儀表自動(dòng)化培訓(xùn)1

0化工儀表及自動(dòng)化

1一、基礎(chǔ)知識(shí)二、壓力檢測(cè)儀表三、流量檢測(cè)儀表四、溫度檢測(cè)儀表五、物位檢測(cè)儀表六、氣動(dòng)執(zhí)行器七、控制系統(tǒng)八、集散型控制系統(tǒng)（DCS）目錄2在生產(chǎn)過程中，利用自動(dòng)化儀表裝置來檢測(cè)、顯示、控制生產(chǎn)過程中的重要工藝參數(shù)，自動(dòng)的維持生產(chǎn)過程的正常運(yùn)行，當(dāng)工藝參數(shù)受到外界干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，能自動(dòng)的調(diào)回到規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)?；ぷ詣?dòng)化定義一、基礎(chǔ)知識(shí)3人工控制與自動(dòng)控制一、基礎(chǔ)知識(shí)4．測(cè)量誤差測(cè)量誤差是指測(cè)得值與被測(cè)量真值之間的差值.儀表精確度精確度可稱精度，又稱準(zhǔn)確度。精確度和誤差可以說是孿生兄弟，因?yàn)橛姓`差的存在，才有精確度這個(gè)概念.靈敏度是指儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度，或者說是對(duì)被測(cè)的量變化的反應(yīng)能力反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間就是用來衡量儀表能不能盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。反應(yīng)時(shí)間長，那就不宜用來測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。滯后:

一個(gè)現(xiàn)象與另一密切相關(guān)的現(xiàn)象相對(duì)而言的落后遲延;尤指物理上的果沒有及時(shí)跟著因而出現(xiàn),或指示器對(duì)所記錄的改變了的情況反應(yīng)遲緩。5=人工控制向自動(dòng)控制人腦眼睛四肢控制器檢測(cè)儀表執(zhí)行器人工控制與自動(dòng)控制一、基礎(chǔ)知識(shí)6安全防爆的儀表系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)（危險(xiǎn)場(chǎng)所）控制室（非危險(xiǎn)場(chǎng)所）1~5V4~20

mAV出I入24VDC4~20mA穩(wěn)壓源I入I出24VDC24VDC信號(hào)電源信號(hào)電源電源變送器執(zhí)行器安全柵安全柵控制器7現(xiàn)代的DCS控制系統(tǒng)一、基礎(chǔ)知識(shí)8

化工自動(dòng)化目的提高工作效益降低生成成本保證生產(chǎn)安全減輕勞動(dòng)強(qiáng)度化工自動(dòng)化目的一、基礎(chǔ)知識(shí)9化工自動(dòng)化的基本組成顯示控制儀表檢測(cè)儀表執(zhí)行器一、基礎(chǔ)知識(shí)10

儀表類型及信號(hào)儀表類型電動(dòng)儀表氣動(dòng)儀表4~20mADC（1~5VDC）AI——模擬量輸入，4~20mA，如壓力、液位等；

AO——模擬量輸出，4~20mA,如調(diào)節(jié)閥

DO——開關(guān)量輸出,如閥開關(guān)

DI——開關(guān)量輸入，如閥位狀態(tài)、泵狀態(tài)等

另外還有脈沖信號(hào)，以及RTD（熱電阻）、TC(熱電偶）信號(hào)一、基礎(chǔ)知識(shí)11儀表位號(hào)儀表工位號(hào)：參數(shù)符號(hào)+功能符號(hào)+數(shù)字，如：TIC2310。參數(shù)符號(hào)：A:分析；C：電導(dǎo)率；D：密度；E：電壓；I：電流；J：功率；K：時(shí)間；Q:數(shù)量；S：速度、頻率F:流量；L：液位；P：壓力；T：溫度；手操；V：振動(dòng)；W:重量功能符號(hào)A：報(bào)警；R：記錄；C：調(diào)節(jié)；I：指示；Q：累積；T：變送；CV：自力式G：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視V:閥門；S:連鎖數(shù)字12...9一、基礎(chǔ)知識(shí)2、壓力的測(cè)量與變送

在壓力測(cè)量中，通常有絕對(duì)壓力，表壓力、負(fù)壓、或真空度等名詞。絕對(duì)壓力是指介質(zhì)所受的實(shí)際壓力。表壓是指高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓之差，即：

P表=P絕-P大負(fù)壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對(duì)壓力之差122、壓力的測(cè)量與變送

壓力測(cè)量儀表的品種，規(guī)格甚多。常用的壓力測(cè)量方法和儀表有：通過液體產(chǎn)生或傳遞壓力來平衡被測(cè)壓力的平衡法。屬于應(yīng)于這類方法的儀表有液柱式壓力計(jì)和活塞式壓力計(jì)；將被測(cè)壓力通過一些隔離元件（如彈性元件）轉(zhuǎn)換成一個(gè)集中力，并在測(cè)量過程中用一個(gè)外界力（如電磁力或氣動(dòng)力）來平衡這個(gè)未知的集中力，然后通過對(duì)外界力的測(cè)量而得知被測(cè)壓力的機(jī)械力平衡法。力平衡式壓力變送器就是屬于應(yīng)用此法的例子；根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變型的大小來測(cè)量彈性力平衡法。屬于這類應(yīng)用方法的儀表很多，若根據(jù)所用彈性元件來分，可分為薄膜式，波紋管式，彈簧管式壓力表；能過機(jī)械和電子元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換在成各種電量（如電壓、電流、頻率等）來測(cè)量的電測(cè)法。例如電容式、電阻式、電感式、應(yīng)變片式和霍爾片式等變送器應(yīng)于此法的壓力測(cè)量儀表。132、壓力的測(cè)量與變送

目前，石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用中廣泛的一種壓力測(cè)量儀表是彈性元件。根據(jù)測(cè)壓范圍不同，常用的測(cè)壓元件有單圈彈簧管、多圈彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等。在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，彈性元件發(fā)生彈性變型，而產(chǎn)生相應(yīng)的位移，能過轉(zhuǎn)換位置，可將位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以遠(yuǎn)傳顯示，報(bào)警或調(diào)節(jié)用。1415彈簧管壓力表

1—彈簧管；2—拉桿；3—扇形齒輪；4—中心齒輪；5—指針；6—面板；7—游絲；8—調(diào)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表二、壓力檢測(cè)儀表16二、壓力檢測(cè)儀表彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件,在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下,使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。如圖2—9所示，彈性元件分別為彈簧管（a）(b)，膜片(c)，膜盒(d)，波紋管（e）。17普通壓力表耐震壓力表膜片式壓力表電接點(diǎn)壓力表彈簧管壓力表

二、壓力檢測(cè)儀表壓力表的選型按照使用環(huán)境和測(cè)量介質(zhì)的性質(zhì)選擇精確度等級(jí)的選擇外型尺寸的選擇測(cè)量范圍的選擇安裝附件的選擇18壓力表的安裝測(cè)壓點(diǎn)的選擇，所選擇的測(cè)壓點(diǎn)能反映被測(cè)壓力的真實(shí)情況。導(dǎo)壓管鋪設(shè)壓力表的安裝壓力表的連接處應(yīng)加裝密封墊片1920將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。圖2-5電氣式壓力計(jì)組成方框圖壓力變送器二、壓力檢測(cè)儀表2、壓力的測(cè)量與變送

21基礎(chǔ)振子引伸張力硅膜片過程壓力變送器工作原理圖22電容式壓力變送器

圖2-8電容式測(cè)量膜盒1—中心感應(yīng)膜片(可動(dòng)電極)；2—固定電極；3—測(cè)量側(cè)；4—隔離膜片壓力變化電容量的變化轉(zhuǎn)變4~20mA輸出二、壓力檢測(cè)儀表23智能差壓變送器

3051C型智能差壓變送器（4～20mA）方框圖二、壓力檢測(cè)儀表24壓力（差壓）變送器

差壓變送器壓力變送器二、壓力檢測(cè)儀表壓力變送器的選型變送器要測(cè)量什么樣的壓力什么樣的壓力介質(zhì)變送器需要多大的精度變送器的溫度范圍以及變送器的封裝2526差壓式（也稱節(jié)流式）流量計(jì)利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的流量與壓力差ΔP的平方根成正比，即Q=K。1，2切斷閥；3平衡閥差壓計(jì)閥組安裝示意圖

孔板差壓式流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表27渦街流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表28漩渦流量計(jì)以卡門渦街理論為基礎(chǔ)，采用壓電晶體檢測(cè)流體通過管道內(nèi)三角柱時(shí)所產(chǎn)生的旋渦頻率，從而測(cè)量出流體的流量。

圖3-12卡門渦列

漩渦流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表(a)圓柱渦列；(b)三角柱渦列29質(zhì)量流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表30質(zhì)量流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表31電磁流量計(jì)測(cè)量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,用來測(cè)量導(dǎo)電液體。三、流量檢測(cè)儀表32轉(zhuǎn)子/金屬浮子流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表金屬管浮子流量計(jì)采用可變面積式測(cè)量原理，適用于測(cè)量液體、氣體。

全金屬結(jié)構(gòu)，有指示型、電遠(yuǎn)傳型。

玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬浮子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要測(cè)量元件為一根垂直安裝的下小上大錐形玻璃管和在內(nèi)可上下移動(dòng)的浮子。適應(yīng)溫度檢測(cè)儀表溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過物體隨溫度變化的某些特性來間接測(cè)量，而用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。目前國際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)。

33溫度檢測(cè)儀表

華氏溫標(biāo)（oF）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分180等分，每第分為報(bào)氏1度，符號(hào)為oF。

攝氏溫度（℃）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分100等分，每第分為報(bào)氏1度，符號(hào)為℃。T=5/9（t0-32）℃34溫度測(cè)量儀表溫度測(cè)量儀表按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。

通常來說接觸式測(cè)溫儀表測(cè)溫儀表比較簡單、可靠，測(cè)量精度較高；但因測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交互，需要一定的時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象，同時(shí)受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測(cè)量。

非接觸式儀表測(cè)溫是通過熱輻射原理來測(cè)量溫度的，測(cè)溫元件不需與被測(cè)介質(zhì)接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)溫上限的限制，也不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。3536雙金屬溫度計(jì)圖5-1雙金屬片利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理,可以制成膨脹式溫度計(jì)。四、溫度檢測(cè)儀表雙金屬溫度計(jì)是利用兩種不同金屬在溫度改變時(shí)膨脹程度不同的原理工作的。工業(yè)用雙金屬溫度計(jì)主要的元件是一個(gè)用兩種或多種金屬片疊壓在一起組成的多層金屬片。為提高測(cè)溫靈敏度，通常將金屬片制成螺旋卷形狀。當(dāng)多層金屬片的溫度改變時(shí)，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或松開。由于螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)的指針相連，因此，當(dāng)雙金屬片感受到溫度變化時(shí)，指針即可在一圓形分度標(biāo)尺上指示出溫度來。這種儀表的測(cè)溫范圍是200~650℃，允許誤差均為標(biāo)尺兩程的1%左右。這種溫度計(jì)和棒狀的玻璃液體溫度計(jì)的用途相似，但可使用在機(jī)械強(qiáng)度要求更高的條件下。37雙金屬溫度計(jì)WSSXN系列耐震雙金屬溫度計(jì)是一種測(cè)量中低溫度的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表?？梢灾苯訙y(cè)量各種生產(chǎn)過程中的-80℃～+500℃范圍內(nèi)的液體、蒸汽和氣體介質(zhì)及環(huán)境場(chǎng)所惡劣且有振動(dòng)的溫度。該耐震電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)從儀表內(nèi)部充耐震油,可有效克服機(jī)械振動(dòng)帶來的指針抖動(dòng).在設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)上具有防水、防腐蝕、耐震動(dòng)、直觀、易讀數(shù)、無汞害、堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)，耐震電接點(diǎn)雙金屬溫度計(jì)廣泛應(yīng)用于石油、化工、機(jī)械、船舶、發(fā)電、紡織、印染等工業(yè)和科研部門。3839熱電阻利用金屬的電阻隨溫度變化而變化的特性來進(jìn)行溫度測(cè)量的。工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號(hào)為Pt100,它的R0=100Ω。Cu50,它的R0=50Ω四、溫度檢測(cè)儀表熱電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖電阻體的幾種基本結(jié)構(gòu)

鉑熱電阻有兩線制，三線制，四線制幾種，兩線制在測(cè)量中誤差較大，已不使用，現(xiàn)在工業(yè)用一般是三線制的，實(shí)驗(yàn)室用一般為四線制。

40注意三線制鉑熱電阻是在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端，從而實(shí)現(xiàn)電阻引出a，b，c三個(gè)接線端子，這樣，由b導(dǎo)線引入的測(cè)量導(dǎo)線本身的電阻，可以由c導(dǎo)線來補(bǔ)償，使引線電阻不隨溫度變化而引入的引線電阻誤差的影響減小很多。在二次儀表中，均有可變阻值的電橋，根據(jù)所配合的鉑熱電阻的量程不同，可以對(duì)二次儀表的電橋中的鉑熱電阻進(jìn)行微調(diào)，能進(jìn)行更精確的測(cè)量。

熱電阻的接線方法

41熱電偶兩種不同成份的導(dǎo)體兩端焊接在一起，當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí)，就在回路中產(chǎn)生熱電勢(shì)，通過熱電勢(shì)的測(cè)量就知道對(duì)應(yīng)溫度值。工業(yè)上使用的熱電偶有K型（鎳鉻-鎳硅）、S型（鉑銠-鉑）等。四、溫度檢測(cè)儀表“熱電效應(yīng)”。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來工作的。熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償

42溫度變送器溫度變送器為24V供電、二線制的一體化變送器。將熱電阻或熱電偶的信號(hào)放大，并轉(zhuǎn)換成4-20mA的輸出電流。四、溫度檢測(cè)儀表43物位檢測(cè)儀表分類液體顆粒液體液體液位計(jì)料位計(jì)介面計(jì)物位儀表五、物位檢測(cè)儀表44玻璃板液位計(jì)容器連接構(gòu)聯(lián)通器，透過玻璃板直接指示容器的液位。

五、物位檢測(cè)儀表45磁翻板液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理工作的

。當(dāng)被測(cè)容器中的液位升降時(shí)，液位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降，浮子內(nèi)的永久磁鋼通過磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱翻轉(zhuǎn)180°，當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí)翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示。

五、物位檢測(cè)儀表46差壓液位變送器五、物位檢測(cè)儀表47差壓式液位計(jì)差壓式液位計(jì)原理圖將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相五、物位檢測(cè)儀表48雷達(dá)液位計(jì)雷達(dá)式液位計(jì)示意圖五、物位檢測(cè)儀表49浮球液位計(jì)浮力和靜磁場(chǎng)原理浮球式液位變送器浮球式液位變送器由磁性浮球、測(cè)量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線盒及安裝件組成。一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測(cè)量導(dǎo)管上下移動(dòng)。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件，它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并將電子單元轉(zhuǎn)換成4～20mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路，可使輸出最大電流不超過28mA，因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。50其他液位計(jì)電容式液位計(jì)超聲波液位計(jì)

磁致伸縮液位計(jì)(電容量的變化)五、物位檢測(cè)儀表51物位開關(guān)

音叉液位開關(guān)浮球液位開關(guān)阻旋式液位開關(guān)五、物位檢測(cè)儀表52六、氣動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行器的分類氣動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥切斷閥53執(zhí)行器的組成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的組成六、氣動(dòng)執(zhí)行器54執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類六、氣動(dòng)執(zhí)行器55圖11-3正作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1—上膜蓋；2—波紋膜片；3—下膜蓋；4—支架；5—推桿；6—彈簧；7—彈簧座；8—調(diào)節(jié)件；9—連接閥桿螺母；10—行程標(biāo)尺圖11-4反作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1—上膜蓋；2—波紋膜片；3—下膜蓋；4—密封膜片；5—密封環(huán)；6—填塊；7—支架；8—推桿；9—彈簧；10—彈簧座；11—襯套；12—調(diào)節(jié)件；13—行程標(biāo)尺執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式六、氣動(dòng)執(zhí)行器56調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥）直通單座閥直通雙座閥角形閥蝶閥球閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的分類六、氣動(dòng)執(zhí)行器57調(diào)節(jié)閥的作用方式氣開式（FC）氣關(guān)式（FO）調(diào)節(jié)閥的作用形式六、氣動(dòng)執(zhí)行器58

主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時(shí)，閥門能自動(dòng)打開，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開閥。選擇要求壓力信號(hào)增加時(shí)，閥關(guān)小、壓力信號(hào)減小時(shí)閥開大的為氣關(guān)式。反之，為氣開式。

氣開式與氣關(guān)式的選擇六、氣動(dòng)執(zhí)行器59調(diào)節(jié)閥的流量特性直線等百分百快開流量特性的分類六、氣動(dòng)執(zhí)行器60電氣閥門定位器電磁閥輔助機(jī)構(gòu)六、氣動(dòng)執(zhí)行器61控制與控制系統(tǒng)控制是指為達(dá)到預(yù)先給定的目的，作用于系統(tǒng)的有目的的動(dòng)作。控制系統(tǒng)是指由被控對(duì)象和控制裝置所構(gòu)成的，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)、使之具有一定的狀態(tài)和性能的系統(tǒng)。例如：

62控制與控制系統(tǒng)組成：(1)傳感器:將貯槽液位信息轉(zhuǎn)為特定信號(hào)(如U、I等)，并傳送到控制器，相當(dāng)于人工控制時(shí)眼睛的作用。(2)控制器:接受變送器送來的信號(hào)，與由生產(chǎn)工藝要求確定的給定液位信號(hào)比較得出偏差，按某種運(yùn)算規(guī)則算出結(jié)果，并將此結(jié)果轉(zhuǎn)換為特定信號(hào)發(fā)送到執(zhí)行器，相當(dāng)于人工控制時(shí)大腦的作用。(3)執(zhí)行器:即此處的控制閥2，它根據(jù)控制器送來的信號(hào)大小自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門的開啟度，相當(dāng)于人工控制時(shí)手和閥的組合63圖12-3簡單控制系統(tǒng)的方塊圖利用系統(tǒng)框圖可清楚、方便地表示自動(dòng)控制系統(tǒng)中各個(gè)組成部分之間的相互關(guān)系，在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，通常用方框圖表示控制系統(tǒng)的組成。七、控制系統(tǒng)64基本控制規(guī)律比例控制（P）積分控制（I）微分控制（D）七、控制系統(tǒng)65常用的控制規(guī)律比例控制（P）比例積分控制（PI）比例微分控制（PD）比例積分微分控制（PID）七、控制系統(tǒng)66

PID參數(shù)說明任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是要穩(wěn)(穩(wěn)定)、快(快速)、準(zhǔn)(準(zhǔn)確)的響應(yīng)命令。PID調(diào)整的主要工作就是如何實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。P：比例（度）帶加快系統(tǒng)的響應(yīng)，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個(gè)理想的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖較能有效的克服擾動(dòng)的影響，但有余差出現(xiàn)，比例度越小，會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。比例度越大，比例效果越弱，反之越強(qiáng)。I：積分能在比例的基礎(chǔ)上消除余差，它能對(duì)穩(wěn)定后有累積誤差的系統(tǒng)進(jìn)行誤差修整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。積分時(shí)間越長，積分效果越弱，反之越強(qiáng)。D：微分具有超前作用，對(duì)于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項(xiàng)設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對(duì)于提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，有著顯著效果，它可以使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，動(dòng)態(tài)誤差減小。微分時(shí)間越長，微分效果越強(qiáng)，反之越弱。綜上所述，P---比例控制系統(tǒng)的響應(yīng)快速性，快速作用于輸出，好比“現(xiàn)在”(現(xiàn)在就起作用，快);I---積分控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，消除過去的累積誤差，好比“過去”(清除過去，回到準(zhǔn)確軌道);D---微分控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有超前控制作用，好比“未來”(放眼未來，未雨綢繆，穩(wěn)定才能發(fā)展)。調(diào)整的時(shí)候，所要做的任務(wù)就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)允許的情況下，在這三個(gè)參數(shù)之間權(quán)衡調(diào)整，達(dá)到最佳控制效果，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)快準(zhǔn)的控制特點(diǎn)。67PID整定口決PID整定口決參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降曲線波動(dòng)周期長，積分時(shí)間再加長曲線振蕩頻率快，先把微分降下來動(dòng)差大來波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長理想曲線兩個(gè)波，前高后低4比1一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低68PID參數(shù)整定方法

在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，E=SP-PV。其中，E為偏差、SP為給定值、PV為測(cè)量值。當(dāng)SP大于PV時(shí)為正偏差，反之為負(fù)偏差。比例調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差的大小成正比；當(dāng)比例度為100時(shí)，比例作用的輸出與偏差按各自量程范圍的1：1動(dòng)作。當(dāng)比例度為10時(shí)，按10：1動(dòng)作。即比例度越小，比例作用越強(qiáng)。比例作用太強(qiáng)會(huì)引起振蕩。太弱會(huì)造成比例欠調(diào)，造成系統(tǒng)收斂過程的波動(dòng)周期太多，衰減比太小。其作用是穩(wěn)定被調(diào)參數(shù)。積分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比。即偏差存在積分作用就會(huì)有輸出。它起著消除余差的作用。積分作用太強(qiáng)也會(huì)引起振蕩，太弱會(huì)使系統(tǒng)存在余差。微分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差的變化速度成正比。其效果是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用。對(duì)滯后大的對(duì)象有很好的效果。但不能克服純滯后。適用于溫度調(diào)節(jié)。使用微分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)收斂周期的時(shí)間縮短。微分時(shí)間太長也會(huì)引起振蕩。69液位控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)七、控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)70鍋爐水位系統(tǒng)的三沖量控制

串級(jí)控制系統(tǒng)適用于時(shí)間常數(shù)及純滯后較大的對(duì)象.串級(jí)系統(tǒng)與單回路系統(tǒng)的區(qū)別在于前者可獲得可測(cè)中間變量,并利用它構(gòu)成副反饋回路,對(duì)影響中間變量的干擾進(jìn)行預(yù)先調(diào)節(jié),從而改善整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì),

。七、控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)71影響汽包水位的主要參數(shù)是蒸汽流量和給水流量，即稱三沖量在正常的操作運(yùn)行中，一般外界對(duì)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的干擾有兩個(gè)。一是蒸汽負(fù)荷變化對(duì)液位的影響。當(dāng)系統(tǒng)管網(wǎng)蒸汽用量突然增大時(shí)，系統(tǒng)管網(wǎng)蒸汽壓力下降，蒸汽流量增加引起汽包內(nèi)壓力減小，汽化強(qiáng)度增大，蒸發(fā)面以下產(chǎn)生的汽泡增多，氣泡擠占蒸發(fā)面下水的空間，造成水位不僅不下降反而上升的“虛假水位”。為了克服“虛假水位”的影響，水位控制器輸出回路中引入了蒸汽流量前饋信號(hào)，使水位控制回路產(chǎn)生一個(gè)令給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，減少或抵消了“虛假水位”可能引起的給水量調(diào)節(jié)誤動(dòng)作。二是給水流量變化對(duì)液位的影響。由于給水溫度較低，當(dāng)給水量增加后，使汽包內(nèi)汽泡量減少，即使給水量突然增加，汽包的水位一開始也不會(huì)增加，而要經(jīng)過一段時(shí)間后，液位才能上升。水位控制與給水流量控制采用串級(jí)控制，給水流量控制作為水位串級(jí)控制回路中的付回路，可以超前于水位快速和有效地克服來自給水流量本身所產(chǎn)生的波動(dòng)，減少了調(diào)節(jié)滯后時(shí)間，提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)，保證汽包水位在正常范圍內(nèi)操作。這種控制方案是傳統(tǒng)的汽包三沖量復(fù)雜控制，屬于前饋加串級(jí)的控制系統(tǒng)

七、控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)72串級(jí)控制系統(tǒng)典型方塊圖七、控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)73

串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路。主回路是個(gè)定值控制系統(tǒng),副回路是個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。在串級(jí)控制系統(tǒng)中,主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過程運(yùn)行情況的主要工藝參數(shù)。副變量的引入往往是為了提高主變量的控制質(zhì)量,它是基于主,副變量之間具有一定的內(nèi)在關(guān)系而工作的。七、控制系統(tǒng)74在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入一個(gè)閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對(duì)作用于主對(duì)象上的干擾也能加速克服過程。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對(duì)于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。因此，在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。小結(jié)七、控制系統(tǒng)75比值控制系統(tǒng)工業(yè)上為了保持兩種或兩種以上物料的比值為一定的控制叫比值控制。幾個(gè)概念主物料、主動(dòng)信號(hào)從物料、從動(dòng)信號(hào)七、控制系統(tǒng)76開環(huán)比值控制從物料量Q2與主物料量Q1的比值關(guān)系為開環(huán)比值控制七、控制系統(tǒng)77

結(jié)構(gòu)簡單，只需一臺(tái)純比例控制器，其比例度可以根據(jù)比值要求來設(shè)定。主、副流量均開環(huán)；這種比值控制方案對(duì)從物料量Q2本身無抗干擾能力。所以這種系統(tǒng)只能適用于副流量較平穩(wěn)且比值要求不高的場(chǎng)合。

特點(diǎn)七、控制系統(tǒng)78單閉環(huán)比值控制

單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是為了克服開環(huán)比值控制方案的不足，在開環(huán)比值控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過增加一個(gè)副流量的閉環(huán)控制系統(tǒng)而組成的。

單閉環(huán)比值控制這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,能確保兩流量比值不變,是應(yīng)用最多的方案。七、控制系統(tǒng)79

分程控制就是由一只調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制兩只或更多只控制閥,每只控制閥在控制器輸出信號(hào)的某段范圍內(nèi)工作。分程控制示意框圖七、控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看,分程控制屬于單回路的定值控制系統(tǒng),其控制過程與簡單控制系統(tǒng)一樣。80

1.生產(chǎn)中需用多種物料作調(diào)節(jié)介質(zhì)的過程圖13-20熱交換器溫度分程控制采用熱水與蒸汽兩種不同物料作為調(diào)節(jié)介質(zhì),在一般控制系統(tǒng)中難于實(shí)現(xiàn),但在分程控制系統(tǒng)中,不僅充分利用了熱水,而且節(jié)省了蒸汽。七、控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合81有時(shí)生產(chǎn)過程負(fù)荷變化很大,要求有較大范圍的流量變化。若用一個(gè)控制閥,由于控制閥的可調(diào)范圍R是有限的,當(dāng)最大流量和最小流量相差太懸殊時(shí),就會(huì)降低控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量,這時(shí)可采用分程控制系統(tǒng)。閥門動(dòng)作示意圖分程控制七、控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合2.用來保證在不同負(fù)荷下的正?？刂?2復(fù)雜控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)

均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)

前饋控制系統(tǒng)

選擇控制系統(tǒng)

三沖量控制系統(tǒng)

七、控制系統(tǒng)83控制系統(tǒng)投用工藝人員儀表人員1、現(xiàn)場(chǎng)儀表、閥門校驗(yàn)2、控制器正反作用檢查3、控制閥氣開、氣關(guān)檢查4、。。1、閥門動(dòng)作方向2、參數(shù)設(shè)定…3、控制器手/自動(dòng)切換4、..七、控制系統(tǒng)84八、集散