過程控制系統(tǒng)

過程控制系統(tǒng)第一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)自動(dòng)檢測系統(tǒng)一、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的組成檢測對(duì)象

檢測環(huán)節(jié)

信號(hào)轉(zhuǎn)換處理環(huán)節(jié)

顯示環(huán)節(jié)

第二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二二、自動(dòng)檢測系統(tǒng)的種類（一）按被檢測的變量不同分類壓力檢測系統(tǒng)

溫度檢測系統(tǒng)

物位檢測系統(tǒng)

流量檢測系統(tǒng)成分檢測系統(tǒng)

第三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）按顯示地點(diǎn)不同分類1．就地顯示的自動(dòng)檢測系統(tǒng)

這種檢測系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)與信號(hào)轉(zhuǎn)換處理環(huán)節(jié)及顯示環(huán)節(jié)一般是合為一體的，即構(gòu)成了一塊就地顯示儀表，由這種就地顯示儀表與檢測對(duì)象一起構(gòu)成的就是就地顯示的自動(dòng)檢測系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換處理環(huán)節(jié)檢測對(duì)象檢測環(huán)節(jié)顯示環(huán)節(jié)圖2-1就地顯示的自動(dòng)檢測系統(tǒng)組成框圖

第四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）按顯示地點(diǎn)不同分類遠(yuǎn)傳顯示的自動(dòng)檢測系統(tǒng)這種檢測系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)（檢測儀表）在現(xiàn)場，而顯示環(huán)節(jié)（顯示儀表）則安裝在控制室（通常稱現(xiàn)場儀表為一次表，控制室儀表為二次表），而轉(zhuǎn)換處理環(huán)節(jié)可以是輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的變送器也可以是輸出非統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的器。

檢測對(duì)象檢測環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)換處理環(huán)節(jié)顯示環(huán)節(jié)現(xiàn)場（一次表）控制室（二次表）變送器或傳感器第五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）按顯示地點(diǎn)不同分類遠(yuǎn)傳顯示的自動(dòng)檢測系統(tǒng)（1）非統(tǒng)一信號(hào)的遠(yuǎn)傳顯示自動(dòng)檢測系統(tǒng)（2）統(tǒng)一信號(hào)的遠(yuǎn)傳顯示自動(dòng)檢測系統(tǒng)

第六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)概述一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成第七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成被控變量y——是指需要控制的工藝變量。設(shè)定值x——是被控變量的希望值。偏差e——是指設(shè)定值與被控變量的測量值之差。操縱變量q——是由控制器操縱，用于控制被控變量的物理量。擾動(dòng)f——除操縱變量外，作用于過程并引起被控變量變化的因素。第八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成對(duì)象——指需要控制其工藝變量的工業(yè)過程、設(shè)備或裝置。檢測元件和變送器——其作用是把被控變量轉(zhuǎn)化為測量值。比較機(jī)構(gòu)——作用是將設(shè)定值與測量值比較并產(chǎn)生偏差；控制器——作用是根據(jù)偏差的正負(fù)、大小及變化情況，按預(yù)定的控制規(guī)律實(shí)施控制作用。執(zhí)行器——也叫控制閥。作用是接受控制器送來的信號(hào)，相應(yīng)地去改變操縱變量。第九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類1．按控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)（1）閉環(huán)控制系統(tǒng) 控制作用會(huì)影響到輸出（被控變量），而測量、變送器又將這個(gè)輸出送回到控制系統(tǒng)的輸入端。這樣控制系統(tǒng)就形成了一個(gè)閉合的環(huán)路，稱閉環(huán)控制系統(tǒng)。（2）開環(huán)控制系統(tǒng) 若系統(tǒng)的輸出信號(hào)不反饋到輸入端，也就不能形成閉合回路，這樣的系統(tǒng)就稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。 第十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的種類2．按設(shè)定值的情況不同（1）定值控制系統(tǒng) 是指設(shè)定值恒定的控制系統(tǒng)。其基本任務(wù)是克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響，使被控變量保持在設(shè)定值。（2）隨動(dòng)控制系統(tǒng) 也稱自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。這類系統(tǒng)的特點(diǎn)是設(shè)定值不斷地變化，而且這種變化是隨機(jī)的、不可預(yù)知的。隨動(dòng)系統(tǒng)的主要任務(wù)是使被控變量能盡快地、準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定值的變化。（3）程序控制系統(tǒng) 其設(shè)定值也是變化的，但它是時(shí)間的已知函數(shù)，即設(shè)定值按人規(guī)定的時(shí)間程序變化。第十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3.按被控變量來分類壓力控制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)流量控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)成分控制系統(tǒng)4.按控制器所具有的控制規(guī)律來分類

比例控制系統(tǒng)

比例積分控制系統(tǒng)

比例積分微分控制系統(tǒng)

5.從控制系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜程度

復(fù)雜控制系統(tǒng)

簡單控制系統(tǒng)

第十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)

（一）控制系統(tǒng)的過渡過程系統(tǒng)的靜態(tài):被控變量不隨時(shí)間變化的穩(wěn)定狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)。系統(tǒng)的動(dòng)態(tài):把被控變量隨時(shí)間變化的不穩(wěn)定狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)?？刂葡到y(tǒng)的過渡過程:把被控變量從受擾動(dòng)影響開始，到控制系統(tǒng)將其調(diào)回到新的穩(wěn)定狀態(tài)為止的變化過程稱為控制系統(tǒng)的過渡過程，即系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的中間過程。

第十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二五種過渡過程tytytytyc余差ty等幅振蕩發(fā)散振蕩衰減振蕩單調(diào)發(fā)散發(fā)散收斂振幅小時(shí)可取不可取理想狀態(tài)均勻控制采用不可取名稱特性第十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)（二）控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)（針對(duì)定值系統(tǒng)）最大偏差超調(diào)量超調(diào)量超調(diào)量振蕩周期余差第十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二1．最大偏差A(yù)（或超調(diào)量B） 是衡量過渡過程穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。（1）是用被控變量偏離設(shè)定值的最大程度來描述，即最大偏差，用圖A表示。（2）用被控變量偏離新穩(wěn)態(tài)值C的最大程度來描述，即超調(diào)量，用圖B表示。2．衰減比n

是衡量控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的一個(gè)動(dòng)態(tài)指標(biāo)。它是指過渡過程曲線同方向相鄰兩個(gè)峰值之比。一般認(rèn)為，衰減比為4:1至10:1為宜。

第十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3．余差C

是衡量控制系統(tǒng)控制準(zhǔn)確性的穩(wěn)態(tài)指標(biāo)。是指被控變量的設(shè)定值x與過渡過程終了時(shí)的新穩(wěn)態(tài)值y（∞）之差，用C表示。

C=x—y（∞）4．振蕩周期T（或振蕩頻率f） 是衡量控制系統(tǒng)控制速度的品質(zhì)指標(biāo)。將過渡過程曲線相鄰兩波峰之間的時(shí)間稱作振蕩周期，用T表示。其倒數(shù)稱為工作頻率，用f表示。第十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二四、控制對(duì)象的特性

對(duì)象特性：是指對(duì)象在輸入信號(hào)作用下，其輸出變量（即被控變量）隨時(shí)間變化的特性。通常，對(duì)象可以看作有兩種輸入，即操縱變量的輸入信號(hào)和外界擾動(dòng)信號(hào)。 操縱變量對(duì)被控變量的作用途徑稱為控制通道。 擾動(dòng)信號(hào)對(duì)被控變量的作用途徑稱為擾動(dòng)通道。第十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二四、控制對(duì)象的特性1．放大系數(shù)K

放大系數(shù)是指輸出信號(hào)（被控變量）的變化量與引起該變化的階躍輸入信號(hào)（操縱變量的變化量或擾動(dòng)信號(hào)的變化量）的比值。其中與前者的比值稱為控制通道的放大系數(shù)，用K0表示；而與后者的比值稱為擾動(dòng)通道的放大系數(shù)，用Kf表示。

K0↑→

控制作用↑(多種控制手段) Kf ↑→

干擾影響↑(多種擾動(dòng))第十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二四、控制對(duì)象的特性2．時(shí)間常數(shù)T

時(shí)間常數(shù)是反映對(duì)象在輸入變量作用下，被控變量變化快慢的一個(gè)參數(shù)。時(shí)間常數(shù)越大，在階躍輸入作用下，被控變量變化得越慢，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時(shí)間就越長。第二十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二四、控制對(duì)象的特性3．滯后時(shí)間τ滯后是指對(duì)象的輸出變化落后于輸入變化的現(xiàn)象。滯后時(shí)間就是描述對(duì)象滯后現(xiàn)象的動(dòng)態(tài)參數(shù)。純滯后時(shí)間τ0（純滯后是由距離與速度引起的滯后）容量滯后時(shí)間τC（容量滯后是多容對(duì)象的固有屬性，對(duì)象的容量個(gè)數(shù)越多，其容量滯后就越大）?？刂仆ǖ捆印刂谱饔谩?擾動(dòng)通道τ↑→控制作用↑第二十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二五、基本控制規(guī)律及其對(duì)過渡過程的影響（一）基本控制規(guī)律控制規(guī)律，就是指控制器輸出的變化量Δp（t）隨輸入偏差e（t）變化的規(guī)律。控制規(guī)律的描述通常有表達(dá)式和階躍響應(yīng)曲線兩種方式?；究刂埔?guī)律有雙位控制、比例控制（P）、積分控制（I）和微分控制（D）等。

第二十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（一）基本控制規(guī)律1．比例控制（P）（1）比例控制規(guī)律：定義：控制器輸出的變化量與被控變量的偏差成比例的控制規(guī)律。表達(dá)式：階躍響應(yīng)曲線△x△yttAKpA00第二十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二1．比例控制（P）（2）比例度δ

定義：調(diào)節(jié)器的輸入變化量相對(duì)于輸入信號(hào)范圍占相應(yīng)的輸出變化量相對(duì)于輸出信號(hào)范圍的百分?jǐn)?shù)。第二十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二1．比例控制（P）比例調(diào)節(jié)規(guī)律特點(diǎn)：①比例控制作用及時(shí)迅速。只要有偏差出現(xiàn)，比例調(diào)節(jié)器就立刻產(chǎn)生輸出，且只要有偏差存在，調(diào)節(jié)器就一直有與偏差成比例的輸出變化②比例控制作用將會(huì)使系統(tǒng)出現(xiàn)余差。因?yàn)楸壤刂频妮敵雠c輸入成比例關(guān)系。不為零的輸出，就要求不為零的輸入。所以偏差不為零，故控制結(jié)果出現(xiàn)余差。③比例度越小（比例增益越大），余差越小，比例度過小，產(chǎn)生振蕩，甚至發(fā)散④相同比例度時(shí)，干擾越大，余差越大。粗調(diào)，適用于對(duì)精度要求不高的系統(tǒng)。第二十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二

2．比例積分控制（PI）定義：積分作用的輸出與偏差對(duì)時(shí)間的積分成比例關(guān)系。公式： 階躍響應(yīng)特性曲線：t0t0t1t1A第二十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二特點(diǎn)a、積分調(diào)節(jié)速度慢，調(diào)節(jié)不及時(shí)。即使有一個(gè)較大的偏差，由于開始時(shí)積分作用總是很小，即開始時(shí)調(diào)節(jié)作用太弱，從而造成調(diào)節(jié)不及時(shí)。故積分作用不單獨(dú)使用。b、積分作用能消除余差。由上式，只要偏差不等于零，積分作用的輸出就會(huì)隨時(shí)間不斷地變化，只有當(dāng)偏差等于零時(shí)，輸出才會(huì)穩(wěn)定。稱為細(xì)調(diào)。

2．比例積分控制（PI）第二十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二2．比例積分控制（PI）a、積分時(shí)間積分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響：TI

↑，積分作用越弱b、TI的定義：在階躍信號(hào)作用下，積分作用的輸出值變化到等于比例作用的輸出值所經(jīng)歷的時(shí)間就是積分時(shí)間。c、TI的測定方法從給PI控制器（若是PID控制器，預(yù)先除去微分作用）加入一個(gè)適當(dāng)幅度的階躍信號(hào)開始到積分作用的輸出變化到等于比例作用的輸出為止，這段時(shí)間t就是實(shí)際積分時(shí)間第二十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3．比例積分微分控制（PID）

（1）微分控制規(guī)律定義：調(diào)節(jié)器的微分作用的輸出與偏差變化的速度成正比。公式：階躍響應(yīng)特性曲線：第二十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（1）微分控制規(guī)律特點(diǎn)：A、偏差變化越大，則微分作用的輸出越大。B、對(duì)于一個(gè)固定不變的偏差Δx不管它有多大，yD＝0是一種理想的微分作用，因此不能單獨(dú)作為調(diào)節(jié)規(guī)律使用。3．比例積分微分控制（PID）

第三十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（2）實(shí)際的比例微分控制規(guī)律公式：階躍響應(yīng)曲線：第三十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二微分時(shí)間常數(shù)

指在階躍偏差A(yù)作用下，比例微分作用的輸出立即上跳到KpKdA，然后按指數(shù)規(guī)律慢慢下降，當(dāng)下降了微分部分的63.2%時(shí)，所經(jīng)歷的時(shí)間，就是微分時(shí)間常數(shù)τ。而微分時(shí)間Td=τKd。實(shí)際工作中，通常用這一方法測定Td的大小。微分調(diào)節(jié)規(guī)律的特點(diǎn)由于微分作用的輸出與成正比，這種根據(jù)偏差變化的趨勢，提前采取的調(diào)節(jié)措施稱為“超前調(diào)節(jié)”（預(yù)調(diào)）。由于微分作用具有超前的特點(diǎn)，因此微分作用如果使用得當(dāng)，可以使被控變量的超調(diào)量減小，操作周期和回復(fù)時(shí)間縮短，系統(tǒng)的質(zhì)量得到提高，特別使對(duì)滯后大的對(duì)象，效果更顯著。第三十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（4）比例積分微分控制規(guī)律公式：階躍響應(yīng)曲線：第三十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二4．?dāng)?shù)字PID控制模擬信號(hào)離散化第三十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）控制器參數(shù)對(duì)過渡過程的影響1．δ對(duì)過渡過程的影響δ越小

比例作用越強(qiáng)

最大偏差（超調(diào)量）減小

振蕩周期減小

余差減小

衰減比減小

δ的大致范圍是：壓力對(duì)象30~70%；流量對(duì)象40~100%；液位對(duì)象20~80%；溫度對(duì)象20~60%。

第三十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二2．Ti對(duì)過渡過程的影響Ti↑積分作用↓

純比例控制

存在余差

Ti↓積分作用↑

消除余差震蕩劇烈

對(duì)于管道壓力、流量等滯后不大對(duì)象，Ti可選得小一些溫度對(duì)象的滯后較大，Ti可選取大一些。（二）控制器參數(shù)對(duì)過渡過程的影響第三十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3．Td對(duì)過渡過程的影響Td↑微分作用↑動(dòng)態(tài)偏差↓余差↓

穩(wěn)定性↓

Td↓微分作用↓動(dòng)態(tài)偏差↑余差↑

穩(wěn)定性↑

1為PD作用2為PID作用3為P作用4為PI作用5為I作用

第三十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)一、簡單控制系統(tǒng)二、復(fù)雜控制系統(tǒng)第三十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二一、簡單控制系統(tǒng)（一）簡單控制系統(tǒng)的組成1．組成：控制器執(zhí)行器

對(duì)象

檢測變送器設(shè)定值x

+e控制器輸出p

操縱變量

q

被控變量y

擾動(dòng)f測量值z-

自動(dòng)化裝置工藝對(duì)象第三十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二2．特點(diǎn)：構(gòu)成簡單、儀表的數(shù)量少、投資小、操作維護(hù)也比較方便在一般情況下，都能滿足控制質(zhì)量的要求。

使用量約占控制系統(tǒng)比例的80%以上。一、簡單控制系統(tǒng)儲(chǔ)罐HTHC差壓變送器液位調(diào)節(jié)器執(zhí)行器第四十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）簡單控制系統(tǒng)方案的確定1．步驟：（1）確定被控變量，在被控制變量所在的設(shè)備上確定檢測點(diǎn)（2）確定操縱變量，在操縱變量所在的管線上放上執(zhí)行器（3）在二者之間聯(lián)上控制器就構(gòu)成了簡單的控制系統(tǒng)一、簡單控制系統(tǒng)第四十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二2．被控變量的選擇（1）被控變量一定是反映工藝操作指標(biāo)或狀態(tài)的重要參數(shù)。（2）若工藝變量本身（如T、P、F、H等）就是要求控制的指標(biāo)（稱直接指標(biāo)），則應(yīng)盡量選用直接控制指標(biāo)為被控變量。（3）如果直接指標(biāo)無法獲得或很難獲得，則應(yīng)選用與直接指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系且反應(yīng)又快的間接指標(biāo)為被控變量。（4）被控變量應(yīng)是為保持生產(chǎn)穩(wěn)定，需要經(jīng)?？刂频淖兞?。（5）被控變量一般應(yīng)該是獨(dú)立可控的，不至因調(diào)整它而引起其它變量的明顯變化、發(fā)生關(guān)聯(lián)作用而影響系統(tǒng)穩(wěn)定。（6）被控變量應(yīng)是易于測量、靈敏度足夠大的變量。一、簡單控制系統(tǒng)第四十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3．操縱變量的選擇（1）所選的操縱變量應(yīng)對(duì)被控變量的影響大、反應(yīng)靈敏，且使控制通道的放大系數(shù)大、時(shí)間常數(shù)小、滯后小，保證控制作用有力、及時(shí)。（2）所選的操縱變量應(yīng)使擾動(dòng)通道的時(shí)間常數(shù)盡量大，放大系數(shù)盡量小。執(zhí)行器盡量靠近擾動(dòng)輸入點(diǎn)，以減小擾動(dòng)的影響。（3）操縱變量的選擇，要考慮工藝上的合理性，一般避免用主物料流量作為操縱變量。換言之是要選擇工藝上合理且允許調(diào)整又可控制的變量。一、簡單控制系統(tǒng)第四十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二二、復(fù)雜控制系統(tǒng)（一）串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)的工作過程，就是指在擾動(dòng)作用下，引起主、副變量偏離設(shè)定值，由主、副調(diào)節(jié)器通過控制作用克服擾動(dòng)，使系統(tǒng)恢復(fù)到新的穩(wěn)定狀態(tài)的過渡過程。系統(tǒng)能把所有的擾動(dòng)都包括在控制回路之中，并用一個(gè)溫度調(diào)節(jié)器來教正擾動(dòng)的影響第四十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（一）串級(jí)控制系統(tǒng)組成：串級(jí)控制系統(tǒng)中有兩個(gè)測量、變送器，兩個(gè)控制器，兩個(gè)對(duì)象，一個(gè)控制閥。二、復(fù)雜控制系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥副過程主過程主檢測變送器設(shè)定+副檢測變送器第四十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（一）串級(jí)控制系統(tǒng)常用術(shù)語：主變量——工藝最終要求控制的被控變量副變量——為穩(wěn)定主變量而引入的輔助變量主對(duì)象——表征主變量的生產(chǎn)設(shè)備副對(duì)象——表征副變量的生產(chǎn)設(shè)備主控制器——按主變量與工藝設(shè)定值的偏差工作，其輸出作為副控制器的外設(shè)定值，在系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用副控制器——按副變量與主控制器來的外設(shè)定值的偏差工作，其輸出直接操縱控制閥二、復(fù)雜控制系統(tǒng)第四十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（一）串級(jí)控制系統(tǒng)主測量變送器——對(duì)主變量進(jìn)行測量及信號(hào)轉(zhuǎn)換的變送器副測量變送器——對(duì)副變量進(jìn)行測量及信號(hào)轉(zhuǎn)換的變送器主回路——是指由主測量變送器，主、副控制器，執(zhí)行器和主、副對(duì)象構(gòu)成的外回路，又叫主環(huán)或外環(huán)；副回路——是指由副測量變送器，副控制器，執(zhí)行器和副對(duì)象構(gòu)成的內(nèi)回路，又稱副環(huán)或內(nèi)環(huán)。二、復(fù)雜控制系統(tǒng)第四十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（一）串級(jí)控制系統(tǒng)控制過程分析一旦系統(tǒng)受到擾動(dòng)破壞了平衡，引起主、副變量偏離設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)的主、副調(diào)節(jié)器便進(jìn)行工作，根據(jù)擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置的不同，可分為以下三種情況：擾動(dòng)作用于副回路擾動(dòng)作用于主過程擾動(dòng)同時(shí)作用于副回路和主過程二、復(fù)雜控制系統(tǒng)副過程的動(dòng)態(tài)特性將大大改善，可以充分發(fā)揮副回路的長處，構(gòu)成加熱爐出口溫度與燃料流量串級(jí)的控制系統(tǒng)。如圖。這種串級(jí)控制方案的應(yīng)用是很多的第四十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（一）串級(jí)控制系統(tǒng)回路和變量的選擇（1）副回路應(yīng)包括盡可能多的擾動(dòng)，尤其是主要擾動(dòng)。（2）副回路的時(shí)間常數(shù)要小、反應(yīng)要快。一般要求副環(huán)要比主環(huán)至少快三倍。（3）所選擇的副變量一定是影響主變量的直接因素。二、復(fù)雜控制系統(tǒng)出口溫度對(duì)燃料流量的串級(jí)控制第四十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（一）串級(jí)控制系統(tǒng)串級(jí)控制的特點(diǎn)：（1）主回路為定值控制系統(tǒng)，而副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。（2）結(jié)構(gòu)上是主、副控制器串聯(lián)，主控制器的輸出作為副控制器的外設(shè)定，形成主、副兩個(gè)回路，系統(tǒng)通過副控制器操縱執(zhí)行器。（3）抗擾動(dòng)能力強(qiáng)，對(duì)進(jìn)入副回路的擾動(dòng)的抑制力更強(qiáng)，控制精度高，控制滯后小。因此，它特別適用于溫度對(duì)象等滯后大的場合。二、復(fù)雜控制系統(tǒng)第五十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）均勻控制系統(tǒng)目的：均勻控制系統(tǒng)是非定值系統(tǒng)，使兩個(gè)變量在允許的范圍內(nèi)變化，以達(dá)到工藝要求的液位與流量的平衡。特點(diǎn)：不是使被控變量保持不變（不是定值控制），而是使兩個(gè)互相聯(lián)系的變量都在允許的范圍內(nèi)緩慢變化。二、復(fù)雜控制系統(tǒng)控制器1流量對(duì)象液位對(duì)象變送器2+設(shè)定值+e（t）比較機(jī)構(gòu)測量值x（t）L（t）z（t）干擾2

f2（t）-調(diào)節(jié)閥變送器1干擾1

f1（t）加法器F（t）L（t）第五十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）均勻控制系統(tǒng)均勻控制方案（1）簡單均勻控制系統(tǒng)簡單均勻控制系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上與一般的單回路定值控制系統(tǒng)是完全一樣的，只是在控制器的參數(shù)設(shè)置上有區(qū)別。（2）串級(jí)均勻控制系統(tǒng)簡單均勻控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)非常簡單，操作方便。但存在著控制滯后，所以，最好的辦法就是構(gòu)成串級(jí)均勻控制系統(tǒng)。二、復(fù)雜控制系統(tǒng)第五十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（二）均勻控制系統(tǒng)二、復(fù)雜控制系統(tǒng)簡單均勻控制系統(tǒng)串級(jí)均勻控制系統(tǒng)第五十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二（三）其他控制系統(tǒng)1．比值控制系統(tǒng)2．分程控制系統(tǒng)3．前饋控制系統(tǒng)4．選擇性控制系統(tǒng)二、復(fù)雜控制系統(tǒng)第五十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二1．比值控制系統(tǒng)（1）目的：就是實(shí)現(xiàn)兩種或兩種以上物料的比例關(guān)系。（2）方案：開環(huán)比值控制單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制變比值控制（3）單閉環(huán)比值控制特點(diǎn)：構(gòu)成較簡單、儀表使用較少、實(shí)施較方便，因此應(yīng)用十分廣泛，尤其適用于主物料在工藝上不允許控制的場合。（三）其他控制系統(tǒng)第五十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二1．比值控制系統(tǒng)（三）其他控制系統(tǒng)KFC單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的原理如圖所示，系統(tǒng)中主流量Q1處于開環(huán)，副流量Q2構(gòu)成了閉環(huán)。主流量Q1的測量信號(hào)經(jīng)比值運(yùn)算器乘以K作為副流量調(diào)節(jié)器F2C的設(shè)定，副流量系統(tǒng)作為一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)，使副流量能依一定的比值關(guān)系跟隨主流量而變化

第五十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二2．分程控制系統(tǒng)（1）特點(diǎn)：一個(gè)控制器的輸出，帶動(dòng)兩個(gè)及以上工作范圍不同的控制閥進(jìn)行工作。（2）控制閥簡介：多為氣動(dòng)薄膜控制閥，分氣開和氣關(guān)兩種形式它的工作信號(hào)是20~100kPa的氣信號(hào)氣開閥，閥的開度隨外來信號(hào)的增加而增加氣關(guān)閥，閥的開度隨外來信號(hào)的增加而減?。ㄈ┢渌刂葡到y(tǒng)第五十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二2．分程控制系統(tǒng)（3）分程控制系統(tǒng)的四種形式：（三）其他控制系統(tǒng)圖（d）A為氣開閥，B為氣關(guān)閥。

圖（a）兩閥均為氣開閥；圖（b）兩閥均為氣關(guān)閥；圖（c）A為氣關(guān)閥，B為氣開閥；第五十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3.前饋控制系統(tǒng)（1）按擾動(dòng)變化的大小實(shí)施控制的系統(tǒng)。控制作用產(chǎn)生在擾動(dòng)發(fā)生的同時(shí)，而不是等到擾動(dòng)引起被控制變量發(fā)生波動(dòng)之后。（三）其他控制系統(tǒng)在進(jìn)料流量變化（如增加）的同時(shí)，就使蒸汽閥門開大，靠加大蒸汽量來抵制變化的冷物料的影響，將擾動(dòng)克服在對(duì)出口溫度產(chǎn)生影響之前。第五十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3.前饋控制系統(tǒng)前饋只能克服一種擾動(dòng)，而且控制的效果得不到檢驗(yàn)。常常將前饋與反饋結(jié)合起來構(gòu)成前饋-反饋控制系統(tǒng)，它可以用前饋來克服主要擾動(dòng)，而用反饋來克服其他擾動(dòng)，并檢驗(yàn)控制效果。（三）其他控制系統(tǒng)第六十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3.選擇性控制系統(tǒng)生產(chǎn)異常有兩種處理方法：一是利用聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警后停車；二是轉(zhuǎn)為人工操作，使生產(chǎn)逐步恢復(fù)正常。但最好選擇軟保護(hù)——選擇性控制（1）選擇性控制系統(tǒng)：就是有兩套控制系統(tǒng)可供選擇。（2）特點(diǎn)：兩套控制系統(tǒng)。正常工況時(shí)，選擇一套，而生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常狀態(tài)時(shí)，則選擇另一套。這樣既不停車又達(dá)到了自動(dòng)保護(hù)的目的。故選擇性控制又叫取代控制和超馳控制。（三）其他控制系統(tǒng)第六十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二3.前饋控制系統(tǒng)當(dāng)物料出口溫度偏高時(shí)，該控制系統(tǒng)可使控制閥開大，以增加液氨進(jìn)入量，以便有更多的液氨蒸發(fā)使物料出口溫度降低。如果氨冷器中的液位太高，使蒸發(fā)空間減小，影響氨蒸發(fā)，溫度反倒降不下來。甚至使得氣氨帶液，引起后面的氨壓縮機(jī)發(fā)生事故。所以要求氨冷器中的液位不能超過某一限度。一個(gè)液位控制器LC，控制閥構(gòu)成液位控制系統(tǒng)。（三）其他控制系統(tǒng)何時(shí)讓哪一個(gè)控制系統(tǒng)工作，則由一臺(tái)低值選擇器LS在兩個(gè)控制器之間按工況進(jìn)行選擇。第六十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)自動(dòng)信號(hào)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)一、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)1．信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)的組成故障檢測元件——是一種工藝觸點(diǎn)（開關(guān)），一般由控制器、記錄儀、指示儀等二次儀表提供。當(dāng)某變量越限時(shí)，它的接點(diǎn)就會(huì)閉合或斷開，使信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)動(dòng)作。信號(hào)報(bào)警器——可以是有觸點(diǎn)的繼電器箱、無觸點(diǎn)的盤裝閃光報(bào)警器和晶體管插卡式邏輯監(jiān)控系統(tǒng)。一般安裝在儀表盤后。信號(hào)燈——裝在儀表盤的上部。報(bào)警點(diǎn)少時(shí)，可用幾個(gè)單體的指示燈；報(bào)警點(diǎn)較多時(shí)，可用報(bào)警燈屏集中顯示。音響器（蜂鳴器）——用于進(jìn)行聲音報(bào)警，以提醒操作人員查找事故原因，并及時(shí)處理。它一般安裝在儀表盤后或后架上，多個(gè)報(bào)警系統(tǒng)可共用一個(gè)音響器。按鈕——通常安裝在儀表盤下面。第六十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)自動(dòng)信號(hào)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)一、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)2．信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)的功能報(bào)警系統(tǒng):一般報(bào)警、能區(qū)別第一原因的報(bào)警、能區(qū)別瞬時(shí)原因的報(bào)警3．補(bǔ)充：繼電器的一般知識(shí)（1）繼電器：是以弱電控制強(qiáng)電的一種控制設(shè)備（2）組成：線圈：常開觸點(diǎn)常閉觸點(diǎn)（3）工作狀態(tài)：線圈失電：常開觸點(diǎn)斷開、常閉觸點(diǎn)閉合線圈得電：常開觸點(diǎn)閉合、常閉觸點(diǎn)斷開第六十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)自動(dòng)信號(hào)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)一、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)4．信號(hào)報(bào)警電路X1——為LRCA-103系統(tǒng)中控制器的上限報(bào)警的常開觸點(diǎn)，當(dāng)塔釜液位達(dá)到高限時(shí)，X1接通。1BD為上限指示燈（紅色）。X2——為LRCA-103系統(tǒng)中控制器的下限報(bào)警的常閉觸點(diǎn)，當(dāng)塔釜液位達(dá)到低限時(shí)，X2接通。2BD為下限指示燈（綠色）。1XA——確認(rèn)按鈕。2XA——試驗(yàn)按鈕。

LB——電喇叭第六十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)自動(dòng)信號(hào)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)一、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)4．信號(hào)報(bào)警電路（2）正常時(shí)：X1斷——1ZJ失電——1ZJ-1的常開觸點(diǎn)斷，1BD滅——1ZJ-1的常閉觸點(diǎn)通，為試驗(yàn)做準(zhǔn)備——1ZJ-2常開觸點(diǎn)斷——LB不響X2通——2ZJ得電——2ZJ-1常閉觸點(diǎn)斷，2BD滅——2ZJ-1常開觸點(diǎn)通，為試驗(yàn)做準(zhǔn)備——2ZJ-2常閉觸點(diǎn)斷——LB不響（3）塔釜液位過高時(shí)：X1閉合——1ZJ得電——1ZJ-1常開觸點(diǎn)閉合——1BD亮——1ZJ-1常閉觸點(diǎn)斷開——1ZJ-2常開觸點(diǎn)閉合——LB響。第六十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)自動(dòng)信號(hào)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)一、信號(hào)報(bào)警系統(tǒng)4．信號(hào)報(bào)警電路（4）塔釜液位低于下限時(shí)：X2斷——2ZJ斷——2ZJ-1常閉通——2BD亮——2ZJ-1常開斷——2ZJ-2通——LB響（5）確認(rèn)：1XA通——101ZJ得電——101ZJ-2常閉觸點(diǎn)斷開——消音（6）試驗(yàn)：2XA通——1BD亮——2BD亮——LB不響第六十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期二第四節(jié)自動(dòng)信號(hào)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)二、聯(lián)鎖保護(hù)電路1．聯(lián)鎖保護(hù)的功能“硬保護(hù)”——聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。聯(lián)鎖保護(hù)實(shí)質(zhì)上是一種自動(dòng)操縱保護(hù)系統(tǒng)。包括：（1）工藝聯(lián)鎖：由某工藝變量越限而引起的聯(lián)鎖，稱為工藝聯(lián)鎖（2）機(jī)組聯(lián)鎖：是指運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備本身或機(jī)組之間的聯(lián)鎖。（3）程序聯(lián)鎖：以確保按預(yù)定程序或時(shí)間次序?qū)に囋O(shè)備進(jìn)行自動(dòng)操縱。（4）各種泵類的開停第六十八頁，共七十三頁，編