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过程控制系统复习.ppt

过程控制系统复习

totyo021
2012-07-29 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《过程控制系统复习ppt》,可适用于高等教育领域

过程控制系统复习过程控制系统复习过程控制系统概述过程执行器过程检测仪表被控过程常规过程控制策略7串级控制策略9计算机过程控制系统8复杂过程控制系统6先进过程控制策略◈过程控制系统概述◈过程控制系统概述过程控制定义及认识过程控制目的、及要求过程控制系统的组成过程控制系统的特点过程控制系统的分类性能指标的确定和分析方法过程控制定义过程控制定义所谓过程控制(ProcessControl)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。过程控制含义过程控制含义通常把原材料转变成产品并具有一定生产规模的过程叫做工业生产过程。可分为:连续(或批处理)生产过程如化工、石油、冶金、发电、造纸、生物化工、轻工、水处理等离散制造过程如机械加工、汽车制造等。连续生产过程中自动控制系统的被控参数往往是温度、压力、流量、物位和成分等变量。本书重点讨论此类过程。过程控制目的及要求过程控制目的及要求目的:抑制外界扰动确保过程的稳定性实现生产过程最优化。具体来说:安全运行保证质量提高产量节能降耗保护环境改善劳动条件提高管理水平等。工业生产对过程控制的要求是多方面的最终可归纳为三方面要求:安全性、稳定性、经济性。过程控制系统组成:控制器、执行器、被控过程、测量变送器过程控制系统组成:控制器、执行器、被控过程、测量变送器被控过程(Process)指运行中的多种多样的工艺生产设备过程检测控制仪表(Instrumentation)包括:测量变送器(SensorTransmitter)控制器(Controller)执行器(Actuator)。过程控制中的几个名词术语过程控制中的几个名词术语被控参数(变量)y(t)控制(操纵)参数(变量)q(t)扰动量f(t)给定值r(t)当前值z(t)偏差e(t)控制作用u(t)过程控制的主要特点过程控制的主要特点被控过程形形色色控制过程多属缓慢过程和参量控制形式控制方案的多样性有单回路(以上)、串级(以上)、前馈反馈、比值、均匀、分程、选择性、时滞、数字和计算机过程控制系统等定值控制是主要控制形式。过程控制系统的分类过程控制系统的分类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(前馈反馈复合控制系统)按给定值信号的特点来分定值控制系统随动控制系统程序控制系统性能指标的确定和分析方法性能指标的确定和分析方法过程控制系统性能指标应根据生产工艺过程的实际需要来确定。需同时注意静态和动态性能指标。分析方法:阶跃响应性能指标单项性能指标系统工程整定时采用偏差积分性能指标综合性能指标计算机仿真或理论分析时采用。阶跃扰动作用下控制系统过渡过程曲线阶跃扰动作用下控制系统过渡过程曲线(a)发散振荡过程(b)非振荡发散过程(c)等幅振荡过程(d)衰减振荡过程(e)非振荡衰减过程给定值阶跃变化时过渡过程的典型曲线给定值阶跃变化时过渡过程的典型曲线静态性能指标静态性能指标稳态误差(余差)是描述系统静态性能的唯一指标。指系统过渡过程终了时给定值与被控参数稳态值之差:一般要求稳态误差越小越好或为零。动态性能指标动态性能指标生产过程中干扰无时不在控制系统时时刻刻都处在一种频繁的、不间断的动态调节过程中。所以在过程控制中了解或研究控制系统的动态比其静态更为重要、更有意义。描述系统动态指标主要包括:衰减比超调量过渡过程时间衰减比衰减比衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标:一般取衰减比为:~:。其中:衰减比常作为评价过渡过程动态性能的一个理想指标。对于缓慢变化过程可取到:。超调量与过渡过程时间超调量与过渡过程时间超调量:过渡过程时间ts指系统从受扰动作用时起直到被控参数进入新的稳态值±(或±)的范围内所经历的时间。要求σ、ts应越小越好。偏差积分性能指标偏差积分性能指标例题例题某发酵过程工艺规定操作温度为±℃。试确定该系统的稳态误差、衰减比、超调量和过渡过程时间。例题解答例题解答稳态误差ess==℃衰减比第一个波峰值==℃第二个波峰值==℃超调量σ=()=过渡过程时间=min(误差带为±)。◈过程检测仪表◈过程检测仪表检测仪表功能及组成气动和电动仪表信号标准测量误差、真值、精度安全防爆基础过程参数检测温度检测:热电偶、热电阻压力流量物位成分检测仪表功能及组成检测仪表功能及组成过程控制的“眼睛”许多过程控制系统不能长期使用的主要原因就在于传感器故障!控制器测量变送器被控过程执行器r(t)e(t)u(t)q(t)f(t)y(t)z(t)检测仪表功能及组成检测仪表功能及组成功能:用于确定被控变量的当前值(PresentValue)。组成:传感器(Sensor):检测仪表中的首要部件它直接与被测对象发生联系(但不一定直接接触)。感受被测参数的变化并发出与之相适应的信号(电量或非电量)也称为一次仪表。变送器(Transmitter):将传感器送来的检测信号进行转换、放大、整形、滤波等处理后调制成相应的标准信号并输出给控制器采样或进行模拟、数字显示也称为二次仪表。有时也将传感器和变送电路统称为传感器。变送器的信号标准变送器的信号标准电动仪表:mA(可达数km视带载能力、输入阻抗和线径)V(近距离传输)。气动仪表:Kpa。除变送器外控制器和执行器的信号标准也如此!测量误差与真值测量误差与真值测量误差:测量值与真值之间存在的差别。真值:一个变量本身所具有的真实值它是一个理想的概念一般是无法得到的。仪表绝对误差仪表绝对误差绝对误差的实质是仪表读数与被测参数真实值之差。仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。△绝对误差M仪表读数A约定真值或相对真值。仪表相对误差与引用误差仪表相对误差与引用误差相对误差:仪表的绝对误差与真值的百分比。引用误差(基本误差):绝对误差与仪表量程的百分比:仪表精度等级仪表精度等级常用引用误差的百分比作为判断精度等级的尺度。我国仪表精度等级有:、、、、、、、、、、、等。级数越小精度(准确度)就越高。工业控制用仪表多在~级控制用仪表对精度要求较计量用仪表(多在级)低甚至存在系统误差也无妨。仪表的精度等级应视工艺需求而定不能片面追求高精度。例题例题某压力表刻度~kPa在kPa处测量值为kPa求在kPa处仪表示值的绝对误差、相对误差和引用误差?例题例题仪表的绝对误差:仪表的相对误差:仪表的引用误差:安全防爆安全防爆在石油、化工等多个行业大量存在含有易燃易爆材料的场合(危险区域)如原油及其衍生物、酒精、天然气、金属屑、粉尘、纤维、飞扬物等等。安装在危险区的电子仪表其表面温度必须受限并避免产生火花。防爆安全栅防爆安全栅安全栅安装在安全场所一方面传输信号另一方面将流入危险场所的能量控制在爆炸性气体或混合物的点火能量以下。发生故障时安全栅能将串入到故障仪表的能量限制在安全值以内从而确保现场设备、人员和生产的安全。分为齐纳式安全栅与隔离式安全栅两种。过程参数检测热电偶(Thermocouple)过程参数检测热电偶(Thermocouple)工业过程中使用范围很广的一种测温元件。特点:其热电动势与温度在小范围内基本上呈单值、线性关系稳定性好测温范围宽高温热电偶测温上限可达℃精度较高。热电阻(RTD)热电阻(RTD)在中、低温区热电偶输出的热电动势很小而在中、低温区用热电阻比用热电偶做为测温元件时的测量精确度更高热电阻特点:性能稳定、测量精度高一般可在~℃范围内使用(推荐在℃以下时选用)。压力检测常用方法压力检测常用方法弹性式液柱式活塞式电气式等。流量的测量方式流量的测量方式节流式流量计转子流量计靶式流量计椭圆齿轮流量计电磁流量计旋涡(涡街)流量计其他流量计差压式流量计差压式(也称节流式)流量计是基于流体流动的节流原理利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量。转子流量计在工业生产中经常遇到小流量的测量因流体的流速低要求测量仪表有较高的灵敏度才能保证一定的精度。差压式流量计对管径小于mm、低雷诺数的流体的测量精度是不高的。而转子流量计则特别适宜于测量管径mm以下管道的流量测量的流量可小到每小时几升。工作原理转子流量计与前面所讲的差压式流量计在工作原理上是不相同的。差压式流量计是在节流面积(如孔板流通面积)不变的条件下以差压变化来反映流量的大小。而转子流量计却是以压降不变利用节流面积的变化来测量流量的大小即转子流量计采用的是恒压降、变节流面积的流量方法。当流体自下而上流过锥形管时位于锥形管中的转子受到向上的浮力和推力使转子浮起。当此力正好等于转子重力时则作用在转子上的上下两个力达到平衡此时转子就停浮在一定的高度上。当被测流体的流量增大时作用在转子上的向上的推力就加大转子上移。而随着转子上移流体的流通面积增大流过此环隙的流体流速变慢推力减小。◈执行器◈执行器执行器调节阀变频器执行器的选择及使用在过程系统中的位置在过程系统中的位置执行器接受控制器输出的控制信号转换成位移(直线或角位移)或速度用于控制流入或流出被控过程的物料或能量从而实现对过程参数的自动控制。控制器测量变送器被控过程执行器r(t)e(t)u(t)q(t)f(t)y(t)z(t)执行器的种类执行器的种类调节阀在管道流体控制中使用最多。变频器部分场合可取代调节阀具有明显的优势(可靠、节能)。其他执行设备如步进电动机、电磁阀等。功能简单过程控制中使用较少。调节阀调节阀由执行机构和调节机构(即阀体)两部分组成。调节阀分为三大类:气动、电动和液动。从本质上说执行机构是一个位置伺服系统。调节阀的工作机理调节阀的工作机理调节阀本质上是一个节流元件通过改变阀芯行程从而改变调节阀的开度(Opening)达到控制流量的目的。行程的变化对流量的影响与阀门前后的压差、阀的开度(流通截面)、阀芯的流量特性有关。调节阀的流量特性调节阀的流量特性指介质流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系相对流量即调节阀某一开度的流量与全开流量之比相对开度即调节阀某一开度的行程与全行程之比。理想流量特性理想流量特性调节阀前后压差不变时得到的流量特性它完全取决于阀芯的形状。理想流量特性有:直线等百分比抛物线快开直线流量特性直线流量特性调节阀的相对流量与阀心的相对开度成直线关系即调节阀相对开度变化所引起的相对流量变化是常数。为调节阀的可调范围直线流量特性特点直线流量特性特点阀芯相同开度变化所引起的流量变化是相等的。流量相对变化量(流量变化量与原有流量之比)是不同的:在小开度时流量相对变化量大在大开度时其流量相对变化最小。直线流量特性调节阀在小开度时控制作用强但易引起振荡在大开度时调节作用弱控制缓慢。等百分比流量特性等百分比流量特性其数学表达式行程变化相同的百分数流量在原来基础上变化的相对百分数是相等的即具有等百分比流量特性。等百分比流量特性特点:调节阀在小开度时控制缓和平稳调节阀在大开度时控制灵敏有效。抛物线流量特性抛物线流量特性相对流量与相对开度成抛物线关系即平方根关系:它介于直线与等百分比流量特性之间也称近似等百分比流量特性。快开流量特性快开流量特性在小开度时流量就比较大随着开度的增大流量很快就达到最大:主要适用于位式控制。气开、气关形式选择举例气开、气关形式选择举例压力容器采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定试问调节阀应选择气开式还是气关式?气开、气关形式选择举例气开、气关形式选择举例压力容器采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定试问调节阀应选择气开式还是气关式?答:气关式。变频器变频器将频率、电压固定的交流电变换成频率、电压连续可调的三相交流电源。变频技术用于交流鼠笼式异步电动机的调速其性能已经胜过以往的交流调速方式。◈被控过程◈被控过程被控过程特性过程参数及其对控制性能的影响过程建模机理建模试验建模工业中最常见的被控过程工业中最常见的被控过程实践证明多数被控过程具有如下特性:被控参数的变化往往是不振荡的单调的有惯性存在纯滞后。最常见的数学模型:工业过程中此类被控过程非常多。许多高阶环节也可化简为一阶惯性加纯滞后环节。过程特性对控制性能的影响过程特性对控制性能的影响放大系数K的影响时间常数T的影响纯滞后时间τ的影响R(S)E(s)F(s)Y(s)U(s)控制通道放大系数的影响控制通道放大系数的影响控制通道放大系数愈大表示控制作用愈强。但放大系数太大会使控制作用对被控变量的影响过强难以保证闭环系统有足够的稳定裕度。扰动通道的放大系数往往与扰动作用值一起考虑。在对系统进行分析时应该着重考虑()乘积大的扰动必要时应设法消除这种扰动。如采用前馈作用。时间常数T时间常数T时间常数一般是因为物料或能量的传递需要通过一定的阻力而引起的反映被控变量变化快慢的一个动态参数。数值上等于当过程受到阶跃输入作用后被控变量如果保持初始速度变化达到新的稳态值所需的时间。或:当对象受到阶跃输入作用后被控变量达到新稳态值的所需时间。控制通道时间常数的影响控制通道时间常数的影响主要影响控制过程的快慢越大则过渡过程越缓慢平稳系统越易稳定。如有多个时间常数则最大的时间常数决定过程的快慢。时间常数拉得越开则越接近一阶环节系统越易稳定。目前被控过程多在向大型化方向发展时间常数相应加大。这样一来整个控制系统得以简化而且单台设备也易于控制生产波动小稳定性增加。扰动通道时间常数的影响扰动通道时间常数的影响如果>则 等效于一个滤波器能使过渡过程的波形趋于平缓反之成为一个微分器将使波形更为陡峭。的比值越大过渡过程的品质越好。纯滞后时间的影响纯滞后时间的影响纯滞后的产生一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间引起的是反映对象动态特性的另一个重要参数。的存在不利于控制。当≤时系统较易控制>则需要复杂控制系统或特殊控制规律。单独讨论纯滞后时间是没有意义的。扰动通道的纯滞后不影响系统的控制质量仅使扰动的发生推迟而已。单回路控制系统控制参数的选择原则单回路控制系统控制参数的选择原则简单回路控制系统控制参数的选择原则是:控制通道的放大系数K要适当大一些时间常数T要适当小一些纯滞后τ愈小愈好在有纯滞后τ的情况下τ和T之比应小一些。过程数学模型的求取方法过程数学模型的求取方法机理建模法根据过程的内在机理通过静态与动态物料平衡和能量平衡关系求取过程的数学模型。也称“白箱模型”。试验建模法根据过程输入、输出数据通过过程辨识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。也称“黑箱模型”。混合建模法机理建模法的特点机理建模法的特点设备在设计阶段就能建立模型对新设备的研究和设计具有重要意义适用于不允许进行试验的场合要求建模者应有相应学科(物理、化学等)的知识实际过程的机理一般难以全面了解故适用于简单过程的建模机理建模得到的模型必需得到试验验证。试验建模法的特点试验建模法的特点无需了解被控过程复杂的内部机理易于操作工程上一般采用此法主要有阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法。需设计合理的试验以获取最大的输入输出信息量但对不允许试验的工艺过程无能为力。试验建模阶跃响应曲线法试验建模阶跃响应曲线法被控过程必须已处于稳定工作状态通常取阶跃信号值为正常输入信号的~以不影响生产为准应在相同的测试条件下重复几次正、反方向变化时分别测出其响应曲线。由阶跃响应曲线获取特征参数由阶跃响应曲线获取特征参数切线法确定一阶惯性加纯滞后环节的特征参数两点法确定一阶惯性加纯滞后环节的特征参数两点法确定二阶惯性加纯滞后环节的特征参数。切线法确定一阶环节特征参数切线法确定一阶环节特征参数特点:作图法简单直观应用较广但拟合度较差且有较大的随意性。两点法确定一阶环节特征参数两点法确定一阶环节特征参数K求法同前。为便于处理首先将转换成无量纲形式即为了求出上式中两个参数和需要建立两个方程联立求解。两点法确定一阶环节特征参数两点法确定一阶环节特征参数选择两个时刻和并且>≥解得:两点法确定一阶环节特征参数两点法确定一阶环节特征参数为了计算方便现取   则可得:为了克服两点选择过程中带来的误差一般要对所得到的结果进行仿真验证并与实验曲线相比较。◈常规过程控制策略控制器(PLC)常规过程控制策略开关控制PID控制(通用及改进算法)先进过程控制策略◈常规过程控制策略控制器正反作用的选择控制器正反作用的选择选择原则:闭环回路必须形成负反馈。正反作用方向指输入变化后输出的变化方向:当输入增加时输出也增加则称该环节为“正作用”方向反之当环节的输入量增加时输出减小则称该环节为“反作用”方向。测量变送环节的作用方向一般都是“正”方向。控制器正反作用确定步骤控制器正反作用确定步骤Step判断被控对象的正反作用方向由工艺机理确定。Step确定执行器的正反作用方向由工艺安全条件选定故障时应保证设备和操作人员的安全。Step确定广义对象的正反作用方向由于测量变送环节为正作用方向可不考虑。Step确定控制器的正反作用方向:若广义对象为正作用则控制器选择反作用方向若广义对象为反作用则控制器选择正作用方向。控制器正反作用确定举例控制器正反作用确定举例调节阀正作用则LC作用方向?调节阀反作用LC作用方向?控制器正反作用确定举例控制器正反作用确定举例调节阀正作用则LC反作用。调节阀反作用则LC反作用。◈串级控制系统当对象的滞后较大干扰比较剧烈、频繁时采用简单控制系统往往控制质量较差满足不了工艺上的要求这时可考虑采用串级控制系统。一、串级控制系统的结构和工作过程串级控制是在简单控制系统基础上的改进。管式加热炉是炼油、化工生产中的重要装置之一它的任务是把原油加热到一定温度以保证下道工艺的顺利进行。因此需要控制原油加热后的出口温度。例若用简单温度控制系统:控制通道容量滞后很大控制缓慢。热传导给原料影响出口温度min问题:解决措施:在影响出口温度的通道中加测炉膛温度的变化提前控制。加热炉出口温度串级控制系统框图标准框图f、f原料的流量、初温f、f燃料压力、热值变化等   烟囱挡板位置改变、抽力变化f、ff、f系统有两个闭合回路形成内外环。主变量是工艺要求控制的变量副变量是为了更好地控制主变量而选用的辅助变量。主、副调节器是串联工作的主调节器的输出作为副调节器的给定值。结构特点串级控制系统具有较强的自适应能力串级控制系统由于具有一个随动系统的副回路而且副回路的设定值随主调节器的输出变化而变化这样主调节器就能按照操作条件和负荷的变化情况不断修改副调节器的设定值以适应操作条件和负荷的变化从而使串级控制系统具有较强的适应能力。.燃料压力f(t)、燃料热值f(t)发生扰动干扰进入副回路控制过程分析进入副回路的干扰首先影响炉膛温度副变送器提前测出副控制器立即开始控制控制过程大为缩短。.原油流量f(t)、原油入口温度f(t)发生扰动干扰进入主回路对进入主回路的干扰虽然副变送器不能提前测出但副回路的闭环负反馈使对象炉膛部分特性的时间常数大为缩短则主控制器的控制通道被缩短控制效果也得到改善。◈复杂过程控制系统反馈控制的特点()反馈控制的本质是基于偏差来消除偏差如果没有偏差出现即无控制作用()无论扰动发生在哪里总要等被控量发生偏差后调节器才动作。故调节器的动作总是落后于扰动的作用的发生是一种“不及时的”控制()引起被控量发生偏差的一切扰动均被包围在闭环内故反馈控制可消除多种扰动对被控量的影响()反馈系统因构成闭环故而存在一定稳定性问题是否稳定要加以分析()反馈控制系统中调节器的控制规律通常是PPIPID等典型规律。为了改变事后调节的状况提出前馈控制的思路:根据冷物料流量q的大小调节阀门开度。前馈控制针对换热器入口流量干扰的前馈控制系统例用方框图表示:如果补偿量和干扰量以同样的大小和速度作用于被控变量且作用方向相反的话被控变量不变。Y(S)=F(S)Gf(s)F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s)=补偿原理得前馈补偿规律的推导:Y(S)=F(S)Gf(s)F(S)Gm(s)Gb(s)Gv(s)Go(s)=①前馈控制器是按是按照干扰的大小进行控制的称为“扰动补偿”。如果补偿精确被调变量不会变化能实现“不变性”控制。②前馈控制是开环控制控制作用几乎与干扰同步产生是事先调节速度快。③前馈控制器的控制规律不是PID控制是由对象特性决定的。④前馈控制只对特定的干扰有控制作用对其它干扰无效。前馈控制的特点①实际工业过程中的干扰很多不可能对每个干扰设计一套控制系统况且有的干扰的在线检测非常困难。②前馈控制器的补偿控制规律很难精确计算即使前馈控制器设计的非常精确实现时也会存在误差而开环系统对误差无法自我纠正。前馈控制的局限性因此一般将前馈控制与反馈控制结合使用。前馈控制针对主要干扰反馈控制针对所有干扰。为了克服前馈控制的局限性将前馈控制和反馈控制结合起来组成前馈反馈复合控制系统。如换热器出口温度前馈反馈复合控制系统。前馈反馈复合控制系统比值控制系统生产过程中经常需要几种物料的流量保持一定的比例关系。一、定义:实现两个或多个参数符合一定比例关系的控制系统称为比值控制系统。例如在锅炉的燃烧系统中要保持燃料和空气量的一定比例以保证燃烧的经济性。在需要保持比例关系的两种物料中往往其中一种处于主导地位成为主物料或主动量Q而另一种物料按主物料进行配比在控制过程中随主物料变化而变化称为从物料或从动量Q。Q=KQ其中:K比值系数Q主流量Q副流量。例如在燃烧过程中空气是跟随燃料量的多少变化的因此燃料量是主动量空气量是从动量。在实际的生产过程中需保持比例关系的物料几乎全是流量。故常将主物料称为主流量而从物料称为副流量其比值用k表示即需要指出的是保持两种物料间成一定的比例关系只是生产过程全部工艺要求的一部分甚至不是工艺要求的主要部分即有时仅仅是一种控制手段而不是最终目的。如燃烧过程燃料与空气比例很重要但控制的最终目的都是温度等量。如图Q是主流量Q是副流量。流量变送器FT检测主物料流量Q由控制器FC及安装在从物料管道上的阀门来控制副流量Q。此控制方案的优点是结构简单、成本低缺点是无抗干扰能力当副流管线压力等改变时不能保证所要求的比值。控制目标:Q=KQ比值控制系统的种类开环比值控制系统对Q只测量、不控制。Q变化Q跟着变化总流量不稳定。单闭环比值控制系统为了克服开环比值控制的不足在开环比值控制的基础上增加对副流量的闭环控制。对Q进行闭环控制比值控制精度提高。控制目标:Q=KQ为了克服单闭环比值控制中主流量不受控制的缺点增加了主流量控制回路。特点:Q是主流量Q是副流量。两个流量都可控因此总流量稳定。有两个闭环控制回路用比值器联系。控制目标:Q=KQ双闭环比值控制系统前面介绍的都是定比值控制系统。在有些生产过程中要求两种物料流量的比值随第三个工艺参数的需要而变化为满足这种工艺的要求就出现了变比值控制系统。例如变换炉工艺中煤气与水蒸气(~倍)在触媒的催化下转化成二氧化碳和氢气。温度越高转化率越高但温度过高会影响触媒寿命。如果根据触媒层的温度调节其比例系数就能保持最佳的触媒温度和最高的转化率。.变比值控制系统温度控制器TC根据触媒的实际温度与给定温度的偏差计算流量比值的给定值。除法器算出蒸汽与煤气流量的实际比值输入到流量控制器FC。最后通过调整蒸汽量(改变蒸汽与半水煤气的比值)来使变换炉触媒层的温度恒定在给定值上。在分程控制系统中一个控制器的输出信号被分割成几个行程段每一段行程各控制一个调节阀故取名为分程控制系统。分程控制系统例如一个控制器的输出信号分程控制两个调节阀A和BA和B的输入信号各占一半行程。如某一间歇式生产的化学反应过程中每次投料完毕后需要先对其加热引发化学反应。一旦反应开始进行就会持续产生大量的反应热如果不及时降温物料温度会越来越高有发生爆炸的危险。因此必须降温。一、分程控制系统工作原理及类型.分程控制系统工作原理为此可设计以反应器内温度为被控参数、以热水流量和冷却水流量为控制变量的分程控制系统调节阀A、B分别控制冷却水和热水。为保证安全热水阀采用气开式冷水阀采用气关式则温度调节器设为反作用。当装料完成、化学反应开始前温度测量值小于设定值。调节器TC输出气压大于MPaA(冷水)阀关闭B(热水)阀开启反应器夹套中进的热水使反应物料温度上升。工作原理如下:反应开始后反应物温度逐渐升高调节器输出逐渐下降热水阀逐渐关小当反应物料温度达到并高于设定值时调节器输出气压将小于MPa热水阀完全关闭冷水阀逐渐打开冷水进入夹套将反应热带走使反应物料温度保持在设定值。按照调节阀的气开、气关形式和分程信号区段不同可分为以下两种类型:A、B均为正作用阀A、B均为反作用阀.分程控制系统的类型例:两个调节阀同向动作①调节阀同向动作的分程控制系统例:两个调节阀异向动作在~MPa区间B阀全开、A阀逐渐开大在~MPa区间A阀全开、B阀逐渐关小。在~MPa区间B阀全关、A阀逐渐关小在~MPa区间A阀全关、B阀逐渐开大。②调节阀异向动作的分程控制系统分程控制系统本质上属于单回路控制系统。二者的主要区别是:单回路控制系统中调节器输出控制一个调节阀分程控制系统中调节器输出控制多个调节阀。因此系统设计上有所不同。分程控制系统设计及工业应用在分程控制中调节器输出信号分段是由生产工艺要求决定的。调节器输出信号需要分成几段哪一段信号控制哪一个调节阀完全取决于工艺要求。如反应器温度控制中工艺需要控制两个调节阀。 控制信号的分段因此调节器输出信号需要分成两段。例中为保证安全热水阀采用气开式冷水阀采用气关式。这就决定了两个调节阀异向工作。又因工艺要求一个阀打开时另一个必须关闭。因此两个阀的特性组合应是: 调节阀特性的选择与应注意的问题根据工艺要求选择同向或异向工作的调节阀均匀控制常用的方案有简单均匀控制、串级均匀控制等形式下面介绍这两种控制方案。结构与简单液位定值控制系统一样但系统控制的目的不同。均匀控制的目的是协调控制液位和排出流量两个变量。均匀控制方案.简单均匀控制简单均匀控制系统中的控制器一般都是纯比例作用而且将比例度整定得很大。当液位变化时控制器的输出变化很小排出流量只作微小缓慢的变化以较弱的控制作用达到均匀控制的目的。由于控制目的不同均匀控制要求兼顾两个变量是通过调节器的参数整定来实现的。因此简单均匀控制适用于干扰不大、对流量的均匀程度要求较低的场合。简单均匀控制的优点是结构简单投运方便成本低。但对另一个被控变量是不测不控的兼顾操作其控制精度不一定能保证。如此例中当前后塔的压力变化较大时尽管调节阀的开度不变输出流量也会发生较大变化。为了克服简单均匀控制只有一个控制回路只能保证一个被控变量精度的缺点可在简单均匀控制方案基础上增加一个副控制回路构成串级均匀控制。结构与串级控制系统相同。增加了流量控制回路可以及时克服压力干扰保证流量控制精度。 2.串级均匀控制串级均匀控制方案中主、副变量都有控制精度要求二者均在规定的范围内作缓慢的变化所以控制手法上与串级控制不同。主、副控制器一般都采用纯比例作用而且将比例度整定得较大。串级均匀控制方案适用于干扰较大的场合。但使用仪表较多投运、维护较复杂。◈计算机过程控制系统◈计算机过程控制系统计算机过程控制系统特点构成应用型式集散控制系统(DCS)系统基于PLC的数据采集与监视控制系统(PLCSCADA)系统组态软件现场总线技术计算机信息集成技术现场总线技术概述-概念现场总线的定义(四种)用于现场仪表与控制主机系统之间的一种开放的、全数字化的、双向、多站的通信系统广义上是控制系统与现场检测仪表、执行装置进行双向数字通信的串行总线系统基于智能化仪表及现场总线的控制系统FCS一种数字化的串行双向通信系统。现场总线技术概述-概念现场总线技术概述-概念IEC定义:现场总线技术概述-概念IEC定义:一种应用于生产现场在现场设备之间、现场设备与控制装置之间进行双向、串行、多节点、数字式的数据交换的通信技术。现场总线技术概述-概念现场总线技术概述-概念所谓现场总线是指将现场设备(如数字传感器、变送器、执行器等)与工业过程控制单元、现场操作站等互连而成的计算机网络。具有全数字化、分散、双向、串行、多节点、数字式的数据交换的特点。是工业控制网络向现场级发展的产物。

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