生產過程自動化的含義與發(fā)展狀況(共54頁).ppt

1、自動化儀表自動化儀表緒論緒論主要內容：主要內容：生產過程自動化的含義生產過程自動化的含義實現(xiàn)生產過程自動化的意義實現(xiàn)生產過程自動化的意義生產過程自動化的開展狀況生產過程自動化的開展狀況現(xiàn)代自動化技術特點現(xiàn)代自動化技術特點學習本課程的重要性學習本課程的重要性一、生產過程自動化的含義一、生產過程自動化的含義在生產設備上配備一些自動化的裝置在生產設備上配備一些自動化的裝置,代替操作代替操作人員的局部直接勞動人員的局部直接勞動,使生產在不同程度上自動使生產在不同程度上自動地進行的過程稱生產過程自動化。地進行的過程稱生產過程自動化。二、實現(xiàn)生產過程自動化的意義二、實現(xiàn)生產過程自動化的意義加快生產速度加快

2、生產速度,降低生產本錢降低生產本錢,提高產品產量和質量；提高產品產量和質量；減輕勞動強度減輕勞動強度,改善勞動條件；改善勞動條件；能夠保證生產平安能夠保證生產平安,防止事故發(fā)生或擴大防止事故發(fā)生或擴大,延長設延長設備使用壽命備使用壽命,提高設備利用率；提高設備利用率；能根本改變勞動方式能根本改變勞動方式,提高工人文化水平提高工人文化水平,逐步消逐步消除腦力勞動和體力勞動之間的差異。除腦力勞動和體力勞動之間的差異。三、生產過程自動化的開展狀況三、生產過程自動化的開展狀況 20世紀世紀40年代以前年代以前,主要是人工調節(jié)主要是人工調節(jié),憑經驗指憑經驗指導生產導生產,生產效率低。生產效率低。 20世

3、紀世紀5060年代年代,應用簡單自動化技術應用簡單自動化技術,如基如基地式儀表。地式儀表。 20世紀世紀70年代開始年代開始,控制理論和控制技術及計控制理論和控制技術及計算機技術的應用推動了生產過程自動化算機技術的應用推動了生產過程自動化,出現(xiàn)出現(xiàn)了各種新型控制系統(tǒng)了各種新型控制系統(tǒng),如集散控制系統(tǒng)、二級如集散控制系統(tǒng)、二級優(yōu)化控制等。優(yōu)化控制等。 近年來近年來,現(xiàn)代自動化技術已不只局限于對生產現(xiàn)代自動化技術已不只局限于對生產過程中重要參數(shù)的自動控制過程中重要參數(shù)的自動控制,已開展為綜合自已開展為綜合自動化。動化。四、現(xiàn)代自動化技術特點四、現(xiàn)代自動化技術特點 已開展為綜合自動化已開展為綜合自動

4、化,其應用的領域和規(guī)模越來其應用的領域和規(guī)模越來越大越大,控制與管理一體化的系統(tǒng)已提到日程控制與管理一體化的系統(tǒng)已提到日程,因因此此,其社會、經濟效益也越來越大。其社會、經濟效益也越來越大。 顯示了知識密集化、顯示了知識密集化、 高技術集成化的特點高技術集成化的特點,它它是信息技術、自動化技術、管理科學等相結合是信息技術、自動化技術、管理科學等相結合的現(xiàn)代高技術。的現(xiàn)代高技術。 自動化過程中的智能化程度日益增加自動化過程中的智能化程度日益增加,各種智能各種智能儀表不斷出現(xiàn)儀表不斷出現(xiàn),控制的精度越來越高控制的精度越來越高,控制的方控制的方式日益多樣化式日益多樣化,它不僅減輕和代替了人們的體力它

5、不僅減輕和代替了人們的體力勞動勞動,而且也在很大程度上代替了人們的腦力勞而且也在很大程度上代替了人們的腦力勞動。動。五、學習本課程的重要性五、學習本課程的重要性 本門課是一門綜合性的技術學科本門課是一門綜合性的技術學科,通過學習自通過學習自動化、儀表方面的知識動化、儀表方面的知識,對于管理與開發(fā)現(xiàn)代對于管理與開發(fā)現(xiàn)代化生產過程是十分重要的?；a過程是十分重要的。第一局部第一局部 自動控制系統(tǒng)根本概念自動控制系統(tǒng)根本概念主要內容：主要內容： 生產自動化的主要內容生產自動化的主要內容 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)方框圖 自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類

6、 自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質指標自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質指標第一節(jié)第一節(jié) 生產自動化的主要內容生產自動化的主要內容 生產自動化生產自動化,一般包括一般包括自動檢測、自動保護、自自動檢測、自動保護、自動操縱、自動控制系統(tǒng)動操縱、自動控制系統(tǒng)。自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng) ?利用各種檢測儀表對生產過程的利用各種檢測儀表對生產過程的主要工藝參數(shù)主要工藝參數(shù)(如溫度、壓力、流量等如溫度、壓力、流量等)進行測進行測量、指示或記錄的。量、指示或記錄的。 自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)(自動保護自動保護)當生產過程出現(xiàn)危險時當生產過程出現(xiàn)危險時,自動信號系統(tǒng)發(fā)出聲、光自動信號系統(tǒng)發(fā)出聲、光等

7、報警信號等報警信號,自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)立即作出反響自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)立即作出反響,通過通過改變閥門的開啟度或切斷某些通路改變閥門的開啟度或切斷某些通路,或進行緊急?；蜻M行緊急停車車,以防止事故的發(fā)生或擴大。它是生產過程中的以防止事故的發(fā)生或擴大。它是生產過程中的一種平安裝置。一種平安裝置。自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)(自動操縱自動操縱)自動操縱系統(tǒng)自動操縱系統(tǒng):按照預先規(guī)定的步驟自動地對生產按照預先規(guī)定的步驟自動地對生產設備進行某種周期性的操作。可減輕工人的重復設備進行某種周期性的操作?？蓽p輕工人的重復性體力勞動。性體力勞動。自動開停車系統(tǒng)自動開停車系統(tǒng):按照預先規(guī)定的步驟自動

8、地將生按照預先規(guī)定的步驟自動地將生產過程投入運行或自動停車。產過程投入運行或自動停車。自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng):它是對生產中某些關鍵性的參數(shù)進它是對生產中某些關鍵性的參數(shù)進行自動調節(jié)行自動調節(jié),使它們在受到外界干擾的影響而偏離使它們在受到外界干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時正常狀態(tài)時,能自動地調回到規(guī)定的數(shù)值范圍內能自動地調回到規(guī)定的數(shù)值范圍內,是生產過程自動化的核心局部。是生產過程自動化的核心局部。第二節(jié)第二節(jié) 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 生活環(huán)境中的自動生活環(huán)境中的自動控制系統(tǒng)控制系統(tǒng) 空調空調;電飯煲電飯煲;電冰電冰箱箱;洗衣機等。洗衣機等。 工業(yè)生產中的自動工業(yè)生產中的自動控制系統(tǒng)

9、控制系統(tǒng) 液位控制液位控制:人工人工自動自動;溫度控制等。溫度控制等。眼眼看看腦腦想想手手動動QoQi人工操作進行工作的三個方面人工操作進行工作的三個方面:(1).檢測檢測:用眼睛看液位的上下。用眼睛看液位的上下。(2).運算、命令運算、命令:大腦根據眼睛看到液位的上下大腦根據眼睛看到液位的上下,加加以思考和比較得出偏差以思考和比較得出偏差,發(fā)出命令。發(fā)出命令。(3).執(zhí)行執(zhí)行:根據大腦發(fā)出命令根據大腦發(fā)出命令,改變閥門開度改變閥門開度,以改變以改變出口流量出口流量Qo,保持液位的上下在規(guī)定位置。保持液位的上下在規(guī)定位置。 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 1.被控對象被控對象:對其工藝參

10、數(shù)進行控制的機器或設對其工藝參數(shù)進行控制的機器或設備。它可以是一段管道、一臺設備或設備的某備。它可以是一段管道、一臺設備或設備的某一局部一局部,如各種反響器、換熱器等。如各種反響器、換熱器等。 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 2.自動化裝置：自動化裝置： 測量元件及變送器測量元件及變送器:檢測參數(shù)檢測參數(shù)(液位液位)并將檢測結果并將檢測結果 變成標準統(tǒng)一信號進行輸出變成標準統(tǒng)一信號進行輸出,如液位的測量及變如液位的測量及變送。送。 自動控制器自動控制器:接受變送器送來的信號接受變送器送來的信號,與工藝需要與工藝需要保保 持的參數(shù)值持的參數(shù)值(液位液位)進行比較得出偏差進行比較得出偏差,并

11、按某種運并按某種運算算 規(guī)律算出結果規(guī)律算出結果,然后將此結果以特定信號然后將此結果以特定信號(如電壓、如電壓、 電流電流)發(fā)送出去。發(fā)送出去。 執(zhí)行器執(zhí)行器:通常指控制閥通常指控制閥,它自動地根據控制器發(fā)出它自動地根據控制器發(fā)出的的 信號值改變閥門的開啟度信號值改變閥門的開啟度,從而改變操縱變量從而改變操縱變量,給給對象施加調節(jié)作用。對象施加調節(jié)作用。第三節(jié)第三節(jié) 自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)方框圖方框圖的作用方框圖的作用:用箭頭表示自動控制系統(tǒng)各個組成用箭頭表示自動控制系統(tǒng)各個組成環(huán)節(jié)之間的相互影響和信號聯(lián)系。圖環(huán)節(jié)之間的相互影響和信號聯(lián)系。圖1-3液位自動液位自動控制系統(tǒng)方框圖如下?？?/p>

12、制系統(tǒng)方框圖如下。圖圖1-8 自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制器控制閥控制閥對象對象測量元件測量元件 變送器變送器干擾作用干擾作用 被控變量被控變量y測量值測量值給定值給定值pq偏差偏差操縱變量操縱變量f自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制器控制閥控制閥對象對象測量元件測量元件 變送器變送器干擾作用干擾作用 被控變量被控變量y測量值測量值給定值給定值pq偏差偏差操縱變量操縱變量f 方框圖中所涉及的概念方框圖中所涉及的概念 被控對象被控對象:在生產過程中需保持其工藝參數(shù)穩(wěn)定在生產過程中需保持其工藝參數(shù)穩(wěn)定的的 設備或裝置。如冶金爐設備或裝置。如冶金爐,加熱

13、爐等加熱爐等,也可是一臺具也可是一臺具體體 的設備或設備的某一局部的設備或設備的某一局部,如一段管道如一段管道(貯槽貯槽)。 被控變量被控變量y:生產過程中需保持恒定的變量生產過程中需保持恒定的變量(液位液位) 。 干擾作用干擾作用f:在生產過程中引起被控變量偏離給定在生產過程中引起被控變量偏離給定值值 的外來因素的外來因素,它是輸入信號它是輸入信號 (進料流量的改變進料流量的改變)。 控制作用控制作用:用來克服外界干擾用來克服外界干擾,使被控變量恢復到使被控變量恢復到給給 定值的操作。定值的操作。 操縱變量操縱變量q:具體實現(xiàn)控制作用的變量具體實現(xiàn)控制作用的變量(出料流量出料流量)。 操縱介

14、質操縱介質:用來實現(xiàn)控制作用的物料用來實現(xiàn)控制作用的物料(流過閥門流流過閥門流體體)。 方框圖中所涉及的概念方框圖中所涉及的概念給定值給定值:工藝過程中被控變量的期望值工藝過程中被控變量的期望值,可以固定可以固定也可按程序變化。也可按程序變化。偏差偏差:給定值與測量值之間的差值。給定值與測量值之間的差值。輸入輸入:自動控制系統(tǒng)方框圖中自動控制系統(tǒng)方框圖中,指向該環(huán)節(jié)的信息指向該環(huán)節(jié)的信息稱該環(huán)節(jié)的輸入。稱該環(huán)節(jié)的輸入。輸出輸出:自動控制系統(tǒng)方框圖中自動控制系統(tǒng)方框圖中,背離該環(huán)節(jié)的信息背離該環(huán)節(jié)的信息稱該環(huán)節(jié)的輸出。稱該環(huán)節(jié)的輸出。 自動控制系統(tǒng)是一個具有負反響的閉環(huán)系統(tǒng)。自動控制系統(tǒng)是一個具

15、有負反響的閉環(huán)系統(tǒng)。 反響反響:把系統(tǒng)的輸出信號直接或經過一些環(huán)節(jié)后把系統(tǒng)的輸出信號直接或經過一些環(huán)節(jié)后送送 回到系統(tǒng)的輸入端回到系統(tǒng)的輸入端,并參加到輸入信號中的作法。并參加到輸入信號中的作法。 負反響負反響:反響的信號使原來的輸入信號減弱。反響的信號使原來的輸入信號減弱。 正反響正反響:反響的信號使原來的輸入信號增強。反響的信號使原來的輸入信號增強。負反響系統(tǒng)負反響系統(tǒng)以液位控制為例分析其控制過程以液位控制為例分析其控制過程:當液位當液位y由于某由于某種干擾而上升時種干擾而上升時,其測量值其測量值z升高升高,偏差偏差(e=x-z)降低降低,這時這時,控制器應發(fā)出控制信號使控制閥的開度發(fā)生控

16、制器應發(fā)出控制信號使控制閥的開度發(fā)生變化變化,變化的方向為負變化的方向為負,使被控變量使被控變量y下降下降,回到給定回到給定值值,抑制了干擾的影響抑制了干擾的影響,到達了控制目的。到達了控制目的。自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制器控制閥控制閥對象對象測量元件測量元件 變送器變送器干擾作用干擾作用 被控變量被控變量y測量值測量值給定值給定值pq偏差偏差操縱變量操縱變量f正反響系統(tǒng)正反響系統(tǒng)當偏差當偏差e=x+z時時,控制系統(tǒng)稱正反響系統(tǒng)。當液位控制系統(tǒng)稱正反響系統(tǒng)。當液位y由于某種干擾而上升時由于某種干擾而上升時,其測量值其測量值z升高升高,偏差偏差e=x+z增大增大,這時

17、這時,控制器應發(fā)出控制信號使控制器應發(fā)出控制信號使e變大變大,從而從而y進一步上升進一步上升, z進一步增大進一步增大,增強了受干擾后的變化增強了受干擾后的變化趨勢趨勢,導致系統(tǒng)崩潰或到達極限值導致系統(tǒng)崩潰或到達極限值,從而使系統(tǒng)不穩(wěn)從而使系統(tǒng)不穩(wěn)定。定。 例如炸彈的爆炸、電子振蕩器中振蕩過程的產例如炸彈的爆炸、電子振蕩器中振蕩過程的產生等都是正反響系統(tǒng)。生等都是正反響系統(tǒng)。 可見可見,自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反響的閉自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反響的閉環(huán)系統(tǒng)。由于具有負反響的閉環(huán)系統(tǒng)環(huán)系統(tǒng)。由于具有負反響的閉環(huán)系統(tǒng),它可隨時它可隨時了解被控對象的情況了解被控對象的情況,有針對性地根據被控

18、變量有針對性地根據被控變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向的變化情況而改變控制作用的大小和方向,從而從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近所希望的狀使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近所希望的狀態(tài)這是閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點。態(tài)這是閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點。 自動檢測、自動操縱等開環(huán)系統(tǒng)由于沒有負反自動檢測、自動操縱等開環(huán)系統(tǒng)由于沒有負反響不能隨時了解被控對象的情況而改變自己的響不能隨時了解被控對象的情況而改變自己的操作狀態(tài)操作狀態(tài),這是開環(huán)系統(tǒng)的缺點。這是開環(huán)系統(tǒng)的缺點。自動操縱裝置自動操縱裝置對象對象工藝參數(shù)工藝參數(shù)操縱指令操縱指令操縱作用操縱作用圖圖1-10 自動操縱系統(tǒng)方框圖自動操縱系統(tǒng)方框圖第四節(jié)第四節(jié) 自動

19、控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的分類 各種分類方法各種分類方法按按被控量被控量分分:如溫度、壓力、液位等控制系統(tǒng)。如溫度、壓力、液位等控制系統(tǒng)。按按控制器的控制規(guī)律控制器的控制規(guī)律分分:比例控制、積分控制、比例控制、積分控制、微分控制、比例積分控制、比例微分控制、比微分控制、比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制等。例積分微分控制等。按按系統(tǒng)功能與結構系統(tǒng)功能與結構分分:單回路簡單控制系統(tǒng)單回路簡單控制系統(tǒng);串串級、比值、選擇性、分程、前饋和均勻等常規(guī)級、比值、選擇性、分程、前饋和均勻等常規(guī)復雜控制系統(tǒng)；解耦、預測、推斷等先進控制復雜控制系統(tǒng)；解耦、預測、推斷等先進控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。系

20、統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。按被控變量的給定值的變化情況分：按被控變量的給定值的變化情況分：定值控制系統(tǒng)定值控制系統(tǒng):要求被控變量的給定值不變。要求被控變量的給定值不變。(如溫度、液位如溫度、液位)。隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng):給定值是隨機變化的。隨機系統(tǒng)的給定值是隨機變化的。隨機系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準確而快速地跟隨目的就是使所控制的工藝參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。給定值的變化而變化。(如導航雷達系統(tǒng)、火炮系如導航雷達系統(tǒng)、火炮系統(tǒng)、生物反響、金屬熱處理爐統(tǒng)、生物反響、金屬熱處理爐)程序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng):給定值是變化的給定值是變化的,但它是一個的但它是一個的時間函數(shù)時間函數(shù),即

21、生產技術指標須按一定的時間程序變即生產技術指標須按一定的時間程序變化。一些定型或非定型的程控裝置越來越多地被化。一些定型或非定型的程控裝置越來越多地被應用到生產中。應用到生產中。第五節(jié)第五節(jié) 自動控制系統(tǒng)的過渡過程自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質指標和品質指標一一. 控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài)靜態(tài):被控變量不隨時間變化、自動化裝置保持原被控變量不隨時間變化、自動化裝置保持原狀的狀的平衡平衡狀態(tài)。狀態(tài)。當一個自控系統(tǒng)的輸入當一個自控系統(tǒng)的輸入(給定和干擾給定和干擾)和輸出均衡不和輸出均衡不變時變時,整個系統(tǒng)就處于一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài)整個系統(tǒng)就處于一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài),即即指系統(tǒng)

22、中各信號的指系統(tǒng)中各信號的變化率為零變化率為零,信號保持在某一常信號保持在某一常數(shù)不變化數(shù)不變化,而不是指而不是指物料不流動物料不流動或或能量不交換能量不交換。因。因為自動控制系統(tǒng)在靜態(tài)時為自動控制系統(tǒng)在靜態(tài)時,生產還在進行生產還在進行,物料和能物料和能量仍有進有出量仍有進有出,只是平穩(wěn)進行沒有改變。只是平穩(wěn)進行沒有改變。動態(tài)動態(tài):被控變量隨時間變化、自動化裝置改變原狀被控變量隨時間變化、自動化裝置改變原狀的不平衡狀態(tài)。的不平衡狀態(tài)。假設一個系統(tǒng)原先處于相對平衡狀態(tài)即靜態(tài)假設一個系統(tǒng)原先處于相對平衡狀態(tài)即靜態(tài),由于由于干干擾的作用而破壞了這種平衡時擾的作用而破壞了這種平衡時,被控變量就會發(fā)生被

23、控變量就會發(fā)生變化變化,從而使控制器、控制閥等自動化裝置改變原從而使控制器、控制閥等自動化裝置改變原來平衡時所處的狀態(tài)來平衡時所處的狀態(tài),產生一定的控制作用來克服產生一定的控制作用來克服干擾的影響干擾的影響,并力圖使系統(tǒng)恢復平衡。從干擾發(fā)生并力圖使系統(tǒng)恢復平衡。從干擾發(fā)生開始開始,經過控制經過控制,直到系統(tǒng)重新建立平衡直到系統(tǒng)重新建立平衡,在這一段時在這一段時間中間中,整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處于變動狀態(tài)整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處于變動狀態(tài)之中之中,所以這種狀態(tài)叫做動態(tài)。所以這種狀態(tài)叫做動態(tài)。二、控制系統(tǒng)的過渡過程二、控制系統(tǒng)的過渡過程過渡過程過渡過程:系統(tǒng)受輸入系統(tǒng)受輸入(干擾干擾)信號

24、的作用從一個平衡信號的作用從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程稱為狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程稱為過渡過程。過渡過程。是被控量在干擾信號或控制信號的作用下隨時間不是被控量在干擾信號或控制信號的作用下隨時間不斷變化的過程斷變化的過程,其變化規(guī)律與干擾信號的形式有關。其變化規(guī)律與干擾信號的形式有關。階躍干擾作用階躍干擾作用:在某一在某一瞬間瞬間t0,干擾突然地階躍干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上并保持式地加到系統(tǒng)上并保持該幅度。它比較突然該幅度。它比較突然,比較危險比較危險,對被控量影對被控量影響最大。響最大。系統(tǒng)的穩(wěn)定性系統(tǒng)的穩(wěn)定性:如果系統(tǒng)在受到干擾信號作用后如果系統(tǒng)在受到干擾信號作用后,輸

25、輸出變量最終能返回到原平衡狀態(tài)或其附近出變量最終能返回到原平衡狀態(tài)或其附近,稱系統(tǒng)稱系統(tǒng)為穩(wěn)定的為穩(wěn)定的;否那么否那么,稱系統(tǒng)不穩(wěn)定。稱系統(tǒng)不穩(wěn)定。在階躍干擾作用下自動控制系統(tǒng)的過渡過程形式：在階躍干擾作用下自動控制系統(tǒng)的過渡過程形式：(a)非周期衰減過程非周期衰減過程; (b)衰減振蕩過程衰減振蕩過程; (c)等幅振蕩等幅振蕩過程過程; (d)發(fā)散振蕩過程發(fā)散振蕩過程;(e)非振蕩發(fā)散過程。非振蕩發(fā)散過程。三、階躍干擾作用下衰減振蕩過程的品質指標三、階躍干擾作用下衰減振蕩過程的品質指標 橫坐標橫坐標t為時間為時間,縱坐標縱坐標y為被控變量離給定值的變?yōu)楸豢刈兞侩x給定值的變化量?；俊=0時

26、時,系統(tǒng)穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定,y(0)=0;t時時,系統(tǒng)也到達系統(tǒng)也到達新的穩(wěn)態(tài)新的穩(wěn)態(tài),y()=C。最大偏差最大偏差(A):在過渡過程中在過渡過程中,被控量偏離給定值的被控量偏離給定值的最大量。最大偏差越小越好。最大量。最大偏差越小越好。超調量超調量(B):在過渡過程中在過渡過程中,第一個峰值第一個峰值A與新穩(wěn)態(tài)與新穩(wěn)態(tài)值值C之差之差,即即B=A-C。 余差余差(C):新的穩(wěn)態(tài)值與之差。余差越小越好。新的穩(wěn)態(tài)值與之差。余差越小越好。過渡時間過渡時間(ts):從干擾開始起從干擾開始起,直到被控變量進入到直到被控變量進入到距距新穩(wěn)態(tài)值的新穩(wěn)態(tài)值的 5% (或或2%)的范圍內且不再越出的范圍內且不再越出時

27、為止所經歷的時間。過渡時間越短時為止所經歷的時間。過渡時間越短,系統(tǒng)控制質系統(tǒng)控制質量高。量高。振蕩周期和頻率振蕩周期和頻率:兩個同向波峰兩個同向波峰(或波谷或波谷)之間的時之間的時間間隔間間隔,為振蕩周期為振蕩周期;周期越短越好。頻率為周期的周期越短越好。頻率為周期的倒數(shù)。倒數(shù)。 這些指標在不同的系統(tǒng)中各有其重要性這些指標在不同的系統(tǒng)中各有其重要性,且互相且互相間即有矛盾間即有矛盾,又有聯(lián)系。要分清主次又有聯(lián)系。要分清主次,首先保證對生首先保證對生產過程有決定性意義的主要品質指標。產過程有決定性意義的主要品質指標。四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質的主要因素四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質的主要因素工

28、藝過程局部工藝過程局部(被控對象被控對象)和自動化裝置局部和自動化裝置局部(測量測量與變送器、控制器、執(zhí)行器與變送器、控制器、執(zhí)行器)。主要是對象的性質。主要是對象的性質,但自動化裝置應按對象的性質加以選擇和調整。但自動化裝置應按對象的性質加以選擇和調整。第二局部第二局部 自動化儀表概述自動化儀表概述 自動化儀表是實現(xiàn)工業(yè)生產過程自動化自動化儀表是實現(xiàn)工業(yè)生產過程自動化的重要工具，它被廣泛地應用于石油、的重要工具，它被廣泛地應用于石油、化工等各工業(yè)部門。在自動控制系統(tǒng)中，化工等各工業(yè)部門。在自動控制系統(tǒng)中，過程檢測儀表將被控變量轉換成電信號過程檢測儀表將被控變量轉換成電信號或氣壓信號后，除了送

29、至顯示儀表進行或氣壓信號后，除了送至顯示儀表進行指示和記錄外，還需送到控制儀表進行指示和記錄外，還需送到控制儀表進行自動控制，從而實現(xiàn)生產過程的自動化，自動控制，從而實現(xiàn)生產過程的自動化，使被控變量到達預期的要求。使被控變量到達預期的要求?？刂蒲b置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機構-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設定值簡單控制系統(tǒng)的方塊圖簡單控制系統(tǒng)的方塊圖 在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產工藝變量，最常見變量是溫度、壓力、流量、物位四大參數(shù)。 檢測元件又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應工藝變量，并轉化成一個與之成對應關系的輸出信號

30、。這些輸出信號包括位移、電壓、電流、電阻、頻率、氣壓等。 由于檢測元件的輸出信號種類繁多，由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱不易覺察，一般都需要將其經且信號較弱不易覺察，一般都需要將其經過變送器處理，轉換成標準統(tǒng)一的電氣信過變送器處理，轉換成標準統(tǒng)一的電氣信號如號如4 420mA 20mA 或或 0 010mA10mA直流電流信直流電流信號號 ,20,20100KPa100KPa氣壓信號送往顯示儀表，氣壓信號送往顯示儀表，指示或記錄工藝變量，或同時送往控制器指示或記錄工藝變量，或同時送往控制器對被控變量進行控制。有時將檢測元件、對被控變量進行控制。有時將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為

31、檢測儀表變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表, , 或者或者將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。示裝置稱為二次儀表。檢測檢測實施正確控制的第一步實施正確控制的第一步變送變送將檢測元件輸出的各種信號、微弱信號轉將檢測元件輸出的各種信號、微弱信號轉化成化成統(tǒng)一統(tǒng)一(標準標準)的電氣信號的電氣信號。 靜態(tài)：靜態(tài)：正確正確y(t)正確反映正確反映c(t)的值的值 可靠可靠長期工作長期工作動態(tài)：動態(tài)：迅速迅速y(t)迅速反映迅速反映c(t)的變化的變化過程控制對檢測儀表要求過程控制對檢測儀表要求：1 1、自動化儀表的分類、自動化儀表的分類1)、按能源形式

32、分類：液動控制儀表、氣動控制儀表和電動控制儀表。2)、按結構形式分類：基地式控制儀表、單元組合式控制儀表、組件組裝式控制儀表等。 基地式控制儀表以指示、記錄儀表為主體，附加某些控制機構而組成?；厥娇刂苾x表特點：般結構比較簡單、價格廉價它不僅能對某些工藝變量進行指示或記錄，而已還具有控制功能，因此它比較適用于單變量的就地控制系統(tǒng)。 目前常使用的XCT系列動圈式控制儀表和TA系列簡易式調節(jié)器即屬此類儀表。 單元組合式控制儀表 將整套儀表劃分成能獨立實現(xiàn)一定功能的假設干單元，各單元之間采用統(tǒng)一信號進行聯(lián)系。使用時可根據控制系統(tǒng)的需要，對各單元進行選擇和組合，從而構成多種多樣的、復雜程度各異的自動檢

33、測和控制系統(tǒng)。特點：使用靈活，通用性強，同時，使用、維護更作也很方便。它適用于各種企業(yè)的自動控制。 廣泛使用的單元組合式控制儀表有電動單元組合儀表(DDZ型)和氣動單元組合儀表(QD2型)。 組件組裝式控制儀表是一種功能別離、結構組件化的成套儀表(或裝置)。它以模擬器件為主，兼用模擬技術和數(shù)字技術。整套儀表(或裝置)在結構上由控制柜和操作臺組成，控制柜內安裝的是具有各種功能的組件板，采用高密度安裝，結構緊湊。這種控制儀表(或裝置)特別適用于要求組成各種復雜控制和集中顯示操作的大、中型企業(yè)的自動控制系統(tǒng)。 其中國產的TF型、MZ型以及SPEC200等組裝儀表即屬此類控制儀表。3)、按信號形式分類

34、：模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。其中DDZ型儀表和QDZ型儀表都屬于模擬控制儀表；SLPC可編程調節(jié)器、KMM可編程調節(jié)器、PMK可編程調節(jié)器等都屬于數(shù)字控制儀表。4.按信息的獲得.傳遞.反映和處理過程分類檢測儀表檢測儀表:主要用于測量某些工藝參數(shù)主要用于測量某些工藝參數(shù),如溫度如溫度.壓力、壓力、流量流量.物位等物位等,并將被測參數(shù)的大小按比例地轉換成電并將被測參數(shù)的大小按比例地轉換成電信號或氣信號。信號或氣信號。顯示儀表顯示儀表:將檢測儀表獲得的信息顯示出來。如指示將檢測儀表獲得的信息顯示出來。如指示儀表儀表.記錄儀記錄儀.工業(yè)電視工業(yè)電視.圖像顯示器。圖像顯示器。集中控制裝置集中控制

35、裝置:包括巡回檢測儀包括巡回檢測儀.巡回控制儀巡回控制儀.程序控制程序控制儀儀.數(shù)字處理機數(shù)字處理機.計算機以及儀表控制盤和操作臺等。計算機以及儀表控制盤和操作臺等?？刂苾x表控制儀表:根據需要對輸入信號進行各種運算。包括根據需要對輸入信號進行各種運算。包括電動電動.氣動的控制器及代替模擬控制儀表的微處理器氣動的控制器及代替模擬控制儀表的微處理器等。等。執(zhí)行器執(zhí)行器:接受控制儀表的輸出信號或直接接受操作人接受控制儀表的輸出信號或直接接受操作人員的指令員的指令,對生產過程進行操作或控制。包括電動對生產過程進行操作或控制。包括電動.氣氣動動.液動執(zhí)行機構和控制閥。液動執(zhí)行機構和控制閥。2 2、自動化

36、儀表的開展、自動化儀表的開展 自動化儀表的主體是氣動控制儀表和電動控制儀表，它們的發(fā)生和開展分別經歷了基地式、單元組合式(型、型、型)、組裝式及數(shù)字智能式等幾個階段。3 3、自動化儀表的信號制與傳輸方式、自動化儀表的信號制與傳輸方式 為方便有效地把自動化系統(tǒng)中各類現(xiàn)場儀表與控制室內的儀表和裝置連接起來，構成各種各樣的控制系統(tǒng)，儀表之間應有統(tǒng)的標準信號進行聯(lián)絡和適宜的傳輸。4、性能指標性能指標精確度精度精確度精度 表示儀表測量結果的可靠程度。表示儀表測量結果的可靠程度。 儀表的精度等級是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤儀表的精度等級是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成假設干等級的。儀表精度等級數(shù)差大小來

37、劃分成假設干等級的。儀表精度等級數(shù)值越小，說明儀表測量準確度越高。值越小，說明儀表測量準確度越高。 精度等級：允許誤差去掉精度等級：允許誤差去掉“號及號及“%后，系列化圓整后的數(shù)值。后，系列化圓整后的數(shù)值。 儀表的精度等級以一定的符號形式表儀表的精度等級以一定的符號形式表示在儀表標尺板上，如示在儀表標尺板上，如1.01.0外加一個圓圈外加一個圓圈或三角形。精度等級或三角形。精度等級1.01.0，說明該儀表允，說明該儀表允許誤差為許誤差為1.0%1.0%。目前我國生產的儀表的精度等級有：目前我國生產的儀表的精度等級有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,0.0

38、05,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.01.5,2.5,4.0等等1.01.0 例例1 1 某臺測溫儀表的量程是某臺測溫儀表的量程是600600-11001100，其最，其最大絕對誤差為大絕對誤差為4 ，試確定該儀表的精度等級。，試確定該儀表的精度等級。max4100%0.8%1100600 由于國家規(guī)定的精度等級中沒有由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.80.8級儀表，級儀表，而該儀表的最大引用誤差超過了而該儀表的最大引用誤差超過了0.50.5級儀表的允許級儀表的允許誤差，所以這臺儀表的精度等級應定為誤差，所以這臺儀表的精度等級應定為1.01.0級。級。解解 儀表的最大允許誤差為儀表的最大允許誤差為 例例2 2 某臺測溫儀表的量程是某臺測溫儀表的量程是600600-11001100，工藝工藝要求要求該儀表指示值的誤差不得超過該儀表指示值的誤差不得超過4 ，應選，應選精度精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求。等級為多少的儀表才能滿足工藝要求。max4100%0.8%11006000.8%介于允許誤差介于允許誤差0.5%與與1.0%之間，如果選之間，如果選擇允許誤差為擇允許誤差為1.0%,那