化工儀表及自動(dòng)化

化工儀表及自動(dòng)化第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱、自動(dòng)控制第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式干擾作用1、自動(dòng)化裝置的三個(gè)部分：測(cè)量元件與變送器、自動(dòng)控制器、執(zhí)行器干擾作用f2、自動(dòng)控制系統(tǒng)的表示形式（方框圖）fee測(cè)量值定值一定值Z定值y定值被控變量定值xpq操縱變量定值控制器輸出定值偏差定值給定值定值控制器定值控制閥定值對(duì)象定值測(cè)量元件變送器定值3、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)，這是與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱等開(kāi)環(huán)系統(tǒng)比較最本質(zhì)的區(qū)別4、儀表的圖形符號(hào)就地安裝儀表就地安裝儀表集中儀表盤(pán)面安裝儀表就地儀表盤(pán)面安裝儀表圖中的實(shí)線改為虛線就是分別的盤(pán)后安裝儀表5、字母代號(hào)字母第一位字母后繼字母被測(cè)變量修飾詞功能A分析報(bào)警F流量比（分?jǐn)?shù)）~~~~~~~~~L物位~~~~~~~~~~~~~~~~~~P壓力~~~~~~~~~~~~~~~~~~T溫度~~~~~~~~~傳送例如：PIC是一臺(tái)具有指示功能的液位控制器；TRC是一臺(tái)同時(shí)具有指示、記錄功能的溫度控制器；LICA是一臺(tái)具有指示、報(bào)警功能的液位控制器第三節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）、程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱(chēng)為系統(tǒng)的靜態(tài)，隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)稱(chēng)為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程穩(wěn)定過(guò)程（非周期衰減過(guò)程、衰減振蕩過(guò)程）不穩(wěn)定過(guò)程（等幅振蕩過(guò)程、發(fā)散振蕩過(guò)程）三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)..……………………CABB/1、最大偏差為A；超調(diào)量為B2、衰減比為B:B/；3、余差為C4、過(guò)渡時(shí)間5、振蕩周期第二章過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型第一節(jié)化工過(guò)程的特點(diǎn)及其描述方法1、研究對(duì)象的特性就是用數(shù)學(xué)的方法來(lái)描述出對(duì)象輸入量與輸出量之間的關(guān)系，這種數(shù)學(xué)描述稱(chēng)為對(duì)象的數(shù)學(xué)建模，一般將被控變量看作對(duì)象的輸出量，而干擾作用和控制作用看作對(duì)象的輸入量2、對(duì)象的數(shù)學(xué)模型可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型3、數(shù)學(xué)模型的表達(dá)式：1）非參量模型即是采用曲線或者數(shù)據(jù)表格等來(lái)表示；2）參量模型即是采用數(shù)學(xué)方程式來(lái)描述第二節(jié)對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模第三節(jié)描述對(duì)象特性的參數(shù)放大系數(shù)KK在數(shù)值上等于對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比，越大，表示對(duì)輸出量的影響越大。二、時(shí)間常數(shù)T時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)定值所需時(shí)間也越大2、表達(dá)式為P=KpeKp越大，比例控制作用越強(qiáng)3、比例度=。其值越大，表示控制作用越弱4、余差的產(chǎn)生（存在余差是比例控制的缺點(diǎn)）由于控制系統(tǒng)固有的原因，使得達(dá)到新的平衡時(shí)被控變量值會(huì)比原來(lái)平衡值小三、積分控制（I）消除余差控制動(dòng)作緩慢，會(huì)出現(xiàn)控制不及時(shí)，1、控制規(guī)律：控制作用的輸出變化量P與輸入偏差e的積分成正比2、表達(dá)式P=KI∫edt當(dāng)偏差e是常數(shù)A時(shí)，變成P=KI∫Adt=KIAt3、（由于積分控制控制動(dòng)作緩慢，會(huì)出現(xiàn)控制不及時(shí)）所以有：比例積分控制（PI）表達(dá)式P=Kp(e+KI∫edt)。用積分時(shí)間T1來(lái)代替KI得P=Kp(e+∫edt).若偏差為常數(shù)A代入得P=KpA+∫edt).缺點(diǎn)：對(duì)象滯后很大時(shí)，控制時(shí)間較長(zhǎng)，最大偏差較大；負(fù)荷變化過(guò)于劇烈時(shí)，控制作用不及時(shí)四、微分控制(PID)超前控制1、控制規(guī)律：控制器的輸出信號(hào)與偏差信號(hào)的變化速度成正比2、表達(dá)式：P=3、比例積分微分控制規(guī)律為P=Kp(e+∫edt+)第五章執(zhí)行器第一節(jié)氣動(dòng)執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)兩部分組成。作用：前者是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它按控制信號(hào)壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng)控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，即是將信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置；后者是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，即是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過(guò)閥的流量的裝置氣動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：薄膜式和活塞式2）控制機(jī)構(gòu)：直通單座控制閥、直通雙座控制閥、角形控制閥、三通控制閥、隔膜控制閥、蝶閥、球閥、凸輪繞曲閥、籠式閥控制閥的流量特性：指的是被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度間的關(guān)系；控制閥的理想流量特性：直線流量特性、等百分比流量特性、拋物線流量特性、快開(kāi)特性?？刂崎y的選擇：氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)?？紤]原則是信號(hào)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，以使起源系統(tǒng)發(fā)生故障，起源中斷時(shí)，閥門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)。反之閥處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開(kāi)閥第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)第一節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成干擾定值干擾定值一定值偏差定值給定值定值控制器定值執(zhí)行器定值對(duì)象定值被控變量定值測(cè)量變送裝置定值簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方框圖第二節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)被控變量的選擇操縱變量的選擇測(cè)量元件特性的影響控制器控制規(guī)律的選擇（控制器正反作用的確定）對(duì)于測(cè)量元件及變送器，其作用方向一般是正的。對(duì)于被控對(duì)象的作用方向，當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于正作用，反之為負(fù)作用。對(duì)于控制器，當(dāng)給定值不變時(shí)，被控變量測(cè)量值是增加時(shí)，控制器的輸出也增加屬于正作用方向，或者當(dāng)測(cè)量值不變時(shí)，給定值減少時(shí)，控制器的輸出增加的也稱(chēng)為正作用方向，反之為負(fù)作用方向。對(duì)于執(zhí)行器，其作用方向取決于是氣開(kāi)閥還是氣關(guān)閥第三節(jié)控制器參數(shù)的工程整定臨界比例度法、衰減曲線法、經(jīng)驗(yàn)湊試法第七章復(fù)雜控制系統(tǒng)第一節(jié)串級(jí)控制系統(tǒng)干擾干擾干擾干擾FF2一定值給定值定值主測(cè)量、變送定值主控制器定值