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化工仪表及自动化
第六章简单控制系统
内容提要
概述
被控变量的选择
操纵变量的选择
控制器控制规律的选择及参数整定
控制规律的选择
控制器参数的工程整定
控制系统的投运及操作中的常见问题
控制系统的投运
控制系统操作中的常见问题
内容提要
这一章主要回答三个问题
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第一个问题:控制什么?
答:控工艺要求的指标
具体分为两种情况:

直接控制这个指标就可以了(直接指标控制)

寻找一个于工艺指标有明显的对于关系,且可以测量的另一个间接指标,通过控制间接指标来达到控制工艺指标的目的(间接指标控制)
例如:精馏塔的组分是不能直接在线测量的,通过分析可以发现,当压力恒定的时候,组分与温度存在单值对应关系;或者温度恒定的时候,组分与压力存在单值对应关系,根据P155中的分析,最终可以确定:
固定压力,通过控制温度来间接控制组分是合理的
第二个问题:拿什么控制?
答:拿一个对被控变量影响较显著的变量来控。
K大一些,T小一些,τ最好为0
测量仪表的选用和安装:
量程、材质、精度等满足工艺要求
测量仪表本身要反应快
应选择有代表性位置进行安装
仪表安装时所用的辅助装置不应带来较大的测量滞后(至少要满足要求)
执行器的选用和安装:
口径(流通能力)、材质、结构形式、正反作用、流量特性等满足要求
本身反应快(气信号不要进行远距离传输、必要时可以采用电气转换器、阀门定位器)
阀门安装位置应尽可能靠近被控设备(二者中间不能有很长的工艺管路,否则会人为增大广义对象的纯滞后)
第三个问题:以什么方式控制?
答:没有标准答案
(选择合适的调节规律)
最常用的调节规律:
位式控制、P、PI、PD、PID
(需要充分理解各种调节规律的特点和适用场合)
后续问题:如何整定PID参数?
答:临界比例度法+经验
衰减曲线法+经验
经验凑试法
最好的方法就是“经验”
四个基本环节:
测量变送环节
控制器
执行器
被控对象
被控变量
控制器
执行器
被控对象
测量变送环节
干扰
偏差
设定值
+
-
第一节简单控制系统的结构和组成
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
控制器
(LC或TC)
执行器
(控制阀)
被控对象
(液位储槽或换热器)
测量、变送环节
(LT或TT)
被控变量
(液位或温度)
干扰
偏差
设定值
+
-
广义对象
简单控制系统方块图
载热体
冷流体
换热器
温度控制系统
液位控制系统
常见的两种简单控制系统:
字母
第一位字母
后继字母
被测变量
修饰词
功能
A
C
D
E
F
I
K
L
M
P
Q
R
S
T
V
W
Y
Z
分析
电导率
密度
电压
流量
电流
时间或时间程序
物位
水分或湿度
压力或真空
数量或件数
放射性
速度或频率
温度
黏度
力
供选用
位置
差
比(分数)
积分、累积
安全
报警
控制(调节)
检测元件
指示
自动-手动操作器
积分、累积
记录或打印
开关、联锁
传送
阀、挡板、百叶窗
套管
继动器或计算器
驱动、执行或未分类的终端执行机构
表1-2 被测变量和仪表功能的字母代号
第二节简单控制系统的设计
一、被控变量的选择
生产过程中希望借助自动控制保持恒定值(或按一定规律变化)的变量称为被控变量。
被控变量的界定
它们对产品的产量、质量以及安全具有决定性的作用,而人工操作又难以满足要求的;
人工操作虽然可以满足要求,但是,这种操作是既紧张而又频繁的。