油气储运自动化 简单控制系统

控制器正、反作用的选择
何谓“正”、“反”作用？
选择调节阀
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)
选择控制规律
系统投运 参数整定
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概述
执行阀的选择 执行阀是将控制器的输出转化为对被控对象的实际操作（动 作），是自动控制系统中的一个重要的、必不可少的组成部分。
选择被控变量
选择操纵变量
执行阀选择时，主要考虑以下几点：
处理测量信号
通过合理选择操纵变量，使控制通道的放大倍数适当大、时间常数适
当小(但不宜过小，否则易引起振荡)、纯滞后时间尽量小。为使其他
干扰对被控变量的影响尽可能小，应使干扰通道的放大系数尽可能小、 时间常数尽可能大。 在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合 理性与生产的经济性。一般说来不宜选择生产负荷作为控制变量，因
处理测量信号
分析 生产工艺
选择调节阀
选择控制规律
确定 被控变量
系统投运 参数整定
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被控变量选择的一般原则
要有代表性。被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工 艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。 应该独立可控。简单控制系统的被控变量应避免和其他控制系统
的被控变量有关联（耦合)关系。
比例积分控制
选择调节阀
比例微分控制
选择控制规律
优点：利用微分超前的作用，在被控对象具有较大滞后的场合下，将会有效 地改善质量。 缺点：有可能会使系统产生振荡，严重时使系统失控而发生事故。
系统投运 参数整定
比例积分微分控制
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比例积分微分控制综合了比例、积分、微分控制规律的优点。 适用于容量滞后较大、负荷变化大、控制要求高的场合。
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概述
概述
选择被控变量
四个基本环节：
测量变送环节 控制器
选择操纵变量
处理测量信号
执行器
被控对象
选择调节阀
设定值
＋ －
Hale Waihona Puke Baidu
干扰 偏差 被控变量
选择控制规律
控制器
执行器
被控对象
系统投运 参数整定
测量变送环节
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常见的两种简单控制系统：
液位控制系统 温度控制系统
载 热 体
冷流体
换热器
干扰
被控变量 （液位或温度） 设定值
滞后要小。采用直接指标作为被控变量最直接也最有效。当无法 获得直接指标信号，或其测量和变送环节滞后很大时，可选择与直
接指标有单值对应关系的间接指标作为被控变量。
灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度 。
成本要低。选择被控变量时，必须考虑工艺的合理性和国内仪表
产品现状。
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为生产负荷直接关系到产品的产量，是不宜经常波动的。
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概述
测量元件的选择 测量变送装置是控制系统中获取信息的装置，也是系统进 行控制的依据。要求其能正确及时反映被控变量的状况。
选择被控变量
选择操纵变量
测量仪表的选用和安装：
量程、材质、精度等满足工艺要求
处理测量信号
测量仪表本身要反应快 应选择有代表性位置进行安装
油气储运自动化
简单控制系统
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主要回答三个问题 1.控制什么？ 2.拿什么来控制？ 3.通过什么方式控制？
2

第一个问题：控制什么？(控制工艺要求的指标)


具体分为两种情况：
1.工艺要求的指标可以直接在线测量
直接控制这个指标就可以了（直接指标控制）
2.工艺要求的指标不可以直接在线测量 寻找一个与工艺指标有明显的对应关系，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）
系统投运 参数整定
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控制质量 系统的过渡过程形式——超调量、衰减比、 余差、过渡时间、振荡周期 对象特性 反映系统的输入输出关系 分为对象静态特征和对象动态特征 考察对象特性对控制质量的影响，用以选择操纵变量
操纵变量的选择原则
操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。
操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。为此，应
1、口径（流通能力）、材质、结构形式（气开气关）、正 反作用、流量特性等满足要求 2、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） 3、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）
选择调节阀
选择控制规律
系统投运 参数整定
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控制器控制规律的选择
概述
常用的几种控制规律
位式控制
选择被控变量
适用于对控制质量要求不高，被控对象是单容量的、且容量较大、滞后较小、 负荷变化不大也不太激烈，工艺允许被控变量波动范围较宽的场合。
选择操纵变量
比例控制
处理测量信号
优点：克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短。 缺点：存在余差 适用于控制通道滞后小、负荷变化不大、允许被控变量有余差的场合 优点：无余差 缺点：系统的超调量、振荡周期都会相应增大，过渡时间也会相应增加。 适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、不允许被控变量存在余差场合
＋ －
偏差
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）
广义对象
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简单控制系统方块图
概述
被控变量的选择
选择被控变量
选择操纵变量
明确 控制目的
使生产过程自动按照预定的目标进行，并使 工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预 定规律变化） “关键”变量：对产品的产量、质量以及生 产过程的安全具有决定作用的变量 两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制 当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞 后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应 关系而反应又快的变量做为间接控制指标。
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第二个问题：拿什么控制？(拿一个对被控变 量影响较显著的操纵变量来控。)
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第三个问题：以什么方式控制？


（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 后续问题：如何整定PID参数？ 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”
概述
操纵变量与干扰变量
原则上，在诸多影响被控变量的输入中选择一个对被控 变量影响显著而且可控性良好的输入作为控制变量后， 其它所有未被选中的输入则成了为系统的干扰变量。
被控对象 干扰变量
选择被控变量
选择操纵变量
干扰通道
处理测量信号
控制变量 控制通道
被控变量
选择调节阀
干扰作用与控制作用之间的关系
选择控制规律