过程控制系统教学课件 第8章特殊控制系统.pptVIP

8.1 比值控制系统 （1）流量与其测量信号之间成非线性关系 在如图8-6所示比值控制系统中。因为对于节流元件来说，压差与流量的平方成正比，故A、B两条管路上的节流元件的压差与流量的关系可以分别写为 其中, k1和k2分别为节流元件的放大系数。 流量测量变送器 FT是将压差信号线性地转换为电信号。当流量由零变至最大值Qmax时，由于仪表对应的输出信号范围为4～20mA（DC），因此可以写出变送器转换式为 将式（8-2）代入式（8-3）可得 （8-4） 因为对于电动和气动仪表，比值器FY的输出信号与输入信号以及比值系数的之间的一般关系为： 输出信号=比值系数×（输入信号 - 零点）+零点。 连锁保护系统（Interlock Protection Systems）、紧急停车系统（Emergency Shutdown Device，简称为ESD）和报警系统等，处理信息的方式及输出与顺序控制系统类似。因此，广义的顺序控制系统还包括这些系统。 由于顺序控制机理相对简单，其在现场的实现与过程控制密切相关，因此，人们常将顺序控制系统归类为过程控制系统的子系统。 8.5.2 顺序控制组成 根据是否需要知道被控设备的状态信号，顺序控制系统也可分为两类，图8-34和8-35是这两类顺序控制系统的示意图。 图8-34所示系统不需要检测生产过程的信号，顺序控制装置直接按预先输入的指令，按操作顺序产生操作信号，对生产过程进行操作。现场设备当前的状态及接受顺序控制指令后动作的情况顺序控制装置不知道。图8-35所示系统中则需要检测现场设备的状态信号，顺序控制装置根据现场设备状态，结合输入控制指令，产生操作信号，并检测现场设备接受操作指令后的状态。 根据是否需要现场反馈信号，顺序控制系统由两部分或三部分组成，具有现场信号反馈的顺序控制系统由测量元件、顺序控制装置和执行器三大部分组成，没有现场信号反馈的顺序控制系统由顺序控制装置和执行器两大部分组成。检测元件的任务是检测生产设备的状态或现场过程变量的状态，然后转变为顺序控制装置接收的开关信号，测量部分的输出应当是开关信号。 测量部分可以分为两类，一类是直接输出为开关信号，例如压力开关、液位开关、行程开关，阀位开关等。这类测量装置通常是直接安装在生产设备上，由导线将信号送到顺序控制装置。其特点是结构简单，价格低廉，便于维护。 另一类是根据要求将模拟信号转换为开关信号，例如将模拟压力信号与某一常数比较后产生开关信号。这种方式通常将模拟信号传送到控制室或直接送入顺控装置，在控制室或顺控装置内，通过比较运算转变为开关信号。这种方式有时可与模拟控制系统共用信号。 但在紧急停车系统、连锁保护系统等安全要求较高的系统中，不允许与模拟控制系统共用信号。开关信号的形式可分为干接点开关信号、半导体开关信号、电位信号等几种，信号形式应当根据顺序控制装置输入信号的要求进行选择。 传统的顺序控制装置有很多种，可分为电动的、气动的、液动的(射流技术)及机械式的等等。由于计算机技术的发展，目前大多数控装置均采用以数字处理器为核心的数字式顺序控制装置，例如PLC、DCS和FCS等均可实现顺序控制。目前做顺序控制使用最多的是PLC。但在紧急停车系统、连锁保护系统等安全要求较高的系统中，必须独立设置，不得与模拟控制系统共用。 简单的顺序控制系统的执行机构有继电器、电磁铁、电磁阀、气动阀和牵引电磁铁等，复杂执行机构可能是变频器和软启动装置等，也可能是一套复杂的开停车系统。 8.5.3 顺序控制的表示及设计方法 顺序控制系统规模大小不一，应用行业广泛，可供选用的顺序控制装置类型繁多，但顺序控制的原理又比较简单，导致顺序控制的表达方法非常多，缺乏统一的标准。 采用什么样的方法表达顺序控制系统的设计过程，要根据行业、规模、顺序控制的复杂程度、实现顺序控制的装置等来选用合适的表达方式。常用的数控表达方式有： (1) 继电-接触器 它是一种基于继电-接触器型顺序控制方案的传统表达方式。采用继电器接点图进行描述。这种方法的特点是直观、易于掌握，适用于一些简单的组合逻辑描述。当逻辑关系比较复杂时所用元件数量多、设计难度增大。图8-36是一个3取2信号的描述。 (2) 梯形图 梯型图是从继电器接点图引伸出来的，因此具有继电器接点图相类似的特点，但经过不断地发展，梯形图描述功能更加丰富，并具有相关标准。现在大部分PLC都配备这种编程工具。 所谓经验整定法就是根据经验给主、副控制器设置一个适当的参数，然后由小到