熱工過程自動(dòng)調(diào)節(jié)第1章

1、化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 熱工過程自動(dòng)調(diào)節(jié)熱工過程自動(dòng)調(diào)節(jié)第一章第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 熱工自動(dòng)化的概念熱工自動(dòng)化的概念n 實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化的意義實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化的意義n 熱工自動(dòng)化的主要內(nèi)容熱工自動(dòng)化的主要內(nèi)容n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)n控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)n控制系統(tǒng)的過渡過程控制系統(tǒng)的過渡過程n控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)n影響控制系統(tǒng)過渡

2、過程品質(zhì)的主要因素影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素1化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖n圖形符號(hào)圖形符號(hào)n字母代號(hào)字母代號(hào)n儀表位號(hào)儀表位號(hào)2化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 熱工自動(dòng)化的概念熱工自動(dòng)化的概念n 自動(dòng)化就是在工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備上配備自動(dòng)化裝置以代替工自動(dòng)化就是在工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備上配備自動(dòng)化裝置以代替工人的直接勞動(dòng)，從而使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。那人的直接勞動(dòng)，從而使生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)地進(jìn)行。那么，這些用自動(dòng)化裝置來管理和控制生產(chǎn)過程的方法則稱么，這些用自動(dòng)化裝置來管理和控制生產(chǎn)過程的方法則稱為自動(dòng)化。而

3、用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置來管理和控制熱工生產(chǎn)為自動(dòng)化。而用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置來管理和控制熱工生產(chǎn)過程的則稱為熱工自動(dòng)化。過程的則稱為熱工自動(dòng)化?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化的意義實(shí)現(xiàn)熱工自動(dòng)化的意義n 1、提高生產(chǎn)力，降低勞動(dòng)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；、提高生產(chǎn)力，降低勞動(dòng)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量；n 2、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；、降低勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件；n 3、確保安全生產(chǎn)；、確保安全生產(chǎn)；n 4、從根本上改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平。、從根本上改變勞動(dòng)方式，提高工人文化技術(shù)水平?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 熱工自動(dòng)化的主要內(nèi)容

4、熱工自動(dòng)化的主要內(nèi)容n 1. 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)n 2. 自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)n 3. 自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng)自動(dòng)操縱及自動(dòng)開停車系統(tǒng)n 4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)3利用各種檢測(cè)儀表對(duì)主要工藝參利用各種檢測(cè)儀表對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄的，稱數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄的，稱為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。它代替了操作為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。它代替了操作人員對(duì)工藝參數(shù)的不斷觀察與記人員對(duì)工藝參數(shù)的不斷觀察與記錄，起到人的眼睛的作用。錄，起到人的眼睛的作用。圖1-1 熱交換器自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖當(dāng)工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，當(dāng)工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前

5、，信號(hào)系統(tǒng)就自動(dòng)地發(fā)出聲光信號(hào)，告誡操作人員注信號(hào)系統(tǒng)就自動(dòng)地發(fā)出聲光信號(hào)，告誡操作人員注意，并及時(shí)采取措施。如工況已到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，意，并及時(shí)采取措施。如工況已到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動(dòng)采取緊急措施，打開安全閥或切聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動(dòng)采取緊急措施，打開安全閥或切斷某些通路，必要時(shí)緊急停車，以防止事故的發(fā)生斷某些通路，必要時(shí)緊急停車，以防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大。它是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。和擴(kuò)大。它是生產(chǎn)過程中的一種安全裝置。 自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。自動(dòng)開停車系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。自動(dòng)開停車系統(tǒng)

6、可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)過程自動(dòng)地可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)過程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。 在受到外界干擾（擾動(dòng)）的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，在受到外界干擾（擾動(dòng)）的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)能自動(dòng)地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍自動(dòng)控制系統(tǒng)能自動(dòng)地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。內(nèi)。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖 4圖1-2 人工操作圖圖1-3 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖n人工操作與自動(dòng)控制比較圖人工操作與自動(dòng)控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要現(xiàn)代化

7、生產(chǎn)的需要化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖 n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成5組組成成自動(dòng)化裝置自動(dòng)化裝置被控對(duì)象被控對(duì)象測(cè)量元件與變送器測(cè)量元件與變送器自動(dòng)控制器自動(dòng)控制器執(zhí)行器執(zhí)行器化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖n 液位自動(dòng)控制的方塊圖液位自動(dòng)控制的方塊圖n在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)分析研究，一在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)分析研究，一般都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。般都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。n下頁圖為液

8、位自動(dòng)控制系統(tǒng)地方塊圖每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成下頁圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)地方塊圖每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”。兩個(gè)方塊之間用一條。兩個(gè)方塊之間用一條帶有箭頭的線條表示其信號(hào)的相互關(guān)系，箭頭指向方塊帶有箭頭的線條表示其信號(hào)的相互關(guān)系，箭頭指向方塊表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個(gè)環(huán)節(jié)表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號(hào)。的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號(hào)。6化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n n方塊圖中，方塊圖中， x 指設(shè)定值；指設(shè)定值；z 指輸出信號(hào)；指輸出信號(hào)；e 指偏差信指偏差信號(hào)；號(hào)；p 指發(fā)出

9、信號(hào)；指發(fā)出信號(hào)；q 指出料流量信號(hào)；指出料流量信號(hào)；y 指被控變指被控變量；量；f 指擾動(dòng)作用。當(dāng)指擾動(dòng)作用。當(dāng)x 取正值，取正值，z取負(fù)值取負(fù)值，e= x- z，負(fù)反饋；負(fù)反饋；x 取正值，取正值，z取正值，取正值， e= x+ z，正反饋。，正反饋。第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖n液位自動(dòng)控制的方塊圖液位自動(dòng)控制的方塊圖圖1-4 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖7化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖n 其它控制系統(tǒng)其它控制系統(tǒng) 用同一種形式的方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng)用同一種形式的

10、方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng)圖1-5 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng) 當(dāng)進(jìn)料流量或溫度變化等因素引起出口物料溫度變化時(shí)，可以將該溫度變化測(cè)量后送至溫度控制器TC。溫度控制器的輸出送至控制閥，以改變加熱蒸汽量來維持出口物料的溫度不變。 這個(gè)控制系統(tǒng)同樣可這個(gè)控制系統(tǒng)同樣可以用以用上頁中上頁中的方塊圖的方塊圖表示表示8化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖n 注意！注意！方塊圖中的每一個(gè)方塊都代表一方塊圖中的每一個(gè)方塊都代表一個(gè)具體的裝置。個(gè)具體的裝置。9n方塊與方塊之間的連接線，只是代表方塊之間的信號(hào)聯(lián)系，并不代表方塊之間的物料聯(lián)系。

11、方塊之間連接線的箭頭也只是代表信號(hào)作用的方向，與工藝流程圖上的物料線是不同的。n工藝流程圖上的物料線是代表物料從一個(gè)設(shè)備進(jìn)入另一個(gè)設(shè)備，而方塊圖上的線條及箭頭方向有時(shí)并不與流體流向相一致。n自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖n 小結(jié)小結(jié)n自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 n與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱等開環(huán)系統(tǒng)比較，最本質(zhì)的區(qū)與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱等開環(huán)系統(tǒng)比較，最本質(zhì)的區(qū)別，就在于自動(dòng)控制系統(tǒng)有負(fù)反饋，開環(huán)系統(tǒng)中，被別，就在于自動(dòng)控制系統(tǒng)有負(fù)反饋，

12、開環(huán)系統(tǒng)中，被控（工藝）變量是不反饋到輸入端的?？兀üに嚕┳兞渴遣环答伒捷斎攵说?。10舉例舉例典型的開環(huán)系統(tǒng)的例子：典型的開環(huán)系統(tǒng)的例子：自動(dòng)操縱裝置自動(dòng)操縱裝置對(duì)象對(duì)象操縱作用操縱作用工藝參數(shù)工藝參數(shù)操縱指令操縱指令化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖n小結(jié)小結(jié)開環(huán)系統(tǒng)：開環(huán)系統(tǒng)：自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，一旦開機(jī)，就只能是按照預(yù)一旦開機(jī)，就只能是按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量如果發(fā)運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量如果發(fā)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)地根據(jù)被控變量的實(shí)際

13、工況地根據(jù)被控變量的實(shí)際工況來改變自己的操作。來改變自己的操作。比較比較閉環(huán)系統(tǒng)：閉環(huán)系統(tǒng)：有針對(duì)性有針對(duì)性地根據(jù)被控變量的變地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作化情況而改變控制作用的大小和方向，從用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近于所始終等于或接近于所希望的狀態(tài)。希望的狀態(tài)。11化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類n 幾種分類方法幾種分類方法n按被控變量來分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；按被控變量來分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；n按控制器具有的控制規(guī)律來分類，如比例、比例積分、按控制器具有的控制規(guī)律來分類，如比例

14、、比例積分、比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；n將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給定將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給定值是否變化和如何變化來分類，這樣可將自動(dòng)控制系值是否變化和如何變化來分類，這樣可將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)。12其中第三種分類方法最普遍其中第三種分類方法最普遍化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 “定值” 是恒定給定值的簡(jiǎn)稱。工藝生產(chǎn)中，若要求控制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)保

15、持在一個(gè)生產(chǎn)指標(biāo)上不變，或者說要求被控變量的給定值不變，就需要采用定值控制系統(tǒng)。13 給定值隨機(jī)變化，該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準(zhǔn)確而快速地跟隨給定值的變化而變化。化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第五節(jié)第五節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類3.3.程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)） 給定值變化，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)需按一定的時(shí)間程序變化。這類系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較普通。14化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) n 一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)

16、與動(dòng)態(tài)15自動(dòng)控制目的：自動(dòng)控制目的：希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量（或能量）和流值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量（或能量）和流出對(duì)象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。出對(duì)象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。 靜態(tài)靜態(tài)被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化率被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化率為為0，不是靜止）。，不是靜止）?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入（給定和干擾）和輸出均當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入（給定和干

17、擾）和輸出均恒定不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就處于一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，恒定不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就處于一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的各個(gè)組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變系統(tǒng)的各個(gè)組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變其原先的狀態(tài)，它們的輸出信號(hào)也都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，其原先的狀態(tài)，它們的輸出信號(hào)也都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)就是這種狀態(tài)就是靜態(tài)靜態(tài)。 16化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)17動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài) 。 從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在

18、這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號(hào)都處于變動(dòng)狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。結(jié)論：結(jié)論：在自動(dòng)化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的，就需要通過自動(dòng)化裝置不斷地施加控制作用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)n 二、控制系統(tǒng)的過渡過程二、控制系統(tǒng)的過渡過程n系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程。 18當(dāng)干擾作用于對(duì)象，系統(tǒng)輸出y發(fā)生變化，在系統(tǒng)負(fù)反饋?zhàn)饔孟拢?jīng)過

19、一段時(shí)間，系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡。舉例舉例圖1-7 控制系統(tǒng)方塊圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)n系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾形式。n在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。 19化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)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

20、然、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)能夠有效地克服這種類型的干擾，那么一定能很好地克服比較緩和的干擾。 這種干擾的形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。圖1-8 階躍干擾作用20化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)n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21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 發(fā)散震蕩過程發(fā)散震蕩過程X X？對(duì)于控制質(zhì)量要求不對(duì)于控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，如果被控高的場(chǎng)合，如果被控變量允許在

21、工藝許可變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時(shí)），指在位式控制時(shí)），才可采用。才可采用。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)n三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)n控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量品質(zhì)的依據(jù)?？刂葡到y(tǒng)的過渡過程是衡量品質(zhì)的依據(jù)。22圖1-10 過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖 假定自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如上圖所示，這是屬于衰減振蕩的過渡過程 多數(shù)情況下，希望得到衰減振蕩過程，在此取這種過程形式討論控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)

22、第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)23五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一1. 最大偏差或超調(diào)量最大偏差或超調(diào)量 最大偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個(gè)波的峰值。特別是對(duì)于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學(xué)反應(yīng)器的化合物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會(huì)對(duì)最大偏差的允許值有所限制。 超調(diào)量也可以用來表征被控變量偏離給定值的程度?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)2. 衰減比衰減比 衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比

23、。習(xí)慣表示為 n:1，一般 n 取為410之間為宜。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二24化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三3. 余差余差 當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說余差就是過渡過程終了時(shí)的殘余偏差。有余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無差調(diào)節(jié)和無差系統(tǒng)。 25化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四五種

24、重要品質(zhì)指標(biāo)之四4. 過渡時(shí)間過渡時(shí)間 從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過渡時(shí)間。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個(gè)小范圍，當(dāng)被控變量進(jìn)入該范圍并不再越出時(shí)，就認(rèn)為被控變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說過渡過程已經(jīng)結(jié)束這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的（也有的規(guī)定為）。 26化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五5.5.震蕩周期或頻率震蕩周期或頻率 過渡過程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與

25、過渡時(shí)間成正比，一般希望振蕩周期短一些為好。27化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)28某加熱爐的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖所示。試分別求出最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時(shí)間（給定值為200）。舉例舉例圖1-11 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)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

26、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:B25:525:55:15:1。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化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 分析分析 過渡時(shí)間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)，假定被控變量進(jìn)入額定值的2，就可以認(rèn)為過渡過程已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200（2）4，這時(shí)，可在新穩(wěn)態(tài)值（20

27、5）兩側(cè)以寬度為畫一區(qū)域，上圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再越出，過渡過程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。因此，從圖上可以看出，過渡時(shí)間為22min。30化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)n 四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質(zhì)的主要因素31 一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以概括成兩大部分，即一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)可以概括成兩大部分，即工藝過程部工藝過程部分（被控對(duì)象）分（被控對(duì)象）和和自動(dòng)化裝置部分自動(dòng)化裝置部分。前者指與該自動(dòng)控制系。前者指與該自動(dòng)控制系統(tǒng)有關(guān)的部分。后者指為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制

28、所必需的自動(dòng)化儀表統(tǒng)有關(guān)的部分。后者指為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制所必需的自動(dòng)化儀表設(shè)備，通常包括測(cè)量與變送裝置、控制器和執(zhí)行器等三部分。設(shè)備，通常包括測(cè)量與變送裝置、控制器和執(zhí)行器等三部分。化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第六節(jié)第六節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo) 對(duì)于一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，過渡過程品質(zhì)的好壞，在很大程度上決定于對(duì)象的性質(zhì)。例如在前所述的溫度控制系統(tǒng)中，屬于對(duì)象性質(zhì)的主要因素有：換熱器的負(fù)荷大小，換熱器的結(jié)構(gòu)、尺寸、材質(zhì)等，換熱器內(nèi)的換熱情況、散熱情況及結(jié)垢程度等。不同自動(dòng)化系統(tǒng)要具體分析。32化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制

29、流程圖工藝管道及控制流程圖 工藝流程和控制方案的確定后， 根據(jù)工藝設(shè)計(jì)給出的流程圖， 按其流程順序標(biāo)注出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)等， 便成了工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖 （PID圖）圖）。33化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖34圖1-12脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例右圖是乙烯生產(chǎn)過右圖是乙烯生產(chǎn)過程中脫乙烷塔的工程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程藝管道及控制流程圖圖 舉例舉例化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖n一、圖形符號(hào)一、圖形符號(hào)n1.

30、 1. 測(cè)試點(diǎn)（包括檢出元件、取樣點(diǎn)）測(cè)試點(diǎn)（包括檢出元件、取樣點(diǎn)）35 檢試點(diǎn)是由工藝設(shè)備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點(diǎn)，一般無特定的圖形符號(hào)，如下圖所示。必要時(shí)，檢測(cè)元件也可以用象形或圖形符號(hào)表示。圖1-13 測(cè)試點(diǎn)的一般表示方法化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖n2. 2. 連接線連接線36 通用的儀表信號(hào)線均以細(xì)實(shí)線表示。連接線表示交叉及相接時(shí)，采用下圖的形式。必要時(shí)也可用加箭頭的方式表示信號(hào)的方向。在需要時(shí)，信號(hào)線也可按氣信號(hào)、電信號(hào)、導(dǎo)壓毛細(xì)管等采用不同的表示方式以示區(qū)別。圖1-14 聯(lián)系線的表示法化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)

31、工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖3. 3. 儀表（包括檢測(cè)、顯示、控制）的圖形符號(hào)儀表（包括檢測(cè)、顯示、控制）的圖形符號(hào) 儀表的圖形符號(hào)是一個(gè)細(xì)實(shí)線圓圈，直徑約10mm，對(duì)于不同的儀表安裝位置的圖形符號(hào)如下表所示。 37化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖38序序號(hào)號(hào)安裝位安裝位置置圖形符號(hào)圖形符號(hào)備注備注序序號(hào)號(hào)安裝位置安裝位置圖形符圖形符號(hào)號(hào)備注備注1就地安就地安裝儀表裝儀表嵌在管道嵌在管道中中4集中儀表集中儀表盤后安裝盤后安裝儀表儀表2集中儀集中儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表 5就地儀表就地儀表盤后

32、安裝盤后安裝儀表儀表3就地儀就地儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表表1-1 儀表安裝位置的圖形符號(hào)表示化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖39 對(duì)于處理兩個(gè)或兩個(gè)以上被測(cè)變量，具有相同或不同功能的復(fù)式儀表時(shí)，可用兩個(gè)相切的圓或分別用細(xì)實(shí)線圓與細(xì)虛線圓相切表示（測(cè)量點(diǎn)在圖紙上距離較遠(yuǎn)或不在同一圖紙上），如下圖所示。圖1-15 復(fù)式儀表的表示法化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第七節(jié)第七節(jié) 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖n 二、字母代號(hào)二、字母代號(hào) 在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，一般寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測(cè)變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號(hào)見下表。40化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測(cè)變量被測(cè)變量修