第一章 控制系统的基本知识(网络)

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1、教学要求与学习目标：教学要求与学习目标：内容内容: : 1.1 1.1 化工自动化的主要内容化工自动化的主要内容 1.2 1.2 控制系统的组成控制系统的组成 1.3 1.3 带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图 1.4 1.4 自动控制系统方块图自动控制系统方块图 1.5 1.5 控制系统的分类控制系统的分类 1.6 1.6 自动控制系统的过渡过程和品质指标自动控制系统的过渡过程和品质指标本章学习要点本章学习要点本章思考题及作业本章思考题及作业 开始学习开始学习返回总目录返回总目录化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容:1.自动检测系

2、统自动检测系统2.信号联锁保护系统信号联锁保护系统3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统4.自动控制系统自动控制系统化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容:1.自动检测系统自动检测系统2.信号联锁保护系统信号联锁保护系统3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统4.自动控制系统自动控制系统是生产过程中的是生产过程中的安全装置安全装置。当工艺参数超过了允许范围，当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生前，信号联在事故即将发生前，信号联锁保护系统就自动地发生锁保护系统就自动地发生声声光信号光信号，告诫操作人员注意，告诫操

3、作人员注意，并及时采取措施。若工况已并及时采取措施。若工况已达危险状态时，联锁系统立达危险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施，打开即自动采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，必安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车要时紧急停车，以防事故发，以防事故发生和扩大。生和扩大。化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容:1.自动检测系统自动检测系统2.信号联锁保护系统信号联锁保护系统3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统4.自动控制系统自动控制系统 可以根据可以根据预先规定的步骤自动预先规定的步骤自动的对生产设的对生产设备进行某种周期性

4、的操作。例如：煤气发备进行某种周期性的操作。例如：煤气发生炉的造气过程（吹风、上吹、下吹、二生炉的造气过程（吹风、上吹、下吹、二次上吹、吹净）。自动开停车系统可以按次上吹、吹净）。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产过程自动的照预先规定好的步骤，将生产过程自动的投入运行或自动停车。投入运行或自动停车。化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容化工过程生产自动化，一般包括以下四个的主要内容:1.自动检测系统自动检测系统2.信号联锁保护系统信号联锁保护系统3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统4.自动控制系统自动控制系统 当某一设备的当某一设备的工艺条件发生变工艺条件发

5、生变化化时，自动控制系统能时，自动控制系统能自动地排出自动地排出各种干扰因素各种干扰因素，使工艺参数始终保，使工艺参数始终保持在预先规定的数值范围内，以保持在预先规定的数值范围内，以保证生产维持正常或最佳的工艺操作证生产维持正常或最佳的工艺操作状态。状态。自动控制系统自动控制系统是自动化生产的是自动化生产的核心部分核心部分，也是本课程了解和学习的也是本课程了解和学习的重点重点1.2 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 人工控制过程：人工控制过程：（1）用眼观察温度计的指示值；（2）将观察值与要求值进行比较，得出偏差的大小和方向，并传递给大脑；（3）大脑根据偏差的大小和方向，依据经验决定开关阀

6、门开度的大小和方向，并指令手去执行； （4）手根据大脑的指令去执行控制阀门的动作。 自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的，下面以换热器管程出口温度的控制为例，对人工控制和自动控制加以比较。自动控制过程：自动控制过程：（1）由测温度元件热电阻测的出口物料的温度，并转换成电信号，再由温度变送器将电信号转换成标准信号；（2）将变送器得出的信号与要求值进行比较，得出偏差的大小和方向；（3）根据偏差的大小和方向，按照一定的控制规律输送出一个对应的信号去控制阀的动作；（4）控制阀接受信号，改变控制阀的开度大小，从而改变了进入换热器的蒸汽量，达到调整温度的目的自动控制系统自动控制系统被控对象被控

7、对象自动控制装置自动控制装置测量元件与变送器测量元件与变送器 控制（调节）器控制（调节）器执行器（控制阀）执行器（控制阀）各环节的作用：各环节的作用： 被控对象被控对象 在自动控制系统中，工艺变量需要控制的在自动控制系统中，工艺变量需要控制的生产生产设备或机器设备或机器 ，如：换热器、塔器、反应器、泵、压，如：换热器、塔器、反应器、泵、压缩机、管道、各种贮槽等。缩机、管道、各种贮槽等。 自动控制系统自动控制系统被控对象被控对象自动控制装置自动控制装置测量元件与变送器测量元件与变送器 控制（调节）器控制（调节）器执行器（控制阀）执行器（控制阀）各环节的作用：各环节的作用：测量元件与变送器：测量元

8、件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号：转换成一种特定的信号：如气压信号（如气压信号（0.020.1MPa或电压、电流信号（或电压、电流信号（010mA或或420mA）自动控制系统自动控制系统被控对象被控对象自动控制装置自动控制装置测量元件与变送器测量元件与变送器 控制（调节）器控制（调节）器执行器（控制阀）执行器（控制阀）各环节的作用：各环节的作用： 控制（调节）器：控制（调节）器：将检测元件及变送器送来的信号将检测元件及变送器送来的信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较，得出偏差的与工艺上需要保持的设定值信号进行比较，得出偏差的大小，根据

9、偏差的大小及变化趋势，按照预先设定好的大小，根据偏差的大小及变化趋势，按照预先设定好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号发送给控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号发送给执行器（控制阀）。执行器（控制阀）。自动控制系统自动控制系统被控对象被控对象自动控制装置自动控制装置测量元件与变送器测量元件与变送器 控制（调节）器控制（调节）器执行器（控制阀）执行器（控制阀）各环节的作用：各环节的作用： 执行器（控制阀）：执行器（控制阀）：接受控制器送来的信号，自动接受控制器送来的信号，自动地改变阀门的开度，从而相应地改变流入（或流出）被地改变阀门的开度，从而相应地改变流入（或流出）被控对象的物

10、料流量或能量，克服扰动的影响，最终实现控对象的物料流量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。常见的有：控制要求。常见的有：气动薄膜调节器，电动调节器气动薄膜调节器，电动调节器带控制点的工艺流程图带控制点的工艺流程图：在控制方案确定后，用自动控制系统设在控制方案确定后，用自动控制系统设计规定的文字符号和图形符号在工艺流程图上标出相应的测量点、计规定的文字符号和图形符号在工艺流程图上标出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等。流程图中设备间控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等。流程图中设备间连线表示物料流动的方向。连线表示物料流动的方向。例如例如 HGJ7-87 化工过

11、程检测化工过程检测.控制系统控制系统 设计符号统一规定设计符号统一规定一一 图形符号图形符号仪仪 表表: 用直径约10mm的细实线圆圈表示。仪表的安装位置见表1-1 测量点测量点: 是由工艺设备轮廓或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点,无特定的符号。 连接线：连接线：仪表到测量点之间的信号连接线用细实线表示 图图 1-5 仪表及测量点的表示仪表及测量点的表示交叉交叉 相接相接 方向方向图图 1-6 连接线的表示法连接线的表示法下面 介绍控制流程中统一的符号规定 仪表圆圈的上半圆内，用英文字母表示被测变量和仪表的功能。 第一位字母表示被测变量；第二位起后续字母表示仪表功能。 仪表圆圈的下半圆内，