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第7章简朴控制系统

随着现代石油化工等过程装置的日益大型化、复杂化，智能表

和计算机控制系统的日益普及，各类控制系统特别是复杂控制和先

进控制系统在生产过程中的作用越来越显得重要。目前，占控制系统

绝大多数的仍然是简朴控制系统，简朴控制系统也是各类复杂控制

和先进控制系统的基础。因此，掌握简朴控制系统的基本原理和设计

方法非常重要。由于简朴控制系统的工作原理在前述章节已做介绍

与讨论，本章以简朴控制系统的设计、投运与整定为重要内容。

7.1简朴控制系统结构与组成

从第一章已知，自动控制系统是由被控对象和自动化装置两大部分组成，即

测量元件及变送器

-自动化装置一二自动控制器（调节器）

自动控制系统（起控制作用）一执行器控（制阀）

一被控对象—受控制的物理装置（生产设备）

对（象）

由于构成自动控制系统的这两大部分重（要是指自动化装置）的数量、连接方式及其目

的不同，自动控制系统可以有许多类型。所谓简朴控制系统，通常是指由一个测量元件及变

送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统,因此也称为单向路控

制系统。

图7-1所示的液位控制系统与图7-2所示的温度控制系统都是简朴控制系统的例子。

图7-1所示的液位控制系统中，贮槽是被控对象，液位是被控变量，变送器LT将反

映液位高低的信号送往液位控制器LCo控制器的输出信号送往执行器，改变控制阀开度使

贮槽输出流量发生变化以维持液位稳定。

图7-1液位控制系统图7・2温度控制系统

图7.2所示的温度控制系统，是通过改变进入换热器的载热体流量，以维持换热器出口

物料的温度在工艺规定的数值上。

需要说明的是在本系统中画出了变送器LT及TT这个环节，根据第一章中所介绍的控

制流程图，按自控设计规范，测量变送环节是被省略不画的，所以在本书以后的控制系统图

中，也将不再画出测量、变送环节，但要注旨在实际的系统中总是存在这一环节，只是在画

图时被省略罢了。

图7-3是图7-1和图7-2所示控制系统的方块图，也简朴控制系统的典型方块图。由图

可知，简朴控制系统由四个基本环节组成，即被控对象简（称对象）、测量变送环节、控制器

和执行器。对于不同对象的简朴控制系统例（如图7-1和图7-2所示的系统），尽管其具体装

置与变量不相同，但都可以用相同的方块图来表达、这就便于对它们的共性进行研究。

干扰

图7・3简朴控制系统方块图

由图7-3还可以看出，在该系统中有着一条从系统的输出端引向输入端的反馈路线，也就是

说该系统中的控制器是根据被控变量的测量值与给定值的偏差来进行控制的，这是简朴反

馈控制系统的又一特点。

简朴控制系统的结构比较简朴，所需的自动化装置数少，投资低，操作维护也比较方

便.并且在一般情况下，都能满足控制质的规定。因此，这种控制系统在工业生产过程中

得到了广泛的应用。据某大型化肥厂记录，简朴控制系统约占控制系统总数的85%左右。

由于简朴控制系统是最基本的、应用最广泛的系统，因此，学习和研究简朴控制系统的

结构、原理及使用是十分必要的。同时，简朴控制系统是复杂控制系统的基础，学会了简朴

控制系统的分析，将会给复杂控制系统的分析和研究提供很大的方便。

前面几章已经分别介绍了组成简朴控制系统的各个组成部分，涉及被控对象、测变送

装置、控制器、执行器等。本章将介绍组成简