第1章自动控制系统基本概念(化工工艺).ppt

热工仪表 绪论 主要内容： 生产过程自动化的含义 实现生产过程自动化的目的 生产过程自动化的发展状况 现代自动化技术特点 学习本课程的重要性 一、生产过程自动化的含义 在生产设备上配备一些自动化的装置,代替操作人员的 部分直接劳动,使生产在不同程度上自动地进行的过程 称生产过程自动化。 三、生产过程自动化的发展状况 20世纪40年代以前,主要是人工调节,凭经验指导生产, 生产效率低。 20世纪50~60年代,应用简单自动化技术,如基地式仪表。 20世纪70年代开始,控制理论和控制技术及计算机技术的应用推动了生产过程自动化,出现了各种新型控制系 统,如集散控制系统、二级优化控制等。 近年来,现代自动化技术已不只局限于对生产过程中重 要参数的自动控制,已发展为综合自动化。 四、现代自动化技术特点 已发展为综合自动化,其应用的领域和规模越来越大, 控制与管理一体化的系统已提到日程,因此,其社会、 经济效益也越来越大。 显示了知识密集化、 高技术集成化的特点,它是信息技 术、自动化技术、管理科学等相结合的现代高技术。 自动化过程中的智能化程度日益增加,各种智能仪表不 断出现,控制的精度越来越高,控制的方式日益多样化, 它不仅减轻和代替了人们的体力劳动,而且也在很大程 度上代替了人们的脑力劳动。 五、学习本课程的重要性 本门课是一门综合性的技术学科,通过学习自动化、仪 表及计算机方面的知识,对于管理与开发现代化生产过 程是十分重要的。 第一章 自动控制系统基本概念 第一节 生产自动化的主要内容 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图 第三节 自动控制系统的分类 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 第五节 工艺管道及控制流程图 第一节 生产自动化的主要内容 生产自动化,一般包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制系统。 2.自动信号和联锁保护系统(自动保护) 4.自动控制系统 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图 生活环境中的自动控制系统 空调;电饭煲;电冰箱;洗衣机等。 工业生产中的自动控制系统 液位控制:人工→自动; 温度控制等。 测量元件及变送器:检测参数(液位),将检测结果变成标准信号进行输出,如液位的测量及变送。 2. 自动控制系统方块图 方块图的作用:用箭头表示自动控制系统各个组成环节之 间的相互影响和信号联系。 2. 自动控制系统方块图 被控对象:在生产过程中需保持其工艺参数稳定的设备或 装置。可是一台的设备或设备的某一部分。 2. 自动控制系统方块图 操纵变量q:具体实现控制作用的变量(出料流量)。 操纵介质:实现控制作用的物料(流过阀门流体)。 3.自动控制系统是一个具有负反馈的闭环系统 增强了受干扰后的变化趋势,导致系统崩溃或达到极限值, 从而使系统不稳定。 由于没有负反馈不能随时了解被控对象的情况而改变自 己的操作状态,这是开环系统的缺点。 题11:试画出该温度控制系统的方块图,指出该系统中的被 控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干 扰是什么？ 思考题：请画出液位控制系统方块图并指明被控对象、被控变量、操纵变量及可能出现的干扰因素。 第三节 自动控制系统的分类 按被控量分:如温度、压力、液位等控制系统。 按控制器的控制规律分:比例控制、积分控制、微分控制、 比例积分控制、比例微分控制、比例积分微分控制等。 按系统功能与结构分:单回路简单控制系统;串级.比值.选 择性.分程.前馈和均匀等常规复杂控制系统；解耦.预测. 推断等先进控制系统和程序控制系统。 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 过渡过程:系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。 y→被控变量离给定值的变化量 余差(C):新的稳态值与给定值之差。余差越小越好。 过渡时间(ts):从干扰开始起,直到被控量进入到距新稳态值 的±5%(±2%)的范围内且不再越出时为止所经历的时间。 过渡时间越短,系统控制质量高。 这些指标在不同的系统中各有其重要性,且互相间即有矛 盾,又有联系。要分清主次,首先保证对生产过程有决定性 意义的主要品质指标。 题21:某反应器工艺规定操纵温度为(900±10℃)。考虑安 全因素,控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80 ℃。 现设计的温度定值控制系统,在最大阶跃干扰作用下的过 渡过程曲线如图。求最大偏差、超调量、衰减比、振荡 周期,并回答该系统能否满足题中所给的工艺要求？ 第五节 工艺管道及控制流程图 在工艺流程确定后,工艺人员和自控设计人员应共 同研究确定控制方案。控制方案的确定包括流程 中各测量点的选择、控制系统的确定及有关自动 信号、联锁保护系统的设计