PID圖及自動控制系統(tǒng)-帶控制點(diǎn)的工藝流程圖

1、帶控制點(diǎn)的工藝流程圖帶控制點(diǎn)的工藝流程圖翟瑸：翟瑸：微信：微信：控制點(diǎn)的工藝流程圖控制點(diǎn)的工藝流程圖u 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖也稱管路儀表流程圖（PID），是在工藝流程圖的基礎(chǔ)上，用過程檢測和控制系統(tǒng)中規(guī)定的符號，描述化工生產(chǎn)過程自動化內(nèi)容的圖紙，它是自動化水平和自動化方案的全面體現(xiàn)。u 帶控制點(diǎn)的工藝流程圖是設(shè)計(jì)、繪制設(shè)備布置圖和管道布置圖的基礎(chǔ)，又是施工安裝和生產(chǎn)操作時(shí)的主要參考依據(jù)。什么是控制點(diǎn)的工藝流程圖什么是控制點(diǎn)的工藝流程圖控制點(diǎn)的工藝流程圖的內(nèi)容控制點(diǎn)的工藝流程圖的內(nèi)容 設(shè)備標(biāo)注設(shè)備標(biāo)注V18 01 a-d 槽罐設(shè)備名稱設(shè)備分類號車間或工段號設(shè)備序號相同設(shè)備序號設(shè)備分類號塔 ( T

2、 )： tower反應(yīng)器（R） reactor槽 罐（V ）vat泵（P）pump壓縮機(jī)(C) compressor換熱器(E) exchange heat1、設(shè)備名稱位號、設(shè)備名稱位號 每一臺設(shè)備位號、名稱是唯一的。類別圖 例 塔（T）填料塔板式塔噴淋塔反應(yīng)器（R）固定床反應(yīng)器沸騰定床反應(yīng)器M反應(yīng)釜列管式反應(yīng)器換熱器（E）常用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)圖例常用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)圖例 HG20519.31-92類別圖 例常用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)圖例常用設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)圖例 (續(xù)續(xù))容器(V)尖頂罐 平頂罐 立式罐 臥式罐泵(P)機(jī)械(M)電機(jī)壓縮機(jī) (C)MM細(xì)實(shí)線細(xì)實(shí)線0.150.150.3 mm0.3 mm中粗線中粗線0.50.50.7

3、 mm0.7 mm粗實(shí)線粗實(shí)線0.90.91.2 mm1.2 mm噴淋管噴淋管伴熱（冷）管道伴熱（冷）管道同心異同心異徑管徑管管線寬度與其相接管線寬度與其相接的新管線寬度相同的新管線寬度相同原有管線原有管線柔性管柔性管氣動信號線氣動信號線翅片管翅片管電動信號線電動信號線儀表管道儀表管道管道隔管道隔熱層熱層引線、設(shè)備、管引線、設(shè)備、管件、閥門、儀表件、閥門、儀表等圖例等圖例夾套管夾套管其他物料管道其他物料管道電伴熱電伴熱管道管道主要物料管道主要物料管道名稱名稱圖例圖例名稱名稱圖例圖例PL 18 01 50 M 1 E- D物料代號工段號管段序號同類管道順序號管道公稱壓力等級公稱直徑管道材料代號隔

4、熱或隔聲代號消防水消防水合成氣合成氣SG轉(zhuǎn)化氣轉(zhuǎn)化氣CG氨水氨水AW放空放空VT真空排放氣真空排放氣VE泥漿泥漿SL氮氮N惰性氣體惰性氣體IG氫氫H物料代號物料代號 20.0T4.0P600D32.0W16.0S2.5N2 500G400C25.0V10.0R1.6M1 500F300B22.0U6.4Q1.0L900E150A公稱壓公稱壓力力/MPa/MPa代代號號公稱壓公稱壓力力/MPa/MPa代代號號公稱壓公稱壓力力/MPa/MPa代代號號公稱壓公稱壓力力/LB/LB代代號號公稱壓公稱壓力力LBLB代代號號壓力等級壓力等級（用于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)）（用于國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)）壓力等級壓力等級（用于（用于ANS

5、IANSI標(biāo)準(zhǔn)）標(biāo)準(zhǔn)）采用隔聲材料采用隔聲材料隔聲隔聲N采用夾管套和保溫材料采用夾管套和保溫材料夾套伴熱夾套伴熱J采用熱油伴管和保溫材料采用熱油伴管和保溫材料熱油伴熱熱油伴熱O采用熱水伴管和保溫材料采用熱水伴管和保溫材料熱水伴熱熱水伴熱W采用蒸汽伴管和保溫材料采用蒸汽伴管和保溫材料蒸汽伴熱蒸汽伴熱S采用電熱帶和保溫材料采用電熱帶和保溫材料電伴熱電伴熱E采用保冷材料采用保冷材料防結(jié)露防結(jié)露D采用保溫材料采用保溫材料人體防護(hù)人體防護(hù)P采用保冷材料采用保冷材料保冷保冷C采用保溫材料采用保溫材料保溫保溫H備注備注功能類別功能類別代號代號 常見閥門的圖形符號常見閥門的圖形符號 HG20519.492名稱

6、符 號名稱符 號截止閥閘 閥針型閥球閥升降止回閥安全閥三通閥四通閥旋啟止回閥.SVSV減壓閥SV疏水閥角閥彎頭彎頭三通三通四通四通法蘭蓋法蘭蓋 管件圖例敞開漏斗敞開漏斗閉口漏斗閉口漏斗盲板盲板異徑管異徑管防雨帽防雨帽管帽管帽常開常開 常關(guān)常關(guān)P I C 1 02被測變量字母代號功能字母代號序號工段代號儀表位號組成儀表位號組成被測變量和功能字母代號，是由英文單詞第一個(gè)字母被測變量和功能字母代號，是由英文單詞第一個(gè)字母大寫組成如：大寫組成如：功能代號：功能代號： 顯示顯示 I indicate 控制控制 C control 記錄記錄 R record ; 變送變送T transmitter 報(bào)警報(bào)

7、警 A alarm 開關(guān)開關(guān) S switch ; 燈燈 L lamp; 閥門閥門 V 被測變量被測變量：溫度溫度 T temperature ; 壓力壓力P pressure; 流量流量F flow; 物位物位 L； 密度密度 D density 粘度粘度 V viscosity集中儀表盤面安裝的壓力記錄控制表PRC 301就地（現(xiàn)場）安裝的壓力顯示儀表PI60首字母后繼字母儀表安裝位置的表示儀表安裝位置的表示儀表安裝位置不同，所用圖形符號也不同。儀表安裝位置不同，所用圖形符號也不同。儀表安裝位置的圖形符號儀表安裝位置的圖形符號安裝位置安裝位置圖形符號圖形符號就地安裝 就地安裝（嵌在管道中）

8、 集中盤面 安裝就地盤面安裝集中儀表盤盤后安裝就地儀表盤盤后安裝儀表號儀表號 檢測系統(tǒng)中，每個(gè)儀表都有儀表號。組成：字母代號組合+阿拉伯?dāng)?shù)字 就地儀表盤面后安裝儀表集中儀表盤面安裝儀表集中儀表盤面后安裝儀表就地安裝儀表圖形符號名稱圖形符號名稱就地儀表盤安裝儀表集散控制系統(tǒng)的儀表圖形符號名稱孔板電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)SM 帶彈簧的薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu) 不帶彈簧的薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)M電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)D數(shù)字執(zhí)行機(jī)構(gòu)S電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)單作用活塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)雙作用 調(diào)節(jié)閥的圖形符號帶手輪的氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶氣動閥門定位器的 氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶電氣閥門定位器的 氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶人工復(fù)位裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu) （以電磁執(zhí)行機(jī)

9、構(gòu)為例）SRSR帶遠(yuǎn)程復(fù)位裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu) （以電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例） 調(diào)節(jié)閥的圖形符號字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測變量被測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)）控制（調(diào)節(jié)）檢測元件檢測元件指示指示自動自動-手動操作器手動操作器積分、累積積分、累積記錄或打印記錄或打印開關(guān)

10、、聯(lián)鎖開關(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器或計(jì)算器繼動器或計(jì)算器驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機(jī)構(gòu) 被測變量和儀表功能的字母代號411、儀表位號組成 在檢測、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個(gè)回路的每個(gè)儀表（或元件）都應(yīng)有自己的儀表位號。儀表位號由字母字母代號組合代號組合和回路編號回路編號兩部分組成。示例：T RC-1 01序號（一般用二位數(shù)字，也可以用三位）工序或車間代號（可以一位，也可以用二位數(shù)字）功能字母代號（記錄調(diào)節(jié)）被測變量字母代號（溫度）集中儀表盤面安裝儀表集中儀表盤面安裝儀表 （中間有一橫）（中間有一橫）TRC 101儀表位號表示方法：

11、 字母代號填寫在圓圈上半圈中； 回路編號填寫在圓圈下半圈中。 就地安裝儀表就地安裝儀表 （中間沒有一橫）（中間沒有一橫） TI 101 根據(jù)圖形符號、文字代號以及儀表位號表示方法，可以繪制儀表系統(tǒng)圖。流程圖的識別儀表盤包括：屏式、柜式、框架式、通道式儀表盤和操縱臺。 PRC 301PI601 TICA 201儀表控制回路的表示方法儀表控制回路的表示方法FRCFRC102102執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖示執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖示氣動執(zhí)行氣動執(zhí)行M電動執(zhí)行電動執(zhí)行S電磁執(zhí)行電磁執(zhí)行活塞執(zhí)行活塞執(zhí)行CH3-CH=CH2PI201LRCA201AI201FIC203FIC202201FICTICA201H冷卻水丙烯己烷催化劑、活

12、性劑混合液聚丙烯HL熱水認(rèn)識自動控制（檢測）系統(tǒng)任務(wù)1.2.1 手動控制液位手、大腦、眼睛、腳操作過程分析操作經(jīng)驗(yàn)圖1-1 人工操作圖圖1-2 液位自動控制圖人工操作與自動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)的需要觀察思考執(zhí)行自動控制儀表 規(guī)定液位要控制在40mm-50mm之間，若此時(shí)進(jìn)料閥門開度為70%，液位指示儀表顯示為50mm，那么閥門開度應(yīng)該如何調(diào)整？要觀察進(jìn)料量情況。請你回答！表示液位傳感器：測量液位，并轉(zhuǎn)化成特定信號（標(biāo)準(zhǔn)電流信號、標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號、電壓等）。表示液位控制器：接受變送器送來的信號，與工藝要求的液位高度相比較得出偏差，并

13、以特定信號發(fā)送出去。圖 1-3 液位自動控制系統(tǒng) 眼睛大腦手腳 自動控制儀表傳感器、控制器和控制閥 被控對象完成工藝過程的技術(shù)裝備 ps 附屬儀表：顯示儀表、運(yùn)算類儀表、報(bào)警儀表等簡單控制系統(tǒng)組成控制器傳感器被控對象控制閥給定值R偏差e控制器輸出信號I控制作用q擾動f測定值Z被控變量y管路設(shè)備儀表的情況，物料流動方向信號聯(lián)系，信號的作用方向3.自動控制中常用術(shù)語 被控變量：溫度、壓力、流量、液位、成分等。 擾動：外界因素，如催化劑和活化劑等。 控制變量：如控制閥開度的變化等。 設(shè)定值：被控變量要求的數(shù)值信號。 測量值：反應(yīng)控制變量大小的信號。 偏差：設(shè)定值與測量值之差。 控制器輸出信號：根據(jù)偏

14、差大小和方向，通過運(yùn)算得到的控制指令?？刂泣c(diǎn)的工藝流程圖控制點(diǎn)的工藝流程圖 過程控制系統(tǒng) 串級控制系統(tǒng)單回路PID控制系統(tǒng)小結(jié)n介紹了簡單被控過程的機(jī)理建模方法；n講述了“廣義對象” 動態(tài)特性的典型測試方法；n討論了控制閥“氣開、氣關(guān)”形式與流量特性的選擇問題；n介紹了單回路控制器“正反作用”的選擇原則；n詳細(xì)分析了單回路PID參數(shù)整定方法,n介紹了PID控制器的“防積分飽和” 技術(shù)。本章基本要求n了解串級控制系統(tǒng)的概念與特點(diǎn)；n掌握串級控制系統(tǒng)的方框圖表示法；n結(jié)合控制原理，掌握串級控制系統(tǒng)的分析方法；n了解串級控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則；n掌握串級控制系統(tǒng)的參數(shù)整定方法;反應(yīng)釜溫度單回路控制系統(tǒng)出

15、料進(jìn)料冷卻劑TC調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥夾套槽壁反應(yīng)槽溫度測量變送D2D1T1spT2T1控制變量：冷卻劑量被控變量：反應(yīng)溫度控 制 閥：氣關(guān)閥控制規(guī)律：PID單回路控制系統(tǒng)擾動分析冷卻劑溫度 夾套內(nèi)冷卻水溫度 T2 （經(jīng)對流傳熱）槽壁溫度 反應(yīng)槽溫度T1 （經(jīng)調(diào)節(jié)）冷卻劑流量問題：從擾動開始至調(diào)節(jié)器動作，滯后較大，特別對于大容量的反應(yīng)槽，調(diào)節(jié)滯后更大。調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥夾套槽壁反應(yīng)槽溫度測量變送D2D1T1spT2T1調(diào)節(jié)滯后的解決方法-串級控制對于冷卻劑的擾動，如溫度、閥前壓力等擾動，夾套冷卻水溫度T2比反應(yīng)槽溫度T1能更快地感受到。因而可設(shè)計(jì)夾套水溫單回路控制系統(tǒng)TC2以盡快地克服冷卻水方面的擾動。但TC

16、2的設(shè)定值應(yīng)根據(jù)T1的控制要求作相應(yīng)的變化（這一要求可用反應(yīng)溫度調(diào)節(jié)器TC1來自動實(shí)現(xiàn)）。出料進(jìn)料冷卻劑TC2TC1T2T1反應(yīng)釜溫度的串級控制方案出料進(jìn)料冷卻劑TC2TC1T2T1兩個(gè)調(diào)節(jié)器串在一起工作，調(diào)節(jié)器TC2通過調(diào)節(jié)冷卻劑量以克服冷卻劑方面的擾動；調(diào)節(jié)器TC1通過調(diào)節(jié)夾套內(nèi)水溫的設(shè)定值以保證反應(yīng)溫度維持在工藝所希望的某一給定值。反應(yīng)釜溫度串級控制框圖TC2閥夾套槽壁反應(yīng)槽反應(yīng)器溫度測量D2D1T2spT2T1T1sp夾套水溫測量TC1TC1稱為“主調(diào)節(jié)器”，TC2稱為“副調(diào)節(jié)器”。通用的串級控制系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥副參數(shù)測量變送副對象主對象一次擾動二次擾動主參數(shù)副參數(shù)主參數(shù)測量

17、變送y1,spy2,spy2ym2y1ym1串級控制系統(tǒng)方塊圖Gm2y1,spy2,spy2ym2y1ym1Gm1Gc1Gc2GvGp2D2D1Gp1副回路主回路注：D1、D2 綜合反映了一次擾動、二次擾動對控制系統(tǒng)副參數(shù)與主參數(shù)的動態(tài)影響；主回路是指：副回路閉合狀態(tài)下等效的單回路（將副回路看成是一個(gè)等效的控制閥）。串級系統(tǒng)副環(huán)的等效性Gm2ym2Gc2GvGp2D2y2y2,sp22211mpvcGGGG+222221mpvcpvcGGGGGGG+D2(s)(2sDy2(s)y2,sp串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）副回路（有時(shí)稱內(nèi)環(huán)）具有快速調(diào)節(jié)作用，它能有效地克服二次擾動的影響；由于222221

18、1)()(mpvcGGGGsDsD+而對于動態(tài)滯后較小的副回路，有1222mpvcGGGG22DD 串級控制系統(tǒng)的特點(diǎn)（2）對負(fù)荷或操作條件的變化具有一定的自適應(yīng)能力，并能自動地克服副對象增益或調(diào)節(jié)閥特性的非線性對控制性能的影響。對于內(nèi)環(huán)等效對象的增益2222221mpvcpvcpKKKKKKKK+當(dāng)1222mpvcKKKK221mpKK結(jié)論：當(dāng)副回路增益足夠大時(shí)，使主回路的特性基本上和副對象、調(diào)節(jié)閥的增益無關(guān)（系統(tǒng)的“魯棒性”強(qiáng)）。串級系統(tǒng)的設(shè)計(jì)總體原則n副參數(shù)的選擇應(yīng)使副對象的時(shí)間常數(shù)比主對象的時(shí)間常數(shù)小，調(diào)節(jié)通道短，反應(yīng)靈敏；n副回路應(yīng)包含被控對象所受到的主要干擾；n盡可能將帶有非線性或

19、時(shí)變特性的環(huán)節(jié)包含于副回路中。主調(diào)節(jié)器副調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)閥副參數(shù)測量變送副對象主對象一次擾動二次擾動主參數(shù)副參數(shù)主參數(shù)測量變送y1,spy2,spy2ym2y1ym1溫度+流量、溫度+壓力、液位+流量、溫度+溫度等。常用的串級控制系統(tǒng)串級方案設(shè)計(jì)舉例FCTC進(jìn)料出料燃料油討論：副回路所包含的干擾與副回路快速性之間的矛盾？串級方案設(shè)計(jì)舉例（續(xù)）該控制系統(tǒng)屬于串級控制嗎?串級方案設(shè)計(jì)舉例（續(xù)）1、燃料油熱值變化后，爐膛反應(yīng)滯后3分鐘，而出口溫度滯后15分鐘。2、進(jìn)料擾動也會提前由爐膛溫度反映出。串級系統(tǒng)副參數(shù)的選擇舉例PC123123加熱蒸汽再沸器塔底部FCTCFC分析問題：副回路的快速性與副回路所能包

20、括的擾動范圍之間的矛盾?？梢园磫位芈房刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)原則進(jìn)行。2、副回路應(yīng)包括盡可能多的擾動。串級系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則串級系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則（續(xù)）FCTC進(jìn)料出料燃料油串級系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則（續(xù)）串級系統(tǒng)副調(diào)節(jié)器選型n副調(diào)節(jié)器常選擇PI控制律原因：1、副回路為隨動系統(tǒng)，其設(shè)定值變化頻繁，一般不宜加微分作用；2、副回路的主要目的是快速克服內(nèi)環(huán)中的各種擾動，為加大副回路的調(diào)節(jié)能力，理想上不用加積分作用。但實(shí)際運(yùn)行中，串級系統(tǒng)有時(shí)會斷開主回路，因而，通常需要加入積分作用。但積分作用要求較弱以保證副回路較強(qiáng)的抗干擾能力。串級系統(tǒng)主調(diào)節(jié)器選型n主調(diào)節(jié)器常選擇PI或PID控制律 原因：主回路的任務(wù)是滿足主參數(shù)的定值控制要求。因而對于主參數(shù)為溫度的串級系統(tǒng)，主調(diào)節(jié)器必須加入較強(qiáng)的積分作用（除主參數(shù)為液位的串級均勻控制系統(tǒng)以外）。當(dāng)主對象的調(diào)節(jié)滯后較大，而主參數(shù)變化較平緩時(shí)，可加入通常大小的微分作用。串級系統(tǒng)PID參數(shù)的整定方法nStep 1: 先斷開主回路，按單回路方式整定副調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)。nStep 2: 在主調(diào)節(jié)器為“手動”、副回路閉環(huán)的情況下，測試得到主回路廣義對象的動態(tài)特性與相應(yīng)特征參數(shù)。nStep 3