程序控制和仪表自动化四.ppt

主要内容 单回路控制系统结构及特点 系统设计的主要内容 被控参数选择及控制参数选择 过程静态特性和动态特性对控制品质的影响 控制系统投运步骤 单回路控制系统设计方案举例 单回路控制系统结构 单回路控制系统特点 结构简单、投资少、易于整定和投运； 可满足一般生产过程的工艺要求； 占控制回路的85%以上，应用广泛； 适用于被控过程的纯滞后与惯性不大、负荷与干扰变化比较平稳或者工艺要求不太高的场合。 系统设计的方法 首先全面了解被控过程； 深入分析工艺过程设备； 应用自动控制理论和技术，拟定一个合理正确的控制方案。 系统设计的主要内容 包括： 方案设计； 工程设计； 工程安装与仪表调校； 调节器参数整定等。 核心内容： 控制方案设计； 调节器参数整定。 被制参数选择 选择起决定性作用、并且可以测量的直接参数； 可以选用间接参数作为被控参数，但它必须与直接参数有单值一一对应关系； 对控制作用的反应具有足够的灵敏度； 应考虑到工艺生产的合理性； 仪表的供应情况。 被控参数选择的一般原则 代表一定的工艺操作指标或是反映工艺操作状态的重要变量； 应是工艺生产过程中经常变化，因而需要频繁加以控制的变量； 应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标 ； 应是能测量的，并具有较大灵敏度的变量； 应是独立可控的； 应考虑工艺的合理性与经济性。 控制参数选择 应是工艺上允许加以控制的可控变量； 应是对被控参数影响的诸因素中比较灵敏的变量，即： 控制通道的放大系数要大一些； 时间常数要小一些； 纯滞后时间要尽量小等。 应考虑工艺的合理性和生产的经济性。 过程静态特性对控制品质的影响 指过程的静态放大系数对控制质量的影响。 扰动通道的静态放大系统Kf大对控制不利 ； 控制通道的放大系数K0愈大，表示控制作用愈灵敏； 但K0太大，会使控制作用对被控变量的影响过强，使系统的稳定性下降； 选择控制通道的K0适当大一些，可由Kc来补偿。 扰动通道对动态特性的影响 扰动通道的容积愈多、愈大，则扰动对被控参数的影响愈小，控制质量愈好； 扰动通道的纯滞后不影响系统的控制质量 ； 应使扰动作用点位置远离被控参数。 控制通道对动态特性的影响 时间常数较小； 反应灵敏； 纯滞后时间小。 选择控制参数的一般原则 选择过程控制通道的放大系Ko要大一些；时间常数To要小一些；纯滞后时间τo愈小愈好； 过程扰动通道的放大系数Kf应尽可能小；时间常数Tf要大；引入系统的位置要远离被控参数； 应尽量设法把广义过程的几个时间常数错开，使其中一个时间常数比其他时间常数大得多； 注意工艺操作的合理性、经济性。 控制系统投运 投运：在控制系统方案设计、仪表安装调校就绪后，或者经过停车检修之后，再将系统投入生产使用的过程。 操作人员在系统投运之前，必须对构成系统的各种仪器仪表、联接管线、供电、供气情况等进行全面检查和准备。 控制系统投运步骤 投运步骤： 检测系统投入运行； 调节阀手动遥控； 调节器投运。 待回路工况稳定后，可投入自动： 把调节器PID参数值设置合适位置，当其偏差接近零时，即将调节器由手动切换到自动； 若还不够理想，则继续整定调节器参数，直到满意为止。 单回路控制系统设计方案举例 磨矿工艺中，每个球磨系列由摆式给矿机下矿，经集矿皮带和给矿皮带送入球磨机； 以前由人工观察给矿量，靠调整下矿口或起停给矿机来控制矿量，给矿量波动往往较大，难以稳定。为稳定入磨矿量，需设计球磨给矿自动控制系统。 单回路控制系统设计方案举例 单回路系统？或其它系统？ 干扰量？ 静态和动态指标要求？ 仪表选型？控制器选型？ 控制规律（算法）确定？ 单回路控制系统设计方案举例 被控参数：给矿量； 控制参数：下矿口开度？给矿机频率？ 测量仪表：皮带秤（电子式？放射源式？） 测量仪表安装位置：（集矿皮带？给矿皮带？） 执行器：开度控制器（推杆）？变频器？ 单回路控制系统设计方案举例 采用单回路控制系统； 在给矿皮带上安装电子皮带秤，根据皮带秤检测的矿量对给矿机进行变频调节； 控制器选用西门子S7-300PLC； 控制算法采用PI控制。 单回路控制系统设计方案举例 单回路控制系统设计方案举例 投运步骤： 电子皮带秤标定及投入使用； 手动调节变频器频率，观察调节灵敏度； 在稳定运行一段时间后打到自动； 记录运行数据，整定调节器参数，直至满意。 * Process Control Instrumentation Technology * * Process Control Instrumentation Technology