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文档简介

自控系统培训资料一、自控系统概述

(1).被控对象和过程变量被控对象:需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象,简称对象。被控变量:对象内要求保持一定数值(或按某一规律变化)的物理量称为被控变量。控制变量(操纵变量):受执行器控制,用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。干扰(前馈):除控制变量(操纵变量)以外,作用于对象并引起被控变量变化的一切因素称为干扰。偏差:偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。但能获取的信息是被控变量的测量值而非实际值,因此,在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏差。1、术语介绍(2).系统运行的基本要求

自动控制系统的(最)基本要求是系统运行必须是稳定的(3).正作用与反作用输出信号随输入信号的增加而增加的环节称为正作用环节输出信号随输入信号的增加而减小的环节称为反作用环节例如:对于调节器来说,测量值增大,输出增大,称为正作用调节器(4).静态(稳态)和动态静态:被控变量不随时间变化的平衡状态(变化率为0,不是静止)。

如果控制系统是稳定的,假设设定值和干扰都保持不变,经过足够长的时间,控制系统中各参数必然会到达一个“相对”平衡状态,这种状态就是所谓的“静态”,或称为“稳态”。动态:被控变量随时间变化的不平衡状态。如果系统原来处于静态,当出现干扰使被控变量发生变化,此时控制系统发生作用,改变调节器输出,使被控变量重新回到设定值来,这么一个从干扰发生、系统控制、直到重新建立平衡的过程称为“动态”过程。(5).过渡过程过渡过程:受到干扰作用后系统失稳,在控制系统的作用下,被控变量回复到新的平衡状态的过程。非周期衰减过程

衰减振荡过程

等幅振荡过程

发散振荡过程

单调发散过程XX√√?一般是不允许的除开关量控制回路2、常见执行器

执行器在的作用接收调节器(计算机)输出的控制信号,使调节阀的开度产生相应变化,从而达到调节操作变量流量的目的。气动执行器电动执行器液动执行器气动阀电动阀在过程控制领域应用很少按阀门的输出:连续式(0~100%)开关式(ON/OFF)调节阀分类-按使用的能源形式:气源PO气动薄膜式执行机构基本结构气源PO正作用式执行机构气动执行机构的输入气信号增加时,其推杆向下移动

反作用式执行机构气动执行机构的输入气信号增加时,其推杆向上移动

气动活塞式执行机构基本结构和工作原理基本部件:活塞和气缸活塞在气缸内随活塞两侧压差而移动两侧可以分别输入一个固定信号和一个变动信号,或两侧都输入变动信号。它的输出特性有比例式及两位式两种。两位式是根据输入执行活塞两侧的操作压力的大小,活塞从高压侧推向低压侧,使推杆从一个位置移到另一极端位置比例式是在两位式基础上加有阀门定位器后,使推杆位移与信号压力成比例关系。P1P2反作用:当输入信号增大时,流过执行器的流量减小

气动调节阀通常称为气关阀

正作用:当输入信号增大时,执行器的开度增大,即流过执行器的流量增大

气动调节阀通常称为气开阀执行器的作用方式选用原则:从安全生产的角度来确定正反作用。信号压力中断时,应保证设备和操作人员的安全,如阀门处于打开位置时危害性小,则应选用气关式;反之,则用气开式。

另外,还要考虑:事故状态下,减少原料或动力消耗,保证产品质量;考虑介质的特性。调节阀阀芯的正反装正装:调节阀阀芯向下移动时,阀芯与阀座之间的流通面积减小。反装:调节阀阀芯向下移动时,阀芯与阀座之间的流通面积增大。3、常见复杂控制形式串级控制系统均匀控制系统比值控制系统分程控制系统前馈控制系统

串级控制的构成和特点

串级控制系统有主、副两个闭合回路;有主、副两个控制器;有分别测量主变量和副变量的两个测量变送器。在串级控制系统中,主回路是定值控制系统,而副回路是随动控制系统串级控制系统由于副回路的引入,改善了对象的特性,使控制过程加快,具有超前控制的作用,从而有效地克服滞后,提高了控制质量。副控制器执行器副对象主变量设定值主干扰串级控制系统方块图主对象主控制器副干扰主测量、变送副测量、变送副变量副回路主回路均匀控制系统不同于常规的定值控制系统,而对被控变量(CV)与控制变量(MV)都有平稳的要求。均匀控制指的是控制功能,而不是控制方案。因为就系统的结构来看,有时象简单控制系统,有时象串级控制系统。所以要识别控制方案是否起均匀控制作用,应从控制的目的进行确定。均匀控制的特点单回路均匀控制系统串级均匀控制系统通过控制器参数的设置,而不是改变控制系统的结构,来实现前后两个变量间的相互协调的。参数整定的目的不是使变量尽快地回到给定值,而是要求变量在允许的范围内作缓慢的变化。控制器参数一般都采用纯比例作用,且控制器比例度放的很大,以使输出变化缓慢,只是在要求较高时,为了防止偏差超过允许范围,才引入适当的积分作用。

均匀控制系统小结比值控制系统比值控制的目的是为了实现几种物料按一定比例混合,使生产能安全、正常的进行。实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统。通常为流量比值控制。单闭环比值控制双闭环比值控制

分程控制系统给定-对象控制器控制阀A控制阀B测量、变送分程控制系统方块图分成控制的特点

分程控制系统中,一台控制器的输出可以同时控制两台甚至两台以上的控制阀;分程控制系统中控制器按输出信号的不同区间去控制不同的阀门;分段一般是由附设在控制阀上的阀门定位器来实现(也可由集散控制系统(DCS)中的分程模块来实现)。前馈控制系统

前馈控制比反馈控制及时,并且不受系统滞后大小的限制。前馈控制属于开环控制一种前馈作用只能克服一种干扰前馈控制的特点在扰动还未影响输出以前,直接改变操作变量,以使输出不受或少受外部扰动的影响。前馈思想反馈控制方案前馈控制方案蒸汽进料出料换热器前馈-反馈控制系统4、DCS及其特点

DCS概述

集散型控制系统被称为DCS,也称分布式控制系统或分散控制系统。它是采用计算机技术、过程控制技术、通信技术、计算机图形技术实现过程控制和过程管理的控制系统。它以多台微处理机分散应用于过程控制,通过通讯总线和操作站及打印机等连接,又能高度集中地进行操作、显示和报警。简而言之就是信息集中、控制分散。DistributedControlSystem——DCSDCS可直译为“分布式控制系统”,“集散控制系统”是按中国人习惯理解而称谓的。DCS的主要特征是它的集中管理和分散控制它采用危险分散、控制分散,而操作和管理集中的基本设计思想,多层分级、合作自治的结构形式显示、操作集中控制功能强数据处理方便统构成灵活,可扩张性好简化了安装工程具有自适应、自诊断和自检测等“智能”可靠性高

DCS的特点

DCS的基本组成及应用

基本组成系统主要由双重化现场控制站、现场监视站、操作站、操作台

、工程师站和打印机等组成。集散控制系统的应用

DCS主要能实现连续、批量和顺序等控制,在电力、冶金、石油、化工、制药等各种领域都得到了极其广泛的应用。5、PID控制器比例控制器(P)输出信号的变化量与输入信号的变化量之间成比例关系,这种控制规律称为“纯比例控制”

比例控制器的作用是调整系统的开环比例系数,提高系统的静态精度,加快系统的响应速度,但对于高于二阶的系统,比例系数过大会造成系统的不稳定。比例控制最大的优点是反应快,控制作用及时

最大的缺点是控制结果存在余差积分控制器(I)

调节器的输出是偏差随时间的积分

积分控制器的作用是消除系统的静态误差,只要有偏差存在,调节器输出会不断变化,直到偏差为0。但积分控制有时会改变系统的稳定性,降低系统响应速度,所以一般不单独采用积分作用,而与比例作用配合使用。比例加积分控制器(PI)

比例积分控制器由于有比例、积分两个可调参数,因此可兼有比例和积分两种控制器的优点,使系统既稳定又有较好的静态和动态性能,这种控制是工程上用途最为广泛的。比例加微分(PD)

比例加微分控制器所产生的控制作用不仅反映了系统的静态误差,同时还反映了误差信号的变化率,因此微分使控制信号提前作用,使系统的响应振荡减轻,过渡过程加快,对系统的稳定性有利。优点:即使偏差很小,只要出现变化趋势,就进行控制,具有超前调节的特点.缺点:假如偏差固定,即使数值很大,微分作用也没有输出,因而不能消除偏差.比例加积分加微分控制器(PID)

在工业生产中,常将比例、积分、微分三种作用规律结合起来,可以得到较为满意的控制质量,包括这三种控制规律的控制器称为比例积分微分三作用控制器,习惯上称为PID控制器。积分控制最大的优点是消除余差

最大的缺点是动作缓慢、产生相位滞后、稳定性降低二、裂解炉控制

1、裂解炉的控制变量操纵变量干扰变量受控变量转化率或裂解深度生产能力炉出口温度平衡过剩空气约束变量横跨段温度炉管温度废锅出口温度阀位操纵变量各组烃类流量蒸汽流量平均炉出口温度负压燃料提升管偏差裂解炉的典型变量2、裂解炉的约束约束因素约束因素3、裂解炉典型控制裂解深度和COT控制燃烧控制4、裂解炉主要联锁仪表位号联锁名称联锁值联锁动作

PB-1133所有裂解炉手动停车PBGOXV-11301关底部FGXV-11302关侧壁FGXV-11303关常明线

XV-11304关DS预置PB-1131室内裂解炉停车PBPB-1132现场裂解炉停车PBLSLL-11303汽包液位低25.3%TSHH-11327A/B过热蒸汽温度535℃TSHH-11331A/BBH113B入口SS温度515℃ISLL-11301引风机故障TSHH-11318A/B急冷器出口温度高420℃PSLL-11336常明线压力低(烧焦/热备)35KPaPSLL-11332底部燃料气压力低9KPaXV-11301关XV-11302关XV-11303关FSLL-11351锅炉给水低流量11.85T/HPSLL-11303液体进料压力低0.68MPaPSLL-11336常明线压力低(运行)35KPa常明线XV-112关PSLL-11334裂解炉侧壁FG气压力10KPaXV-11303关三、压缩机控制

1、压缩机的主要控制系统吸入罐压力控制吸入罐液位控制油系统控制密封气压差控制防喘振控制轴位移和周震动监测联锁系统2、防喘振控制当压力在0.75~1.177MPa变化时KP的范围是0.99~1.008

当温度在65℃~120℃变化时KT的范围是0.99~1.012

超出上述范围后保留最后的值仪表位号联锁名称联锁值联锁动作PAL-2013调速油压力低0.196MPa电子调速器及后备单元跳闸GB-201停车GB-201停车PAL-2031不低PAL-2016不低XA-2011XA-2012GT-201润滑油压力不低54.9KPaGB-201盘车马达GB-2011可以启动GM-2011连接主汽阀跳闸PAL-2011GT-201调速油压力低0.54MPa辅助油泵GAM-2011B启动PAL-2015GT-201润滑油压力低82.4KPaPAL-2019FA-2016密封油液位低45.1KPaPAL-2023FA-2016密封油液位低45.1KPaPAL-2027FA-2016密封油液位低45.1KPaLSHH-2752GB-201复水器EA-215液位过高95%EA-215凝液泵GAM-210B自启动CRA-702-1-HGT-201复水电导过高EMV-703-1失电GT-201复水排地沟PB-702-1BGT-201复水排放复位1、压缩机的主要联锁四、逻辑图常见符号

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