过程控制原理与工程 教学课件 作者 于辉 主编 第5章.ppt

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1、过程控制原理与工程于辉主编过程控制原理与工程第5章5.1　简单控制系统的组成5.2　被控变量与操纵变量的选择5.2.1　被控变量的选择5.2.2　操纵变量的选择5.3　测量滞后对控制质量的影响及克服办法5.3.1　测量滞后对控制质量的影响5.3.2　克服测量滞后及信号的处理方法5.4　控制阀的选择5.4.1　控制阀概述5.4.2　控制阀的流量特性过程控制原理与工程第5章5.4.3　控制阀的流量特性的选择5.4.4　控制阀气开、气关形式的选择5.4.5　阀门定位器的正确使用5.5　控制器的选择5.5

2、.1　控制器控制规律的选择5.5.2　控制器正、反作用的确定5.6　简单控制系统工程应用案例5.7　简单控制系统的投运和控制器参数整定5.7.1　系统的投运5.7.2　控制器参数的工程整定过程控制原理与工程第5章5.8　简单控制系统的故障及故障排除5.8.1　自动控制系统的故障及判别方法5.8.2　故障分析举例过程控制原理与工程5.1　简单控制系统的组成图5-1　简单液位控制系统过程控制原理与工程5.1　简单控制系统的组成图5-2　单回路控制系统的组成框图过程控制原理与工程5.2　被控变量与操纵变

3、量的选择在自动控制系统的组成框图中最重要的是确定控制对象，控制对象是最重要的工艺生产设备。确定控制对象也就是选择对象的输入信号(操纵变量)与对象的输出信号(被控变量)，一旦操纵变量与被控变量确定后，控制通道中对象的特性也就确定了。过程控制原理与工程5.2.1　被控变量的选择1)尽量选择能直接反映产品质量指标的变量作为被控变量。2)如果工艺变量本身(如温度、压力、流量、液位等)就是要求控制的指标，则称为直接控制指标。3)被控变量一般应该是独立可调的，不应因调整它而引起其他变量的明显变化，发生关联作用

4、而影响整个生产过程的稳定。4)被控变量应是易于检测且灵敏度足够大的变量。过程控制原理与工程5.2.2　操纵变量的选择1.对象静态特性对控制质量的影响及按静态特性选择操纵变量2.对象动态特性对控制质量的影响及按动态特性选择操纵变量过程控制原理与工程1.对象静态特性对控制质量的影响及按静态特性选择操纵变量图5-3　变换炉反应温度控制系统1)控制进入变换炉的冷激量。过程控制原理与工程1.对象静态特性对控制质量的影响及按静态特性选择操纵变量2)控制进入变换炉的煤气量。3)控制进入变换炉的蒸汽量。过程控制原

5、理与工程2.对象动态特性对控制质量的影响及按动态特性选择操纵变量图5-4　干扰通道的动态响应曲线过程控制原理与工程2.对象动态特性对控制质量的影响及按动态特性选择操纵变量(1)控制通道时间常数T0、纯滞后时间0对控制质量的影响　控制通道时间常数T0太大，过程反应速度慢，控制作用对被控变量的动态响应慢，易引起较长的过渡时间。(2)干扰通道时间常数Tf、纯滞后时间f对控制质量的影响　控制系统在阶跃扰动的作用下，干扰通道的Tf越大，干扰对被控变量的影响越慢。过程控制原理与工程2.对象动态特性对控制质量的

6、影响及按动态特性选择操纵变量图5-5　有、无纯滞后的过渡过程1)如一个控制系统存在两个以上的干扰通道，从动态角度看，时间常数小的干扰通道对被控变量的影响最显著。过程控制原理与工程2.对象动态特性对控制质量的影响及按动态特性选择操纵变量2)控制通道时间常数(T0)越小对被控变量的影响越为明显。3)在选择操纵变量时，应使干扰作用点靠近控制阀而远离测量元件处。过程控制原理与工程5.3　测量滞后对控制质量的影响及克服办法测量变送器的作用是把工艺变量的值检测出来，并转换成统一电(或气)信号，如风压0.02～

7、0.1MPa，或电信号4～20mA，等等。下面从控制系统的角度，对在参数的测取和变送中碰到的问题进行讨论。过程控制原理与工程5.3.1　测量滞后对控制质量的影响1.纯滞后时间m2.测量滞后Tm过程控制原理与工程1.纯滞后时间m图5-6　pH值控制系统过程控制原理与工程2.测量滞后Tm图5-7　反应器温度自动控制系统过程控制原理与工程2.测量滞后Tm图5-8　控制过程记录曲线图过程控制原理与工程5.3.2　克服测量滞后及信号的处理方法1.克服测量滞后的方法2.测量信号的处理过程控制原理与工程1.克服

8、测量滞后的方法(1)选择快速的测量元件　克服测量滞后的根本办法就是合理选择快速的测量元件。(2)正确选择安装位置　在自动控制系统中，以温度控制系统的测温元件和质量控制系统的采样装置所引起的测量滞后为最大，它与元件外围物料的流动状态、流体的性质和停滞层厚度有关，如果把测量元件安装在死角、容易挂料、结焦的地方，将大大增加测量滞后。过程控制原理与工程1.克服测量滞后的方法图5-9　焙烧炉灵敏点示意图过程控制原理与工程1.克服测量滞后的方法(3)正确使用微分单元　对于测量滞后大的系统，引入