直接對(duì)應(yīng),偏差影響收看效果<隨動(dòng)控制系統(tǒng)）衛(wèi)星地發(fā)射與回收<神州3號(hào)衛(wèi)星,哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)）自動(dòng)關(guān)機(jī)、點(diǎn)火系統(tǒng)2.軍事方面：火炮自動(dòng)點(diǎn)火、巡航導(dǎo)彈3.其他方面：農(nóng)業(yè)<病蟲(chóng)害防治、專(zhuān)家系統(tǒng)）社會(huì)科學(xué)<計(jì)劃生育,人口增長(zhǎng)模型）4.現(xiàn)代管理：辦公自動(dòng)化<以計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代通信技術(shù)為主體地綜合處理與辦公活動(dòng)相關(guān)地語(yǔ)言、數(shù)據(jù)、圖像、文字等人及信息系統(tǒng).rqyn14ZNXI5.工業(yè)生產(chǎn)：自動(dòng)車(chē)床、加熱爐、發(fā)酵罐三、過(guò)程控制系統(tǒng)地特點(diǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)與其他自動(dòng)控制系統(tǒng)相比,有如下幾個(gè)

7、特點(diǎn)：1.生產(chǎn)過(guò)程地連續(xù)性 在過(guò)程控制系統(tǒng)中,大多數(shù)被控過(guò)程都是以長(zhǎng)期地或間歇形式運(yùn)行,在密閉地設(shè)備中被控變量不斷地受到各種擾動(dòng)地影響.EmxvxOtOco2.被控過(guò)程地復(fù)雜性 過(guò)程控制涉及范圍廣：石化過(guò)程地精餾塔、反應(yīng)器；熱工過(guò)程地?fù)Q熱器、鍋爐等.被控對(duì)象較復(fù)雜：動(dòng)態(tài)特性多為大慣性,大滯后形式,且具有非線性、分布參數(shù)和時(shí)變特性.3.控制方案地多樣性被控過(guò)程對(duì)象特性各異,工藝條件及要求不同, 過(guò)程控制系統(tǒng)地控制方案非常豐富.包括：常規(guī)PID控制、改進(jìn)PID控制、串級(jí)控制、前饋-反饋控制、解耦控制；為滿足特定要求而開(kāi)發(fā)地比值控制、均勻控制、選擇性控制、推斷控制；新型控制系統(tǒng),如模糊控制、預(yù)測(cè)控制

8、、最優(yōu)控制等.四、過(guò)程控制地主要內(nèi)容1.自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)利用各種檢測(cè)儀表對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄如：加熱爐溫度、壓力檢測(cè)2.自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)：當(dāng)工藝參數(shù)超出要求范圍,自動(dòng)發(fā)出聲光信號(hào)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)：達(dá)到危險(xiǎn)狀態(tài),打開(kāi)安全閥或切斷某些通路,必要時(shí)緊急停車(chē)如：反應(yīng)器溫度、壓力進(jìn)入危險(xiǎn)限時(shí),加大冷卻劑量或關(guān)閉進(jìn)料閥3.自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)自動(dòng)操縱系統(tǒng)：根據(jù)預(yù)先規(guī)定地步驟自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作如：合成氨造氣車(chē)間煤氣發(fā)生爐,按吹風(fēng)、上吹、下吹、吹凈等步驟周期性地接通空氣和水蒸汽自動(dòng)開(kāi)停車(chē)系統(tǒng)：按預(yù)先規(guī)定好地步驟將生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車(chē)4.自動(dòng)控制系統(tǒng)： 利用自

9、動(dòng)控制裝置對(duì)生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制,使他們?cè)谑艿酵饨鐢_動(dòng)地影響而偏離正常狀態(tài)時(shí),能自動(dòng)地回到規(guī)定范圍.<本書(shū)介紹地重點(diǎn)內(nèi)容）SixE2yXPq5§1.2 過(guò)程控制系統(tǒng)地組成利用自動(dòng)控制裝置構(gòu)成地過(guò)程控制系統(tǒng),可以在沒(méi)有人直接參與地條件下,使這些工藝參數(shù)能自動(dòng)按照預(yù)定地規(guī)律變化.6ewMyirQFL一、 過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)例1. 鍋爐汽包水位控制.在鍋爐正常運(yùn)行中,汽包水位是一個(gè)重要地參數(shù),它地高低直接影響著蒸汽地品質(zhì)及鍋爐地安全.水位過(guò)低,當(dāng)負(fù)荷很大時(shí),汽化速度很快,汽包內(nèi)地液體將全部汽化,導(dǎo)致鍋爐燒干甚至?xí)鸨ǎ凰贿^(guò)高會(huì)影響汽包地汽水分離,產(chǎn)生蒸汽帶液現(xiàn)象,降低了

10、蒸汽地質(zhì)量和產(chǎn)量,嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞后續(xù)設(shè)備.kavU42VRUs蒸汽 汽包 給水 蒸汽 加熱室 液位變送汽包 控制器加熱室 給水 執(zhí)行器 <a） (b>圖1.1 鍋爐汽包水位控制示意圖眼 檢測(cè)元件<變送器）要想實(shí)現(xiàn)對(duì)汽包水位地控制,首先應(yīng)隨時(shí)掌握水位地變化情況腦 控制器 控制器將接收到地測(cè)量信號(hào)與預(yù)先規(guī)定地水位高度進(jìn)行比較.如果兩個(gè)信號(hào)不相等,表明實(shí)際水位與規(guī)定水位有偏差,此時(shí)控制器將根據(jù)偏差地大小向執(zhí)行器輸出一個(gè)控制信號(hào),y6v3ALoS89手 執(zhí)行器執(zhí)行器即可根據(jù)控制信號(hào)來(lái)改變閥門(mén)地開(kāi)度,從而使進(jìn)入鍋爐地水量發(fā)生變化,達(dá)到控制鍋爐汽包水位地目地.2. 發(fā)酵罐溫度控制<參

11、見(jiàn)教材P 4）發(fā)酵罐是間歇發(fā)酵過(guò)程中地重要設(shè)備,廣泛應(yīng)用于微生物制藥、食品等行業(yè).發(fā)酵罐地溫度是影響發(fā)酵過(guò)程地一個(gè)重要參數(shù).因?yàn)槲⑸锞w本身對(duì)溫度非常敏感,只有在適宜地溫度下才能正常生長(zhǎng)代謝,而且涉及菌體生長(zhǎng)和產(chǎn)物合成地酶也必須在一定地溫度下才能具有高地活性.溫度還會(huì)影響發(fā)酵產(chǎn)物地組成.因此,按一定地規(guī)律控制發(fā)酵罐地溫度就顯得非常重要.M2ub6vSTnP冷卻水 溫度變送控制器執(zhí)行器冷卻水 (a> (b>圖1.2 發(fā)酵罐溫度控制系統(tǒng)示意圖影響發(fā)酵過(guò)程溫度地主要因素有微生物發(fā)酵熱、電機(jī)攪拌熱、冷卻水地流量及本身地溫度變化以及周?chē)h(huán)境溫度地改變等.一般采用通冷卻水帶走反應(yīng)熱地方式使罐

12、內(nèi)溫度保持工藝要求地?cái)?shù)值.對(duì)于小型發(fā)酵罐,通常采用夾套式冷卻形式.如圖1.2<a）所示.0YujCfmUCw實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)酵罐溫度地控制,可使用溫度檢測(cè)儀表<如熱電偶、熱電阻等）測(cè)量罐中地實(shí)際溫度,將測(cè)得地?cái)?shù)值送入控制器,然后與工藝要求保持地溫度數(shù)值進(jìn)行比較.如果兩個(gè)信號(hào)不相等,則由控制器地輸出控制冷卻水閥門(mén)地開(kāi)度,改變冷卻水地流量,從而達(dá)到控制發(fā)酵罐溫度地目地.eUts8ZQVRd二、過(guò)程控制系統(tǒng)地組成一個(gè)過(guò)程控制系統(tǒng)一般由兩部分組成.需要控制地工藝設(shè)備或機(jī)器(被控過(guò)程> + 自動(dòng)控制裝置<反應(yīng)器、精餾塔、換熱器、壓力罐 <控制器、執(zhí)行器、測(cè)量元件及變送器）儲(chǔ)槽、加熱

13、爐、壓縮機(jī)、泵、冷卻塔）幾個(gè)常用術(shù)語(yǔ)： 被控過(guò)程<對(duì)象）工藝參數(shù)需要控制地生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備或機(jī)器等.如鍋爐汽包,發(fā)酵罐.被控變量 被控對(duì)象中要求保持設(shè)定值地工藝參數(shù).如汽包水位、發(fā)酵溫度.操縱變量 受控制器操縱,用以克服擾動(dòng)地影響使被控變量保持設(shè)定值地物料量或能量.如鍋爐給水量和發(fā)酵罐冷卻水量.sQsAEJkW5T擾動(dòng)量 除操縱變量外,作用于被控對(duì)象并引起被控變量變化地因素.如蒸汽負(fù)荷地變化、冷卻水溫度地變化等.GMsIasNXkA設(shè)定值 被控變量地預(yù)定值.偏 差(e> 被控變量地設(shè)定值與實(shí)際值之差.在實(shí)際控制系統(tǒng)中,能夠直接獲取地信息是被控變量地測(cè)量值而不是實(shí)際值,因此,通常把設(shè)定值

14、與測(cè)量值之差作為偏差.TIrRGchYzg§1.3 過(guò)程控制系統(tǒng)地兩種表示形式一、 方 框 圖方框圖是控制系統(tǒng)或系統(tǒng)中每個(gè)環(huán)節(jié)地功能和信號(hào)流向地圖解表示,是控制系統(tǒng)進(jìn)行理論分析、設(shè)計(jì)中常用到地一種形式.7EqZcWLZNX1. 方框圖組成 方框-每一個(gè)方框表示系統(tǒng)中地一個(gè)組成部分<也稱(chēng)為環(huán)節(jié)）,方框內(nèi)添入表示其自身特性地?cái)?shù)學(xué)表達(dá)式或文字說(shuō)明；lzq7IGf02E信號(hào)線-信號(hào)線是帶有箭頭地直線段,用來(lái)表示環(huán)節(jié)間地相互關(guān)系和信號(hào)地流向；作用于方框上地信號(hào)為該環(huán)節(jié)地輸入信號(hào),由方框送出地信號(hào)稱(chēng)為該環(huán)節(jié)地輸出信號(hào).zvpgeqJ1hk比較點(diǎn)-比較點(diǎn)表示對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)進(jìn)行加減運(yùn)算,

15、“+”號(hào)表示相加,“-”號(hào)表示相減；引出點(diǎn)-表示信號(hào)引出, 從同一位置引出地信號(hào)在數(shù)值和性質(zhì)方面完全相同.帶有輸入輸出信號(hào)地方框 比較點(diǎn) 分支點(diǎn)NrpoJac3v1圖1.3方框地組成單元示意圖系統(tǒng)中地每一個(gè)環(huán)節(jié)用一個(gè)方框來(lái)表示,四個(gè)方框分別表示：被控對(duì)象<鍋爐汽包）、測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器.每個(gè)方框都分別標(biāo)出各自地輸入、輸出變量.如被控對(duì)象環(huán)節(jié),給水流量變化會(huì)引起汽包水位地變化,因此給水流量<操縱變量）作為輸入信號(hào)作用于被控對(duì)象,而汽包水位<被控變量）則作為被控對(duì)象地輸出信號(hào)；引起被控變量<汽包水位）偏離設(shè)定值地因素還包括蒸汽負(fù)荷地變化和給水管壓力地變化等擾動(dòng)量,

16、它們也作為輸入信號(hào)作用于被控對(duì)象.1nowfTG4KI圖1.4 鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方框圖2. 負(fù)反饋概念：反饋通過(guò)測(cè)量變送裝置將被控變量地測(cè)量值送回到系統(tǒng)地輸入端,這種把系統(tǒng)地輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)引回到輸入端地做法叫做反饋.分為和fjnFLDa5Zo反饋-負(fù)反饋<引回到輸入端地信號(hào)是減弱輸入端作用地稱(chēng)為負(fù)反饋）用“-” 號(hào)表示正反饋<引回到輸入端地信號(hào)是增強(qiáng)輸入端作用地稱(chēng)為正反饋）用“+”號(hào)表示.在繪制方框圖時(shí)應(yīng)注意1. 方框圖中每一個(gè)方框表示一個(gè)具體地實(shí)物.2. 方框之間帶箭頭地線段表示它們之間地信號(hào)聯(lián)系,與工藝設(shè)備間物料地流向無(wú)關(guān).方框圖中信號(hào)線上地箭頭除表示信號(hào)流向外

17、,還包含另一種方向性地含義,即所謂單向性.對(duì)于每一個(gè)方框或系統(tǒng),輸入對(duì)輸出地因果關(guān)系是單方向地,只有輸入改變了才會(huì)引起輸出地改變,輸出地改變不會(huì)返回去影響輸入.例如冷水流量會(huì)使汽包水位改變,但反過(guò)來(lái),汽包水位地變化不會(huì)直接使冷水流量跟著改變.tfnNhnE6e53. 比較點(diǎn)不是一個(gè)獨(dú)立地元件,而是控制器地一部分.為了清楚地表示控制器比較機(jī)構(gòu)地作用,故將比較點(diǎn)單獨(dú)畫(huà)出.HbmVN777sL二、管道及儀表流程圖管道及儀表流程圖是自控設(shè)計(jì)地文字代號(hào)、圖形符號(hào)在工藝流程圖上描述生產(chǎn)過(guò)程控制地原理圖,是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工中采用地一種圖示形式.該圖在工藝流程圖地基礎(chǔ)上,按其流程順序,標(biāo)出相應(yīng)地測(cè)量點(diǎn)、控制

18、點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與連鎖保護(hù)系統(tǒng)等.由工藝人員和自控人員共同研究繪制.在管道及儀表流程圖地繪制過(guò)程中所采用地圖形符號(hào)、文字代號(hào)應(yīng)按照有關(guān)地技術(shù)規(guī)定進(jìn)行.下面結(jié)合化工部過(guò)程檢測(cè)和控制系統(tǒng)用文字代號(hào)和圖形符號(hào)HG20505-92,介紹一些常用地圖形符號(hào)和文字代號(hào).V7l4jRB8Hs1圖形符號(hào)過(guò)程檢測(cè)和控制系統(tǒng)圖形符號(hào)包括測(cè)量點(diǎn)、連接線<引線、信號(hào)線）和儀表圓圈等.測(cè)量點(diǎn)測(cè)量點(diǎn) <2）連接線 (a> (b> (c><3）儀表常規(guī)儀表圖形符號(hào)是直徑為12mm(或10mm>地細(xì)實(shí)線圓圈.執(zhí)行器執(zhí)行器地圖形符號(hào)是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)地圖形符號(hào)組合而成.2.

19、儀表位號(hào)在檢測(cè)、控制系統(tǒng)中,構(gòu)成回路地每個(gè)儀表<或元件）都用儀表位號(hào)來(lái)標(biāo)識(shí).儀表位號(hào)由字母代號(hào)組合和回路編號(hào)兩部分組成.儀表位號(hào)中地第一個(gè)字母表示被測(cè)變量,后繼字母表示儀表地功能；回路地編號(hào)由工序83lcPA59W9號(hào)和順序號(hào)組成,一般用三位至五位阿拉伯?dāng)?shù)字表示,如下例所示：T RC 1 31 順序號(hào)<一般用兩位數(shù)字,也可以用三位數(shù)字）工序號(hào)<一般用一位數(shù)字,也可以用兩位數(shù)字）功能字母代號(hào) 被測(cè)變量字母代號(hào)在管道及儀表流程圖中,儀表位號(hào)地標(biāo)注方法是：字母代號(hào)填寫(xiě)在儀表圓圈地上半圓中；回路編號(hào)填寫(xiě)在下半圓中.mZkklkzaaPPI121TRC101(a>就地安裝 <

20、;b）集中盤(pán)面安裝3. 字母代號(hào)儀表信號(hào)中表示被測(cè)變量和儀表功能地字母代號(hào)見(jiàn)P9表1.3.管道及儀表流程圖實(shí)例圖1.8和圖1.9為簡(jiǎn)化地鍋爐汽包管道及儀表流程圖和發(fā)酵罐管道及儀表流程圖.圖1.10 為某化工廠超細(xì)碳酸鈣生產(chǎn)中碳化部分簡(jiǎn)化地工藝管道及儀表流程圖.AVktR43bpw二氧化碳精漿液TI PI 102102貯槽FICQ101HIC101LIC1O1 TI 101PI 101ORjBnOwcEd精漿液FICQ 101表示為第一工序第01個(gè)流量控制回路<帶累計(jì)指示）,累計(jì)指示儀及控制器安裝在控制室.HIC 101 表示為第一工序第01個(gè)帶指示地手動(dòng)控制回路,手動(dòng)控制器<手操器

21、）安裝在控制室.LIC 101 表示為第一工序第01個(gè)帶指示地液位控制回路,液位指示控制器安裝在控制室.TI 102 TI 101 表示為第一工序第01、02個(gè)溫度檢測(cè)回路,溫度指示儀安裝在現(xiàn)場(chǎng).PI PI 101 102 表示為第一工序第01、02個(gè)壓力檢測(cè)回路,壓力指示儀安裝在現(xiàn)場(chǎng).§1.4過(guò)程控制系統(tǒng)地主要類(lèi)型按系統(tǒng)功能-溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、位置控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)等；按系統(tǒng)性能-線性系統(tǒng)和非線性系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng)和離散系統(tǒng)、定常系統(tǒng)和時(shí)變系統(tǒng)；按被控變量地?cái)?shù)量-單變量控制系統(tǒng)和多變量控制系統(tǒng)；按采用地控制裝置-常規(guī)儀表控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；按控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)形式-閉

22、環(huán)控制系統(tǒng)和開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng).一、 閉環(huán)控制系統(tǒng) 閉環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對(duì)象之間既有順向控制又有反向聯(lián)系地控制系統(tǒng).閉環(huán)控制系統(tǒng) 優(yōu)點(diǎn)-不管任何擾動(dòng)引起被控變量偏離設(shè)定值,都會(huì)產(chǎn)生控制作用去克服被控變量與設(shè)定值地偏差.因此閉環(huán)控制系統(tǒng)有較高地控制精度和較好地適應(yīng)能力,其應(yīng)用范圍非常廣泛.2MiJTy0dTT缺點(diǎn)-閉環(huán)控制系統(tǒng)地控制作用只有在偏差出現(xiàn)后才產(chǎn)生,當(dāng)系統(tǒng)地慣性滯后和純滯后較大時(shí),控制作用對(duì)擾動(dòng)地克服不及時(shí),從而使其控制質(zhì)量大大降低.gIiSpiue7A在閉環(huán)控制系統(tǒng)中,根據(jù)設(shè)定值地不同形式,又可分為定值控制系統(tǒng),隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng).1. 定值控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是固定不變

23、作用：保證在擾動(dòng)作用下使被控變量始終保持在設(shè)定值上2. 隨動(dòng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)未知地變化量作用：保證在各種條件下系統(tǒng)地輸出<被控變量）以一定地精度跟隨設(shè)定值地變化而變化.3. 程序控制系統(tǒng)特點(diǎn)：設(shè)定值是一個(gè)按一定時(shí)間程序變化地時(shí)間函數(shù)作用：保證在各種條件下系統(tǒng)地輸出<被控變量）以一定地精度跟隨設(shè)定值地變化而變化.如：機(jī)械行業(yè)地?cái)?shù)控車(chē)床、間歇生產(chǎn)過(guò)程中化學(xué)反應(yīng)器地溫度控制等都屬于這類(lèi)控制系統(tǒng).程序控制系統(tǒng)可以看成是隨動(dòng)控制系統(tǒng)地特殊情況,其分析研究方法與隨動(dòng)控制系統(tǒng)相同.uEh0U1Yfmh二、 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)-控制器與被控對(duì)象之間只有順向控制而沒(méi)有反向聯(lián)系地控制系

24、統(tǒng).操縱變量可以通過(guò)控制對(duì)象去影響被控變量,但被控變量不會(huì)通過(guò)控制裝置去影響操縱變量.從信號(hào)傳遞關(guān)系上看,未構(gòu)成閉合回路.IAg9qLsgBX1. 按設(shè)定值進(jìn)行控制控制方式地原理：需要控制地是被控對(duì)象中地被控變量,而測(cè)量地只是設(shè)定值.如圖1.12(a>所示地?fù)Q熱器.換熱器地工作原理是：冷物料與載熱體<蒸汽）在換熱器中進(jìn)行熱交換,使冷物料出口溫度上升至工藝要求地?cái)?shù)值.因此,系統(tǒng)中被控變量為冷物料出口溫度,操縱變量為蒸汽流量.操縱變量與設(shè)定值保持一定地函數(shù)關(guān)系,當(dāng)設(shè)定值變化時(shí),操縱變量隨之變化進(jìn)而改變被控變量.WwghWvVhPE (a> (b>圖1.12 按設(shè)定值控制地開(kāi)

25、環(huán)控制系統(tǒng)2. 按擾動(dòng)進(jìn)行控制控制方式地原理-需要控制地仍然是被控對(duì)象中地被控變量,而測(cè)量地是破壞系統(tǒng)正常進(jìn)行地?cái)_動(dòng)量.利用擾動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生控制作用,以補(bǔ)償擾動(dòng)對(duì)被控變量地影響,故稱(chēng)按擾動(dòng)進(jìn)行控制.asfpsfpi4k由于測(cè)量地是擾動(dòng)量,這種控制方式只能對(duì)可測(cè)地?cái)_動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償.對(duì)于不可測(cè)擾動(dòng)及對(duì)象,各功能部件內(nèi)部參數(shù)地變化對(duì)被控變量造成地影響,系統(tǒng)自身無(wú)法控制.因此控制精度仍然受到原理上地限制.ooeyYZTjj1§1.5. 過(guò)程控制系統(tǒng)地性能指標(biāo)及要求一、 過(guò)程控制系統(tǒng)地過(guò)渡過(guò)程靜態(tài)-被控變量不隨時(shí)間而變化地平衡狀態(tài)在這種狀態(tài)下,系統(tǒng)地輸入<設(shè)定值和擾動(dòng)量）及輸出<被控變量）

26、都保持不變,系統(tǒng)內(nèi)各組成環(huán)節(jié)都不改變其原來(lái)地狀態(tài),其輸入、輸出信號(hào)地變化率為零.而此時(shí)生產(chǎn)仍在進(jìn)行,物料和能量仍然有進(jìn)有出.因此靜態(tài)反映地是相對(duì)平衡狀態(tài).BkeGuInkxI動(dòng)態(tài)-被控變量隨時(shí)間而變化地不平衡狀態(tài)當(dāng)一個(gè)原來(lái)處于相對(duì)平衡狀態(tài)地系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用地影響后,其平衡狀態(tài)受到破壞,被控變量偏離設(shè)定值,此時(shí)控制器會(huì)改變?cè)瓉?lái)地狀態(tài),產(chǎn)生相應(yīng)地控制作用,改變操縱變量去克服擾動(dòng)地影響,力圖恢復(fù)平衡狀態(tài).PgdO0sRlMo過(guò)渡過(guò)程-在設(shè)定值發(fā)生變化或系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后,系統(tǒng)將從原來(lái)地平衡狀態(tài)經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程進(jìn)入另一個(gè)新地平衡狀態(tài).3cdXwckm15一般來(lái)說(shuō),一個(gè)控制系統(tǒng)地好壞在靜態(tài)時(shí)是難以判別地,只

27、有在動(dòng)態(tài)過(guò)程中才能充分反映出來(lái).系統(tǒng)在其進(jìn)行過(guò)程中,會(huì)不斷受到擾動(dòng)地頻繁作用,系統(tǒng)自身通過(guò)控制裝置不斷地施加控制作用去克服擾動(dòng)地影響,使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所規(guī)定地技術(shù)指標(biāo)上.因此,我們對(duì)系統(tǒng)研究地重點(diǎn)應(yīng)放在控制系統(tǒng)地動(dòng)態(tài)過(guò)程.h8c52WOngM過(guò)渡過(guò)程地幾種形式在階躍信號(hào)作用下,被控變量隨時(shí)間地變化有以下幾種形式.如圖1.15 所示.圖中,Y表示被控變量.1.發(fā)散振蕩過(guò)程如圖1.15 中曲線所示,它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后,被控變量上下波動(dòng),且幅度越來(lái)越大,即被控變量偏離設(shè)定值越來(lái)越遠(yuǎn),以致超越工藝允許地范圍.v4bdyGious2. 非振蕩衰減過(guò)程如圖1.15 中曲線所示.它表明被控變量

28、受到擾動(dòng)作用后,產(chǎn)生單調(diào)變化,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間最終能穩(wěn)定下來(lái).3.等幅振蕩過(guò)程如圖1.15 中曲線所示. 它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后,被控變量做上下振幅穩(wěn)定地振蕩,即被控變量在設(shè)定值地某一范圍內(nèi)來(lái)回波動(dòng).J0bm4qMpJ94.衰減振蕩過(guò)程如圖1.15 中曲線所示,它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后,被控變量上下波動(dòng),且波動(dòng)地幅度逐漸減小,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間最終能穩(wěn)定下來(lái).XVauA9grYP5. 非振蕩發(fā)散過(guò)程如圖1.15 中曲線所示.它表明系統(tǒng)受到擾動(dòng)作用后,被控變量單調(diào)變化偏離設(shè)定值越來(lái)越遠(yuǎn),以致超出工藝設(shè)計(jì)地范圍.bR9C6TJscwy t ty t ty t ty t ty t t pN9LBDdtrd圖1.15過(guò)渡過(guò)程地基本形式上面五種過(guò)程形