过程装备控制技术及应用第1章资料讲解.ppt

课程主要内容 1 控制系统基本概念 1.1 概述 过程装备控制含义 指在过程装备上，配上一些自动化装置以及合适的自动控制装置来代替操作人员部分或全部直接劳动，使设计、制造、装配、安装等在不同程度上自动地进行。 生产过程自动化 指利用自动化装置来管理生产过程的方法，以确保生 产正常运行，提高产品质量，降低能耗，降低生产成本， 改善劳动条件，减轻劳动强度等。 生产过程自动化系统的组成 ①自动检测系统 采用各种检测仪表自动连续地对各种工艺变量进行测量，并将测量结果用仪表纪录下来作为自动控制的依据。 ②信号联锁系统 是一种安全装置，常对关键性变量设置信号报警或联锁保护的装置。 ③自动操纵系统 自动地对生产设备进行某种周期性操作，以减轻操作人员的繁重或者重复性立体力劳动的装置。 ④自动控制系统 利用一些自动控制仪表及装置，对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调节。 换热器温度自动控制系统 过程装备控制的要求 安全性（最重要） 指在整个生产过程中，确保人身和设备的安全。 经济性 指在同样质量和数量产品所消耗的能量和原材料最少，生产成本低而效益高。 稳定性 系统应具有抑制外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的能力。 过程装备控制的任务 在了解掌握工艺流程和生产过程的静态、动态特性的基础上， 针对过程装备的主要参数,即温度、压力、液位、成分和物性等等参数进行控制。 锅炉水位控制 1.任务 ●维持汽包水位在规定的数值上。 2.重要性 ●汽包水位过低，蒸汽量少满足不了工艺，且导致锅炉烧坏爆炸。 ●汽包水位过高，使蒸汽夹带水分，对后续生产设备造成影响和破坏。 3.原因 ●蒸汽负荷变化而给水量不变。 ●给水压力发生变化而负荷不变。 4.措施 ●根据物料平衡原理，保证锅炉的给水量和蒸汽排出量相等。 1.2 控制系统的组成及其作用 常用的控制工艺参数：温度、压力、浓度、液位 人工控制 阀门 自动控制 人工控制与自动控制的比较 控制系统的组成 1.被控对象 工艺变量需要控制的生产设备或机器。 2.测量元件及变送器 测量需要控制的工艺参数并将其转化为一种特定信号（电流信号或气压信号）的仪器。 3.调节器 又称控制器，将检测元件或变送器送来的信号与其内部的工艺参数给定值信号比较，得到偏差信号。 4.执行器 接受调节器送来的信号，自动改变阀门的开度，从而改变输送给被控对象的能力或料量。 1.3 控制系统的方框图 1.环节：图中的每一个方块。具有单向性，只能由输入 得到输出，不能逆行。 2.线条：控制系统中传递的信息。 3.箭头：指出了信息的作用方向。送入的信息为环节的 输入信号，送出的信息为输出信号。 4.加法器：方框图中的圆圈，用于信号的相加或相减。 简单控制系统方框图 ①被控变量y：需要控制的工艺参数（压力、温度、液位）。 ②给定值ys(设定值)：生产中被控变量的期望值。 ③测量值ym：由测量元件得到的被控变量的实际值。 ④操纵变量m(控制变量)：调节阀输出信号，具体实现控制 作用的变量。例如锅炉的给水流量。 ⑤干扰f(外界扰动)：引起被控变量偏离给定值的，除操纵变 量以外的各种因素。 ⑥偏差信号e：给定值与测量值的差。 ⑦控制信号u：控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 控制系统中的七个常用术语 1.4 控制系统的分类 1. 按给定值特点划分 定值控制系统 随动控制系统 程序控制系统 ①定值控制系统 定值控制系统的给定值是恒定不变的。 ②随动控制系统 随动控制系统的给定值是一个不断变化的信号，而且 这种变化不是预先定好的，即给定值得变化是随机的。 （1）用来精确地跟随或复现某个过程。其特点是输入为未知。 (2） 随动控制系统的任务是使被控量按同样规律变化并与输入信号的误 差保持在规定范围内。这种系统在军事上应用最为普遍.如雷达天线控制 系统等。 ③程序控制系统