化工仪表及自动化 化工、食品、制药、环境、轻工、生物等工艺类专业适用 教学课件 作者 林德杰 第5章 自动控制仪表.pptVIP

根据相似三角形原理，有 ab=ue 即u=abe (5-3) 式中，e表示杠杆左端的位移，即液位的变化量；u表示杠杆右端的位移，即阀杆的位移量；a、b分别表示杠杆支点与两端的距离。 偏差就是被控变量测量值的变化量)e之间成比例关系，即 u=KPe (5-4) 式中，KP为可调的放大倍数(比例增益)。 比例度就是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，用公式表示为 δ=exmax－xminuumax－umin×100% (5-5) 将式(5-4)的关系代入式(5-5)，经整理后可得 δ=1KP umax－uminxmax－xmin×100% (5-6) 图5-33　气动薄膜式执行机构结构原理1—上膜盖　2—膜片　3—下膜盖　4—推杆5—支架　6—压缩弹簧　7—弹簧座8—调节杆　9—连接阀杆螺母10—行程标尺 图5-34　气动活塞式执行机构 5.8　电—气转换器和电—气阀门定位器 1.电—气转换器2.电—气阀门定位器 1.电—气转换器 图5-35　电—气转换器结构原理1—杠杆　2—动圈　3—挡板　4—喷嘴　5—弹簧　6—波纹管7—支承　8—重锤　9—气动功率放大器 图5-36　电—气阀门定位器的原理1—电磁线圈　2—弹簧　3—主杠杆　4、14—支点5—反馈凸轮　6—副杠杆　7—薄膜气室　8—反馈杆9—滚轮　10—反馈弹簧　11—调零弹簧12—喷嘴　13—气动功率放大器 5.9　执行器的选择 5.9.1　执行器结构形式的选择5.9.2　调节阀流量特性的选择5.9.3　调节阀口径的选择 执行器的选择，主要从以下三个方面考虑： 1)执行器的结构形式。2)调节阀的流量特性。3)调节阀的口径。 图5-37　正反作用组合方式 表5-2　组 合 方 式 5.9.1　执行器结构形式的选择 例5-1　图5-38中的液面调节回路，工艺要求故障情况下送出的气体中不允许带有液体。解：因工艺要求故障情况下送出的气体不允许带液，故当气源压力为零时，阀门应打开，所以调节阀是气关式。当液位上升时，要求调节阀开度增大，由于所选取的是气关调节阀，故要求控制器输出减少，控制器是反作用。 图5-38　液面调节回路 5.9.2　调节阀流量特性的选择 1.从控制系统的调节品质分析2.从工艺配管情况分析3.从负荷变化情况分析 表5-3　气动调节阀的工作流量特性 5.9.3　调节阀口径的选择 调节阀口径选择的主要依据是其流通能力，而流通能力的确定是在计算阀流量系数Cv的基础上进行的。流量系数的定义是指阀门全开条件下，阀两端压差Δp为100kPa，流体密度ρ为1t/m3时，通过阀的流体体积流量为Q(m3/h)，其节流公式为 Q=C(Δp/ρ) (5-23) 1)当阀前后压差Δp小于0.5倍的阀前压力p1，即Δp0.5p1时有C=Q4.72ρ(273+t)(p1+p2)Δp (5-24) 式中，p2为阀后压力 2)当Δp≥0.5p1时有 C=Q2.9ρ(273+t)p1 (5-25) 图5-17　数字式调节器的组成框图 5.4.2　可编程序控制器 1. PLC的组成2. PLC的内部等效继电器电路3. PLC的工作原理4. PLC的应用及发展趋势 1. PLC的组成 图5-18　PLC的组成 2. PLC的内部等效继电器电路 图5-19　继电器控制系统 图5-20　PLC的等效继电器控制电路 3. PLC的工作原理 PLC采用循环扫描的工作方式，在PLC中用户程序按先后顺序存放，CPU从第一条指令开始执行程序，直到遇到结束符后又返回第一条，如此周而复始，不断循环。PLC的扫描过程分为内部处理、通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出几个阶段。全过程扫描一次所需的时间称为扫描周期。当PLC处于停状态时，只进行内部处理和通信操作服务等内容。在PLC处于运行状态时，从内部处理、通信操作、程序输入、程序执行、程序输出，一直循环扫描工作。 4. PLC的应用及发展趋势 (1)开关量的逻辑控制(2)模拟量控制(3)运动控制(4)过程控制(5)数据处理(6)通信及联网 5.4.3　专家自整定控制器 图5-21　专家自整定控制器原理框图 5.5　执行器 5.5.1　执行器的分类及特点5.5.2　执行器的组合方式5.5.3　执行器的