过程装备控制基础 课件.ppt

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1、过程装备控制技术及应用2.2单回路控制系统内容提要2.2.1简单控制系统的设计被控变量的选择操纵变量的选择测量元件特性的影响2.2.2调节器调节规律的选择位式PIDPIPDPID2.2.3调节器参数的工程整定临界比例度法衰减曲线法经验凑试法2.2.1单回路控制系统的设计单回路控制系统，也称为简单控制系统，通常是指由一个测量元件、变送器、一个调节器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。图液位控制系统图温度控制系统在以后的控制系统图中，将不再画出测量、变送环节，但要注意在实际的系统中总是存在这一环节，只是在画图时被省略了。说明：选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀

2、选择调节规律系统投运参数整定概述调节器(LC或TC)执行器（控制阀）被控对象（液位储槽或换热器）测量、变送环节（LT或TT）被控变量（液位或温度）干扰偏差设定值＋－广义对象简单控制系统方块图图　简单控制系统的方块图2.2.1单回路控制系统的设计从图中可知简单控制系统由四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、调节器和执行器。在该系统中有着一条从系统的输出端引向输入端的反馈路线，也就是说该系统中的调节器是根据被控变量的测量值与给定值的偏差来进行控制的。选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律系统投运参数整定概述2.2.1单回路控制系统的设计选择被控变量选择控制

3、变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律系统投运参数整定概述设计一个控制系统，首先应对被控对象做全面的了解。包括：被控对象的特性（动静态）；工艺过程；设备特性，等；确定正确的控制方案，包括：合理地选择被控变量与操纵变量；选择合适的检测变送元件及检测位置；选用恰当的执行器、调节器以及调节器调节规律等；最后将调节器的参数整定到最佳值。2.2.1单回路控制系统的设计一、被控变量的选择生产过程中希望借助自动控制保持恒定值（或按一定规律变化）的变量称为被控变量。被控变量的界定它们对产品的产量、质量以及安全具有决定性的作用，而人工操作又难以满足要求的；人工操作虽然可以满足要求，但是，这种操作

4、是既紧张而又频繁的。选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律系统投运参数整定概述被控变量的分类（按照与生产过程的关系）直接指标控制；间接指标控制。明确控制目的使生产过程自动按照预定的目标进行，并使工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预定规律变化）分析生产工艺“关键”变量：对产品的产量、质量以及生产过程的安全具有决定作用的变量确定被控变量两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应关系而反应又快的变量做为间接控制指标。选择被控变量选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律

5、系统投运参数整定概述2.2.1单回路控制系统的设计2.2.1单回路控制系统的设计图　精馏过程示意图1—精馏塔；2—蒸汽加热器苯-甲苯溶液的T-x图苯-甲苯溶液的p-x图举例精馏塔系统的被控变量选择选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律系统投运参数整定概述塔顶易挥发组分纯度XD、塔顶温度TD、塔顶压力P三者之间的关系为：XD=f(TD，P)，两个独立变量。2.2.1单回路控制系统的设计从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。原因在精馏塔操作中，压力往往需要固定。只有将塔操作在规定的压力下，才易于保证塔的分离纯度，保证塔的效率和经济性。在塔压固定的情况下，精

6、馏塔各层塔板上的压力基本上是不变的，这样各层塔板上的温度与组分之间就有一定的单值对应关系。所选变量有足够的灵敏度。选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律系统投运参数整定概述要有代表性。被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操作状态，一般都是工艺过程中比较重要的变量。应该独立可控。简单控制系统的被控变量应避免和其他控制系统的被控变量有关联（耦合)关系。滞后要小。采用直接指标作为被控变量最直接也最有效。当无法获得直接指标信号，或其测量和变送环节滞后很大时，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。灵敏度要高。被控变量应能被测量出来，并具有足够

7、大的灵敏度。成本要低。选择被控变量时，必须考虑工艺的合理性和国内仪表产品现状。被控变量选择的一般原则选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律系统投运参数整定概述2.2.1单回路控制系统的设计2.2.1单回路控制系统的设计二、操纵变量的选择1.操纵变量（控制变量）在自动控制系统中，把用来克服干扰对被控变量的影响，实现控制作用的变量称为操纵变量。最常见的操纵变量是介质的流量。操作变量干扰通过工艺分析确定选择被控变量选择控制变量处理测量信号选择调节阀选择调节规律系统投运参数整定概