化工儀表及自動(dòng)化復(fù)習(xí)(制藥)

1、 給定值給定值x 偏差偏差e控制器輸出控制器輸出p操縱變量操縱變量p被控變量被控變量y調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥反應(yīng)器反應(yīng)器溫度測(cè)量元件溫度測(cè)量元件變送器變送器控制器控制器測(cè)量值測(cè)量值 z干擾作用干擾作用f+被控對(duì)象為反應(yīng)器被控對(duì)象為反應(yīng)器; 圖示為反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。圖示為反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)示意圖。A、B兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)，通過改變兩種物料進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)，通過改變冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度恒定。冷卻水流量來控制反應(yīng)器內(nèi)的溫度恒定。試畫出該溫度控制系統(tǒng)的試畫出該溫度控制系統(tǒng)的方框圖方框圖，并指出，并指出該控制系統(tǒng)中的該控制系統(tǒng)中的被控對(duì)象被控對(duì)象、被控變量被控變量、操操縱變量縱變量及及可能的擾

2、動(dòng)可能的擾動(dòng)各是什么各是什么?被控變量為反應(yīng)器內(nèi)溫度被控變量為反應(yīng)器內(nèi)溫度;操縱變量為冷卻水流量操縱變量為冷卻水流量;主要干擾有：進(jìn)入反應(yīng)器的主要干擾有：進(jìn)入反應(yīng)器的A、B物料流量、溫度、濃度；物料流量、溫度、濃度； 夾套入口冷卻水溫度、壓力；夾套入口冷卻水溫度、壓力； 攪拌器轉(zhuǎn)速等。攪拌器轉(zhuǎn)速等。圖圖1-13 1-13 階躍干擾作用階躍干擾作用X X？ 第二節(jié)第二節(jié) 對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立 1QhK1QKh 從加入輸入作用后，經(jīng)過從加入輸入作用后，經(jīng)過3 3T T時(shí)間，液位已經(jīng)變化了全部時(shí)間，液位已經(jīng)變化了全部變化范圍的變化范圍的9595，這時(shí)，可以近似地認(rèn)為動(dòng)態(tài)過程基本結(jié)，這

3、時(shí)，可以近似地認(rèn)為動(dòng)態(tài)過程基本結(jié)束。所以，時(shí)間常數(shù)束。所以，時(shí)間常數(shù)T T是表示在輸入作用下，被控變量完成是表示在輸入作用下，被控變量完成其變化過程所需要的時(shí)間的一個(gè)重要參數(shù)。其變化過程所需要的時(shí)間的一個(gè)重要參數(shù)。P29P29 采用階躍干擾的優(yōu)點(diǎn)：采用階躍干擾的優(yōu)點(diǎn)： 這種形式的干擾比較突然、這種形式的干擾比較突然、危險(xiǎn)，且對(duì)被控變量的影響危險(xiǎn)，且對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效地克服這種類型的能夠有效地克服這種類型的干擾，那么一定能很好地克干擾，那么一定能很好地克服比較緩和的干擾。服比較緩和的干擾。 這種干擾的形式簡(jiǎn)單，容易這種干擾的形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)

4、，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算算。圖圖1-8 1-8 階躍干擾作用階躍干擾作用 當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的當(dāng)自動(dòng)控制系統(tǒng)的( (給定或干擾給定或干擾) )輸入是階躍變化時(shí)，系輸入是階躍變化時(shí)，系統(tǒng)的過渡過程統(tǒng)的過渡過程: :(1)(1)非周期衰減過程非周期衰減過程: :(2)(2)衰減振蕩過程：衰減振蕩過程： 被控變量在給定值的被控變量在給定值的某一側(cè)做緩慢變化某一側(cè)做緩慢變化，沒沒有來回波動(dòng)有來回波動(dòng)，最后穩(wěn)定，最后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。在某一數(shù)值上。 被控變量被控變量上下波動(dòng)上下波動(dòng)，但，但幅度逐漸減少幅度逐漸減少，最后穩(wěn)，最后穩(wěn)定在某一數(shù)值上。定在某一數(shù)值上。(4)(4)發(fā)散振蕩過程：

5、發(fā)散振蕩過程：(3)(3)等幅振蕩過程：等幅振蕩過程： 發(fā)散振蕩、等幅振蕩過程屬于發(fā)散振蕩、等幅振蕩過程屬于不穩(wěn)定過程不穩(wěn)定過程； 非周期衰減與衰減振蕩過程屬于非周期衰減與衰減振蕩過程屬于穩(wěn)定過程穩(wěn)定過程。 被控變量在給定值附近被控變量在給定值附近來回波動(dòng)，且來回波動(dòng)，且波動(dòng)幅度保波動(dòng)幅度保持不變。持不變。 被控變量來回波動(dòng)，且被控變量來回波動(dòng)，且波動(dòng)幅度逐漸變大波動(dòng)幅度逐漸變大，即偏，即偏離給定值越來越遠(yuǎn)離給定值越來越遠(yuǎn) 。自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式非周期衰減過程非周期衰減過程衰減震蕩過程衰減震蕩過程等幅震蕩過程等幅震蕩過程

6、發(fā)散震蕩過程發(fā)散震蕩過程X X？對(duì)于控制質(zhì)量要求不高對(duì)于控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，如果被控變量的場(chǎng)合，如果被控變量允許在工藝許可的范圍允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時(shí)），才可采用。控制時(shí)），才可采用。 t ty yA ABCt ty yA ABBC 例題例題解解：最大偏差最大偏差A(yù) A230-200230-2003030；余差；余差C C205-200205-200；由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值B B230-205230-2052525，第二個(gè)波峰值第二個(gè)波峰值BB21021020520555，故衰減比應(yīng)為故衰減比應(yīng)為B:BB:B25

7、:525:55:15:1；振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔，故周期故周期T T20-520-51515（minmin）29 %100max測(cè)量范圍下限值測(cè)量范圍上限值相對(duì)百分誤差相對(duì)百分誤差允許誤差允許誤差%100測(cè)量范圍下限值測(cè)量范圍上限值差值儀表允許的最大絕對(duì)誤允允許誤差去掉允許誤差去掉“”和和“%”，就，就是儀表的是儀表的“精度等級(jí)精度等級(jí)” 小結(jié)小結(jié) %100測(cè)量范圍下限值測(cè)量范圍上限值差值儀表允許的最大絕對(duì)誤允%7 . 0%100010007允 大氣壓力絕對(duì)壓力表壓pppp表P真P絕P絕大氣壓力線大氣壓力線絕對(duì)壓力的零線絕對(duì)壓力的零線絕對(duì)壓力大氣

8、壓力真空度ppp測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類測(cè)量壓力或真空度的儀表按照其轉(zhuǎn)換原理的不同，分為四類。 以測(cè)量流體流過的質(zhì)量以測(cè)量流體流過的質(zhì)量M為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分為依據(jù)的流量計(jì)。質(zhì)量流量計(jì)分直接式和間接式兩種。直接式和間接式兩種。 第三節(jié)第三節(jié) 流量檢測(cè)及儀表流量檢測(cè)及儀表 P54 ppgHpp21將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相因此因此gHppp21 同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范同時(shí)改變了測(cè)量范圍的上、下限，相當(dāng)于測(cè)量范圍的平移，它不改變量程的大小。圍的平移，它不改變量程的大小。P40-P40-圖圖3-

9、403-40 標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表標(biāo)準(zhǔn)儀表、實(shí)用儀表 由三部分組成：熱電偶；測(cè)量?jī)x表；連接熱由三部分組成：熱電偶；測(cè)量?jī)x表；連接熱電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。電偶和測(cè)量?jī)x表的導(dǎo)線。 圖圖3-633-63 熱電偶冷端溫度保持熱電偶冷端溫度保持的方法的方法 在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的在中、低溫區(qū)，一般是使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行溫度的測(cè)量較為適宜。測(cè)量較為適宜。 是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表是由熱電阻（感溫元件），顯示儀表（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。（不平衡電橋或平衡電橋）以及連接導(dǎo)線所組成。 能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行能將生產(chǎn)過程中各種參數(shù)進(jìn)行指示、記錄或累積指示、

10、記錄或累積的儀表。的儀表。 顯示儀表一般都裝在控制室的儀表盤上。它和顯示儀表一般都裝在控制室的儀表盤上。它和各種各種測(cè)量元件或變送單元測(cè)量元件或變送單元配套使用；又能與配套使用；又能與控制單元控制單元配套配套使用使用 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表屏幕顯示式儀表屏幕顯示式儀表n 控制器是控制系統(tǒng)的核心控制器是控制系統(tǒng)的核心。 n 控制器的作用：控制執(zhí)行器，改變操縱變量，使被控變量控制器的作用：控制執(zhí)行器，改變操縱變量，使被控變量符合生產(chǎn)要求。符合生產(chǎn)要求。 n 控制器在閉環(huán)控制系統(tǒng)中將控制器在閉環(huán)控制系統(tǒng)中將檢測(cè)變送環(huán)節(jié)傳送過來的信息檢測(cè)變送環(huán)節(jié)傳送過來的信息與被控變

11、量的設(shè)定值比較與被控變量的設(shè)定值比較后得到后得到偏差偏差，然后根據(jù)偏差按照，然后根據(jù)偏差按照一定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，最終一定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，最終輸出控制信號(hào)輸出控制信號(hào)作用于執(zhí)行作用于執(zhí)行器上。器上。控制器的控制規(guī)律是指控制器的控制規(guī)律是指 控制器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的關(guān)系?？刂破鞯妮敵鲂盘?hào)與輸入信號(hào)之間的關(guān)系。 xzfefp %100/minmaxminmaxpppxxe p 根據(jù)不同的使用要求，控制閥的結(jié)構(gòu)形式很多，主要類根據(jù)不同的使用要求，控制閥的結(jié)構(gòu)形式很多，主要類型如下：型如下： LlfQQmax 。 主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。信號(hào)壓力中斷時(shí)，

12、信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時(shí)危應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式，以使氣源系統(tǒng)發(fā)生故障，氣源中斷時(shí)，閥門能自動(dòng)打開，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時(shí)中斷時(shí)，閥門能自動(dòng)打開，保證安全。反之閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開閥。危害性小，則應(yīng)選用氣開閥。 圖圖6-1 6-1 液位控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)圖圖6-2 6-2 溫度控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)圖圖6-36-3簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方塊圖簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方塊圖 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)由四個(gè)基本環(huán)節(jié)組成，即被控對(duì)象、被控對(duì)

13、象、測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器測(cè)量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。 在該系統(tǒng)中有著一條從系統(tǒng)的輸出端引向輸入端在該系統(tǒng)中有著一條從系統(tǒng)的輸出端引向輸入端的的反饋路線反饋路線，也就是說該系統(tǒng)中的控制器是根據(jù)被，也就是說該系統(tǒng)中的控制器是根據(jù)被控變量的控變量的測(cè)量值與給定值的偏差測(cè)量值與給定值的偏差來進(jìn)行控制的。來進(jìn)行控制的。 第二節(jié)第二節(jié) 簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)二、操縱變量的選擇二、操縱變量的選擇 最常見的操縱變量是介質(zhì)的流量最常見的操縱變量是介質(zhì)的流量。操縱變量操縱變量?系統(tǒng)的干擾系統(tǒng)的干擾?通過工藝分析通過工藝分析確定確定 控制器的正反作用是關(guān)系到控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)控制器的正反作用是關(guān)系到控制系統(tǒng)能否正常運(yùn)行與安全操作的重要問題。要通過改變控制器的正、行與安全操作的重要問題。要通過改變控制器的正、反作用，以保證整個(gè)控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的閉反作用，以保證整個(gè)控制系統(tǒng)是一個(gè)具有負(fù)反饋的