过程控制仪表.详解
第四章 过程控制仪表

第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具,它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中,过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求。
➢过程控制仪表包括调节器(也叫控制器)、执行器、操作器,以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
➢过程控制仪表的分类:●按能源形式分类:液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。
●按结构形式分类:基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。
[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体,附加某些控制机构而组成。
基地式控制仪表特点:—般结构比较简单、价格便宜.它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录,而已还具有控制功能,因此它比较适用于单变量的就地控制系统。
目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。
[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元,各单元之间采用统一信号进行联系。
使用时可根据控制系统的需要,对各单元进行选择和组合,从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。
特点:使用灵活,通用性强,同时,使用、维护更作也很方便。
它适用于各种企业的自动控制。
广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。
[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。
它以模拟器件为主,兼用模拟技术和数字技术。
整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成,控制柜内安装的是具有各种功能的组件板,采用高密度安装,结构紧凑。
这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。
过程控制仪表
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1.硬手动操作电路
2.软手动操作电路
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保持电路:当S4-1~S4-4全部处在断开位置时 (图 2—83),下端浮空,UT=UF=0V(相对于UB而 言),CM上的电压无放电回路而长时间保持不变,即 U03=UM,调节器输出能长时间保持不变。(意义)
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五、执行器
(一)概述
执行器(调节阀)由执 行机构和调节机构(阀)两 部分组成。在一个过程控 制系统中,它接受调节器 输出的控制信号,并转换 成直线位移或角位移,来 改变阀芯与阀座间的流通 截面积以控制流入或流出 被控过程的流体介质的流 量,从而实现对过程参数 的控制。
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Uo=±N1(Ui1-1) ±N2(Ui2-1) ±N3(Ui3-1) ±N4(Ui4-1)+ Up ----(2-139) 式中 Uo ——输出信号 Ui1~ Ui4 ——输入信号 N1~N4 ——运算系数(0.005~5) Up ——偏置电压(-9v~+9v)
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(二)比例微分(PD)电路
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微分增益KD=n=10 微分时间TD=nRPDCD =KDRPDCD
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(三)比例积分(PI)电路
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电动单元组合仪表,简称DDZ仪表。经历了I型、 II型(均已停产)、III型和S型等产品系列。由于其 信号传输、放大、变换、处理比QDZ仪表方便,又 便于远传,易于与计算机联用,所以在过程控制工 程中应用很广,而QDZ现已较少使用。 以微处理器为核心的可编程调节器是于80年代问世 的一种新型数字过程控制仪表(智能仪表),在工业 生产过程自动化中得到了广泛的应用。
[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表
![[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表](https://img.taocdn.com/s3/m/908249a56529647d272852bc.png)
第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具,它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中,过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求。
过程控制仪表包括调节器(也叫控制器)、执行器、操作器,以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
过程控制仪表的分类:●按能源形式分类:液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。
●按结构形式分类:基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。
[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体,附加某些控制机构而组成。
基地式控制仪表特点:—般结构比较简单、价格便宜.它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录,而已还具有控制功能,因此它比较适用于单变量的就地控制系统。
目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。
[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元,各单元之间采用统一信号进行联系。
使用时可根据控制系统的需要,对各单元进行选择和组合,从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。
特点:使用灵活,通用性强,同时,使用、维护更作也很方便。
它适用于各种企业的自动控制。
广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。
[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。
它以模拟器件为主,兼用模拟技术和数字技术。
整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成,控制柜内安装的是具有各种功能的组件板,采用高密度安装,结构紧凑。
这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。
过程控制仪表ppt课件
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目的:实现工艺参数的稳定操作。
70年代:集中控制(一些工厂、企业实现了车间或大型装置)。
使用仪表:
DDZ-Ⅰ
电动单元组合仪表
DDZ-Ⅱ
DDZ-Ⅲ
气动单元组合仪表
QDZ- Ⅰ QDZ-Ⅱ QDZ- Ⅲ
.
80年代至今: 集散控制系统(DCS全名Distributed Control System )。 特点:集中管理,分散控制。 仪表使用:微处理器、微机与传统仪表 相结合的过程控制仪表(数字调节器或可编程序调节器)。
(2)直流电流信号对负载的要求简单.交流电流信号有频率和 相位的问题,对负载的感抗和容抗敏感,使得影响因素增多.
(3)电流比电压更利于远传信息.如果采用电压形式传送信息, 当负载电阻较小且进行远距离传输时,导线上的电压降会引起 误差.
.
2.采用4~20mA DC电流信号传送的理由
(1)仪表的电器零点是4mA,不与机械零点重合。上限取 20mA是因为防爆的要求:20mA的电流通断引起的火花能 量不足以引燃瓦斯。下限没有取0mA的原因是为了能检测断 线:正常工作时不会低于4mA,当传输线因故障断路,环路 电流降为0。常取2mA作为断线报警值。
隔爆型;e-增安全型;i-本质安全型;p-正压型;o充油型;q-充 沙型;n-无火花型;s-特殊型. 电动仪表主要有隔爆型(d)和本质安全型(i)两种.
.
2.防爆表的分级和分组 引起爆炸的原因: (1)仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因故障产生火焰通过
表壳的缝隙引燃仪表外的气体或蒸汽; (2)仪表过高的表面温度. 根据原因对Ⅱ类防爆仪表进行了分级和分组(表1.1) 对隔爆型的电气设备,易燃易爆气或蒸汽按最大试验间隙进行
在测量范围内铂电阻的最大非线性误差约为2这对亍精度要求较高的场合是丌允热电阻温度发送器线性化的实现丌采用折线电路的斱法而是采用热电阻两端电压信号ut正反馈的斱法在整机的反馈回路中引出一支路经电阻rf4将反馈电压加到热电阻rt的两端构成一路随rt增加而丌断加深的正反馈使整机的增益随信号的增大而丌断增大从而校正了热电阻阻值随被测温度增加而发化量逐渐减小的趋势最终使得热电阻两端的电压ut不被测温度t1372
过程控制及仪表详解PPT教案
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数字式:采用二进制信号,以微处理器为核心,随着计算机技术的 迅速发展而迅速发展,是自动化仪表发展的方向之一,如:智能仪表、 各种先进的计算机控制系统。他解决了模拟仪表难以解决的问题,如: 信号隔离、数学运算、CRT显示等。满足了生产中高质量控制的要求。 代表着当今的高新技术。
并联两个齐纳二极管 是增加安全栅的可靠 性。
现场发生事故时,如形成短路时,有R限制过大电流进入危险 侧,以保证安全。
当安全栅电压UI高于额定电压U0时,齐纳二极管击穿,进入 危险侧的电压被限制在U0值。同时安全侧电流急剧增大,使FU很 快熔断,从而使高压与现场隔离,同时也保护了齐纳二极管。
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第一章 概论
第一节 控制仪表与控制系统
半成品
储液罐 h
差压变送器 调节器
H
执行器
去下一工序
图1-1. b)单回路液位控制系统
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第一章 概论
第一节 控制仪表与控制系统 加热炉
原料
温度 变送器 控制器
TT TC
执行器 燃料
图1-1. b) 单回路温度控制系统
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第三节 联络信号与传输方式 电流信号的缺点: 1.某台仪表出故障时,影响其他仪表; 2.无公共地点。各台仪表应浮空工作,如每台仪表均需接地,则 需加隔离。
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第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式
2.电压信号传输
电压传送—电压接收的并联制方式
Ri
ε
Vo
Vi
Vo
Ro
n R cm
Ri n
过程控制仪表知识点
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max
max
ymax ymin KP KI
控制精度(∆)
xmax xmin
1 100% 100% KP KI
第一章 模拟式控制器知识点
例:控制精度为0.2的DDZ-III调节器,最大电 流偏差 I max 。
I max 100% 0.2% I max 32 A 20 4
6、2 比例微分电路微分通断开关由“通” →“断”, “断” → “通”时,为何输出信号保持不变?
1 VTB V01 n
等电位切换
t
V02 (t )
n
[1 ( K D 1)e
D
]V01
通过传递函数或暂态响应三要素法推导。
思考响应曲线
6、3 比例积分电路 响应曲线
第一章 模拟式控制器知识点
闭环、感官、大脑、手脚。
2、P、PI、PD、PID调节规律的特点及其表达式。
第一章 模拟式控制器知识点
比例P调节
y Kp
PI调节
1 100% KP
快速及时,偏差调节。 控制要求不高场合
1 y K P ( TI
dt )
0
t
消除静差,调节作用较缓慢 先比例后积分
t K ITI y K P 1 ( K I 1)(1 e)
第二章 变送器和转换器
功能:将差动电容的相对变化值成比例地转换为 差动电流信号 (电流变化值)。 Ci 2 Ci1 I i K3 K3 K1K 2 Pi K Pi Ci 2 Ci1
(1)振荡器:向解调器电路提供高频电源。 (2)振荡控制电路:利用放大器深度负反馈功能,保证 (I1+I2)不变,保证差动电流Ii与差压成比例关系。 (3)解调器:利用二极管整流,2-11绕组差动平均电流 输出
过程控制仪表基础知识讲解
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EXIT
过程控制仪表
1.防爆仪表的标准
标准:国家标准GB3836.1《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》
标志: iaIICT5,iaIICT6,dIIBT3……
防爆仪表的分类 防爆仪表的分级和分组 防爆仪表的标志
第 7页
EXIT
过程控制仪表
防爆仪表的分类 按照国标 GB3836.1 规定,防爆电气设备分为两大类: I 类:煤矿井下用电气设备 II类:工厂用电气设备 II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下:
使用注意:*揭开仪表表壳后,将失去了防爆性能 *长期使用会逐渐降低防爆性能
第13页
EXIT
过程控制仪表
本质安全型防爆仪表
本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。这种仪 表,在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热 效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。 正常状态指在设计规定条件下的工作状态,故障状态 指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地 及电源故障等情况。 本质安全型ia和ib两个等级分别表示: 1. ia 等级 在正常工作、一个故障和两个故障时均不能 点燃爆炸性气体混合物的电气设备。 2. ib 等级 在正常工作和一个故障时不能点燃爆炸性气 体的电气设备。
下限 上限
20kPa(0.2Kgf/cm2)
电流信号
100kPa(1Kgf/cm2)
负载电阻
4-20mA
0-10mA
250-750欧
0-1000欧 0-3000欧
第 3页
EXIT
过程控制仪表
1.2 电动仪表信号标准的使用
现场与控制室仪表之间采用直流电流信号 优点:直流比交流干扰少 直流信号对负载的要求简单 电流比电压更利于远传信息 缺点:多个仪表接收同一电流信息,它们 必须串联。 要求:· 接收仪表输入电阻小 · 任何一个仪表在拆离信号回路之 前首先要把该仪表的两个输入端短 接,否则其它仪表将会因电流中断 而失去信号 · 仪表无公共接地点,须浮空工作
过程控制与自动化仪表介绍

过程控制与自动化仪表介绍1. 引言过程控制是指在工业生产中,通过监测和调整工艺参数,以实现对生产过程的控制和优化。
自动化仪表则是过程控制的重要工具,用于测量、传输和处理工艺参数,为控制系统提供准确的反馈信息。
本文将详细介绍过程控制与自动化仪表的基本概念、原理和应用。
2. 过程控制的基本概念过程控制是指通过监测和调整工艺参数,使生产过程达到预期目标的过程。
这里的工艺参数可以是温度、压力、流量、液位等物理量,也可以是其他关键的过程指标。
过程控制分为反馈控制和前馈控制两种方法。
反馈控制是根据测量到的实际过程参数值与预期目标值之间的差异,通过调整控制器输出信号来纠正偏差,使过程参数保持在合理范围内。
前馈控制则是根据已知的过程变化规律,提前调整控制器输出信号,以使过程参数能够在预期的变化中保持稳定。
3. 自动化仪表的基本原理自动化仪表是过程控制的关键设备,可以完成对工艺参数的测量、传输和处理。
常见的自动化仪表包括温度传感器、压力传感器、流量计、液位计等。
3.1 温度传感器温度传感器用于测量和监控物体或环境的温度。
常见的温度传感器有热电偶、热电阻和红外线传感器。
热电偶利用两种不同金属的电动势差来测量温度,热电阻则利用电阻与温度呈线性关系的特性来测量温度。
3.2 压力传感器压力传感器用于测量和监控气体或液体的压力。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器通过测量电阻的变化来间接测量压力,而压电式传感器则是利用压电晶体的压电效应来直接测量压力。
3.3 流量计流量计用于测量和监控液体或气体的流量。
常见的流量计有浮子流量计、涡轮流量计和电磁流量计等。
浮子流量计通过测量浮子位置的变化来间接测量流量,涡轮流量计则是利用涡轮的旋转速度与流体的流速成正比关系来测量流量。
3.4 液位计液位计用于测量和监控液体的液位高度。
常见的液位计有浮子液位计、压力液位计和超声波液位计等。
浮子液位计通过测量浮子的位置变化来间接测量液体的液位,而超声波液位计利用超声波的传播时间来直接测量液位的高度。
过程控制第3章 控制仪表讲解
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同相端:设 IC1 为理想运放,Ri→∞ ,开环增益A→∞,有
Vi VS
R5
R1
F -
R2
T +IC1
R3
R4
R6
VB
输入电路
I1 I2 I3 0
VT VS VT VT VB 0
Vo1
R2
R3
R6
R7
R2 R3 R6
R8
V
T
1 3
V
S
V
B
反相端:
I I I ' ' ' 0
3.1 调节器的调节规律
回忆:控制器作用
设定值 + -
控制器
执行器 测量变送
扰动
被控对象
被控变量
广义对象
控制器作用:给出输出控制信号,以消除被控变量与给定值之间的偏差。 控制效果的好坏很大程度上决定于控制器的性能,也即控制规律的选择。
• 调节规律:指调节器的输出信号与输入偏差 信号随时间变化的规律。
传输方式:进出控制室的传输信号采用电流信号, 控制室内部各仪表间联络信号采用电压信号
1
2
单元组合式仪表(DDZ)
3
4
仪表按功能划分→独立标准单元→
5
组合(标准信号)
6 7
可编程调节器:
6
具有比传统模拟仪表更为丰富的运 算和控制功能,它可以提供多种软 件功能模块运算处理,由用户根据 生产控制的要求通过组态完成各种 和复杂控制。
R U /I U (s) R(s) I (s)
电容 C
IC C + UC -
q 为电容中的电荷量
C q /UC
第3章_过程控制仪表1 (2)

e 1 100% 100% u KP
此时比例带(比例度)δ 与比例增益成反比,比
例带小,则较小的偏差就能激励调节器产生100%
的开度变化,相应的比例增益就大。
√比例控制的特点
控制及时、适当。只要有偏差,输出立刻成比
例地变化,偏差越大,输出的控制作用越强。 控制结果存在静差。因为,如果被调量偏差为 u = KC e
比例积分控制规律(PI) 是比例与积分两种控制规律的 结合,其数学表达式为:
1 u K c e T I
edt 0
t
U ( s) 1 GC ( s) KC 1 E ( s) T s I
比例积分控制器特性
比例积分控制规律既具有比例控制作用及时、快速的特点,又 具有积分控制能消除余差的性能,因此是生产上常用的控制规律。
(1) 微分控制(D) 理想微分 u(t) TD de dt
e
E
t u
U(s) G(s) Td s E(s)
式中:TD — 微分时间
t
de dt
— 偏差变化速度
微分控制的特点
微分作用能超前控制。
e
E
t
在偏差出现或变化的瞬间, 微分立即产生强烈的调节作
u
用,使偏差尽快地消除于萌
芽状态之中。
KCA
t0
ΔP
t
响应快、偏差小、能增加系统 稳定性,有超前控制作用,可 以克服对象的惯性;但控制作 用余差
1dt
ΔP
t0
KCA
能消除余差;积分作用控制慢, 会使系统稳定性变差
t
对象滞后较大,负荷变化较大,但变化 缓慢,要求控制结果无余差。广泛用于 压力、流量、液位和那些没有大的时间 滞后的具体对象
过程控制与自动化仪表介绍

过程控制与自动化仪表介绍过程控制与自动化仪表的工作原理是通过传感器采集各种生产参数,如温度、压力、流量、液位等,然后将这些参数转换成电信号,并送到控制器进行处理。
控制器根据预设的控制算法,可以自动地调节各种执行器,如阀门、电机等,来达到控制生产过程的目的。
这样就能够实现对生产过程的自动化控制。
过程控制与自动化仪表的种类多种多样,根据其功能可以分为传感器、控制器、执行器等多种类型。
传感器可以根据所测量的参数种类分为温度传感器、压力传感器、流量传感器等;控制器可以分为PID控制器、PLC控制器、DCS控制器等不同类型;执行器可以分为阀门执行器、电机执行器等多种类型。
在工业生产中,过程控制与自动化仪表的应用可以帮助实现对生产过程的精确控制,提高生产效率,降低能耗成本,提高产品质量,减少人为因素对生产过程的影响,从而使得生产过程更加稳定和可靠。
同时,过程控制与自动化仪表还可以实现远程监测和操作,方便管理人员对生产过程的监控和调整。
总的来说,过程控制与自动化仪表是工业生产中不可或缺的重要设备,它能够帮助实现生产过程的自动化、稳定和高效运行,是提高工业生产质量和效率的重要手段。
过程控制与自动化仪表在工业生产中扮演了至关重要的角色。
它们不仅能够确保生产设备的稳定运行和生产质量的一致性,还可以实现高效的生产过程,节约能源并降低成本。
在本文中,我们将深入探讨过程控制与自动化仪表的工作原理、类型、应用以及未来发展趋势。
## 工作原理过程控制与自动化仪表的工作原理基于控制系统的闭环反馈原理。
首先,传感器可以通过各种不同的检测方法,如电阻、电容、光电、超声波等,来实时获取生产过程中的各种参数。
接下来,传感器将这些参数转换成电信号,并通过电缆或者wifi等传输方式传送给控制器。
控制器是过程控制与自动化仪表的核心部件,它接收传感器传来的信息,并通过预设的算法来处理这些信息。
比如,通过PID控制算法,控制器可以根据实际测量到的参数值与设定的目标值之间的差异,来调节执行器。
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过程控制 3、按结构形式分类
单元组合式仪表 基地式仪表 集散型计算机控制系统
现场总线控制系统
过程控制
单元组合式仪表: 根据控制系统各组成环节的不同功能和使用要求,将仪表做 成能实现一定功能的独立仪表(称为单元),各个仪表之间 用统一的标准信号进行联系。 将各种单元进行不同组合,可以构成多种多样、适用于各种不 同场合需要的自动检测或控制系统。 有电动单元组合仪表(DDZ)和气动单元组合仪表(QDZ)两 大类。都经历了I型、II型(010mA) 、III型(420mA, 15v)的 三个发展阶段。
最简单的电动执行器称为电磁阀
其它连续动作的电动执行器都使用电动机作动力元件,将
调节阀的信号转变为阀的开度 + 伺服电动机 伺服放大器 -
减速器
位置发生器
电动执行机构的构成框图
三、调节阀的气开和气关
1、执行机构与调节机构的组合
过程控制
气开阀:在有信号压力输入时阀打开、无信号压力时阀全关 气关阀:在有信号压力时阀关闭,无信号压力时阀全开 从控制系统角度出发,气开阀为正作用,气关阀为反作用
4、数学运算
过程控制
当检测信号与被控变量之间有一定的函数关系时,需要进行数 学运算获得实际的被控变量数值。
5、信号报警
如果检测变送信号超出工艺过程的运行范围,就要进行信号 报警和连锁处理。
6、数字变换
例如快速傅里叶变换、小波变换; 在计算机控制系统中,模数转换和数模转换时经常使用的。
3.3 执行器
过程控制
温度变送器 压力变送器 将各种被测参数变换成相 应的标准统一信号传送到 接收仪表或装置,以供显 示、记录或控制
变送单元
单 元 组 合 仪 表 转换单元
差压变送器 流量变送器 液位变送器 直流毫伏转换器 频率转换器 电-气转换器 气-电转换器
将电压、频率等电信 号转换成标准统一信 号,或者进行标准统 一信号之间的转换, 以使不同信号在同一 控制系统中使用
四、调节阀的流量特性
1、理想流量特性
过程控制
调节阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的 相对开度之间的关系,即:
q q max
l f( ) q max L
:相对流量,即调节阀某一开度时流量与全开流量之比
q
l :相对开度,即调节阀某一开度行程与全开行程之比。 L
理想流量特性:在阀前后压差为一定的情况下(p=常数)得 到的流量特性。
• 减小传输距离l;
• 选用增压泵、抽气泵等装置,提高传输速度v;
二、对检测变送信号的处理
1、信号补偿
过程控制
热电偶检测温度时,由于产生的热电偶不仅与热端温度有 关,也与冷端温度有关,因此需要进行冷端温度补偿; 热电阻到检测变送仪表之间的距离不同,连接导线的类型和规 格不同,导致线路电阻不同,因此需要进行线路电阻补偿; 气体流量检测时,由于检测点温度、压力与设计值不一致, 因此需要进行温度和压力的补偿; 精馏塔内介质成分与温度、塔压有关,正常操作时,塔压 保持恒定,可直接用温度进行控制;当塔压变化时,需要用塔 压对温度进行补偿。
气动仪表 气源(140kPa) 气压信号 气动元件 导管、管路板
2、按信号类型分类
由模拟元件构成 模拟式
过程控制
传输信号通常为连续变化的模拟量,如电流信 号,电压信号,气压信号等
线路较简单,操作方便,使用灵活,价格较低
以微处理器、单片机等大规模集成电路芯片为核心
数字式
传输信号通常为断续变化的数字量,如脉冲信号
取决于阀芯的形状。不同的阀芯曲面得到不同的理想流量特性。
100
过程控制
80
1
2
60
3
40
20
4
0 10 20 30 40 50
0
理想流量特性曲线
1、快开 2、直线 3、抛物线 4、对数
直线流量特性曲线:
过程控制
正作用执行机构:当输入气压信号增大时,阀杆向下移动 反作用执行机构:当输入气压信号增大时,阀杆向上移动
正作用执行机构
反作用执行机构
过程控制
正体阀:阀杆下移时流量减小
反体阀:阀杆下移时流量增大
正体阀
反体阀
过程控制
气关型
气开型
气开型
气关型
过程控制
2、选择原则
基本原则:根据安全生产的要求选择调节阀的气开和气关 考虑事故状态时人身、工艺设备的安全。 当过程控制系统发生故障(如气源中断,控制器损坏或调节阀坏 了)时,调节阀所处的状态不致影响人身和工艺设备的安全。 考虑事故状态下减少经济损失,保证产品质量。 考虑介质的性质。 对装有易结晶、易凝固物料的装置,蒸汽流量调节阀需选用 气关式,一旦事故发生,使其处于全开状态,以防止物料结 晶、凝固和堵塞给重新开工带来麻烦,甚至损坏设备。
一、概述 形象地称执行器为实现生产过程自动化的“手脚”
过程控制
作用:控制流入或流出被控过程的物料或能量,从而实现对过 程参数的自动控制。
执行器安装在生产现场,直接与介质接触,常常在高压、高温 等恶劣的状况下工作,因此,它是控制系统的薄弱环节 直接影响过程控制系统的质量。
过程控制
控制器输出 p0,I0
过程控制
比例积分微分控制器 控制单元 单 元 组 合 仪 表 比例积分控制器 比例微分控制器 具有特种功能的控制器 加减器 运算单元 乘除器 开方器 指示仪 显示单元 指示记录仪 将变送单元的测 量信号与给定信 号比较,按偏差 给出控制信号, 去控制执行器
报警器
过程控制
输出统一标准信号,作为被控变量的给定值 给定单元 送到控制单元,实现定值控制。 给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参 考基准值。 按控制器输出的 角行程电动执行器 控制信号和手动 执行单元 直线行程电动执行器 操作信号,改变 控制变量 气动薄膜调节阀 操作器:手动操作及手动/自动的切换作用 辅助单元 阻尼器:压力或流量等信号的平滑、阻尼 限幅器:限制信号的上、下限值 安全栅:将危险场所与非危险场所隔开,起 安全防爆作用
过程控制
第 三 章
过 程 控 制 仪 表
3.1 总体概述
一、过程控制仪表的分类及特点
1、按能源形式分类
过程控制
可分为电动、气动、液动和机械式等几种。工业上普遍使用 电动控制仪表和气动控制仪表。
电动仪表 能源 传输信号 构成 接线 电源(220VAC,24VDC) 电信号(电流、电压或数字) 电子元器件 导线、印刷电路板
执行机构
推力、位移
调节机构
操纵变量 流量
接受调节器输出的控制信号,转换成直线位移或角位移,来改 变调节阀的流通截面积。
过程控制
根据执行机构使用的能源种类,执行器可分为气动、电动、液 动三种。 气动执行器: 结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、 防火防爆等优点 能源取用方便,信号传输速度快和传输距离 电动执行器: 远,动作较快; 缺点是结构复杂、推力小、价格贵,适用于 防爆要求不高及缺乏气源的场所 液动执行器: 推力最大,但目前使用不多Fra bibliotek2、线性化
过程控制
硬件组成非线性环节进行线性化处理,例如采用开方器对 差压进行开方运算; 也可用软件实现线性化处理。
3、信号滤波
目的: 由于存在随机噪声,引起检测信号波动; 计算机控制时,由于信号是采样输入,因此,引入噪声
方法: 硬件滤波:RC电路、气阻气容等组成滤波线路 数字滤波:数字低通、高通、带通等滤波程序。算法有: 一阶低通滤波、一阶高通滤波、递推平均滤波、程序判别滤波
考虑仪表和变送器的线性特性
4、动态特性
过程控制
Km Gm ( s ) e m s Tm s 1
对Km的考虑:
Km小,增大控制器的增益,有利于克服扰动对影响;
Km的线性度与整个闭环控制系统输入输出的线性度有关; 选择合适的测量范围可改变检测变送环节Km
对Tm的考虑: 作为广义对象的组成,应考虑与Tp和Tv的匹配,及增大最 大时间常数与次大时间常数之间的比值;
减小Tm的措施:
检测点位置的合理选择; 选用小惯性检测元件; 缩短气动管线长度,减小管径; 正确使用微分单元; 选用继动器或放大器等。
过程控制
对m的考虑 ( m = l / v ) :
与Tm一起考虑,应使m / Tm小 通常在温度、过程成分的检测变送中要考虑 减小m的途径:
• 选择合适的检测点位置;
Q A
2
2
Q
A
2
(P 1P 2)
调节原理 当口径A和差压(P1-P2)一定时,流量Q仅随阻尼的变化而变 化。 改变阀门的开启程度,可改变流通阻力而控制介质流量。
2、电动执行器
电动执行器也由执行机构和调节机构两部分组成。
过程控制
其中调节机构和气动执行器是通用的,不同的只是电动执行器 使用电动执行机构,即使用电动机等电的动力启闭调节阀。
DDZII型电动仪表的信号标准 : 010maADC
3.2 检测变送环节
一、检测变送环节的性能
过程控制
1、检测元件和变送器的作用
将工业生产过程的参数(流量、压力、温度、物位、成分等)经检 测、变送单元转换为标准的电或气信号。 变送器输出的是被控变量的测量值,它被送到显示和控制装置, 用于显示和控制。 标准信号 过程变量 位移、压力 检测元件 变送器 差压、电量等 检测变送环节工作原理 模拟仪表:标准信号通常采用420mA、010mA、15v电流或 电压信号,20100kPa 气压信号; 现场总线仪表:标准信号是数字信号
过程控制
集散控制系统(DCS系统):分散控制、集中管理