過程控制作業(yè)復(fù)習(xí)正式

1、過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 過程控制系統(tǒng)的定義：過程控制系統(tǒng)的定義： 為實現(xiàn)對某個為實現(xiàn)對某個工藝參數(shù)的自動控制工藝參數(shù)的自動控制，由相互聯(lián)系、制約的一，由相互聯(lián)系、制約的一些儀表、裝置及工藝對象、設(shè)備構(gòu)成的些儀表、裝置及工藝對象、設(shè)備構(gòu)成的 一個整體。一個整體。 過程控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是：對生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)（過程控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是：對生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)（溫度、壓力溫度、壓力、流量、物位、成分、濕度流量、物位、成分、濕度等）進行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變化。等）進行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變化。 控制系統(tǒng)由控制系統(tǒng)由被控對象、檢測變送器、控制器和執(zhí)行器被

2、控對象、檢測變送器、控制器和執(zhí)行器等組成等組成過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)控制系統(tǒng)由控制系統(tǒng)由被控對象、檢測變送、控制器和執(zhí)行器被控對象、檢測變送、控制器和執(zhí)行器等組成等組成n通常將執(zhí)行器、被控對象和檢測變送環(huán)節(jié)合并為通常將執(zhí)行器、被控對象和檢測變送環(huán)節(jié)合并為廣義對象。廣義對象。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1. 按設(shè)定值的形式分類按設(shè)定值的形式分類1）定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng) 設(shè)定值恒定不變。設(shè)定值恒定不變。2）隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)設(shè)定值隨時可能變化。設(shè)定值隨時可能變化。3）程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)設(shè)定值按預(yù)

3、定的時間程序變化。設(shè)定值按預(yù)定的時間程序變化。給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾f 控制器控制器 變送器變送器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象+e實測值實測值過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)2. 按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點分類按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點分類1）反饋控制系統(tǒng)（閉環(huán)控制系統(tǒng)）反饋控制系統(tǒng)（閉環(huán)控制系統(tǒng)） 給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾f 控制器控制器 變送器變送器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象+e實測值實測值2）前饋控制系統(tǒng)（開環(huán)控制系統(tǒng)）前饋控制系統(tǒng)（開環(huán)控制系統(tǒng)）測量值測量值被控量被控量干擾干擾f 控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象 開環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖開環(huán)控制系統(tǒng)原理框圖檢

4、測變送器檢測變送器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)3）復(fù)合控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng) 給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾f 控制器控制器1 變送器變送器1執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象+e實測值實測值 變送器變送器2控制器控制器2+前饋前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)原理框圖反饋復(fù)合控制系統(tǒng)原理框圖過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 控制系統(tǒng)的單項品質(zhì)指標(biāo)小結(jié)控制系統(tǒng)的單項品質(zhì)指標(biāo)小結(jié)q穩(wěn)定性穩(wěn)定性 衰減比衰減比n = 4:110:1最佳最佳 q準確性準確性 余差余差C小好小好 最大偏差最大偏差 A 小好小好q快速性快速性 過渡時間過渡時間 Ts 短好短好 振蕩周期振蕩周期 T 短好

5、短好過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)第第3 3章章 控制儀表控制儀表 控制儀表又稱控制器或調(diào)節(jié)器控制儀表又稱控制器或調(diào)節(jié)器。其作用是把被控變量。其作用是把被控變量的測量值和給定值進行比較，得出偏差后，按一定的調(diào)節(jié)規(guī)的測量值和給定值進行比較，得出偏差后，按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律進行運算，輸出控制信號，以推動執(zhí)行器動作，對生產(chǎn)過律進行運算，輸出控制信號，以推動執(zhí)行器動作，對生產(chǎn)過程進行自動調(diào)節(jié)。程進行自動調(diào)節(jié)?？刂破鱵e被控變量被控變量測量值測量值x被控變量被控變量給定值給定值xr給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾f 控制器控制器 測量變送器測量變送器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象+e實測值

6、實測值自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)方框圖控制信號控制信號過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)11( )(1)PDIWsT sT s比例積分微分控制（比例積分微分控制（PID）011y()PtDIdeeedtTTdtetty PID控制作用中，控制作用中，q比例作用是基礎(chǔ)控制；比例作用是基礎(chǔ)控制；q微分作用是用于加快系統(tǒng)控制微分作用是用于加快系統(tǒng)控制速度速度,可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性；q積分作用是用于消除靜差。積分作用是用于消除靜差。TI決定積分作用強弱。越小，決定積分作用強弱。越小，積分作用越強；積分時間積分作用越強；積分時間TI越大，積分作越大，積分作用越弱。用越弱

7、。P決定了比例作用的強弱。決定了比例作用的強弱。 P越小，越小，比例控制作用越強比例控制作用越強TD決定微分作用強弱。決定微分作用強弱。TD越大，微分作用越強；越大，微分作用越強；TD越小，微越小，微分作用越弱。分作用越弱。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)第第2 2章章 被控過程的數(shù)學(xué)模型被控過程的數(shù)學(xué)模型給定值給定值被控量被控量干擾干擾f 控制器控制器 變送器變送器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象+e實測值實測值被控對象被控對象X r i (s)被控變被控變量量被控過程的數(shù)學(xué)模型被控過程的數(shù)學(xué)模型：指被控對象在各輸入量作用下，其響應(yīng)輸出量變化的：指被控對象在各輸入量作用下，其響應(yīng)輸

8、出量變化的函數(shù)關(guān)系式。函數(shù)關(guān)系式。操縱變量操縱變量過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)機理法建模機理法建模單容對象單容對象雙容對象雙容對象過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)工作原理工作原理電動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥 電電/氣閥門定位器氣閥門定位器電電/氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)閥的選擇與計算選擇與計算調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流通能力調(diào)節(jié)閥的流通能力調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)調(diào)節(jié)閥的氣開氣關(guān)型式型式氣動調(diào)節(jié)閥氣動調(diào)節(jié)閥 第第3章章 執(zhí)行器執(zhí)行器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)執(zhí)行器執(zhí)行器執(zhí)行器作用：它將控制器送來的控制信號轉(zhuǎn)換成執(zhí)行動作，從執(zhí)行器作用

9、：它將控制器送來的控制信號轉(zhuǎn)換成執(zhí)行動作，從而操縱進入設(shè)備的能量（操縱變量），將被控變量維持在所要求的數(shù)而操縱進入設(shè)備的能量（操縱變量），將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。值上或一定的范圍內(nèi)。給定值給定值被控變量被控變量干擾干擾f 控制器控制器 測量變送器測量變送器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象+e實測值實測值自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)方框圖過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性流量特性的定義：流量特性的定義：被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關(guān)系稱為門的相對開度（相對位移）間的關(guān)系稱為

10、調(diào)節(jié)閥的流量特性。調(diào)節(jié)閥的流量特性。)(=maxLlfQQQ/Qmax 相對流量相對流量 l/L 相對開度相對開度LQ過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)固有（理想）流量特性固有（理想）流量特性在將控制閥前后壓差固定時得到的流量特性稱為在將控制閥前后壓差固定時得到的流量特性稱為固有固有流量特性。流量特性。它取決于閥芯的形狀。它取決于閥芯的形狀。3 1 42（1）直線特性）直線特性（2）等百分比特性）等百分比特性（3）快開特性）快開特性（4）拋物線特性）拋物線特性v直線閥的流量放大系直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點上都是相同的。數(shù)在任何一點上都是相同的。直線閥在小開度時控制作用很直線閥在

11、小開度時控制作用很強，而在大開度時控制作用很強，而在大開度時控制作用很弱。體現(xiàn)在控制效果上，小開弱。體現(xiàn)在控制效果上，小開度時控制力強，容易引起系統(tǒng)度時控制力強，容易引起系統(tǒng)振蕩，大開度時，控制力弱，振蕩，大開度時，控制力弱，控制緩慢。控制緩慢。v對數(shù)閥曲線斜率（放大系數(shù)）隨行程的對數(shù)閥曲線斜率（放大系數(shù)）隨行程的增大而增大。流量小時，流量變化小；流量大增大而增大。流量小時，流量變化小；流量大時，流量變化大。等百分比閥在各流量點的放時，流量變化大。等百分比閥在各流量點的放大系數(shù)大系數(shù)不同，但在各點流量變化相對比值是相不同，但在各點流量變化相對比值是相同的，對流量的控制力是相同的。同的，對流量的

12、控制力是相同的。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)調(diào)節(jié)閥的工作流量特性調(diào)節(jié)閥的工作流量特性實際使用時，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。管道實際使用時，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。管道對流體的阻力隨流量而變化，閥前后壓差也是變化的，這時對流體的阻力隨流量而變化，閥前后壓差也是變化的，這時流量特性叫流量特性叫調(diào)節(jié)閥的工作流量特性調(diào)節(jié)閥的工作流量特性過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)調(diào)節(jié)閥氣開式與氣關(guān)式的選擇（重要）調(diào)節(jié)閥氣開式與氣關(guān)式的選擇（重要） 氣動調(diào)節(jié)閥在氣壓信號中斷后閥門會復(fù)位。氣動調(diào)節(jié)閥在氣壓信號中斷后閥門會復(fù)位。 隨著輸入氣壓信號增大，閥門開度逐漸關(guān)小的稱為

13、隨著輸入氣壓信號增大，閥門開度逐漸關(guān)小的稱為氣關(guān)式。氣氣關(guān)式。氣關(guān)式閥在氣壓信號中斷時全開。關(guān)式閥在氣壓信號中斷時全開。隨著輸入氣壓信號增大，閥門逐漸開大的稱為隨著輸入氣壓信號增大，閥門逐漸開大的稱為氣開式。氣開式氣開式。氣開式閥在氣壓信號中斷時全關(guān)。閥在氣壓信號中斷時全關(guān)。氣關(guān)式氣關(guān)式氣關(guān)式氣關(guān)式氣開式氣開式氣開式氣開式氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的氣開式與氣關(guān)式：氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的氣開式與氣關(guān)式：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 給水閥給水閥燃氣閥燃氣閥蒸汽蒸汽例：例： 選擇蒸汽鍋爐的控選擇蒸汽鍋爐的控制閥門時，為保證失控制閥門時，為保證失控狀態(tài)下鍋爐的安全：狀態(tài)下鍋爐的安全： 給水閥應(yīng)選氣

14、關(guān)式給水閥應(yīng)選氣關(guān)式 燃氣閥應(yīng)選氣開式燃氣閥應(yīng)選氣開式v閥門氣開氣關(guān)式的選擇原則：閥門氣開氣關(guān)式的選擇原則：當(dāng)控制信號中斷時，閥門的復(fù)位位置能使工藝設(shè)備處當(dāng)控制信號中斷時，閥門的復(fù)位位置能使工藝設(shè)備處于安全狀態(tài)。若此時要求閥門全開，選氣關(guān)式，若要求閥門于安全狀態(tài)。若此時要求閥門全開，選氣關(guān)式，若要求閥門全關(guān)，選氣開式。全關(guān)，選氣開式。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)為了說明選擇方法，對各環(huán)節(jié)先定義一個表示其性質(zhì)的正（為了說明選擇方法，對各環(huán)節(jié)先定義一個表示其性質(zhì)的正（“”），負），負（“”）符號。）符號。q變送器：輸出信號隨被測變量增加而增加，為變送器：輸出信號隨被測變量增加而增

15、加，為“”；反之為；反之為“”。變。變送器一般都為送器一般都為“”q執(zhí)行器：氣開閥為執(zhí)行器：氣開閥為“”，氣關(guān)閥為，氣關(guān)閥為“”q被控對象：若控制變量增加，被控參數(shù)隨之增加，為被控對象：若控制變量增加，被控參數(shù)隨之增加，為“”，反之為，反之為“”。q控制器：控制器：正作用控制器：當(dāng)給定值不變時，隨測量值增加，控制器輸出增加。正作用控制器：當(dāng)給定值不變時，隨測量值增加，控制器輸出增加。 或者測量值不變時，給定值減小時，控制器輸出增加。取為或者測量值不變時，給定值減小時，控制器輸出增加。取為“-”反作用控制器：當(dāng)給定值不變時，隨測量值增加，控制器輸出減小。反作用控制器：當(dāng)給定值不變時，隨測量值增加

16、，控制器輸出減小。 或者測量值不變時，給定值減小時，控制器輸出減小。取為或者測量值不變時，給定值減小時，控制器輸出減小。取為“+”偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象變送器變送器給定值給定值被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù)干擾干擾測量值測量值調(diào)節(jié)器正反作用的選擇調(diào)節(jié)器正反作用的選擇過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器對象對象變送器變送器給定值給定值被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù)干擾干擾測量值測量值 調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：調(diào)節(jié)器正反作用的確定原則：保證系統(tǒng)構(gòu)成負反饋保證系統(tǒng)構(gòu)成負反饋 簡單的判定方法：簡單的判定方法：閉合回路中閉合回路中各環(huán)節(jié)符號之積為各環(huán)節(jié)符號之積為“+”。

17、過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)例：儲槽液位控制系統(tǒng)例：儲槽液位控制系統(tǒng)LTLCM-正正氣開氣開出料要求：出現(xiàn)故障或氣源斷開要求：出現(xiàn)故障或氣源斷開時，不允許物料全部流走。試確定時，不允許物料全部流走。試確定調(diào)節(jié)器的正，反作用方式。調(diào)節(jié)器的正，反作用方式。LTLCM+反反氣關(guān)氣關(guān)出料例：另一工藝的儲槽液位控制系統(tǒng)例：另一工藝的儲槽液位控制系統(tǒng)要求：出現(xiàn)故障或氣源斷開時，物料不要求：出現(xiàn)故障或氣源斷開時，物料不能溢出儲槽。試確定調(diào)節(jié)器正反作用方式。能溢出儲槽。試確定調(diào)節(jié)器正反作用方式。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)練習(xí)：如圖所示加熱爐練習(xí)：如圖所示加熱爐溫度控制系統(tǒng)

18、溫度控制系統(tǒng)指出系統(tǒng)被控對象，被控參數(shù)，指出系統(tǒng)被控對象，被控參數(shù)，調(diào)節(jié)參數(shù)調(diào)節(jié)參數(shù)作出系統(tǒng)方框圖作出系統(tǒng)方框圖選擇調(diào)節(jié)閥氣開，氣關(guān)形式選擇調(diào)節(jié)閥氣開，氣關(guān)形式選擇調(diào)節(jié)器正反作用方式選擇調(diào)節(jié)器正反作用方式TTTC燃料燃料出料出料偏差偏差控制器控制器執(zhí)行器執(zhí)行器加熱爐加熱爐變送器變送器給定值給定值被調(diào)參數(shù)被調(diào)參數(shù)干擾干擾測量值測量值系統(tǒng)被控對象：加熱爐系統(tǒng)被控對象：加熱爐被控參數(shù)：加熱爐出口溫度被控參數(shù)：加熱爐出口溫度調(diào)節(jié)參數(shù)：燃料油流量調(diào)節(jié)參數(shù)：燃料油流量過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)調(diào)節(jié)閥選氣開形式調(diào)節(jié)閥選氣開形式出現(xiàn)事故時，調(diào)節(jié)閥應(yīng)全關(guān)，以免燃料油持續(xù)進入加熱爐，使出現(xiàn)事故

19、時，調(diào)節(jié)閥應(yīng)全關(guān)，以免燃料油持續(xù)進入加熱爐，使溫度過高，損壞設(shè)備。溫度過高，損壞設(shè)備。TTTC 反反燃料燃料出料出料選擇調(diào)節(jié)器正反作用方式選擇調(diào)節(jié)器正反作用方式負反饋驗證：負反饋驗證：設(shè)某時刻進料流量設(shè)某時刻進料流量（干擾）（干擾）出料溫度出料溫度TC輸入輸入 TC（反作用）輸出（反作用）輸出閥關(guān)小閥關(guān)小燃料流量燃料流量出料溫度出料溫度被控對象：輸入（燃料油流量）增加，被控對象：輸入（燃料油流量）增加，輸出（加熱爐溫度）升高。為輸出（加熱爐溫度）升高。為“”要保證為負反饋要保證為負反饋,即調(diào)節(jié)器為即調(diào)節(jié)器為“+”，反作用調(diào)節(jié)器。反作用調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)閥：調(diào)節(jié)閥：氣開式氣開式, 為為“”過程控制系統(tǒng)

20、與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)結(jié)構(gòu)特點：結(jié)構(gòu)特點：q系統(tǒng)有兩個閉合回路，形成內(nèi)外環(huán)。主變量是工藝要求控制的變系統(tǒng)有兩個閉合回路，形成內(nèi)外環(huán)。主變量是工藝要求控制的變量，副變量是為了更好地控制主變量而選用的輔助變量。量，副變量是為了更好地控制主變量而選用的輔助變量。q主、副調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給主、副調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值。主回路一般為定制控制系統(tǒng)，副回路為隨動控制系統(tǒng)。定值。主回路一般為定制控制系統(tǒng)，副回路為隨動控制系統(tǒng)。q副回路能迅速克服作用于副回路內(nèi)的擾動，也能加速克服主回路副回路

21、能迅速克服作用于副回路內(nèi)的擾動，也能加速克服主回路的干擾。的干擾。主控制器主控制器執(zhí)行器執(zhí)行器副對象副對象主對象主對象主變送器主變送器副變送器副變送器副控制器副控制器 主變量主變量副變量副變量給定給定干擾干擾一一.串級控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)原料出口溫度原料出口溫度1(t)原料原料T1CT1T燃料燃料管式加熱爐管式加熱爐T2CT2T原料出口溫度原料出口溫度1(t)原料原料T1CT1T燃料燃料管式加熱爐管式加熱爐PCPT例：在管式加熱爐例：在管式加熱爐串級控制系統(tǒng)中，串級控制系統(tǒng)中，若燃料油壓力，熱若燃料油壓力，熱值變化都比較大，為主要值變化都比較大，為

22、主要擾動，則應(yīng)使用圖（擾動，則應(yīng)使用圖（a)方方案。案。若只有燃料油壓力若只有燃料油壓力經(jīng)常變化，為主要擾動，經(jīng)常變化，為主要擾動，應(yīng)如何選擇副參數(shù)？應(yīng)如何選擇副參數(shù)？過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)例：確定管式加熱爐說明串級控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)例：確定管式加熱爐說明串級控制系統(tǒng)主、副調(diào)節(jié)器的正、反作用方式。器的正、反作用方式。1、調(diào)節(jié)閥氣開，氣關(guān)形式選擇。從生產(chǎn)工藝安全出發(fā)，燃、調(diào)節(jié)閥氣開，氣關(guān)形式選擇。從生產(chǎn)工藝安全出發(fā)，燃料油調(diào)節(jié)閥選用氣開式，為料油調(diào)節(jié)閥選用氣開式，為“” 。原料出口溫度原料出口溫度1(t)原料原料T1CT1T燃料燃料管式加熱爐管式加熱爐T2CT2T氣開氣開

23、過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)2、副調(diào)節(jié)器正反作用確定。、副調(diào)節(jié)器正反作用確定。副回路中，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高，測量信號增大，說副回路中，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高，測量信號增大，說明副對象和變送器都為明副對象和變送器都為“”。為保證副回路為負反饋，副。為保證副回路為負反饋，副調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式。調(diào)節(jié)器應(yīng)為反作用方式。原料出口溫度原料出口溫度1(t)原料原料 T1C T1T燃料燃料管式加熱爐管式加熱爐 T2C T2T氣開氣開“”“”反反過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)3、主調(diào)節(jié)器正反作用確定。、主調(diào)節(jié)器正反作用確定。對于主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高時，原

24、料油出對于主調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥開大，爐膛溫度升高時，原料油出口溫度也升高，說明主對象和主變送器都為口溫度也升高，說明主對象和主變送器都為“”。為保證。為保證主回路為負反饋，主調(diào)節(jié)器也應(yīng)為反作用方式。主回路為負反饋，主調(diào)節(jié)器也應(yīng)為反作用方式。原料出口溫度原料出口溫度1(t)原料原料 T1C T1T燃料燃料管式加熱爐管式加熱爐 T2C T2T氣開氣開“”“”反反“”“”反反 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)入口蒸氣入口蒸氣減溫水減溫水過熱器過熱器煙氣煙氣蒸氣溫度蒸氣溫度11f2f3fjQ練習(xí)：練習(xí)：鍋爐過熱蒸氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)鍋爐過熱蒸氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)工藝原理工藝原理調(diào)節(jié)器I方案一：鍋爐過熱蒸

25、氣單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)方案一：鍋爐過熱蒸氣單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)被控參數(shù)：蒸氣出口溫度被控參數(shù)：蒸氣出口溫度控制參數(shù)：減溫水流量控制參數(shù)：減溫水流量被控對象：過熱器被控對象：過熱器主要擾動：主要擾動：煙氣溫度，煙氣溫度，入口蒸汽流量，入口蒸汽流量，壓力等壓力等減溫水溫度，壓減溫水溫度，壓力等力等過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)入口蒸氣入口蒸氣減溫水減溫水過熱器過熱器煙氣煙氣蒸氣溫度蒸氣溫度11f2f3fjQ調(diào)節(jié)器I調(diào)節(jié)器II2方案二：鍋爐設(shè)備蒸氣溫度串級調(diào)節(jié)方案方案二：鍋爐設(shè)備蒸氣溫度串級調(diào)節(jié)方案要求要求（1）作出系統(tǒng)方框圖。）作出系統(tǒng)方框圖。(2）指出系統(tǒng)主，副被控變量，操縱變量，主，副）指

26、出系統(tǒng)主，副被控變量，操縱變量，主，副對象。（對象。（3）確定主，副調(diào)節(jié)器正反作用方式。）確定主，副調(diào)節(jié)器正反作用方式。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)鍋爐設(shè)備過熱蒸氣串級控制系統(tǒng)鍋爐設(shè)備過熱蒸氣串級控制系統(tǒng)主被控參數(shù)：蒸氣出口溫度主被控參數(shù)：蒸氣出口溫度副被控參數(shù)：減溫器出口溫度副被控參數(shù)：減溫器出口溫度主對象：過熱器主對象：過熱器副對象：減溫器副對象：減溫器主調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)器I副調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器：調(diào)節(jié)器II副回路：副調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)副回路：副調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)閥，減溫器閥，減溫器主回路：主調(diào)節(jié)器，副回主回路：主調(diào)節(jié)器，副回路，過熱器路，過熱器一次擾動：一次擾動：F1

27、二次擾動：二次擾動：F2，F(xiàn)3主調(diào)主調(diào)節(jié)器節(jié)器調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥減溫器減溫器過熱器過熱器f3f2+f1+r1r212副調(diào)副調(diào)節(jié)器節(jié)器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)前饋控制的原理是：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時，立即將其測量出來，通過前饋控制前饋控制的原理是：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動時，立即將其測量出來，通過前饋控制器，根據(jù)器，根據(jù)擾動量的大小改變控制變量擾動量的大小改變控制變量，以抵消擾動對被控參數(shù)的影響。，以抵消擾動對被控參數(shù)的影響。二二.前饋控制前饋控制 sGPD sGff sGPCy+dycysy)()()(SGSGSGPCPDff 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)q前饋控制的特點：前

28、饋控制的特點：前饋控制器是按是按照干擾的大小進行控制的，前饋控制器是按是按照干擾的大小進行控制的， 稱為稱為“擾擾動補償動補償”。如果補償精確，被調(diào)變量不會變化，能實現(xiàn)。如果補償精確，被調(diào)變量不會變化，能實現(xiàn)“不變性不變性”控制?？刂啤Ｇ梆伩刂剖情_環(huán)控制，控制作用幾乎與干擾同步產(chǎn)生，是前饋控制是開環(huán)控制，控制作用幾乎與干擾同步產(chǎn)生，是事先調(diào)節(jié)，速度快。事先調(diào)節(jié)，速度快。前饋控制器的控制規(guī)律不是前饋控制器的控制規(guī)律不是PID控制，是由對象特性決定控制，是由對象特性決定的。的。前饋控制只對特定的干擾有控制作用，對其它干擾無效。前饋控制只對特定的干擾有控制作用，對其它干擾無效。過程控制系統(tǒng)與儀表過程

29、控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)3前饋控制的局限性前饋控制的局限性實際工業(yè)過程中的干擾很多，不可能對每個干擾設(shè)實際工業(yè)過程中的干擾很多，不可能對每個干擾設(shè)計一套控制系統(tǒng)，況且有的干擾的在線檢測非常困難。計一套控制系統(tǒng)，況且有的干擾的在線檢測非常困難。前饋控制器的補償控制規(guī)律很難精確計算，即使前饋前饋控制器的補償控制規(guī)律很難精確計算，即使前饋控制器設(shè)計的非常精確，控制器設(shè)計的非常精確， 實現(xiàn)時也會存在誤差，而實現(xiàn)時也會存在誤差，而開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)對誤差無法自我糾正對誤差無法自我糾正。因此，一般將前饋控制與反饋控制結(jié)合使用。因此，一般將前饋控制與反饋控制結(jié)合使用。前饋控制針對主要干擾，反饋控制針對所有干擾

30、。前饋控制針對主要干擾，反饋控制針對所有干擾。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)l前饋控制與反饋控制的比較 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：復(fù)合控制系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：在反饋控制的基礎(chǔ)上，針對主要干擾進行前饋補償。既提在反饋控制的基礎(chǔ)上，針對主要干擾進行前饋補償。既提高了控制速度，又保證了控制精度。高了控制速度，又保證了控制精度。反饋控制回路的存在，降低了對前饋控制器的精度要求，反饋控制回路的存在，降低了對前饋控制器的精度要求，有利于簡化前饋控制器的設(shè)計和實現(xiàn)。有利于簡化前饋控制器的設(shè)計和實現(xiàn)。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)三三

31、.定義：定義：實現(xiàn)兩個或多個參數(shù)符合一定比例關(guān)系實現(xiàn)兩個或多個參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。例如要實現(xiàn)兩種物料的比例關(guān)系，則表示為：例如要實現(xiàn)兩種物料的比例關(guān)系，則表示為：Q2=K Q1 其中：其中：K比值系數(shù)；比值系數(shù)；Q1主流量主流量(主物料的流量）主物料的流量）； Q2副副流量流量（從物料的流量）（從物料的流量） 。過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1.單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)特點：特點：q對對Q2進行閉環(huán)控制，比值控制精度提高進行閉環(huán)控制，比值控制精度提高。q控制目標(biāo)：控制目標(biāo)：Q2= =K Q1 F1TQ1Q2

32、 KF2TF2C測量變送測量變送器器1比值器比值器控制器控制器控制閥控制閥流量對流量對象象1Q2Q測量變送測量變送器器2過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)2.雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng) 特點：特點：qQ1是主流量，是主流量，Q2是副流量。是副流量。兩個流量都可控，因此總流量穩(wěn)定。兩個流量都可控，因此總流量穩(wěn)定。F1TQ1Q2F1CF2TF2CKq有兩個閉環(huán)控制回路，用比有兩個閉環(huán)控制回路，用比值器聯(lián)系。值器聯(lián)系。q控制目標(biāo)：控制目標(biāo)：Q2= =K Q1 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)比值器比值器副調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥副對象副對象2Q副流量測副流量測量

33、變送器量變送器主調(diào)節(jié)器主調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥主對象主對象主流量測主流量測量變送器量變送器1QrQ1過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)3.比值系數(shù)的計算比值系數(shù)的計算工藝規(guī)定的工藝規(guī)定的流量（或質(zhì)量）比值流量（或質(zhì)量）比值K不能直接作為儀表比不能直接作為儀表比值使用，必須根據(jù)儀表的量程轉(zhuǎn)換成值使用，必須根據(jù)儀表的量程轉(zhuǎn)換成儀表的比值系數(shù)儀表的比值系數(shù)K后才后才能進行比值設(shè)定能進行比值設(shè)定。44-K,(1212 IIKkQQ指指儀儀表表上上設(shè)設(shè)置置的的數(shù)數(shù)值值比比值值系系數(shù)數(shù)量量之之比比）兩兩物物料料的的重重量量或或體體積積流流比比值值對對DDZ-型儀表型儀表過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系

34、統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)1max2maxQKKQ得換算公式：得換算公式：（l）流量與測量信號之間成線性關(guān)系時比值系數(shù)的計算）流量與測量信號之間成線性關(guān)系時比值系數(shù)的計算（2）流量與測量信號之間成非線性關(guān)系時比值系數(shù)的計算）流量與測量信號之間成非線性關(guān)系時比值系數(shù)的計算得換算公式：得換算公式：22max21max2QQKK 過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)四四.均勻控制方案均勻控制方案簡單均勻控制簡單均勻控制LC1#2#LT控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與單回路純液位控制系統(tǒng)相同，控制目的不同?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)與單回路純液位控制系統(tǒng)相同，控制目的不同。實現(xiàn)時體現(xiàn)在實現(xiàn)時體現(xiàn)在調(diào)節(jié)器選型與參數(shù)整定調(diào)節(jié)器選型與參

35、數(shù)整定不同不同采用純比例調(diào)節(jié)器，取較寬比例度，采用純比例調(diào)節(jié)器，取較寬比例度，使控制作用使控制作用“弱弱”盡量不使用比例積分控制規(guī)律，或者盡量不使用比例積分控制規(guī)律，或者使用時取大的積分時間使用時取大的積分時間不用微分控制規(guī)律不用微分控制規(guī)律結(jié)論：用單回路液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)論：用單回路液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)均勻控制目的實現(xiàn)均勻控制目的調(diào)節(jié)器選型與參數(shù)整定注意：調(diào)節(jié)器選型與參數(shù)整定注意：過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)五五.分程控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)一個控制器的輸出信號被分割成幾個行程段，每一段行一個控制器的輸出信號被分割成幾個行程段，每一段行程各控制一個調(diào)節(jié)閥全程動作，故取名為程各控

36、制一個調(diào)節(jié)閥全程動作，故取名為分程控制系統(tǒng)。分程控制系統(tǒng)。例：一個控制器的輸出信號分程控制兩個調(diào)節(jié)閥例：一個控制器的輸出信號分程控制兩個調(diào)節(jié)閥A和和B ， A和和B的輸入信號各占一半行程。的輸入信號各占一半行程。CABMM分程控制的實現(xiàn)閥分程控制的實現(xiàn)閥門定位器門定位器過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)熱水熱水冷卻水冷卻水B TT TCA例例1：間歇反應(yīng)器。工藝要求：投料完畢需先加熱以引發(fā)反應(yīng)；：間歇反應(yīng)器。工藝要求：投料完畢需先加熱以引發(fā)反應(yīng)；反應(yīng)時又需進行冷卻以保證反應(yīng)溫度要求。試設(shè)計一個合理的反應(yīng)時又需進行冷卻以保證反應(yīng)溫度要求。試設(shè)計一個合理的控制系統(tǒng)滿足工藝控制要求?？刂?/p>

37、系統(tǒng)滿足工藝控制要求。被控對象：反應(yīng)器被控對象：反應(yīng)器被控參數(shù)：反應(yīng)器溫度被控參數(shù)：反應(yīng)器溫度調(diào)節(jié)參數(shù)：冷水與蒸汽調(diào)節(jié)參數(shù)：冷水與蒸汽控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：分程控制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：分程控制為保證安全，熱水閥采用氣為保證安全，熱水閥采用氣開式，冷水閥采用氣關(guān)式，開式，冷水閥采用氣關(guān)式，則溫度調(diào)節(jié)器設(shè)為反作用。則溫度調(diào)節(jié)器設(shè)為反作用。氣開氣開氣關(guān)氣關(guān)反反過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) TT熱水熱水冷卻水冷卻水B TCA氣開氣開氣關(guān)氣關(guān)反反工作原理工作原理圖圖7.29 調(diào)節(jié)閥分程關(guān)系曲線調(diào)節(jié)閥分程關(guān)系曲線MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥閥相對開度閥相對開度過程控制系統(tǒng)與儀表

38、過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)2分程控制系統(tǒng)的類型分程控制系統(tǒng)的類型調(diào)節(jié)閥同向動作的分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥同向動作的分程控制系統(tǒng)A、B均為氣開閥均為氣開閥A、B均為氣關(guān)閥均為氣關(guān)閥MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥MPa0100%0.020.060.10A閥閥B閥閥調(diào)節(jié)閥異向動作的分程控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥異向動作的分程控制系統(tǒng)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)六六. 選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)為了適應(yīng)在不同工況下能實現(xiàn)自動控制，在控制回路中引入選擇器，設(shè)計兩為了適應(yīng)在不同

39、工況下能實現(xiàn)自動控制，在控制回路中引入選擇器，設(shè)計兩個或兩個以上控制系統(tǒng)，當(dāng)工況改變時，自動選擇一個適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)投入個或兩個以上控制系統(tǒng)，當(dāng)工況改變時，自動選擇一個適當(dāng)?shù)目刂葡到y(tǒng)投入運行運行選擇性控制系統(tǒng)選擇性控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點采用選擇器結(jié)構(gòu)特點采用選擇器選擇器分類選擇器分類:高選器高選器:選擇器的輸出等于輸入信號中最高者選擇器的輸出等于輸入信號中最高者低選器低選器:選擇器的輸出等于輸入信號中最低者選擇器的輸出等于輸入信號中最低者ui1uiNuoLSui1uiNuoHSUo=min(ui1,uiN)Uo=max(ui1,uiN)過程控制系統(tǒng)與儀表過程控制系統(tǒng)與儀表 復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)燃氣燃氣鍋爐給水鍋爐給水蒸汽蒸汽汽包汽包爐膛爐膛P1TP1C工藝要求鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定。工藝要求鍋爐輸出蒸汽壓力穩(wěn)定。特殊工況一：如果使蒸汽壓力特殊工況一：如果使蒸汽壓力大幅度降低，蒸汽壓力控制系統(tǒng)會使大幅度降低，蒸汽壓力控制系統(tǒng)會使燃氣閥門開度大幅度增加，燃氣流量燃氣閥門開度大幅度增加，燃氣流量大幅度增加，此時燃氣壓力過高會發(fā)大幅度增加，此時燃氣壓力過高會發(fā)