化工仪表及自动化

化工仪表及自动化第一章自动控制系统基本概念第一节化工自动化的主要内容包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制第二节自动控制系统的基本组成及表示形式干扰作用1、自动化装置的三个部分：测量元件与变送器、自动控制器、执行器干扰作用f2、自动控制系统的表示形式（方框图）fee测量值定值一定值Z定值y定值被控变量定值xpq操纵变量定值控制器输出定值偏差定值给定值定值控制器定值控制阀定值对象定值测量元件变送器定值3、自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，这是与自动检测、自动操纵等开环系统比较最本质的区别4、仪表的图形符号就地安装仪表就地安装仪表集中仪表盘面安装仪表就地仪表盘面安装仪表图中的实线改为虚线就是分别的盘后安装仪表5、字母代号字母第一位字母后继字母被测变量修饰词功能A分析报警F流量比（分数）~~~~~~~~~L物位~~~~~~~~~~~~~~~~~~P压力~~~~~~~~~~~~~~~~~~T温度~~~~~~~~~传送例如：PIC是一台具有指示功能的液位控制器；TRC是一台同时具有指示、记录功能的温度控制器；LICA是一台具有指示、报警功能的液位控制器第三节自动控制系统的分类定值控制系统、随动控制系统（自动跟踪系统）、程序控制系统（顺序控制系统）第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标控制系统的静态与动态被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，随时间变化的不平衡状态称为系统的动态控制系统的过渡过程稳定过程（非周期衰减过程、衰减振荡过程）不稳定过程（等幅振荡过程、发散振荡过程）三、控制系统的品质指标..……………………CABB/1、最大偏差为A；超调量为B2、衰减比为B:B/；3、余差为C4、过渡时间5、振荡周期第二章过程特性及其数学模型第一节化工过程的特点及其描述方法1、研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种数学描述称为对象的数学建模，一般将被控变量看作对象的输出量，而干扰作用和控制作用看作对象的输入量2、对象的数学模型可分为静态和动态数学模型3、数学模型的表达式：1）非参量模型即是采用曲线或者数据表格等来表示；2）参量模型即是采用数学方程式来描述第二节对象数学模型的建立机理建模和实验建模第三节描述对象特性的参数放大系数KK在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比，越大，表示对输出量的影响越大。二、时间常数T时间常数越大，被控变量的变化也越慢，达到新的稳定值所需时间也越大2、表达式为P=KpeKp越大，比例控制作用越强3、比例度=。其值越大，表示控制作用越弱4、余差的产生（存在余差是比例控制的缺点）由于控制系统固有的原因，使得达到新的平衡时被控变量值会比原来平衡值小三、积分控制（I）消除余差控制动作缓慢，会出现控制不及时，1、控制规律：控制作用的输出变化量P与输入偏差e的积分成正比2、表达式P=KI∫edt当偏差e是常数A时，变成P=KI∫Adt=KIAt3、（由于积分控制控制动作缓慢，会出现控制不及时）所以有：比例积分控制（PI）表达式P=Kp(e+KI∫edt)。用积分时间T1来代替KI得P=Kp(e+∫edt).若偏差为常数A代入得P=KpA+∫edt).缺点：对象滞后很大时，控制时间较长，最大偏差较大；负荷变化过于剧烈时，控制作用不及时四、微分控制(PID)超前控制1、控制规律：控制器的输出信号与偏差信号的变化速度成正比2、表达式：P=3、比例积分微分控制规律为P=Kp(e+∫edt+)第五章执行器第一节气动执行器由执行机构和控制机构两部分组成。作用：前者是执行器的推动装置，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，即是将信号压力的大小转换为阀杆位移的装置；后者是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量，即是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置气动执行器的结构和分类1）执行机构：薄膜式和活塞式2）控制机构：直通单座控制阀、直通双座控制阀、角形控制阀、三通控制阀、隔膜控制阀、蝶阀、球阀、凸轮绕曲阀、笼式阀控制阀的流量特性：指的是被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度间的关系；控制阀的理想流量特性：直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性、快开特性。控制阀的选择：气开式与气关式的选择主要从工艺生产上安全要求出发。考虑原则是信号中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使起源系统发生故障，起源中断时，阀门能自动打开。反之阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀第六章简单控制系统第一节简单控制系统的结构与组成干扰定值干扰定值一定值偏差定值给定值定值控制器定值执行器定值对象定值被控变量定值测量变送装置定值简单控制系统的方框图第二节简单控制系统的设计被控变量的选择操纵变量的选择测量元件特性的影响控制器控制规律的选择（控制器正反作用的确定）对于测量元件及变送器，其作用方向一般是正的。对于被控对象的作用方向，当操纵变量增加时，被控变量也增加的对象属于正作用，反之为负作用。对于控制器，当给定值不变时，被控变量测量值是增加时，控制器的输出也增加属于正作用方向，或者当测量值不变时，给定值减少时，控制器的输出增加的也称为正作用方向，反之为负作用方向。对于执行器，其作用方向取决于是气开阀还是气关阀第三节控制器参数的工程整定临界比例度法、衰减曲线法、经验凑试法第七章复杂控制系统第一节串级控制系统干扰干扰干扰干扰FF2一定值给定值定值主测量、变送定值主控制器定值