简单过程控制系统--单回路控制系统的工程设计.ppt

《简单过程控制系统--单回路控制系统的工程设计.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章简单过程控制系统----单回路控制系统的工程设计过程控制系统工程设计概述控制方案设计检测、变送器选择执行器(调节阀)选择控制器(调节器)选择过程计算机控制系统的设计过程控制系统的投运和控制器参数整定单回路控制系统的设计举例单回路过程控制系统亦称单回路调节系统，简称单回路系统，一般是指针对一个被控过程(调节对象)，采用一个测量变送器监测被控过程，采用一个控制(调节)器来保持一个被控参数恒定(或在很小范围内变化)，其输出也只控制一个执行机构(调节阀)。Single-Loopcontrolsystem特点：结构简单，投资少，易于调整和投运，尤其适用

2、于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓，或者对被控变量要求不高的场合，约占目前工业控制系统的80%以上。其分析、设计方法是其它各种复杂过程控制系统分析、设计的基础。第一节过程控制系统工程设计概述要分析、设计和应用好一个过程控制系统：首先应对被控过程做全面了解，对工艺过程、设备等做深入的分析；然后应用自动控制原理与技术，拟定一个合理正确的控制方案，选择合适的检测变送器、控制(调节)器、执行器，从而达到保证产品质量、提高产品产量、降耗节能、保护环境和提高管理水平等目的。本节介绍过程控制系统设计中的一些共性的原则。一、对过程控制系统设计的一般

3、要求安全性：最重要也是最基本的要求。通常采用参数越限报警、事故报警、联锁保护等措施加以保证。稳定性：绝对稳定、稳定裕量、良好的动态响应特性(过渡过程时间短，稳态误差小等)。经济性：提高产品质量、产量的同时，降耗节能，提高经济效益与社会效益。采用先进的控制手段，优化控制。在工程上，以上要求往往相互矛盾。因此在设计时，应根据实际情况，分清主次，以保证满足最重要的质量、指标要求并留有余地。过程控制系统的品质由组成系统的结构和各个环节的特性所决定。因此对于过程控制系统设计者来说除了掌握自动控制理论、计算机、仪器、仪表知识外，还要十分熟悉生产过程的工艺流程，

4、从控制的角度理解它的静态与动态特性，并能针对不同被控过程、不同的生产工艺控制要求，设计不同的控制系统。例：热交换过程：过程特性复杂，时延明显液位过程：时间常数有大有小燃烧过程：燃料不一（煤、油、气等）二、过程控制系统设计步骤过程控制系统的设计，从任务的提出到系统投入运行，是一个从理论设计到实践，再从实践到理论设计的多次反复的过程，往往要多次用试探法和综合法并借助计算机来模拟仿真。1．建立被控过程的数学模型只有掌握了(深入了解了)过程的数学模型，才能深入分析过程的特性和选择正确的控制方案。2．选择控制方案根据设计任务和技术指标要求，经过调查研究，综合

5、考虑安全性、稳定性、经济性和技求实施的可行性、简单性，进行反复比较，选择合理的控制方案。过程方案初步确定后，应用控制理论并借助计算机辅助分析进行系统静态、动态持性分析计算，判定系统的稳定性、过渡过程等特性是否满足系统的品质指标要求。3.控制设备选型根据控制方案和过程特性、工艺要求，选择合适的测量、变送器、控制器(控制规律)、执行器(调节阀)等。4.实验(和仿真)有些在系统设计过程中难以考虑的因素，可以在实验中考虑，同时通过实验可以检验系统设计的正确性，以及系统的性能。控制方案设计：系统设计的核心。若控制方案设计不正确，则无论选用何种先进的过程控制仪

6、表或计算机系统，其安装如何细心，都不可能使系统在工业生产过程中发挥良好的作用，甚至系统不能运行。工程设计：包括仪表或计算机系统选型、控制室操作台和仪表盘设计、供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。工程安装和仪表调校调节器参数整定三、过程系统设计的主要内容四、系统设计中的若干问题1．越限报警与联锁保护例：加热炉热油出口温度的设定值为300℃，工艺要求其高、低限分别为305℃和295℃。例：加热炉运行中出现严重故障必须紧急停止运行时，应立即先停燃油泵，然后关掉燃油阀，经过一定时间后，停止引风机，最后再切断热油阀。2．其它系统安全保护对策危险环境条

7、件(如高温、高压、易燃、易爆、强腐蚀等)下，还必须采取相应的安全保护对策，如采用系统可靠性设计，选用本质安全防爆〔防腐、防爆结构材料)的仪器仪表及装置等。第二节控制方案设计单回路系统(图3—1)控制方案设计包括：合理选择系统性能指标合理选择被控参数Y(s)和控制参数Q(s)合理设计(选择)控制(调节)规律Wc(s)被控参数的测量与变送Wm(s)、执行器(调节阀)Wv(s)的选择被控过程总是不时受到各种外来干扰的影响，即系统经常处于动态过渡过程，因而评价一个过程控制系统的性能、质量，主要看它在受到外来扰动作用或给定值发生变化后，能否迅速地、准确地且平

8、稳地(而不是剧烈振荡地)回复(或趋近)到原(或新)给定值上。(一)系统阶跃响应性能指标1．余差(静态偏差)C(静态指标)指