过程控制系统及仪表第版节复杂控制系统串级.pptVIP

* 书名:过程控制系统及仪表(第3版) 出版社: 大连理工大学出版社; 第3版 (2010年7月1日) 编著者：李亚芬；主审：邵诚, 丛书名: 高等学校理工科化学工类规划教材 平装: 259页; 语种: 简体中文 开本: 16 ISBN: 9787561115015, ISBN：7-5611-1501-6 条形码: 9787561115015 尺寸: 25.6 x 18.2 x 1.2 cm 重量: 522 g 原价:25.00元 * 第7章 复杂控制系统 比值控制系统 2 前馈控制系统 串级控制系统 3 1 均匀控制系统 4 分程控制系统 5 多冲量控制系统 7 选择性控制系统 6 3 * 　　第7章 复杂控制系统 　 复杂控制系统 凡是结构上比单回路控制系统复杂或控制目的较特殊的控制系统，都称为复杂控制系统。 特点： 通常包含有两个以上的变送器、控制器或者执行器，构成的回路数也多于一个，所以，复杂控制系统又称为多回路控制系统。 * §7-1 串级控制系统 一、串级控制系统的结构 管式加热炉是石化工业中的重要装置之一，工艺上要求被加热油料炉出口温度的波动范围应控制±2℃内。 * 主要扰动： （1）原料方面的扰动（包括物料的流量和入口温度的变化）； （2）燃料方面的扰动（包括燃料的流量、热值及压力的波动）； （3）燃烧条件方面的扰动（包括供风量和炉膛漏风量的变化、燃料的雾化状态的影响等）。 传热的滞后性，以及调节通道的时间常数过大（15min左右），控制作用不及时。 * 方案：将炉膛温度作为被控变量，组成如图7-2 所示的控制系统。 方案的优点:调节通道的时间常数缩短为3分钟左右。 缺点：原料的流量或原料入口温度波动使炉出口温度变化时，系统无法使炉出口温度再调回到给定值上，所以该方案仍不能达到生产工艺要求。 * 方案：构成炉出口温度为被控变量，炉膛温度为辅助变量，由炉膛温度控制器的输出去操纵燃料量的控制方案. 这就是炉出口温度与炉膛温度的串级控制系统。 * 串级控制系统中常见的专用名词介绍： 主变量 — 串级控制系统中起主导作用的被控变量，是 　　过程中主要控制的工艺指标。 　　　　 副变量 — 串级控制系统中为了稳定主变量而引入的辅 　　　　 助变量。 炉出口温度 炉膛温度 * 主对象 — 由主变量表征其主要特征的工艺设备或过 程，其输入量为副变量，输出量为主变量。 副对象 — 由副变量表征其特性的工艺生产设备或过 程，其输入量为系统的操纵变量，输出量为副变量。 炉出口温度对象 炉膛温度对象 * 主控制器 — 按主变量的测量值与给定值的偏差进行 　　　　　　工作的控制器，其输出作为副控制器的 　　　　　　给定值。 副控制器 — 按副变量的测量值与主控制器的输出信 　　　　　 号的偏差进行工作的控制器，其输出直 　　　　　 接控制执行器的动作。 炉出口温度控制器 炉膛温度控制器 * 主回路 — 由主测量变送器、主控制器、副回路等效 　　　　　环节和主对象组成的闭合回路，又称外环 　　　　　或主环。 副回路 — 由副测量变送器、副控制器、执行器和副 　　　　 对象所组成的闭合回路，又称内环或副环。 * 方块图： 工艺控制流程图： * 串级控制系统通用方块图: * 串级控制系统在结构上具有如下特点： 在串级控制系统中，有两个闭环负反馈回路，每个回路都有自己的控制器、测量变送器和对象，但只有一个执行器。 两个控制器采用串联控制方式，主控制器的输出作为副控制器的给定值，而由副控制器的输出来控制执行器的动作。 主回路是一个定值控制系统，副回路则是一个随动控制系统。 * 二、主、副控制器正、反作用的确定 主、副控制器确定顺序：“先副后主”的原则 副控制器的选择原则： 　　副控制器的正、反作用只与副回路中的各个环节有关，而与主回路无关。 　　在简单控制系统中介绍的各环节规定符号“乘积为负”的判别准则，同样适用于串级控制系统副控制器正、反作用的选择。 （副控制器±）（执行器±）（副对象±）（副变送器±）=（一） * 主控制器的选择原则： 　　主控制器的正、反作用只与主对象有关，而与副回路无关。 分析：　 副回路是一个随动系统，它的最终控制结果总是要使副变量（副回路的输出）跟随主控制器的输出（副回路的输入）而变化，也就是说，当副同路的输入增加时，副回路的输出也要增加，由此可见，副回路也是一个“ + ”环节。 主测量变送是一个“ + ”环节。 所以，主控制器的正、反作用就只取决于主对象的符号。为了保证回路中各环节总的符号乘积为负，当主对象的符号为 “+”时，主控制器必须是“－”号，即选择反作用