化工仪表及自动化第1章剖析.ppt

化工仪表及自动化 内容提要 化工自动化的主要内容 自动控制系统的基本组成及分类 自动控制系统的方块图 自动控制系统的过渡过程和品质指标 控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素 内容提要 工艺管道及控制流程图 图形符号 字母代号 仪表位号 第一节 化工自动化的主要内容 1. 自动检测系统 2. 自动信号和联锁保护系统 3. 自动操纵及自动开停车系统 4. 自动控制系统 第二节 自动控制系统的基本组成及分类 第二节 自动控制系统的基本组成及分类 自动控制系统的组成 几种分类方法 按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统； 按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统； 将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。 第三节 自动控制系统的方块图 液位自动控制的方块图 下页图为液位自动控制系统的方块图。每个方块表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。 第三节 自动控制系统的方块图 其他控制系统 用同一种形式的方块图可以代表不同的控制系统 第三节 自动控制系统的方块图 注意！方块图中的每一个方块都代表一个具体的装置。 第三节 自动控制系统的方块图 小结 自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。 第三节 自动控制系统的方块图 课堂练习: 在石油化工生产过程中,常常利用液态丙烯汽化吸收裂解气体的热量,使裂解气体的温度下降到规定的数值上。下图是一个简化的丙烯冷却器温度控制系统。被冷却的物料是乙烯裂解气，其温度要求控制在 。如果温度太高，冷却后的气体会包含过多的水分，对生产造成有害影响；如果温度太低，乙烯裂解气会产生结晶析出，堵塞管道。 （1）指出系统中被控对象、被控变量和操纵变量各是什么？ （2）试画出该系统的组成方块图。 （3）试比较下图及其方块图，说明操纵变量的信号流向与物料的实际流动方向不同。 锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液，降低了蒸汽的质量和产量，甚至会破坏后续设备。而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。因此，必须对汽包水位进行严格的控制。下图是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求： （1）画出该控制系统方块图； （2）指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么？ （3）当蒸汽负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 一、控制系统的静态与动态 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，这种状态就是静态。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 系统在过渡过程中，被控变量是随时间变化的。被控变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰形式。 在生产中，出现的干扰是没有固定形式的，且多半属于随机性质。在分析和设计控制系统时，为了安全和方便，常选择一些定型的干扰形式，其中常用的是阶跃干扰。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 三、控制系统的品质指标 控制系统的过渡过程是衡量品质的依据。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 2. 衰减比n=B:B’ 衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比。习惯表示为 n:1，一般 n 取为4～10之间为宜。 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 五种重要品质指标之三 3. 余差