自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成1、看以下框圖檢測(cè).__2、被控對(duì)象：需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程成為對(duì)象，如下塔、主冷空冷塔、粗氬冷凝器。3、被控變量：對(duì)象內(nèi)要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的物理量稱(chēng)為被控變量。如下塔液空液位、空冷塔液位、粗氬冷凝器液位。4、控制變量（操作變量）：受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量稱(chēng)為控制變量。如由下塔進(jìn)入上塔經(jīng)過(guò)液空節(jié)流閥（LV1）的液空。5、 干擾：除控制變量外作用于對(duì)象并能引起被控變量變化的一切因素。比如進(jìn)下塔空氣量改變，影響液空產(chǎn)量，對(duì)下塔液空液位有影響。6、 給定值：工藝規(guī)定被控變量要保持的數(shù)值。7、 偏差：設(shè)定值與測(cè)量值之差。8、 控制器：對(duì)來(lái)自變送器的測(cè)量信號(hào)與給定值相比較所產(chǎn)生的偏差，并根據(jù)一定的規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算（PID運(yùn)算），并輸出控制信號(hào)給執(zhí)行器。9、 檢測(cè)與變送裝置：它測(cè)量被控變量，并將被控變量轉(zhuǎn)換為特定的信號(hào)送給控制器的比較環(huán)節(jié)。10、 執(zhí)行器：它根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)相應(yīng)地改變控制變量，以達(dá)到控制被控變量的目的。如LV1根據(jù)控制器送來(lái)的信號(hào)，可以改變進(jìn)入上塔的液空量（操作變量），從而控制了被控變量下塔液空液位。11、正作用環(huán)節(jié)：輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)增加而增加的環(huán)節(jié)稱(chēng)為正作用，輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)的增加而減小的環(huán)節(jié)稱(chēng)為反作用環(huán)節(jié)。12、執(zhí)行器、變送器、被控對(duì)象三個(gè)環(huán)節(jié)組成廣義對(duì)象，當(dāng)廣義對(duì)象為正作用時(shí)，控制器為反作用特性。13、選擇控制器的正反作用：判斷被控對(duì)象的正反作用方向。當(dāng)控制變量增加時(shí)，被控對(duì)象的輸出（被控變量）也增加，控制變量減小時(shí)，被控對(duì)象的輸出（被控變量）也減小，則被控對(duì)象為正作用方向。如果被控變量與控制變量的變化方向相反，則被控對(duì)象為反作用方向。確定執(zhí)行器的正、反作用方向。氣開(kāi)閥為正作用，氣閉閥為反作用。執(zhí)行器氣開(kāi)、氣閉是根據(jù)工藝安全角度考慮。確定廣義對(duì)象的正、反作用，一般變送器為正作用，只需根據(jù)被控對(duì)象和執(zhí)行器的作用方向判斷廣義對(duì)象的作用方向，這兩個(gè)環(huán)節(jié)同向，則廣義對(duì)象為正作用，反之為反作用。確定控制器的正反作用。若廣義對(duì)象為正作用方向，則控制器為反作用方向，若廣義對(duì)象為反作用方向，則控制器為正作用方向。14、自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求：要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，系統(tǒng)必須閉環(huán)。閉環(huán)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行最基本的必要條件是負(fù)反饋。系統(tǒng)要構(gòu)成負(fù)反饋，則廣義對(duì)象為正作用特性時(shí)，控制器為反作用特性；當(dāng)廣義對(duì)象為反作用特性時(shí)，則控制器為正作用特性。被控對(duì)象與執(zhí)行器的特性由實(shí)際的現(xiàn)場(chǎng)工藝條件確定，所以應(yīng)通過(guò)控制器的正反作用特性來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)的負(fù)反饋要求。二、過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)1、一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)主要由被測(cè)對(duì)象、傳感器、變送器和顯示裝置等部分組成。對(duì)某一個(gè)具體的檢測(cè)系統(tǒng)而言，被測(cè)對(duì)象、檢測(cè)元件和顯示裝置部分總是必需的。2、傳感器又稱(chēng)為檢測(cè)元件或敏感元件，它直接響應(yīng)被測(cè)變量，經(jīng)能量轉(zhuǎn)換并轉(zhuǎn)化成一個(gè)與被測(cè)變量成對(duì)應(yīng)關(guān)系的便于傳送的輸出信號(hào)，如電壓、電流、頻率等。3、變送器是把傳感器的輸出轉(zhuǎn)換為4?20mA的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的模擬量信號(hào)或者滿(mǎn)足特定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)的檢測(cè)儀表。4、對(duì)于一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)而言，傳感器和變送器可以是兩個(gè)獨(dú)立的環(huán)節(jié)，也可以是一個(gè)有機(jī)整體。變送器的輸入輸出特性通常是指包括敏感元件和變送環(huán)節(jié)的整體特性，敏感元件的某些特性需要通過(guò)變送環(huán)節(jié)進(jìn)行處理和補(bǔ)償以提高測(cè)量的精度。5、壓力檢測(cè)：所謂壓力是指均勻而垂直作用于單位面積上的作用力，用符號(hào)p表示。國(guó)際單位是帕斯卡（Pa）。壓力變送傳感器是利用敏感元件將被測(cè)壓力直接轉(zhuǎn)換成各種電量進(jìn)行測(cè)量的儀表。6、 溫度檢測(cè)：接觸式的敏感元件分為熱電偶和熱電阻，熱電偶是基于熱電效應(yīng)的原理，熱電阻是基于導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻值隨溫度的變化而變化的原理進(jìn)行測(cè)量。7、 流量檢測(cè)：空分裝置的流量檢測(cè)一般是指體積流量檢測(cè)?？辗盅b置流量檢測(cè)元件是基于速度法原理進(jìn)行的，即先測(cè)量出管道內(nèi)的平均速度，再乘以管道截面積來(lái)求取流體的體積流量。節(jié)流式流量計(jì)。又稱(chēng)為差壓式流量計(jì)，如果在管道中安置一個(gè)固定的阻力件，它的中間開(kāi)一個(gè)比管道截面小的孔，當(dāng)流體流過(guò)該阻力件時(shí)，由于流體的流速加快、靜壓力降低，其結(jié)果是在阻力件前后產(chǎn)生一個(gè)較大壓差，壓差的大小與流體流速有關(guān)，流速越大，壓差越大，只要測(cè)出壓差就可以推算出流速，所以可以計(jì)算出流體的流量。通過(guò)節(jié)流元件檢測(cè)出壓差值，然后通過(guò)變送器將該差壓值轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)。此外空分裝置中還使用了電磁流量計(jì)、渦街流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)、一體式均速管流量計(jì)，其中一體式均速管流量計(jì)也是基于差壓原理來(lái)測(cè)量的。8、 差壓式液位計(jì)：Ap=p-p=pgh12這樣就可以得到了一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即對(duì)應(yīng)一個(gè)液位就對(duì)應(yīng)一個(gè)差壓值，然后將差壓值轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)送給DCS控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制站。9、空分裝置的精餾塔的阻力也是根據(jù)差壓變送器原理進(jìn)行測(cè)量的。三、控制器的控制規(guī)律1、所謂的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)之間的關(guān)系。控制器的輸入信號(hào)是指變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào)與給定值信號(hào)之差。偏差就是指測(cè)量值與給定值之差。2、 比例控制(P):是指控制器的輸出信號(hào)的變化量與輸入信號(hào)的變化量之間成比例關(guān)系。即u(t)二Kpe(t)Kp是比例放大系數(shù)。一般用比例度衡量控制器輸出對(duì)輸入的響應(yīng)程度。5=Cx丄x100%式中C為儀表系數(shù)。比例度與放大系數(shù)Kp成反比。比例度越小，控制器的放大系數(shù)越大，它將偏差放大的能力越強(qiáng)。比例度越大，控制器的放大系數(shù)越小，它將偏差放大的能力越弱3、 比例積分控制(PI)：通過(guò)引入積分控制，可以使被控變量消除余差。u(t)=Kpe(t)+丄Je(t)dt T:積分時(shí)間LTi i積分時(shí)間表示了積分速度的大小，積分時(shí)間越大，在同樣的輸入作用下，輸出的變化速度越慢，即積分作用越弱。積分時(shí)間越小，積分速度越快，積分作用越強(qiáng)，但系統(tǒng)容易出現(xiàn)振蕩。4、 比例微分控制(PD):微分控制是根據(jù)偏差變化的快慢進(jìn)行調(diào)節(jié)，具有超前調(diào)節(jié)的作用。u(t)=Kp\e(t)+T,de(t)］微分控制主要是為了用來(lái)克服_ddt_被控對(duì)象的容量滯后和慣性滯后，但不能克服純滯后。5、 比例積分微分控制(PID):u(t)二Kpe(t)+丄Je(t)dt+Tde⑴T ddti比例作用的輸出與偏差值成正比，積分作用輸出的變化速度與偏差值成正比，微分作用的輸出與偏差的變化速度成正比。在被控變量的偏差剛出現(xiàn)時(shí)，比例微分同時(shí)先起作用。由于微分的超前調(diào)節(jié)作用，可以使起始偏差幅度減小，降低超調(diào)量，由于比例作用是經(jīng)常的、起主要作用的控制作用，可使系統(tǒng)比較穩(wěn)定。接著積分作用會(huì)慢慢消除余差。四、執(zhí)行器1、 執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。2、 執(zhí)行器有正、反作用兩種方式，當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，執(zhí)行器的流通截面積增大，即流過(guò)執(zhí)行器的流量增大，稱(chēng)為正作用；當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，流過(guò)執(zhí)行器的流量減小，稱(chēng)為反作用。正反作用的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常分別稱(chēng)為氣開(kāi)閥、氣閉閥。3、 執(zhí)行器輔助裝置包括：閥門(mén)定位器、電磁閥、儀表氣過(guò)濾器、減壓器、限位開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)。4、 帶電磁閥的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，電磁閥失電，氣開(kāi)閥關(guān)閉，氣閉閥全開(kāi)。5、 電磁閥的作用是能夠迅速使氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥關(guān)閉或全開(kāi)。6、 儀表氣源至關(guān)重要，如果儀表氣源失壓，則對(duì)安全生產(chǎn)造成了重大影響。日常工作中務(wù)必要將此項(xiàng)工作抓好。7、 閥門(mén)定位器作用是將來(lái)自調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)，成比例地轉(zhuǎn)換成氣壓信號(hào)輸出到執(zhí)行機(jī)構(gòu)，使閥桿產(chǎn)生位移，其位移量通過(guò)機(jī)械機(jī)構(gòu)反饋到閥門(mén)定位器，當(dāng)位移反饋信號(hào)與輸入控制信號(hào)相平衡時(shí)，閥桿停止動(dòng)作，調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度與控制信號(hào)相對(duì)應(yīng)。8、 空分裝置空氣壓縮系統(tǒng)