化工自動化基礎(chǔ)

1、第一章第一章 化工自動化基礎(chǔ)化工自動化基礎(chǔ)1 1、化工生產(chǎn)過程、化工生產(chǎn)過程 化工生產(chǎn)過程是工藝變量（溫度化工生產(chǎn)過程是工藝變量（溫度T T、壓力、壓力P P、流量、流量F F、液位、液位L L、濃度、濃度等）在工藝所規(guī)等）在工藝所規(guī)定的條件下進行安全、高效生產(chǎn)的過程。定的條件下進行安全、高效生產(chǎn)的過程。 化工生產(chǎn)常用的設(shè)備：機泵、熱交換器、化工生產(chǎn)常用的設(shè)備：機泵、熱交換器、鍋爐、加熱爐、分餾塔、壓縮機、反應(yīng)器等。鍋爐、加熱爐、分餾塔、壓縮機、反應(yīng)器等。 第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本化工自動化的基本概念概念1.1 1.1 生產(chǎn)過程自動化生產(chǎn)過程自動化 以鍋爐水位控制為例：以鍋爐水位控制為例

2、： 看如何由人工控制看如何由人工控制 自動控制自動控制第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念 用自動控制裝置來代替人工控制，使生用自動控制裝置來代替人工控制，使生產(chǎn)過程在不需要人干涉的情況下自動安全、產(chǎn)過程在不需要人干涉的情況下自動安全、高效地進行。這就是生產(chǎn)過程自動化。高效地進行。這就是生產(chǎn)過程自動化。2. 2. 自動控制系統(tǒng)常用術(shù)語自動控制系統(tǒng)常用術(shù)語2.1 2

3、.1 被控過程：也稱為被控對象。自動控制被控過程：也稱為被控對象。自動控制系統(tǒng)中，工藝變量需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)系統(tǒng)中，工藝變量需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機械。如上例中鍋爐的汽包。備或機械。如上例中鍋爐的汽包。2.2 2.2 被控變量：被控過程內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)被控變量：被控過程內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝變量。如鍋爐汽包的水位。值的工藝變量。如鍋爐汽包的水位。 第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念2.3 2.3 操縱變量：通常指受控于調(diào)節(jié)閥用于克操縱變量：通常指受控于調(diào)節(jié)閥用于克服擾動的影響，使被控變量保持在設(shè)定值附服擾動的影響，使被控變量保持在設(shè)定值附近的物料量或能量。如鍋爐的

4、給水量。近的物料量或能量。如鍋爐的給水量。2.4 2.4 擾動：也稱為干擾。除操縱變量外，引擾動：也稱為干擾。除操縱變量外，引起被控變量變化的因素。如鍋爐負荷的變化。起被控變量變化的因素。如鍋爐負荷的變化。2.5 2.5 設(shè)定值：被控變量的預(yù)定值。如鍋爐汽設(shè)定值：被控變量的預(yù)定值。如鍋爐汽包水位的預(yù)先設(shè)定值。包水位的預(yù)先設(shè)定值。2.6 2.6 偏差：被控變量的設(shè)定值與實際值（測偏差：被控變量的設(shè)定值與實際值（測量值）之差。量值）之差。第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念3 3、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)主要由兩大部分組成，一自動控制系統(tǒng)主要由兩大部分

5、組成，一部分是起控制作用的全套自動化裝置，它部分是起控制作用的全套自動化裝置，它主要包括檢測元件及變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)主要包括檢測元件及變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器；另一部分是自動化裝置控制下的被行器；另一部分是自動化裝置控制下的被控過程?？剡^程。3.13.1、被控過程：自動控制系統(tǒng)中，工藝變、被控過程：自動控制系統(tǒng)中，工藝變量需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機器稱被量需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機器稱被控過程?；どa(chǎn)中的各類塔器、反應(yīng)器、控過程?；どa(chǎn)中的各類塔器、反應(yīng)器、泵、壓縮機以及各種容器、儲槽（罐），泵、壓縮機以及各種容器、儲槽（罐），甚至一段輸送流體的管道都可以是被控過甚至一段輸送流體的管道都

6、可以是被控過程。程。 第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念 3.23.2、檢測元件及變送器：它將需要監(jiān)測的、檢測元件及變送器：它將需要監(jiān)測的工藝變量的變化轉(zhuǎn)換成特定信號（電信工藝變量的變化轉(zhuǎn)換成特定信號（電信號），為自動控制系統(tǒng)提供控制的依據(jù)。號），為自動控制系統(tǒng)提供控制的依據(jù)。3.33.3、調(diào)節(jié)器：它把檢測元件與變送器送來、調(diào)節(jié)器：它把檢測元件與變送器送來的信號與工藝上需要保持的設(shè)定值信號進的信號與工藝上需要保持的設(shè)定值信號進行比較得出偏差，根據(jù)偏差的正負、大小行比較得出偏差，根據(jù)偏差的正負、大小及變化趨勢，按預(yù)先設(shè)計好的控制規(guī)律進及變化趨勢，按預(yù)先設(shè)計好的控制規(guī)律進行運算

7、后，輸出相應(yīng)的控制作用給執(zhí)行機行運算后，輸出相應(yīng)的控制作用給執(zhí)行機構(gòu)。構(gòu)。 第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念3.43.4、執(zhí)行器：它接受調(diào)節(jié)器送來的信號，、執(zhí)行器：它接受調(diào)節(jié)器送來的信號，相應(yīng)地改變操縱變量，克服擾動的影響，相應(yīng)地改變操縱變量，克服擾動的影響，實現(xiàn)控制要求。在化工生產(chǎn)中最常用的執(zhí)實現(xiàn)控制要求。在化工生產(chǎn)中最常用的執(zhí)行機構(gòu)是氣動薄膜調(diào)節(jié)器。行機構(gòu)是氣動薄膜調(diào)節(jié)器。第一節(jié)第一節(jié) 化工自動化的基本概念化工自動化的基本概念 調(diào)節(jié)器是自動控制系統(tǒng)的重要組成部分。調(diào)節(jié)器是自動控制系統(tǒng)的重要組成部分。它將生產(chǎn)過程被控變量的測量值與設(shè)定值它將生產(chǎn)過程被控變量的測量值與設(shè)定

8、值進行比較，得出偏差，根據(jù)偏差的正負、進行比較，得出偏差，根據(jù)偏差的正負、大小和變化趨勢，按照一定的運算規(guī)律輸大小和變化趨勢，按照一定的運算規(guī)律輸出控制信號，送往執(zhí)行器，實現(xiàn)對生產(chǎn)過出控制信號，送往執(zhí)行器，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的自動控制。程的自動控制。第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律 1 1、常用的基本調(diào)節(jié)規(guī)律有：、常用的基本調(diào)節(jié)規(guī)律有： 比例（比例（P)P)、積分（、積分（I I）、微分（）、微分（D D）。）。1.1 1.1 比例控制（比例控制（P P） 它的控制規(guī)律是：調(diào)節(jié)器的輸出變化量它的控制規(guī)律是：調(diào)節(jié)器的輸出變化量與輸入變化量成比例。起數(shù)學表達式為：與輸入變化量成比

9、例。起數(shù)學表達式為： 從該表達式看出：比例控制克服偏差及從該表達式看出：比例控制克服偏差及時、有力。要使調(diào)節(jié)器有輸出就必須要有時、有力。要使調(diào)節(jié)器有輸出就必須要有偏差存在，因此比例控制始終是有偏差存偏差存在，因此比例控制始終是有偏差存在的。在的。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律eKCP1.2 1.2 積分控制（積分控制（I I） 它的控制規(guī)律是：調(diào)節(jié)器的輸出變化量它的控制規(guī)律是：調(diào)節(jié)器的輸出變化量與輸入偏差隨時間的積分成正比，數(shù)學表與輸入偏差隨時間的積分成正比，數(shù)學表達式為：達式為： 或或 從該表達式看出：其輸出信號的大小，從該表達式看出：其輸出信號的大小，不僅與偏差的

10、大小有關(guān)，還與偏差存在的不僅與偏差的大小有關(guān)，還與偏差存在的時間長短有關(guān)。所以，積分控制是一種沒時間長短有關(guān)。所以，積分控制是一種沒有偏差的控制（理想情況下）。有偏差的控制（理想情況下）。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律edtKCIedtTCI11.3 1.3 微分控制（微分控制（D D） 它的控制規(guī)律是：調(diào)節(jié)器的輸出變化量它的控制規(guī)律是：調(diào)節(jié)器的輸出變化量與輸入偏差隨時間的微分成正比，數(shù)學表與輸入偏差隨時間的微分成正比，數(shù)學表達式為：達式為： 從該表達式看出：其輸出信號的大小，從該表達式看出：其輸出信號的大小，只與偏差變化的速度有關(guān)，而與偏差的大只與偏差變化的速度有關(guān)

11、，而與偏差的大小無關(guān)。當偏差再大而無變化時，該調(diào)節(jié)小無關(guān)。當偏差再大而無變化時，該調(diào)節(jié)器的輸出也為零。器的輸出也為零。第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律dtdeTCD1.4 1.4 幾種基本控制規(guī)律的組合幾種基本控制規(guī)律的組合PIDPID 根據(jù)實際情況，把三種基本控制規(guī)律進根據(jù)實際情況，把三種基本控制規(guī)律進行適當組合，可以得到更好的控制效果。行適當組合，可以得到更好的控制效果。 這種組合控制規(guī)律稱為比例積分微分控這種組合控制規(guī)律稱為比例積分微分控制（制（PID)PID)。這里有三個可以調(diào)整的參數(shù)：。這里有三個可以調(diào)整的參數(shù)：放大倍數(shù)放大倍數(shù)K KP P、積分時間、積分時間T

12、 TI I、微分時間、微分時間T TD D 。第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律)1(dtdeTedtTeKCDIP1.5 PID1.5 PID調(diào)節(jié)器的應(yīng)用調(diào)節(jié)器的應(yīng)用 PIDPID調(diào)節(jié)器綜合了各種控制規(guī)律的優(yōu)點，調(diào)節(jié)器綜合了各種控制規(guī)律的優(yōu)點，具有較好的控制性能，應(yīng)用范圍廣。具有較好的控制性能，應(yīng)用范圍廣。 各種化工過程常用的控制規(guī)律如下：各種化工過程常用的控制規(guī)律如下： 液位：一般控制要求不高，用液位：一般控制要求不高，用P P或或PIPI控制控制作用。作用。 流量：一般用流量：一般用PIPI控制作用?？刂谱饔?。 壓力：用壓力：用P P或或PIPI控制作用?？刂谱饔?。

13、溫度：用溫度：用PIDPID控制作用?？刂谱饔?。第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律2 2、 調(diào)節(jié)器的類型調(diào)節(jié)器的類型 按結(jié)構(gòu)和組成的形式分有基地式調(diào)節(jié)器、按結(jié)構(gòu)和組成的形式分有基地式調(diào)節(jié)器、單元組合式調(diào)節(jié)器、組合式電子控制裝置、單元組合式調(diào)節(jié)器、組合式電子控制裝置、可編程調(diào)節(jié)器和集中分散型控制裝置五種?？删幊陶{(diào)節(jié)器和集中分散型控制裝置五種。我廠現(xiàn)在主要使用的是可編程調(diào)節(jié)器和集我廠現(xiàn)在主要使用的是可編程調(diào)節(jié)器和集中分散型控制裝置。中分散型控制裝置。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律 2.1 2.1 集中分散型控制裝置（集散型控制系集中分散型控制裝置（集散

14、型控制系統(tǒng)統(tǒng)DCSDCS） 集中分散型控制是把整個控制系統(tǒng)分集中分散型控制是把整個控制系統(tǒng)分成若干級，最基層的是直接數(shù)字控制，上成若干級，最基層的是直接數(shù)字控制，上一級是優(yōu)化控制，這樣既能發(fā)揮計算機多一級是優(yōu)化控制，這樣既能發(fā)揮計算機多功能控制的特點，滿足現(xiàn)代化工生產(chǎn)集中功能控制的特點，滿足現(xiàn)代化工生產(chǎn)集中操作、顯示和報警的要求，又能避免危險操作、顯示和報警的要求，又能避免危險過分集中，整個控制系統(tǒng)安全可靠。過分集中，整個控制系統(tǒng)安全可靠。 第二節(jié)第二節(jié) 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律 集散型控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是由下位機操集散型控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是由下位機操作站和上位監(jiān)控計算機組成。每個

15、操作站作站和上位監(jiān)控計算機組成。每個操作站可以控制十幾個到幾十個回路，有專用微可以控制十幾個到幾十個回路，有專用微處理機進行有效地控制，各操作站與上位處理機進行有效地控制，各操作站與上位機之間，用數(shù)字通訊電纜連接起來，構(gòu)成機之間，用數(shù)字通訊電纜連接起來，構(gòu)成各種各樣的、能適應(yīng)不同過程的、積木式各種各樣的、能適應(yīng)不同過程的、積木式的分級控制結(jié)構(gòu)，并通過屏幕和操作臺，的分級控制結(jié)構(gòu)，并通過屏幕和操作臺，對整個生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、集中操作對整個生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、集中操作和集中管理，分散控制。它適用于大中型和集中管理，分散控制。它適用于大中型企業(yè)的大型生產(chǎn)裝置。企業(yè)的大型生產(chǎn)裝置。 第二節(jié)第二節(jié)

16、 調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律調(diào)節(jié)器及基本調(diào)節(jié)規(guī)律 執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用是接受執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用是接受調(diào)節(jié)器的控制信號，改變操縱變量，使生調(diào)節(jié)器的控制信號，改變操縱變量，使生產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常進行。執(zhí)行器一般產(chǎn)過程按預(yù)定要求正常進行。執(zhí)行器一般安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，直接與工藝介質(zhì)接觸，安裝在生產(chǎn)現(xiàn)場，直接與工藝介質(zhì)接觸，常常在高溫、高壓、深冷、易漏、易堵、常常在高溫、高壓、深冷、易漏、易堵、強腐蝕等惡劣環(huán)境下工作。強腐蝕等惡劣環(huán)境下工作。1 1、氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥 在化工生產(chǎn)過程中使用的最多的執(zhí)行器在化工生產(chǎn)過程中使用的最多的執(zhí)行器是氣動薄膜調(diào)節(jié)閥。是氣動薄膜調(diào)節(jié)閥。第三節(jié)第三

17、節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)由波紋膜氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構(gòu)由波紋膜片、上下膜蓋、片、上下膜蓋、 平衡彈簧等部件組成。平衡彈簧等部件組成。它接收它接收2020 100KP100KP的標準氣壓信號，并轉(zhuǎn)的標準氣壓信號，并轉(zhuǎn)換成推力。其動作的形式有正作用和反換成推力。其動作的形式有正作用和反作用兩種。作用兩種。 1.1 1.1 執(zhí)行機構(gòu)的正反作用執(zhí)行機構(gòu)的正反作用 當信號壓力增加，推桿向下移動的叫當信號壓力增加，推桿向下移動的叫正作用；信號壓力增加，

18、推桿向上移動正作用；信號壓力增加，推桿向上移動的叫反作用。的叫反作用。第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥1.2 1.2 調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式的選擇。調(diào)節(jié)閥的氣開、氣關(guān)形式的選擇。 氣動薄膜調(diào)節(jié)閥有氣開和氣關(guān)兩種形式。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥有氣開和氣關(guān)兩種形式。選擇氣開或氣關(guān)，主要是從工藝生產(chǎn)的安選擇氣開或氣關(guān)，主要是從工藝生產(chǎn)的安全要求出發(fā)，其選擇的依據(jù)是：當輸入的全要求出發(fā)，其選擇的依據(jù)是：當輸入的控制信號中斷時，調(diào)節(jié)閥的自然位置應(yīng)該控制信號中斷時，調(diào)節(jié)閥的自然位置應(yīng)該保證設(shè)備和人員的安全。保證設(shè)備和人員的安全。第三節(jié)第三節(jié)

19、 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥 例如：控制加熱爐燃料氣的調(diào)節(jié)閥，如例如：控制加熱爐燃料氣的調(diào)節(jié)閥，如何選擇？控制鍋爐給水流量的調(diào)節(jié)閥應(yīng)該何選擇？控制鍋爐給水流量的調(diào)節(jié)閥應(yīng)該如何選擇？如何選擇？第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥 控制進入加熱爐燃料氣流量的調(diào)節(jié)閥，控制進入加熱爐燃料氣流量的調(diào)節(jié)閥，應(yīng)該選用氣開式，當氣壓信號中斷時，應(yīng)應(yīng)該選用氣開式，當氣壓信號中斷時，應(yīng)該切斷進爐的燃料，以避免爐溫過高而出該切斷進爐的燃料，以避免爐溫過高而出事故；而控制鍋爐給水流量的調(diào)節(jié)閥應(yīng)該事故；而控制鍋爐給水流量的調(diào)節(jié)閥應(yīng)該選用氣關(guān)式，當氣壓信號中斷時，閥門處選用氣關(guān)式，當氣壓信

20、號中斷時，閥門處于全開狀態(tài)，給水繼續(xù)流入鍋爐，以保證于全開狀態(tài)，給水繼續(xù)流入鍋爐，以保證鍋爐不致燒干。鍋爐不致燒干。第三節(jié)第三節(jié) 執(zhí)行器執(zhí)行器氣動薄膜調(diào)節(jié)閥氣動薄膜調(diào)節(jié)閥1 1、單回路控制系統(tǒng)、單回路控制系統(tǒng) 只有一個被控過程、一個檢測變送器、只有一個被控過程、一個檢測變送器、一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器所組成的單閉環(huán)一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器所組成的單閉環(huán)系統(tǒng)稱為單回路控制系統(tǒng)。系統(tǒng)稱為單回路控制系統(tǒng)。 第四節(jié)第四節(jié) 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng) 第四節(jié)第四節(jié) 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 單回路控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 單回路控制系統(tǒng)單

21、回路控制系統(tǒng) 所謂所謂“復雜復雜”是相對于是相對于“簡單簡單”而言。而言。通常指由兩個或兩個以上的檢測變送器、通常指由兩個或兩個以上的檢測變送器、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器所組成的多回路的，或控調(diào)節(jié)器和執(zhí)行器所組成的多回路的，或控制要求特殊的；或控制規(guī)律不同于制要求特殊的；或控制規(guī)律不同于PIDPID的控的控制系統(tǒng)。復雜控制系統(tǒng)的種類較多，常使制系統(tǒng)。復雜控制系統(tǒng)的種類較多，常使用的有串級、均勻、比值、前饋、分程、用的有串級、均勻、比值、前饋、分程、選擇性控制系統(tǒng)等。選擇性控制系統(tǒng)等。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 1 1、串級控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng) 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)影響加

22、熱爐出口溫度的干擾因素：影響加熱爐出口溫度的干擾因素： 1 1、原料油的流量和溫度（、原料油的流量和溫度（f f1 1) )； 2 2、燃料油或燃氣的壓力和成分（、燃料油或燃氣的壓力和成分（f f2 2) )； 3 3、燃料油的霧化程度及煙囪的抽力、燃料油的霧化程度及煙囪的抽力(f(f3 3) )； 采用單回路控制系統(tǒng)的控制作用不及時，采用單回路控制系統(tǒng)的控制作用不及時，致使最大偏差大，過渡時間長，抗擾動能致使最大偏差大，過渡時間長，抗擾動能力差，控制精度低，難以滿足工藝要求，力差，控制精度低，難以滿足工藝要求，需要尋求別的控制方案。需要尋求別的控制方案。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系

23、統(tǒng) 通過分析可以看出，通過分析可以看出，f f1 1 和和f f2 2的影響可以的影響可以通過爐膛溫度較快的反應(yīng)出來，而穩(wěn)定爐通過爐膛溫度較快的反應(yīng)出來，而穩(wěn)定爐膛溫度可以有效地減小膛溫度可以有效地減小f f1 1和和f f2 2對爐出口溫度對爐出口溫度影響。影響。第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 所以選定爐膛溫度為副變量，由副變送所以選定爐膛溫度為副變量，由副變送器、副調(diào)節(jié)器、副過程（爐膛）、執(zhí)行機器、副調(diào)節(jié)器、副過程（爐膛）、執(zhí)行機構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）構(gòu)構(gòu)成副回路；以爐出口溫度為成副回路；以爐出口溫度為主變量，由主變送器、主調(diào)節(jié)器、主過程主變量，由主變送器、主調(diào)節(jié)器、主過程（爐出

24、口管）構(gòu)成主回路，主調(diào)節(jié)器的輸（爐出口管）構(gòu)成主回路，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，由副調(diào)節(jié)器的出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，由副調(diào)節(jié)器的輸出控制調(diào)節(jié)閥，這就是加熱爐出口溫度輸出控制調(diào)節(jié)閥，這就是加熱爐出口溫度串級控制系統(tǒng)。串級控制系統(tǒng)。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)的構(gòu)成及方塊圖：串級控制系統(tǒng)的構(gòu)成及方塊圖： 串級控制系統(tǒng)是由兩個檢測變送器、兩串級控制系統(tǒng)是由兩個檢測變送器、兩個調(diào)節(jié)器、一個調(diào)節(jié)閥組成。兩個調(diào)節(jié)器個調(diào)節(jié)器、一個調(diào)節(jié)閥組成。兩個調(diào)節(jié)器是串聯(lián)工作的，其中主調(diào)節(jié)器的輸出作為是串聯(lián)工作的，其中主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的設(shè)定

25、值，副調(diào)節(jié)器輸出控制調(diào)副調(diào)節(jié)器的設(shè)定值，副調(diào)節(jié)器輸出控制調(diào)節(jié)閥。節(jié)閥。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 串級控制系統(tǒng)方塊圖：串級控制系統(tǒng)方塊圖： 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 2、均勻控制系統(tǒng)、均勻控制系統(tǒng) 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 為了解決前后工序的供求矛盾，做到統(tǒng)為了解決前后工序的供求矛盾，做到統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調(diào)操作，使兩個變量在規(guī)定的籌兼顧，協(xié)調(diào)操作，使兩個變量在規(guī)定的范圍內(nèi)緩慢變化的系統(tǒng)，稱為均勻控制系范圍內(nèi)緩慢變化的系統(tǒng)，稱為均勻控制系統(tǒng)。統(tǒng)。

26、 特點：特點： 1 1、表征前后兩個供求矛盾的兩個變量，、表征前后兩個供求矛盾的兩個變量，在控制過程中應(yīng)該是緩慢變化的。在控制過程中應(yīng)該是緩慢變化的。 2 2、前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個變量、前后互相聯(lián)系又互相矛盾的兩個變量應(yīng)該在工藝所允許的范圍內(nèi)變化。應(yīng)該在工藝所允許的范圍內(nèi)變化。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)3、比值控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng) 使兩個或兩個以上物料量保持一定比值使兩個或兩個以上物料量保持一定比值關(guān)系以達到某種控制要求的控制系統(tǒng)，稱關(guān)系以達到某種控制要求的

27、控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。為比值控制系統(tǒng)。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)4 4、前饋控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng) 前饋控制是改善和克服反饋控制不及前饋控制是改善和克服反饋控制不及時的另一種控制方法。它是利用補償原理，時的另一種控制方法。它是利用補償原理，采用開環(huán)結(jié)構(gòu)，按擾動作用的大小進行控采用開環(huán)結(jié)構(gòu)，按擾動作用的大小進行控制。制。 前饋控制相對于反饋控制來說，控制前饋控制相對于反饋控制來說，控制作用及時，對擾動的影響理論上可以完全作用及時，對擾動的影響理論上可以完全補償，使用恰當可大大提高控制質(zhì)量。補償，使用恰當可大大提高控制質(zhì)量。 第五節(jié)第五節(jié)

28、復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)前饋控制與反饋控制的幾點不同：前饋控制與反饋控制的幾點不同： 1 1、系統(tǒng)檢測信號的不同、系統(tǒng)檢測信號的不同: :反饋控制檢測的反饋控制檢測的是被控變量；前饋控制檢測的是擾動量。是被控變量；前饋控制檢測的是擾動量。 2 2、系統(tǒng)控制的依據(jù)不同：反饋控制依據(jù)、系統(tǒng)控制的依據(jù)不同：反饋控制依據(jù)是偏差大??；前饋控制的依據(jù)是擾動量的大是偏差大??；前饋控制的依據(jù)是擾動量的大小。小。 3 3、控制模式不同：反饋控制采用常規(guī)的、控制模式不同：反饋控制采用常規(guī)的PIDPID控制調(diào)節(jié)器；前饋控制采用的是引入補控制調(diào)節(jié)器；前饋控制采用的是引入補償裝置對

29、擾動量進行補償校正。補償效果不償裝置對擾動量進行補償校正。補償效果不通過反饋進行檢驗。通過反饋進行檢驗。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)5 5、選擇性控制系統(tǒng)、選擇性控制系統(tǒng) 凡是在自動控制系統(tǒng)中引入了選擇器并凡是在自動控制系統(tǒng)中引入了選擇器并按照工藝過程限制條件的邏輯關(guān)系工作的按照工藝過程限制條件的邏輯關(guān)系工作的系統(tǒng)，都稱為選擇性控制系統(tǒng)。其工作狀系統(tǒng)，都稱為選擇性控制系統(tǒng)。其工作狀況是：當生產(chǎn)過程趨向限制條件時，選擇況是：當生產(chǎn)過程趨向限制條件時，選擇器自動選擇一個取代調(diào)節(jié)器取代正常工作器自動選擇一個取代調(diào)節(jié)器取代正常工作狀況下的調(diào)節(jié)器，通過取

30、代調(diào)節(jié)器的控制狀況下的調(diào)節(jié)器，通過取代調(diào)節(jié)器的控制作用，使生產(chǎn)過程脫離危險狀態(tài)，生產(chǎn)操作用，使生產(chǎn)過程脫離危險狀態(tài)，生產(chǎn)操作重新回到安全范圍后，取代調(diào)節(jié)器自動作重新回到安全范圍后，取代調(diào)節(jié)器自動退出，轉(zhuǎn)為備用狀態(tài)，正常調(diào)節(jié)器恢復工退出，轉(zhuǎn)為備用狀態(tài)，正常調(diào)節(jié)器恢復工作。作。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 鍋爐蒸汽壓力選擇性控制系統(tǒng)的工作過鍋爐蒸汽壓力選擇性控制系統(tǒng)的工作過程：程： 上圖中的上圖中的LSLS為低值選擇器，正常情況下為低值選擇器，正常情況下baba，LSLS連通連通b b，由蒸汽壓力調(diào)節(jié)器控制燃，由蒸汽壓力調(diào)節(jié)器控制燃料調(diào)節(jié)閥的開度，

31、控制蒸汽管網(wǎng)的壓力在料調(diào)節(jié)閥的開度，控制蒸汽管網(wǎng)的壓力在工藝規(guī)定的范圍。工藝規(guī)定的范圍。 燃料調(diào)節(jié)閥的閥后壓力過大會發(fā)生燃料調(diào)節(jié)閥的閥后壓力過大會發(fā)生“脫脫火火”事故；而閥后壓力過低會發(fā)生事故；而閥后壓力過低會發(fā)生“回火回火”事故。事故。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 當蒸汽壓力大幅降低，調(diào)節(jié)閥開度過大，當蒸汽壓力大幅降低，調(diào)節(jié)閥開度過大，閥后壓力接近閥后壓力接近“脫火脫火”壓力時，此時壓力時，此時abab，LSLS選中選中a a，即由調(diào)節(jié)器，即由調(diào)節(jié)器P P2 2C C去取代去取代P P1 1C C控制調(diào)控制調(diào)節(jié)閥，使調(diào)節(jié)閥關(guān)小，起到自動保護作用。節(jié)閥，使調(diào)節(jié)閥關(guān)小，起到自動保護作

32、用。當蒸汽壓力恢復正常后，達到當蒸汽壓力恢復正常后，達到baba時，調(diào)時，調(diào)節(jié)閥節(jié)閥P P1 1C C被選中，恢復正常工況控制。被選中，恢復正常工況控制。 第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng)第五節(jié)第五節(jié) 復雜控制系統(tǒng)復雜控制系統(tǒng) 上圖為反應(yīng)器熱點極值選擇性控制系統(tǒng)。上圖為反應(yīng)器熱點極值選擇性控制系統(tǒng)。在固定床反應(yīng)器中，為了防止溫度過高燒在固定床反應(yīng)器中，為了防止溫度過高燒壞觸媒，在反應(yīng)器的四個不同部位設(shè)置了壞觸媒，在反應(yīng)器的四個不同部位設(shè)置了溫度檢測點。各溫度變送器的輸出端引入溫度檢測點。各溫度變送器的輸出端引入高值選擇器，選出其中最高的信號值作為高值選擇器，選出其中最高的信號值作為調(diào)節(jié)器控制冷卻劑調(diào)節(jié)閥的依據(jù)。這樣，調(diào)節(jié)器控制冷卻劑調(diào)節(jié)閥的依據(jù)。這樣，系統(tǒng)將按反應(yīng)器的最高溫度控制冷卻劑流系