过程检测与控制技术应用讲稿4 简单控制系统课件.ppt

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1、§1简单控制系统的结构与组成定义：由一个测量仪表（测量元件、变送器）、一个控制器和一个执行机构所组成的控制一个对象参数的（单闭环）控制系统。简单控制系统又称单环控制系统。简单控制系统是构成复杂控制系统的基本单元。应用广泛。2021/7/271简单控制系统方块图给定值-控制器检测变送装置执行器对象偏差控制输出干扰操纵变量被控变量测量值2021/7/272实例1LTLCQ进Q出液位控制系统TCTT热载体冷流体温度控制系统简单控制系统热交换器储液罐2021/7/273实例2冷流体入TTTC冷流体出导热油加热循环泵热交换器导热油管道T给定简单控制系统温度控制系统2021/7/274实例

2、3冷流体入TT1TC2冷流体出导热油加热循环泵热交换器导热油管道TT2TC1T1T2T1给定非简单控制系统2021/7/275简单控制系统的设计步骤1.熟悉系统的技术要求或性能指标2.确定控制系统方案,系统组成和控制方式确定.根据被控过程的特性、技术指标、控制任务。还要考虑简单性、经济性、技术实施的可行性。反复研究比较3.适当的计算(建模)4.确定调节器的调节规律5.控制参数的工程整定6.实验验证，补充完善，确定控制方案，工程实施2021/7/276过程控制系统设计的主要内容方案设计：系统设计的核心，系统设计成败的关键工程设计：仪表选型，控制室和仪表盘设计，仪表供电供气系统设

3、计，信号连锁，系统保护调节器参数整定：使系统运行在最佳状态工程安装：控制系统的具体实施，对各个控制检测仪表进行调校和对整个控制回路进行联调，保证系统的正常运行2021/7/277系统设计需注意的问题认真熟悉过程特性明确生产过程中各个生产环节之间的关系重视对测量信号的处理注意系统的安全保护2021/7/278§2被控变量的选择被控变量：生产过程中，希望借助自控系统按一定要求进行控制的变量。按被控变量与生产过程的关系，控制形式分为直接指标控制和间接指标控制。直接指标控制：被控变量本身就是需要控制的工艺指标（如温度、流量、压力、液位、成分）。间接指标控制：产品质量作为被控变量进行控制

4、，会缺乏各种合适的获取质量信号的检测手段或虽能检测，但信号很微弱或滞后大，此时可选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的另一变量，如温度、压力等作为间接控制指标，进行间接控制。2021/7/279间接指标控制实例：豆芽菜生产控制要求出芽率高，生长好，用温度控制电容器要求耐压高，在浸渍干燥过程中用温度控制蛋孵小鸡小鸭要求成活率高，控制温度被控量选择不是只要考虑关键量就行了§2被控变量的选择2021/7/2710控制目标：馏出物达到规定的纯度被控变量：组分χ，也是工艺上的质量指标χ检测困难，滞后大，不能进行直接指标控制．在与χ有关的参数中找出合适的变量作被控量，进行间接指标控制

5、。气液两相并存时，塔顶易挥发组分的浓度χ与塔顶温度Ｔ、压力Ｐ三者之间有对应的关系。§2被控变量的选择二元系统的精馏分析１冷却水塔顶产品塔底产品进料回流蒸汽精馏塔蒸汽加热器2021/7/2711§2被控变量的选择二元系统的精馏分析２冷却水塔顶产品塔底产品进料回流蒸汽精馏塔蒸汽加热器010020406080708090100110120苯的百分含量/%-x温度/℃

6、T苯-甲苯溶液的Ｔ－X图2021/7/2712§2被控变量的选择二元系统的精馏分析３冷却水塔顶产品塔底产品进料回流蒸汽精馏塔蒸汽加热器01002040608000.025苯的百分含量/%-x压力/MPa

7、P苯-甲苯溶液的

8、P－X图0.0500.0750.1000.1252021/7/2713温度作为被控量§2被控变量的选择二元系统的精馏分析－结论2021/7/2714§2被控变量的选择工艺过程的可直接检测的具决定性作用重要参数；在工艺系统中易受干扰变化，需要经常调节的参数；尽可能选用直接指标作为被控参数，必要时可用与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。被控变量应方便检测，并有足够的灵敏度；适当考虑系统测控代价，性价比等；被控变量应是独立可控的，不与其他参数互相干扰。2021/7/2715§3操纵变量的选择操纵变量：在自动控制系统中，用于克服干扰对被控变量影响的变量，称为操纵变量。其余的

9、变量为扰动量，如......操纵变量的选择原则：操纵变量应具有较高的调节灵敏度,扰动量反之：较大的放大倍数K0；较短的滞后时间。操纵变量必须是工艺上允许调节的变量；符合工艺的合理性和生产的经济性。2021/7/2716§3操纵变量的选择冷凝汽顶采出再沸器进料回流Ｔ灵精馏塔釜液采出T回Q回回流罐Q入x入T入Ｑ蒸被控变量Ｔ灵影响被控量的外部输入对被控量影响显著且可控性良好Q入，x入，T入，T回，Q回，Ｑ蒸，Ｔ冷，塔压不可控Q入，x入，T入，T回可控Q回，Ｑ蒸选Ｑ蒸：比控制回流量消耗节能，对