章 自动控制系统基本概念.ppt

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1、第一章食品加工自动控制系统基本概念内容提要：◆食品加工自动化的主要内容◆自动控制系统的基本组成及方块图◆自动控制系统的分类◆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控制系统的过渡过程控制系统的品质指标影响控制系统过渡过程品质的主要因素◆工艺管道及控制流程图图形符号—字母代号—仪表位号1第一节食品加工自动化的主要内容1.自动检测系统利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录，起到人的眼睛的作用。工艺：使各种原材料、半成品加工成

2、为产品的方法和过程22.自动信号和联锁保护系统当工艺参数值超过了允许范围，在事故即将发生之前，信号系统就自动地发出声光信号，告诫操作人员注意，并及时采取措施。如工况已到达危险状态时，联锁系统会立即自动采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以防止事故的发生和扩大。它是生产过程中的一种安全装置。3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。34.自动控制系统当主要工艺

3、参数受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正常状态时，自动控制系统能自动地控制系统工作而使主要工艺参数回到期望的数值范围内。5.基本概念◆所谓控制是指为达到预先给定的目的，作用于系统有目的的动作。除控制本身动作外,控制还可以包括监视和安全防护。即监视和安全保护也是控制。◆控制系统(硬件+软件)是指由被控对象和控制装置所构成的，能够对被控对象的工作状态进行调节、使之具有一定的状态和性能的系统。◆系统的控制是依靠调节输入系统能量的方法，使得某些受控参数（物理量、生化量等）按期望规律变化。4第二节自动控制系统的基本组成

4、及方块图▲先看人工操作与自动控制比较图4图1-3液位自动控制系统图控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要51、自动控制系统的基本组成：以实例（贮槽液位系统）说明图1-4贮槽液位自动控制系统6可见自动控制装置一般包括以下三个部分：1)测量元件与变送器——它将贮槽液位h高低的信息转换为一种特定的信号(如电压、电流信号等)，并传送到控制器，相当于人工控制时的眼睛。2)控制器——它接受变送器送来的信号，与生产工艺所要求预先确定液位高度的信号相比较得出偏差，并按某种运算规则算出结果，然后将此结果用特定信号发送到执

5、行器，相当于人工控制时的大脑。73)执行器——在这里就是控制阀，它可以自动地根据控制器送来的信号以及信号值的大小来调节阀门的开启度，相当于人工控制时手和阀的组合。自动控制装置+液体贮槽就构成了一个液位自动控制系统，如上图1-4所示。82、自动控制系统的方块图为了既清楚又方便地表征出一个自动控制系统中各个组成部分之间的相互关系，在研究自动控制系统时，一般往往用方块图来表示控制系统的组成。图1-5自动控制系统方块图9例如图1-4的液位自动控制系统可以用图1-5的方块图来表示。每个方框表示组成系统的一个部分，称为

6、一个“环节”；两个方块之间用一条带有箭头的线段来表示两个环节之间信号的联系，箭头指向方块表示为这个环节的“输入”，箭头离开方块表示为这个环节的“输出”，线旁的字母表示相互之间的作用信号。图1-4中的贮槽和水流管道在图1-5中用一个“对象”方块来表示，其液位就是生产过程中所要控制的变量，在自动控制系统中称为被控变量，用y来表示。10在方块图中，被控变量y就是对象的输出。影响被控变量y的因素来自于进液口流量的改变，这种引起被控变量变化的外来因素，在自动控制系统中称为干扰作用(或扰动)，用f表示，干扰作用是作用于

7、对象的输入信号。当然，出液口流量的变化也是影响液位变化的因素，所以也是作用于对象的干扰作用。干扰作用可以这么理解：没有固定形式，具有随机性质，客观存在,对被控变量要引起波动(或大或小、总有)。11比较机构实际上只是控制器的一个组成部分，不是一个独立的环节，在图中把它单独画出来(一般方块图中均以○或表示)，为的是能更清楚地说明其比较作用。贮槽液位（被控变量）信号是测量元件与变送器的输入信号，而变送器的输出信号Z进入比较机构并与工艺上希望保持的被控变量数值，即给定值x相比较，得出偏差信号e(e=x-z)，并送往

8、控制器。12控制器根据偏差信号e的大小，按一定的规则运算后，发出信号p至执行器，即这里的控制阀，使控制阀的开启度发生变化，从而改变出液口流量以克服干扰对被控变量(液位)的影响。控制阀开启度的变化起着控制作用，具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。如图1-5中流过控制阀的液体流量就是操纵变量。13第三节自动控制系统的分类控制系统有多种类型，可以从各种不同的角度进行分类。1．按照有无反馈测量装置分类控制系统可以分为开环