熱工過(guò)程自動(dòng)化

熱工過(guò)程自動(dòng)化的地位控制裝置爐機(jī)電運(yùn)行集控室熱控區(qū)域主設(shè)備區(qū)域本課程內(nèi)容根底知識(shí)：第一章的內(nèi)容單元機(jī)組負(fù)荷控制極其子系統(tǒng)：主控〔第二章、第三章、第四章〕子系統(tǒng)〔第五章、第六章、第七章、第八章〕控制系統(tǒng)的根本原理：根底知識(shí)----傳統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容自動(dòng)檢測(cè)

對(duì)反映熱力生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)的各種參數(shù)(量)，例如壓力、溫度、流量、液位、氣體成分等，以及表征設(shè)備工作狀況的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)的檢查、測(cè)量和監(jiān)視稱為自動(dòng)檢測(cè)。

自動(dòng)檢測(cè)獲取的熱工參數(shù)通常用于以下兩個(gè)方面。其一，用于監(jiān)視顯示，作為運(yùn)行人員監(jiān)督和操作機(jī)組正常運(yùn)行的重要依據(jù)，常用的自動(dòng)檢測(cè)裝置顯示設(shè)備有模擬式儀表、數(shù)字式儀表以及CRT顯示器等；其二，用于自動(dòng)控制系統(tǒng)作為被調(diào)量、沖量、補(bǔ)償修正值等，自動(dòng)控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的上下，不僅僅取決于控制設(shè)備、控制裝置和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的質(zhì)量，在很大程度上還要依賴于被測(cè)參數(shù)信號(hào)的準(zhǔn)確性。質(zhì)量再高的自動(dòng)控制系統(tǒng)，如果沒(méi)有一個(gè)好的檢測(cè)系統(tǒng)與之相配合，就不會(huì)有高質(zhì)量的過(guò)程控制。而且許多記錄儀表的數(shù)值記錄又是機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算和事故分析的重要依據(jù)。根底知識(shí)----傳統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容I類：為保證機(jī)組平安、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行必須檢測(cè)的參數(shù)，缺少其中任一參數(shù)的檢測(cè)儀表，都不允許機(jī)組投人運(yùn)行或只能短時(shí)運(yùn)行。例如飽和蒸汽壓力，過(guò)熱蒸汽壓力和溫度，汽包水位等均屬于I類參數(shù)。用來(lái)檢測(cè)這些參數(shù)的儀表稱為主要儀表。II類：為進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和核收費(fèi)用的參數(shù)，稱為重要參數(shù)。缺少這些參數(shù)的檢測(cè)儀表，機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性將無(wú)法考核，電廠用戶的費(fèi)用無(wú)法核收。檢測(cè)這些參數(shù)的儀表稱為重要儀表。例如過(guò)熱蒸汽流量、給水流量、給水溫度、排煙溫度等均屬于I類參數(shù)。

III類：為分析以上兩類參數(shù)中的問(wèn)題需要檢測(cè)的相關(guān)參數(shù)稱為輔助參數(shù)，其檢測(cè)儀表稱為輔助儀表。爐水電導(dǎo)率、凝結(jié)水溫度、減溫水流量等均為輔助參數(shù)

IV類：只有在機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中才需要特別監(jiān)視的參數(shù)，檢測(cè)這些參數(shù)的儀表稱為啟動(dòng)儀表。如汽包壁溫度、法蘭加熱蒸汽壓力、汽缸熱膨脹指示值等均屬于啟動(dòng)參數(shù)。

自動(dòng)調(diào)節(jié)

根底知識(shí)----傳統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容自動(dòng)地維持一個(gè)或幾個(gè)能夠表征熱力設(shè)備正常工作狀況的物理量為規(guī)定值。由于生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)常受到各種因素的干擾和影響，運(yùn)行工況發(fā)生偏離，必須通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)到達(dá)正常運(yùn)行的要求。因此，自動(dòng)調(diào)節(jié)是經(jīng)常起作用的一種自動(dòng)控制手段。自動(dòng)調(diào)節(jié)必須依賴自動(dòng)調(diào)節(jié)設(shè)備或裝置來(lái)完成

自動(dòng)報(bào)警、熱工保護(hù)及聯(lián)鎖

根底知識(shí)----傳統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容在某些重要的被控?zé)峁?shù)偏離正常值時(shí)，為引起運(yùn)行人員的注意，及時(shí)處理異常，在控制室內(nèi)設(shè)有燈光、音響報(bào)警信號(hào)。各系統(tǒng)設(shè)備發(fā)生故障、異?；蚵?lián)鎖保護(hù)動(dòng)作時(shí)，均會(huì)有燈光音響報(bào)警，以便引起運(yùn)行人員注意及時(shí)處理，防止事故的產(chǎn)生或擴(kuò)大，以保證機(jī)組運(yùn)行的平安。傳統(tǒng)的自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用報(bào)警燈、電鈴、電笛、光子牌等設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)目前單元機(jī)組廣泛使用DCS控制系統(tǒng)，其報(bào)警系統(tǒng)采用在CRT上用畫(huà)面的方法實(shí)現(xiàn)，有的機(jī)組輔以多媒體來(lái)產(chǎn)生多種聲音效果

根底知識(shí)----傳統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中，有時(shí)由于設(shè)備、系統(tǒng)本身的問(wèn)題或運(yùn)行人員操作不當(dāng)，設(shè)備和被控參數(shù)異常，為了防止事故擴(kuò)大、設(shè)備損壞和人身傷亡事故的發(fā)生，機(jī)組都設(shè)有各種保護(hù)裝置，例如，鍋爐爐膛的滅火保護(hù)、汽輪機(jī)的超速保護(hù)等。隨著機(jī)組容量的增大，保護(hù)措施也越來(lái)越多而且越來(lái)越先進(jìn)，例如鍋爐爐膛平安監(jiān)控系統(tǒng)〔FSSS〕、菲利蒲和本特利的汽輪機(jī)監(jiān)視保護(hù)系統(tǒng)已被廣泛應(yīng)用于大型單元機(jī)組上。聯(lián)鎖也是熱工保護(hù)的一局部。聯(lián)鎖主要針對(duì)輔機(jī)的保護(hù)在目前采用DCS控制系統(tǒng)的機(jī)組，聯(lián)鎖與順控并無(wú)嚴(yán)格的界限，大多數(shù)DCS系統(tǒng)在進(jìn)行開(kāi)關(guān)量控制軟件組態(tài)時(shí)，把聯(lián)鎖作為順序控制系統(tǒng)〔SCS〕的一局部。根底知識(shí)----傳統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容根據(jù)預(yù)先擬定的程序條件和時(shí)間要求，使單元機(jī)組的主、輔機(jī)系統(tǒng)涉及到的設(shè)備自動(dòng)地依次進(jìn)行啟動(dòng)、停止及其他一系列操作，這一控制過(guò)程稱為順序控制。

順序控制與遠(yuǎn)方控制

機(jī)組在啟停、事故處理過(guò)程中，以及機(jī)組改變運(yùn)行方式或系統(tǒng)處于手操狀態(tài)時(shí)，運(yùn)行人員需要在控制室對(duì)輔機(jī)、閥門、擋板等進(jìn)行遠(yuǎn)距離的操作和控制，這一工作過(guò)程稱為遠(yuǎn)方控制。自動(dòng)化程度再高的機(jī)組，遠(yuǎn)方控制手段也是必不可少的。

根底知識(shí)----傳統(tǒng)自動(dòng)化的內(nèi)容根底知識(shí)----現(xiàn)代自動(dòng)化的內(nèi)容隨著DCS系統(tǒng)在單元機(jī)組中的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代的熱工自動(dòng)化的內(nèi)容已不再沿襲傳統(tǒng)熱工自動(dòng)化內(nèi)容的分類方法了，但他們有一種對(duì)應(yīng)關(guān)系DAS-----------------自動(dòng)檢測(cè)MCS〔CCS〕----------自動(dòng)調(diào)節(jié)SCS--------------順序與遠(yuǎn)方控制FSSS〔BMS〕---自動(dòng)報(bào)警、熱工保護(hù)及聯(lián)鎖DEH----------自動(dòng)調(diào)節(jié)MEH----------自動(dòng)調(diào)節(jié)BPCS----------自動(dòng)調(diào)節(jié)ETS---自動(dòng)報(bào)警、熱工保護(hù)及聯(lián)鎖ECS----------自動(dòng)調(diào)節(jié)BCSFSS根底知識(shí)----自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成人工調(diào)節(jié)與自動(dòng)調(diào)節(jié)

代替人眼代替人腦代替人手以上調(diào)節(jié)過(guò)程可用方框圖描述根底知識(shí)----自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖概念2：方框圖四要素----信號(hào)線、信號(hào)綜合點(diǎn)、信號(hào)分支點(diǎn)和環(huán)節(jié)。

概念1：調(diào)節(jié)系統(tǒng)中各設(shè)備之間相互作用與信號(hào)傳遞關(guān)系的示意圖稱為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的方框圖

根底知識(shí)----自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成信號(hào)線：用箭頭表示信號(hào)“x〞的傳遞方向的連接線，方框圖中的信號(hào)線只是表示環(huán)節(jié)之間信號(hào)的傳遞關(guān)系，不代表實(shí)際的物質(zhì)和能量的流動(dòng)相加點(diǎn)〔又叫信號(hào)綜合點(diǎn)或比較環(huán)〕：表示求兩個(gè)或兩個(gè)以上信號(hào)的代數(shù)和，在相加點(diǎn)相加的變量必須量綱相同分支點(diǎn)：表示把信號(hào)“x〞分兩路或兩路以上取出環(huán)節(jié)：即方框圖中的一個(gè)方框，方框圖中的每一個(gè)方框即代表一個(gè)環(huán)節(jié)。環(huán)節(jié)表示系統(tǒng)中一個(gè)元件或一個(gè)設(shè)備，或者幾個(gè)設(shè)備的組合體。箭頭指向方框的信號(hào)x為環(huán)節(jié)的輸入信號(hào)，箭頭離開(kāi)方框的信號(hào)y為環(huán)節(jié)的輸出信號(hào)

調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖四要素概念：根底知識(shí)----自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖四要素圖示：根底知識(shí)----自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖根底知識(shí)----自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖根底知識(shí)----自動(dòng)化調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)組成自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置自動(dòng)調(diào)節(jié)對(duì)象測(cè)量變送單元調(diào)節(jié)控制單元〔現(xiàn)代為DCS〕執(zhí)行單元有自平衡能力單容對(duì)象〔一階〕多容對(duì)象〔高階〕無(wú)自平衡能力有自平衡能力無(wú)自平衡能力被調(diào)對(duì)象：指被調(diào)節(jié)的生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程

被調(diào)量：生產(chǎn)過(guò)程中需要維持為恒定值或在一定范圍內(nèi)變化的物理量

給定值：根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，被調(diào)量應(yīng)到達(dá)的數(shù)值調(diào)節(jié)量〔或叫調(diào)節(jié)手段〕：由調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來(lái)改變，以控制被調(diào)量的變化，使被調(diào)量恢復(fù)為給定值的物理量調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)：根據(jù)調(diào)節(jié)信號(hào)去改變調(diào)節(jié)量大小的設(shè)備

擾動(dòng)：引起被調(diào)量偏離其給定值的各種原因，分內(nèi)擾和外擾根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)術(shù)語(yǔ)測(cè)量變送單元〔測(cè)量變送器〕：調(diào)節(jié)控制單元〔調(diào)節(jié)器〕：執(zhí)行單元〔執(zhí)行器〕：發(fā)生在調(diào)節(jié)側(cè)的擾動(dòng)，稱為內(nèi)擾發(fā)生在負(fù)荷側(cè)的擾動(dòng)，稱為外擾根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類隨著對(duì)象的不同，相應(yīng)的對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求不同，為了便于區(qū)分和分析調(diào)節(jié)系統(tǒng)，有必要對(duì)調(diào)節(jié)系統(tǒng)進(jìn)行分類,不同的分類方式，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型名稱不同。按給定值的變化規(guī)律分類

定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)〔恒值調(diào)節(jié)系統(tǒng)〕程序調(diào)節(jié)系統(tǒng)隨動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類按調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)〔或控制方式〕分類開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)〔前饋控制系統(tǒng)〕概念：結(jié)構(gòu)框圖：根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類閉環(huán)控制系統(tǒng)〔反響控制系統(tǒng)〕概念：結(jié)構(gòu)框圖：熱工過(guò)程的調(diào)節(jié)系統(tǒng)都必須含有閉環(huán)控制系統(tǒng)根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類復(fù)合控制系統(tǒng)〔前饋---反響控制系統(tǒng)〕概念：結(jié)構(gòu)框圖：根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類按調(diào)節(jié)系統(tǒng)的閉合回路數(shù)目分類

單回路控制系統(tǒng)概念：結(jié)構(gòu)框圖：根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類多回路控制系統(tǒng)概念：結(jié)構(gòu)框圖：根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類按調(diào)節(jié)器的個(gè)數(shù)和連接方式分類

單級(jí)控制系統(tǒng)概念：結(jié)構(gòu)框圖：只含有一個(gè)調(diào)節(jié)器的控制系統(tǒng)根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分類串級(jí)控制系統(tǒng)概念：結(jié)構(gòu)框圖：含有多個(gè)調(diào)節(jié)器〔一般為兩個(gè)〕并且前一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出是下一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入的控制系統(tǒng)，根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)擾動(dòng)信號(hào)：斜波、脈沖、階躍，其中階躍擾動(dòng)輸入信號(hào)最劇烈和典型，熱工控制系統(tǒng)把對(duì)階躍擾動(dòng)干擾的反響作為判別系統(tǒng)抗干擾能力好壞的標(biāo)準(zhǔn)。一、概念：調(diào)節(jié)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，通過(guò)品質(zhì)指標(biāo)反映，性能好的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其抗干擾能力強(qiáng)。分析品質(zhì)指標(biāo)必須先清楚有關(guān)概念靜態(tài)〔穩(wěn)態(tài)〕：動(dòng)態(tài)：過(guò)渡過(guò)程〔調(diào)節(jié)過(guò)程〕：一個(gè)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，當(dāng)受到干擾信號(hào)的作用，其平衡狀態(tài)被打破，經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用，系統(tǒng)又重新回到穩(wěn)定狀態(tài)的過(guò)程。一個(gè)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的優(yōu)劣在穩(wěn)態(tài)下難以判別，只有在過(guò)渡過(guò)程中才能得以鑒別，過(guò)渡過(guò)程都以階躍輸入信號(hào)作為擾動(dòng)信號(hào)。根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)二、四種過(guò)渡過(guò)程：根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)四種過(guò)渡過(guò)程分析：〔a〕ψ=1，非振蕩過(guò)程〔非周期〕，穩(wěn)定的過(guò)程，不理想?！瞓〕0<ψ<1，衰減振蕩過(guò)程，穩(wěn)定的過(guò)程，最理想?！瞔〕ψ=0，等幅振蕩過(guò)程，臨界過(guò)程，一般不采用?！瞕〕ψ<0，發(fā)散振蕩過(guò)程，不穩(wěn)定的過(guò)程，不采用?？刂葡到y(tǒng)希望采用具有穩(wěn)定過(guò)渡過(guò)程的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其中以衰減振蕩過(guò)程〔b〕為最好根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)三、品質(zhì)指標(biāo)：穩(wěn)定性準(zhǔn)確性快速性1、穩(wěn)定性指標(biāo)：衰減率ψ定義：ψ=ym1ym3-ym1=1-ym3ym1以〔b〕曲線分析ψ與系統(tǒng)穩(wěn)定性關(guān)系：實(shí)際的熱工控制要求ψ=0.75~0.9之間〔4：1到10：1〕根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)穩(wěn)定性分析曲線：第一峰值第三峰值Y〔∞〕ts根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)2、準(zhǔn)確性概念：指標(biāo)：靜態(tài)偏差和最大動(dòng)態(tài)偏差靜態(tài)偏差：概念：e〔∞〕=y〔∞〕最大動(dòng)態(tài)偏差：概念：

ym=ym1+y〔∞〕實(shí)際的熱工調(diào)節(jié)系統(tǒng)希望兩個(gè)偏差越小越好根底知識(shí)----自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)3、快速性概念：指標(biāo)：過(guò)渡過(guò)程時(shí)間tsts越短，控制過(guò)程進(jìn)行的越快，品質(zhì)越好ts的計(jì)算被調(diào)量y偏離定值的±5%或±2%時(shí)對(duì)應(yīng)的時(shí)間注意實(shí)際運(yùn)用時(shí)，不能僅注重某一個(gè)指標(biāo)，要兼顧根底知識(shí)----控制對(duì)象傳遞函數(shù)的求解了解對(duì)象的特性，有利于設(shè)計(jì)合理的調(diào)節(jié)系統(tǒng)一、求解傳遞函數(shù)作用：了解對(duì)象的特性，有利于分析調(diào)節(jié)系統(tǒng)了解對(duì)象的特性，有利于整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)，對(duì)于PID調(diào)節(jié)器主要是整定δ、Ti、Td求解傳遞函數(shù)，相當(dāng)于在未構(gòu)成調(diào)節(jié)系統(tǒng)之前，了解對(duì)象的特性根底知識(shí)----控制對(duì)象傳遞函數(shù)的求解環(huán)節(jié)輸出信號(hào)的拉氏變換與輸入信號(hào)的拉氏變換之比稱為環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，定義為：調(diào)節(jié)系統(tǒng)方框圖各環(huán)節(jié)用傳遞函數(shù)表示大小，那么變?yōu)閭骱娇驁DW〔S〕Y〔S〕X〔S〕W〔S〕Y〔S〕X〔S〕X與y是時(shí)間的函數(shù)Y（S）&y（t）&x（t）X（S）二、傳遞函數(shù)概念：根底知識(shí)----控制對(duì)象傳遞函數(shù)的求解三、熱工對(duì)象分析實(shí)際熱工對(duì)象只為高級(jí)對(duì)象對(duì)象有兩類四種階躍響應(yīng)中的特征參數(shù)及其求法，對(duì)應(yīng)各類型的對(duì)象說(shuō)明特征參數(shù)情況根底知識(shí)----控制對(duì)象傳遞函數(shù)的求解四、求解傳遞函數(shù)：1、有自平衡能力的對(duì)象〔1〕、一階對(duì)象一階對(duì)象一般為慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可以用下式表示：=KTs+1W〔s〕特征參數(shù)T〔時(shí)間常數(shù)〕和K〔放大系數(shù)〕用圖示法求解方法見(jiàn)P7頁(yè)根底知識(shí)----控制對(duì)象傳遞函數(shù)的求解〔2〕、高階對(duì)象高階對(duì)象一般為遲延的慣性環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可以用下式表示：=K〔Ts+1〕W〔s〕特征參數(shù)K的求法同一階對(duì)象而n和T的求法可用圖示法中的切線法或兩點(diǎn)法間接求解，見(jiàn)P7頁(yè)n根底知識(shí)----控制對(duì)象傳遞函數(shù)的求解2、無(wú)自平衡能力的對(duì)象一階對(duì)象一般為積分環(huán)節(jié)傳遞函數(shù)可以用下式表示：=1TasW〔s〕特征參數(shù)Ta〔積分時(shí)間〕用圖示法間接求解，方法見(jiàn)P9頁(yè)〔1〕、一階對(duì)象αy〔t〕to根底知識(shí)----控制對(duì)象傳遞函數(shù)的求解高階對(duì)象一般為具有遲延的積分環(huán)節(jié)，傳遞函數(shù)可以用下式表示：=1TasW〔s〕特征參數(shù)Ta、T〔時(shí)間常數(shù)〕、n用圖示法間接求解，方法步驟見(jiàn)P9頁(yè)〔2〕、高階對(duì)象（1+Ts）n根底知識(shí)----調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定一、控制器規(guī)律1、傳統(tǒng)控制器規(guī)律：PID2、現(xiàn)代控制器規(guī)律：自適應(yīng)、思密斯予估、解偶、狀態(tài)觀測(cè)二、傳統(tǒng)控制器各規(guī)律作用3、智能控制器規(guī)律：模糊、魯棒PID控制的意義：P〔比例〕I〔積分〕D〔微分〕比例帶δ積分時(shí)間Ti微分時(shí)間Td根底知識(shí)----調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定二、傳統(tǒng)控制器各規(guī)律作用PID控制的作用：P作用：有利于調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定性，但會(huì)出現(xiàn)靜態(tài)偏差

δ越大，系統(tǒng)穩(wěn)定性加強(qiáng)I作用：有利于消除靜態(tài)偏差，但會(huì)出現(xiàn)振蕩

Ti越大，積分作用越弱D作用：超前調(diào)節(jié)有利于減小動(dòng)態(tài)偏差，但會(huì)超調(diào)

Td越小，微分作用越弱根底知識(shí)----調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定三、常用的傳統(tǒng)PID控制器及其控制規(guī)律1、P調(diào)節(jié)器控制規(guī)律：W〔S〕=T1δ=Kp〔放大系數(shù)〕2、PI調(diào)節(jié)器控制規(guī)律：W〔S〕=T1δ=Kp（1+）1TiS（1+）1TiS3、PD調(diào)節(jié)器控制規(guī)律：W〔S〕=T1δ=Kp〔1+TdS〕4、PID調(diào)節(jié)器控制規(guī)律：W〔S〕=T1δ=Kp（1+1TiS〔1+TdS〕TiS1〔1++TdS〕TiS1+TdS〕根底知識(shí)----調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定四、PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定PID構(gòu)成的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，必須對(duì)δ、Ti、Td進(jìn)行正確的整定，才能使調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入運(yùn)行，對(duì)于多個(gè)回路的調(diào)節(jié)系統(tǒng)那么要等效為單回路來(lái)整定?？刂葡到y(tǒng)的整定有理論計(jì)算方法和工程整定方法。這里主要闡述單回路系統(tǒng)的工程整定方法工程整定方法，一般通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)處于開(kāi)環(huán)和閉環(huán)運(yùn)行狀態(tài)來(lái)整定獲取其δ、Ti、Td三個(gè)參數(shù)的最正確值按此方法，PID調(diào)節(jié)器參數(shù)有三種整定方法：臨界比例帶〔邊界穩(wěn)定法〕衰減曲線法動(dòng)態(tài)參數(shù)法〔響應(yīng)曲線法〕閉環(huán)狀態(tài)開(kāi)環(huán)狀態(tài)根底知識(shí)----調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定臨界比例帶法〔邊界穩(wěn)定法〕原理要點(diǎn)：調(diào)節(jié)器設(shè)置成純比例作用，系統(tǒng)投入運(yùn)行，比例帶由大到小改變，出現(xiàn)等幅振蕩，根據(jù)此時(shí)的臨界比例帶δk，振蕩周期Tk，按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算調(diào)節(jié)器各參數(shù)〔查表〕特點(diǎn)：無(wú)需知道被控對(duì)象的特性，系統(tǒng)直接投入閉環(huán)運(yùn)行進(jìn)行參數(shù)整定。整定步驟：根底知識(shí)----調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定〔1〕：置δ、Ti、Td〔2〕：調(diào)節(jié)系統(tǒng)投入閉環(huán)運(yùn)行根底知識(shí)----熱工控制圖例熱工控制領(lǐng)域使用功能圖例和邏輯圖例兩種類型的圖例符號(hào)來(lái)描述自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

熱工控制功能圖例又稱控制原理框圖，即P&ID圖由于各儀表或控制裝置制造廠對(duì)其產(chǎn)品往往有自己的特殊符號(hào)表示方法，因此導(dǎo)致熱工控制系統(tǒng)的集成商不同，所形成的控制回路功能圖是不一樣的，從而使控制回路功能圖沒(méi)有很好地統(tǒng)一。目前在國(guó)內(nèi)各火力發(fā)電廠中用得較多的是美國(guó)科學(xué)儀器制造商協(xié)會(huì)(ScienttificApparatusMaker’sAssociation)圖例來(lái)表示熱工控制回路功能，簡(jiǎn)稱SAMA圖例。

概述：根底知識(shí)----熱工控制圖例通過(guò)圖形符號(hào)及其連接來(lái)描述自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和關(guān)系為了解、分析和研究自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供了一種直觀易懂的方法

要了解自動(dòng)控制系統(tǒng)必須要對(duì)熱工控制SAMA圖清楚SAMA圖例的作用：根底知識(shí)----熱工控制圖例SAMA圖例分四種外形圓圈菱形框矩形框梯形框

根底知識(shí)----熱工控制圖例測(cè)量變送器、指示記錄符號(hào)流量變送壓力變送液位變送轉(zhuǎn)速變送溫度變送位置變送指示繼電器線圈根底知識(shí)----熱工控制圖例自動(dòng)調(diào)節(jié)符號(hào)比例P微分D積分I跟蹤根底知識(shí)----熱工控制圖例自動(dòng)轉(zhuǎn)換符號(hào)電壓/電流氣壓/電流電壓/氣壓電流/氣壓模/數(shù)根底知識(shí)----熱工控制圖例自動(dòng)運(yùn)算符號(hào)開(kāi)方乘法除法加法偏差運(yùn)算偏置運(yùn)算根底知識(shí)----熱工控制圖例手動(dòng)信號(hào)處理符號(hào)手動(dòng)增減手動(dòng)設(shè)定手動(dòng)切換根底知識(shí)----熱工控制圖例自動(dòng)信號(hào)處理符號(hào)大選小選高限低限上下限幅速率限制自動(dòng)切換自手動(dòng)切換器根底知識(shí)----熱工控制圖例執(zhí)行機(jī)構(gòu)符號(hào)電動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器根底知識(shí)----熱工控制圖例邏輯圖例符號(hào)或非異或ORNOTXOR與AND根底知識(shí)----熱工控制圖例這是一個(gè)單回路復(fù)合控制系統(tǒng)，采用PI調(diào)節(jié)器，需要調(diào)整比例帶和積分時(shí)間兩個(gè)參數(shù)比較被調(diào)量PV與給定值SP偏差值的大小和方向?qū)ζ頓V=PV－SP進(jìn)行比例積分運(yùn)算對(duì)輸出值MV具有上下限制功能綜合前饋信號(hào)FF實(shí)現(xiàn)自手動(dòng)切換和手操實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤SAMA圖例符號(hào)的組合應(yīng)用作用：跟蹤技術(shù)是構(gòu)成控制系統(tǒng)方案極為重要的一環(huán)，跟蹤方法的選擇，直接關(guān)系到調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能的好壞，在調(diào)節(jié)系統(tǒng)中使用跟蹤技術(shù)是實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)手自動(dòng)雙向平衡無(wú)擾切換的根本保證。根底知識(shí)----自動(dòng)控制系統(tǒng)的跟蹤技術(shù)跟蹤原理：當(dāng)在跟蹤信號(hào)起作用的情況下〔一般為調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作在手動(dòng)時(shí)〕，調(diào)節(jié)器的輸出與閥位信號(hào)保持同步變化。從而使調(diào)節(jié)系統(tǒng)重新切回自動(dòng)時(shí)，由于自動(dòng)信號(hào)與閥位信號(hào)相等，不會(huì)發(fā)生擾動(dòng)。要實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的跟蹤必須要具有跟蹤邏輯信號(hào)和跟蹤值信號(hào)。調(diào)節(jié)系統(tǒng)的跟蹤是逐級(jí)實(shí)現(xiàn)的，直至閥位為止。根底知識(shí)----自動(dòng)控制系統(tǒng)的跟蹤技術(shù)跟蹤方法：具體的調(diào)節(jié)系統(tǒng)隨調(diào)節(jié)系統(tǒng)的控制方案和采用的控制儀表不同，其采用的跟蹤方法是不同的。用常規(guī)儀表構(gòu)成的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其跟蹤要靠具體的硬件組件連接來(lái)實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的方案與SAMA圖描述相對(duì)應(yīng)。用DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，其跟蹤靠軟件模塊的設(shè)置實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)的方案與SAMA圖描述不具有對(duì)應(yīng)關(guān)系。下面具體描述跟蹤方法根底知識(shí)----自動(dòng)控制系統(tǒng)的跟蹤技術(shù)一、外部限幅實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)跟蹤〔一〕根底知識(shí)----自動(dòng)控制系統(tǒng)的跟蹤技術(shù)二、外部限幅實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)跟蹤〔二〕根底知識(shí)----自動(dòng)控制系統(tǒng)的跟蹤技術(shù)三、外部積分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)跟蹤根底知識(shí)----自動(dòng)控制系統(tǒng)的跟蹤技術(shù)四、外加跟蹤組件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)跟蹤控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----單回路控制系統(tǒng)PVTITAIKSMVSP一、SAMA圖f〔x〕ZT由測(cè)量變送器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、被控對(duì)象組成的單閉環(huán)負(fù)反響控制系統(tǒng)〔只能有一個(gè)調(diào)節(jié)器〕。調(diào)節(jié)器的正、反作用分析跟蹤分析控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----單回路控制系統(tǒng)二、傳函方框圖利用傳函方框圖可分析調(diào)節(jié)系統(tǒng)特性。為按理論計(jì)算整定方法整定調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供根底?？刂葡到y(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----單回路控制系統(tǒng)三、特點(diǎn)單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)是最根本、最簡(jiǎn)單、最實(shí)用的控制系統(tǒng)，任何其它的控制系統(tǒng)都是以單回路為根底形成的。單回路控制系統(tǒng)的參數(shù)整定為各種控制系統(tǒng)的參數(shù)整定提供了最根底的方法控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----單回路控制系統(tǒng)四、參數(shù)整定單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，要整定的參數(shù)至多為一個(gè)調(diào)節(jié)器、三個(gè)參數(shù)即δ、Ti、Td。整定方法一般可用工程整定方法，而無(wú)需用理論計(jì)算方法，參數(shù)整定好后，再經(jīng)過(guò)投運(yùn)調(diào)整即可?？刂葡到y(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----單回路控制系統(tǒng)五、適用范圍單變量被控對(duì)象，即在被控對(duì)象中，一個(gè)控制變量只影響到一個(gè)被控變量，且與其它控制變量和被控變量間不發(fā)生交叉影響?？刂葡到y(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----串級(jí)控制系統(tǒng)一、SAMA圖主被控量主調(diào)節(jié)器PI1副調(diào)節(jié)器PI2副被控量調(diào)節(jié)系統(tǒng)中采用一個(gè)以上調(diào)節(jié)器，相互串聯(lián)，一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸出作為另一個(gè)調(diào)節(jié)器的給定值當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí)，副被控量先于主被控量變化作用于PI2，PI2先于PI1提前進(jìn)行調(diào)節(jié)，副被控量的波動(dòng)很快被消除控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----串級(jí)控制系統(tǒng)二、傳函方框圖結(jié)構(gòu)上形成兩個(gè)閉環(huán)，在里面的環(huán)稱為內(nèi)回路或副回路，控制過(guò)程中起粗調(diào)作用；在外面的環(huán)稱為外回路或主回路，控制過(guò)程中起細(xì)調(diào)作用副回路將被控對(duì)象分割成兩局部，Wo1〔s〕的慣性很小。副回路是一個(gè)快速隨動(dòng)系統(tǒng)，具有快速、超前調(diào)節(jié)作用控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----串級(jí)控制系統(tǒng)三、特點(diǎn)能迅速克服進(jìn)入副回路的擾動(dòng)改善了對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性，減少了對(duì)象的慣性副回路能自動(dòng)克服調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的非線性影響〔因副回路的對(duì)象慣性小，副調(diào)節(jié)器的參數(shù)能設(shè)置得反響很靈敏〕副調(diào)節(jié)器一般選P調(diào)節(jié)器，主調(diào)節(jié)器一般選PI調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----串級(jí)控制系統(tǒng)四、參數(shù)整定等效為單回路系統(tǒng)按工程整定方法，分別整定單回路系統(tǒng)投運(yùn)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，適當(dāng)調(diào)整整定參數(shù)到理想?yún)?shù)值控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----串級(jí)控制系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)較大、階次較高且遲延較大的調(diào)節(jié)對(duì)象五、適用范圍控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----前饋反響控制系統(tǒng)一、SAMA圖控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----前饋反響控制系統(tǒng)二、傳函方框圖給定值擾動(dòng)PVWo(s)WT(s)WF(s)KZ控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----前饋反響控制系統(tǒng)前饋控制是開(kāi)環(huán)控制，其控制目標(biāo)必須通過(guò)反響控制回路表達(dá)，與反響回路相輔相成前饋調(diào)節(jié)器一般采用P或D調(diào)節(jié)器三、特點(diǎn)控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----前饋反響控制系統(tǒng)當(dāng)控制系統(tǒng)中控制通道的慣性和遲延較大，反響控制效果不好時(shí)，可引入前饋調(diào)節(jié)當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)中的擾動(dòng)經(jīng)常變動(dòng)，可測(cè)而不可控時(shí)，可引入前饋調(diào)節(jié)四、適用范圍控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----比值控制系統(tǒng)一、SAMA圖Q2Q1Q2按比值特點(diǎn)分：定比值和變比值按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分：簡(jiǎn)單比值和復(fù)雜比值以比值作為被控制量控制系統(tǒng)的原理結(jié)構(gòu)----比值控制系統(tǒng)二、傳函方框圖思考作業(yè)題1、熱工自動(dòng)化的主要內(nèi)容2、判斷以下參數(shù)分別屬于那一類檢測(cè)參數(shù)過(guò)熱蒸汽壓力、汽包水位、凝結(jié)水溫度、過(guò)熱蒸汽流量、排煙溫度、減溫水流量、汽包壁溫度、汽缸熱膨脹3、說(shuō)明現(xiàn)代自動(dòng)化內(nèi)容與傳統(tǒng)自動(dòng)化內(nèi)容的對(duì)應(yīng)關(guān)系4、方框圖的四要素，并圖示說(shuō)明5、自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的組成6、解釋以下自動(dòng)調(diào)節(jié)的名詞術(shù)語(yǔ)被調(diào)量、調(diào)節(jié)量、內(nèi)擾、外擾7、調(diào)節(jié)系統(tǒng)的類型8、調(diào)節(jié)系統(tǒng)品質(zhì)指標(biāo)、過(guò)渡過(guò)程極其分析9、寫(xiě)出四種調(diào)節(jié)對(duì)象的傳遞函數(shù)10、PID調(diào)節(jié)規(guī)律的作用11、寫(xiě)出PI、PD、PID調(diào)節(jié)器的傳函思考作業(yè)題12、工程整定主要整定那些參數(shù)，有幾種整定方法13、SAMA圖主要有幾種類型，其意義如何14、畫(huà)出單回路復(fù)合控制系統(tǒng)SAMA圖并說(shuō)明其工作原理15、跟蹤的原理如何，條件如何16、串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的原理特點(diǎn)MCS控制系統(tǒng)----概述單元機(jī)組負(fù)荷控制的有關(guān)名稱通常稱為MCS系統(tǒng)：模擬量控制系統(tǒng)又稱為CCS控制系統(tǒng)：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，但容易與主控系統(tǒng)〔也稱CCS系統(tǒng)〕混淆，所以現(xiàn)在流行叫MCS系統(tǒng)。MCS控制系統(tǒng)----概述單元機(jī)組實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的必要性

就整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)看，單元機(jī)組負(fù)荷必須適應(yīng)電網(wǎng)的要求。整個(gè)單元機(jī)組與電網(wǎng)側(cè)一起納入AGC系統(tǒng)，AGC系統(tǒng)要求單元機(jī)組必須作為一個(gè)協(xié)調(diào)整體來(lái)實(shí)施控制，即協(xié)調(diào)控制。MCS控制系統(tǒng)----概述AGC系統(tǒng)稱為自動(dòng)發(fā)電控制系統(tǒng)，它完成電網(wǎng)側(cè)與發(fā)電機(jī)組側(cè)的自動(dòng)控制，可稱為大協(xié)調(diào)控制。而MCS〔或CCS〕系統(tǒng)稱為單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制，它完成發(fā)電機(jī)組側(cè)的自動(dòng)控制，也可稱為小協(xié)調(diào)控制。MCS控制系統(tǒng)----概述電網(wǎng)調(diào)度中心EMS〔〕RTUDCS系統(tǒng)MCS系統(tǒng)微波通道DIDIAIDODOAOAGC請(qǐng)求AGC解除調(diào)度負(fù)荷指令〔ADS〕AGC投入?yún)f(xié)調(diào)控制方式機(jī)組實(shí)際功率電廠端EDC〔經(jīng)濟(jì)調(diào)度控制〕+ACE〔區(qū)域控制偏差〕=ADS指令A(yù)GC示意單元機(jī)組MCS控制系統(tǒng)----概述就單元機(jī)組自身看，對(duì)單元機(jī)組實(shí)施控制時(shí)，由于鍋爐與汽機(jī)的動(dòng)態(tài)特性不同，鍋爐的主汽壓、汽機(jī)的進(jìn)汽量、發(fā)電功率三者之間相互影響，為了能使單元機(jī)組能快速適應(yīng)負(fù)荷的變化，必須對(duì)這三個(gè)量協(xié)同考慮，即實(shí)行協(xié)調(diào)控制。從而保證主汽壓力在允許范圍內(nèi)變化的前提下，盡快適應(yīng)電網(wǎng)負(fù)荷變化的需要。MCS控制系統(tǒng)----概述單元機(jī)組實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的作用協(xié)調(diào)機(jī)、爐、電一體化運(yùn)行，盡量消除負(fù)荷調(diào)節(jié)過(guò)程中單元機(jī)組各參數(shù)的相互影響，協(xié)調(diào)單元機(jī)組與中調(diào)的負(fù)荷對(duì)應(yīng)。MCS控制系統(tǒng)----概述單元機(jī)組實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制的任務(wù)調(diào)節(jié)單元機(jī)組主蒸汽壓力pt在一定范圍內(nèi)變化。保證單元機(jī)組實(shí)發(fā)功率NE與電網(wǎng)負(fù)荷變化相適應(yīng)。MCS控制系統(tǒng)----概述MCS系統(tǒng)的運(yùn)行操作〔DCS改造后的LMCC畫(huà)面〕DCS改造后運(yùn)行操作人員要接觸這幅熱工操作畫(huà)面，應(yīng)能看懂MCS控制系統(tǒng)----概述MCS系統(tǒng)的架構(gòu)鍋爐子控制系統(tǒng)汽機(jī)子控制系統(tǒng)負(fù)荷控制回路負(fù)荷指令限制回路負(fù)荷指令運(yùn)算回路AGC來(lái)的ADS指令A(yù)△fMBMTp0pTNEN0NS主控系統(tǒng)負(fù)荷指令處理（LMCC）協(xié)調(diào)控制級(jí)根底控制級(jí)最大最小負(fù)荷限制負(fù)荷返回（RB）負(fù)荷指令閉鎖增減（BI/BD）負(fù)荷迫升迫降（RU/RD）負(fù)荷快速切斷（FCB）MCS控制系統(tǒng)----概述MCS系統(tǒng)的組成MCS系統(tǒng)主控系統(tǒng)子控制系統(tǒng)負(fù)荷指令處理〔LMCC〕負(fù)荷控制回路負(fù)荷指令運(yùn)算負(fù)荷指令限制鍋爐子控制系統(tǒng)汽機(jī)子控制系統(tǒng)給水控制燃燒控制汽溫控制除氧器水位、壓力高、低加水位DEH控制MCS控制系統(tǒng)----概述MCS系統(tǒng)的出入口參數(shù)設(shè)定值入口參數(shù)主汽壓力定值p0〔實(shí)際目標(biāo)負(fù)荷〕功率定值N0，由LMCC回路綜合外部負(fù)荷要求產(chǎn)生ADSA△f被調(diào)量入口參數(shù)主汽壓力pT機(jī)組實(shí)發(fā)功率NE調(diào)節(jié)量出口參數(shù)鍋爐主控指令MB汽機(jī)主控指令MT子系統(tǒng)是執(zhí)行級(jí)MCS控制系統(tǒng)----主控系統(tǒng)負(fù)荷指令處理〔LMCC〕由負(fù)荷指令運(yùn)算回路和負(fù)荷指令限制回路組成，其作用是對(duì)來(lái)自中調(diào)的ADS負(fù)荷指令、機(jī)組值班員手動(dòng)給定的負(fù)荷指令、電網(wǎng)頻差信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算和處理，產(chǎn)生機(jī)組的實(shí)際目標(biāo)負(fù)荷指令〔N0〕，即功率控制定值。MCS控制系統(tǒng)----主控系統(tǒng)負(fù)荷指令運(yùn)算主要通過(guò)運(yùn)算形成：ADS指令目標(biāo)負(fù)荷指令NsMCS控制系統(tǒng)----主控系統(tǒng)1-1、ADS指令的形成形成原理圖：積分實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的增減速度控制與DCS操作畫(huà)面上操作的對(duì)應(yīng)關(guān)系實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)，只允許引入一個(gè)切換信