《单回路控制系统》PPT课件

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1、第四章单回路控制系统控制装置执行器过程+r(t)e(t)_检测元件、变送器比较机构控制器q(t)被控变量c(t)扰动f(t)广义对象测量值y(t)u(t)1过程控制系统设计步骤过程控制系统的设计是工程设计的一个重要环节，设计的正确与否，直接影响到工程能否投入正常运行。因此要求过程控制专业人员必须根据生产过程的特点、工艺对象的特性和生产操作的规律，只有正确运用过程控制理论，合理选用自动化技术工具，才能设计出技术先进、经济合理、符合生产要求的控制系统。设计要求：1、安全性2、稳定性3、经济性2过程控制系统设计的具体步骤为：（1）根据工艺要求和控制目标

2、确定系统变量（2）建立数学模型（3）确定控制方案（4）选择硬件设备（5）选择控制算法，进行控制器设计（6）软件设计系统设计完成后，进行设备安装、调试与整定，再投入运行。对于过程控制系统而言，控制方案的选择和调节器参数整定是其两个重要的内容。3过程控制系统从结构形式可分为单回路系统和多回路系统。单回路控制系统包含一个测量变送器、一个调节器、一个执行器和对象，对对象的某一个被控参数进行闭环负反馈控制。多回路控制系统内部包含两个以上的单回路系统，对过程两个以上的参数进行闭环负反馈控制，其控制目标保证被控过程的被控参数满足工艺要求。4在系统分析、设计和整

3、定中，单回路系统设计是最基本的方法，适用于其他各类复杂控制系统的分析、设计、整定和投运。通常在选择控制方案时，只有在简单控制系统不能满足生产过程控制的要求时，才考虑采用两个回路以上组成的复杂控制系统。单回路控制系统适用于被控对象滞后时间较小，负载和干扰不大，控制质量要求不很高的场合。5主要内容4.1概述4.2被控量与操纵量的选择4.3检测及变送环节的考虑4.4控制阀的选择4.5控制器控制规律及作用方向的选择4.6控制器参数的工程整定4.7控制系统的投运4.8单回路控制系统设计实例61、换热器的温度控制热交换器是常见的一种传热设备，通过它可以将冷物

4、料加热(或冷却)到预定的温度。图示为一个列管式换热器，其中载流体的热量首先传给套管的内壁，经管壁传导后再传给冷流体。传热过程中存在几个串联的热阻，故换热器是一个多容量对象，时间常数和滞后都比较大。71、换热器的温度控制根据工艺要求，需要控制的参数是冷流体被加热后的出口温度T1O，此温度要求保持在某一设定数值。影响出口温度T1O的扰动因素主要有：冷流体进口温度T1i和流量F1、载热体入口温度T2i和流量F2等。常见控制方案有下面两种：方案一：控制载热体流量(b)方案二：控制冷流体分流量冷流F1,T1i体载热体F2,T2iT1OT20TCF’1,T1

5、F1T1OF2TC换热器温度控制82、离心泵的流量控制离心泵是液体输送的常用设备。生产工艺往往对输送的流体流量有定量的要求。此时被控量是离心泵的实际排出液体的流量，扰动因素主要有管道阻力特性的变化和泵的供电电压的变化等。离心泵流量控制92、离心泵的流量控制离心泵是液体输送的常用设备。生产工艺往往对输送的流体流量有定量的要求。此时被控量是离心泵的实际排出液体的流量，扰动因素主要有管道阻力特性的变化和泵的供电电压的变化等。控制方案常见的有如下三种：(a)直接节流方案(b)控制旁路流量方案(c)控制转速方案离心泵流量控制FCFCFC104.1概述检测/

6、变送控制器执行器对象实际值期望值SP图4-1单回路控制系统单回路（系统）:反馈控制中的最基本系统特点：简单、有效、应用最成熟、最普遍占90%以上11系统组成及分析系统组成锅炉汽包水位控制系统蒸汽汽包给水省煤器被控变量：汽包液位过程（被控对象）：锅炉汽包操纵变量：进水流量主要扰动：蒸汽量的变化被控对象（被控过程）、测量变送、控制器、控制阀124.2被控量和操纵量的选择4.2.1被控量的选择原则控制系统的设计目标:即，要控制什么　基于工艺要求，选择的结果直接影响生产（产量、质量、安全）选直接参数即能直接反映生产过程产品产量和质量，以及安全运行的参数

7、(如锅炉水位控制)。选间接参数当选直接参数有困难时采用，间接指标与直接指标之间必须是一一对应的函数关系(如锌精矿沸腾炉的炉温控制，炉温是反映焙砂质量的一个间接指标)。13直接指标选择1）表征其质量指标是一个变量，应选用这个受控变量。如汽包液位L2）表征其质量指标是两个变量，应根据自由度选择14被控变量选择原则1、直接指标测量滞后小，选择直接指标为受控变量2、选择间接指标时应考虑①工艺合理性②测量滞后小，对直接指标有最大灵敏度③实施方便3、直接指标信号微弱，可选用间接指标4、考虑国内外仪表状况154.2.2操纵量的选择操纵量是克服扰动影响、使系统

8、重新恢复平稳运行的积极因素，应该遵循快速、有效地克服干扰的原则去选择操纵量。输入输出加热炉:燃料油成分、燃料油压力、燃料油雾化、燃料油流