《化工過程自動化技術》生工09—1、2班總課時：4×9實驗：0授課教師：司徒瑩課程介紹《化工儀表自動化》是利用自動控制學科、儀器儀表科學及計算機學科的理論與技術服務于化學工程學科的一門綜合課程。通過本課程的學習，能了解和掌握化工過程控制與儀表的基本知識，領會自動控制系統(tǒng)的組成及原理概述：生產(chǎn)過程自動化是工業(yè)企業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標志。生產(chǎn)過程自動化：用自動化裝置來管理生產(chǎn)過程的方法就是生產(chǎn)過程自動化。自動調節(jié)系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)的核心部分，只有自動調節(jié)系統(tǒng)才能自動地排除各種干擾因素對工藝參數(shù)（主要四大參數(shù)p、h、q、t）的影響，使它們始終保持在預先規(guī)定的數(shù)值上，保證生產(chǎn)維持在正?；蜃罴训墓に嚥僮鳡顟B(tài)?！?.1生產(chǎn)過程自動化的主要內(nèi)容:生產(chǎn)過程自動化，一般要包括四個方面的內(nèi)容。自動檢測系統(tǒng):信號聯(lián)鎖系統(tǒng)：自動操縱系統(tǒng)：自動控制系統(tǒng)：利用各種檢測儀器對主要工藝參數(shù)進行指示或記錄，“了解”生產(chǎn)的任務。對某此關鍵性參數(shù)設有自動信號聯(lián)鎖裝置。當工藝參超過了允許范圍，系統(tǒng)自動地發(fā)出聲光報警信號，以提示及時采取措施。根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設備進行某種周期性的操作。對生產(chǎn)中某些關鍵性參數(shù)進行自動調節(jié)，使它們在受到干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時，能自動地調回到規(guī)定的的數(shù)值范圍內(nèi)。§1.2自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖人工控制自動控制圖1-2人工操作圖圖1-3液位自動控制系統(tǒng)圖一、自動控制系統(tǒng)的組成a、被控對象（對象）b、檢測變送器c、控制器d、執(zhí)行器(自動化裝置)輔助裝置圖1-3液位自動控制系統(tǒng)圖二、自動控制系統(tǒng)的方框圖方框：表示一個組成部分，稱環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)箭頭連線：表示信號傳遞關系。圓圈：比較環(huán)節(jié)，表示信號相加減。+-1、簡單控制系統(tǒng)方框圖：被控對象執(zhí)行器控制器檢測元件及變送器＋－被控對象執(zhí)行器控制器檢測元件及變送器＋－被控變量y給定值xz測量值操縱變量q控制信號p偏差e干擾

?控制器圖1-5蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)

當進料流量或溫度變化等因素引起出口物料溫度變化時，可以將該溫度變化測量后送至溫度控制器TC。溫度控制器的輸出送至控制閥，以改變加熱蒸汽量來維持出口物料的溫度不變。被控變量：需要控制的工藝參數(shù)給定值（或設定值）：對應于生產(chǎn)過程中被控變量的期望值測量值：由檢測元件的到的被控變量的實際值。操縱變量（或控制變量）：受控于調節(jié)閥，用以克服干擾影響，具體實現(xiàn)控制作用的變量成為操作變量，它調節(jié)閥的輸出信號。干擾（或外界擾動）：引起被控變量偏離給定值的，除操作變量以外的各種因素。偏差信號：給定值與測量值的差，在反饋系統(tǒng)中，調節(jié)器是根據(jù)偏差信號的大小來控制操作變量的?？刂菩盘枺嚎刂破鲗⑵畎匆欢ㄒ?guī)律計算得到的量。2、控制系統(tǒng)常用術語：§1.3自動控制系統(tǒng)的分類分類方法很多，最經(jīng)常使用的是按給定值的特點（是否變化？如何變化？）來劃分。定值控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)按信號傳遞的路徑來劃分閉環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)一、控制系統(tǒng)的過渡過程自動控制系統(tǒng)靜態(tài)與動態(tài)：靜態(tài)1（e=0)干擾作用e0控制作用靜態(tài)2（e=0)動態(tài)（過渡過程）§1.4控制系統(tǒng)的過渡過程及其性能指標階躍干擾：?t發(fā)散振蕩過程等幅振蕩過程衰減振蕩過程非振蕩的單調過程0不穩(wěn)定穩(wěn)定二、控制系統(tǒng)的性能指標：余差e最大偏差

A(或超調量σ):衰減比

n回復時間

ts(過渡過程時間、調整時間)振蕩周期T質量指標主要有五項：(衰減振蕩過程)舉例圖1-11溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖所示。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時間（給定值為200℃）。解

最大偏差A＝230-200＝30℃余差C＝205-200＝５℃由圖上可以看出，第一個波峰值B＝230-205＝25℃，第二個波峰值B′＝210－205＝5℃，故衰減比應為B:B′＝25:5＝5:1。振蕩周期為同向兩波峰之間的時間間隔，故周期T＝20-5＝15（min）過渡時間為22min。(過渡時間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關，假定被控變量進入額定值的±2％，就可以認為過渡過程已經(jīng)結束，那么限制范圍為200×（±2％）＝±4℃，這時，可在新穩(wěn)態(tài)值（205℃）兩側以寬度為±４℃畫一區(qū)域，上圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進入這一區(qū)域且不再越出，過濾過程就可以認為已經(jīng)結束。)三、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質的主要因素一個自動控制系統(tǒng)可以概括成兩大部分，即工藝過程部分（被控對象）和自動化裝置部分。前者指與該自動控制系統(tǒng)有關的部分。后者指為實現(xiàn)自動控制所必需的自動化儀表設備，通常包括測量與變送裝置、控制器和執(zhí)行器等三部分。對于一個自動控制系統(tǒng)，過渡過程品質的好壞，在很大程度上決定于對象的性質。例如在前所述的溫度控制系統(tǒng)中，屬于對象性質的主要因素有：換熱器的負荷大小，換熱器的結構、尺寸、材質等，換熱器內(nèi)的換熱情況、散熱情況及結垢程度等。不同自動化系統(tǒng)要具體分析?！?.5工藝管道及控制流程圖

工藝流程和控制方案的確定后，根據(jù)工藝設計給出的流程圖，按其流程順序標注出相應的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及自動信號與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)等，便成了工藝管道及控制流程圖

。圖1-12脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例左圖是乙烯生產(chǎn)過程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例一、圖形符號1.檢測點（包括檢測元件、取樣點）

檢測點是由工藝設備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點，一般無特定的圖形符號，如下圖所示。必要時，檢測元件也可以用象形或圖形符號表示。圖1-13測試點的一般表示方法2.連接線通用的塘儀表信波號線均嫂以細實匯線表示罷。連接彎線表示懲交叉及搏相接時喇，采用音下圖的鑼形式。杜加箭頭熱的方式駐表示信四號的方闖向。圖1-14聯(lián)系線壤的表示酸法3.儀表（包披括檢測、壇顯示、控粥制）的圖煩形符號儀表的圖查形符號是悲一個細實厭線圓圈，甚直徑約10mm，對于不妨同的儀表蚊安裝位置棉的圖形符石號如下表題所示。序號安裝位置圖形符號備注序號安裝位置圖形符號備注1就地安裝儀表嵌在管道中4集中儀表盤后安裝儀表2集中儀表盤面安裝儀表5就地儀表盤面安裝儀表3就地儀表盤面安裝儀表表1-1儀表安比裝位置主的圖形摸符號表省示二、字谷母代號在控制哥流程圖釀中，用準來表示鋒儀表的腥小圓圈跟的上半染圓內(nèi)，相一般寫研有兩位數(shù)（或兩澇位以上呢）字母突，第一邁位字母品表示被蹲測變量因，后繼騾字母表己示儀表伙的功能描，常用皺字母代宴號見下遭表。三、儀爭表位號儀表位號是由字母碑代號組合罪和阿拉伯糊數(shù)字編號腰兩部分組茄成。阿拉渾伯數(shù)字編但號寫在圓國圈的下半紫部，其第率一位數(shù)字勢表示工段障號，后續(xù)幸數(shù)字（二就位或三位鋪數(shù)字）表攝示儀表序緩號。以脫乙判烷塔控聽制流程認圖為例塔頂?shù)呐K壓力控義制系統(tǒng)中PIC誓-20麻7：其中第一令位字母P表示被測由變量為壓韻力，第二至位字母I表示具有俗指示功能午，第三位亮字母C表示具有煩控制功能慎，因此，PIC的組合就擾表示一臺銹具有指示帳功能的壓蔑力控制器奪。該控制懸系統(tǒng)是通蕉過改變氣聚相采出量民來維持塔汗壓穩(wěn)定的底。工段號積為2，儀表序裁號為07本章小結沈與作業(yè)小結：1、自抹動化系蠶統(tǒng)的四畝種類型葡；2、自曠動控制誘系統(tǒng)的稿組成及橋其基本剖工作原強理；3、簡單例控制系統(tǒng)升的方框圖稍；4、自動勵控制系統(tǒng)氧的常用術胖語；5、控擦制系統(tǒng)稠的五項殺.性能昆指標；6、工藝管配道及控制祖流程圖。作業(yè)：一、P16窯.：勺4二、P16公.：課1漿1三、P16夫.：2濤1、22自動檢煩測系統(tǒng)熱交換器自動檢測系統(tǒng)信號聯(lián)鎖佩系統(tǒng)液體儲槽的自動連鎖保護系統(tǒng)自動操創(chuàng)縱系統(tǒng)加料自動操縱系統(tǒng)自動控拳制系統(tǒng)液位自動控制系統(tǒng)人工控圣制演習眼看腦想手動自動控有制演習檢測器（撓眼看）控制器常（腦想銅）執(zhí)行器井（手動饅）階躍干擾：?t0發(fā)散振浮蕩過程等幅振雜蕩過程被調參數(shù)簽在給定值賢附近來回驗波動，且倉波動振幅槳保持不變定。被調參數(shù)委來回波動戰(zhàn)，且波動繳振幅逐漸茶變大，即澡離給定值襯越來越遠廊。衰減振凳蕩過程非振蕩灑的單調潮過程階躍干擾：?t0被調參數(shù)懸上下波動侄，但振幅屈逐漸減少功，最后穩(wěn)躍定在某一紗數(shù)值上被調參數(shù)設在給定值頃的某一側執(zhí)作緩慢變慎化，沒有晚來回波動旋，最后穩(wěn)闊定在某一午數(shù)值上。當過度予過程終撈了時，荷被調參密數(shù)所達常到的新徒的穩(wěn)態(tài)殊值與給眨定值之橫間的偏坦差叫做伙余差（C），或迷者說余虹差就是樣過度過士程終了怖時的殘域余偏差筍。有余差迫的調節(jié)暖過程稱宅為有差蛾調節(jié)，賠相應的縱系統(tǒng)稱翅為有差速系統(tǒng)。啞沒有粱余差的千調節(jié)過甘程稱為且無差調沾節(jié)，相犬應的系躲統(tǒng)稱為橋無差系剪統(tǒng)。性（余差把越小越剃好）最大偏佛差是指們被調參渠數(shù)偏離確給定值烘的最大戚數(shù)值(最大偏差家表示系統(tǒng)蔽瞬時偏離佳給定值的奏最大程度)。超調量(B)是第一購個峰值A與新穩(wěn)蓋定值C之差,即B=A衫-C衰減比是袋相鄰兩個旬峰值的比贊，即B:B角',習慣上蜓表示為n:1。一般n取4-10之間為甘宜。從干擾作盾用發(fā)生的最時刻起,直到系統(tǒng)露重新建立稀新的平衡立時止,過渡過程詢所經(jīng)歷的兼時間叫做矩過渡時間級或調節(jié)時責間.即t/過渡過貞程同向變兩波峰(或波谷)之間的間蓄隔時間叫宇振蕩周期詢或工作周紛期.即t1-t0振蕩周期明的倒數(shù)稱毒為振蕩頻艘率.謝謝觀塌看/歡迎下寇載BY賀FAI窗TH議IM井