化工自动化基础概述.pptxVIP

第一章 化工自动化基础;1、化工生产过程 化工生产过程是工艺变量（温度T、压力P、流量F、液位L、浓度γ等）在工艺所规定的条件下进行安全、高效生产的过程。 化工生产常用的设备：机泵、热交换器、锅炉、加热炉、分馏塔、压缩机、反应器等。 ;1.1 生产过程自动化 以锅炉水位控制为例： 看如何由人工控制 自动控制 ;第一节 化工自动化的基本概念;第一节 化工自动化的基本概念;第一节 化工自动化的基本概念;第一节 化工自动化的基本概念; 用自动控制装置来代替人工控制，使生产过程在不需要人干涉的情况下自动安全、高效地进行。这就是生产过程自动化。 2. 自动控制系统常用术语 2.1 被控过程：也称为被控对象。自动控制系统中，工艺变量需要控制的生产过程、设备或机械。如上例中锅炉的汽包。 2.2 被控变量：被控过程内要求保持设定数值的工艺变量。如锅炉汽包的水位。 ;2.3 操纵变量：通常指受控于调节阀用于克服扰动的影响，使被控变量保持在设定值附近的物料量或能量。如锅炉的给水量。 2.4 扰动：也称为干扰。除操纵变量外，引起被控变量变化的因素。如锅炉负荷的变化。 2.5 设定值：被控变量的预定值。如锅炉汽包水位的预先设定值。 2.6 偏差：被控变量的设定值与实际值（测量值）之差。;3、自动控制系统的组成 自动控制系统主要由两大部分组成，一部分是起控制作用的全套自动化装置，它主要包括检测元件及变送器、调节器和执行器；另一部分是自动化装置控制下的被控过程。 3.1、被控过程：自动控制系统中，工艺变量需要控制的生产过程、设备或机器称被控过程。化工生产中的各类塔器、反应器、泵、压缩机以及各种容器、储槽（罐），甚至一段输送流体的管道都可以是被控过程。 ; 3.2、检测元件及变送器：它将需要监测的工艺变量的变化转换成特定信号（电信号），为自动控制系统提供控制的依据。 3.3、调节器：它把检测元件与变送器送来的信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的正负、大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，输出相应的控制作用给执行机构。 ;3.4、执行器：它接受调节器送来的信号，相应地改变操纵变量，克服扰动的影响，实现控制要求。在化工生产中最常用的执行机构是气动薄膜调节器。; 调节器是自动控制系统的重要组成部分。它将生产过程被控变量的测量值与设定值进行比较，得出偏差，根据偏差的正负、大小和变化趋势，按照一定的运算规律输出控制信号，送往执行器，实现对生产过程的自动控制。;1.1 比例控制（P） 它的控制规律是：调节器的输出变化量与输入变化量成比例。起数学表达式为： 从该表达式看出：比例控制克服偏差及时、有力。要使调节器有输出就必须要有偏差存在，因此比例控制始终是有偏差存在的。 ;1.2 积分控制（I） 它的控制规律是：调节器的输出变化量与输入偏差随时间的积分成正比，数学表达式为： 或 从该表达式看出：其输出信号的大小，不仅与偏差的大小有关，还与偏差存在的时间长短有关。所以，积分控制是一种没有偏差的控制（理想情况下）。 ;1.3 微分控制（D） 它的控制规律是：调节器的输出变化量与输入偏差随时间的微分成正比，数学表达式为： 从该表达式看出：其输出信号的大小，只与偏差变化的速度有关，而与偏差的大小无关。当偏差再大而无变化时，该调节器的输出也为零。;1.4 几种基本控制规律的组合PID 根据实际情况，把三种基本控制规律进行适当组合，可以得到更好的控制效果。 这种组合控制规律称为比例积分微分控制（PID)。这里有三个可以调整的参数：放大倍数KP、积分时间TI、微分时间TD 。;1.5 PID调节器的应用 PID调节器综合了各种控制规律的优点，具有较好的控制性能，应用范围广。 各种化工过程常用的控制规律如下： 液位：一般控制要求不高，用P或PI控制作用。 流量：一般用PI控制作用。 压力：用P或PI控制作用。 温度：用PID控制作用。;2、 调节器的类型 按结构和组成的形式分有基地式调节器、单元组合式调节器、组合式电子控制装置、可编程调节器和集中分散型控制装置五种。我厂现在主要使用的是可编程调节器和集中分散型控制装