第1章 单回路反馈控制系统
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过程控制工程孙洪程答案【篇一:过程控制工程教学大纲】xt>过程控制工程(process control engineering)课程性质:专业主干课适用专业:机电一体化技术学时分配:课程总学时:60学时其中理论课学时:60学时;实验课学时:0学时;先行课程情况:先行课:高等数学、单片机原理与应用、自动控制原理、传感器技术等;教材:孙洪程,李大宇,翁维勤编著.《过程控制工程》.北京:高等教育出版社, 2013年12月重印参考书目:1、邵裕燊.过程控制工程.北京:机械工业出版社2、何衍庆,俞金寿,蒋慰孙.工业生产过程控制.北京:化学工业出版社一、课程的目的与任务过程控制工程是机电一体化技术专业开设的主干课之一,主要研究工业生产过程中应用比较成熟的控制系统。
随着现代工业的迅速发展,对工业过程的要求也越来越高,用于工业过程控制的自动化装置也迅速发展,因此对工业过程控制的要求也随之提高。
作为研究工业过程控制系统组成,基本控制规律,以及工业过程控制系统的设计,投运的课程-----过程控制工程也越来越受到重视,并使得该课程成为自动化相关专业的一门重要的专业课程。
本课程的任务是:使学生通过本课程的学习,获得工业过程控制系统的基本理论、基本知识和基本技能,掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置的原理与使用方法,掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法,从而为从事与本课程有关的的技术工作打下一定的基础。
二、课程的基本要求本课程采用传统的课堂讲授模式,在课堂安排上,做到精讲教学内容和学生课外自学、阅读相结合,使学生了解重点、认识难点,突出重点、剖析难点,掌握重点、化解难点,提高学生解决问题能力;引导学生课前预习、课后复习,加深对其基础知识的巩固和对前沿领域的了解。
本课程的主要内容包括基本过程控制系统、先进控制系统、过程控制工程三大模块。
其中基本过程控制系统及过程控制工程为本课程的主要学习部分,要求学生可以运用所学知识对常见的过程控制系统加以论证或者进行必要的定性定量分析。
第一篇过程控制系统第一章单回路反馈控制系统简称:单回路控制系统、简单控制系统在所有反馈控制系统中,单回路反馈控制系统是最基本、结构最简单的一种。
在生产过程控制中应用得最为广泛的、并能解决大量控制问题的系统(70%)。
研究单回路系统的分析和设计方法,是研究复杂控制系统的基础。
1.1 单回路系统的结构组成一、系统的组成举例:如图所示的水槽,流入量F1、流出量F2,为了控制水槽的液位1不变,选择相应的变送器、控制器、控制阀,并按左图组成单回反馈控制系统。
图1-1水槽图1-2水槽液位控制系统注:LC表示液位控制器,sp代表控制器的给定值。
假定控制阀为气闭,控制器为反作用。
偏差:测量信号与给定值之差。
当测量值大于给定值时,偏差为正,反之为负。
第一种情况(初始状态:平衡状态F1=F2 )入口阀突然开大一F1>F2 f Lf -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 ff L |fF1=F2 f系统达到新的平衡入口阀突然开小f F1<F2 fL | f负偏差f输出增大f控制阀I f F2 1f L f f F1=F2 f系统达到新的平衡第二种情况初始状态:平衡状态F1=F2 )出口阀突然开大fF2>F1fL |f 负偏差f 输出增大f控制阀IfF2 1f Lff F1=F2 f系统达到新的平衡出口阀突然关小f F1>F2 f L f -正偏差f 输出减小f 控制阀t f F2 f f L | f F1=F2 f 系统达到新的平衡几点说明:(1)图中的各个信号值都是增量初始状态为零;图中箭头表示的是信号流向,而 不是物料或能量的流向。
(2)各环节的增益有正、负之别:控制器:正作用时增益为负”反作用时增益为正” 控制阀:气开阀增益为正” 气闭阀增益为负”变送器:一般为正”控制对象:根据操纵变量Q(S)的变化引起被控变量丫 (S)的变化来确定Q(S) ffY(S) f 增益为正”反之为负,上例中当控制阀装在出口处时,对象增益为 负”; 当控制阀装在人口处时,对象增益为正整个系统必须是一个负反馈系统,因此自R(S) 至X(S)的各个环节增益的乘积必须是正值。
过程控制工程孙洪程答案【篇一:过程控制工程教学大纲】xt> 过程控制工程(process control engineering )课程性质:专业主干课适用专业:机电一体化技术学时分配:课程总学时:60 学时其中理论课学时:60 学时;实验课学时:0 学时;先行课程情况:先行课:高等数学、单片机原理与应用、自动控制原理、传感器技术等;教材:孙洪程,李大宇,翁维勤编著.《过程控制工程》.北京:高等教育出版社,2013 年12 月重印参考书目:1、邵裕燊.过程控制工程.北京:机械工业出版社2、何衍庆,俞金寿,蒋慰孙.工业生产过程控制.北京:化学工业出版社一、课程的目的与任务过程控制工程是机电一体化技术专业开设的主干课之一,主要研究工业生产过程中应用比较成熟的控制系统。
随着现代工业的迅速发展,对工业过程的要求也越来越高,用于工业过程控制的自动化装置也迅速发展,因此对工业过程控制的要求也随之提高。
作为研究工业过程控制系统组成,基本控制规律,以及工业过程控制系统的设计,投运的课程----- 过程控制工程也越来越受到重视,并使得该课程成为自动化相关专业的一门重要的专业课程。
本课程的任务是:使学生通过本课程的学习,获得工业过程控制系统的基本理论、基本知识和基本技能,掌握测量与变送器、执行器、智能控制仪表、以及工业生产过程中的一些具体设备等自动化装置的原理与使用方法,掌握基本过程控制系统设计的方法与控制器参数的整定方法,从而为从事与本课程有关的的技术工作打下一定的基础。
二、课程的基本要求本课程采用传统的课堂讲授模式,在课堂安排上,做到精讲教学内容和学生课外自学、阅读相结合,使学生了解重点、认识难点,突出重点、剖析难点,掌握重点、化解难点,提高学生解决问题能力;引导学生课前预习、课后复习,加深对其基础知识的巩固和对前沿领域的了解。
本课程的主要内容包括基本过程控制系统、先进控制系统、过程控制工程三大模块。
其中基本过程控制系统及过程控制工程为本课程的主要学习部分,要求学生可以运用所学知识对常见的过程控制系统加以论证或者进行必要的定性定量分析。
过程控制工程第一章单回路控制系统何谓控制通道何谓干扰通道它们的特性对控制系统质量有什么影响控制通道——是指操纵变量与被控变量之间的信号联系;干扰通道——是指干扰作用与被控变量之间的信号联系;(1)控制通道特性对系统控制质量的影响:从K、T、τ三方面控制通道静态放大倍数越大,系统灵敏度越高,余差越小;但随着静态放大倍数的增大,系统的稳定性变差;控制通道时间常数越大,经过的容量数越多,系统的工作频率越低,控制越不及时,过渡过程时间越长,系统的质量越低,但也不是越小越好,太小会使系统的稳定性下降,因此应该适当小一些;控制通道纯滞后的存在不仅使系统控制不及时,使动态偏差增大,而且还还会使系统的稳定性降低;(2)干扰通道特性对系统控制质量的影响:从K、T、τ三方面干扰通道放大倍数越大,系统的余差也越大,即控制质量越差;干扰通道时间常数越大,阶数越高,或者说干扰进入系统的位置越远离被控变量测量点而靠近控制阀,干扰对被控变量的影响越小,系统的质量则越高;干扰通道有无纯滞后对质量无影响,不同的只是干扰对被控变量的影响向后推迟一个纯滞后时间τ0;如何选择操纵变量1考虑工艺的合理性和可实现性;2控制通道静态放大倍数大于干扰通道静态放大倍数;3控制通道时间常数应适当小一些为好,但不易过小,一般要求小于干扰通道时间常数;干扰动通道时间常数越大越好,阶数越高越好;4控制通道纯滞后越小越好;控制器的比例度δ变化对控制系统的控制精度有何影响对控制系统的动态质量有何影响比例度δ越小,系统灵敏度越高,余差越小;随着δ减小,系统的稳定性下降;图1-42为一蒸汽加热设备,利用蒸汽将物料加热到所需温度后排出;试问:①影响物料出口温度的主要因素有哪些②如果要设计一温度控制系统,你认为被控变量与操纵变量应选谁为什么③如果物料在温度过低时会凝结,应如何选择控制阀的开闭形式及控制器的正反作用答:①影响物料出口温度的因素主要有蒸汽的流量和温度、搅拌器的搅拌速度、物料的流量和入口温度;②被控变量应选择物料的出口温度,操纵变量应选择蒸汽流量;物料的出口温度是工艺要求的直接质量指标,测试技术成熟、成本低,应当选作被控变量;可选作操纵变量的因数有两个:蒸汽流量、物料流量;后者工艺不合理,因而只能选蒸汽流量作为操纵变量;③控制阀应选择气关阀,控制器选择正作用;图1-43为热交换器出口温度控制系统,要求确定在下面不同情况下控制阀的开闭形式及控制器的正反作用:①被加热物料在温度过高时会发生分解、自聚;②被加热物料在温度过低时会发生凝结;③如果操纵变量为冷却水流量,该地区最低温度在0℃以下,如何防止热交换器被冻坏;答:TC冷却水物料被冷却物料①控制阀选气关阀,选反作用控制器;②控制阀选气开阀,选正作用控制器;③控制阀选气关阀,选反作用控制器;单回路系统方块图如图1-44所示;试问当系统中某组成环节的参数发生变化时,系统质量会有何变化为什么1若T0增大; 2若τ0增大; 3若T f增大; 4若τf增大;答:1T0 增大,控制通道时间常数增大,会使系统的工作频率降低,控制质量变差;2τ0 增大,控制通道的纯滞后时间增大,会使系统控制不及时,动态偏差增大,过渡过程时间加长;3Tf 增大,超调量缩小1/Tf倍,有利于提高控制系统质量;4τf 增大对系统质量无影响,当有纯滞后时,干扰对被控变量的影响向后推迟了一个纯滞后时间τf ;第二章串级控制系统2.1 与单回路系统相比,串级控制系统有些什么特点1 串级系统由于副回路的存在, 使等效副对象时间常数减小,改善了对象的特性,使系统工作频率提高;2 串级控制系统有较强的抗干扰能力,特别是干扰作用于副环的情况下,系统的抗干扰能力会更强;3 串级系统具有一定的自适应能力;2.2 为什么说串级控制系统主控制器的正、反作用方式只取决于主对象放大倍数的符号,而与其他环节无关主环内包括有主控制器,副回路,主对象和主变送器.而副回路可视为一放大倍数为“1”的环节,主变送器放大倍数一般为正,所以主控制器的正反作用只取决于主对象放大倍数的符号;如果主对象放大倍数的符号为正,则主控制器为反作用,反之, 则主控制器为正作用;2.5 试说明为什么整个副环可视为一放大倍数为正的环节来看副回路所起的作用是使副变量根据主调节器输出进行控制,是一随动系统;因此整个副回路可视为一放大倍数为正的环节来看;2.6 试说明在整个串级控制系统中主、副控制器之一的正、反作用方式选错会造成怎样的危害当主、副控制器有一个正反作用方式选错时,就会造成系统的主回路或副回路按正反馈控制,当被控变量出现偏差时,系统不仅不向着消除偏差的方向校正,反而使被控变量远离给定值;2.7 图2-20所示的反应釜内进行的是化学放热反应,,而釜内温度过高会发生事故,因此采用夹套通冷却水来进行冷却,以带走反应过程中所产生的热量;由于工艺对该反应温度控制精度要求很高,单回路满足不了要求,需用串级控制;⑴当冷却水压力波动是主要干扰时,应怎样组成串级画出系统结构图;⑵当冷却水入口温度波动是主要干扰时,应怎样组成串级画出系统结构图;⑶对以上两种不同控制方案选择控制阀的气开、气关形式及主、副控制器的正、反作用方式;1选冷水流量为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.2夹套温度为副变量,釜内温度为主变量组成串级系统.2.8 图2-21为一管式炉原油出口温度与炉膛温度串级控制系统;要求:⑴选择阀的开闭形式⑵确定主、副控制器的正、反作用方式⑶在系统稳定的情况下,如果燃料压力突然升高,结合控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用方式,分析串级系统的工作过程;1 气开阀2主控制器反作用,副控制器反作用;3如果燃料气的P1突然生高,副回路首先有一个“粗调”:P1↑→F1↑→T2↑→u2↓→ F1↓没有完全被副回路克服的部分干扰,通过主回路“细调”:T2↑→T1↑→u1↓→ F1↓→T2↓→T1↓2.9 某干燥器采用夹套加热和真空吸收并行的方式来干燥物料;干燥温度过高会使物料物性发生变化,这是不允许的,因此要求对干燥温度进行严格控制;夹套通入的是经列管式加热器加热的热水,而加热器采用的是饱和蒸汽,流程如图2-22所示;要求:⑴如果冷却水流量波动是主要干扰,应采用何种控制方案为什么⑵如果蒸汽压力波动是主要干扰,应采用何种控制方案为什么⑶如果冷却水流量和蒸汽压力都经常波动,应采用何种控制方案为什么1以热水温度为副变量,干燥器出口温度为主变量,蒸汽流量为操纵变量构成温度温度串级系统,冷水流量单独设计流量单回路系统理由:当被控变量为干燥器出口温度时,不宜选冷水流量做操纵变量,故单独设计流量单回路系统抑制冷水流量波动;以干燥器出口温度为被控量、蒸汽流量为操纵变量的控制系统中,控制通道太长,存在较大的时间常数和纯滞后,故选择换热器出口温度为副变量,构成串级系统,利用副回路减小等效时间常数;2 以热水温度为为副变量,干燥器的温度为主变量串级系统;理由:将蒸汽压力波动这一主要干扰包含在副回路中, 利用副回路的快速有效克服干扰作用抑制蒸汽压力波动对干燥器出口的温度的影响.3 采用与1相同方案;理由同1;第三章 比值控制系统比值与比值系数的含义有什么不同它们之间有什么关系答:①比值指工艺物料流量之比,即从流量与主流量之比:;比值系数指副、主流量变送器输出电流信号之比,即:二者之间的关系由下式决定:变送器输出与流量成线性关系时变送器输出与流量成平方关系时用除法器进行比值运算时,对输入信号的安排有什么要求为什么答:应使除法器输出小于1;除法器输出值既仪表比值系数,需要通过副流量调节器的内给定设置,大于1无法设定、等于1无法现场整定;什么是比值控制系统它有哪几种类型画出它们的结构原理图;答:比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系,满足关系式:12F F K = 的控制系统;比值控制系统的类型:开环、单闭环、双闭环、变比值、串级-比值控制系统; 原理图见教材;用除法器组成比值系统与用乘法器组成比值系统有何不同之处答:① 系统结构不同,实现比值控制的设备不同;② 比值系数的设置方法不同,乘法方案通过在乘法器的一个输入端,输入一个外加电流信号I 0设置;除法方案通过副流量调节器的内给定设置;12F F K =min1min2I I I I K --='m ax 2m ax1F F K K ='2m ax 2m ax 1)(F F K K ='在用除法器构成的比值控制系统中,除法器的非线性对比值控制有什么影响 答:除法器环节的静态放大倍数与负荷成反比;为什么4:1整定方法不适用于比值控制系统的整定答:单闭环比值控制系统、双闭环的副流量回路、变比值回路均为随动控制系统,希望副流量跟随主流量变化,始终保持固定的配比关系;出现4:1振荡时,固定配比关系不能保证;当比值控制系统通过计算求得比值系数1K >' 时,能否仍用乘法器组成比值控制为什么能否改变一下系统结构,仍用乘法器构成比值控制答:当比值控制系统通过计算求得比值系数大于1时,不能用乘法器组成比值控制;因为当1K >'时,计算所得的乘法器的一个外加输入电流信号I 0大于20mA,超出乘法器的输入范围;不用改变系统结构,只要调整F 2max 保证K '〈1 即可;一比值控制系统用DDZ-III 型乘法器来进行比值运算乘法器输出416)4I )(4I (I 01+--=', 其中I 1与I 0分别为乘法器的两个输入信号,流量用孔板配差压变送器来测量,但没有加开方器,如图所示;已知h /kg 2000F ,h /kg 3600F max 2max 1==,要求:① 画出该比值控制系统方块图;② 如果要求1:2F :F 21=,应如何设置乘法器的设置值0I解:①方框图如下:0I1I 2F - 2I1F② 乘法器 控制器 调节阀测量变送器2测量变送器1 流量对象 21221max 2max 1213600()()0.8122000F K F F K K F =='==⨯=,由于流量用孔板配差压变送器,没加开方器,所以12I I =‘系统稳定时: 2111'1004444(4)(4)44,0.811616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒==‘’0164160.81416.96I K mA'=+=⨯+=某化学反应过程要求参与反应的A 、B 两物料保持5.2:4F :F B A =的比例,两物料的最大流量h m F h m F B A /290,/6253max 3max ==;通过观察发现A 、B 两物料流量因管线压力波动而经常变化;根据上述情况,要求:① 设计一个比较合适的比值控制系统;② 计算该比值系统的比值系数K ';③ 在该比值系统中,比值系数应设置于何处 设置值应该是多少假定采用DDZ-III 型仪表;④ 选择该比值控制系统控制阀的开闭形式及控制器的正、反作用;解:①系统设计如下:②81.1)29062545.2()F F K (K 22max B max A =⨯==' ③1K ≤',所以要将max B F 调大;所以 625.39062545.2KF F Amxa max B =⨯=≥取450max =B F 75.0)45062545.2()(22max max =⨯=='B A F F K K 比值系数K '通过I 0设置,mA K I 164160=+'=④选择A 阀为气开阀,主对象为正环节,测量变送为正环节,则主调节器为反作用;选取B 阀为气开阀,副对象为正环节,测量变送为正环节,则副调节器为反作用;在硝酸生产过程中有一氧化工序,其任务是将氨氧化成一氧化氮;为了提高氧化率,要求维持氨与氧的比例为2:1;该比值控制系统采用如图所示的结构形式;已知h /m 5000F ,h /m 12000F 3max 3max ==氧氨;试求比值系数K ’= 如果上述比值控制用DDZ-II 型仪表来实现,比值系数的设置0I 应该是多少解:12.150001200021F F K K max max≥=⨯=='氧氨 调整副流量的测量上限,使K <1’取8.0='K ,则7500max =氧F 即可;对于DDZ-II,mA K I 88.010100=⨯='=有一个比值控制系统如图所示;图中k 为一系数;若已知k=2,h /kg 1000F ,h /kg 300F max B max A ==,试求?K =' K=解:211='==K k I I A B 21)1000300K ()F F K(K 22max B max A ===' 36.2K =⇒一双闭环比值控制系统如图所示;其比值用DDZ-III 型乘法器来实现;已知h /kg 4000F ,h /kg 7000F max 2max 1==;要求:① 画出该系统方块图;② 若已知mA 18I 0=求该比值系统的比值K= 比值系数?K =' ③ 待该比值系统稳定时,测m A 10I 1=,试计算此时2I =解:①②12I I =‘系统稳定时: 2111'1004444(4)(4)44,1616I I K I I I I I I K --==-----'=+⇒=‘’③ 001max 2max 2max 1max 164, 18140.875160.8754000170002I K I mA K F K K F F K K F '=+='⇒=='=⨯'===212144(4)40.875(104)49.25I K I I K I mA -'=-'=-+=⨯-+=。
单回路负反馈控制系统的设计单回路负反馈控制系统的设计是一种常见的控制系统设计方法,通常用于控制系统的稳定性和鲁棒性的提升。
该方法利用负反馈原理,将系统输出信号与期望值进行比较,并通过调节控制器输入信号,来实现系统的稳定和性能要求。
设计单回路负反馈控制系统的关键步骤如下:1.确定系统要素:首先需要确定要控制的系统以及所需控制的指标。
该指标可以是位置、速度、温度等物理量。
此外,还需要了解系统的功能和特性,如系统的非线性、时变性等。
2.搭建模型:接下来,根据系统要素,建立系统的数学模型。
可以使用框图、状态空间方程或传递函数等形式,对系统进行描述。
这个模型是设计控制器的基础。
3.设计控制器:根据系统模型,设计合适的控制器。
常见的控制器有比例控制器、积分控制器和微分控制器,以及它们的组合,如PID控制器。
选择适当的控制器类型和参数,以满足系统性能指标。
4.进行仿真:通过仿真软件,将设计的控制器与系统模型进行连接,并输入期望值进行仿真。
通过分析仿真结果,评估控制系统的性能,并根据需要调整控制器参数。
5.实际实施:在设计好控制器后,将其实施到实际系统中。
通常需要采集系统反馈信号,并与期望信号进行比较,通过调整控制器输出信号,实现系统的期望控制效果。
6.对系统进行调优:实施控制系统后,可能需要对控制器进行调优,以进一步改善系统的性能。
这可以通过实时监测系统反馈信号来实现,根据实际反馈情况,优化控制器参数。
设计单回路负反馈控制系统时需要考虑系统的稳定性、鲁棒性和动态响应等因素。
稳定性是指在系统工作过程中,输出是否会发散或震荡。
鲁棒性是指在系统受到扰动或参数变化时,控制系统仍然能够保持稳定运行。
动态响应是指系统的输出对输入变化的响应速度和准确性。
在设计过程中,还需要注意以下几点:1.控制器的选取:选择合适的控制器类型和参数,以满足系统的稳定性和性能要求。
比例控制器可以提供稳定性,积分控制器可以消除静差,微分控制器可以提高系统的响应速度。
第一节过程控制系统设计概述✧单回路反馈控制系统---又称简单控制系统,是指由一个被控过程、一个检测变送器、一个控制器和一个执行器所组成的.对一个被控变量进行控制的单回路反馈闭环控制系统。
单回路反馈控制系统组成方框图:简单控制系统是实现生产过程自动化的基本单元、其结构简单、投资少、易于调整和投运,能满足一般工业生产过程的控制要求、因此在工业生产小应用十分广泛,尤其适用于被控过程的纯滞后和惯性小、负荷和扰动变化比较平缓,或者控制质量要求不太高的场合。
过程控制系统设计和应用的两个重要内容:控制方案的设计、调节器整定参数值的确定。
过程控制系统设计的一般要求:●过程控制系统是稳定的,且具有适当的稳定裕度。
●系统应是一个衰减振荡过程,但过渡过程时间要短,余差要小。
过程控制系统设计的基本方法:设计方法很多,主要有对数频率特性设计法、根轨迹设计法、系统参数优化的计算机辅助设计等。
过程控制系统统设计步骤:●建立被控过程的数学模型●选择控制方案●建立系统方框图●进行系统静态、动态特性分析计算●实验和仿真过程控制系统设计的主要内容:●控制方案的设计:核心,包括合理选择被控参数和控制参数、信息的获取和变送、调节阀的选择、调节器控制规律及正、反作用方式的确定等。
●工程设计:包括仪表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号及联锁保护系统设计等。
●工程安装和仪表调校●调节器参数工程整定:保证系统运行在最佳状态。
第二节单回路控制系统方案设计1. 被控参数的选择选取被控参数的一般原则为:● 选择对产品的产量和质量、安全生产、经济运行和环境保护具有决定性作用的,可直接测量的工艺参数为被控参数。
● 当不能用直接参数作为被控参数时,应该选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参数作为被控参数。
● 被控参数必须具有足够大的灵敏度。
● 被控参数的选择必须考虑工艺过程的合理性和所用仪表的性能。
2. 控制参数的选择需要正确选择控制参数、调节器调节规律和调节阀的特性。
热工自动控制系统一、教材热工控制系统华北电力大学边立秀等编中国电力出版社http:〃61.155.6.178/zyf密码:200803Y二、主要参考书0:超超临界机组控制设备及系统肖大雏主编化学工业出版社2007年1.陈来九:热工过程自动调节原理与应用第三章第七章2 .电子书:热工过程自动控制杨献勇主编清华大学出版社3.《热工自动控制系统》华北电力大学李遵基4.《热工自动控制系统》东北电院张玉铎、王满稼三、课程主要内容1 •简单介绍单回路反馈系统(复习)(1)基本调节作用(2)工业调节器(3)调节器参数的整定2.重点介绍电厂热工过程自动控制系统,包括汽温、给水、燃烧自动控制3•介绍单元机组负荷(协调)控制系统(直流锅炉自动控制系统以及单元机组给水全程控制系统) 三、考核方法1.期末考试+平时成绩。
2.平时成绩包括:作业,回答问题,出勤,平时答疑,约占10%第一章概述§ 1-1火电厂自动控制的发展控制方式大致经历了三个发展阶段:1、独立控制:机、炉、电各自独立地进行控制,机、炉、电及重要的辅机各自设置一套控制表盘,它们之间无联系。
调节仪表均为大尺寸的较笨重的基地式仪表,由运行人员进行监视与控制。
国外在20-40年代,我国50年代建造的火电厂属该类型。
2、集中控制:40年代以后,由于中间再热式汽轮机的出现,使锅炉和汽轮机之间的关系更加密切,为了便于机炉的协调运行和事故处理,将它们的控制盘集中安装在一起,对机炉实行集中控制。
集中控制的初级阶段,调节仪表采用电动或汽动单元组合仪表。
50年代后,采用组件组装仪表或以微处理机为核心的数字调节器,对机炉进行集中控制。
3、集散控制系统:这里指火电厂生产过程实现最优控制与速度自动化相结合的多级计算机控制, 60年代至今,国际上火电厂都朝着这一方向发展,近几年从国外引进的火电厂机组已达到这一水平。
N-90 天生港,利港,石洞口Infi — 90Proco ntrolP 合肥二电厂 Mod-300 北仑港 WDPF 望亭利港 MAX1000 外高桥电厂TDC3000 是霍尼维尔(Honey wel)公司的产品。
第一章1.过程控制系统:是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分等一些过程变量的系统2.控制系统均由测量元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程等环节构成。
如果把测量元件、变送器、调节器、调节阀统称为过程检测控制仪表,则一个简单的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成3.过程控制系统的分类:按被控参数名称,按控制系统完成的功能,按调节器的控制规律,按被控量的多少,按采用常规仪表和计算机按过程控制系统的结构特点来分类:1反馈控制系统:控制系统根据系统被控量的偏差进行工作,偏差值是控制的依据,最后达到消除或减小偏差的目的。
反馈控制系统可以是单回路,也可以是多个闭合回路的多回路控制系统。
2前馈控制系统:直接根据扰动量的大小进行工作按系统结构特点分 1)反馈控制系统 2)前馈控制系统 3)前馈—反馈控制系统按给定值信号特点 1)定制控制系统 2)程序控制系统 3)随动控制系统1-5采用DDZ-Ⅲ电动单元组合仪表。
氧气流量测量信号与供氧量给定值比较得其偏差值,经调节器按某种控制规律运算后输出控制信号,控制调节阀5的开度,改变供氧量的大小,达到控制供氧量的目的。
问:什么叫反馈?正/负反馈?反馈在控制系统中的意义?负反馈(negative feedback):凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相反,对控制部分的活动起制约或纠正作用的,称为负反馈。
正反馈(positive feedback ):凡反馈信息的作用与控制信息的作用方向相同,对控制部分的活动起增强作用的,称为正反馈前者使输出起到与输入相反的作用,使系统输出与系统目标的误差减小,系统趋于稳定第二章1被控过程-被控制的生产工艺设备(加热炉、贮罐)2.数学模型-被控过程在各输入量(控制量、扰动量)作用下,其相应输出量(被控量)变化函数关系的数学表达式。
非参数模型:曲线表示的。
如阶跃响应曲线等。
参数模型:用数学方程式或函数表示的。
目录第1章系统总体方案选择 (5)第2章系统结构框图与工作原理 (7)2.1 系统机构框图 (7)2.2 工作原理 (8)第3章各单元软硬件 (9)3.1 模拟控制对象系统 (9)3.2 控制台 (9)3.3 上位机及控制软件系统 (9)3.4 模拟量输入模块ICP-7017 (10)3.5 模拟量输出模块ICP-7024 (11)3.6 电动调节阀 (11)3.7 液位传感器 (12)第4章软件设计与说明 (13)4.1 用户窗口 (13)4.2 实时数据库 (16)第5章系统调试 (17)5.1 设备连接 (17)5.2 系统调试 (17)5.3 调试结果 (18)5.3 注意事项 (19)第6章总结 (20)附录程序清单 (21)第1章系统总体方案选择随着工业生产的迅速发展,工艺条件越来越复杂。
对过程控制的要求越来越高。
过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
由于工业过程的复杂、多变,因此其特性多半属多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等等。
为了满足上述特点与工艺要求,过程控制中的控制方法是十分丰富的。
通常有单变量控制系统,也有多变量控制系统,有复杂控制系统,也有满足特定要求控制系统。
在工业生产过程中,液体贮槽设备如进料罐、成品罐、中间缓冲容器、水箱等应用十分普遍,为保证生产正常进行,物料进出需均衡,以保证过程的物料平衡,因此工艺要求贮槽内的液位需维持在某个给定值上下,或在某一小范围内变化,并保证物料不产生溢出,要求设计一个液位控制系统。
对分析设计的要求,生产工艺比较简单要求并不高,所以采用管道流量控制系统进行设计。
管道流量控制系统又称简单控制系统,是指由一个被控系统、一个检测元件及变送器、一个调节器和一个执行器所构成的闭合系统。
管道流量控制系统是最简单、最基本、最成熟的一种控制方式。
管道流量控制系统根据被控量的系统、液位管道流量控制系统等。
管道流量控制系统的结构比较简单,所需的自动化装置数量少,操作维护也比较方便,因此在化工自动化中使用很普遍,这类系统占控制回路的绝大多数。