14-项目三学习情境(任务一)方案研究.ppt

生产过程控制的设计与运行维护;项目三 生产过程控制系统控制功能实现 【项目学习目标】 知识目标： 1、熟悉控制器的结构和工作原理 2、掌握单回路控制系统的方案设计、设计原则、PID参数整定、投运方法 3、掌握串级控制、比值控制、位式控制等复杂控制系统的设计思路 ;项目三 生产过程控制系统控制功能实现 【项目学习目标】 技能目标： 1、能熟练使用单回路控制算法对生产过程控制系统进行参数整定，控制效果良好； 2、能正确使用串级、比值、位式控制算法对所给定系统进行参数整定，控制效果良好。; 【项目学习内容】 1、学习过程控制仪表基本知识，了解控制器和执行器的分类、结构、特点、选型方法； 2、学习控制器采用的基本控制规律、复杂控制规律，掌握控制工作原理，参数调整方法。;【项目学习计划】;学习情境 基于JX-300XP的实训装置AE2000控制算法实现;任务一 生产过程控制系统控制功能实现策略;任务资讯;1、控制器/控制仪表;模拟控制仪表;（4）代表控制器 DDZ-III型模拟调节器——电动单元组合仪表（主流模拟调节器） 信号类型：4-20mA DC, 1-5V DC 在同类调节器中优势比较明显。 ;结构：输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动切换电路、输出电路、指示电路组成。;（5）局限性 功能单一，灵活性差 信息分散，需大量仪表，监视操作不便 接线过多，系统维护困难;大规模集成电路和计算机技术——自动控制、计算机及通信技术、网络技术——数字控制仪表 （1）特点： 功能丰富，更加灵活，体积小、功耗低 具有自诊断功能 具有数据通信功能，可以组成测控网络;实现了模拟仪表与计算机一体化 具有丰富的运算控制功能 使用灵活方便，通用性强 具有通信功能，便于系统扩展 可靠性高，维护方便;（2）硬件组成：主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机部件、通信部件。;（3）软件组成： 系统管理软件 主要包括监控程序和中断处理程序两部分，它们是控制器软件的主体。 用户应用软件 用户应用软件由用户自行编制，采用POL（面向过程语言）编程，因而设计简单、操作方便。;2、执行器;1）执行机构是执行器的推动装置，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置。 2）调节机构是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。;（3）分类——能源（信号源） 气动、电动、液动 ;气动执行器;电动执行器;输入信号与位置反馈信号进行比较，将差值放大;液动执行器;（4）总结 电动调节阀、气动调节阀、液动调节阀三 1）电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；但推力较小。 2）气动调节阀：结构简单，可靠，维护方便，防火防爆；但气源配备不方便。 3）液动调节阀：用液压传递动力，推力最大；但安装、维护麻烦，使用不多。;（二）基本控制规律;1、控制过程： 在自动控制系统中，由于种种干扰的作用，使被控变量偏离了设定值，即产生了偏差 。控制器根据偏差的情况按一定的控制规律输出相应的控制信号 ，使执行器产生相应的动作，改变操纵变量以影响被控对象，补偿干扰对被控变量的影响，从而使被控变量回到设定值，这就是一般控制系统的控制过程。;2、控制器特性：控制器输出与输入之间的关系。 控制器输入：设定值-测量值=偏差 控制器输出：执行器的控制命令 即：控制器特性，是控制器输出信号随输入信号变化规律——控制器的控制规律。;3、控制器基本控制规律： 比例控制P 积分控制I 微分控制D ;比例控制P;阶跃偏差输入;比例放大倍数KP调整——比例度 调整;规律：（偏差一定） 1、比例度小，作用强 2、比例度大，作用弱;2）比例度对过度过程的影响 增大比例度，控制作用小，余差增大 减小比例度，控制作用大，余差减小;?对象的滞后较小、时间常数较大及放大倍数较小： 控制器的比例度可以选得小一些，以提高整个系统的灵敏度，使反应加快一些； ?若对象滞后较大、时间常数较小以及放大倍数较大时： 比例度就必须选得大些，以增加系统的稳定性。 工业生产通常要求控制系统具有振荡不太激烈，余差不太大的过渡过程，即衰减比在4:1～10:1的范围内。;积分控制;阶跃偏差输入;积分速度——积分时间;2）比例积分控制规律;阶跃偏差输入;3）积分时间及其对控制过程的影响;特点：（比例度不变时） 1、积分时间越长，积分作用越弱，余差抵制效果越差 2、积分时间越短，积分作用越强，过程振荡加剧，但余差被克服 ——克服余差，但稳定性受影响。;积分时间的大致范围如下： 压力控制系统：0.4-3min 流量控制系统：0.1-1min 温度控制系统：3-10min 液位控制系统：一般不加入