化工仪表及自动化——简单控制系统
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在塔压固定的情况下，精馏塔各层塔板上的压力基 本上是不变的，这样各层塔板上的温度与组分之间就 有一定的单值对应关系。
所选变量有足够的灵敏度。
9
第二节 被控变量的选择
选择被控变量的原则 ① 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，一般是工艺过程中较重要的变量。 ② 被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影 响而变化。为维持其恒定，需要较频繁的调节。 ③ 尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接 指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，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。
表 12-2 临界比例度法参数计算公式表
图12-10 临界振荡过程
特点
控制作用
比例 比例+积分 比例+微分 比例+积分+微 分
比例度 /%
2δk 2.2δk 1.8δk 1.7δk
积分时间 微分时间
TI/min
TD/min
0.85Tk 0.5Tk
按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器 参数值。即确定最合适的控制器比例度δ、积分时间TI和 微分时间TD。
方法 理论计算的方法和工程整定法。
几种常用的工程整定法
1.临界比例度法
先通过试验得到临界比例度δk和临界周期Tk，然后根据 经验总结出来的关系求出控制器各参数值。
19
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
通过工艺分析，选择蒸汽流量作为操纵变量。
14
第三节 操纵变量的选择
图12-9 干扰通道与控制通道 示意图
干扰变量由干扰通道施加 在对象上，起着破坏作用， 使被控变量偏离给定值；
操纵变量由控制通道施加 到对象上，使被控变量回复 到给定值，起着校正作用。
15
第三节 操纵变量的选择
操纵变量的选择原则 ① 操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。 ② 操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。 ③ 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。
化工仪表及自动化
第十二章 简单控制系统
概述
内容提要
被控变量的选择
操纵变百度文库的选择
控制器控制规律的选择及参数整定
控制规律的选择 控制器参数的工程整定
1
内容提要
控制系统的投运及操作中的常见问题
控制系统的投运 控制系统操作中的常见问题
2
第一节 概述
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控 制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
通过工艺分析 确定 系统的干扰
12
第三节 操纵变量的选择
举例
如果根据工艺要求， 选择提馏段某块塔板 （一般为灵敏板）的温 度作为被控变量。
图12-7 精馏塔流程图
13
第三节 操纵变量的选择
图12-8 影响提馏段温度各种 因素示意图
影响提馏段灵敏板温度T灵的因素主 要有： 进料的流量（Q入）、成分（x入）、 温度（T入）、回流的流量（Q回）、 回流液温度（T回）、加热蒸汽流量 （Q蒸）、冷凝器冷却温度及塔压等 等。
16
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
一、控制规律的选择
目前工业上常用的控制器主要有三种控制规律:比 例控制规律P、比例积分控制规律PI和比例积分微 分控制规律PID。
17
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
比例控 制器
比例积 分控制 器 比例积 分微分 控制器
三种控制器性能比较表
特点
➢直接指标控制； ➢间接指标控制。
7
第二节 被控变量的选择
举例
图12-4 精馏过程示意图 1—精馏塔；2—蒸汽加热器
图12-5 苯-甲苯溶液 图12-6 苯-甲苯溶液的
的T-x图
p-x图
8
第二节 被控变量的选择
从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。
原因
在精馏塔操作中，压力往往需要固定。只有将塔操 作在规定的压力下，才易于保证塔的分离纯度，保证 塔的效率和经济性。
稳定性降低。
不允许有余差的系统。
微分作用使控制器的输出与偏差变化 速度成比例。它对克服容量滞后有显 著效果。在比例的基础上加上微分作 用能提高稳定性,再加上积分作用可以 消除余差。
容量滞后较大、负荷变 化大、控制质量要求较 高的系统
18
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
二、控制器参数的工程整定
修饰词
差 比（分数）
后继字母 功能
报警 控制（调节）
检测元件
指示 自动-手动操作器
积分、累积 安全
4
积分、累积 记录或打印 开关、联锁 传送 阀、挡板、百叶窗 套管 继动器或计算器 驱动、执行或未分类的终端执行机构
第一节 概述
从图中可知
图12-3 简单控制系统的方块图
➢ 简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、 测量变送装置、控制器和执行器。
10
第二节 被控变量的选择
④ 被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵 敏度。 ⑤ 选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国 内仪表产品现状。 ⑥ 被控变量应是独立可控的。
11
第三节 操纵变量的选择
在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的
影响，实现控制作用的变量称为操纵变量。
最常见的操纵变量是介质的流量。 操作变量
图12-1 液位控制系统
图12-2 温度控制系统
3
字母
A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z
表1-2 被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
被测变量
分析 电导率 密度 电压 流量 电流 时间或时间程序 物位 水分或湿度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 黏度 力 供选用 位置
适用于
控制器的输出与偏差成比例,阀门位置 调节通道滞后较小、负 与偏差之间有一一对应关系。当负荷 荷变化不大、工艺上没 变化时,比例控制器克服干扰能力强,过 有提出无差要求的系统。 渡过程时间短。纯比例控制器在过渡
过程终了时存在余差。
积分作用使控制器输出与偏差的积分 调节通道滞后较小、负
成比例, 过渡过程结束时无余差。但使 荷变化不大、工艺参数
5
第二节 被控变量的选择
生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按 一定规律变化）的变量称为被控变量。
被控变量的界定
➢ 它们对产品的产量、质量以及安全具有决定性的 作用，而人工操作又难以满足要求的； ➢ 人工操作虽然可以满足要求，但是，这种操作是 既紧张而又频繁的。
6
第二节 被控变量的选择
被控变量的分类（按照与生产过程的关系）
所选变量有足够的灵敏度。
9
第二节 被控变量的选择
选择被控变量的原则 ① 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，一般是工艺过程中较重要的变量。 ② 被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影 响而变化。为维持其恒定，需要较频繁的调节。 ③ 尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接 指标信号，或其测量和变送信号滞后很大时，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。
表 12-2 临界比例度法参数计算公式表
图12-10 临界振荡过程
特点
控制作用
比例 比例+积分 比例+微分 比例+积分+微 分
比例度 /%
2δk 2.2δk 1.8δk 1.7δk
积分时间 微分时间
TI/min
TD/min
0.85Tk 0.5Tk
按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器 参数值。即确定最合适的控制器比例度δ、积分时间TI和 微分时间TD。
方法 理论计算的方法和工程整定法。
几种常用的工程整定法
1.临界比例度法
先通过试验得到临界比例度δk和临界周期Tk，然后根据 经验总结出来的关系求出控制器各参数值。
19
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
通过工艺分析，选择蒸汽流量作为操纵变量。
14
第三节 操纵变量的选择
图12-9 干扰通道与控制通道 示意图
干扰变量由干扰通道施加 在对象上，起着破坏作用， 使被控变量偏离给定值；
操纵变量由控制通道施加 到对象上，使被控变量回复 到给定值，起着校正作用。
15
第三节 操纵变量的选择
操纵变量的选择原则 ① 操纵变量应是可控的，即工艺上允许调节的变量。 ② 操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。 ③ 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。
化工仪表及自动化
第十二章 简单控制系统
概述
内容提要
被控变量的选择
操纵变百度文库的选择
控制器控制规律的选择及参数整定
控制规律的选择 控制器参数的工程整定
1
内容提要
控制系统的投运及操作中的常见问题
控制系统的投运 控制系统操作中的常见问题
2
第一节 概述
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控 制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
通过工艺分析 确定 系统的干扰
12
第三节 操纵变量的选择
举例
如果根据工艺要求， 选择提馏段某块塔板 （一般为灵敏板）的温 度作为被控变量。
图12-7 精馏塔流程图
13
第三节 操纵变量的选择
图12-8 影响提馏段温度各种 因素示意图
影响提馏段灵敏板温度T灵的因素主 要有： 进料的流量（Q入）、成分（x入）、 温度（T入）、回流的流量（Q回）、 回流液温度（T回）、加热蒸汽流量 （Q蒸）、冷凝器冷却温度及塔压等 等。
16
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
一、控制规律的选择
目前工业上常用的控制器主要有三种控制规律:比 例控制规律P、比例积分控制规律PI和比例积分微 分控制规律PID。
17
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
比例控 制器
比例积 分控制 器 比例积 分微分 控制器
三种控制器性能比较表
特点
➢直接指标控制； ➢间接指标控制。
7
第二节 被控变量的选择
举例
图12-4 精馏过程示意图 1—精馏塔；2—蒸汽加热器
图12-5 苯-甲苯溶液 图12-6 苯-甲苯溶液的
的T-x图
p-x图
8
第二节 被控变量的选择
从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。
原因
在精馏塔操作中，压力往往需要固定。只有将塔操 作在规定的压力下，才易于保证塔的分离纯度，保证 塔的效率和经济性。
稳定性降低。
不允许有余差的系统。
微分作用使控制器的输出与偏差变化 速度成比例。它对克服容量滞后有显 著效果。在比例的基础上加上微分作 用能提高稳定性,再加上积分作用可以 消除余差。
容量滞后较大、负荷变 化大、控制质量要求较 高的系统
18
第四节 控制器控制规律的原则及参数整定
二、控制器参数的工程整定
修饰词
差 比（分数）
后继字母 功能
报警 控制（调节）
检测元件
指示 自动-手动操作器
积分、累积 安全
4
积分、累积 记录或打印 开关、联锁 传送 阀、挡板、百叶窗 套管 继动器或计算器 驱动、执行或未分类的终端执行机构
第一节 概述
从图中可知
图12-3 简单控制系统的方块图
➢ 简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、 测量变送装置、控制器和执行器。
10
第二节 被控变量的选择
④ 被控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵 敏度。 ⑤ 选择被控变量时，必须考虑工艺合理性和国 内仪表产品现状。 ⑥ 被控变量应是独立可控的。
11
第三节 操纵变量的选择
在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的
影响，实现控制作用的变量称为操纵变量。
最常见的操纵变量是介质的流量。 操作变量
图12-1 液位控制系统
图12-2 温度控制系统
3
字母
A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z
表1-2 被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
被测变量
分析 电导率 密度 电压 流量 电流 时间或时间程序 物位 水分或湿度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 黏度 力 供选用 位置
适用于
控制器的输出与偏差成比例,阀门位置 调节通道滞后较小、负 与偏差之间有一一对应关系。当负荷 荷变化不大、工艺上没 变化时,比例控制器克服干扰能力强,过 有提出无差要求的系统。 渡过程时间短。纯比例控制器在过渡
过程终了时存在余差。
积分作用使控制器输出与偏差的积分 调节通道滞后较小、负
成比例, 过渡过程结束时无余差。但使 荷变化不大、工艺参数
5
第二节 被控变量的选择
生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按 一定规律变化）的变量称为被控变量。
被控变量的界定
➢ 它们对产品的产量、质量以及安全具有决定性的 作用，而人工操作又难以满足要求的； ➢ 人工操作虽然可以满足要求，但是，这种操作是 既紧张而又频繁的。
6
第二节 被控变量的选择
被控变量的分类（按照与生产过程的关系）