文档介绍：化工仪表及自动化
第七章简单控制系统
内容提要
简单控制系统的机构与组成
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
控制器控制规律的选择
控制器参数的工程整定
临界比例度法
衰减曲线法
经验凑试法
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第一节简单控制系统的机构与组成
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简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
图7-1 液位控制系统
图7-2 温度控制系统
在本课件以后的控制系统图中,也将不再画出测量、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罢了。
说明
第一节简单控制系统的机构与组成
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图7-3 简单控制系统的方块图
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、控制器和执行器。
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控制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。
第二节简单控制系统的设计
一、被控变量的选择
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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,这种操作是既紧张而又频繁的。
第二节简单控制系统的设计
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。
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第二节简单控制系统的设计
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图7-4 精馏过程示意图
1—精馏塔;2—蒸汽加热器
图7-5 苯-甲苯溶液的T-x图
图7-6 苯-甲苯溶液的p-x图
举例
第二节简单控制系统的设计
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。
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第二节简单控制系统的设计
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选择被控变量的原则
(1)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,一般是工艺过程中较重要的变量。
(2)被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰影响而变化。为维持其恒定,需要较频繁的调节。
(3)尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得直接指标信号,或其测量和变送信号滞后很大时,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。
第二节简单控制系统的设计
(4)被控变量应能被测量出来,并具有足够大的灵敏度。
(5)选择被控变量时,必须考虑工艺合理性和国内仪表产品现状。
(6)被控变量应是独立可控的。
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