过程控制作业复习正式课件.ppt

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过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习过程控制系统的定义：

过程控制系统的定义：

为实现对某个为实现对某个工艺参数的自动控制工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的些仪表、装置及工艺对象、设备构成的一个整体。

一个整体。

过程控制系统的主要任务是：

对生产过程中的重要参数（过程控制系统的主要任务是：

对生产过程中的重要参数（温度、压力温度、压力、流量、物位、成分、湿度流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。

等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。

控制系统由控制系统由被控对象、检测变送器、控制器和执行器被控对象、检测变送器、控制器和执行器等组成等组成过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习一般控制系统的组成及框图一般控制系统的组成及框图一般控制系统的组成及框图一般控制系统的组成及框图控制系统由控制系统由被控对象、检测变送、控制器和执行器被控对象、检测变送、控制器和执行器等组成等组成n通常将执行器、被控对象和检测变送环节合并为通常将执行器、被控对象和检测变送环节合并为广义对象。

广义对象。

过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习一般控制系统的框图一般控制系统的框图一般控制系统的框图一般控制系统的框图过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习1.按设定值的形式分类按设定值的形式分类1）定值控制系统定值控制系统设定值恒定不变。

设定值恒定不变。

2）随动控制系统随动控制系统设定值随时可能变化。

设定值随时可能变化。

3）程序控制系统程序控制系统设定值按预定的时间程序变化。

设定值按预定的时间程序变化。

给定值给定值被控变量被控变量干扰干扰f控制器控制器变送器变送器执行器执行器被控对象被控对象+e实测值实测值过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习2.按系统的结构特点分类按系统的结构特点分类1）反馈控制系统（闭环控制系统）反馈控制系统（闭环控制系统）给定值给定值被控变量被控变量干扰干扰f控制器控制器变送器变送器执行器执行器被控对象被控对象+e实测值实测值2）前馈控制系统（开环控制系统）前馈控制系统（开环控制系统）测量值测量值被控量被控量干扰干扰f控制器控制器执行器执行器被控对象被控对象开环控制系统原理框图开环控制系统原理框图检测变送器检测变送器过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习3）复合控制系统复合控制系统给定值给定值被控变量被控变量干扰干扰f控制器控制器1变送器变送器1执行器执行器被控对象被控对象+e实测值实测值变送器变送器2控制器控制器2+前馈前馈-反馈复合控制系统原理框图反馈复合控制系统原理框图过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习控制系统的单项品质指标小结控制系统的单项品质指标小结q稳定性稳定性衰减比衰减比n=4:

110:

1最佳最佳q准确性准确性余差余差C小好小好最大偏差最大偏差A小好小好q快速性快速性过渡时间过渡时间Ts短好短好振荡周期振荡周期T短好短好过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习第第33章章控制仪表控制仪表控制仪表又称控制器或调节器控制仪表又称控制器或调节器。

其作用是把被控变量。

其作用是把被控变量的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过程进行自动调节。

程进行自动调节。

控制器ye被控变量被控变量测量值测量值x被控变量被控变量给定值给定值xr给定值给定值被控变量被控变量干扰干扰f控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+e实测值实测值自动控制系统方框图自动控制系统方框图控制信号控制信号过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习比例积分微分控制（比例积分微分控制（PID）ettyPID控制作用中，控制作用中，q比例作用是基础控制；比例作用是基础控制；q微分作用是用于加快系统控制速微分作用是用于加快系统控制速度度,可以提高系统稳定性；可以提高系统稳定性；q积分作用是用于消除静差。

积分作用是用于消除静差。

TI决定积分作用强弱。

越小，决定积分作用强弱。

越小，积分作用越强；积分时间积分作用越强；积分时间TI越大，积分作越大，积分作用越弱。

用越弱。

P决定了比例作用的强弱。

决定了比例作用的强弱。

P越小，越小，比例控制作用越强比例控制作用越强TD决定微分作用强弱。

决定微分作用强弱。

TD越大，微分作用越强；越大，微分作用越强；TD越小，微越小，微分作用越弱。

分作用越弱。

过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习第第22章章被控过程的数学模型被控过程的数学模型给定值给定值被控量被控量干扰干扰f控制器控制器变送器变送器执行器执行器被控对象被控对象+e实测值实测值被控对象被控对象Xri（s）被控变被控变量量被控过程的数学模型被控过程的数学模型：

指被控对象在各输入量作用下，其响应输出量变化的函：

指被控对象在各输入量作用下，其响应输出量变化的函数关系式。

数关系式。

操纵变量操纵变量过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习机理法建模机理法建模单容对象单容对象双容对象双容对象过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习结构结构工作原理工作原理电动调节阀电动调节阀电电/气阀门定位器气阀门定位器电电/气转换器气转换器调节阀的调节阀的选择与计算选择与计算调节阀的流量特性调节阀的流量特性调节阀的流通能力调节阀的流通能力调节阀的气开气关调节阀的气开气关型式型式气动调节阀气动调节阀第第3章章执行器执行器过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习执行器执行器执执行行器器作作用用：

它它将将控控制制器器送送来来的的控控制制信信号号转转换换成成执执行行动动作作，从从而而操操纵纵进进入入设设备备的的能能量量（操操纵纵变变量量），将将被被控控变变量量维维持持在在所所要要求求的的数数值上或一定的范围内。

值上或一定的范围内。

给定值给定值被控变量被控变量干扰干扰f控制器控制器测量变送器测量变送器执行器执行器被控对象被控对象+e实测值实测值自动控制系统方框图自动控制系统方框图过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习调节阀的调节阀的流量特性流量特性流量流量特性的定义：

特性的定义：

被被控控介介质质流流过过阀阀门门的的相相对对流流量量与与阀阀门门的的相相对对开开度度（相相对对位位移移）间间的的关关系系称称为为调节阀的流量特性。

调节阀的流量特性。

Q/Qmax相对流量相对流量l/L相对开度相对开度LQ过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习固有（固有（理想）理想）流量特性流量特性在在将将控控制制阀阀前前后后压压差差固固定定时时得得到到的的流流量量特特性性称称为为固固有有流流量量特特性性。

它取决于阀芯的形状。

它取决于阀芯的形状。

3142

（1）直线特性直线特性

（2）等百分比特性等百分比特性（3）快开特性快开特性（4）抛物线特性抛物线特性v直直线线阀阀的的流流量量放放大大系系数数在在任任何何一一点点上上都都是是相相同同的的。

直直线线阀阀在在小小开开度度时时控控制制作作用用很很强强，而而在在大大开开度度时时控控制制作作用用很很弱弱。

体体现现在在控控制制效效果果上上，小小开开度度时时控控制制力力强强，容容易易引引起起系系统统振振荡荡，大大开开度度时时，控控制制力力弱弱，控制缓慢。

控制缓慢。

v对对数数阀阀曲曲线线斜斜率率（放放大大系系数数）随随行行程程的的增增大大而而增增大大。

流流量量小小时时，流流量量变变化化小小；流流量量大大时时，流流量量变变化化大大。

等等百百分分比比阀阀在在各各流流量量点点的的放放大大系系数数不不同同，但但在在各各点点流流量量变变化化相相对对比比值值是是相相同的，对流量的控制力是相同的。

同的，对流量的控制力是相同的。

过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习调节阀的工作流量特性调节阀的工作流量特性实实际际使使用用时时，调调节节阀阀装装在在具具有有阻阻力力的的管管道道系系统统中中。

管管道道对对流流体体的的阻阻力力随随流流量量而而变变化化，阀阀前前后后压压差差也也是是变变化化的的，这这时时流量特性叫流量特性叫调节阀的工作流量特性调节阀的工作流量特性过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习调节阀气开式与气关式的选择（重要）调节阀气开式与气关式的选择（重要）气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。

气动调节阀在气压信号中断后阀门会复位。

随着输入气压信号增大，阀门开度逐渐关小的称为随着输入气压信号增大，阀门开度逐渐关小的称为气关式。

气气关式。

气关式阀在气压信号中断时全开。

关式阀在气压信号中断时全开。

随着输入气压信号增大，阀门逐渐开大的称为随着输入气压信号增大，阀门逐渐开大的称为气开式。

气开式气开式。

气开式阀在气压信号中断时全关。

阀在气压信号中断时全关。

气关式气关式气关式气关式气开式气开式气开式气开式气动薄膜调节阀的气开式与气关式：

气动薄膜调节阀的气开式与气关式：

过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习给水阀给水阀燃气阀燃气阀蒸汽蒸汽例：

例：

选选择择蒸蒸汽汽锅锅炉炉的的控控制制阀阀门门时时，为为保保证证失失控控状态下锅炉的安全：

状态下锅炉的安全：

给水阀应选气关式给水阀应选气关式燃气阀应选气开式燃气阀应选气开式v阀门气开气关式的选择原则：

阀门气开气关式的选择原则：

当控制信号中断时，阀门的复位位置能使工艺设备处当控制信号中断时，阀门的复位位置能使工艺设备处于安全状态。

若此时要求阀门全开，选气关式，若要求阀门于安全状态。

若此时要求阀门全开，选气关式，若要求阀门全关，选气开式。

全关，选气开式。

过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习为为了了说说明明选选择择方方法法，对对各各环环节节先先定定义义一一个个表表示示其其性性质质的的正正（“”），负负（“”）符号。

）符号。

q变变送送器器：

输输出出信信号号随随被被测测变变量量增增加加而而增增加加，为为“”；反反之之为为“”。

变变送器一般都为送器一般都为“”q执行器：

气开阀为执行器：

气开阀为“”，气关阀为，气关阀为“”q被控对象：

若控制变量增加，被控参数随之增加，为被控对象：

若控制变量增加，被控参数随之增加，为“”，反之为，反之为“”。

q控制器：

控制器：

正正作作用用控控制制器器：

当当给给定定值值不不变变时时，随随测测量量值值增增加加，控控制制器器输输出出增增加加。

或者测量值不变时，给定值减小时，控制器输出增加。

取为或者测量值不变时，给定值减小时，控制器输出增加。

取为“-”反反作作用用控控制制器器：

当当给给定定值值不不变变时时，随随测测量量值值增增加加，控控制制器器输输出出减减小小。

或者测量值不变时，给定值减小时，控制器输出减小。

取为或者测量值不变时，给定值减小时，控制器输出减小。

取为“+”偏差偏差控制器控制器执行器执行器对象对象变送器变送器给定值给定值被调参数被调参数干扰干扰测测量量值值调节器正反作用的选择调节器正反作用的选择过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习偏差偏差控制器控制器执行器执行器对象对象变送器变送器给定值给定值被调参数被调参数干扰干扰测测量量值值调节器正反作用的确定原则：

调节器正反作用的确定原则：

保证系统构成负反馈保证系统构成负反馈简单的判定方法：

简单的判定方法：

闭合回路中闭合回路中各环节符号之积为各环节符号之积为“+”。

过程控制系统与仪表过程控制系统与仪表复习复习例：

储槽液位控制系统例：

储槽液位控制系统LTLCM-正正气开气开出料要求：

出现故障或气源断开要求：

出现故障或气源断开时，不允许物料全部流走。

试确定时，不允许物料全部流走。

试确定调节器的正，反作用方式。

调节器的正，反作用方式。

LTLCM+反反气关气关出料例：

另一工艺的储槽液位控制系统例：

另一工艺的储槽液位控制系统要求：

出现故障或气源断开时，物料不要求：

出现故障或气源断开时，物料不能溢出储槽。

试确定调节器正反作用方式