第九章自动控制仪表.ppt

自动控制的基本概念及自动控制仪表 第九章 自动控制系统基本概念 第一节 化工自动化的主要内容 第二节 自动控制系统的组成及常用术语 第三节 控制工艺流程图 第四节 自动控制系统方块图 第五节 自动控制系统的分类 第六节 自动控制系统的过渡过程及品质指标 第一节 化工自动化的主要内容 自动控制系统一般分为生产过程的自动检测、自动控制、自动报警及联锁保护、自动操纵等四大类。 1．生产过程的自动检测系统 利用各种检测仪表自动地、连续地对相应的工艺参数进行检测，并能自动指示或记录的系统，称为自动检测系统。 2．自动控制系统 用自动控制装置对生产过程中的某些重要参数进行自动控制，能使因受到外界干扰影响而偏离正常状态的工艺参数，自动地调回到规定的数值范围的系统。 3．生产过程的自动报警与联锁保护系统 对一些关键的生产参数，要设有自动信号报警与联锁保护系统。当参数接近临界数值时，系统会发出声、光报警，提醒操作人员注意。如果参数进一步接近临界值、工况接近危险状态时，联锁系统立即采取紧急措施，自动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。 4．生产过程的自动操纵系统 按预先规定的步骤，自动地对生产设备进行周期性操作的系统（如合成氨的造气控制系统）。 自动控制的应用水平是衡量一个企业先进程度的重要标准，也是衡量一个国家发达程度的主要标志。 第二节 自动控制系统的组成及常用术语 一、自动控制系统的组成 二、控制系统常用术语 一、自动控制系统的组成 对于水槽控制系统，其控制的目的是使水槽液位维持在一定的位置 液位变送器（LT）将水槽液位检测出来，并转换成统一的标准信号传送给控制器(LC)，控制器将其与预先输入的设定值进行比较得出偏差，并按预先确定的某种控制规律（比例、积分、微分的某种组合）进行运算后，输出统一标准信号给控制阀，控制阀改变开度，控制出水量。这样反复进行，直到水槽液位恢复到设定值为止，从而实现水槽液位的自动控制。 显然，自动控制系统要代替人来工作，就要有相当于人体器官功能的相应仪表。即： 上图所示的水槽液位负反馈控制系统可以进一步抽象为一般的控制系统方块图，如下图所示。 二、控制系统常用术语 对象——被控制的物理装置。 被控变量——对象的某个变量。控制系统的目的通常就是要使该变量与设定值或给定值相符。控制系统也用该变量的名称来称呼，如温度控制系统、压力控制系统等。 调节变量——对被控装置的被控变量具有较强的直接影响且便于调节的变量。 干扰——对象中除了调节变量以外，能对被控变量具有影响作用的所有变量。 偏差——设定值或给定值与测量值之差。 给定值，也称为设定值或期望值——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定值，也可能按程序变化。 用通俗的语言来描述一下以上名词： 化工生产过程中，需要保持定值的工艺变量称为被控变量，也叫被调参数（如水槽液位）。 包含被控变量的生产设备、机器或生产过程称为控制对象或调节对象，简称对象（如水槽）。 生产过程中要求保持不变的工艺指标称为设定值或给定值（如液位值）。 设定值与被控变量的测量值之差称为偏差（e）。 为使被控变量保持在设定值附近而控制加入对象或从对象中取出的物料或能量称为操作变量（如加入换热器的蒸汽流量）。 作用于对象，能引起被控变量偏离设定值的种种外来因素称为干扰，也叫扰动（如阀前压力变化等）。 第三节 控制工艺流程图 第四节 自动控制系统方块图 一.方块图的基本单元 l.方块 任何被研究的对象，如果可以抽象地用输入该对象的信号或变量以及从该对象输出的信号或变量表达时，就可以运用方块图方法中的方块来描述（下图）。 图中的被研究对象可以是一个电阻或电容，也可以是一个集成电路、一块仪表、一个反应器或一个控制系统等等。 2.信号比较器 下图中的两种表示方式表示的是同样的关系式（2-27）。 E（s）＝X（s）－Z（s） （2-27） 一般采用符号“○”代表信号比较器。如果信号线旁不带运算符号“＋”或“-”，则默认为“＋”。? 注意，在自动控制系统方块图里，比较器中Z（s）信号线旁的运算符号“－”非常重要，通常以此表示该系统是负反馈系统。 3、信号分支点 方块图中的信号分支，只要在信号线上任意点引出即可，分支点上的信号与原来的信号完全相同，如下图。 有了以上三种方块图基本单元，就可以画出系统的方块图。 ? 二、反馈原理 反馈就是把系统的输出信号回送到系统的输入端并送加到输入信号中，如右图所示。 反馈分为正反馈和负反馈两种类型。 如果由于反馈的存在，使得系统的输出信号单调地朝着某一个方向变化，这样的反馈称为正反馈，这样的系统称为正反馈系统。如炸药的爆炸、军备竞赛、电