自控系统工程设计概述(ppt 65页)
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自动控制系统概述.ppt
第四节 过渡过程和品质指标
二、控制系统的过渡过程
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
举例
给定值 控制器 执行器
-
测量、变送
干扰
当干扰作用于对象,系
被控变量 统输出y发生变化,在
对象
系统负反馈作用下,经
过一段时间,系统重新
恢复平衡。
控制系统方块图
第四节 过渡过程和品质指标
系统在过渡过程中,被控变量是随时间变化的。被控 变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰 形式。
液位人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
液位自动控制图
第一节 自动控制系统的组成
液位自动控制
常用术语 被控对象:需要实现控制的设备、机械和生产过程 被控变量:对象内要求保持一定数值的物理量,即输出量 控制变量:受执行器控制,用以使被控变量保持一定数值 的物料和能量 干扰:除控制变量以外,作用于对象并引起被控变量变化 的一切因素 给定值:工艺规定被控变量所要保持的数值 偏差:设定值与测量值之差
在生产中,出现的干扰是没有固定形式的,且多半属 于随机性质。在分析和设计控制系统时,为了安全和 方便,常选择一些定型的干扰形式,其中常用的是阶 跃干扰。
第四节 过渡过程和品质指标
常见典型信号 阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。
阶跃信号
数学表达式为: r(t) A t≥0 0 t<0
阶跃干扰作用
第四节 过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程
√
对于控制质量要求不 高的场合,如果被控
等幅震荡过程 ?变的量范允围许内在振工荡艺(许主可要
第2讲-自动控制系统概述PPT课件
象外,控制装置通常是由测量元件、比较元件、
放大元件、执行机构、校正元件以及给定元件等
组成。这些功能元件分别承担相应的职能,共同 完成控制任务。
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5
直流电动机速度自动
控制的原理结构图如图2- +U
1所示。图中,电位器电压
为输入信号。测速发电机
是电动机转速的测量元件。电 +
电动机
图2-1中,代表电动机转
❖ 所谓自动控制就是指在脱离人的直接干预,利用 控制装置(简称控制器)使被控对象(如设备生 产过程等)的工作状态或简称被控量(如温度、 压力、流量、速度、pH值等)按照预定的规律 运行。实现上述控制目的,由相互制约的各部分 按一定规律组成的具有特定功能的整体称为自动 控制系统。
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3
❖ 任何一个自动控制系统都是由被控对象和控制器 有机构成的。自动控制系统根据被控对象和具体 用途不同,可以有各种不同的结构形式。图1.1 是一个典型自动控制系统原理图。图中的每一个 方框,代表一个具有特定功能的元件。除被控对
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❖ 3、随动控制系统(或称伺服系统)
这类系统的特点是输入信号是一个未知 函数,要求输出量跟随给定量变化。如火炮自 动跟踪系统。
工业自动化仪表中的显示记录仪,跟踪卫 星的雷达天线控制系统等均属于随动控制系统。
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2.2.3 按系统传输信号的性质来分
❖ 1、连续系统
系统各部分的信号都是模拟的连续函数。目前
位 器
功率 放大器
速变化的测速发电机电压
送到输入端与电位器电压
进行比较,两者的差值 (又称偏差信号)控制功
测
+
速 发
电
率放大器(控制器),控
放大元件、执行机构、校正元件以及给定元件等
组成。这些功能元件分别承担相应的职能,共同 完成控制任务。
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直流电动机速度自动
控制的原理结构图如图2- +U
1所示。图中,电位器电压
为输入信号。测速发电机
是电动机转速的测量元件。电 +
电动机
图2-1中,代表电动机转
❖ 所谓自动控制就是指在脱离人的直接干预,利用 控制装置(简称控制器)使被控对象(如设备生 产过程等)的工作状态或简称被控量(如温度、 压力、流量、速度、pH值等)按照预定的规律 运行。实现上述控制目的,由相互制约的各部分 按一定规律组成的具有特定功能的整体称为自动 控制系统。
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❖ 任何一个自动控制系统都是由被控对象和控制器 有机构成的。自动控制系统根据被控对象和具体 用途不同,可以有各种不同的结构形式。图1.1 是一个典型自动控制系统原理图。图中的每一个 方框,代表一个具有特定功能的元件。除被控对
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❖ 3、随动控制系统(或称伺服系统)
这类系统的特点是输入信号是一个未知 函数,要求输出量跟随给定量变化。如火炮自 动跟踪系统。
工业自动化仪表中的显示记录仪,跟踪卫 星的雷达天线控制系统等均属于随动控制系统。
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2.2.3 按系统传输信号的性质来分
❖ 1、连续系统
系统各部分的信号都是模拟的连续函数。目前
位 器
功率 放大器
速变化的测速发电机电压
送到输入端与电位器电压
进行比较,两者的差值 (又称偏差信号)控制功
测
+
速 发
电
率放大器(控制器),控
自动控制系统概述ppt课件
号
号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面 安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
4
嵌在管道 中
集中仪表 盘后安装 仪表
5 就地仪表 盘后安装 仪表
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量,具有相同或不同 功能的复式仪表时,可用两个相切的圆或分别用细实线圆 与细虚线圆相切表示(测量点在图纸上距离较远或不在同 一图纸上),如下图所示。
对于一个稳定的系统(所有正常工作的反馈系统都是稳定系统 )要分析其稳定性、准确性和快速性,常以阶跃作用为输入时 的被控变量的过渡过程为例,因为阶跃作用很典型,实际上也 经常遇到,且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节,两个方框之间用带箭 头的线段表示信号联系;进入方框的信号为环节输入,离 开方框的为环节输出。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
注意!
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。 方框与方框之间的连接线,只是代表方框之间的信号联 系,与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化,而输出不会反过来直 接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。 自动控制系统是一个闭环系统
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y
自动控制系统ppt课件
(二) 逆变器输出电压与脉宽的关系 单极式SPWM 脉冲幅值1/2Us.在半个周波内有 N个脉冲,个脉冲不等宽 但中心间距一样, 等三角波的周期
令 第 个矩形脉冲宽度为 其中心点相位角
因为从原点始只有半个三角波
因为输出电压波形 负半波左右对称,是一个奇 次周期函数
把N个矩形脉冲代表的 代入上式,须先求的每个 脉冲的起始和终止相位角
五.研究自动控制系统的方法
定性分析 建立数学模型
定性分析 建立数学模型
定量分析
定性分析
对系统校正 工程实践
对系统校正
称心?
N
Y 工程实践
六.本课程与其它课程的关系
先修课程 电机学、自控原理、电子技术
后续课程 计算机控制系统
六.本课程与其它课程的关系
主要内容 直流电机自动控制系统 交流电机自动控制系统
§7-1变频调速的基本控制方 式
电机调速时希望磁通量Φm为额定值不变 三相异步机每相电势 Eg=4.44f1N1KN1Φm f1------定子频率 KN1---基波绕组系数 N1-----定子每相绕组串联匝数 Φm ----每极气隙磁通量(Wb)
一.基频以下调速
f1从额定f1n向下调。 要求: Eg /f1 =常数。
二.自动控制系统的分类
③过程控制系统 特点:对生产过程自动提供一定的外界条件,
例如:温度、压力、流量、粘度、浓度等参 量保持恒定或按一定的程序变化。对其中的 每一局部,可以是随动系统,也可以是恒值 系统。 例子:化工厂控制系统。
二.自动控制系统的分类
2.按数学模型分类 数学模型 描述系统内部各物理量之间关系的数学表达式。 静态模型 变量各阶导数为零的条件下。
二:直接变频装置(AC-AC)
自动控制原理--控制系统设计 PPT课件
R2 1 R1Cs = R1 R2 1 R1 R2 Cs R1 R2
E-mail:zhaoduo@
6.2 常用校正环节
1 Td s 1 超前校正网络传函: Gc ( s ) = =
12
Td s 1
s zd s pd
(6.1)
R1 R2 R1 R2 > 1 , T = C 其中 d R2 R1 R2 1 zd = 零点: Td 1 极点: pd = Td z d < pd 频率特性: Gc ( jw ) = 1 1 jTd w 1 jTd w
(6.2)
或
1 1 1 wm = = Td Td Td 1 1 1 lgwm = lg lg 2 Td Td
(6.3)
或
1 m = sin 1 1 sin m = 1 sin m
1
(6.4) (6.5)
E-mail:zhaoduo@
6.1.2 控制系统的校正 输出校正
7
输入校正
c
E-mail:zhaoduo@
6.1.2 控制系统的校正 2) 校正方法 a) 满足稳态精度(静态指标) 提高开环增益(增大K); 加入积分环节 1/s (会影响稳定性); b) 满足动态指标 频率法: 调整g , gm , wc 等 (修正静态指标也很方便) 根轨迹法: 调整闭环极点位置 一般,给出频域指标,常用频率法; 给出时域指标,常用根轨迹法;(也可将 时域指标转换为频域指标,而采用频率法)
E-mail:zhaoduo@
6.2 常用校正环节
U o (s) Z2 ( R1C1s 1)( R2C2 s 1) Gc ( s) = = = U i ( s) Z1 Z 2 R1C1 R2C2 s 2 ( R1C1 R2C2 R1C2 ) s 1
自控系统设计_图文
压力检测 PT-1101 量程:-0.1-1MPa
介质:水
进入DCS 只显示
温度检测 TE-1101 量程:0-100℃ 介质:水,
压力Max 1MPa
进入DCS PID调节
记录、上 下限报警
调节阀
介质:饱和蒸汽
阀前压力:0.6MPa 阀后压力:0.3MPa 最小流量:0.5t/h 最大流量:2t/h 正常流量:1.3t/h
1仪表性能 准确度、重复性、线性度、范围度、量
程范围、信号输出特性、响应时间、压力损 失、最高承受压力等;
2 介质特性 温度、压力、密度、粘度、化学腐蚀、
磨蚀性、结垢、混相、相变、电导率、声速 、导热系数、比热容、等熵指数等;
3 安装条件 管道布置方向,流动方向,检测元件
前后直管段长度、管道口径、维修空间、 电源、接地、辅助设备(如过滤器、消气 器)、安装位置、开口容器还是闭口容器 等
有特殊需求的认证,比如船用设备,通常需要船 级社的认证,象Lloyds’劳埃德船级社认证等。再 有防爆箱体需要相应防爆等级的认证。
七、分配I/O、设计机柜结构
在自控系统中,机柜结构和布线设计 似乎属于技术含量较低的工作,经常被人 忽视,但是优秀的机柜结构及布线是避免 柜内设备之间干扰、外界电磁干扰并保证 设备可靠运行根本。同时优秀的机柜结构 及布线保证了操作者的人身安全,在机柜 的结构与布线设计上有很多需要考虑的问 题。
4 环境条件 环境温度、湿度、电磁干扰、安全性
、防爆、管道震动等;
5 经济条件 仪表购置费用、安装费用、运行费用、
校验费用、维修费用、使用寿命、备品备 件。
仪表选型步骤
1 依据介质种类及五个方面因素初选可 用仪表类型;
2 对初选类型进行资料及价格信息收集 ,为进一步选型做条件准备
自动控制系统工程设计PPT课件
➢ 连续控制与逻辑控制 ➢ 安全与防爆 ➢ 集中控制方式与就地控制方式
项目实施过程
➢ 项目组成 ➢ 项目实施过程 ➢ 项目过程参与方
.
16
1.2 自动控制系统设计的基本知识
1.2.1 设计的主要任务和解决的问题
自动化工程设计的基本任务
工艺生产装置与公用工程、辅助工程系统的控制 检测仪表、在线分析仪表和控制及管理用计算机
程序控制、逻辑控制和自动机的思想同时得到了发展
1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出 程序控制的概念
1936年英国数学家图灵提出著名的图灵机﹐成为现代 数字电子计算机的雏形。图灵机定义可计算函数类﹐
建立了算法理论和自动机理论。
1938年美国电气工程师香农和日本数学家中岛﹐以及 1941年苏联科学家В﹒И﹒舍斯塔科夫﹐分别独立地 建立了逻辑自动机理论﹐用仅有两种工作状态的继电 器组成了逻辑自动机﹐实现了逻辑控制
.
18
自动化工程阶段划分与内容
自动化工程设计要分阶段进行,主要有一下 几方面的原因:
便于审查 随时纠正错误,以免施工中返工 协调各专业之间的矛盾
.
19
1.2.2 自动控制系统的工程设计流程
基础设计阶段编制4版
初版(简称A版) 内部审查版(简称B版) 用户审查版(简称C版) 确认版(简称D版)
① 系统现场安装 ② 现场调试 ③ 在线测试 ④ 系统最终评价
.
25
资料归档
① 设计图纸整理 ② 评价结果整理 ③ 编写使用说明书 ④ 设计完成确认书
.
26
谢谢观看!
详细设计阶段编制3版
设计任务书 初步设计 详细设计 现场调试 资料归档
详1版(或称研究版,简称E版)
项目实施过程
➢ 项目组成 ➢ 项目实施过程 ➢ 项目过程参与方
.
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1.2 自动控制系统设计的基本知识
1.2.1 设计的主要任务和解决的问题
自动化工程设计的基本任务
工艺生产装置与公用工程、辅助工程系统的控制 检测仪表、在线分析仪表和控制及管理用计算机
程序控制、逻辑控制和自动机的思想同时得到了发展
1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出 程序控制的概念
1936年英国数学家图灵提出著名的图灵机﹐成为现代 数字电子计算机的雏形。图灵机定义可计算函数类﹐
建立了算法理论和自动机理论。
1938年美国电气工程师香农和日本数学家中岛﹐以及 1941年苏联科学家В﹒И﹒舍斯塔科夫﹐分别独立地 建立了逻辑自动机理论﹐用仅有两种工作状态的继电 器组成了逻辑自动机﹐实现了逻辑控制
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自动化工程阶段划分与内容
自动化工程设计要分阶段进行,主要有一下 几方面的原因:
便于审查 随时纠正错误,以免施工中返工 协调各专业之间的矛盾
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1.2.2 自动控制系统的工程设计流程
基础设计阶段编制4版
初版(简称A版) 内部审查版(简称B版) 用户审查版(简称C版) 确认版(简称D版)
① 系统现场安装 ② 现场调试 ③ 在线测试 ④ 系统最终评价
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资料归档
① 设计图纸整理 ② 评价结果整理 ③ 编写使用说明书 ④ 设计完成确认书
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谢谢观看!
详细设计阶段编制3版
设计任务书 初步设计 详细设计 现场调试 资料归档
详1版(或称研究版,简称E版)
《自动控制系统》课件
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汇报人:
03
自动控制系统的基本控 制方式
开环控制方式
开环控制的特点:简单、成 本低、响应速度快
开环控制的定义:不依赖于 反馈信号的控制方式
开环控制的应用:在简单、 稳定的系统中使用
开环控制的局限性:无法适 应环境变化,无法实现精确
控制
闭环控制方式
闭环控制:通过反馈信号来控制输 出,使输出与期望值保持一致
自动控制系统是一种能够自 动控制和调节设备或过程的 系统。
自动控制系统的主要功能是 实现对被控对象的自动控制
和调节。
自动控制系统广泛应用于工 业、农业、交通、医疗等领
域。
自动控制系统的组成
传感器:用于检测和控制对象的状 态
控制器:用于接收传感器的输入信 号,处理后输出控制指令
添加标题
添加标题
添加标题
稳定性分类:分为稳定、不稳 定、临界稳定和半稳定
稳定性分析方法:包括时域分 析法、频域分析法和根轨迹分 析法等
快速性
快速性是指系 统对输入信号
的响应速度
快速性指标包 括上升时间、 峰值时间和超
调量
快速性指标反 映了系统的动
态性能
快速性指标对 于控制系统的 稳定性和准确
性至关重要
准确性
自动控制系统的 准确性是指系统 输出与期望输出 之间的误差
发展趋势:智能化、网络化、小型 化、节能化
气动执行器
工作原理:利用压缩空气作为动力源,通过气缸、活塞等部件实现直线或旋转运动 特点:结构简单、体积小、重量轻、响应速度快、易于维护 应用领域:广泛应用于工业自动化、机械制造、化工、食品等行业 发展趋势:智能化、集成化、节能化、环保化
液压执行器
自动控制系统概述(ppt64页).pptx
DCS(集散控制系统)
先进控制和优化控制:CIPS、FCS,20世纪80年代 以后
• 自动化仪表的发展 模拟仪表 数字仪表 智能仪表
➢当前自动控制系统发展的一些主要特点 •生产装置实施先进控制成为发展主流 •过程优化受到普遍关注 •传统的DCS在走向国际统一标准的开放式系统 •综合自动化系统(CIPS)是发展方向
➢控制理论的发展 经典控制理论:20世纪40年代~20世纪50年代 Nyquist(1932)频域分析技术 Bode(1945)图 根轨迹分析方法(1948)
特点:主要从输出与输入量的关系方面分析与研究 问题。
适用范围:线性定常的单输入、单输出控制系统。
以传递函数为基础,在频率域对单输入单输出控 制系统进行分析与设计 PID控制规律是古典控制理论最辉煌的成果之一
1.2.2闭环控制与开环控制
闭环控制:
蒸汽
在反馈控制系统中, 被控变量的值被送回 输入端,与设定值进 行比较,根据偏差进 汽包 行控制,控制被控变 量,这样,整个系统 省煤器 构成了一个闭环。
LT
LC
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
➢闭环控制的特点(优
蒸汽
点):
按偏差进行控制,使偏差 减小或消除,达到被控变 量与设定值一致的目的。 汽包
适用范围: 高维线性系统
智能控制理论:不需要建立被控对象的数学模型
➢控制系统结构及仪表的发展 •控制系统结构的发展
基地式:20世纪50年代,适用于单回路(就地式液 位控制器及自力式温度控制器)
单元组合式(按功能划分,然后组合): 有DDZ, QDZ,20世纪60年代,仪表之间用标准统一信号联 系计算机:DDC,20世纪70年代
(3)根据命令操作给水阀, 使液位回到设定值。
先进控制和优化控制:CIPS、FCS,20世纪80年代 以后
• 自动化仪表的发展 模拟仪表 数字仪表 智能仪表
➢当前自动控制系统发展的一些主要特点 •生产装置实施先进控制成为发展主流 •过程优化受到普遍关注 •传统的DCS在走向国际统一标准的开放式系统 •综合自动化系统(CIPS)是发展方向
➢控制理论的发展 经典控制理论:20世纪40年代~20世纪50年代 Nyquist(1932)频域分析技术 Bode(1945)图 根轨迹分析方法(1948)
特点:主要从输出与输入量的关系方面分析与研究 问题。
适用范围:线性定常的单输入、单输出控制系统。
以传递函数为基础,在频率域对单输入单输出控 制系统进行分析与设计 PID控制规律是古典控制理论最辉煌的成果之一
1.2.2闭环控制与开环控制
闭环控制:
蒸汽
在反馈控制系统中, 被控变量的值被送回 输入端,与设定值进 行比较,根据偏差进 汽包 行控制,控制被控变 量,这样,整个系统 省煤器 构成了一个闭环。
LT
LC
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
➢闭环控制的特点(优
蒸汽
点):
按偏差进行控制,使偏差 减小或消除,达到被控变 量与设定值一致的目的。 汽包
适用范围: 高维线性系统
智能控制理论:不需要建立被控对象的数学模型
➢控制系统结构及仪表的发展 •控制系统结构的发展
基地式:20世纪50年代,适用于单回路(就地式液 位控制器及自力式温度控制器)
单元组合式(按功能划分,然后组合): 有DDZ, QDZ,20世纪60年代,仪表之间用标准统一信号联 系计算机:DDC,20世纪70年代
(3)根据命令操作给水阀, 使液位回到设定值。
自动控制系统课设ppt
传感器技术
传感器是自动控制系统的重要 组成部分,用于检测和测量被
控对象的各种参数。
传感器的选择和设计需要根 据被控对象的特性和测量要 求进行,需要考虑精度、可 靠性、响应速度等因素。
传感器技术的发展对于提高自 动控制系统的性能和可靠性具
有重要意义。
执行器技术
01
执行器是自动控制系统的输出部分,用于实现对被控对象的控 制。
控制策略
采用运动学和动力学控制算法,根据 机器人运动轨迹的数学模型和控制目 标,计算出控制信号,驱动伺服电机 实现机器人的精确运动。
系统组成
工业机器人控制系统主要由机器人本 体、控制器、伺服驱动器等组成,能 够实现机器人的运动轨迹规划、速度 和加速度控制等功能。
优点
工业机器人控制系统能够提高生产效 率、降低劳动强度、提高产品质量等 优点。
硬件设计
选择合适的传感器、执行器、控制器等硬件设 备,并设计连接方式。
软件设计
编写控制算法,设计用户界面,实现数据采集、处理和输出等功能。
系统实现
系统集成
将各个模块集成在一起,进行测试和调试。
系统调试
通过实验验证系统的性能,调整参数以满足 设计要求。
系统优化
根据测试结果,对系统进行优化,提高性能 和稳定性。
3
通信技术的发展对于提高自动控制系统的远程控 制能力和数据传输能力具有重要意义。
04 自动控制系统应用领域
CHAPTER
工业自动化
生产过程控制
物流与仓储管理
通过自动化控制系统,实现对生产过 程中的温度、压力、流量等参数的精 确控制,提高生产效率和产品质量。
通过自动化设备与控制系统,实现物 料的高效搬运、存储和跟踪,降低物 流成本。
自控原理第1章自动控制系统概幻灯片PPT
25
第1章 自动控制 系统概述
而放大器的输入电压为给定电压与反响电压比 较后的偏差电压ΔU=Ug-Ufn, 其中Ug是由给定 电位器给定的,Ufn是由测速发电机TG输出电 压经电位器分压获得的。 Ufn的大小取决于转 速的上下。因此,测速发电机和电位器构成检测 元件和反响单元;由于Ug和Ufn极性相反,所 以构成负反响。
4.执行元件 直接作用于控制对象,完成对控制对象的驱 动,使被控制量到达所要求的数值。此系统中为 伺服电动机、减速器和调压器。 5.控制对象 又称为被调对象、是指要进展控制的设备或 过程。在此系统中是电炉。
第1章 自动控制 系统概述
6.检测元件 该装置用来检测被控制量,并将其转换成
与给定量一样的物理量。检测元件的精度和特性 逐渐影响控制系统的控制品质,它是构成自动控 制系统的关键部件。在此系统中是热电耦。
21
第1章 自动控制
扰动量:它通常指阻碍控制量对系被统概控述制量 进展正常控制的所有因素,来自系统内部的称 为内部扰动、例如系统元件参数的变化、放大 器零点漂移等。来自系统外部的称为外部扰动 ,例如电网电压波动、负载改变、外部环境改 变等。在图1.6所示系统中,开门的频度、工 件的增减等都是外部扰动。
中间变量:是系统个各环节之间的作用量, 它既是前一环节的输出量,又是后一环节的输
入量。如1.6图中的偏差电压 ΔU。
根据以上分析可知,要了解一个实际的自 功控制系统的组成,画出系统框图,必须明确 以下问题:
22
第1章 自动控制
〔1〕系统的控制目标是什么:被控系制统量概述是什么? 被控制对象是哪个?影晌被控制量的扰动量有哪些?
现将开环系统和闭环系统的特点归纳如下:
14
第1章 自动控制 系统概述
第1章 自动控制 系统概述
而放大器的输入电压为给定电压与反响电压比 较后的偏差电压ΔU=Ug-Ufn, 其中Ug是由给定 电位器给定的,Ufn是由测速发电机TG输出电 压经电位器分压获得的。 Ufn的大小取决于转 速的上下。因此,测速发电机和电位器构成检测 元件和反响单元;由于Ug和Ufn极性相反,所 以构成负反响。
4.执行元件 直接作用于控制对象,完成对控制对象的驱 动,使被控制量到达所要求的数值。此系统中为 伺服电动机、减速器和调压器。 5.控制对象 又称为被调对象、是指要进展控制的设备或 过程。在此系统中是电炉。
第1章 自动控制 系统概述
6.检测元件 该装置用来检测被控制量,并将其转换成
与给定量一样的物理量。检测元件的精度和特性 逐渐影响控制系统的控制品质,它是构成自动控 制系统的关键部件。在此系统中是热电耦。
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第1章 自动控制
扰动量:它通常指阻碍控制量对系被统概控述制量 进展正常控制的所有因素,来自系统内部的称 为内部扰动、例如系统元件参数的变化、放大 器零点漂移等。来自系统外部的称为外部扰动 ,例如电网电压波动、负载改变、外部环境改 变等。在图1.6所示系统中,开门的频度、工 件的增减等都是外部扰动。
中间变量:是系统个各环节之间的作用量, 它既是前一环节的输出量,又是后一环节的输
入量。如1.6图中的偏差电压 ΔU。
根据以上分析可知,要了解一个实际的自 功控制系统的组成,画出系统框图,必须明确 以下问题:
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第1章 自动控制
〔1〕系统的控制目标是什么:被控系制统量概述是什么? 被控制对象是哪个?影晌被控制量的扰动量有哪些?
现将开环系统和闭环系统的特点归纳如下:
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第1章 自动控制 系统概述
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3.4.5 仪表选型(二次表)
• 电源箱 • 名称:UND电源箱 • 型号:5223-003 • 最大功耗:600VA
3.4 自控设计内容简介
3.4.5 仪表选型(二次表)
• 配电器 • 名称:IDB配电器(5回路) • 型号:5268-3000 • 最大电流:100mA
• A+ • B- 变送器接线端子
3.3 自控工程设计的阶段划分
工程设计要分阶段进行,主要有以下几方面的原因。 (1)便于审查:便于有关部门审核,使设计工作逐步向深度开 展。 (2)随时纠正错误,以免施工中返工:有利于经过多次审核, 把关,及早发现问题,随时纠正,使施工中的返工现象尽量 避免。 (3)协调各专业之间的矛盾:给各专业之间互相协调与配合创 造了有利条件。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.6 详细工程设计编(绘)制的设计文件(DCS组态部分)
(1) 工艺流程显示图; (2) DCS操作组分配表; (3) DCS趋势组分配表; (4) DCS生产报表; (5) 其他必须文件。
3.4 自控设计内容简介
3.4.1 自控工程设计内容
调节阀制订的原则 仪表选型的一般原则 仪表盘、控制室的设计要求 仪表供电、供气要求 仪表报警、连锁系统设计 仪表的防护性设计
3.1 概述
3.1.4 自控工程设计的内容
根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图(PCD); 配合系统专业绘制各版管道仪表流程图(P&ID); 征集研究用户对P&ID及仪表设计规定的意见; 编制仪表采购单,配合采购部门开展仪表和材料的采
购工作; 确定仪表制造商的有关图纸,按仪表制造商返回的技
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(一)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(二)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(三)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(四)
3.4 自控设计内容简介
3.4.3 仪表盘正面图
3.4 自控设计内容简介
现代过程控制基础
3自控系统工程设计
二○一一年九月
3 自控系统工程设计
1 概述 2 自控设计的体制 3 自控工程设计的阶段划分 4 自控设计内容简介 5 管道仪表流程图
3.1 概述
3.1.1 自控工程设计的定义
自控工程设计是把生产过程自动化 的各种检测、控制方案,用设计图纸资 料和设计文件资料表达出来的全部工作。
• C+ • D- 输出信号1
• E+ • F- 输出信号2
1 2 3 45
A C D E F
3.4 自控设计内容简介
3.4.5 仪表选型(二次表)
配电器按回路可分为单回路、双回路、四回路, 安装形式可分导轨式与架装式,供电电源可有 220VAC或24VDC。
3.4.4 仪表选型(一次表)
3.4 自控设计内容简介
3.4.4 仪表选型(一次表)
• 1151GP中压力变送器 (0~635-3810mmH2O)
• 型号: 1151GP4E12M1B1
• 1151DP中差压变送器 (0~635-3810mmH2O)
• 型号: 1151DP4E12M1B1
3.4 自控设计内容简介
3.1.2.2 计算机自控系统
控制室
工业控制计算机系统
1~5V或4~20mA
4~20mA
声光报警器
24VDC电源
配电器
操作器 4~20mA 伺服放大器
现场
4~20mA 变送器
检测元件
4~20mA
220VAC
调节阀
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.1.2.2 计算机自控系统(二)
控制室
工业控制计算机系统
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.2 基础工程设计编(绘)制的设计文件
(l) 仪表索引; (2) 仪表数据表; (3) 仪表盘布置图; (4) 控制室布置图; (5) DCS系统配置图(初步); (6) 仪表回路图; (7) 联锁系统逻辑图或时序图; (8) 仪表供电系统图; (9) 仪表电缆桥架布置总图; (10) DCS-I/O表; (11) 主要仪表技术说明书; (12) DCS技术规格书; (13) 仪表采购单。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.1 基础工程设计的工作
(l) 设计开工前的技术准备; (2) 编制仪表设计规定; (3) 编制设计计划; (4) 绘制工艺控制图,参加工艺方案审查会; (5) 配合系统专业完成P&ID A版、B版,参加B版
内审会; (6) 接受和提交设计条件; (7) 配台系统专业完成P&ID C版、D版; (8) 提出分包项目设计要求; (9) 编制工程设计文件。
3.1 概述
3.1.5 对自控工程设计人员的要求
(4)自控设计是整个工程设计的一部分,与工艺、化工设备、 电气、土建等其它专业都有联系。 (5)现代生产中由于电子计算机及分析仪表的在线控制,因此 微弱信号的传递,取样管的安装,配线施工中的干扰问题也突 出出来,所以设计人员要引起高度的重视。 (6)现代工业生产中,对于特殊工艺条件下的检测和控制技术 要求比较高,仪表本身的质量固然重要,但施工方法不能忽视。 设计人员不仅要熟悉常规的自动化仪表的各种安装规范外,对 于特殊的检测和控制也要推荐一定的施工方法。
3.3 自控工程设计的阶段划分
工程设计分为两个阶段: 基础工程设计 详细工程设计
基础工程设计阶段编制四版: (l) 初版(简称“A”版); (2) 内部审查版(简称“B”版); (3) 用户审查版(简称“C”版); (4) 确认版(简称“D”版)。
详细工程设计阶段编制三版; (1) 详l版 (或称研究版,简称“E”版‘}; (2) 详2版(或称设计版,简称“F”版); (3) 施工版(简称“G版”)。
术文件,提交仪表接口条件,并开展有关设计工作; 编(绘)制最终自控工程设计文件。
3.1 概述
3.1.5 对自控工程设计人员的要求
要求设计人员综合地考虑某项工程的经济性、安全性、耐 久性和企业的特点,消除公害的措施,与各部门的相互配合等 等,制订出合理的计划。自控设计是工厂建设的一个重要组成 部分,也同样需要运用系统工程的思想指导它的设计与施工的 全过程。为此对设计人员提出以下要求: (1)接到设计任务书后,要认真领会设计任务书的要求,并严 格地贯彻执行一系列技术条例和规定。 (2)按照任务书的要求,从实践中取得第一手资料,作出合理 的设计,使设计建立在可靠和落实的基础上,决不能闭门造车。 (3)在设计中要认真贯彻勤俭建国的方针,加强经济观点,注 意经济效益。对自动化水平的确定要适合国情,对仪表的投资 要进行经济概算。
3.2 自控设计的体制
3.2. 3 《自控专业工程设计文件深度的规定》( HG/T 20638)
3.2. 4《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》(HG/T 20639) (含3个分规定) (1) “自控专业工程设计用典型表格”(HG/T 20639.1); (2) “自控专业工程设计用典型条件表”(HG/T 20639.2); (3) “自控专业工程设计用标准目录”(HG/T 20639.3)。
(1) 设计文件目录; (2) 仪表设计规定; (3) 仪表技术说明书; (4) 仪表施工安装要求; (5) 仪表索引; (6) 仪表数据表; (7) 报警联锁设定值表; (8) 电缆表; (9) 管缆表; (10) 铭牌表; (l 1) 仪表伴热绝热表; (12) 仪表空气分配器表;
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.4 详细工程设计编(绘)制的设计文件(常规仪表部分)
(25) 端子配线图; (26) 半模拟盘接线图; (27) 仪表供电系统图; (28) 供电箱接线图; (29) 仪表穿板接头图; (30) 控制室电缆(管缆)布置图; (31) 仪表位置图; (32) 仪表电缆桥架布置总图; (33) 仪表电缆(管缆)及桥架布置图; (34) 现场仪表配线图; (35) 仪表空气管道平面图(或系统图); (36) 仪表接地系统图; (37) 仪表安装图。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.3 详细工程设计的工作
(l) 提交仪表连接、安装设计条件; (2) 接受管道平面图和分包方技术文件; (3) 配合系统专业完成P&I D E版、F版、G
版; (4) 完成工程设计文件。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.4 详细工程设计编(绘)制的设计文件(常规仪表部分)
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.1.2.1 电动单元组合仪表自控系统
显示仪表
调节器
声光报警器
记录仪
控制室
4~20mA 1~5V或4~20mA
24VDC电源
配电器
操作器 4~20mA 伺服放大器
现场
4~20mA 变送器
检测元件
4~20mA
220VAC
调节阀
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.2 自控设计的体制
3.2.2 《自控专业工程设计文件的编制规定》( HG/T 20637)(含8 个分规定) (1) “自控专业工程设计文件的组成和编制”( HG/T 20637.1); (2) “自控专业工程设计用图形符号和文字代号”(HG/T 20637.2); (3) “仪表设计规定的编制”(HG/T 20637.3); (4) “仪表施工安装要求的编制”(HG/T 20637.4); (5) “仪表采购单的编制”(HG/T 20637.5); (6) “仪表技术说明书的编制”(HG/T 20637.6); (7) “仪表安装材科的统计”(HG/T 20637.7); (8) “仪表辅助设备及电缆、管缆的编号”(HG/T 20637.8)。
• 电源箱 • 名称:UND电源箱 • 型号:5223-003 • 最大功耗:600VA
3.4 自控设计内容简介
3.4.5 仪表选型(二次表)
• 配电器 • 名称:IDB配电器(5回路) • 型号:5268-3000 • 最大电流:100mA
• A+ • B- 变送器接线端子
3.3 自控工程设计的阶段划分
工程设计要分阶段进行,主要有以下几方面的原因。 (1)便于审查:便于有关部门审核,使设计工作逐步向深度开 展。 (2)随时纠正错误,以免施工中返工:有利于经过多次审核, 把关,及早发现问题,随时纠正,使施工中的返工现象尽量 避免。 (3)协调各专业之间的矛盾:给各专业之间互相协调与配合创 造了有利条件。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.6 详细工程设计编(绘)制的设计文件(DCS组态部分)
(1) 工艺流程显示图; (2) DCS操作组分配表; (3) DCS趋势组分配表; (4) DCS生产报表; (5) 其他必须文件。
3.4 自控设计内容简介
3.4.1 自控工程设计内容
调节阀制订的原则 仪表选型的一般原则 仪表盘、控制室的设计要求 仪表供电、供气要求 仪表报警、连锁系统设计 仪表的防护性设计
3.1 概述
3.1.4 自控工程设计的内容
根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图(PCD); 配合系统专业绘制各版管道仪表流程图(P&ID); 征集研究用户对P&ID及仪表设计规定的意见; 编制仪表采购单,配合采购部门开展仪表和材料的采
购工作; 确定仪表制造商的有关图纸,按仪表制造商返回的技
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(一)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(二)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(三)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(四)
3.4 自控设计内容简介
3.4.3 仪表盘正面图
3.4 自控设计内容简介
现代过程控制基础
3自控系统工程设计
二○一一年九月
3 自控系统工程设计
1 概述 2 自控设计的体制 3 自控工程设计的阶段划分 4 自控设计内容简介 5 管道仪表流程图
3.1 概述
3.1.1 自控工程设计的定义
自控工程设计是把生产过程自动化 的各种检测、控制方案,用设计图纸资 料和设计文件资料表达出来的全部工作。
• C+ • D- 输出信号1
• E+ • F- 输出信号2
1 2 3 45
A C D E F
3.4 自控设计内容简介
3.4.5 仪表选型(二次表)
配电器按回路可分为单回路、双回路、四回路, 安装形式可分导轨式与架装式,供电电源可有 220VAC或24VDC。
3.4.4 仪表选型(一次表)
3.4 自控设计内容简介
3.4.4 仪表选型(一次表)
• 1151GP中压力变送器 (0~635-3810mmH2O)
• 型号: 1151GP4E12M1B1
• 1151DP中差压变送器 (0~635-3810mmH2O)
• 型号: 1151DP4E12M1B1
3.4 自控设计内容简介
3.1.2.2 计算机自控系统
控制室
工业控制计算机系统
1~5V或4~20mA
4~20mA
声光报警器
24VDC电源
配电器
操作器 4~20mA 伺服放大器
现场
4~20mA 变送器
检测元件
4~20mA
220VAC
调节阀
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.1.2.2 计算机自控系统(二)
控制室
工业控制计算机系统
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.2 基础工程设计编(绘)制的设计文件
(l) 仪表索引; (2) 仪表数据表; (3) 仪表盘布置图; (4) 控制室布置图; (5) DCS系统配置图(初步); (6) 仪表回路图; (7) 联锁系统逻辑图或时序图; (8) 仪表供电系统图; (9) 仪表电缆桥架布置总图; (10) DCS-I/O表; (11) 主要仪表技术说明书; (12) DCS技术规格书; (13) 仪表采购单。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.1 基础工程设计的工作
(l) 设计开工前的技术准备; (2) 编制仪表设计规定; (3) 编制设计计划; (4) 绘制工艺控制图,参加工艺方案审查会; (5) 配合系统专业完成P&ID A版、B版,参加B版
内审会; (6) 接受和提交设计条件; (7) 配台系统专业完成P&ID C版、D版; (8) 提出分包项目设计要求; (9) 编制工程设计文件。
3.1 概述
3.1.5 对自控工程设计人员的要求
(4)自控设计是整个工程设计的一部分,与工艺、化工设备、 电气、土建等其它专业都有联系。 (5)现代生产中由于电子计算机及分析仪表的在线控制,因此 微弱信号的传递,取样管的安装,配线施工中的干扰问题也突 出出来,所以设计人员要引起高度的重视。 (6)现代工业生产中,对于特殊工艺条件下的检测和控制技术 要求比较高,仪表本身的质量固然重要,但施工方法不能忽视。 设计人员不仅要熟悉常规的自动化仪表的各种安装规范外,对 于特殊的检测和控制也要推荐一定的施工方法。
3.3 自控工程设计的阶段划分
工程设计分为两个阶段: 基础工程设计 详细工程设计
基础工程设计阶段编制四版: (l) 初版(简称“A”版); (2) 内部审查版(简称“B”版); (3) 用户审查版(简称“C”版); (4) 确认版(简称“D”版)。
详细工程设计阶段编制三版; (1) 详l版 (或称研究版,简称“E”版‘}; (2) 详2版(或称设计版,简称“F”版); (3) 施工版(简称“G版”)。
术文件,提交仪表接口条件,并开展有关设计工作; 编(绘)制最终自控工程设计文件。
3.1 概述
3.1.5 对自控工程设计人员的要求
要求设计人员综合地考虑某项工程的经济性、安全性、耐 久性和企业的特点,消除公害的措施,与各部门的相互配合等 等,制订出合理的计划。自控设计是工厂建设的一个重要组成 部分,也同样需要运用系统工程的思想指导它的设计与施工的 全过程。为此对设计人员提出以下要求: (1)接到设计任务书后,要认真领会设计任务书的要求,并严 格地贯彻执行一系列技术条例和规定。 (2)按照任务书的要求,从实践中取得第一手资料,作出合理 的设计,使设计建立在可靠和落实的基础上,决不能闭门造车。 (3)在设计中要认真贯彻勤俭建国的方针,加强经济观点,注 意经济效益。对自动化水平的确定要适合国情,对仪表的投资 要进行经济概算。
3.2 自控设计的体制
3.2. 3 《自控专业工程设计文件深度的规定》( HG/T 20638)
3.2. 4《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》(HG/T 20639) (含3个分规定) (1) “自控专业工程设计用典型表格”(HG/T 20639.1); (2) “自控专业工程设计用典型条件表”(HG/T 20639.2); (3) “自控专业工程设计用标准目录”(HG/T 20639.3)。
(1) 设计文件目录; (2) 仪表设计规定; (3) 仪表技术说明书; (4) 仪表施工安装要求; (5) 仪表索引; (6) 仪表数据表; (7) 报警联锁设定值表; (8) 电缆表; (9) 管缆表; (10) 铭牌表; (l 1) 仪表伴热绝热表; (12) 仪表空气分配器表;
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.4 详细工程设计编(绘)制的设计文件(常规仪表部分)
(25) 端子配线图; (26) 半模拟盘接线图; (27) 仪表供电系统图; (28) 供电箱接线图; (29) 仪表穿板接头图; (30) 控制室电缆(管缆)布置图; (31) 仪表位置图; (32) 仪表电缆桥架布置总图; (33) 仪表电缆(管缆)及桥架布置图; (34) 现场仪表配线图; (35) 仪表空气管道平面图(或系统图); (36) 仪表接地系统图; (37) 仪表安装图。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.3 详细工程设计的工作
(l) 提交仪表连接、安装设计条件; (2) 接受管道平面图和分包方技术文件; (3) 配合系统专业完成P&I D E版、F版、G
版; (4) 完成工程设计文件。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.4 详细工程设计编(绘)制的设计文件(常规仪表部分)
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.1.2.1 电动单元组合仪表自控系统
显示仪表
调节器
声光报警器
记录仪
控制室
4~20mA 1~5V或4~20mA
24VDC电源
配电器
操作器 4~20mA 伺服放大器
现场
4~20mA 变送器
检测元件
4~20mA
220VAC
调节阀
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.2 自控设计的体制
3.2.2 《自控专业工程设计文件的编制规定》( HG/T 20637)(含8 个分规定) (1) “自控专业工程设计文件的组成和编制”( HG/T 20637.1); (2) “自控专业工程设计用图形符号和文字代号”(HG/T 20637.2); (3) “仪表设计规定的编制”(HG/T 20637.3); (4) “仪表施工安装要求的编制”(HG/T 20637.4); (5) “仪表采购单的编制”(HG/T 20637.5); (6) “仪表技术说明书的编制”(HG/T 20637.6); (7) “仪表安装材科的统计”(HG/T 20637.7); (8) “仪表辅助设备及电缆、管缆的编号”(HG/T 20637.8)。