自动控制流程图
自动控制原理课件2
Tm
GD 2 R 375 cecm
uf Kfn
K f 反馈电压和转速之间的 比例系数
（3）消去中间变量得直流调速系统的动态微分方程
1 T d T K m kd d 2 n 2t 1 T m K kd d n tn ( 1 K K r k )C eU g
其中 Kr K1K 为s正向通道电压放大系数
R(S)
E(S)
G(S)
-
B(S)
H(S)
Y(S)
2.结构图的组成： （1）信号线：带箭头的直线，箭头表示信号传递方向。 （2）引出点（分离点）：表示信号引出或测量的位置。 （3）比较点（相加点）：对两个以上信号加减运算。 （4）方框：方框图内输入环节的传递函数。
3 .动态结构图的绘制步骤： （1）确定系统输入量与输出量。 （2）将复杂系统划分为若干个典型环节。 （3）求出各典型环节对应的传递函数。 （4）作出相应的结构图。 （5）按系统各变量的传递顺序，依次将各元件的结构图连接起来。
二、结构图的简化法则 常用的结构图变换方法可归纳为两类：一类是环节的合并，另一类是信号的分支点或相
加点的移动。 结构图的变换必须遵循的原则是：变换前后的数学关系保持不变，因而也称为结构图的
等效变换。
（一）环节的合并 法则一 环节串联，传递函数相乘。
法则二 环节并联，传递函数相加。
法则三 反馈连接的等效传递函数。
（6）延迟环节 （时滞环节、滞后环节） 特点：输出信号经过一段延迟时间τ 后，可完全复现输入信号。
y(t)/r(t)
0τ
r(t) y(t)
t
G(s) es R(s) e s Y(s)
2.4 系统动态结构图
一、概念 1.动态结构图：是描述系统各组成元件之间信号传递关系的数学图形，它 表示了系统的输入输出之间的关系。
自动控制系统概述ppt课件
号
号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面 安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
4
嵌在管道 中
集中仪表 盘后安装 仪表
5 就地仪表 盘后安装 仪表
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同 功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆 与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同 一图纸上），如下图所示。
对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统 ）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时 的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也 经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭 头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离 开方框的为环节输出。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
注意！
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。 方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联 系，与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化，而输出不会反过来直 接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。 自动控制系统是一个闭环系统
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y
PID图及自动控制系统
手、大脑、眼睛、脚 操作过程分析——操作经验
人工操作与自动控制比较图
图1-1 人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
图1-2 液位自动控制图
观察
思考 执行
自动控制仪表
规定液位要控制在40mm-50mm 之间，若此时进料阀门开度为70% ，液位指示仪表显示为50mm，那么 阀门开度应该如何调整？
每条管道都要标注管道代号 横向管道的管道代号注写在管道线的上方; 竖向管道则注写在管道线左侧，字头向左。
管段序号 工段号
公称直径 管道公称压力等级
物料代号
同类管道顺序号
PL 18 01 50 M 1 E- D
～ ～
隔热或隔声代号 管道材料代号
11
管道流程线的画法及标注
物料代号
代号 物料名称 PA 工艺空气 PG 工艺气体
17
名称 截止阀
闸阀 针型阀 球阀
升降止回阀 旋启止回阀
角阀
常见阀门的图形符号 HG20519.4－92
符号
名称
符号
SV
安全阀
三通阀
○
四通阀
.
减压阀
SV
疏水阀
SV
18
管件图例
弯头
三通
四通
法兰盖
盲板
异径管 防雨帽
管帽
敞开漏斗 闭口漏斗 常开 常关
19
仪表控制点的画法与标注
仪表位号组成
首字母 P I C
检测、显示、控制等仪表的图 形符号是一个细实线圆圈，其 直径约为10 mm。圈外用一条 细实线指向工艺管线或设备轮 廓线上的检测点。
测量点
仪表的图形符号
plc五工位送料小车自动控制示
目录引言 (1)1.课程设计目的 (1)1.1课程设计描述和目标 (2)1.1.1课程设计描述 (2)1.1.2.课程设计目标 (2)2．系统总体方案设计 (3)2.1 系统硬件设计 (3)2.1.1 PLC的选型 (3)2.1.2 S7-200224简介 (3)2.2 系统变量定义及分配表 (3)2.3 系统接线图设计 (4)3．控制系统程序设计 (5)3.1 控制程序流程图设计 (5)3.2五工位送料小车自动控制主电路图 (6)3.3 PLC控制梯形图设计 (7)4．系统调试及结果分析 (13)4.1 系统调试及解决的问题 (13)4.2结果分析 (13)设计总结 (14)参考文献 (15)引言自动控制系统已被广泛应用于人类社会的各个领域。
在工业方面，对于冶金、化工、机械制造等生产过程中遇到的各种物理量，包括温度、流量、压力、厚度、张力、速度、位置、频率、相位等，都有相应的控制系统。
在此基础上通过采用数字计算机还建立起了控制性能更好和自动化程度更高的数字控制系统，以及具有控制与管理双重功能的过程控制系统。
在农业方面的应用包括水位自动控制系统、农业机械的自动操作系统等。
在军事技术方面，自动控制的应用实例有各种类型的伺服系统、火力控制系统、制导与控制系统等。
在航天、航空和航海方面，除了各种形式的控制系统外，应用的领域还包括导航系统、遥控系统和各种仿真器。
此外，在办公室自动化、图书管理、交通管理乃至日常家务方面，自动控制技术也都有着实际的应用。
随着控制理论和控制技术的发展，自动控制系统的应用领域还在不断扩大，几乎涉及生物、医学、生态、经济、社会等所有领域。
运料小车是工业运料的主要设备之一。
广泛应用于自动生产线冶金、有色盒属、煤矿、港口、码头等行业，各工序之间的物品常用有轨小车来转运。
小车通常采用电动机驱动，电动机正转小车前进，电动机反转小车后退。
本文采用PLC技术，研究了运料小车的控制方法。
1.课程设计目的培养学生综合运用PLC及有关先修课程的基础知识，去解决某一实际问题的基本训练。
自动控制流程图
1工业污水处理系统的工作原理1、1控制系统总体框图PLC为核心控制器,通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入,以及相关模拟量的输入,完成相关设备的运行、停止与调速控制。
3-2电气控制系统框图1、2工作过程控制过程可以分为单设备手动控制功能与自动运行功能。
在手动控制模式下,单设备可以单独运行,不影响其她设备运行。
如图4-1所示。
图4-1模式选择流程图1、3手动模式在就地箱手动模式下,可单独调试每个设备的运行,如图4-2所示。
在此模式下,可以通过按钮对加氯系统、电动阀门、曝气机、刮泥机,以及各类泵进行控制。
图4-2手动操作模式流程图1、4自动模式处于自动方式时,系统上电后,按下自动启动确认后系统运行,系统开始工作,其工作过程包括以下几个方面。
PLC检测到传感器状态进行启动如图4-3所示。
图4-3 自动操作模式流程图2自动控制流程在自动控制模式流程图中,调用了各个控制系统的程序,主要包括提升泵、潜水泵程序、加药系统程序、曝气沉砂系统程序、污泥回流泵系统程序。
以及污泥脱水系统程序,以下将分别介绍各个子程序的工作过程。
1提升泵控制流程图2潜水泵程序主要控制潜水泵的运行与停止,其工作过程包括以下几个方面:(1)自动过程开始启动潜水泵。
(2)检测液面高度,低于最低位传感器时,开始定时防止误判。
(3)定时到后,若仍低于最低位传感器,则停止潜水泵运行,否则潜水泵继续运行。
(4)检测液面处于中位与高位传感器之间时,开始定时防止误判。
(5)定时到后,若液面仍持续处于高位传感器,则输出报警信号。
潜水泵工作流程图如图4-5所示。
图4-5潜水泵工作流程图3曝气沉砂系统工作流程图如图4-7所示。
4-7曝气沉砂系统工作流程图4污泥回流系统程序主要控制污泥回流泵的运行与停止,其工作过程包括以下几个方面。
(1)自动过程开始首先检测液面高低,若低于最低位传感器,启动定时。
(2)定时到,若液面仍低于最低位传感器则停止回流泵运行。
自动控制理论信号流程图补充
P1 G1G2G3G4G5G6
1 1
(s)
G1G2G3G4G5G6
1 G2G3 H 2 G4G5 H 3 G3G4 H4 G1G2G3G4G5G6 H1 G2G3G4G5 H 2 H 3
Mason 公式（2）
例 2 求传递函数 C(s)/R(s)
控制系统结构图
例 2 求C(s)/R(s)
P3 G2G3G4G5
3 1
P4 G2G4G5
4 1
P5 G3G4G6
5 1
P6 G6 H2G2G4
6 1
(s) G1G2G3G4 G1G2G4 G2G3G4G5 G2G4G5 G3G4G6 G2G4G6 H 2 1 G2 H 2 G1G2G3G4 H1 G1G2G4 H1
信号流图与结构图的转换（1） 控制系统信号流图
（1）信号流图 结构图
控制系统结构图
信号流图与结构图的转换（2）
控制系统结构图
（2）结构图 信号流图
系统信号流图
§2.5.2 梅逊（Mason）增益公式
Mason公式:
— 特征式
1 n
G(s) Δ k1 PkΔk
1 La Lb Lc Ld Le L f
Mason 公式（6）
例 6 求传递函数 C(s)/R(s), C(s)/N(s)
控制系统结构图
例6 求 C(s)/R(s), C(s)/N(s)
1 [ G2 H G1G2 G1G3 ] G1G2G3 H
1 G2 H G1G2 G1G3 G1G2G3 H
P1 G1G2
P2 G1G3
• 环节：具有相同形式传递函数的元部件的 分类。
• 典型环节及其传递函数.doc • 不同的元部件可以有相同的传递函数； • 若输入输出变量选择不同，同一部件可以
自动控制系统概述
第一节 自动控制系统的组成
自动控制系统的组成：控制器、执行器、被控对象及 测量变送环节四部分组成。
自动控制系统方块图
第一节 自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设
备、机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简 称对象。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之四
（4） 过渡时间
从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平 衡时止，过渡过程所经历的时间叫过渡时间。一般在稳态 值的上下规定一个小范围，当被控变量进入该范围并不再 越出时，就认为被控变量已经达到新的稳态值，或者说过 渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值的±５％（也有 的规定为±２％）。
第四节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之五
（5）震荡周期或频率
过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振 荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。在衰减比相同 的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短 一些为好。
第四节 过渡过程和品质指标
举例 某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过 渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、 衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200℃）。
阶跃干扰作用
第四节 过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程
√
对于控制质量要求不 高的场合，如果被控
等幅震荡过程 ？变的量范允围许内在振工荡艺（许主可要
指在位式控制时）， 才可采用。
发散震荡过程
X
流程图—图解预作用系统的操作与控制(超详细)!
流程图—图解预作用系统的操作与控制（超详细）！1预作用系统（充气双联锁）操作与控制消防水泵启停泵控制要求直接自动控制1）由火灾自动报警系统、消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位消防水箱出水管上的流量开关和报警阀组压力开关直接自动启动消防水泵。
2）除火灾自动报警系统直接自动控制启泵方式外，其余方式为直接连锁启动，不受消防控制室（盘）处于自动或手动状态影响。
3）火灾自动报警系统直接自动启动消防水泵的原理消防联动控制器处于自动状态下，当火灾报警系统接收到“火灾探测器或手动火灾报警按钮报警信号”与“充气管道上压力开关报警信号”时（“与”逻辑），作为触发信号，消防联动控制器自动联动启动消防水泵。
注意：消防联动控制器处于手动状态下，该方式无法正常工作。
消防控制室（盘）远程控制1）远程自动控制消防联动控制器处于自动状态下，当火灾报警系统接收到“消防水泵出水管上设置的压力开关或高位消防水箱出水管上的流量开关或报警阀组压力开关”报警信号时，作为触发信号，消防联动控制器远程联动启动消防水泵。
2）远程手动控制消防泵控制箱（柜）的启动和停止按钮用专用线路直接连接至设置在消防控制室内的消防联动控制器手动控制盘，通过手动控制盘远程手动启停消防水泵。
现场应急操作消防水泵房现场应急操作，包括消防泵房就地强制启动和机械应急启动。
注意：1）消防水泵禁止设置自动停泵控制。
2）消防水泵控制柜应具备定期巡检功能。
预作用装置控制方式自动控制充气双联锁预作用装置是由火灾自动报警系统和充气管道上设置的压力开关控制。
即消防联动控制器处于自动状态下，当火灾报警系统接收到“火灾探测器或手动火灾报警按钮报警信号”与“充气官道上压力开关报警信号”时（“与”逻辑），作为触发信号，消防联动控制器自动开启预作用装置的电磁阀，从而启动预作用装置。
消防控制室远程控制1）远程自动控制消防联动控制器处于自动状态下，当火灾报警系统接收到“消防水泵出水管上设置的压力开关或高位消防水箱出水管上的流量开关”报警信号时，作为触发信号，消防联动控制器远程自动联动开启预作用装置控制管路上电磁阀，以控制预作用装置开启。
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自动控制流程图
标准化文件发布号：（9312-EUATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
PLC为核心控制器，通过检测操作面板按钮的输入、各类传感器的输入，以及相关模拟量的输入，完成相关设备的运行、停止和调速控制。
3-2电气控制系统框图
工作过程
控制过程可以分为单设备手动控制功能和自动运行功能。
在手动控制模式下，单设备可以单独运行，不影响其他设备运行。
如图4-1所示。
图4-1模式选择流程图
手动模式
在就地箱手动模式下，可单独调试每个设备的运行，如图4-2所示。
在此模式下，可以通过按钮对加氯系统、电动阀门、曝气机、刮泥机，以及各类泵进行控制。
图4-2手动操作模式流程图
自动模式
处于自动方式时，系统上电后，按下自动启动确认后系统运行，系统开始工作，其工作过程包括以下几个方面。
PLC检测到传感器状态进行启动如图4-3所示。
图4-3 自动操作模式流程图
2自动控制流程
在自动控制模式流程图中，调用了各个控制系统的程序，主要包括提升泵、潜水泵程序、加药系统程序、曝气沉砂系统程序、污泥回流泵系统程序。
以及污泥脱水系统程序，以下将分别介绍各个子程序的工作过程。
1提升泵控制流程图
2潜水泵程序主要控制潜水泵的运行和停止，其工作过程包括以下几个方面：（1）自动过程开始启动潜水泵。
（2）检测液面高度，低于最低位传感器时，开始定时防止误判。
（3）定时到后，若仍低于最低位传感器，则停止潜水泵运行，否则潜水泵继续运行。
（4）检测液面处于中位和高位传感器之间时，开始定时防止误判。
（5）定时到后，若液面仍持续处于高位传感器，则输出报警信号。
潜水泵工作流程图如图4-5所示。
图4-5潜水泵工作流程图3曝气沉砂系统工作流程图如图4-7所示。
4-7曝气沉砂系统工作流程图
4污泥回流系统程序主要控制污泥回流泵的运行和停止，其工作过程包括以下几个方面。
（1）自动过程开始首先检测液面高低，若低于最低位传感器，启动定时。
（2）定时到，若液面仍低于最低位传感器则停止回流泵运行。
（3）若液面处于最高位和最低位之间，启动污泥回流泵。
（4）若液面高于最高位传感器时，启动定时。
（5）定时到，若液面仍处于最高位传感器时，输出报警信号。
污泥回流系统工作流程图如图4-8所示。
图4-8污泥回流系统工作流程图
5污泥脱水系统程序主要控制离心式脱水机，启动定时。
（1）自动过程开始首先启动离心式脱水机，启动定时。
（2）定时到，启动聚合物泵，启动定时。
（3）定时到，启动污泥泵和切割机。
污泥脱水系统工作流程图如图4-9所示。
图4-9污泥脱水系统工作流程图
6曝气过程控制工艺
工业污水处理后的水质是否达到排放标准，化学需氧量（COD）是重要的水质指标。
COD是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化成CO2、H2O所消耗的氧量。
BOD的测定需费时5天，且测定结果易受多种因素影响，误差较大。
COD的检测比较精确，但方法繁琐，耗时约2小时。
虽然有COD浓度在线检测仪可以在线检测，但仍存在滞后（30分钟左右），测量结果严重滞后于实际运行时间，不能及时反映实际情况。
另外，COD检测仪的价格也较昂贵，增加了控制系统的成本。
所以有必要找出简单、可行的控制参数。
7氯气投加环节工艺
氯气投加消毒效果的好坏与原水PH值、水温、浊度和接触时间有直接的关系。
人工进行加氯量控制，不仅对操作工人不安全，而且投加量也难以准确控制。
投加量少了，达不到杀菌消毒效果；投加量多了虽杀菌效果得到了保证，但水将呈氯臭味难以饮用，此外管道腐蚀将加剧，生产成本也上升。
近年来，人工加氯逐渐被自动方式取代。
氯气投加系统具有大惯性、大滞后的特点，其过渡过程和纯滞后时间均较长，并且系统的干扰因素较多，对这样一个系统，使用一般的PID调节很难满足控制要求。
为了精确控制投加的氯量，运用模糊自整定PID参数控制器对氯气投加系统进行自动控制。
氯气投加自动控制系统如图4-11所示。
图4-11氯气投加自控原理图
8反冲洗控制工艺。