自动化仪表绪论

1、2022-5-91q1.1 1.1 过程控制系统的定义与组成过程控制系统的定义与组成q1.2 1.2 过程控制的特点过程控制的特点q1.3 1.3 性能指标性能指标q1.4 1.4 过程控制系统的类别过程控制系统的类别第一章第一章 绪论绪论v1.1.1过程控制系统的定义2022-5-922022-5-93进进料料口口出出料料口口H玻璃管液位计玻璃管液位计进进料料口口执执行行器器变变送送器器调调节节器器常见常见 过程控制系统过程控制系统2022-5-94水槽液位控制 F1LC工作过程：F1增加 L增加 变送器输出信号增加 偏差（测量值-设定值）为正、增加 控制器输出增加 阀开度增加 F2增加 L

2、降低； F22022-5-95常见常见 过程控制系统过程控制系统2022-5-96常见过程控制系统常见过程控制系统热空气燃料燃料嘴炉膛汽包过热器减温器PMD负荷设备调节阀过热蒸汽送负荷设备炉墙省煤器热空气送往炉膛给水空气预热器冷空气烟气(经引风机送往烟囱)2022-5-97锅炉设备的三大控制系统给水量减温水燃料量送风量引风量水 位蒸汽温度蒸汽压力过剩空气炉膛负压负荷锅炉设备主要控制系统：（1）锅炉汽包水位的控制；）锅炉汽包水位的控制； （2）锅炉燃烧系统的控制；）锅炉燃烧系统的控制； （3）过热蒸汽系统的控制。）过热蒸汽系统的控制。2022-5-98常见过程控制系统常见过程控制系统（a）手动控

3、制 （b）自动控制蒸汽汽包省煤器给水LTLC蒸汽汽包省煤器给水玻璃管液位计锅炉汽包液位控制2022-5-99常见常见 过程控制系统过程控制系统2022-5-910常见常见 过程控制系统过程控制系统2022-5-911工作原理：燃油量增加 T2增大 T1增大变送器输出信号增加 偏差（测量值-设定值）为正、增加 控制器输出减小 （反作用）阀开度减小 燃油量降低讨论：分析原油量减少的控制过程；加热炉温度控制锅炉过热蒸汽温度控制系统2022-5-9122022-5-9131.1.2 控制系统组成简单控制系统由检测变送单元、控制器、执行器和被控对象组成。简单控制系统由检测变送单元、控制器、执行器和被控对

4、象组成。 被控对象被控对象：是指某些被控制的装置或设备。例如加热炉、高炉、沸是指某些被控制的装置或设备。例如加热炉、高炉、沸腾炉、回转窑以及贮藏物料的槽罐或输送物料的管段等。腾炉、回转窑以及贮藏物料的槽罐或输送物料的管段等。 检测元件和变送器检测元件和变送器：用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为：用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号输出。标准信号输出。 控制器控制器：用于将检测变送单元的输出信号与设定值信号进行比较，：用于将检测变送单元的输出信号与设定值信号进行比较，按一定的控制规律对其偏差信号进行运算，运算结果输出到执行器。按一定的控制规律对其偏差信号进行运算，运算结果输出到

5、执行器。 执行器执行器：执行器接收控制器的输出信号，通过改变执行器节流件的：执行器接收控制器的输出信号，通过改变执行器节流件的流通面积来改变操纵变量。流通面积来改变操纵变量。2022-5-914控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器2022-5-9152022-5-9162022-5-9172022-5-918锅炉磁力水位仪锅炉磁力水位仪射频导纳物位计射频导纳物位计电动浮筒液位计电动浮筒液位计2022-5-919TP-HW2000红外碳硫分析仪红外碳硫分析仪红外线气体分析器红外线气体分析器二氧化碳二氧化碳/温度检测仪温度检测仪2022-5-920控制器控制器被控

6、对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器压力变送器压力变送器一体式温度变送器一体式温度变送器扩散硅液位变送器扩散硅液位变送器2022-5-921控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器数字调节器数字调节器模拟调节器模拟调节器2022-5-922控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器直行程电动执行器直行程电动执行器2022-5-9231.2 过程控制的特点1、系统由过程检测控制仪表组成、系统由过程检测控制仪表组成 2、被控对象多样性、被控对象多样性 3、过程存在滞后、过程存在滞后4、过程特性非线性、过程特性非线性5、控制

7、系统比较复杂、控制系统比较复杂6、定值控制是过程控制的一种主要控、定值控制是过程控制的一种主要控制形式制形式1.3 过程控制系统的性能指标v1.3.1过程控制系统的过渡过程2022-5-924v1.3.2过程控制系统的性能指标v1、衰减比n和衰减率2022-5-925v2、动态偏差v3、静态偏差v4、调整时间Tcv 被控量在稳定值的5%(或2%)以内，达到新的平衡状态所经历的的时间。2022-5-9262022-5-9271.4 过程控制系统的分类（一）按划分过程控制类别的方式： 1、按参数分类：温度、压力、流量及液位控制系、按参数分类：温度、压力、流量及液位控制系统统 2、按任务分类：定值、

8、前馈、比值、均匀、分程、按任务分类：定值、前馈、比值、均匀、分程及自适应控制系统及自适应控制系统 3、按动作规律：比例、比例积分、比例积分微分、按动作规律：比例、比例积分、比例积分微分及位式控制系统及位式控制系统 4、按构成回路：开环、闭环控制系统、按构成回路：开环、闭环控制系统 5、按处理信号：模拟、数字控制系统、按处理信号：模拟、数字控制系统 6、按是否采用计算机：常规仪表、计算机控制系统、按是否采用计算机：常规仪表、计算机控制系统v（二）按设定值的形式 v 1、定值控制系统v 2、随动控制系统v 3、程序控制系统2022-5-9282022-5-9292022-5-9302022-5-9

9、31t01234T52022-5-932过程控制仪表与装置的分类过程控制仪表与装置的分类按能源形式分类按能源形式分类按信号类型分类按信号类型分类按结构形式分类按结构形式分类2022-5-933按能源形式分类按能源形式分类 可分为电动、气动、液动和机械式等。工业上普遍使可分为电动、气动、液动和机械式等。工业上普遍使用电动和气动控制仪表。用电动和气动控制仪表。 表表1-1 1-1 电动控制仪表和气动控制仪表的比较电动控制仪表和气动控制仪表的比较电动控制仪表电动控制仪表 气动控制仪表气动控制仪表 能源能源 电源（电源（220VAC220VAC） （24V DC24V DC） 气源（气源（140 kP

10、a140 kPa） 传输信号传输信号电信号（电流、电压或脉冲）电信号（电流、电压或脉冲）气压信号气压信号 构成构成 电子元器件（电阻、电容、电子放电子元器件（电阻、电容、电子放大器、集成电路等）大器、集成电路等）气动元件（气阻、气气动元件（气阻、气容、气动放大器等）容、气动放大器等） 接线接线 导线，印刷电路板导线，印刷电路板 导管，管路板导管，管路板 2022-5-934按信号类型分类按信号类型分类 模拟式模拟式控制仪表由模拟元器件构成，其控制仪表由模拟元器件构成，其传输信号为连续变化的模拟量，如电流、电传输信号为连续变化的模拟量，如电流、电压、气压信号等。压、气压信号等。 数字式数字式控制仪表以