过程装备控制技术及应用

m
T
控制器
执行器
换热器
反 Tm
正
正
测量元件及变送器
第1章控制系统的基本概念作业讲评
本章作业：Pg11： 6、7、补充题1：求过渡过程性能指标。 本章思考题： Pg11：1、 2、3、4、5、8、9、10
1-2（教材P11：7）图1-12为贮槽液位控制系统,工艺要求液位保 持为某一数值。
① 试画出该系统的方框图； ② 指出该系统中被控对象、被控变量、操作变量、干扰作用各 是什么？
第1章 自动控制系统基本知识 学习重点
1 掌握自动控制系统的组成，各环节的作用以及各环节 之间的联系。 2 掌握方块图的画法，对一个具体的控制系统来说，能 准确指出被控对象 、被控变量、操纵变量 、扰动量等 参数。 3 掌握带控制点流程图上常用图形符号的含义。 4 掌握闭环控制系统在阶跃扰动作用下，过渡过程的几 种基本形式及过渡过程品质指标的含义。 本章作业：Pg11： 6、7、补充题1：求过渡过程性能 指标。 本章思考题： Pg11：1、 2、3、4、5、8、9、10
▲画法方块图要注意的几个要点：
① 组成控制系统的环节用“方块”表示
②信号联系箭头符号不能丢
③负反馈负号不能丢
④对某一具体的控制系统来说，应指出被控对象、被控变量、操纵 变量、干扰变量是什么？
⑤ 给定值、被控变量不是环节，不用方块表示
第1章控制系统的基本概念作业讲评
本章作业：Pg11： 6、7、补充题1：求过渡过程性能指标。 本章思考题： Pg11：1、 2、3、4、5、8、9、10
第1章控制系统的基本概念作业讲评
p11：题6：解答： ① 换热器出口温度控制系统
Ts
e = Tm － Ts 控制器
u 执行器 m
f (干扰变量） 换热器 T
反 Tm
正
正
测量元件及变送器
② 各环节的输入和输出信号分别如下：
输入
输出
换热器
测量元件与 变送器 控制器 执行器
操纵变量m（蒸汽流量）、 被控变量（管程出口温
1-1（教材P11：6） 在图1-11的换热器出口温度控制系统中，工艺 要求热物料出口温 度保持为某一设定值。
① 试画出该控制系统的方框图； ② 方框图中各环节的输入信号和输出信号是什么? 整个系统的 输入信号和输出信号又是什么? ③ 系统在遇到干扰作用(例如冷物料流量突然增大Δqv)时,该系 统是如何实现自动控制的?
② 845 ℃ ＜850 ℃，符合控制中温度最高不得超过850℃的要求
1-3（补充题1）：某化学反应器工艺规定操作温度为（800±10） ℃。为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。现设计的 温度控制系统，在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如下图所示。
T/℃ 845
815
805
800 7
20 25
T/min
（1）分别求出最大偏差A、超调量B、余差C、衰减比n、过渡时间 Ts（温度进入±1%新的稳定值即示为系统已稳定）和震荡周期T。 （2）分析此温度控制系统是否满足工艺要求？
解： T/℃ 845
815
805
800 7
20 25
T/min
（1）分别求出最大偏差A、超调量B、余差C、衰减比n、过渡时间
Ts（温度进入±1%新的稳定值即示为系统已稳定）和震荡周期T。
解：
最大偏差：A =845－800 = 45℃
超 衰
调 减
量： σ=（845 比：n= B/B’=
－ 805）/805 = （845 － 805）
解： ①水槽水位控制系统方块图：
Ls e = Lm － Ls u
m
控制器
执行器
Lm 测量变送器
f (干扰变量） L
水槽
②被控对象 ：水槽 被控变量：水槽的水位； 操纵变量：水槽出水流量qv2； 扰动量：水槽进水流量qv1 、压力
第1章控制系统的基本概念作业讲评
本章作业：Pg11： 6、7、补充题1：求过渡过程性能指标。 本章思考题： Pg11：1、 2、3、4、5、8、9、10
HGJ7-87《 化工过程检测.控制系统设计符号统一规定》
第1章 自动控制系统基本知识
本章例题及习题训练的目的： 1 要求能看懂带控制点的工艺流程图； 2 会根据带控制点的工艺流程图画控制系统
的方块图 3 会求控制系统过渡过程的品质指标
要点归纳
▲设计以及读带控制点的工艺流程图时。
注意：6大要素
①测量点 ②被测变量 ③仪表功能 ④仪表安装位置 ⑤工段号 ⑥仪表序号
4.97% / （815
－
805y）(t p
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来自百度文库
y4(：)1100%
余
差： C= 805－800= 5 ℃
y()
过 渡 时 间：Ts = 25 min
震 荡 周 期：T = 20 －7=13 min
T/℃ 845
815
805
800 7
20 25
T/min
（2）分析此温度控制系统是否满足工艺要求？ 解：符合要求： ① 系统新的稳定值是805 ℃，符合工艺规定操作温度为 （800±10）℃ 的要求
答：冷物料流量突然增大Δqv时，换热器管程的出 口温度受到干扰将降低 ，温度测量变送器将检测到的信 号送给控制器，控制器的输入偏差信号e ，控制器发出给 执行器的信号u ，执行器将自动开大阀门，壳程蒸汽的流 量m ，克服干扰的作用，将温度T 调节到给定值。
Ts
e = Tm － Ts
u
f (干扰变量）
干扰变量f
度T）
管程出口温度T、
管程出口温度的测量值
Tm
偏差e = Tm － Ts
控制信号u
控制信号u
操纵变量m（蒸汽流量）
整个系统的输入信号：温度给定值Ts、干扰变量f；
输出信号：管程出口温度T
Ts
e = Tm － Ts
u
m
f (干扰变量） T
控制器
执行器
换热器
反 Tm
正
正
测量元件及变送器
③系统在遇到干扰作用(例如冷物料流量突然增大Δqv) 时,该系统是如何实现自动控制的?
第1章 自动控制系统基本知识
教学要求与学习目标：
1 掌握自动控制系统的组成。 2 掌握带控制点流程图上常用图形符号的含义。 3 掌握方块图的画法。 4 掌握闭环控制系统在阶跃扰动作用下，过渡过程的几种基本形式 及过渡过程品质指标的含义。 5 掌握控制系统的分类
教学内容:
● §1.1 化工自动化的主要内容 ▲ §1.2 控制系统的组成 ▲ §1.3 带控制点的工艺流程图 ▲ §1.4 自动控制系统方块图 ▲ §1.5 控制系统的分类 ▲ §1.6 自动控制系统的过渡过程和品质指标 ●本章学习要点 ●本章思考题及作业