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测量仪表与自动化


14.2.5 气动执行器的选择
调节阀的选择包括: 结构形式、阀的口径、气开、气关形式、流量特性 1. 流量特性的选择
变 送 器 )
• 重要性—直接影响自动调节系统的调节质量和稳定性 • 选择方法:根据广义对象(除控制器外其它 环节合并成的环节)的特性及工作特性修正

输出


广 义 对 象
象பைடு நூலகம்
为使自动调节系统在负荷变化时,保证 一定的调节质量,要求调节系统总特性为线性 微分方程,在整个操作范围内保持不变,可通 过适当选择调节阀的流量特性,以阀的特性的 变化来补偿其它环节已变化了的特性。
(3)干扰通道时间常数要大
(4)干扰通道纯滞后时间无影响
14.1.3 操纵变量的选择
总结: 操纵变量选择原则: (1) 首先要考虑工艺上的合理性、经济性,除物料平衡调节外,一般避
免用主物料流量(生产负荷)作为操纵变量。 (2) 操纵变量应有克服干扰影响的校正能力,控制通道的放大系数应比
较大。 (3) 控制通道的动态响应要较干扰通道的动态响应为快,滞后时间尽量
精馏塔流程图
14.1.2 被控变量的选择
• 被控变量:生产过称中希望借助自动控制系统保持定值(或按一定规 律变化)的变量。
• 选择方法:从生产过程对控制系统的要求出发,找出对产品产量、质 量、安全等方面起决定作用的变量。
在某些情况下,对被控变量的选择是一目了然,但也有如下一些情 况,需要对被控变量的选择认真加以考虑:
② 温度T为被控变量;✖
③ 压力P为被控变量。✖
因为蒸汽在过热状态下只存在一个气相
自由度为 F = C - p + 2 = 1-1+ 2 = 2
因此独立变量有2个
F — 自由度; C — 组分数; P — 相数
注:自由度——在热力学中,当系统处于平衡状态时,在不改变相的数 目的情况下,可独立改变的因素的数目
• 简单控制系统的设计最重要的是: —控制系统方案的设计 —控制器参数整定 • 设计方法:
是在对被控对象作全面深入的了解 和分析的基础上,根据工艺的要求 选择被控变量,操纵变量,合理选 择控制系统的测量元件和变送器, 合理选择控制器、执行器、显示仪 表和其他仪表,从而确定一个较为 合理的简单控制系统方案。
14.1 简单控制系统的设计
14.1.1 设计内容 14.1.2 被控变量的选择 14.1.3 操纵变量的选择 14.1.4 测量变送器的选择 14.1.5 气动执行器的选择 14.1.6 控制器控制规律及正反作用的选择
14.2 控制器参数的工程整定 14.3 控制系统的投运
14.1.1 设计内容
(number of independent component)
P — 相数(phase number)
因此独立变量只有1个
14.1.2 被控变量的选择
1. 表示某些质量指标的参数有好几个,应是独立可调的。
例:
情况二:若要对锅炉产生的过热蒸汽质量进行控制,提出了三种方案:
① 压力P与温度T皆为被控变量;✔
• 所谓简单控制系统有四个环节:被控对象(对象)、测量变送装置、 控制器和执行器。 这体现了控制系统方案设计的基本准则:力求简 单、可靠、经济与保证效果良好。
给定值 偏差 Sv + Dv - Pv
e
操纵值
控制器
调节阀
Mv
干扰 D
操纵变量
被控变量
被控对象
q
y
测量值
测量变送器
简单控制系统的方框图
第 14 章 简单控制系统
1. 表示某些质量指标的参数有好几个,应是独立可调的。
例:情况一:要对锅炉产生的饱和蒸汽质量进行控制,提出了三种方案:
① 压力P与温度T皆为被控变量;✖
② 温度T为被控变量;✔
F — 自由度(Degree of Freedom)
③ 压力P为被控变量。✔
C — 组分数
自由度为
F
=C
- p + 2 = 1- 2 + 2 = 1
14.1.2 被控变量的选择
2.某些质量指标,因无合适的测量仪表直接反 映质量指标,从而选择与直接质量指标之 间有单值线性对应关系而又反应快的间接 指标作为被控变量。
例: • 在精馏过程中,要控制塔顶或塔底产品质
量(浓度),因缺乏直接测量浓度的成分仪 表或成分测量仪表滞后过大,使控制系统 的控制品质很差,不能满足工艺的要求。 • 而物料的温度与浓度近似为单一对应关系。 所以选用了温度(间接参数)为被控变量。
精馏塔流程图
14.1.3 操纵变量的选择
对象特性对选择操纵变量的影响 干扰通道/控制通道 1.对象静态特性的影响
干扰 操纵变量
干扰通道 被控变量
选择放大系数大的可控变量作为操纵变量 2.对象动态特性的影响
控制通道
(1)控制通道时间常数要小,否则校正作用迟缓
(2)控制通道纯滞后时间尽量要小,否则控制质量下降
精馏塔流程图
14.1.2 被控变量的选择
通过上述讨论,被控变量的选择原则包括: (1) 尽量选用直接指标作为被控变量,因为它最直接最可靠。 (2) 当无法获得直接指标的信号,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, (3) 被控变量应独立可调。 (4) 选择被控变量时,必须考虑到工艺过程的合理性及仪表的现 状。
第 14 章 简单控制系统
• 简单控制系统(单回路控制系统)是最基本、结构最简单的一种,有 相当广泛的适应性。在计算机控制已占主流地位的今天仍占70%以上。
• 简单控制系统虽然结构简单,却能解决生产过程中的大量控制问题, 同时也是复杂控制系统的基础。掌握了单回路系统的分析和设计方法, 将会给复杂控制系统的分析和研究提供很大的方便。
14.1.3 操纵变量的选择
• 操作变量:用于克服干扰对被控变量 的影响,实现控制作用的变量
• 操纵变量类型:最常见为流量,也有 电压、转速等。
• 举例: 影响灵敏板温度的因素: 进料流量、进料成分、进料温度、 回流流量、回流温度、 加热蒸汽流量、 冷凝器冷却温度、塔压等 选择加热蒸汽流量作为操纵变量
小。
14.1.4 测量变送的选择
• 测量变送装置是控制系统中获取信息的装置,是系统进行控制 作用的依据。
• 所以要求能及时、准确地反映被控变量的情况。 • 选择快速测量元件。
干扰
给定值 偏差 Sv + Dv
- Pv
e
操纵值
控制器
调节阀
Mv
D
操纵变量 被控对象
q
被控变量 y
测量值
测量变送器
简单控制系统的方框图
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