《过程控制技术》课件——第6章 简单控制系统的设计与参数整定.pptxVIP

;工艺管道标号;简单控制系统原理框图;过程控制系统设计的主要内容

系统的方案设计：包括合理选择被控参数和控制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、调节器控制规律（算法）及正、反作用方式的确定等。

工程设计：包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。

工程安装和仪表调校

调节器参数整定：保证系统运行在最佳状态。;被控参数与控制变量选择

1.被控参数的选择;例1储槽液位控制系统;例2换热器出口温度控制系统

生产工艺要求换热器出口热物料温度为定值，那么设计控制系统就应以换热器出口热物料温度为被控参数。;（2）当直接工艺参数不能作为被控参数时，应选择与直接工艺变量有单值函数关系的工艺变量作为间接被控参数。;该精馏塔的工艺目标是塔顶（或塔底）馏出物达到规定的纯度。按照被控变量的选择原则1，塔顶（或塔底）馏出物的组分应作为被控变量。

但是，没有合适的仪表在线检测馏出物的纯度，因此不能作为直接被控参数。;只能在与馏出物的纯度有单值关系的工艺参数中，找出合适的变量作为被控变量，进行间接参数控制。

经工艺分析发现，塔内压力和塔内温度都对馏出物纯度有影响。需要对二者进行比较试验，选出一个合适的变量作为间接被控参数。;间接被控参数的确定

经试验得出，塔顶馏出物苯的浓度分别与压力和温度有单值对应关系。（塔底馏出物甲苯也一样）从工艺合理性考虑，选择温度作为间接被控参数，实现对塔顶馏出物苯的纯度的间接控制。;（3）被控参数必须有足够高的灵敏度

被控参数必须灵敏，容易被测量。

（4）选择被控参数(变量)时，必须考虑工艺合理性

上例中，选择塔内温度作产品纯度被控参数，就是从工艺上考虑，塔内压力已经被选作最佳分离效率控制的被控参数。;2.控制变量选择

把用来克服干扰对被控参数的影响，实现控制作用的变量称为控制变量或操纵变量。最常见的操纵变量是介质流量，也有以转速、电压等作为操纵变量情况。;控制变量的选择

被控参数（变量）选定以后，应对工艺进行分析，找出所有影响被控参数的过程变量（因素）。在这些变量中，有些是可控的，有些是不可控的。

控制变量选择原则;控制变量选择原则：

1.控制变量对应控制通道放大系数K0大、时间常数T0小、纯滞后τ0越小越好。

2.控制变量应是工艺上允许控制的变量，并且要考虑工艺的合理性与生产的经济性。;例1，影响储槽液位h的主要因素有：储槽流入Qi量和流出量Qo，这两个变量影响力相当。工艺上液体流出量Qo可控，故选液体流出量Qo作为被控参数h的控制变量。;例2，影响出口换热器出口物料温度T的因素有：载热介质温度Tr、载热介质流量Qr、冷物料温度Ti、冷物料流量Qi等。从热交换器机理可知，载热介质流量Qi对温度T影响大、速度快且可控。故选载热介质流量Qi作为被控参数T的控制变量。;例3中，若选择提馏段某块塔板（灵敏板）的温度T灵作为被控变量。那么，影响灵敏板温度T灵的因素主要有：;所有影响T的变量(因素)可分为可控与不可控两大类：

回流量Q回和蒸汽流量Q蒸为工艺容许的可控变量（因素）;选择依据

蒸汽流量Q蒸对提馏段温度T灵影响比回流量Q回对提馏段温度影响更迅速、更显著。

从节能角度，控制蒸汽流量Q蒸比控制回流量Q回消耗量要小，有利于节能降耗。;控制规律;调节器参数的工程整定方法

控制器参数的整定，就是按照已定的控制方案，求取使已建好的过程控制系统性能指标最好的控制器参数值。具体来说，就是确定最合适的控制器比例度P、积分时间TI，和微分时间TD。;1.稳定边界法（临界比例度法）

属于闭环整定方法，根据纯比例控制系统临界振荡试验所得数据（临界比例度Pm和振荡周期Tm），按经验公式求出调节器的整定参数。

1.置调节器TI??，TD=0，比例度P?较大值，将系统投入运行。;注经验公式虽然是从实际经验中归纳出来的，但有一定的理论依据。以表中PI控制参数整定为例，可以看出PI控制比例度较纯比例控制时增大，这是因为积分作用产生一定滞后相位，降低了系统的稳定度，需要降低比例增益予以补偿的缘故。;稳定边界方法在下面二种情况下不宜采用

临界比例度Pm过小时，调节阀容易游移于全开或全关位置，对生产工艺不利或不容许。例如一燃料为燃油的加热炉，如阀门出现全关状态就要熄火。

工艺约束条件严格时，等幅振荡将可能威胁到生产安全。;1.把调节器设成比例作用（TI=∞，TD=0），置于较大比例度，投入自动运行。

2.在稳定状态下，阶跃改变给定值（通常以5%左右为宜），观察调节过程曲线。

3.适当改变比例度，重复上述实验，直到出现满意的衰减曲线（一般为n=4:1），并记录。;4.按表6-2（n=