仪表自动化概述分析

参数
Pu
100%
给定
B1
B2
A T
±5%
0% 自动控制系统的过渡过程
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五、自动控制系统
5.4 PID 调节器：根据偏差，按一定的运算规律产生输出信号。
比例P、积分I、微分D 比例P：有两种表示方式:比例度δ%和增益K，K=1/ δ% , K增大，系统的稳定器变差，控制质量提高。 纯比例调节时，K =输出/输入 积分I：积分时间以Ti（分）来表示，积分作用的基 本目的是在系统经受干扰后使系统输出返回设定值（即消 除余差）。 Ti↑系统稳定性↑， Ti↓积分作用越强。 微分D：微分时间以Td（分）来表示，微分作用的基本 目的是能补偿容量的滞后，使系统稳定性改善，从而允许 使用高的增益，并提高响应速度。 Td ↑作用强，太强会 振荡。
分调节 4.3.3 按被调参数的变化规律分类： 定值调节系统：给定值为常数； 随动调节系统：给定值为变数，要求跟随变化； 程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。 4.3.4 按信号种类分类： 气动调节系统，电动调节系统
四、自动调节系统
4.4 主要内容 4.4.1 自动检测系统
利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录。 如：加热炉温度、压力检测
5.3 控制系统的过渡过程 控制系统的过渡过程：
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
五、自动控制系统
4.1.2 显示仪表：能将生产过程中各种参数进行 指示、记录或累计的仪表。可分模拟式、数字 式、图像显示三种。
四、自动调节系统
4.1.3 控制仪表：即调节器，主要是将被 调参数测量值与给定值之间的差值，按 一定的数学关系，转换为调节作用，施 加于对象，以校正由于扰动而引起的偏 差。
4.1.4 执行机构：执行器接受调节器送来 的控制信号，改变被调介质的流量，从 而把被调参数维持在所要求的范围内， 是自动调节系统中一个重要的组成部分。
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五、自动控制系统
比例控制P：比例，输出与偏差成比例，但不能消除余差， 它是以“偏差的大小”来动作的。
Ut K e(t) U0
比例积分控制PI：积分，输出与偏差对时间的积分成比例， 消除余差，它以“偏差是否存在”来动作
Ut
K (e(t) 1 Ti
t
0 edt) U0
比例积分微分控制PID：微分，输出与偏差变化的速度成比 例，有超前调节的作用，对滞后大的对象有很好的效果。
五、自动控制系统
5.1 组成 调节对象：自动调节系统的工艺生产设备
给定值：生产中要求保持的工艺指标
偏差：在自动化系统中，e=x - z 给定值x大于测量值z时为正偏差， 反之为负偏差；但在单独讨论调节器时，正好相反，即e=z - x。
系统的过渡过程：调节系统在受干扰作用后，在调节器的控制下， 被调参数随时间而变化的过程。如果调节正常的话，这个过程是 一个衰减振荡的过程。
4.4.2 自动信号和联锁保护系统 自动信号系统：当工艺参数超出要求范围，自动发出声光信号 联锁保护系统：达到危险状态，打开安全阀或切断某些通路，必 要时紧急停车 如：反应器温度、压力进入危险限时，加大冷却剂量或关闭进料 阀
4.4.3 自动控制系统： 利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制，使他 们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时，能自动的回到规定 范围。
二、仪表自动化的作用
仪表是操作人员的眼睛和手臂， 操作人员通过 检测仪表获得设 备、工艺的特定信号，观察、 分析、判断设备内的运行状况， 并通过控制和执行机构来调整 工艺参数，调控设备运行到最 佳状况。从而对生产过程进行 监测、控制、优化、调度、管 理和决策，达到增加产量、提 高质量、降低消耗、确保安全 等目标的综合性技术。
三、化工自动化的发展历程
➢ 1950s~1960 s 基地式气动单元仪表，基地式电动单元仪表， 膜片式仪表。为化工单元操作的发展提供了技 术支撑。
➢ 1970 s~1980 s 单元组合Ⅱ型仪表：QDZⅡ，DDZ Ⅱ
➢ 1990 s~ 2000 s 单元组合Ⅲ型仪表：QDZⅢ ，DDZ Ⅲ
➢ 2000 s~ 集散控制系统,现场总线迅猛发展。
四、自动调节系统
4.2 表示方法 4.2.1方块图表示方式
控制器
调节
控制器 输出 p
调节器 作用 q
e
干扰作用
f 被调参数
调节对象 y
给定值
测量值
变送器
x+ -
z
四、自动调节系统
4.2.2 流程图表示方式
蒸汽
进料
凝液
TC TT
出料
四、自动调节系统
4.3 分类： 4.3.1 按被调参数分类： 流量调节、温度调节、压力调节、物位调节等； 4.3.2 按调节规律分类： 比例调节、比例微分调节、比例积分调节、比例微分积
四、自动调节系统
4.1 组成:测量仪表、显示记录仪表、控制仪表、执示 记录仪 记录 显示器
变换 检测 仪表
给定值
执行 机构
调节 调节器
四、自动调节系统
4.1.1 测量仪表：用来感受生产过程中压力、流 量、物位、温度等参数变化的元件。变送器的 作用是将测量元件得到的信号转换为一定的标 准信号，送往显示仪表或调节仪表进行显示、 记录或调节。
仪表自动化基础知识培训
仪表自动化概述
惠州炼化二期项目组 Huizhou Refining & Petrochemicals Project Phase II
一、绪论
仪表是实现工业生产过程自动化的重要 工具，它应用广泛。在自动控制系统中， 过程检测仪表将被控变量转换成电信号 或气信号，去进行显示、记录、调节等 单元，从而实现生产过程的自动化，使 之达到我们预期的要求。
x + e 调节器 -
调节阀 变送器
对象 H
五、自动控制系统
5.2 质量指标 衰减比：表示系统的衰减程度的标志，η=B1/B2
（4:1~10:1常用） 最大偏差A 振荡周期Pu 余差C：过渡过程结束后，新稳定值与给定值之
差 过渡时间T：从被调参数变化之时起，直到进入
新的稳态值的±5%所需的时间
五、自动控制系统