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1《化工仪表自动化》《化工过程控制及仪表》石化专10－1、2、3班总课时：42授课教师：吴润华第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》2课程介绍《化工仪表自动化》是利用自动控制学科、仪器仪表科学及计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科的一门综合课程。通过本课程的学习，能了解和掌握化工过程控制与仪表的基本知识，领会自动控制系统的组成及原理第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》3概述：生产过程自动化是工业企业现代化水平的一个重要标志。生产过程自动化：用自动化装置来管理生产过程的方法就是生产过程自动化。自动控制（调节）系统是自动化生产的核心部分，只有自动控制系统才能自动地排除各种干扰因素对工艺参数（主要四大参数P、H、F、T）的影响，使它们始终保持在预先规定的数值上，保挣生产维持在正常或最佳的工艺操作状态。第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》4§1.1生产过程自动化的主要内容:生产过程自动化，一般包括四个方面的内容。•自动检测系统:•信号联锁系统：•自动操纵系统：•自动控制系统：利用各种检测仪器对主要工艺参数进行指示或记录，“了解”生产的任务。对某此关键性参数设有自动信号联锁装置。当工艺参超过了允许范围，系统自动地发出声光报警信号，以提示及时采取措施。根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性的操作。对生产中某些关键性参数进行自动调节，使它们在受到干扰的影响而偏离正常状态时，能自动地调回到规定的的数值范围内。下午1时45分27秒5•Utilizingcontrolequipmentsmakessomevariablesofcontrolledplantactasthereferencecommandwhennoonetakespartdirectly.Modernplant6```原油泵－泵-18/19/29泵-17/18/17/1常四305℃常三246℃常二188℃366℃塔-3350℃0.078MPa114℃0.040一蒸馏装置控制流程图减一150℃101常一中减四出装置16m3/h75℃冷回流55t/h出装置40t/h塔101212℃325m3/h减顶瓦斯至炉或放空炉炉-1容-101容-102容-103塔-4炉-2容-1减二出装置25m3/h66℃减三出装置33m3/h75℃渣油出装置89m3/h108℃减一出15m3/h容—4减顶作柴油1.m3/h冷回流55m3/h容—2216℃处理量：设计300万吨/年实际处理量8000t/d104℃0.081MPa初循115/45℃100m3/h塔-1塔-3380℃泵-29/30/31去炉烧、尾气、放空-97KPa52℃198℃氧3.8%η89%减二240℃减三325℃容-7容-8容-111/B塔-2炉-1脱水减四343℃电脱盐罐蒸汽450℃198℃氧3.8%η88%航空煤油灯油、柴油馏份油汽油乙烯/重整原料汽油乙烯/重整原料（放大图看Word文档）第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》7§1.2自动控制系统的组成人工控制自动控制控制系统的组成：a、被控对象（对象）b、检测变送器c、控制器d、执行器(自动化装置)e、辅助装置控制器§1.3控制流程图第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》8§1.3自动控制系统的方框图方框：表示一个组成部分，称为环节。环节箭头连线：表示信号传递关系。圆圈：比较环节，表示信号相加减。+-一、简单控制系统方框图：控制器被控对象执行器控制器检测元件及变送器＋－被控对象执行器控制器检测元件及变送器＋－被控变量y给定值xym测量值操纵变量m控制信号u偏差e干扰ƒ第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》9被控变量：需要控制的工艺参数给定值（或设定值）：对应于生产过程中被控变量的期望值测量值：由检测元件的测到的被控变量的实际值。操纵变量（或控制变量）：受控于调节阀，用以克服干扰影响，实现控制作用的变量。它为调节阀的输出信号。干扰（或外界扰动）：引起被控变量偏离给定值的，除操作变量以外的各种因素。偏差信号：给定值与测量值的差。在反馈系统中，调节器是根据偏差信号的大小来控制操纵变量的。控制信号：控制器将偏差按一定规律计算得到的量。二、控制系统常用术语：第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》10§1.4自动控制系统的分类分类方法很多，最经常使用的是按给定值的特点（是否变化？如何变化？）来划分。定值控制系统随动控制系统程序控制系统111.2.2按系统输入信号的变化规律不同来分恒值（定值）控制系统:x(t)=constant程序控制系统:x(t)=f(t)(canbeknown)3.随动控制系统（或称伺服系统）x(t)=f(t)(cannotbeknown)这类系统的特点是输入信号是一个未知函数,要求输出量跟随给定量变化。如火炮自动跟踪系统.工业自动化仪表中的显示记录仪，跟踪卫星的雷达天线控制系统等均属于随动控制系统。下午1时45分27秒12定值控制系统实例1下午1时45分27秒13定值控制系统实例2下午1时45分27秒14定值控制系统实例3下午1时45分27秒15陀螺仪装入运载火箭下午1时45分27秒16国际空间站更换陀螺仪下午1时45分27秒17程序控制系统实例下午1时45分27秒18随动系统实例1下午1时45分27秒19随动系统实例2下午1时45分27秒20随动系统实例3下午1时45分27秒21随动系统实例4下午1时45分27秒22随动系统实例5第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》23一、控制系统的过渡过程自动控制系统静态与动态：静态1（e不变)干扰作用e变化控制作用静态2（e不变)动态（过渡过程）§1.5控制系统的过渡过程及其性能指标阶跃干扰：ƒt非振荡的单调过程(非周期衰减过程）衰减振荡过程等幅振荡过程发散振荡过程0下午1时45分27秒24控制系统的过渡过程的四种形式3.等幅振荡过程1.非周期衰减过程0t0yy0t004.发散振荡过程tt0t2.衰减振荡过程yty0t0t第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》25二、控制系统的性能指标：最大偏差A(或超调量σ):衰减比(A-C)/(B-C)：一般要求为4:1～10:1回复时间t(过渡过程时间、调整时间)余差C振荡周期T质量指标主要有五项：(衰减振荡过程)ytABCT误差范围下午1时45分27秒26+给定值x测量值-z变送器ep调节作用调节器q被调参数y干扰作用f调节对象控制器控制器输出§1.6控制流程图方块图表示方式流程图表示方式进料出料TCTT凝液蒸汽下午1时45分27秒27控制流程图符号意义序号安装位置图形符号备注序号安装位置图形符号备注1就地安装仪表4集中仪表盘后安装仪表嵌在管道中2集中仪表盘面安装仪表5就地仪表盘后安装仪表3就地仪表盘面安装仪表下午1时45分27秒28控制流程图字母意义字母第一位字母后继字母字母第一位字母后继字母被测变量修饰词功能被测变量修饰词功能A分析报警P压力C电导率控制Q数量积分累积D密度差R放射性记录E电压S速度安全开关F流量比T温度传送I电流指示V粘度阀K时间W力L物位YM水分Z位置执行机构第一章自动控制系统基本概念《化工仪表自动化》29本章小结小结：1、自动化系统的四种类型；2、自动控制系统的组成及其基本工作原理；3、简单控制系统的方框图；4、自动控制系统的常用术语；5、控制系统的五项.性能指标；