《化工仪表及自动化》第1章.ppt

化工自动化的主要内容 自动控制系统的基本组成及表示形式 自动控制系统的分类 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第一节 化工自动化的主要内容 1. 自动检测系统 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图 自动控制系统的组成 1、自动控制的方块图 在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。 下页图为液位自动控制系统地方块图，每个环节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。 注意！方块图中的每一个方块都代表一个具体的装置。 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。 2、工艺管道及控制流程图 工艺流程和控制方案的确定后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等，便成了工艺管道及控制流程图 。 ⑴ 图形符号 ① 测试点（包括检出元件、取样点） ② 连接线 ⑵ 字母代号 ⑶ 仪表位号 第三节 自动控制系统的分类 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 自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式 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。 2. 衰减比 衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的比,B:B’。习惯表示为 n:1，一般 n 取为4～10之间为宜。 3. 余差 当过渡过程终了时，被控变量所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差，或者说余差就是过渡过程终了时的残余偏差，C。有余差的控制过程称为有差调节，相应的系统称为有差系统。反之就为无差调节和无差系统。 5.震荡周期或频率 过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。在衰减比相同的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短一些为好。 四、影响控制系统过渡过程品质的主要因素 非周期衰减过程 衰减震荡过程 等幅震荡过程 发散震荡过程 X √ √ ？ 对于控制质量要求不高的场合，如果被控变量允许在工艺许可的范围内振荡（主要指在位式控制时），才可采用。 图1-15 过渡过程品质指标示意图 假定自动控制系统在阶跃输入作用下，被控变量的变化曲线如上图所示，这是属于衰减振荡的过渡过程。 多数情况下，希望得到衰减振荡过程，在此取这种过程形式讨论控制系统的品质指标。 五种重要品质指标： 1. 最大偏差或超调量 最大偏差是指在过渡过程中，被控变量偏离给定值的最大数值,A。在衰减振荡过程中，最大偏差就是第一个波的峰值。特别是对于一些有约束条件的系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有所限制。 超调量也可以用来表征被控变量偏离给定值的程度,B。 4. 过渡时间 从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。一般在稳态值的上下规定一个小范围，当被控变量进入该范围并不再越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±５％（也有的规定为±２％）。 * * * * * * 第一章 自动控制系统基本概念 主要内容 利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录，起到人的眼睛的作用。 图1-1 热交换器自动检测系统示意图 当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前，信号系统就自动地发出声光信号，告诫操作人员注意，并及时采取措施。如工况已到达危险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以防止事故的发生和扩大。它是生产过程中的一种安全装置。 2. 自动信号和联锁保护系统 4. 自动