第六章 过程控制系统的构成及其性能指标
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所谓过程控制是指根据工业生产过程的特点,采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具,应用控制理论,设计工业生产过程控制系统,实现工业生产过程自动化。
一﹑过程控制的特点及分类方法过程控制的特点是与其他自动化控制系统相比较而言的,大致可归纳如下:1.连续生产过程的自动控制。
2.过程控制系统由过程检测、控制仪表组成。
3.被控过程是多种多样的、非电量的。
4.过程控制的控制过程多属慢过程,而且多半为参量控制。
5.过程控制方案十分丰富。
6.定值控制是过程控制的一种常用形式。
7.被控对象的多样性:过程工业涉及到各种工业部门,其物料加工成的产品是多样的。
同时,生产工艺各不相同。
过程控制系统的分类方法很多,若按被控参数的名称来分,有温度、压力、流量、液位、pH等控制系统;按控制系统完成的功能来分,有比值、均匀、分程和选择性控制系统;按调节器的控制规律来分,有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统;按被控量的多少来分,有单变量和多变量控制系统;按采用常规仪表和计算机来分,有仪表过程控制系统和计算机过程控制系统等。
但最基本的分类方法有以下两种:按系统的结构特点来分反馈控制系统,前馈控制系统,复合控制系统(前馈-反馈控制系统)按给定值信号的特点来分定值控制系统,随动控制系统1.反馈控制系统偏差值是控制的依据,最后达到减小或消除偏差的目的。
反馈信号可能有多个,从而可以构成多回路控制系统(如串级控制系统)。
2.前馈控制系统扰动量的大小是控制的依据,控制“及时”。
属于开环控制系统,在实际生产中不能单独采用。
3.闭环与开环控制系统反馈是控制的核心!只有通过反馈才能实现对被控参数的闭环控制!开环控制系统不能自动地“察觉”被控参数的变化情况,也不能判断控制参数的校正作用是否适合实际需要。
闭环控制系统在过程控制中使用最为普遍。
4.定值控制系统定值控制系统是工业生产过程中应用最多的一种过程控制系统。
在运行时,系统被控量(温度、压力、流量、液位、成份等)的给定值是固定不变的。
过程控制系统是指自动控制系统的被控量是温度、流量、压力、液位等这样一些过程变量的系统。
过程控制主要是温度、压力、流量、液位等四种参数的控制问题。
定值控制系统:将系统被控量的设定值保持某一定值(或在某一很小范围内不变)的控制系统称为定值控制系统。
随动控制系统:随动控制系统是被控量的设定值随着时间任意变化的控制系统。
程序控制系统:程序控制系统被控量的设定值是按预定的时间程序变化的。
过程控制系统的品质指标:衰减比:第一、二两个周期的振幅B1与B2的比值,称为衰减比,既n=B1/B2动态偏差:扰动发生后,被控量偏离稳定值或设定值的最大偏差称为动态偏差。
调整时间Tc:系统受到扰动后平衡状态被破坏,经控制器作用后,被控量返回到允许的范围之内。
通常在稳定值的5%(或2%)以内,达到新的平衡状态所经历的时间,称为调整时间T c。
静态偏差:经控制器控制以后,系统被控量将在规定的小范围内波动,被控量与最大稳定值或设定值之差称为静态偏差或残余偏差,简称余差。
热电偶基本定律有均质导体定律、中间温度定律和中间导体定律。
两线制是指现场变送器和控制室仪表联系仅用两根导线。
投运:就是通过适当的步骤使主、副控制器先经手动调整好参数及工作状态,然后转到自然工作状态中。
冷端温度补偿:冷端温度冰浴法、计算修正法、补偿电桥法软手动操作指的是调节器的输出电流与手动输入电压成积分关系。
硬手动操作指的是调节器的输出电流与手动输入电压成比例关系。
无平衡切换是指在自动、手动切换时,无需事先调平衡,可以随时切换至所需位置。
自平衡能力是当对象受到干扰后,平衡状态被破坏,不需要外加任何控制作用,能依靠对象自身达到新的平衡状态的能力。
当对象受到干扰作用后,平衡状态被破坏,不能依靠它自身能力达到平衡状态的性质,称为无自平衡能力。
无扰动切换是指在切换时调节器的输出不发生变化,对生产过程无扰动。
气动执行机构有正作用和反作用两种形式。
当输入气压信号增加时推杆向下移动的叫正作用式执行机构。
1.过程控制系统的组成:被控对象,用于生产过程参数检测的检测与变送仪表,控制器,执行机构,报警、保护和连锁等其他部件。
2.控制参数:K(放大系数)、T(时间常数)、τ(纯延迟时间)3.一阶惯性环节的传递函数:G(s)=k/(Ts+1)4.流量特性:指流体流过阀门的相对流量Qr和相对开度Lr之间的函数关系,即Qr=f(Lr)。
理想流量特性:指阀前后压差保持不变的特性。
主要有直线、对数、抛物线、快开四中。
工作流量特性:指在实际生产中,调节阀前后压差总是变化的时候的流量特性。
工作流量特性与管道系统阻力有关。
(串联管道和并联管道的工作流量特性)流量系数的定义:温度为5到10摄氏度的水,在10*5 Pa的压降下,每小时流过调节阀水量的立方米数,以符号Kv表示。
流量系数对于选定控制阀的口径和结构有着重要作用。
5.建模的方法:机理法建模和测试法建模。
机理法:根据生产过程中实际发生的变化机理,写出各种有关的平衡方程。
测试法:根据工业过程的输入和输出的实际数据进行某种数学处理后得到的模型。
6.PID中的P、I、D的作用:比例调节成比例的反映控制偏差,偏差一旦产生,比例调节就立即发挥作用,以减小偏差;积分调节主要用于消除余差;微分作用反映偏差的变化趋势,并能在偏差信号变得太大前,在系统中引入一个有效的早期修正,从而加快系统的动作速度,减少调节时间。
7.分程控制:在反馈系统中,一台控制器的输出可能同时的去控制两个或两个以上的控制阀工作,这些控制阀在控制器的某个信号段内从全关到全开(或从全开到全关),因此需要将控制器输出信号分成若干个信号段,每一个信号段控制一个控制阀。
9.积分控制中积分饱和产生的原因:a.控制器具有积分作用b.控制器处于开环作用c.偏差信号长期存在抗积分饱和的措施:限幅法,外反馈法,积分切除法(限定PI调节器的输出,积分分离法,遇限削弱积分法)10.PID参数对系统稳定性的影响:a.比例度越大相当于加大调节系统的开环增益,导致系统激动振荡不稳定,反之比例越小越稳定b.控制系统的开环增益与积分时间成反比,积分时间越长系统越稳定c.微分调节作用总是力图抑制被调量的振荡,偏差变化越剧烈,由D调节器给出的作用就越大,从而及时的抑制偏差的增长,提高系统的稳定性.11.串级控制系统的作用及特点:a.串级控制系统对进入副回路的扰动有很强的克服作用;B.由于副回路的存在,减小了对象的时间常数,提高了系统的响应速度;c.提高系统的工作频率,改善了系统控制质量;D.串级系统有一定的自适应能力主副控制器的选择:A.主控制器必须具有积分作用,一般都采用PI控制器。
过程控制系统:控制生产流程的核心生产过程对于制造企业来说是很重要的。
为了生产质量、效率和可靠性,企业必须控制生产过程。
在这个过程中,就扮演了一个重要的角色。
它可以控制各种操作变量、处理数据、监测工厂设备和控制生产过程。
在这篇文章中,我们将深入探索的基础知识、作用、技术和未来发展趋势。
基础知识是一个广泛的术语,它描述了一系列技术和方法,用于监测、控制和优化生产过程。
它通常由四个组成部分组成:传感器、执行器、控制器和人机界面。
每一个组成部分的作用都不同。
1. 传感器:传感器用于检测生产过程中的各种参数,例如温度、压力、流量和电子方面的信号。
2. 执行器:执行器用于控制生产过程中的变量,例如阀门、泵和电机。
3. 控制器:控制器用于接受传感器的信号并根据设定的操作要求调整执行器。
控制器通常可以是定制流程、逻辑或控制器程序。
4. 人机界面:人机界面用于操作。
这可以是一个触摸屏、键盘或计算机程序。
上述四个部分组合在一起,就构成了。
具体来说,当传感器从生产过程中获取数据时,这些数据将传输到控制器中。
控制器会根据这些数据发送信号到执行器,从而实现对生产过程的控制。
作用在生产过程中扮演着一个重要的角色。
它可以有效地控制生产过程,从而使企业更加高效、稳定和可靠。
以下是的一些主要作用:1. 投资回报率:的使用可以降低成本和提高生产效率,从而提高企业的投资回报率。
2. 生产效率:通过的实时控制和监测,生产厂家可以更有效地运营生产流程。
3. 质量保障:自动控制过程可以保证每个制造步骤的准确性和一致性。
4. 故障检测和维护:可以检测并警告工作人员有关设备出现故障的问题,从而减少维修停机时间。
技术技术的创新已经为生产厂商改善生产流程带来了很多优势。
现如今,的技术仍在不断创新与改进。
以下是一些推动技术发展的因素:1. 数据采集和传输技术:现实业界中已经有了许多高效、可靠的数据采集技术。
这些工具可以轻松地收集以前难以获取的实时生产数据。
过程控制系统知识点总结)一、概论1、过程控制概念:五大参数。
过程控制的定义:工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。
2、简单控制系统框图。
控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。
主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。
控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。
3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。
QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。
它们之间联用要采用电气转换器。
5、电信号的传输方式,各自特点。
电压传输特点:1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2). 有公共接地点;3). 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。
电流信号的特点:1).某台仪表出故障时,影响其他仪表;2).无公共地点。
若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。
6、变送器有四线制和二线制之分。
区别。
1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。
2、两线制:节省电缆及安装费用,有利于防爆。
活零点,两条线既是信号线又是电源线。
7、本安防爆系统的2个条件。
1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅,以限制流入危险场所的能量。
第一个字母:参数类型 T ——温度(Temperature ) P ——压力(Pressure ) L ——物位(Level ) F ——流量(Flow ) W ——重量(Weight ) 第二个字母:功能符号 T ——变送器(transmitter ) C ——控制器(Controller ) I ——指示器(Indicator ) R ——记录仪(Recorder ) A ——报警器(Alarm )加热炉8、安全栅的作用、种类。