自控系统工程设计概述(ppt 65页)

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自动控制系统概述.ppt

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第四节 过渡过程和品质指标
二、控制系统的过渡过程
系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
举例
给定值 控制器 执行器
-
测量、变送
干扰
当干扰作用于对象,系
被控变量 统输出y发生变化,在
对象
系统负反馈作用下,经
过一段时间,系统重新
恢复平衡。
控制系统方块图
第四节 过渡过程和品质指标
系统在过渡过程中,被控变量是随时间变化的。被控 变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰 形式。
液位人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
液位自动控制图
第一节 自动控制系统的组成
液位自动控制
常用术语 被控对象:需要实现控制的设备、机械和生产过程 被控变量:对象内要求保持一定数值的物理量,即输出量 控制变量:受执行器控制,用以使被控变量保持一定数值 的物料和能量 干扰:除控制变量以外,作用于对象并引起被控变量变化 的一切因素 给定值:工艺规定被控变量所要保持的数值 偏差:设定值与测量值之差
在生产中,出现的干扰是没有固定形式的,且多半属 于随机性质。在分析和设计控制系统时,为了安全和 方便,常选择一些定型的干扰形式,其中常用的是阶 跃干扰。
第四节 过渡过程和品质指标
常见典型信号 阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。
阶跃信号
数学表达式为: r(t) A t≥0 0 t<0
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

第2讲-自动控制系统概述PPT课件

第2讲-自动控制系统概述PPT课件
象外,控制装置通常是由测量元件、比较元件、
放大元件、执行机构、校正元件以及给定元件等
组成。这些功能元件分别承担相应的职能,共同 完成控制任务。
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直流电动机速度自动
控制的原理结构图如图2- +U
1所示。图中,电位器电压
为输入信号。测速发电机
是电动机转速的测量元件。电 +
电动机
图2-1中,代表电动机转
❖ 所谓自动控制就是指在脱离人的直接干预,利用 控制装置(简称控制器)使被控对象(如设备生 产过程等)的工作状态或简称被控量(如温度、 压力、流量、速度、pH值等)按照预定的规律 运行。实现上述控制目的,由相互制约的各部分 按一定规律组成的具有特定功能的整体称为自动 控制系统。
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❖ 任何一个自动控制系统都是由被控对象和控制器 有机构成的。自动控制系统根据被控对象和具体 用途不同,可以有各种不同的结构形式。图1.1 是一个典型自动控制系统原理图。图中的每一个 方框,代表一个具有特定功能的元件。除被控对
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❖ 3、随动控制系统(或称伺服系统)
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。
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2.2.3 按系统传输信号的性质来分
❖ 1、连续系统
系统各部分的信号都是模拟的连续函数。目前
位 器
功率 放大器
速变化的测速发电机电压
送到输入端与电位器电压
进行比较,两者的差值 (又称偏差信号)控制功


速 发

率放大器(控制器),控

自动控制系统概述ppt课件

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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

自动控制系统ppt课件

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(二) 逆变器输出电压与脉宽的关系 单极式SPWM 脉冲幅值1/2Us.在半个周波内有 N个脉冲,个脉冲不等宽 但中心间距一样, 等三角波的周期
令 第 个矩形脉冲宽度为 其中心点相位角
因为从原点始只有半个三角波
因为输出电压波形 负半波左右对称,是一个奇 次周期函数
把N个矩形脉冲代表的 代入上式,须先求的每个 脉冲的起始和终止相位角
五.研究自动控制系统的方法
定性分析 建立数学模型
定性分析 建立数学模型
定量分析
定性分析
对系统校正 工程实践
对系统校正
称心?
N
Y 工程实践
六.本课程与其它课程的关系
先修课程 电机学、自控原理、电子技术
后续课程 计算机控制系统
六.本课程与其它课程的关系
主要内容 直流电机自动控制系统 交流电机自动控制系统
§7-1变频调速的基本控制方 式
电机调速时希望磁通量Φm为额定值不变 三相异步机每相电势 Eg=4.44f1N1KN1Φm f1------定子频率 KN1---基波绕组系数 N1-----定子每相绕组串联匝数 Φm ----每极气隙磁通量(Wb)
一.基频以下调速
f1从额定f1n向下调。 要求: Eg /f1 =常数。
二.自动控制系统的分类
③过程控制系统 特点:对生产过程自动提供一定的外界条件,
例如:温度、压力、流量、粘度、浓度等参 量保持恒定或按一定的程序变化。对其中的 每一局部,可以是随动系统,也可以是恒值 系统。 例子:化工厂控制系统。
二.自动控制系统的分类
2.按数学模型分类 数学模型 描述系统内部各物理量之间关系的数学表达式。 静态模型 变量各阶导数为零的条件下。
二:直接变频装置(AC-AC)

自动控制原理--控制系统设计 PPT课件

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R2 1 R1Cs = R1 R2 1 R1 R2 Cs R1 R2
E-mail:zhaoduo@
6.2 常用校正环节
1 Td s 1 超前校正网络传函: Gc ( s ) = =
12
Td s 1
s zd s pd
(6.1)
R1 R2 R1 R2 > 1 , T = C 其中 d R2 R1 R2 1 zd = 零点: Td 1 极点: pd = Td z d < pd 频率特性: Gc ( jw ) = 1 1 jTd w 1 jTd w
(6.2)

1 1 1 wm = = Td Td Td 1 1 1 lgwm = lg lg 2 Td Td
(6.3)

1 m = sin 1 1 sin m = 1 sin m
1
(6.4) (6.5)
E-mail:zhaoduo@
6.1.2 控制系统的校正 输出校正
7
输入校正
c
E-mail:zhaoduo@
6.1.2 控制系统的校正 2) 校正方法 a) 满足稳态精度(静态指标) 提高开环增益(增大K); 加入积分环节 1/s (会影响稳定性); b) 满足动态指标 频率法: 调整g , gm , wc 等 (修正静态指标也很方便) 根轨迹法: 调整闭环极点位置 一般,给出频域指标,常用频率法; 给出时域指标,常用根轨迹法;(也可将 时域指标转换为频域指标,而采用频率法)
E-mail:zhaoduo@
6.2 常用校正环节
U o (s) Z2 ( R1C1s 1)( R2C2 s 1) Gc ( s) = = = U i ( s) Z1 Z 2 R1C1 R2C2 s 2 ( R1C1 R2C2 R1C2 ) s 1

自控系统设计_图文

自控系统设计_图文

压力检测 PT-1101 量程:-0.1-1MPa
介质:水
进入DCS 只显示
温度检测 TE-1101 量程:0-100℃ 介质:水,
压力Max 1MPa
进入DCS PID调节
记录、上 下限报警
调节阀
介质:饱和蒸汽
阀前压力:0.6MPa 阀后压力:0.3MPa 最小流量:0.5t/h 最大流量:2t/h 正常流量:1.3t/h
1仪表性能 准确度、重复性、线性度、范围度、量
程范围、信号输出特性、响应时间、压力损 失、最高承受压力等;
2 介质特性 温度、压力、密度、粘度、化学腐蚀、
磨蚀性、结垢、混相、相变、电导率、声速 、导热系数、比热容、等熵指数等;
3 安装条件 管道布置方向,流动方向,检测元件
前后直管段长度、管道口径、维修空间、 电源、接地、辅助设备(如过滤器、消气 器)、安装位置、开口容器还是闭口容器 等
有特殊需求的认证,比如船用设备,通常需要船 级社的认证,象Lloyds’劳埃德船级社认证等。再 有防爆箱体需要相应防爆等级的认证。
七、分配I/O、设计机柜结构
在自控系统中,机柜结构和布线设计 似乎属于技术含量较低的工作,经常被人 忽视,但是优秀的机柜结构及布线是避免 柜内设备之间干扰、外界电磁干扰并保证 设备可靠运行根本。同时优秀的机柜结构 及布线保证了操作者的人身安全,在机柜 的结构与布线设计上有很多需要考虑的问 题。
4 环境条件 环境温度、湿度、电磁干扰、安全性
、防爆、管道震动等;
5 经济条件 仪表购置费用、安装费用、运行费用、
校验费用、维修费用、使用寿命、备品备 件。
仪表选型步骤
1 依据介质种类及五个方面因素初选可 用仪表类型;
2 对初选类型进行资料及价格信息收集 ,为进一步选型做条件准备

自动控制系统工程设计PPT课件

自动控制系统工程设计PPT课件
➢ 连续控制与逻辑控制 ➢ 安全与防爆 ➢ 集中控制方式与就地控制方式
项目实施过程
➢ 项目组成 ➢ 项目实施过程 ➢ 项目过程参与方
.
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1.2 自动控制系统设计的基本知识
1.2.1 设计的主要任务和解决的问题
自动化工程设计的基本任务
工艺生产装置与公用工程、辅助工程系统的控制 检测仪表、在线分析仪表和控制及管理用计算机
程序控制、逻辑控制和自动机的思想同时得到了发展
1833年英国数学家C.巴贝奇在设计分析机时首先提出 程序控制的概念
1936年英国数学家图灵提出著名的图灵机﹐成为现代 数字电子计算机的雏形。图灵机定义可计算函数类﹐
建立了算法理论和自动机理论。
1938年美国电气工程师香农和日本数学家中岛﹐以及 1941年苏联科学家В﹒И﹒舍斯塔科夫﹐分别独立地 建立了逻辑自动机理论﹐用仅有两种工作状态的继电 器组成了逻辑自动机﹐实现了逻辑控制
.
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自动化工程阶段划分与内容
自动化工程设计要分阶段进行,主要有一下 几方面的原因:
便于审查 随时纠正错误,以免施工中返工 协调各专业之间的矛盾
.
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1.2.2 自动控制系统的工程设计流程
基础设计阶段编制4版
初版(简称A版) 内部审查版(简称B版) 用户审查版(简称C版) 确认版(简称D版)
① 系统现场安装 ② 现场调试 ③ 在线测试 ④ 系统最终评价
.
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资料归档
① 设计图纸整理 ② 评价结果整理 ③ 编写使用说明书 ④ 设计完成确认书
.
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谢谢观看!
详细设计阶段编制3版
设计任务书 初步设计 详细设计 现场调试 资料归档
详1版(或称研究版,简称E版)

《自动控制系统》课件

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汇报人:
03
自动控制系统的基本控 制方式
开环控制方式
开环控制的特点:简单、成 本低、响应速度快
开环控制的定义:不依赖于 反馈信号的控制方式
开环控制的应用:在简单、 稳定的系统中使用
开环控制的局限性:无法适 应环境变化,无法实现精确
控制
闭环控制方式
闭环控制:通过反馈信号来控制输 出,使输出与期望值保持一致
自动控制系统是一种能够自 动控制和调节设备或过程的 系统。
自动控制系统的主要功能是 实现对被控对象的自动控制
和调节。
自动控制系统广泛应用于工 业、农业、交通、医疗等领
域。
自动控制系统的组成
传感器:用于检测和控制对象的状 态
控制器:用于接收传感器的输入信 号,处理后输出控制指令
添加标题
添加标题
添加标题
稳定性分类:分为稳定、不稳 定、临界稳定和半稳定
稳定性分析方法:包括时域分 析法、频域分析法和根轨迹分 析法等
快速性
快速性是指系 统对输入信号
的响应速度
快速性指标包 括上升时间、 峰值时间和超
调量
快速性指标反 映了系统的动
态性能
快速性指标对 于控制系统的 稳定性和准确
性至关重要
准确性
自动控制系统的 准确性是指系统 输出与期望输出 之间的误差
发展趋势:智能化、网络化、小型 化、节能化
气动执行器
工作原理:利用压缩空气作为动力源,通过气缸、活塞等部件实现直线或旋转运动 特点:结构简单、体积小、重量轻、响应速度快、易于维护 应用领域:广泛应用于工业自动化、机械制造、化工、食品等行业 发展趋势:智能化、集成化、节能化、环保化
液压执行器
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3.4.5 仪表选型(二次表)
• 电源箱 • 名称:UND电源箱 • 型号:5223-003 • 最大功耗:600VA
3.4 自控设计内容简介
3.4.5 仪表选型(二次表)
• 配电器 • 名称:IDB配电器(5回路) • 型号:5268-3000 • 最大电流:100mA
• A+ • B- 变送器接线端子
3.3 自控工程设计的阶段划分
工程设计要分阶段进行,主要有以下几方面的原因。 (1)便于审查:便于有关部门审核,使设计工作逐步向深度开 展。 (2)随时纠正错误,以免施工中返工:有利于经过多次审核, 把关,及早发现问题,随时纠正,使施工中的返工现象尽量 避免。 (3)协调各专业之间的矛盾:给各专业之间互相协调与配合创 造了有利条件。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.6 详细工程设计编(绘)制的设计文件(DCS组态部分)
(1) 工艺流程显示图; (2) DCS操作组分配表; (3) DCS趋势组分配表; (4) DCS生产报表; (5) 其他必须文件。
3.4 自控设计内容简介
3.4.1 自控工程设计内容
调节阀制订的原则 仪表选型的一般原则 仪表盘、控制室的设计要求 仪表供电、供气要求 仪表报警、连锁系统设计 仪表的防护性设计
3.1 概述
3.1.4 自控工程设计的内容
根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图(PCD); 配合系统专业绘制各版管道仪表流程图(P&ID); 征集研究用户对P&ID及仪表设计规定的意见; 编制仪表采购单,配合采购部门开展仪表和材料的采
购工作; 确定仪表制造商的有关图纸,按仪表制造商返回的技
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(一)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(二)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(三)
3.4 自控设计内容简介
3.4.2 控制室全景图(四)
3.4 自控设计内容简介
3.4.3 仪表盘正面图
3.4 自控设计内容简介
现代过程控制基础
3自控系统工程设计
二○一一年九月
3 自控系统工程设计
1 概述 2 自控设计的体制 3 自控工程设计的阶段划分 4 自控设计内容简介 5 管道仪表流程图
3.1 概述
3.1.1 自控工程设计的定义
自控工程设计是把生产过程自动化 的各种检测、控制方案,用设计图纸资 料和设计文件资料表达出来的全部工作。
• C+ • D- 输出信号1
• E+ • F- 输出信号2
1 2 3 45
A C D E F
3.4 自控设计内容简介
3.4.5 仪表选型(二次表)
配电器按回路可分为单回路、双回路、四回路, 安装形式可分导轨式与架装式,供电电源可有 220VAC或24VDC。
3.4.4 仪表选型(一次表)
3.4 自控设计内容简介
3.4.4 仪表选型(一次表)
• 1151GP中压力变送器 (0~635-3810mmH2O)
• 型号: 1151GP4E12M1B1
• 1151DP中差压变送器 (0~635-3810mmH2O)
• 型号: 1151DP4E12M1B1
3.4 自控设计内容简介
3.1.2.2 计算机自控系统
控制室
工业控制计算机系统
1~5V或4~20mA
4~20mA
声光报警器
24VDC电源
配电器
操作器 4~20mA 伺服放大器
现场
4~20mA 变送器
检测元件
4~20mA
220VAC
调节阀
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.1.2.2 计算机自控系统(二)
控制室
工业控制计算机系统
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.2 基础工程设计编(绘)制的设计文件
(l) 仪表索引; (2) 仪表数据表; (3) 仪表盘布置图; (4) 控制室布置图; (5) DCS系统配置图(初步); (6) 仪表回路图; (7) 联锁系统逻辑图或时序图; (8) 仪表供电系统图; (9) 仪表电缆桥架布置总图; (10) DCS-I/O表; (11) 主要仪表技术说明书; (12) DCS技术规格书; (13) 仪表采购单。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.1 基础工程设计的工作
(l) 设计开工前的技术准备; (2) 编制仪表设计规定; (3) 编制设计计划; (4) 绘制工艺控制图,参加工艺方案审查会; (5) 配合系统专业完成P&ID A版、B版,参加B版
内审会; (6) 接受和提交设计条件; (7) 配台系统专业完成P&ID C版、D版; (8) 提出分包项目设计要求; (9) 编制工程设计文件。
3.1 概述
3.1.5 对自控工程设计人员的要求
(4)自控设计是整个工程设计的一部分,与工艺、化工设备、 电气、土建等其它专业都有联系。 (5)现代生产中由于电子计算机及分析仪表的在线控制,因此 微弱信号的传递,取样管的安装,配线施工中的干扰问题也突 出出来,所以设计人员要引起高度的重视。 (6)现代工业生产中,对于特殊工艺条件下的检测和控制技术 要求比较高,仪表本身的质量固然重要,但施工方法不能忽视。 设计人员不仅要熟悉常规的自动化仪表的各种安装规范外,对 于特殊的检测和控制也要推荐一定的施工方法。
3.3 自控工程设计的阶段划分
工程设计分为两个阶段: 基础工程设计 详细工程设计
基础工程设计阶段编制四版: (l) 初版(简称“A”版); (2) 内部审查版(简称“B”版); (3) 用户审查版(简称“C”版); (4) 确认版(简称“D”版)。
详细工程设计阶段编制三版; (1) 详l版 (或称研究版,简称“E”版‘}; (2) 详2版(或称设计版,简称“F”版); (3) 施工版(简称“G版”)。
术文件,提交仪表接口条件,并开展有关设计工作; 编(绘)制最终自控工程设计文件。
3.1 概述
3.1.5 对自控工程设计人员的要求
要求设计人员综合地考虑某项工程的经济性、安全性、耐 久性和企业的特点,消除公害的措施,与各部门的相互配合等 等,制订出合理的计划。自控设计是工厂建设的一个重要组成 部分,也同样需要运用系统工程的思想指导它的设计与施工的 全过程。为此对设计人员提出以下要求: (1)接到设计任务书后,要认真领会设计任务书的要求,并严 格地贯彻执行一系列技术条例和规定。 (2)按照任务书的要求,从实践中取得第一手资料,作出合理 的设计,使设计建立在可靠和落实的基础上,决不能闭门造车。 (3)在设计中要认真贯彻勤俭建国的方针,加强经济观点,注 意经济效益。对自动化水平的确定要适合国情,对仪表的投资 要进行经济概算。
3.2 自控设计的体制
3.2. 3 《自控专业工程设计文件深度的规定》( HG/T 20638)
3.2. 4《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》(HG/T 20639) (含3个分规定) (1) “自控专业工程设计用典型表格”(HG/T 20639.1); (2) “自控专业工程设计用典型条件表”(HG/T 20639.2); (3) “自控专业工程设计用标准目录”(HG/T 20639.3)。
(1) 设计文件目录; (2) 仪表设计规定; (3) 仪表技术说明书; (4) 仪表施工安装要求; (5) 仪表索引; (6) 仪表数据表; (7) 报警联锁设定值表; (8) 电缆表; (9) 管缆表; (10) 铭牌表; (l 1) 仪表伴热绝热表; (12) 仪表空气分配器表;
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.4 详细工程设计编(绘)制的设计文件(常规仪表部分)
(25) 端子配线图; (26) 半模拟盘接线图; (27) 仪表供电系统图; (28) 供电箱接线图; (29) 仪表穿板接头图; (30) 控制室电缆(管缆)布置图; (31) 仪表位置图; (32) 仪表电缆桥架布置总图; (33) 仪表电缆(管缆)及桥架布置图; (34) 现场仪表配线图; (35) 仪表空气管道平面图(或系统图); (36) 仪表接地系统图; (37) 仪表安装图。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.3 详细工程设计的工作
(l) 提交仪表连接、安装设计条件; (2) 接受管道平面图和分包方技术文件; (3) 配合系统专业完成P&I D E版、F版、G
版; (4) 完成工程设计文件。
3.3 自控工程设计的阶段划分
3.3.4 详细工程设计编(绘)制的设计文件(常规仪表部分)
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.1.2.1 电动单元组合仪表自控系统
显示仪表
调节器
声光报警器
记录仪
控制室
4~20mA 1~5V或4~20mA
24VDC电源
配电器
操作器 4~20mA 伺服放大器
现场
4~20mA 变送器
检测元件
4~20mA
220VAC
调节阀
3.1 概述
3.1.2 自控系统的组成
3.2 自控设计的体制
3.2.2 《自控专业工程设计文件的编制规定》( HG/T 20637)(含8 个分规定) (1) “自控专业工程设计文件的组成和编制”( HG/T 20637.1); (2) “自控专业工程设计用图形符号和文字代号”(HG/T 20637.2); (3) “仪表设计规定的编制”(HG/T 20637.3); (4) “仪表施工安装要求的编制”(HG/T 20637.4); (5) “仪表采购单的编制”(HG/T 20637.5); (6) “仪表技术说明书的编制”(HG/T 20637.6); (7) “仪表安装材科的统计”(HG/T 20637.7); (8) “仪表辅助设备及电缆、管缆的编号”(HG/T 20637.8)。
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