儀表自動(dòng)化培訓(xùn)1詳解課件

1、化工儀表及自動(dòng)化 0一、基礎(chǔ)知識(shí)二、壓力檢測(cè)儀表三、流量檢測(cè)儀表四、溫度檢測(cè)儀表五、物位檢測(cè)儀表六、氣動(dòng)執(zhí)行器七、控制系統(tǒng)八、集散型控制系統(tǒng)（DCS）目 錄1在生產(chǎn)過(guò)程中，利用自動(dòng)化儀表裝置來(lái)檢測(cè)、顯示、控制生產(chǎn)過(guò)程中的重要工藝參數(shù)，自動(dòng)的維持生產(chǎn)過(guò)程的正常運(yùn)行，當(dāng)工藝參數(shù)受到外界干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，能自動(dòng)的調(diào)回到規(guī)定的參數(shù)范圍內(nèi)?；ぷ詣?dòng)化定義一、基礎(chǔ)知識(shí)2人工控制與自動(dòng)控制一、基礎(chǔ)知識(shí)3測(cè)量誤差測(cè)量誤差是指測(cè)得值與被測(cè)量真值之間的差值. 儀表精確度 精確度可稱(chēng)精度，又稱(chēng)準(zhǔn)確度。精確度和誤差可以說(shuō)是孿生兄弟，因?yàn)橛姓`差的存在，才有精確度這個(gè)概念 .靈敏度是指儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程

2、度，或者說(shuō)是對(duì)被測(cè)的量變化的反應(yīng)能力反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間就是用來(lái)衡量?jī)x表能不能盡快反應(yīng)出參數(shù)變化的品質(zhì)指標(biāo)。 反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng) ， 那就不宜用來(lái)測(cè)量變化頻繁的參數(shù)。滯后: 一個(gè)現(xiàn)象與另一密切相關(guān)的現(xiàn)象相對(duì)而言的落后遲延;尤指物理上的果沒(méi)有及時(shí)跟著因而出現(xiàn),或指示器對(duì)所記錄的改變了的情況反應(yīng)遲緩。 4=人工控制向自動(dòng)控制人腦眼睛四肢控制器檢測(cè)儀表執(zhí)行器人工控制與自動(dòng)控制一、基礎(chǔ)知識(shí)5安全防爆的儀表系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)（危險(xiǎn)場(chǎng)所）控制室（非危險(xiǎn)場(chǎng)所）15 V420 mAV出I入24V DC420 mA穩(wěn)壓源I入I出24V DC24V DC信號(hào)電源信號(hào)電源電源變送器執(zhí)行器安全柵安全柵控制器6現(xiàn)代的DCS控制系統(tǒng)一、基礎(chǔ)知

3、識(shí)7 化工自動(dòng)化目的提高工作效益降低生成成本保證生產(chǎn)安全減輕勞動(dòng)強(qiáng)度化工自動(dòng)化目的一、基礎(chǔ)知識(shí)8化工自動(dòng)化的基本組成顯示控制儀表檢測(cè)儀表執(zhí)行器一、基礎(chǔ)知識(shí)9 儀表類(lèi)型及信號(hào)儀表類(lèi)型電動(dòng)儀表氣動(dòng)儀表420mADC（15VDC）AI模擬量輸入，420mA，如壓力、液位等；AO模擬量輸出，420mA,如調(diào)節(jié)閥DO開(kāi)關(guān)量輸出,如閥開(kāi)關(guān)DI開(kāi)關(guān)量輸入，如閥位狀態(tài)、泵狀態(tài)等另外還有脈沖信號(hào)，以及RTD（熱電阻）、TC(熱電偶）信號(hào)一、基礎(chǔ)知識(shí)10儀表位號(hào)儀表工位號(hào)：參數(shù)符號(hào)+功能符號(hào) + 數(shù)字，如：TIC2310。參數(shù)符號(hào)：A:分析；C：電導(dǎo)率；D：密度；E：電壓；I：電流；J：功率；K：時(shí)間；Q:數(shù)量；

4、S：速度、頻率F:流量； L：液位；P：壓力；T：溫度；手操； V：振 動(dòng)；W:重量功能符號(hào)A：報(bào)警； R：記錄；C：調(diào)節(jié)； I：指示；Q：累積； T：變送；CV：自力式 G：現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視V:閥門(mén)； S:連鎖數(shù)字1 2 . 9一、基礎(chǔ)知識(shí)112、 壓力的測(cè)量與變送 在壓力測(cè)量中，通常有絕對(duì)壓力，表壓力、負(fù)壓、或真空度等名詞。絕對(duì)壓力是指介質(zhì)所受的實(shí)際壓力。表壓是指高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓之差，即： P表=P絕-P大 負(fù)壓與真空度是指大氣壓力與低于大氣壓力的絕對(duì)壓力之差122、 壓力的測(cè)量與變送 壓力測(cè)量?jī)x表的品種，規(guī)格甚多。常用的壓力測(cè)量方法和儀表有：通過(guò)液體產(chǎn)生或傳遞壓力來(lái)平衡被測(cè)壓力的平衡

5、法。屬于應(yīng)于這類(lèi)方法的儀表有液柱式壓力計(jì)和活塞式壓力計(jì)；將被測(cè)壓力通過(guò)一些隔離元件（如彈性元件）轉(zhuǎn)換成一個(gè)集中力，并在測(cè)量過(guò)程中用一個(gè)外界力（如電磁力或氣動(dòng)力）來(lái)平衡這個(gè)未知的集中力，然后通過(guò)對(duì)外界力的測(cè)量而得知被測(cè)壓力的機(jī)械力平衡法。力平衡式壓力變送器就是屬于應(yīng)用此法的例子；根據(jù)彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變型的大小來(lái)測(cè)量彈性力平衡法。屬于這類(lèi)應(yīng)用方法的儀表很多，若根據(jù)所用彈性元件來(lái)分，可分為薄膜式，波紋管式，彈簧管式壓力表；能過(guò)機(jī)械和電子元件將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換在成各種電量（如電壓、電流、頻率等）來(lái)測(cè)量的電測(cè)法。例如電容式、電阻式、電感式、應(yīng)變片式和霍爾片式等變送器應(yīng)于此法的壓力測(cè)量?jī)x表。132、 壓

6、力的測(cè)量與變送 目前，石油化工生產(chǎn)中應(yīng)用中廣泛的一種壓力測(cè)量?jī)x表是彈性元件。根據(jù)測(cè)壓范圍不同，常用的測(cè)壓元件有單圈彈簧管、多圈彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等。在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下，彈性元件發(fā)生彈性變型，而產(chǎn)生相應(yīng)的位移，能過(guò)轉(zhuǎn)換位置，可將位移轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)或氣信號(hào)，以遠(yuǎn)傳顯示，報(bào)警或調(diào)節(jié)用。14彈簧管壓力表 1彈簧管；2 拉桿；3 扇形齒輪；4 中心齒輪；5 指針；6 面板；7 游絲；8 調(diào)整螺絲；9 接頭彈簧壓力表二、壓力檢測(cè)儀表15 二、壓力檢測(cè)儀表彈性式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)是利用各種形式的彈性元件 , 在被測(cè)介質(zhì)壓力的作用下 , 使彈性元件受壓后產(chǎn)生彈性變形的原理而制成的測(cè)壓儀表。如圖

7、29所示，彈性元件分別為彈簧管（a）(b)，膜片(c)，膜盒(d)，波紋管（e）。16普通壓力表耐震壓力表膜片式壓力表電接點(diǎn)壓力表彈簧管壓力表 二、壓力檢測(cè)儀表171819將壓力轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行傳輸及顯示的儀表。圖2-5 電氣式壓力計(jì)組成方框圖壓力變送器二、壓力檢測(cè)儀表202、 壓力的測(cè)量與變送 基礎(chǔ)振子引伸張力硅膜片過(guò)程壓力變送器工作原理圖 21電容式壓力變送器 圖2-8 電容式測(cè)量膜盒1中心感應(yīng)膜片 (可動(dòng)電極)；2固定電極；3測(cè)量側(cè)； 4隔離膜片壓力變化電容量的變化轉(zhuǎn)變420mA輸出二、壓力檢測(cè)儀表22智能差壓變送器 3051C型智能差壓變送器（420mA）方框圖 二、壓力檢測(cè)儀表23壓

8、力（差壓）變送器 差壓變送器壓力變送器二、壓力檢測(cè)儀表2425 差壓式（也稱(chēng)節(jié)流式）流量計(jì)利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的流量與壓力差P的平方根成正比，即 Q=K 。1，2 切斷閥；3 平衡閥差壓計(jì)閥組安裝示意圖 孔板差壓式流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表26渦街流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表27漩渦流量計(jì)以卡門(mén)渦街理論為基礎(chǔ)，采用壓電晶體檢測(cè)流體通過(guò)管道內(nèi)三角柱時(shí)所產(chǎn)生的旋渦頻率，從而測(cè)量出流體的流量。 圖3-12 卡門(mén)渦列 漩渦流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表(a)圓柱渦列； (b)三角柱渦列28質(zhì)量流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表29質(zhì)量流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表30電磁流量計(jì)測(cè)量原理是法拉第電磁感應(yīng)定律,用來(lái)

9、測(cè)量導(dǎo)電液體。三、流量檢測(cè)儀表31轉(zhuǎn)子/金屬浮子流量計(jì)三、流量檢測(cè)儀表金屬管浮子流量計(jì)采用可變面積式測(cè)量原理，適用于測(cè)量液體、氣體。 全金屬結(jié)構(gòu)，有指示型、電遠(yuǎn)傳型。 玻璃管轉(zhuǎn)子流量計(jì)金屬浮子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)的主要測(cè)量元件為一根垂直安裝的下小上大錐形玻璃管和在內(nèi)可上下移動(dòng)的浮子。適應(yīng)32333435雙金屬溫度計(jì)圖5-1 雙金屬片利用液體或固體受熱時(shí)產(chǎn)生熱膨脹的原理,可以制成膨脹式溫度計(jì)。四、溫度檢測(cè)儀表363738熱電阻利用金屬的電阻隨溫度變化而變化的特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。工業(yè)上使用的鉑電阻主要有分度號(hào)為 Pt100 ,它的 R0 = 100。 Cu50,它的 R0 = 50四、溫度檢測(cè)儀表熱

10、電阻內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖電阻體的幾種基本結(jié)構(gòu) 鉑熱電阻有兩線(xiàn)制，三線(xiàn)制，四線(xiàn)制幾種，兩線(xiàn)制在測(cè)量中誤差較大，已不使用，現(xiàn)在工業(yè)用一般是三線(xiàn)制的，實(shí)驗(yàn)室用一般為四線(xiàn)制。 39注意三線(xiàn)制鉑熱電阻是在電阻的a端并聯(lián)一個(gè)c端，從而實(shí)現(xiàn)電阻引出a，b，c三個(gè)接線(xiàn)端子，這樣，由b導(dǎo)線(xiàn)引入的測(cè)量導(dǎo)線(xiàn)本身的電阻，可以由c導(dǎo)線(xiàn)來(lái)補(bǔ)償，使引線(xiàn)電阻不隨溫度變化而引入的引線(xiàn)電阻誤差的影響減小很多。在二次儀表中，均有可變阻值的電橋，根據(jù)所配合的鉑熱電阻的量程不同，可以對(duì)二次儀表的電橋中的鉑熱電阻進(jìn)行微調(diào)，能進(jìn)行更精確的測(cè)量。 熱電阻的接線(xiàn)方法 40熱電偶兩種不同成份的導(dǎo)體兩端焊接在一起，當(dāng)工作端和參比端存在溫差時(shí)，就在回路中產(chǎn)生

11、熱電勢(shì)，通過(guò)熱電勢(shì)的測(cè)量就知道對(duì)應(yīng)溫度值。工業(yè)上使用的熱電偶有K型（鎳鉻-鎳硅）、S型（鉑銠-鉑）等。四、溫度檢測(cè)儀表“熱電效應(yīng)”。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。熱電偶冷端的溫度補(bǔ)償 41溫度變送器溫度變送器為24V供電、二線(xiàn)制的一體化變送器。將熱電阻或熱電偶的信號(hào)放大，并轉(zhuǎn)換成4-20mA的輸出電流。四、溫度檢測(cè)儀表42物位檢測(cè)儀表分類(lèi)液體顆粒液體液體液位計(jì)料位計(jì)介面計(jì)物位儀表五、物位檢測(cè)儀表43玻璃板液位計(jì)容器連接構(gòu)聯(lián)通器，透過(guò)玻璃板直接指示容器的液位。 五、物位檢測(cè)儀表44磁翻板液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用原理工作的 。當(dāng)被測(cè)容器 中的液位升降時(shí)，液位計(jì)本體管中的磁性浮子也隨之升降

12、，浮子 內(nèi)的永久磁鋼通過(guò)磁耦合傳遞到磁翻柱指示器，驅(qū)動(dòng)紅、白翻柱 翻轉(zhuǎn)180，當(dāng)液位上升時(shí)翻柱由白色轉(zhuǎn)變?yōu)榧t色，當(dāng)液位下降時(shí) 翻柱由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)榘咨?，指示器的紅白交界處為容器內(nèi)部液位的實(shí) 際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位清晰的指示。 五、物位檢測(cè)儀表45差壓液位變送器五、物位檢測(cè)儀表46差壓式液位計(jì) 差壓式液位計(jì)原理圖將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相五、物位檢測(cè)儀表47雷達(dá)液位計(jì) 雷達(dá)式液位計(jì)示意圖五、物位檢測(cè)儀表48 浮球液位計(jì)浮力和靜磁場(chǎng)原理浮球式液位變送器 浮球式液位變送器由磁性浮球、測(cè)量導(dǎo)管、信號(hào)單元、電子單元、接線(xiàn)盒及安裝件組成。一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿測(cè)量導(dǎo)管上下移

13、動(dòng)。導(dǎo)管內(nèi)裝有測(cè)量元件，它可以在外磁作用下將被測(cè)液位信號(hào)轉(zhuǎn)換成正比于液位變化的電阻信號(hào)，并將電子單元轉(zhuǎn)換成420mA或其它標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。該變送器為模塊電路，具有耐酸、防潮、防震、防腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，電路內(nèi)部含有恒流反饋電路和內(nèi)保護(hù)電路，可使輸出最大電流不超過(guò)28mA，因而能夠可靠地保護(hù)電源并使二次儀表不被損壞。49其他液位計(jì)電容式液位計(jì)超聲波液位計(jì) 磁致伸縮液位計(jì)(電容量的變化)五、物位檢測(cè)儀表50物位開(kāi)關(guān) 音叉液位開(kāi)關(guān)浮球液位開(kāi)關(guān)阻旋式液位開(kāi)關(guān)五、物位檢測(cè)儀表51六、氣動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行器的分類(lèi)氣動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器調(diào)節(jié)閥切斷閥52執(zhí)行器的組成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的組成六、氣

14、動(dòng)執(zhí)行器53執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)薄膜氣動(dòng)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分類(lèi)六、氣動(dòng)執(zhí)行器54圖11-3 正作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1上膜蓋； 2波紋膜片； 3下膜蓋 ；4支架；5推桿；6彈簧；7彈簧座；8調(diào)節(jié)件；9連接閥桿螺母； 10行程標(biāo)尺圖11-4 反作用式氣動(dòng)薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 1上膜蓋； 2波紋膜片；3下膜蓋；4密封膜片；5密封環(huán)；6填塊；7支架；8推桿；9彈簧；10彈簧座；11襯套；12調(diào)節(jié)件；13行程標(biāo)尺執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用方式六、氣動(dòng)執(zhí)行器55調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（閥）直通單座閥直通雙座閥角形閥蝶閥球閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的分類(lèi)六、氣動(dòng)執(zhí)行器56調(diào)節(jié)閥的作用方式氣開(kāi)式（FC）氣關(guān)式（FO）調(diào)節(jié)閥的作用形式六、氣動(dòng)執(zhí)行器57 主要從工藝生產(chǎn)

15、上安全要求出發(fā)。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(kāi)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，氣源中斷時(shí)，閥門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)，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(kāi)閥。 選擇要求 壓力信號(hào)增加時(shí)，閥關(guān)小、壓力信號(hào)減小時(shí)閥開(kāi)大的為氣關(guān)式。反之，為氣開(kāi)式。 氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇六、氣動(dòng)執(zhí)行器58調(diào)節(jié)閥的流量特性直 線(xiàn)等百分百快開(kāi)流量特性的分類(lèi)六、氣動(dòng)執(zhí)行器59電氣閥門(mén)定位器電磁閥輔助機(jī)構(gòu)六、氣動(dòng)執(zhí)行器60控制與控制系統(tǒng)控制是指為達(dá)到預(yù)先給定的目的，作用于系統(tǒng)的有目的的動(dòng)作。控制系統(tǒng)是指由被控對(duì)象和控制裝置所構(gòu)成的，能夠?qū)Ρ豢貙?duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)、使之具有一

16、定的狀態(tài)和性能的系統(tǒng)。例如： 61 控制與控制系統(tǒng)組成： (1) 傳感器:將貯槽液位信息轉(zhuǎn)為特定信號(hào)(如U、I等)，并傳送到控制器，相當(dāng)于人工控制時(shí)眼睛的作用。 (2) 控制器:接受變送器送來(lái)的信號(hào)，與由生產(chǎn)工藝要求確定的給定液位信號(hào)比較得出偏差，按某種運(yùn)算規(guī)則算出結(jié)果，并將此結(jié)果轉(zhuǎn)換為特定信號(hào)發(fā)送到執(zhí)行器，相當(dāng)于人工控制時(shí)大腦的作用。 (3) 執(zhí)行器:即此處的控制閥2，它根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)大小自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)的開(kāi)啟度，相當(dāng)于人工控制時(shí)手和閥的組合62圖12-3簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方塊圖利用系統(tǒng)框圖可清楚、方便地表示自動(dòng)控制系統(tǒng)中各個(gè)組成部分之間的相互關(guān)系，在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，通常用方框圖表示控制系

17、統(tǒng)的組成。七、控制系統(tǒng)63基本控制規(guī)律比例控制（P）積分控制（I）微分控制（D）七、控制系統(tǒng)64常用的控制規(guī)律比例控制（P）比例積分控制（PI）比例微分控制（PD）比例積分微分控制（PID）七、控制系統(tǒng)65 PID參數(shù)說(shuō)明任何閉環(huán)控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是要穩(wěn)(穩(wěn)定)、快(快速)、準(zhǔn)(準(zhǔn)確)的響應(yīng)命令。PID調(diào)整的主要工作就是如何實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)。P：比例（度）帶 加快系統(tǒng)的響應(yīng)，它的作用于輸出值較快，但不能很好穩(wěn)定在一個(gè)理想的數(shù)值，不良的結(jié)果是雖較能有效的克服擾動(dòng)的影響，但有余差出現(xiàn)，比例度越小，會(huì)使系統(tǒng)有比較大的超調(diào)，并產(chǎn)生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。比例度越大，比例效果越弱，反之越強(qiáng)。I：積分 能在比例的

18、基礎(chǔ)上消除余差，它能對(duì)穩(wěn)定后有累積誤差的系統(tǒng)進(jìn)行誤差修整，減小穩(wěn)態(tài)誤差。積分時(shí)間越長(zhǎng)，積分效果越弱，反之越強(qiáng)。D：微分 具有超前作用，對(duì)于具有容量滯后的控制通道，引入微分參與控制，在微分項(xiàng)設(shè)置得當(dāng)?shù)那闆r下，對(duì)于提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，有著顯著效果，它可以使系統(tǒng)超調(diào)量減小，穩(wěn)定性增加，動(dòng)態(tài)誤差減小。微分時(shí)間越長(zhǎng)，微分效果越強(qiáng)，反之越弱。綜上所述，P-比例控制系統(tǒng)的響應(yīng)快速性，快速作用于輸出，好比“現(xiàn)在”(現(xiàn)在就起作用，快);I-積分控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，消除過(guò)去的累積誤差，好比“過(guò)去”(清除過(guò)去，回到準(zhǔn)確軌道);D-微分控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有超前控制作用，好比“未來(lái)”(放眼未來(lái)，未雨綢繆，穩(wěn)定才能發(fā)

19、展)。調(diào)整的時(shí)候，所要做的任務(wù)就是在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)允許的情況下，在這三個(gè)參數(shù)之間權(quán)衡調(diào)整，達(dá)到最佳控制效果，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)快準(zhǔn)的控制特點(diǎn)。66 PID整定口決PID整定口決參數(shù)整定找最佳，從小到大順序查先是比例后積分，最后再把微分加曲線(xiàn)振蕩很頻繁，比例度盤(pán)要放大曲線(xiàn)漂浮繞大灣，比例度盤(pán)往小扳曲線(xiàn)偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降曲線(xiàn)波動(dòng)周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng)曲線(xiàn)振蕩頻率快，先把微分降下來(lái)動(dòng)差大來(lái)波動(dòng)慢。微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng)理想曲線(xiàn)兩個(gè)波，前高后低4比1一看二調(diào)多分析，調(diào)節(jié)質(zhì)量不會(huì)低67 PID參數(shù)整定方法 在自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，E=SP-PV。其中，E為偏差、SP為給定值、PV為測(cè)量值。當(dāng)SP大于PV時(shí)為正偏差，反之為負(fù)偏差

20、。比例調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差的大小成正比；當(dāng)比例度為100時(shí)，比例作用的輸出與偏差按各自量程范圍的1：1動(dòng)作。當(dāng)比例度為10時(shí)，按10：1動(dòng)作。即比例度越小，比例作用越強(qiáng)。比例作用太強(qiáng)會(huì)引起振蕩。太弱會(huì)造成比例欠調(diào)，造成系統(tǒng)收斂過(guò)程的波動(dòng)周期太多，衰減比太小。其作用是穩(wěn)定被調(diào)參數(shù)。積分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差對(duì)時(shí)間的積分成正比。即偏差存在積分作用就會(huì)有輸出。它起著消除余差的作用。積分作用太強(qiáng)也會(huì)引起振蕩，太弱會(huì)使系統(tǒng)存在余差。微分調(diào)節(jié)作用的動(dòng)作與偏差的變化速度成正比。其效果是阻止被調(diào)參數(shù)的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用。對(duì)滯后大的對(duì)象有很好的效果。但不能克服純滯后。適用于溫度調(diào)節(jié)。使用微分調(diào)節(jié)可使系統(tǒng)收

21、斂周期的時(shí)間縮短。微分時(shí)間太長(zhǎng)也會(huì)引起振蕩。68液位控制系統(tǒng) 溫度控制系統(tǒng)七、控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)69鍋爐水位系統(tǒng)的三沖量控制串級(jí)控制系統(tǒng)適用于時(shí)間常數(shù)及純滯后較大的對(duì)象. 串級(jí)系統(tǒng)與單回路系統(tǒng)的區(qū)別在于前者可獲得可測(cè)中間變量,并利用它構(gòu)成副反饋回路,對(duì)影響中間變量的干擾進(jìn)行預(yù)先調(diào)節(jié),從而改善整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì), 。七、控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)70影響汽包水位的主要參數(shù)是蒸汽流量和給水流量，即稱(chēng)三沖量在正常的操作運(yùn)行中，一般外界對(duì)液位調(diào)節(jié)系統(tǒng)的干擾有兩個(gè)。一是蒸汽負(fù)荷變化對(duì)液位的影響。當(dāng)系統(tǒng)管網(wǎng)蒸汽用量突然增大時(shí)，系統(tǒng)管網(wǎng)蒸汽壓力下降，蒸汽流量增加引起汽包內(nèi)壓力減小，汽化強(qiáng)度增大，蒸發(fā)面以下產(chǎn)生的

22、汽泡增多，氣泡擠占蒸發(fā)面下水的空間，造成水位不僅不下降反而上升的“虛假水位”。為了克服“虛假水位”的影響，水位控制器輸出回路中引入了蒸汽流量前饋信號(hào)，使水位控制回路產(chǎn)生一個(gè)令給水量與蒸汽量同方向變化的信號(hào)，減少或抵消了“虛假水位”可能引起的給水量調(diào)節(jié)誤動(dòng)作。二是給水流量變化對(duì)液位的影響。由于給水溫度較低，當(dāng)給水量增加后，使汽包內(nèi)汽泡量減少，即使給水量突然增加，汽包的水位一開(kāi)始也不會(huì)增加，而要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，液位才能上升。水位控制與給水流量控制采用串級(jí)控制，給水流量控制作為水位串級(jí)控制回路中的付回路，可以超前于水位快速和有效地克服來(lái)自給水流量本身所產(chǎn)生的波動(dòng)，減少了調(diào)節(jié)滯后時(shí)間，提高了調(diào)節(jié)品質(zhì)，

23、保證汽包水位在正常范圍內(nèi)操作。這種控制方案是傳統(tǒng)的汽包三沖量復(fù)雜控制，屬于前饋加串級(jí)的控制系統(tǒng) 七、控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)71串級(jí)控制系統(tǒng)典型方塊圖七、控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)72 串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 串級(jí)控制系統(tǒng)有兩個(gè)閉合回路。主回路是個(gè)定值控制系統(tǒng), 副回路是個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng)。 在串級(jí)控制系統(tǒng)中,主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行情況的主要工藝參數(shù)。副變量的引入往往是為了提高主變量的控制質(zhì)量,它是基于主,副變量之間具有一定的內(nèi)在關(guān)系而工作的。 七、控制系統(tǒng)73在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于引入一個(gè)閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對(duì)作用于主對(duì)象上的干擾也能加速克服過(guò)程。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、

24、快調(diào)的特點(diǎn)；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點(diǎn)，并對(duì)于副回路沒(méi)有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。因此，在串級(jí)控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補(bǔ)充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。 小結(jié)七、控制系統(tǒng)74比值控制系統(tǒng) 工業(yè)上為了保持兩種或兩種以上物料的比值為一定的控制叫比值控制。 幾個(gè)概念主物料、主動(dòng)信號(hào)從物料、從動(dòng)信號(hào)七、控制系統(tǒng)75開(kāi)環(huán)比值控制從物料量Q2與主物料量Q1的比值關(guān)系為開(kāi)環(huán)比值控制七、控制系統(tǒng)76 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，只需一臺(tái)純比例控制器，其比例度可以根據(jù)比值要求來(lái)設(shè)定。 主、副流量均開(kāi)環(huán)； 這種比值控制方案對(duì)從物料量Q2本身無(wú)抗干擾能力。所以這種系統(tǒng)只能適用于副流量較平穩(wěn)

25、且比值要求不高的場(chǎng)合。 特點(diǎn)七、控制系統(tǒng)77單閉環(huán)比值控制 單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)是為了克服開(kāi)環(huán)比值控制方案的不足，在開(kāi)環(huán)比值控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，通過(guò)增加一個(gè)副流量的閉環(huán)控制系統(tǒng)而組成的。 單閉環(huán)比值控制這種方案的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,能確保兩流量比值不變,是應(yīng)用最多的方案。七、控制系統(tǒng)78 分程控制就是由一只調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)控制兩只或更多只控制閥,每只控制閥在控制器輸出信號(hào)的某段范圍內(nèi)工作。 分程控制示意框圖七、控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng) 從控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來(lái)看,分程控制屬于單回路的定值控制系統(tǒng),其控制過(guò)程與簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)一樣。79 1.生產(chǎn)中需用多種物料作調(diào)節(jié)介質(zhì)的過(guò)程圖13-20 熱交換器溫度分程控制 采用熱

26、水與蒸汽兩種不同物料作為調(diào)節(jié)介質(zhì),在一般控制系統(tǒng)中難于實(shí)現(xiàn),但在分程控制系統(tǒng)中,不僅充分利用了熱水,而且節(jié)省了蒸汽。七、控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合80有時(shí)生產(chǎn)過(guò)程負(fù)荷變化很大,要求有較大范圍的流量變化。若用一個(gè)控制閥,由于控制閥的可調(diào)范圍R是有限的,當(dāng)最大流量和最小流量相差太懸殊時(shí),就會(huì)降低控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量, 這時(shí)可采用分程控制系統(tǒng)。 閥門(mén)動(dòng)作示意圖 分程控制七、控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)應(yīng)用場(chǎng)合2.用來(lái)保證在不同負(fù)荷下的正?？刂?1復(fù)雜控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng) 均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng) 前饋控制系統(tǒng) 選擇控制系統(tǒng) 三沖量控制系統(tǒng) 七、控制系統(tǒng)82控制系統(tǒng)投用工藝人員儀表人員1、現(xiàn)場(chǎng)儀表、閥門(mén)校驗(yàn)2、控制器正反作用檢查3、控制閥氣開(kāi)、氣關(guān)檢查4、。1、閥門(mén)動(dòng)作方向2、參數(shù)設(shè)定3、控制器手/自動(dòng)切換4、.七、控制系統(tǒng)83八、集散型控制系統(tǒng)（DCS）硬件（軀體）1、主機(jī)；2、常規(guī)外部設(shè)備；3、過(guò)程輸入/輸出設(shè)備；4、操作臺(tái)和通信設(shè)備. 軟件（靈魂）1、系統(tǒng)軟件；2、應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)84集散控制系統(tǒng)