化工自动控制系统的基本概念

置外，还必须具有控制装置所控制和操纵的对象即生产设备。 在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机 器叫做被控对象，简称对象。
化工工艺控制流程图
PID图
工艺流程和控制方案的确定后，根据 工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标 注出相应的测量点、控制点、控制系统及 自动信号与联锁保护系统等， 便成了工艺 管道及控制流程图 （PID图）。
自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、
机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简称对象。
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自动控制系统的组成
测量元件与变送器 是基于负反馈原理的，包括测
量、放大和反馈三部分。其作用是将检测元件的 输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或 控制装置进行显示、记录或控制 由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多 温度变送器 压力变送器 液位变送器 流量变送器
各系统间的相互关系
自动检测系统只能完成“了解”生产过程进行 情况的任务；
自动信号联锁保护系统只能在工艺条件进入某 种极限状态时采取安全措施以免发生生产事故；
自动操纵系统只能按照预先规定好的步骤进行 某种周期性操作；
只有自动控制系统才能自动地排除各种干扰因 素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先 规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的 工艺操作状态。所以，自动控制系统是自动化 生产中的核心部分。
自动报警联锁保护系统的组成
3.自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产 设备进行某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产 过程自动地投入运行或自动停车。

第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
一、控制系统的静态与动态
蒸汽
汽包 省煤器
LT
LC
给水
自动控制目的：希望将被控 变量保持在一个不变的给定 值上，这只有当进入被控对 象的物料量（或能量）和流 出对象的物料量（或能量） 相等时才有可能。
锅炉汽包自动控制系统示意图
静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率 为0，不是静止）。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y
测量值 z
测量元件 变送器
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
管道及仪表流程图（PID图）
工艺人员确定工艺流程
2. 随动控制系统（自动跟踪控制） --- 给定值不断地变化，而且这种变化不是已知的、预先规 定好的，而是随机的。并要求系统的输出（被控变量）随之 变化。
3. 程序控制系统（顺序控制系统）
--- 给定值按一定的时间程序变化。但它是一个已知 的时间函数，即根据需要按一定时间程序变化 ,f(t)
如马弗炉程序升温系统
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
二、控制系统的过渡过程
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
蒸汽
举例
汽包 省煤器
LT
LC
给水
当干扰作用于对象，系统被 控变量发生变化，在系统负 反馈作用下，经过一段时间， 系统重新恢复平衡。
锅炉汽包自动控制系统示意图
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标

回流罐液位控制系统中的LIC-201是一台具有指示功 能的液位控制器，它是通过改变进入冷凝器的冷剂量来维 持回流罐中液位稳定的。
塔下部的温度控制系统中的TRC-210表示一台具有记 录功能的温度控制器，它是通过改变进入再沸器的加热蒸 汽量来维持塔底温度恒定的。
塔底的液位控制系统中的LICA-202代表一台具有指示、 报警功能的液位控制器，它是通过改变塔底采出量来维持 塔釜液位稳定的。
过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的
间隔时间叫振荡周期或工作周期，其倒数称
为振荡频率。在衰减比相同的情况下，周期
与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短一
些为好。
举例
某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过 渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、衰 减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200℃）。

小结

自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别， 就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺） 变量是不反馈到输入端的。
举例
化肥厂的造气自动机就是典型的开环系统的例子
操纵指令
自动操纵装置
操纵作用
对象
工艺参数
开环系统：自动机在操作时， 一旦开机，就只能是按照预 比较 先规定好的程序周而复始地 运转。这时被控变量如果发 生了变化，自动机不会自动 地根据被控变量的实际工况 来改变自己的操作。
图1-16 温度控制系统过渡过程曲线
衰减震荡过程
√Leabharlann 对于控制质量要求不 高的场合，如果被控 变量允许在工艺许可 等幅震荡过程 ？ 的范围内振荡（主要 指在位式控制时）， 才可采用。
发散震荡过程

第1章自动控制系统基本概念填空题：1.自动控制系统主要由测量元件与变送器、控制器、执行器和被控对象组成。

2.自动控制系统中，将工艺参数需要控制的设备、机器或生产过程等，称为被控对象。

3.自动控制系统的干扰作用是指除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的一切因素。

4.自动控制系统中的操纵变量是指受执行器控制，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料流量或能量。

5.自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。

6.仪表符号除了图形外，圆圈之中还有一串由字母和数字组成的代号，称为仪表位号。

7.自动控制系统的动态是指被控变量随时间变化的不平衡状态。

8.自动控制系统的静态是指被控变量不随时间变化的平衡状态。

9.在分析和设计控制系统时，最常选用的干扰形式是阶跃干扰。

10.一般来说，自动控制系统在阶跃干扰作用下，希望得到的过渡过程是衰减振荡过程。

11.衰减振荡过渡过程的衰减比一般取4：1至10：1范围内为宜。

选择题：1.下列图形符号中，表示集中仪表盘面安装仪表的是（ C ）A．B．C．D2.下列图形符号中，表示就地仪表盘后安装仪表的是（ B ）A．B．C．D3.自动控制系统方块图中带有箭头的线条表示（ A ）A．信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出B．物料从一个设备进入另一个设备C．能量从一个设备进入另一个设备D．既表示方框之间的物料流动方向，又表示方框之间的信号流向，两者是一致的4.自动控制系统可分为定值系统、随动系统和程序系统，其分类标准是（ D ）A．被控变量的名称B．控制器的控制规律C．控制系统的复杂程度D．给定值的特点简答题：1.简述自动控制系统中都采用负反馈控制的原因。

答：采用负反馈，是因为当被控变量受到干扰作用后，若使其升高，则反馈信号升高，经过比较，偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使执行器动作，施加控制作用，其作用方向与干扰作用方向相反，致使被控变量下降，这样就达到了控制的目的。