【大学课件】化工仪表及自动化
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p
调节器
调节 作用
q
干扰作用
f 被调参数
调节对象 y
给定值
测量值
变送器
x+ -
z
流程图表示方式
蒸汽
TC
TT
进料
.
凝液
出料
10
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
序号 安装位置
图形符号
备注
1 就地安装仪表
4
集中仪表盘后 安装仪表
嵌在管道中
2
集中仪表盘面 安装仪表
3
就地仪表盘面 安装仪表
5
就地仪表盘后 安装仪表
化工自动化的发展历程
➢ 1950s~1960 s
基地式气动单元仪表，基地式电动单元 仪表，膜片式仪表。为化工单元操作的 发展提供了技术支撑。
➢ 1970 s~1980 s 单元组合Ⅱ型仪表：QDZⅡ，DDZ Ⅱ
➢ 1990 s~ 单元组合Ⅲ型仪表：QDZⅢ ，DDZ Ⅲ
.
4
本课程主要内容
基本概念
按被调参数分类：
流量调节、温度调节、压力调节、物位调节等；
按调节规律分类：
比例调节、比例微分调节、比例积分调节、比例微分积分调 节
按被调参数的变化规律分类：
定值调节系统：给定值为常数；
随动调节系统：给定值为变数，要求跟随变化；
程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。
按信号种类分类：
气动调节系统，电动调节系统
.
13
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
1. 控制系统的过渡过程
控制系统的过渡过程：
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
王骥程 祝和云 主编，化学工业出版社
4. 化工过程控制基础
化学工业出版社
.
6
第一章 自动调节系统基本概念
第一节 化工自动化的主要内容 第二节 自动调节系统的组成 第三节 自动调节系统的表示方法 第四节 自动调节系统的分类 第五节 自动调节的过度过程和系统品质指
标☆
.
7
第一节 化工自动化的主要内容
化工仪表及自动化
.
1
目的和意义
在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替 操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进 行，称为化工自动化。
实现化工自动化的目的是： 1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全 学习本课程的意义在于：扩大知识面，适应生产现代化需
➢ 控制系统 ➢ 控制对象
仪器仪表
➢ 测量 ➢ 显示 ➢ 调节 ➢ 执行
调节系统（简单系统、复杂系统） 计算机控制系统（系统构成、接口与转换）
.
5
主要参考书目
1. 化工仪表及自动化（第三版）
厉玉鸣 主编，化学工业出版社
2. 化工仪表及自动化习题集
厉玉鸣 主编，化学工业出版社
3. 化工过程控制工程（第二版）
.
11
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母 字
母 被测变量 修饰词
功能 母
第一位字母
后继字母
被测变量 修饰词 功能
A
分析
报警 P
压力
C
电导率
控制 Q
数量
积分
累积
D
密度
差
R
放射性
记录
E
电压
S
速度
安全
开关
F
流量
比
T
温度
传送
I
电流
指示 V
粘度
阀
K
时间
W
力
L
物位
Y
M
水分
Z
位置
执行机构
.
12
第四节 自动调节系统的分类
.
14
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
1. 控制系统的过渡过程
控制系统的过渡过程：
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
自动检测 自动保护与报警 自动操纵与启停 自动调节
.
8
第二节 自动调节系统的组成
四部分：测量仪表、显示记录仪表、调节器、执行机构
要求 观察
显示 记录仪 记录 显示器
变换 检测 仪表
思考 调节
.
给定值
执行 调节 机构 调节器
9
第三节 自动调节系统的表示方法
方块图表示方式
控制器 e
控制器 输出
要；扩大就业途径。
.ຫໍສະໝຸດ Baidu
2
高岭土在不同温度下煅烧时，其化学 反应式如下：
A2lSi2O5(OH)4[高岭]石 5 50~ 70 0CA2lO3 2Si O2[偏高岭]石2H2O 2(A2lO3 2Si O2)[偏高岭] 石9 2 5C2A2lO3 3Si O2[硅尖晶]石Si O2 2A2lO3 3Si O2[硅尖晶] 石1 10 0C2(A2lO3 Si O2)[似莫来]石Si O2 3(A2lO3 Si O2)[似莫来] 石1 40 0C3A2lO3 2Si O2[莫来]石 Si O2[方石]英
0
t
t0
4. 发散振荡过程 .
t 17
控制系统的品质指标
1. 最大偏差A；
2. 衰减比(A-C)/(B-C)；4:1~10:1
3. 余差C；
4. 过渡时间t； y
5. 振荡周期T。 A
T
B C
.
t
18
误差范围
本章作业
P15 1，8，9，11 ，21
.
19
.
15
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
飞升曲线：
– 在单位阶跃输入（因扰动或设定值变化，使 被控参数和设定值之间出现阶跃性变化）下， 过度参数的变化曲线。
输 入 量
0
t0
.
时间t
16
飞升曲线的四种形式
y
y
0
t0
t
1. 非周期衰减过程
y
0
t0
t
2. 衰减振荡过程
y
0 t0
3. 等幅振荡过程
调节器
调节 作用
q
干扰作用
f 被调参数
调节对象 y
给定值
测量值
变送器
x+ -
z
流程图表示方式
蒸汽
TC
TT
进料
.
凝液
出料
10
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
序号 安装位置
图形符号
备注
1 就地安装仪表
4
集中仪表盘后 安装仪表
嵌在管道中
2
集中仪表盘面 安装仪表
3
就地仪表盘面 安装仪表
5
就地仪表盘后 安装仪表
化工自动化的发展历程
➢ 1950s~1960 s
基地式气动单元仪表，基地式电动单元 仪表，膜片式仪表。为化工单元操作的 发展提供了技术支撑。
➢ 1970 s~1980 s 单元组合Ⅱ型仪表：QDZⅡ，DDZ Ⅱ
➢ 1990 s~ 单元组合Ⅲ型仪表：QDZⅢ ，DDZ Ⅲ
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本课程主要内容
基本概念
按被调参数分类：
流量调节、温度调节、压力调节、物位调节等；
按调节规律分类：
比例调节、比例微分调节、比例积分调节、比例微分积分调 节
按被调参数的变化规律分类：
定值调节系统：给定值为常数；
随动调节系统：给定值为变数，要求跟随变化；
程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。
按信号种类分类：
气动调节系统，电动调节系统
.
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第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
1. 控制系统的过渡过程
控制系统的过渡过程：
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
王骥程 祝和云 主编，化学工业出版社
4. 化工过程控制基础
化学工业出版社
.
6
第一章 自动调节系统基本概念
第一节 化工自动化的主要内容 第二节 自动调节系统的组成 第三节 自动调节系统的表示方法 第四节 自动调节系统的分类 第五节 自动调节的过度过程和系统品质指
标☆
.
7
第一节 化工自动化的主要内容
化工仪表及自动化
.
1
目的和意义
在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替 操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进 行，称为化工自动化。
实现化工自动化的目的是： 1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全 学习本课程的意义在于：扩大知识面，适应生产现代化需
➢ 控制系统 ➢ 控制对象
仪器仪表
➢ 测量 ➢ 显示 ➢ 调节 ➢ 执行
调节系统（简单系统、复杂系统） 计算机控制系统（系统构成、接口与转换）
.
5
主要参考书目
1. 化工仪表及自动化（第三版）
厉玉鸣 主编，化学工业出版社
2. 化工仪表及自动化习题集
厉玉鸣 主编，化学工业出版社
3. 化工过程控制工程（第二版）
.
11
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母 字
母 被测变量 修饰词
功能 母
第一位字母
后继字母
被测变量 修饰词 功能
A
分析
报警 P
压力
C
电导率
控制 Q
数量
积分
累积
D
密度
差
R
放射性
记录
E
电压
S
速度
安全
开关
F
流量
比
T
温度
传送
I
电流
指示 V
粘度
阀
K
时间
W
力
L
物位
Y
M
水分
Z
位置
执行机构
.
12
第四节 自动调节系统的分类
.
14
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
1. 控制系统的过渡过程
控制系统的过渡过程：
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
自动检测 自动保护与报警 自动操纵与启停 自动调节
.
8
第二节 自动调节系统的组成
四部分：测量仪表、显示记录仪表、调节器、执行机构
要求 观察
显示 记录仪 记录 显示器
变换 检测 仪表
思考 调节
.
给定值
执行 调节 机构 调节器
9
第三节 自动调节系统的表示方法
方块图表示方式
控制器 e
控制器 输出
要；扩大就业途径。
.ຫໍສະໝຸດ Baidu
2
高岭土在不同温度下煅烧时，其化学 反应式如下：
A2lSi2O5(OH)4[高岭]石 5 50~ 70 0CA2lO3 2Si O2[偏高岭]石2H2O 2(A2lO3 2Si O2)[偏高岭] 石9 2 5C2A2lO3 3Si O2[硅尖晶]石Si O2 2A2lO3 3Si O2[硅尖晶] 石1 10 0C2(A2lO3 Si O2)[似莫来]石Si O2 3(A2lO3 Si O2)[似莫来] 石1 40 0C3A2lO3 2Si O2[莫来]石 Si O2[方石]英
0
t
t0
4. 发散振荡过程 .
t 17
控制系统的品质指标
1. 最大偏差A；
2. 衰减比(A-C)/(B-C)；4:1~10:1
3. 余差C；
4. 过渡时间t； y
5. 振荡周期T。 A
T
B C
.
t
18
误差范围
本章作业
P15 1，8，9，11 ，21
.
19
.
15
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
飞升曲线：
– 在单位阶跃输入（因扰动或设定值变化，使 被控参数和设定值之间出现阶跃性变化）下， 过度参数的变化曲线。
输 入 量
0
t0
.
时间t
16
飞升曲线的四种形式
y
y
0
t0
t
1. 非周期衰减过程
y
0
t0
t
2. 衰减振荡过程
y
0 t0
3. 等幅振荡过程