化工仪表第6章简单控制系统

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1、化工仪表及自动化第六章简单控制系统第一个问题：控什么？答：控制工艺要求的指标具体分为两种情况：1.工艺要求的指标可以直接在线测量直接控制这个指标就可以了（直接指标控制）2.工艺要求的指标不可以直接在线测量寻找一个于工艺指标有明显的对应关系，且可以测量的另一个间接指标，通过控制间接指标来达到控制工艺指标的目的（间接指标控制）例如：精馏塔的组分是不能直接在线测量的，通过分析可以发现，当压力恒定的时候，组分与温度存在单值对应关系；或者温度恒定的时候，组分与压力存在单值对应关系，根据P155中的分析，最终可以确定

2、：固定压力，通过控制温度来间接控制组分是合理的第三个问题：以什么方式控？答：没有标准答案（选择合适的调节规律）最常用的调节规律：位式控制、P、PI、PD、PID（需要充分理解各种调节规律的特点和适用场合）后续问题：如何整定PID参数？答：临界比例度法＋经验衰减曲线法＋经验经验凑试法最好的方法就是“经验”第二个问题：拿什么控？答：拿一个对被控变量影响较显著的变量来控。K大一些，T小一些，τ最好为0选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择控制规律系统投运参数整定概述第一节简单控制系统的结构与组成简单

3、控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。图6-1液位控制系统图6-2温度控制系统第一节简单控制系统的结构与组成图6-3简单控制系统的方块图从图中可知简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。有一条从输出端到输入端的反馈第二节简单控制系统的设计生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按一定规律变化）的变量称为被控变量。明确控制目的使生产过程自动按照预定的目标进行，并使工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预定规律变化）分析

4、生产工艺“关键”变量：对产品的产量、质量以及生产过程的安全具有决定作用的变量确定被控变量两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的变量做为间接控制指标。一、被控变量的选择第二节简单控制系统的设计图6-4精馏过程示意图1—精馏塔；2—蒸汽加热器图6-5苯-甲苯溶液的T-x图图6-6苯-甲苯溶液的p-x图举例塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者之间的关系为：XD=f(TD，P)，两个独立变量。第二节简

5、单控制系统的设计从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。原因：在精馏塔操作中，压力往往需要固定。只有将塔操作在规定的压力下，才易于保证塔的分离纯度，保证塔的效率和经济性。否则将影响工况，挥发度可能改变。物料平衡可能破坏，引起负荷波动。在塔压固定的情况下，精馏塔各层塔板上的压力基本上是不变的，这样各层塔板上的温度与组分之间就有一定的单值对应关系。所选变量有足够的灵敏度。第二节简单控制系统的设计选择被控变量的原则①要有代表性。被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般是工艺过程中较重要的

6、变量。③滞后要小。尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。④灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。⑤成本要低。选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。②被控变量应是独立可控的。简单控制系统的被控变量应避免和其他控制系统的被控变量有关联（耦合)关系。第二节简单控制系统的设计在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量称为操纵变量。最常见的操纵变量是介质的

7、流量。操作变量系统干扰通过工艺分析确定二、操纵变量的选择1、操纵变量第二节简单控制系统的设计图6-7精馏塔流程图如果根据工艺要求，选择提馏段某块塔板（一般为灵敏板）的温度作为被控变量。举例控制变量与干扰变量原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择一个对被控变量影响显著而且可控性良好的输入作为操纵变量后，其它所有未被选中的输入则成了为系统的干扰变量。图6-8影响提馏段温度各种因素示意图第二节简单控制系统的设计影响提馏段灵敏板温度T灵的因素主要有：通过工艺分析，选择蒸汽流量作为操纵变量。控制更及时，更显著。图6

8、-8影响提馏段温度各种因素示意图进料流量Q入不可控进料成分X入不可控进料温度T入不可控回流流量Q回可控回流温度T回(不可控)加热蒸汽流量QZ可控冷凝器冷却温度(不可控)塔压P不可控图6-9干扰通道与控制通道示意图干扰变量由干扰通道施加在对象上，起着破坏作用，使被控变量偏离给定值；操纵变量由控制通道施加到对象上，使被控变量回复到给定值，起着校正作用。控制质量系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期。对象特性