化工仪表及自动化第1章(第五版)厉玉鸣

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1、化工仪表及自动化第一章自动控制系统基本概念内容提要化工自动化的主要内容自动控制系统的基本组成及表示形式自动控制系统的基本组成自动控制系统的表示形式自动控制系统的分类自动控制系统的过渡过程和品质指标控制系统的静态与动态控制系统的过渡过程控制系统的品质指标影响控制系统过渡过程品质的主要因素1第一节化工自动化的主要内容1.自动检测系统2.自动信号和联锁保护系统3.自动操纵及自动开停车系统4.自动控制系统3利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录，起到人的眼睛的作用。图1-1热交换器自动检测系统示意图当工

2、艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前，信号系统就自动地发出声光信号，告诫操作人员注意，并及时采取措施。如工况已到达危险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以防止事故的发生和扩大。它是生产过程中的一种安全装置。自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。在受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正常状态时，自动控制系统能自动地控制而回到规定的数值范围内。第二节自动控制系统的基本组成及表示形式4图1-2液位人工控制图1-3液位自动控制

3、系统图人工操作与自动控制比较图控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要一、自动控制系统的基本组成第二节自动控制系统的基本组成及表示形式5组成自动化装置被控对象测量元件与变送器自动控制器执行器第二节自动控制系统的基本组成及表示形式1.方框图在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一般都用方框图来表示控制系统的组成。6二、自动控制的表示形式带有输入输出信号的方框比较点分支点图1.4方框的组成单元示意图第二节自动控制系统的基本组成及表示形式下页图为液位自动控制系统地方框图每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方框之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系

4、，箭头指向方框表示为这个环节的输入，箭头离开方框表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。6二、自动控制的表示形式方框图中，x指设定值；z指输出信号；e指偏差信号；p指发出信号；q指出料流量信号；y指被控变量；f指扰动作用。当x取正值，z取负值，e=x-z，负反馈；x取正值，z取正值，e=x+z，正反馈。第二节自动控制系统的基本组成及表示形式液位自动控制的方框图图1-5液位自动控制系统方框图7第二节自动控制系统的基本组成及表示形式其他控制系统用同一种形式地方框图可以代表不同的控制系统图1-6蒸汽加热器温度控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化

5、时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。这个控制系统同样可以用上页中的方框图表示8第二节自动控制系统的基本组成及表示形式注意！方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。9方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联系，并不代表方框之间的物料联系。方框之间连接线的箭头也只是代表信号作用的方向，与工艺流程图上的物料线是不同的。工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个设备，而方框图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向相一致。自动控制系统是一个闭环系统第二节自动控制系统的基本组成及表示形式

6、小结自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。10举例化肥厂的造气自动机就是典型的开环系统的例子自动操纵装置对象操纵作用工艺参数操纵指令图1-7自动操纵系统方框图第二节自动控制系统的基本组成及表示形式小结开环系统：自动机在操作时，一旦开机，就只能是按照预先规定好的程序周而复始地运转。这时被控变量如果发生了变化，自动机不会自动地根据被控变量的实际工况来改变自己的操作。比较闭环系统：有针对性地根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使

7、系统的工作状态始终等于或接近于所希望的状态。112.管道及仪表流程图管道及仪表流程图（P＆IDPipingandInstrumentiondiagram）是自控设计的文字代号、图形符号在工艺流程图上描述生产过程控制的原理图，是控制系统设计、施工中采用的一种图示形式。管道及仪表流程图在工艺流程图的基础上，按其流程顺序，标出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与连锁保护系统等。在控制方案确定以后，由工艺人员和自控人员共同研究绘制。33第二节自动控制系统的基本组成及表示形式34图1-8脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例左图是乙烯生产过程中脱