化工仪表第1章课件.ppt

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1、第一章自动控制系统的基本概念本章知识点及习题1.了解化工生产过程自动化的主要内容；2.了解自动控制系统的基本组成；3.了解自动控制系统的分类；4.清楚自动化系统的过渡过程及品质指标；5.了解管道及控制流程图的表示方法。自动检测系统：各种检测仪表、显示仪表等。自动信号和联锁保护系统：报警等安全装置。自动操纵及自动开停车系统：按预定步骤完成周期性操作。自动控制系统：简单控制、串级、前馈等。第一节化工自动化的主要内容1.自动检测系统利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分。作用对过程信息的获取与记录作用。图1

2、-1热交换器自动检测系统示意图自动检测系统中主要的自动化装置敏感元件传感器显示仪表对被测变量作出响应,把它转换为适合测量的物理量。对检测元件输出的物理量信号作进一步信号转换。将检测结果以指针位移、数字、图像等形式,准确地指示、记录或储存。2.自动信号和联锁保护系统对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置，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。4.自动控制系统对生产

3、中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。1.2.1自控系统的组成第二节自动控制系统的基本组成及方块图图1人工控制进料口执行器变送器调节器图2自动控制人工控制与自动控制比较人工调节过程:检测水位与希望高度比较确定阀门开度与方向执行眼脑手图1-2人工操作图控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要控制过程：假设Hc↓→浮子↓（测量出Hc，和整定的位置Hg作比较）→阀门↑→Q1↑→Hc↑图3自动控制系统模型浮子——连杆——阀门眼——脑———手三个主要环节的功能

4、对照眼－检测变送器：观察测量液位并将其转换为统一的输出信号；脑－调节器（控制器）：接受变送器送来的信号，与工艺上需要保持的信号比较得出偏差，并计算出调节信号的大小；手－执行器：根据调节器的输出信号调节阀门的大小，进而影响被控量。进料口执行器变送器调节器完成自动控制贮槽中液位高低的任务进料口执行器变送器控制站液位自动控制系统注意：被控对象：需要控制其工艺参数的生产设备或机器。常见的有各种塔器、反应器、换热器、泵、压缩机和贮槽等。遇到复杂控制对象时，只有塔的某一与控制有关的相应部分才是某一控制系统的被控对象。塔顶温度、压力塔

5、底温度、塔釜液位中部进料流量例：复杂的生产设备—蒸馏塔、吸收塔1.2.2自动控制系统方块图在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。下页图为液位自动控制系统地方块图每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，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间的作用信号。方块图中，x指设定值；z指输出信号；e指偏差信号；p指发出信号；q指出料流量信号；y指被控变量；f指扰动作用。当x取正值，z取

6、负值，e=x-z，负反馈；x取正值，z取正值，e=x+z，正反馈。1.2.2自动控制系统的方块图图1-5自动控制系统方块图概念：正反馈与负反馈反馈又称回馈，是控制论的基本概念，指将系统的输出返回到输入端并以某种方式改变输入，进而影响系统功能的过程。反馈可分为负反馈和正反馈。负反馈使输出起到与输入相反的作用，使系统输出与系统目标的误差减小，系统趋于稳定；正反馈使输出起到与输入相似的作用，使系统偏差不断增大，使系统振荡，可以放大控制作用。对负反馈的研究是控制论的核心问题。图1-5自动控制系统方块图进料口执行器变送器控制站其他控制

7、系统用同一种形式地方块图可以代表不同的控制系统。图1-6蒸汽加热器温度控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。基本组成：方块（环节）、带箭头的线条（信号的流向）。方块图：表示自动控制系统各环节之间的相互影响和信号联系。主要包括被控对象（具体物理对象，如水槽、锅炉等）、变送器（反馈环节）、控制器、执行器。系统框图、术语自动控制系统中的术语和定义扰动量：会产生不希望的输出信号，其本身是系统的输入量；参

8、考输入、给定值、设定值：Setpoint;SP；被控量、输出量（Output），如温度、压力等；反馈值：:从输出端反馈至输入端的信号；偏差：:输入值－反馈值；控制系统的4个基本环节：被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器几个常用术语：（1）被控对象需要实现控制的设备、机械或生产