化工儀表及自動(dòng)化第1章

1、化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 化工儀表及自動(dòng)化化工儀表及自動(dòng)化第一章第一章 自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 內(nèi)容提要內(nèi)容提要n 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成n自動(dòng)控制系統(tǒng)的表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的表示形式n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類n 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)n控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程n控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)n

2、影響控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)的主要因素影響控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)的主要因素1化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第一節(jié)第一節(jié) 化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容n 1. 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)n 2. 自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)自動(dòng)信號(hào)和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)n 3. 自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車系統(tǒng)自動(dòng)操縱及自動(dòng)開(kāi)停車系統(tǒng)n 4. 自動(dòng)控制系統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)3利用各種檢測(cè)儀表對(duì)主要工藝參利用各種檢測(cè)儀表對(duì)主要工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄的，稱數(shù)進(jìn)行測(cè)量、指示或記錄的，稱為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。它代替了操作為自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)。它代替了操作人員對(duì)工藝參數(shù)的不斷觀察與記人員對(duì)工藝參數(shù)的不斷觀察與記錄，起到人的眼睛的作用。錄，起到人的

3、眼睛的作用。圖1-1 熱交換器自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)示意圖當(dāng)工藝參數(shù)超過(guò)了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，當(dāng)工藝參數(shù)超過(guò)了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，信號(hào)系統(tǒng)就自動(dòng)地發(fā)出聲光信號(hào)，告誡操作人員注信號(hào)系統(tǒng)就自動(dòng)地發(fā)出聲光信號(hào)，告誡操作人員注意，并及時(shí)采取措施。如工況已到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，意，并及時(shí)采取措施。如工況已到達(dá)危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動(dòng)采取緊急措施，打開(kāi)安全閥或切聯(lián)鎖系統(tǒng)立即自動(dòng)采取緊急措施，打開(kāi)安全閥或切斷某些通路，必要時(shí)緊急停車，以防止事故的發(fā)生斷某些通路，必要時(shí)緊急停車，以防止事故的發(fā)生和擴(kuò)大。它是生產(chǎn)過(guò)程中的一種安全裝置。和擴(kuò)大。它是生產(chǎn)過(guò)程中的一種安全裝置。 自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的

4、步驟自動(dòng)地對(duì)自動(dòng)操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預(yù)先規(guī)定的步驟自動(dòng)地對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。自動(dòng)開(kāi)停車系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行某種周期性操作。自動(dòng)開(kāi)停車系統(tǒng)可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地可以按照預(yù)先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。投入運(yùn)行或自動(dòng)停車。 在受到外界干擾（擾動(dòng)）的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，在受到外界干擾（擾動(dòng)）的影響而偏離正常狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)能自動(dòng)地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍自動(dòng)控制系統(tǒng)能自動(dòng)地控制而回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。內(nèi)。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式 4圖1-2 液位人工控制圖1-3

5、 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖n人工操作與自動(dòng)控制比較圖人工操作與自動(dòng)控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式 5組組成成自動(dòng)化裝置自動(dòng)化裝置被控對(duì)象被控對(duì)象測(cè)量元件與變送器測(cè)量元件與變送器自動(dòng)控制器自動(dòng)控制器執(zhí)行器執(zhí)行器化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n 1.方框圖方框圖n在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)

6、分析研究，一在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)分析研究，一般都用方框圖來(lái)表示控制系統(tǒng)的組成。般都用方框圖來(lái)表示控制系統(tǒng)的組成。6二、自動(dòng)控制的表示形式二、自動(dòng)控制的表示形式帶有輸入輸出信號(hào)的方框比較點(diǎn)分支點(diǎn)圖1.4 方框的組成單元示意圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n下頁(yè)圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)地方框圖每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成下頁(yè)圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)地方框圖每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”。兩個(gè)方框之間用一條。兩個(gè)方框之間用一條帶有箭頭的線條表示其信號(hào)的相互關(guān)系，箭頭指向方框帶有箭頭的線

7、條表示其信號(hào)的相互關(guān)系，箭頭指向方框表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開(kāi)方框表示為這個(gè)環(huán)節(jié)表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開(kāi)方框表示為這個(gè)環(huán)節(jié)的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號(hào)。的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號(hào)。6二、自動(dòng)控制的表示形式二、自動(dòng)控制的表示形式化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n n方框圖中，方框圖中， x 指設(shè)定值；指設(shè)定值；z 指輸出信號(hào)；指輸出信號(hào)；e 指偏差信指偏差信號(hào)；號(hào)；p 指發(fā)出信號(hào)；指發(fā)出信號(hào)；q 指出料流量信號(hào)；指出料流量信號(hào)；y 指被控變指被控變量；量；f 指擾動(dòng)作用。當(dāng)指擾動(dòng)作用。當(dāng)x 取正值，取正值，z取負(fù)值取負(fù)值，e= x- z，負(fù)反饋；負(fù)反饋；x 取正值，

8、取正值，z取正值，取正值， e= x+ z，正反饋。，正反饋。第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n液位自動(dòng)控制的方框圖液位自動(dòng)控制的方框圖圖1-5液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖7化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n 其他控制系統(tǒng)其他控制系統(tǒng) 用同一種形式地方框圖可以代表不同的控制系統(tǒng)用同一種形式地方框圖可以代表不同的控制系統(tǒng)圖1-6 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng) 當(dāng)進(jìn)料流量或溫度變化等因素引起出口物料溫度變化時(shí)，可以將該溫度變化測(cè)量后送至溫度控制器TC。溫度控制器的輸出送至控制閥，以改變

9、加熱蒸汽量來(lái)維持出口物料的溫度不變。 這個(gè)控制系統(tǒng)同樣可這個(gè)控制系統(tǒng)同樣可以用上頁(yè)中的方框圖以用上頁(yè)中的方框圖表示表示8化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n 注意！注意！方框圖中的每一個(gè)方框都代表一方框圖中的每一個(gè)方框都代表一個(gè)具體的裝置。個(gè)具體的裝置。9n方框與方框之間的連接線，只是代表方框之間的信號(hào)聯(lián)系，并不代表方框之間的物料聯(lián)系。方框之間連接線的箭頭也只是代表信號(hào)作用的方向，與工藝流程圖上的物料線是不同的。n工藝流程圖上的物料線是代表物料從一個(gè)設(shè)備進(jìn)入另一個(gè)設(shè)備，而方框圖上的線條及箭頭方向有時(shí)并不與流體流向相一

10、致。n自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n 小結(jié)小結(jié)n自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 n與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱等開(kāi)環(huán)系統(tǒng)比較，最本質(zhì)的區(qū)與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱等開(kāi)環(huán)系統(tǒng)比較，最本質(zhì)的區(qū)別，就在于自動(dòng)控制系統(tǒng)有負(fù)反饋，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，被別，就在于自動(dòng)控制系統(tǒng)有負(fù)反饋，開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中，被控（工藝）變量是不反饋到輸入端的?？兀üに嚕┳兞渴遣环答伒捷斎攵说?。10舉例舉例化肥廠的造氣自動(dòng)機(jī)就是典型的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的例子化肥廠的造氣自動(dòng)機(jī)就是典型的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的例子自

11、動(dòng)操縱裝置自動(dòng)操縱裝置對(duì)象對(duì)象操縱作用操縱作用工藝參數(shù)工藝參數(shù)操縱指令操縱指令圖1-7 自動(dòng)操縱系統(tǒng)方框圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n小結(jié)小結(jié)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)：開(kāi)環(huán)系統(tǒng)：自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，一旦開(kāi)機(jī)，就只能是按照預(yù)一旦開(kāi)機(jī)，就只能是按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量如果發(fā)運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量如果發(fā)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)地根據(jù)被控變量的實(shí)際工況地根據(jù)被控變量的實(shí)際工況來(lái)改變自己的操作。來(lái)改變自己的操作。比較比較閉環(huán)系統(tǒng)：閉環(huán)系統(tǒng)：有針對(duì)性有針對(duì)性

12、地根據(jù)被控變量的變地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作化情況而改變控制作用的大小和方向，從用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近于所始終等于或接近于所希望的狀態(tài)。希望的狀態(tài)。11化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 2.管道及儀表流程圖管道及儀表流程圖n 管道及儀表流程圖（管道及儀表流程圖（PID Piping and Instrumention diagram）是自控設(shè)計(jì)的文字代號(hào)、圖形符號(hào)在工藝流程）是自控設(shè)計(jì)的文字代號(hào)、圖形符號(hào)在工藝流程圖上描述生產(chǎn)過(guò)程控制的原理圖，是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工圖上描述生產(chǎn)過(guò)程控制的原理圖，是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工中采用的一種圖示形式。管道

13、及儀表流程圖在工藝流程圖中采用的一種圖示形式。管道及儀表流程圖在工藝流程圖的基礎(chǔ)上，按其流程順序，標(biāo)出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、的基礎(chǔ)上，按其流程順序，標(biāo)出相應(yīng)的測(cè)量點(diǎn)、控制點(diǎn)、控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與連鎖保護(hù)系統(tǒng)等。在控制方案確定控制系統(tǒng)及自動(dòng)信號(hào)與連鎖保護(hù)系統(tǒng)等。在控制方案確定以后，由工藝人員和自控人員共同研究繪制。以后，由工藝人員和自控人員共同研究繪制。33第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 34圖1-8脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例左圖是乙烯生產(chǎn)過(guò)左圖是乙烯生產(chǎn)過(guò)程中脫乙烷塔的工程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程藝管

14、道及控制流程圖圖 舉例舉例化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n（1）圖形符號(hào)）圖形符號(hào)n測(cè)量點(diǎn)（包括檢出元件、取樣點(diǎn)）測(cè)量點(diǎn)（包括檢出元件、取樣點(diǎn)）35 檢試點(diǎn)是由工藝設(shè)備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點(diǎn)，一般無(wú)特定的圖形符號(hào)，如下圖所示。必要時(shí)，檢測(cè)元件也可以用象形或圖形符號(hào)表示。圖1-9 測(cè)試點(diǎn)的一般表示方法化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式n連接線連接線36 通用的儀表信號(hào)線均以細(xì)實(shí)線表示。連接線表示交叉及相接時(shí)，采用下圖的

15、形式。必要時(shí)也可用加箭頭的方式表示信號(hào)的方向。在需要時(shí)，信號(hào)線也可按氣信號(hào)、電信號(hào)、導(dǎo)壓毛細(xì)管等采用不同的表示方式以示區(qū)別。圖1-10 聯(lián)系線的表示法化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖儀表（包括檢測(cè)、顯示、控制）的圖形符號(hào)儀表（包括檢測(cè)、顯示、控制）的圖形符號(hào) 儀表的圖形符號(hào)是一個(gè)細(xì)實(shí)線圓圈，直徑約10mm，對(duì)于不同的儀表安裝位置的圖形符號(hào)如下表所示。 37化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖38序序號(hào)號(hào)安裝位安裝位置置圖形符號(hào)圖形符號(hào)備注備注序序號(hào)號(hào)安裝位置安裝位置圖形符圖形符號(hào)號(hào)備注備注1就地安就地安裝儀表裝儀表

16、嵌在管道嵌在管道中中4集中儀表集中儀表盤后安裝盤后安裝儀表儀表2集中儀集中儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表 5就地儀表就地儀表盤面安裝盤面安裝儀表儀表3就地儀就地儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表表1-1 儀表安裝位置的圖形符號(hào)表示化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖39 對(duì)于處理兩個(gè)或兩個(gè)以上被測(cè)變量，具有相同或不同功能的復(fù)式儀表時(shí)，可用兩個(gè)相切的圓或分別用細(xì)實(shí)線圓與細(xì)虛線圓相切表示（測(cè)量點(diǎn)在圖紙上距離較遠(yuǎn)或不在同一圖紙上），如下圖所示。圖1-11 復(fù)式儀表的表示法化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 工藝管道及控制流程圖工藝管道及控制流程圖n （2）字母代號(hào)）字

17、母代號(hào) 在控制流程圖中，用來(lái)表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，一般寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測(cè)變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號(hào)見(jiàn)下表。40化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測(cè)變量被測(cè)變量修飾詞修飾詞功能功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析分析電導(dǎo)率電導(dǎo)率密度密度電壓電壓流量流量電流電流時(shí)間或時(shí)間程序時(shí)間或時(shí)間程序物位物位水分或濕度水分或濕度壓力或真空壓力或真空數(shù)量或件數(shù)數(shù)量或件數(shù)放射性放射性速度或頻率速度或頻率溫度溫度黏度黏度力力供選用供選用位置位置差差比（分?jǐn)?shù)）比（分?jǐn)?shù)）積分、累積積分、累積安全安全報(bào)警報(bào)警控制（調(diào)節(jié)

18、）控制（調(diào)節(jié)）檢測(cè)元件檢測(cè)元件指示指示自動(dòng)自動(dòng)-手動(dòng)操作器手動(dòng)操作器積分、累積積分、累積記錄或打印記錄或打印開(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖傳送傳送閥、擋板、百葉窗閥、擋板、百葉窗套管套管繼動(dòng)器或計(jì)算器繼動(dòng)器或計(jì)算器驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)表1-2 被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)41化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式42舉例舉例以脫乙烷塔控制流程圖，來(lái)說(shuō)明如何以字母代號(hào)以脫乙烷塔控制流程圖，來(lái)說(shuō)明如何以字母代號(hào)的組合來(lái)表示被測(cè)變量和儀表功能。的組合來(lái)表示被測(cè)變量和儀表功能。 塔頂?shù)膲毫刂葡?/p>

19、統(tǒng)塔頂?shù)膲毫刂葡到y(tǒng)中的PIC-207，其中第一位字母P表示被測(cè)變量為壓力，第二位字母I表示具有指示功能，第三位字母C表示具有控制功能，因此，PIC的組合就表示一臺(tái)具有指示功能的壓力控制器。該控制系統(tǒng)是通過(guò)改變氣相采出量來(lái)維持塔壓穩(wěn)定的。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式表示形式 回流罐液位控制系統(tǒng)回流罐液位控制系統(tǒng)中的LIC-201是一臺(tái)具有指示功能的液位控制器，它是通過(guò)改變進(jìn)入冷凝器的冷劑量來(lái)維持回流罐中液位穩(wěn)定的。 塔下部的溫度控制系統(tǒng)塔下部的溫度控制系統(tǒng)中的TRC-210表示一臺(tái)具有記錄功能的溫度控制器，它是通過(guò)改

20、變進(jìn)入再沸器的加熱蒸汽量來(lái)維持塔底溫度恒定的。 塔底的液位控制系統(tǒng)塔底的液位控制系統(tǒng)中的LICA-202代表一臺(tái)具有指示、報(bào)警功能的液位控制器，它是通過(guò)改變塔底采出量來(lái)維持塔釜液位穩(wěn)定的。 43化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式表示形式n （3）儀表位號(hào)）儀表位號(hào)44 儀表位號(hào)儀表位號(hào)是由字母代號(hào)組合和阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)兩部分組成。阿拉伯?dāng)?shù)字編號(hào)寫在圓圈的下半部，其第一位數(shù)字表示工段號(hào)，后續(xù)數(shù)字（二位或三位數(shù)字）表示儀表序號(hào)。 舉例舉例脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖中PIC-206表示測(cè)量點(diǎn)在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該

21、儀表為就地安裝，工段號(hào)為2，儀表序號(hào)為06。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類n 幾種分類方法幾種分類方法n按被控變量來(lái)分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；按被控變量來(lái)分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；n按控制器具有的控制規(guī)律來(lái)分類，如比例、比例積分、按控制器具有的控制規(guī)律來(lái)分類，如比例、比例積分、比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；n將控制系統(tǒng)按照工藝過(guò)程需要控制的被控變量的給定將控制系統(tǒng)按照工藝過(guò)程需要控制的被控變量的給定值是否變化和如何變化來(lái)分類，這樣可將自動(dòng)控制系值是否變化和如何變化來(lái)分類，這樣可將自動(dòng)控制系統(tǒng)分

22、為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)。12其中第三種分類方法最普遍其中第三種分類方法最普遍化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類 “定值” 是恒定給定值的簡(jiǎn)稱。工藝生產(chǎn)中，若要求控制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)保持在一個(gè)生產(chǎn)指標(biāo)上不變，或者說(shuō)要求被控變量的給定值不變，就需要采用定值控制系統(tǒng)。13 給定值隨機(jī)變化，該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準(zhǔn)確而快速地跟隨給定值的變化而變化?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類3.3.程序控

23、制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)） 給定值變化，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)需按一定的時(shí)間程序變化。這類系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)用比較普通。14化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo) n 一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)15自動(dòng)控制目的：自動(dòng)控制目的：希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量（或能量）和流值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量（或能量）和流出對(duì)象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。出對(duì)象的物料量（或能量）相等

24、時(shí)才有可能。 靜態(tài)靜態(tài)被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化率被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化率為為0，不是靜止）。，不是靜止）。化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo) 當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入（給定和干擾）和輸出均當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入（給定和干擾）和輸出均恒定不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就處于一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，恒定不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就處于一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的各個(gè)組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變系統(tǒng)的各個(gè)組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變其原先的狀態(tài)，它們的輸出信號(hào)也都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，其原先的

25、狀態(tài)，它們的輸出信號(hào)也都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)就是這種狀態(tài)就是靜態(tài)靜態(tài)。 16化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)17動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài) 。 從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過(guò)控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號(hào)都處于變動(dòng)狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。結(jié)論：結(jié)論：在自動(dòng)化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過(guò)程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的，就需要通過(guò)自動(dòng)化裝置不斷地施加控制作用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響

26、，從而使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n 二、控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程二、控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程n系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過(guò)程。 18當(dāng)干擾作用于對(duì)象，系統(tǒng)輸出y發(fā)生變化，在系統(tǒng)負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，?jīng)過(guò)一段時(shí)間，系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡。舉例舉例圖1-12 控制系統(tǒng)方框圖化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n系統(tǒng)在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾形

27、式。n在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒(méi)有固定形式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。 19化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)采用階躍干擾的優(yōu)點(diǎn)：采用階躍干擾的優(yōu)點(diǎn)： 這種形式的干擾比較突然、危險(xiǎn)，且對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效地克服這種類型的干擾，那么一定能很好地克服比較緩和的干擾。 這種干擾的形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。圖1-13 階躍干擾作用20化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)

28、程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過(guò)渡過(guò)程的四種形式自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過(guò)渡過(guò)程的四種形式21非周期衰減過(guò)程非周期衰減過(guò)程衰減震蕩過(guò)程衰減震蕩過(guò)程等幅震蕩過(guò)程等幅震蕩過(guò)程 發(fā)散震蕩過(guò)程發(fā)散震蕩過(guò)程X X？對(duì)于控制質(zhì)量要求不對(duì)于控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，如果被控高的場(chǎng)合，如果被控變量允許在工藝許可變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時(shí)），指在位式控制時(shí)），才可采用。才可采用。 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)n三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)三、控制系

29、統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)n控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程是衡量品質(zhì)的依據(jù)?？刂葡到y(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程是衡量品質(zhì)的依據(jù)。22圖1-15 過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)示意圖 假定自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如上圖所示，這是屬于衰減振蕩的過(guò)渡過(guò)程 多數(shù)情況下，希望得到衰減振蕩過(guò)程，在此取這種過(guò)程形式討論控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)23五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一1. 最大偏差或超調(diào)量最大偏差或超調(diào)量 最大偏差是指在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過(guò)程中，最大偏差就是第一個(gè)波的峰值。特別是對(duì)

30、于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學(xué)反應(yīng)器的化合物爆炸極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會(huì)對(duì)最大偏差的允許值有所限制。 超調(diào)量也可以用來(lái)表征被控變量偏離給定值的程度?；瘜W(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)2. 衰減比衰減比 衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為 n:1，一般 n 取為410之間為宜。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二24化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三3. 余差余差 當(dāng)

31、過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差，或者說(shuō)余差就是過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)的殘余偏差。有余差的控制過(guò)程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無(wú)差調(diào)節(jié)和無(wú)差系統(tǒng)。 25化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四4. 過(guò)渡時(shí)間過(guò)渡時(shí)間 從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過(guò)渡時(shí)間。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個(gè)小范圍，當(dāng)被控變量進(jìn)入該范圍并不再越出時(shí)，就認(rèn)為被控變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說(shuō)過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)結(jié)束這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的（也有的規(guī)定為）。 26化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五5.5.震蕩周期或頻率震蕩周期或頻率 過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰（或波谷）之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與過(guò)渡時(shí)間成正比，一般希望振蕩周期短一些為好。27化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社 n 第四節(jié)第四節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)28某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如下圖所示。試分別求