自动控制系统概述(共 60张PPT)

自动控制系统的分类
自动控制系统的过渡过程和品质指标
第一节 化工自动化的主要内容
自动化？
40℃
化工自动化 过程自动化 指在化工机器、设备上配置一些装置，代替人工的部分直接劳 【定义】：是指在机器、设备上配置一些装置，代替人工的部 动，使化工生产过程在不同程度上自动地进行。 这种用自动化 分直接劳动，使生产过程在不同程度上自动地进行。这种用自
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” 。
举例
图是乙烯生产过程中脱 乙烷塔的工艺管道及控 制流程图
塔顶出乙烷和更轻组分 ( 如乙烯、甲烷 ) ，塔底 出丙烷和更重组分。
图1-6脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式 一、图形符号
举例
1. 测试点（包括检出 元件、取样点）
2. 连接线
图1-6脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例
装置来管理化工生产过程的方法称为化工自动化。 动化装置来管理生产过程的方法称为过程自动化。
第一节 化工自动化的主要内容
1. 自动检测系统 ——“了解”生产任务
P3
2. 自动信号和联锁保护系统——安全装置
图1-1 热交换器自动检测系统示意图
3. 自动操纵及自动开停车系统
4. 自动控制系统——核心
嵌在管道 中
2 集中仪 表盘面 安装仪 表 就地仪 表盘面 安装仪 表 5
集中仪表 盘后安装 仪表
就地仪表 盘后安装 仪表
3
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。
课程概况
仪表？
课程概况
课程概况
化工厂中央控制室
课程概况
自 动 化 系 统 概 述
概念
过程特性 检测变送 控制器 执行器
简 单 控 制 系 统
复杂控制系统 先进控制系统 典型控制系统
趋势
控制系统组成
系统设计及参数设定
第一章 自动控制系统基本概念
化工自动化的主要内容 自动控制系统的基本组成及表示形式
自动化装置
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过 程、设备或机器等。 被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被
控变量保持设定值的物料量或能量。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
扰 动：除操纵变量外， 作用于被控对象并引起被 控变量变化的因素 设定值：工艺参数所要求 保持的数值
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
干扰作用f 给定值x 偏差e 控制器输出p 操纵变量q 被控变量y
控制器
执行器
对 象
测量值 z
测量元件 变送器
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
管道及仪表流程图（PID图）
偏 差：被控变量的设定 值与实际值之差 负反馈：将被控变量送回 输入端并与输入变量相减
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
加热炉的温度控制系统
TT TC
加热炉 被控对象： 被控变量： 物料出口温度
T 被加热原料 出口温度
操纵变量：燃料油流量 扰动： 原料温度、燃料油热值等
燃料油
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
人工操作与自动控制比较图
图1-2 人工操作图
图1-3 液位自动控制系统图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
自动控制系统的组成
测量元件与变送器 被控对象 自动化装置 组 成 控制器 被控对象
自动控制器
执行器 检测变送 执行器
工艺人员确定工艺流程 工艺人员和自控设计人员应共同研究确定控制方 案。控制方案包括流程中各测量点的选择、控制系统 的确定及有关自动信号、联锁保护系统的设计等
根据工艺流程图，按流程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统及 自动信号与联锁保护系统等 工艺管道及控制流程图（PID图）
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
3. 仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号
仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm，对于 不同的仪表安装位置的图形符号如下表所示。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
表1-1 仪表安装位置的图形符号表示 P9 序 号 1 安装位 置 就地安 装仪表 图形符号 备注 序 号 4 安装位置 图形符 号 备注
闭环控制
---在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设定值进行
比较，根据偏差进行控制，整个系统构成了一个闭环。 ---优点：有针对性地根据被控变量的变化情况而改变控制作 用的大小和方向，达到被控变量与设定值始终保持一致。 ---缺点：控制不及时；如果系统内部各个环节配合不当，系
统会引起剧烈震荡，甚至失去控制。
课程概况
化工仪表及自动化
授课学时： 32学时 配套课程： 化工仪表及自动化实验（16学时） 所用教材：《化工仪表及自动化》 厉玉鸣 化学工业出版社 第五版 参考教材：《过程自动化及仪表》俞金寿 化学工业出版社 第二版 等 考核方式： 闭卷考试成绩（70%）+平时成绩（30%） 基础知识： 电路、电工、计算机
开环控制
---不需要对被控变Biblioteka Baidu进行测量，只根据输入信号进行控制,控
制很及时。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
举例 蒸汽
FT
蒸汽 汽包
汽包 省煤器
LT
LC
LT
1Ff
FdC
省煤器
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
给水 执行器
控制器
被控对象
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
方框图
控制器
广义对象