化工过程自动控制系统概述

1、笙工0 人绑总课时：4X9实验：0授课教师：司徒莹课程介绍化工仪表自动化是利用自动控制学科、仪器仪 表科学及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科 的一门综合课程。通过本课程的学习，能了解和掌握化工过程控制与 仪表的基本知识，领会自动控制系统的组成及原理弟一童莎加副乡俊基本楼含化工过程自动化技术概述：_生产过程自动化是工业企业现代化水平的一个重 要标志。生产过程自动化：用自动化装置来管理生产过程的方法就是生产过程自动化。令动调节糸统是令动化生产的核心部分，只 有 tj的形响p 使它们始终毎持盛预先规走的数值上，椽证生产 维持蛊正常或最佳的工艺操作状态。1.1生产过程自动化的主要内容:生产过程

2、令动化，一般要包括国个方面的内彖。动检测糸统:利用各种检测仪晟对主要工艺参数进行指示戎记录, “了解”生产的任务。信号联碱 糸统：对禁此关縫性参救设有自动传号联碳裳置。当工艺 J参起过了允许范ffh糸统自动地发出步光报警他号,以提示及对采取措施。动操纵糸统:根据预先规走的步骤令动地对生*设备进行禁种周 期性的操作。动控制糸统:对生产中禁些关键性参数进行令动调节，使它们奋 受到干扰的影响而偏富正帯状态对，能令动地调回 到规走的的数值施圈内。 12自动控制系统的组成及方块图 人工控制自动控制图1-2人工操作图图13液位自动控制系统图、自动控制系统的组成自动化装置图13液位自动控制系统图a被控对象（

3、对象） b、检测变送器 6控制器（自动化装置）d执行器 丿辅助装置二、自动控制系统的方框图方框:表示一个组成部分,箭头连线：表示信号传递关系。比较环节，表示信号相加减。1.简单控制系统方框图:称环节。被控变量y给定值偏差e检测元件及变送器Z测量店图5蒸汽加热器温度控制系统2. 控制系统常用术语:r被控变量：需要控制的工艺参数r给定值（或设定值）:对应于生产过程中被控变量的期望值r测量值:由检测元件的到的被控变量的实际值。r操纵变量（或控制变量）：受控于调节阀，用以克服干扰影响, 具体实现控制作用的变量成为操作变量,它调节阀的输出信号。r干扰（或外界扰动）:引起被控变量偏离给定值的，除操作变 量

4、以外的各种因素。偏差信号:给定值与测量值的差，在反馈系统中,调节器是带据偏差信号的大小来控制操作变量的。r控制信号:控制器将偏差按一定规律计算得到的量。13自动控制系统的分类分类方法很多,最经常使用的是按给定值的特点（是否变 化？如何变化？）来划分。定值控制系统Y随动控制系统 l程序控制系统第一量为猪制务俊基本楼含午_送,令林=化工过程自动化技术按信号传递的路径来划分r闭环控制系统Y、开环控制系统 1. 4控制系统的过渡过程及其性能指标自动控制系统静态与动态：静态1 （e=0）.空作用A时0控制作用静态2（e=0）、控制系统的过渡过程动态（过发过程）旷发散振荡过程旷等幅振荡过程不稳定阶跃干扰:

5、旷衰减振荡过程CE振荡的单调过程稳定二、控制系统的性能指标:质量指标主要有五项:（衰减振荡过程）旷余差er最大偏差A（或超调量（T ）:r衰减比n旷回复时问t（过减过程肘间、调整肘间） 旷振荡周期T某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰 作用下的过渡过程曲线如下图所示。试分别求 岀最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡 时间（给定值为200C） o1-11温度控制系统过渡过程曲线最大偏差 A = 230-200 = 30C 余差 C = 205-200 = 5 C由图上可以看出 第一个波峰值B = 230-205 = 25Cf 第二个波峰值B = 210205 = 5C f故衰减比应为B:B=2

6、5:5 = 5:1O 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔，故周期 T = 20-5 = 15(min)(遢濾时阐删嘶被控变量限制范围大小有关，假定被控变 量进入额定值的2%,就可以认为过渡过程已经结束，那么 限制范围为200X (2%) =4C,这时，可在新稳态值(205C )两侧以宽度为4 画一区域，上图中以画有阴影 线的区域表示，只要被控变量进入这一区域且不再越出，过 谑过程就口以认为已经结束。) 三、影响控制系统过渡过程品质的主要因素一个自动控制系统可以概括成两大部分，即（被控对象）和自动化装置部分。前者指与该自动控制系统 有关的部分。后者指为实现自动控制所必需的自动化仪表设 备,通常包

7、括测量与变送装置.控制器和执行器等三部分。对于一个自动控制系统,过渡过程品质的,在很大程度上决定于对象的性质。例如在前所述的温度控制 系统中,属于对象性质的主要因素有：换热器的负荷大 小，换热器的结构.尺寸.材质等,换热器内的换热情 况.散热情况及结垢程度等。不同自动化系统要具体分 析。 1. 5工艺管道及控制流程图工艺流程和控制方案的确定后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等,便成了工艺管道及控制流程图。举例由脱甲烷塔來的原料加热蒸汽 t发散振荡过程被调参数来回波动，且波 动振幅逐渐变大，即离给 定值越来越远。等幅振荡过程被调参数在给定值附近来回 波动，且波动振幅保持不变。阶跃干扰：个衰减振荡过程被调参数上下波动，但振幅逐渐 减少，最后稳定在某一数值上非振荡的单调过程被调参数在给定值的某一侧作 缓慢变化，没有来回波动，最 后稳定在某一数值上。当过度过程终了时，被调参数所达到的新的稳态值与给定值之 间的偏差叫做余差（C）,或者说余差就是过度过程终了时的残余 偏差。有余差的调节过程称为有差调节，相应的系统称为有差系统。没有余差的调节过程称为无差调节，相应的系统称为无差系统。