文档介绍：12 单回路控制系统
概述
单回路控制系统方框图
单回路控制系统:由一个测量元件、一个变送器、一个控
制器、一个执行器和一个被控对象组成
的单闭环控制系统。也称简单控制系统。
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。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
冷流体
F1,T1i
载热体
F2,T2i
T1O
T20
TC
F’1, T1
F1
T1O
F2
TC
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
FC
FC
FC
换热器的温度控制
1、请问系统(a)和(b)被控变量和操作变量分别是什么?
2、请画出控制系统(a)的方框图。
3、请写出系统(a)输出与输入、输出与扰动的关系表达式。
(a)
(b)
冷流体
F1,T1i
载热体
F2,T2i
T1O
T20
TC
F’1, T1
F1
T1O
F2
TC
单回路控制系统的设计主要包括以下几个环节:
1、被控量和操纵量的选择
2、检测及变送环节的考虑
3、控制阀的选择
4、控制器控制作用的选择
5、控制系统的工程整定和投运
恰当的选择对于稳定生产、提高产品产量和质量、改善劳动条件有很大的作用。
若选择不当,则不论组成什么样的控制系统,选择多么先进的过程检测控制仪表,都不能达到良好的控制效果。
被控量和操纵量的选择
操纵量是被控对象的输入信号,被控量是其输出信号。
被控量的选择
二. 选择方法
(1).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。(如锅炉锅筒的水位控制。)
(2).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。)
选择原则
作为被控量,必须能够获得检测信号并有足够大的灵敏度,滞后要小。
必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状,检测点的选取必须合适。
当生产过程中有多个因素能影响被控量变化时,应分析过程扰动通道特性与控制通道特性对控制质量的影响,正确地选择可控性良好的变量作为操纵(控制)量。
一般希望控制通道克服扰动的能力要强,动态响应应比扰动通道快。通过正确选择控制参数,构成一个控制性能良好的过程控制系统,可有效克服扰动的影响。
操纵量的选择
用来克服干扰对被控变量的影响,实现控制作用的变量。
扰动作用下系统的方框图
对象扰动通道
广义对象
控制器
f
y
yf
xo
x
选择原则:
①操纵量应是可控的,即工艺上允许调节的变量。
②操纵量一般比其它干扰对被控变量的影响更加灵敏。