tceic.com
学霸学习网 这下你爽了
当前位置:首页 >> 政史地 >>

自动化例题


例题
图A所示为一水箱的液位控制系统。试画出其方块图,指 出系统中被控对象、被控变量、操纵变量各是什么?简 要叙述其工作过程,说明带有浮球及塞子的杠杆装置在 系统中的功能。

图A 水箱液位控制系统

例题分析
解:方块图如图B所示。系统中水箱里水的液位为被控变 量;进水流量为操纵变量;水箱为被控对象。带有浮球及 塞子

的杠杆装置在系统中起着测量与调节的功能。其工 作过程如下:当水箱中的液位受到扰动变化后,使浮球上 下移动,通过杠杆装置带动塞子移动,使进水量发生变化, 从而克服扰动对液位的影响。例如由于扰动使液位上升 时,浮球上升,带动塞子上移,减少了进水量,从而使液位 下降。
h0 _ h

杠杆系统

塞子
浮球 图B 方块图

水箱

1.判断: 自动控制系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产 设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好 的步骤,将生产过程自动地投入运行或自动停车。在受到外界干 扰(扰动)的影响而偏离正常状态时,自动操纵系统能自动地控 制而回到规定的数值范围内。 (X) 2.在合成纤维锦纶生产中,熟化罐的温度是一个重要的参数,其期 望值是一已知的时间函数,则熟化罐的温度控制系统属于( D )。 A. 定值控制系统 B. 随动控制系统 C. 正反馈控制系统 D. 程序控制系统 3.过渡过程结束时,被控变量所达到的新的稳态值与原稳态值 之差叫做 余差 。 4.在调节系统的品质指标中,最大偏差与超调量在任何时候 都完全相等。(×) 新稳定值等于给定值时相等

1.某化学反应器工艺规定的操作温度为900±10℃,考虑安全因素, 控制过程中温度偏离给定值不得超过80℃。现设计的温度定值控制 系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-19所示.试求该系 统过渡过程品质指标:最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期,并回答 该控制系统能否满足题中所给出的工艺要求? P16(***) 温度(℃) (21) 950
限定范围

9 45 47 时间(min) 最大偏差A=950-900=50 ℃ 超调量B=950-908=42 衰减比B:B'= (950-908): (918-908)=42: 10=4.2 振荡周期T=45-9=36(min) 余差C= 908-900=8 ℃ 限定范围~900×(±2%)=±18 ℃? 过渡时间(给定值为900℃)为47min

918 908 900

化工仪表及自动化-3

练习: P33- 13
已知一个简单水槽,其截面积为0.5M2, 水槽中的液体由正位移泵 抽出,即流出流量是恒定的.如果在稳定的情况下, 输入流量突然 在原来的基础上增加了0.1m3/h, 试画出水槽液位△h的变化曲线 1 Q1 0.1 ?h ? ? Q1dt ? ? dt ? 0.5t ? 0.2t A A

△h

t

化工仪表及自动化-3

练习:

已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性,其时间 常数为5,放大系数为10,纯滞后时间为2,试写出描述该 对象特性的一阶微分方程式.
dy (t ? 2) ? y (t ? 2) ? 10 x(t ) dt

5

化工仪表及自动化-3

B

1,放大系数K在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输 入变化量之比。K越大,就表示对象的输入量有一定变化时, 对输出量的影响越大,即被控变量对这个量的变化越灵敏。( v) 2.容量滞后又叫纯滞后,是指对象在受到阶跃 输入作用x后,被控变量y开始变化很慢,后 来才逐渐加快,最后又变慢直至逐渐接近稳定值。(x)

化工仪表及自动化-3

1.下列( a )不是描述对象特性的参数。 A.过渡时间 B.时间常数 C.放大系数 D.滞后时间
2.放大系数K是描述过程动态特性的参数。( x ) 3.注意K,T,? 的连贯性,协调性

4.练习: P33- 14

化工仪表及自动化-4

某工艺?允 ? ?1.2% 选择仪表:精度等级~1.0级

校验仪表等级:精度等级~1.5级

仪表允许的最大绝对误 差值 ?允 ? ? ?100% 测量范围上限值? 测量范围下限值

某工艺?允 ? ?3.0%

选择仪表:精度等级~2.5级 校验仪表等级:精度等级~4.0级

化工仪表及自动化-4

该表的最大引用误差 为

?m
? 1.5 0 0

练习: 一块2.5级刻度为0~100Pa的压 1.4 ?100 0 0 ? 1.4 0 0 力表,发现在50 Pa处的误差最 ? m ? 100 ? 0 大,为1.4 Pa,其它刻度处的误差 均小于1.4 Pa,问这块压力表是 否合格? 所以,这块压力表合格.

化工仪表及自动化-4

P47 例3 某台往复式压缩机的出口压力范围为25~28MPa,测量误差不得 大于1MPa。工艺上要求就地观察,并能高低限报警, 试正确选用一台压力表,指出型号、精度与测量范围。

P48 练习: 有一台空压机的缓冲罐,其工作压力变化范围为13.5~16 MPa , 工艺要求最大测量误差为0.8 MPa,并可就地观察及高低限报警。 试选一合适的压力表(包括测量范围、精度等级)

化工仪表及自动化-4

化工仪表及自动化-4

例 4~~P57转子流量计的指示值修正

化工仪表及自动化-4

例 5~~P58转子流量计的指示值修正

化工仪表及自动化-4

P102~~练习 37转子流量计的指示值修正

P68 注意: 为了解决测量具有腐蚀性或含有结晶颗粒以及黏度大、易凝固等 液体液位时引压管线被腐蚀、被堵塞的问题, 应使用在导压管入口处加隔离膜盒的法兰式差压变送器
仪表的测量误差可以用绝对误差Δ来表示。但是, 仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。 因此,常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值Δmax。 仪表的δ允越大,表示它的精确度越低; 反之,仪表的δ允越小,表示仪表的精确度越高。(v)

?应用静压原理检测物位
I0(mA)
20

4 -2000

0 2000 3000 5000 7000

ΔP (Pa)

(a)无迁移

(b)负迁移

(c)正迁移

2 某压力变送器的测量范围:0~5000Pa,固定差压

(h ? h1 ) ?2 g

=2000Pa

物位检测方法及仪表

P75注意: 化工仪表及自动化-4 1.如果组成热电偶回路的两种导体材料相同,则无论两接点温度 如何,闭合回路的总热电势为零; 2.如果热电偶两接点温度相同,尽管两导体材料不同, 闭合回路的总热电势也为零; 3.热电偶产生的热电势除了与两接点处的温度有关外,还与 热电极的材料有关。也就是说不同热电极材料制成的热电偶在 相同温度下产生的热电势是不同的

铂铑30-铂铑6热电偶(分度号为B) 该种热电偶是60年代发展起来的一种典型的高温热电偶。 正极为含铑30%的铂铑合金(BP)负极为含铑6%的铂铑合金(BN)

冷端温度的修正方法是把测得的热电势E(t,t1) ,加上热端为室温t1,冷端温度为0 ℃的热电 偶的热电势E(t1,0)

化工仪表及自动化-4

中间温度定律:E(t,t1) = E(t,0)- E(t1,0) E(t,0) =E(t,t1) + E(t1,0)

例6 用镍铬-铜镍热电偶测量某加热炉的温度。 测得的热电势E(t,t1)=66982μV,而自由端 的温度t1=30℃,求被测的实际温度(t)。
解 由附录三可以查得 E (30 , 0)= 1801 μV 则 E (t , 0)= E (t ,30 )+ E (30 , 0) = 66982+ 1801 = 68783 μV 再查附录三可以查得68783μV对应的温度为900℃。

电阻温度特性方程

化工仪表及自动化-4

练习: P103 67
用分度号Pt100铂电阻测温,在计算时错用了Cu100的分度表, 查得的温度为140 ℃,问实际温度为多少?
解 由附录七可以查得 140 ℃ 的电阻为159.96 Ω 则 由附录五可以查对应的温度为157℃。

练习: P103 64 测温系统如图3-85所示. 请说出这是工业上用的哪种温度计?-----K
R1 R3 R2

化工仪表及自动化-4

tx
热电阻

E

控制室
热电阻的三线制接法 P86图3-66 热电阻温度计 P84图3-63 热电偶温度计

化工仪表及自动化-4 练习: P103 64 测温系统如图3-85所示.请说出这是工业上用的哪种温度计?已知热电偶为K, 但错用与E配套的显示仪表,当仪表指示温度为160 ℃时,计算实际温度tx 为多少? 中间温度定律:
E(t,t1) = E(t,0)- E(t1,0)(附录三----E型热电偶) E(t,0) =E(t,t1) + E(t1,0)

(附录四----K型热电偶)

K t
x

E '(t , t1 ) ? E (t , 0) ? E (t1 , 0)

E 控 制 室
图3-85

1 ? 10501 ? (1192 ? 1801) (附录三----E型热电偶) 2 ? 10501 ? 1496.5 ? 9004.5
E (t , 0) ? E '(t , t1 ) ? E (25, 0) ? 9004.5 ? 1000 ? 10004.5
测温系统图

15.5 t ? 246 ? ? 246.4 40

(附录四----K型热电偶)

化工仪表及自动化-4

某台具有线性关系的温度变送器,其测温范围为0~200℃, 变送器的输出为4~20mA。对这台温度变送器进行校验,得到如下数据:
输入信号 标准温度/℃ 正行程读数x正 输出信号/mA 反行程读数x反 0 4 4.02 50 8 8.10 100 12.01 12.10 150 16.01 16.09 200 20 20.01

试根据以上校验数据计算各测试点正、反行程时 的绝对误差△正和△反和正反行程之差△差, 并确定该仪表的变差、准确度等级与线性度。

化工仪表及自动化-3

化工仪表及自动化-5

一次仪表 (检测仪表)Local instrument 安装在现场且直接与工艺介质相接触 eg. 弹簧管压力表 双金属温度计 二次仪表 (显示仪表) Display instrument, integrator 安装在控制室的仪表盘上,连续地显示 或记录生产过程中各参数的变化情况

控制规律的表示形式
PID控制器的一般形式为:△y=f(e)

p ~ ?y

几种常用控制规律的微分方程表达式可分别表示为: 比例作用(P) 比例积分作用(PI) 比例微分作用(PD)

?y ? K P e
?y ? K P (e ? 1 TI

?

t

0

edt )

?y ? K P (e ? TD
TI

de ) dt

比例积分微分作用(PID) y ? K P (e ? 1 ?

?

t

0

edt ? TD

de ) dt

KP—控制器的比例增益; TI—控制器的积分时间; TD—控制器的微分时间;

例: 电极式液位自动控制装置

化工仪表及自动化-5

实际的双位控制特性~~作用:降低控制机构开关频率 P 延长运动部件使用寿命 被控变量液位~~等幅震荡 开

e



图4-4 具有中间区的双位控制过程

小结:

化工仪表及自动化-5

1.比例调节依据“偏差的大小”来动作,它的输出与输入偏差的大小 成比例.比例调节及时,有力,但有余差.它用比例度来表示其作用的 强弱,比例度越小,调节作用越强,相反,比例度越大,调节作用就越弱; 比例作用太强时,会引起震荡.

1 pmax ? pmin ?? ? ? 100% K P xmax ? xmin

? :比例度
K P : 放大倍数 xmax ? xmin : 指示值的刻度范围 pmax ? pmin : 输出的工作范围

化工仪表及自动化-5

试述自动控制系统中常用的控制规律及其特点和应用场合。 比例控制规律是控制器的输出信号与它的输入信号 (给定值与测量值的偏差)成比例。 它的特点是控制及时,克服干扰能力强, 但在系统负荷变化后,控制结果有余差。

这种控制规律适用于对象控制通道滞后较小、负荷变化不大、 对控制要求不高的场合。

化工仪表及自动化-5

比例积分控制规律是控制器的输出信号不仅与输入信号成比例, 而且与输入信号对时间的积分成比例。

它的特点是能够消除余差, 但是积分控制作用比较缓慢、控制不及时。 这种控制规律适用于对象滞后较小、负荷变化不大、 控制结果不允许有余差存在的系统。

化工仪表及自动化-5

比例积分微分控制规律是在比例积分的基础上再加上微分作用,
微分作用是控制器的输出与输入的变化速度成比例, 它对克服对象的容量滞后有显著的效果。 这种控制规律适用于对象容量滞后较大、负荷变化大、 控制质量要求较高的系统。

1. 积分时间愈_______长______,积分作用愈弱。 2.对理想微分作用而言,假如偏差固定,即使数值很大, 微分作用也没有输出。(√ )

化工仪表及自动化-5

一台DDZ-Ⅱ型液位比例式控制器,其液位的控制范围为0.5m— 1.2m,比例度为40%。当液位为0.9m时,控制器的输出为5mA。 问液位变化到1.0m时,控制器的输出为多少? 解:由比例度的定义可求出相应的输出的变化数值为: Δp=[(pmax-pmin)/(xmax-xmin)]·e· (1/δ)= [(10-0)/(1.2-0.5)]· (1.0-0.9)·(100/40)=3.6mA 假定该控制器为正作用式控制器,那么当测量值增加时, 其输出应该是增加的,故液位为1.0m时,相应的输出信号应为8.6mA 。若是反作用式控制器,则相应的输出信号应为1.4mA 。

化工仪表及自动化-5

试分别写出(QDZ、)DDZ-Ⅱ、DDZ-Ⅲ型仪表的信号范围。

答:(QDZ仪表的信号范围为20--100kpa气压信号;)DDZ-Ⅱ型仪 表的信号制采用0--10mA DC作为现场传输信号,控制室内的联络信 号为0--2V DC;DDZ-Ⅲ型仪表的信号制采用4--20mA DC作为现场传 输信号,控制室内的联络信号为1--5V DC。
国产电动单元组合仪表三代产品: 20~60年代 DDZ—I型,电子管磁放大器 70年代 DDZ—II型,晶体管分立元件 80年代 DDZ—III型, 线性集成防爆 自动化控制仪表的信号通信 早期 DDZ—I,DDZ—II 采用0~10mA 目前 DDZ—III ,采用4~20mA(国际标准)

化工仪表及自动化-5

一台DDZ-Ⅲ型温度比例控制器,测量范围为200--1200℃,当温度给定值由 800℃变动到850℃时,其输出由12mA变化到16mA。试求该控制器的比例 度及放大系数。(该控制器是属于正作用还是反作用控制器,为什么?) 解:根据比例度的定义,并代入有关数据,可得比例度为:
? 850 ? 800 16 ? 12 50 ? 4 / ?100% ? ?100% 1200 ? 200 20 ? 4 1000

=20% 由于是单元组合式仪表,输入到温度控制器的信号是由温度变送器来的4—20 mA DC信号,与输出信号一样,都是同一的标准信号,所以温度控制器的放大系 数与其比例度成倒数关系,故有:Kp=1/δ=1/20%=5 (该控制器当给定信号增加时,其输出信号也是增加的。由于给定信号与测 量信号在进行比较时,是相减的运算,控制器的输入信号(偏差)等于测量信号减 去给定信号,所以当给定信号增加时,控制器的偏差信号是减小的,而这时输出 信号反而增加,故该控制器属于反作用式控制器。)

化工仪表及自动化-5 一台具有比例积分控制规律的DDZ-Ⅱ型控制器,其比例度为 80%,积分时间T1为1min。稳态时,输出为6mA。某瞬间,输 入偏差突然增加了0.3mA,问其比例输出为多少?经过3min后, 其输出将为多少? 解:由于比例度为80%,故比例放大系数Kp=1/δ=1.25。 KP 输入变化了0.3mA,输出在比例作用下将变化 p ? KP A ? 0.3mA×1.25=0.375mA。假定控制器为正作用式的,输出将在 TI 6mA的基础上增加0.375mA,故为6.375mA 。 由于积分时间为1min,故在积分作用下,每经过1min,输出 TI : 积分时间 将增加0.375mA。经过了3min后,在积分作用下,输出将增加的 A : 输入偏差 数值为3×0.375=1.125mA。所以,在经过3min后,由于比例作 用与积分作用共同作用的结果,使输出共增加了 0.375+1.125=1.5mA。由于稳态时为6mA,故经过3min后,输出 将变为7.5mA (如果是反作用控制器,输出将变为 4.5mA)。

At

1 pmax ? pmin 1 1 ?? ? ?100% ? C ? ?100% ? ?100% K P xmax ? xmin KP KP
C 为控制器输出信号的变化范围与输入信号的变化范围之比,称
为仪表系数---取C=1(0-10 mA)对应(0-10 mA)

化工仪表及自动化-5 一台具有比例积分控制规律的DDZ-Ⅱ控制器,其比例度δ为200%,稳态时 输出为5mA。在某瞬间,输入突然变化了0.5mA,经过30s后,输出由 5mA变为6mA,试问该控制器的积分时间T1为多少?

解:由于比例度为200%,故比例放大系数为Kp=1/δ=0.5,输入变化了 0.5mA,输出在比例作用下将变化0.5mA×0.5=0.25mA,假设控制器为正 作用式的,输出将在5mA的基础上增加0.25mA,故为5.25mA。 设积分时间为xs,故在积分作用下,每经过xs,输出将增加0.25mA, 经过30s后,在积分作用下,输出将增加的数值为(30/x)× 0.25=7.5/x mA, 所以经过30s后,由于比例作用和积分作用共同作用的结果,使输出共增 加了0.25+(7.5/x)mA,经过30s后输出为6mA,故0.25+(7.5/x)=6-5=1, 所以x=10s,所以控制器的积分时间t=10s。

KP p ? KP A ? At TI TI : 积分时间 A : 输入偏差

化工仪表及自动化-5 某台DDZ-Ⅲ型比例积分控制器,比例度为100%,积分时间为2分。稳态 时,输出为5mA。某瞬间输入突然增加了0.2mA,试问经过5min后,输出 将由5mA变化到多少? 解:由题意得Kp=1/δ=1/1=1,输入变化了0.2mA,输出在比例作用下将变 化0.2mA×1=0.2mA,输出将在5mA基础上增加0.2mA,故为5.2mA,由于 积分时间为2min,故每经过2min输出结果将增加0.2mA,经过 5min后,在 积分作用下,输出将增加的数值为(5/2)×0.2=0.5mA,所以在经过5min后, 由于比例作用与积分作用共同作用下的结果,使输出共增加了 0.2+0.5=0.7mA,由于稳态时为5mA,故经过5min,输出将变为5.7mA 。

KP p ? KP A ? At TI TI : 积分时间 A : 输入偏差

化工仪表及自动化-9

可编程序控制器

化工仪表及自动化-10

第五章
控制阀的理想流量特性

执行器

试推导直线理想流量特性的数学关系式。 直线理想流量特性指的是指控制阀的 相对流量与相对开度成直线关系,即有

? Q ? l ? ? d? ? ? K d? ? ? ? ?L? ? Qmax ?
积分,可得

(6-2)

p143

Q l ? K ?C Qmax L

(6-3)

p143

化工仪表及自动化-10

控制阀的理想流量特性

试推导等百分比(对数)理想流量特性的数学关系式。 等百分比流量特性是指单位相对行程变化所引起的 相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。即有:
? Q ? l Q ? ? d? ? ? K d? ? ? ? Qmax ?L? ? Qmax ?
(6-6) p144

Q l ? K ?C 积分,可得 ln Qmax L

化工仪表及自动化-10

练习

图中四条曲线分别表示调节阀的四种理想流量特性, 其中曲线( )表示快开流量特性。 A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
常用的控制阀的流量特性可分 为: 、 、 、 等

化工仪表及自动化-10

练习:

Qmax /Qmax =R, 可调范围或可调比

已知阀的最大流量Qmax =50m3/h, 可调范围R=30 1.计算其最小流量Qmin, 并说明Qmin是否就是阀的泄露量. 2.若阀的流量特性为直线流量特性,计算在理想情况下阀的相对行 程l/L为0.2及0.8时的流量值Q. 3.若阀的流量特性为等百分比流量特性,计算在理想情况下阀的 相对行程l/L为0.2及0.8时的流量值Q.
Q Qmin 1 50 ? ? Qmin ? max ? ? 1.67m3 / h, 并不等于控制阀全关时 的泄露量 Qmax R R 30 Qmax Q 1 l l 50 ? [1 ? ( R ? 1) ] ? Q ? [1 ? ( R ? 1) ] ? [1 ? 29? 0.2] ? 11.33m3 / h Qmax R L R L 30 Qmax l 50 ?Q? [1 ? ( R ? 1) ] ? [1 ? 29? 0.8] ? 40.33m3 / h R L 30

练习:

1.假定A、B两只气开式调节阀的最大流通能力分别为

C1max ? 30, C2max ? 300 ,其可调范围为 R1 ? R2 ? 30,

当阀A和阀B构成并联分程调节系统时,两调节阀的等效可调范围是 ( D )。

A. 33

B. 30

C. 330

D. 27.3

P146 串,并联管道都会使控制阀的可调范围降低,并联管道尤为严重

工作流量特性

在实际生产中,控制阀前后压差总是变化的, 这时的流量特性称为工作流量特性。 控制阀一般都装有旁路,以便手动操作和维护。当生产量 提高或控制阀选小了时,只好将旁路阀打开一些,此时控 制阀的理想流量特性就改变成为工作特性。

控制阀选择
练习
P151 6-6 P152 6-11 气动执行器的气开式与气关式

气开阀是指输入气压信号p> 0.02Mpa时,控制阀开始打开, 也就是说“有气”时阀打开。 当输入气压信号p=0.1Mpa时, 控制阀全开。

气关阀是指输入气压信号p> 0.02Mpa时,控制阀开始关闭, 也就是说“有气”时阀关闭。 当p=0.1Mpa时,控制阀全关。

(a)气关

(b)气开 (c)气开 (d)气关 图5-19 气开、气关阀示意图

通气时阀杆向下 运动~正作用 阀芯向下,流通面 积减少~正作用

第六章 简单控制系统

化工仪表及自动化-11

练习~简单控制系统中字母代号含义??
温度控制系统
T (在前,被测变量)~~ 温度 T (在后,功能) ~~ 传送 C~~ 控制 PI-206 蒸汽压力指示仪表 FR-212 流量记录仪表 TRC-210 温度记录控制仪表 LICA-202 具有指示、报警功能的液位控制器 P9 表1-2

TT~ 温度变送器 TC~ 温度控制器

化工仪表及自动化-11

精馏过程示意图~~固定压力,选择温度作为被控变量??

温度

压力

% 苯-甲苯溶液的T-x图

% 苯-甲苯溶液的p-x图 1)单值对应关系~~苯、甲苯二元系统 2)工艺合理性~~P恒定~~保证塔的效率和经济性 3)足够灵敏 (温度天然存在变化)

化工仪表及自动化-7

被控变量的的选择的一般原则是: (1)被控变量应能代表一定的工艺操作指标或 是反映工艺操作状态的重要变量; (2)被控变量应是工艺生产过程中经常变化, 因而需要频繁加以控制的变量; (3)被控变量应尽可能选择工艺生产过程的直接控制指标,当无法获得 直接控制指标信号,或其测量或传送滞后很大时,可选择与 直接控制指标有单值对应关系的间接控制指标; (4)被控变量应是能测量的,并具有较大灵敏度的变量; (5)被控变量应是独立可控的; (6)应考虑工艺的合理性与经济性。

操纵变量 载热体
TC

TT

换热器 冷流体
TT~ 温度变送器 TC~ 温度控制器 换热器~被控对象

温度~被控变量
载热体流量~操纵变量

温度控制系统

化工仪表及自动化-7

操纵变量的选择原则是 (1)操纵变量应是工艺上允许加以控制的可控变量; (2)操纵变量应是对被控变量影响诸因素中比较灵敏的变量,即控制 通道的放大系数要大一些,时间常数要小一些,纯滞后时间要尽量小 (3)操纵变量的选择还应考虑工艺的合理性和生产的经济性。

化工仪表及自动化-11

练习~~判断
1测量元件的时间常数越小,测量滞后现象愈加显著。控制系 统中的测量元件时间常数不能太大,最好选用惰性小的快速测 量元件。当测量元件的时间常数Tm大于对象时间常数的1/10 时,对系统的控制质量影响不大。(x)
2在一个安装好的控制系统中,对象的作用方向由工艺机理可以确定,执行器 的作用方向由工艺安全条件可以选定,而控制器的作用方向要根据对象及执 行器的作用方向来确定,以使整个控制系统构成负反馈的闭环系统。(v) 3.在一个自动控制系统投运时,控制器的参数必须整定,才能获得满意的控制 质量。同时,在生产进行的过程中,如果工艺操作条件改变,或负荷有很大 变化,被控对象的特性就要改变,因此,控制器的参数必须重新整定。(v)
4.确定调节阀的气开气关作用的依据是生产的安全性(√ )。

加热炉出口温度控制与正反作用

化工仪表及自动化-7

“反”
TC

“正”

“正” 燃料气

液位控制---正反作用

化工仪表及自动化-7

对象 “正”
LC

“正”

“反” “正”

执行器

练习

化工仪表及自动化-7

P162

?? 温度控制系统如图所示,当物料为温度过高时易结焦或分解的介质, 调节介质为待加热的软化水时,调节阀和调节器的作用形式为( b ) A.气关调节阀,正作用调节器 B.气开调节阀,反作用调节器~~操纵变量,被控变量(对象正作用) C.气开调节阀,正作用调节器 D.气关调节阀,反作用调节器 TC

调节介质 物料

练习 化工仪表及自动化-9

P168-169

13.试确定图6-25所示系统中控制阀的气开、气关型式和控制器 的正、反作用(图6-25(b)为冷却器出口物料温度控制系统,要求 物料温度不能太低,否则容易结晶)。

练习 化工仪表及自动化-9

P168

答:由于被冷却物科温度不能太低,当控制阀膜头上气源突然 中断时,应使冷剂阀处于关闭状态,以避免大量冷剂流入冷却器, 所以应选择气开阀型式。 当冷剂流量增大时,被冷却物料出口温度是下降的, 故该对象为“-”作用方向的,而气开阀是“十”作用方向的, 为使整个系统能起负反馈作用,故该系统中控制器应选“+”作用 的。 当出口温度增加时,控制器的输出增加,使控制阀开大, 增加冷剂流量,从而自动地使出口温度下降,起到负反馈的作用。

冷剂

TC

被冷却 物料 出口温度

(b)

加热剂

TC

被加热 物料

(a)

第七章 复杂控制系统
化工仪表及自动化-8

1,由于副回路控制通道长,时间常数大,所以当干扰进入回路 时,可以获得比单回路控制系统超前的控制作用,有效地克服 燃料油压力或热值变化对原料油出口温度的影响,从而大大提 高了控制质量。(x)
2,在串级控制系统中,由于引入一个闭合的副回路,不仅能迅速克服作 用于副回路的干扰,而且对作用于主对象上的干扰也能加速克服过程。 副回路具有后调、细调、慢调的特点;主回路具有先调、粗调、快调的 特点,并对于副回路没有完全克服掉的干扰影响能彻底加以克服。因此, 在串级控制系统中,由于主、副回路相互配合、相互补充,充分发挥了 控制作用,大大提高了控制质量。(x) 3,串级控制系统主要应用于:对象的滞后和时间常数很小、干扰作用强而 频繁、负荷变化小、对控制质量要求较高的场合。(x)

化工仪表及自动化-8

串级控制系统的主要特点为:p172 (1)在系统结构上,它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环 控制系统 (2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量 (3)由于副回路的存在,对进入副回路的干扰有超前控制的作用, 因而减少了干扰对主变量的影响 (4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力 串级控制系统主要应用于:对象的滞后和时间常数很大、干 扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合

4.在选择副变量时,应注意使主、副对象的时间常数之比大于 化工仪表及自动化-8 10,以减少主、副回路的动态联系,避免“共振”。当然,也 不能盲目追求减小副对象的时间常数,否则可能使副回路包围 的干扰太少,使系统抗干扰能力反而减弱了。(x)
5.串级控制系统中, 主回路是一个定值控制系统 副回路是一个随动控制系统

p199 -5
图7-44所示为聚合釜温度控制系统。试问 (1)这是一个什么类型的控制系统?试画出它的方块图;

温度-流量串级控制系统
丙烯 溶剂

TC

s.p

FC

冷却水

聚合釜温度控制系统

(3)确定主副控制器的正反作用? 执行器-控制阀应为气关型式~~“反”方向 副对象-控制阀开度增大,流量增大(副变量就是操纵变量 本身!!) ~~正作用 副控制器FC~~正作用(与简单控制系统一致!!)

干扰

干扰

F2

F1

给定值 TC FC 执行器 流量对象

冷却水

温度对象

聚合釜温度

F测量﹑变送 T测量﹑变送

(2)如果聚合釜的温度不允许过高,否则容易发生事故,控制阀应为气关型式?气开型式?

控制阀应为气关型式(“反”作用)~~阀开危害小(防止温度过高)

冷却水流量增大时,需要关小控制阀 聚合釜温度增大时,需要开大控制阀 主控制器TC~正作用(P178主副变量与控制阀动作方向)

(5)如果冷却水的温度是经常波动的,上述系统应如何改进?

化工仪表及自动化-8

串级控制系统典型方块图 p199 -5

化工仪表及自动化-8

(6)如果选择夹套内的水温作为副变量构成串级控制系统, 试画出它的方块图,并确定主、副控制器的正反作用。

化工仪表及自动化-8

干扰

干扰 夹套 水温

F2

F1

给定值 T1C T2C 执行器 温度对象

温度对象

聚合釜温度

T2测量﹑变送 T1测量﹑变送

串级均匀控制系统方块图 p200 -9~10

化工仪表及自动化-8

图7-45是串级均匀控制系统示意图,试画出该系统的方块图, 并分析这个方案与普通串级控制系统的异同点。

串级均匀控制系统方块图 p200 -9~10

化工仪表及自动化-8

干扰

干扰

F2

F1

给定值 LC FC 执行器 流量对象

给水流量

液位对象



F测量﹑变送 L测量﹑变送

串级均匀控制系统本质~~协调液位和流量两个变量的关系

第八章 新型控制系统

化工仪表及自动化-11

20世纪40年代开始形成的控制理论被称为经典控制 理论。经典控制理论对 线性定常对象、单输入单输 出等简单对象极为有效。其中最辉煌的成果之 一就 是PID控制规律。 PID控制规律具有控制原理简单、易于实现等诸多 优点 (对于大型、复杂、 多变量、各变量之间相互关联,具有非线性 和时变 性的工业过程来说,经典控制理论就有了其局限性)

在20世纪60年代发展起来的现代控制理论, 以状态空间法为基础,对多输入-多输出 等多 线性系统进行了透彻的研究,并在航天、航 空、制导等领域取得了辉煌的成果 (但由于世纪的工业过程场具有非线性、时变 性和不确定性,且大多数工业过程 十分复杂, 难以建立精确的数学模型,所以现代控制理 论在工业控制中的应用收效甚少)

为解决经典控制理论及现代控制理论所碰到的难题, 以及实现大规模复杂工业生产过程的 最优控制,从 20世纪70年代开始, 人们除了加强对生产过程建模、 系统辨识、自适应控制、鲁棒控制等,还相继形成和 发展了智能 控制、模糊控制、人工神经元网络控制、专家系统 等新的控制理论和技术

1.预测控制的预测和优化模式是对传统最优控制的修正,它使建模 简化,并考虑了不确定性及其他复杂性因素。预测控制对数学模 型要求不高且模型的形式多样化,能直接处理具有纯滞后的过程, 具有良好的跟踪性能和较强的抗扰动能力,对模型误差具有较强 的鲁棒性。 鲁棒控制~Roubust Control-----Powerful (v) p204

化工仪表及自动化-11

第九章 计算机控制系统

计算机控制系统的发展过程:(1959TRW~TRW300) (汤普森-拉莫-伍尔德里奇公司 世界500强) DDC Direct Digital Control 直接数字控制 DDC控制的发展~~集中型计算机控制系统 DCS Distributed Control System 集散控制系统 分布式控制系统 FCS Fieldbus Control System 现场总线控制系统

化工仪表及自动化-10

DCS Distributed Control System

集散控制系统

化工仪表及自动化-10

现场总线控制系统FCS是在DCS系统的基础上发展而成的, 它继承了DCS的分布式特点,但在各功能子系统之间,尤 其是在现场设备和仪表之间的连接上,采用了开放式的现 场网络,从而使系统现场设备的连接形式发生了根本的改 变,具有自己所特有的性能和特征。 (v) p226

化工仪表及自动化-11

第十一章 典型化工单元的操作方案
离心泵的控制方案 1) 改变转速的控制方案 2)改变管路特性的控制方案 3) 改变旁路流量的控制方案

P261 图10-68 往复泵的流量控制 为了控制往复泵的出口流量,采用图10-68所示的方案 行吗?为什么?
FC

化工仪表及自动化-11

化工仪表及自动化-13
P261 图10-68 往复泵的流量控制 Q理=60nFs(转速、汽缸截面积、冲程)

往复泵的结构特点是,泵的运动部件与机壳之间的空隙很小, 液体不能在缝隙中流动, 所以泵的排出量与管路系统无关。所以绝对不能采用出口处直接安装控制阀节流的方 法来控制流量,一旦出口处阀门关死,将可能造成泵损机毁的严重后果
FC

蒸汽 1.改变转速的方案(改变蒸汽流量) (适用于以蒸汽机或汽轮机作原动力的场合)
3. 改变活塞或柱塞的行程(冲程S)

(部分能量消耗在旁路上,经济性较差)

化工仪表及自动化-11
P261 说明图10-69 离心式压缩机两种方案的特点,它们在控制目的上有什么不同?

FC FC

解:图 10-69(a)所示为离心式压缩机的出口流量控制方案。P238 10-10 通过控制旁路流量以使其出口流量保持稳定。 注意这时的流量测量元件应当安装在压缩机的出口 管线旁路之后, 控制的是压缩机的出口流量减去旁路流量后的有效排出量。 这种方案可用在压缩机的能力大于实际的负荷需求量的情况下。 由于在正常工况下, 总有一部分高压流体返回到压缩机的输入端, 消耗一部分能量,使总的机械效率有所降低。 图 10-69(b)所示为离心式压缩机的简单防喘振控制方案。 P239 10-13 通过控制旁路流量以使压缩机的人口流量不低于产生喘振现象的极限值。 注意这时的流量测量元件 安装在压缩机的人口管线旁路之后, 测量与控制的是压缩机包括旁路流量在内的有效吸人量。 当压缩机在低负荷运行时,通过增加旁路流量以保证压缩机的入 口流量不低于 规定值,防止喘振现象的产生。~工作点“飞动”

化工 仪表 及自 动化13

FC FC

P249~254

化工仪表及自动化-13

精馏塔的自动控制过程的工艺要求、干扰因素和控制方案


推荐相关:

化工仪表及自动化课堂例题

化工仪表及自动化课堂例题 隐藏>> 教材外课堂例题(注:部分例题不需要掌握,所以未列出) 1.某台往复式压缩机的出口压力范围为 25~28MPa,测量误差不得大于 1MPa...


自动化考试试题

A.节能 B.实现自动化 C.提高产品质量 D.降低噪声 标准答案:ABCD 39.对控制系统的基本要求是( )(2 分) 。 A.稳定性 B.快速性 C.动态性 D.持续性 标准...


自动化题库(有答案)

自动化试题自动化试题隐藏>> 1、DL/T860 标准中关于 SCD 描述正确的是 A A、是全站系统配置文件,全站唯一;B、是 IED 实例配置文件;C、是系统规范描述文件; ...


自动化专业基础题库

自动化专业基础题库 1、CDT 规约变位遥信和遥控、升降命令的返校信息以信息字为单位_优先插入_传送,连送_三__遍。对时 的时钟信息字也_优先插入_传送,并附...


仪表自动化习题答案

仪表自动化习题答案_工学_高等教育_教育专区。何道清《仪表自动化》第二版第1 章 自动控制系统基本概念 1-3 自动控制系统主要由哪些环节组成? 解 自动控制系统...


自动化试题

一、名词解释参考答案 1.机械化 执行制造过程的基本动作是由机器(机械)代替人力劳动来完成 2.PLC 可编程序控制器 3.自动化 操纵机器(机械)的动作也是由机器来完...


自动化仪表试题大全【附答案】

自动化仪表试题大全【附答案】 一、填空 1、数字电路中三种最基本的逻辑关系为(与)(或)(非) 、、。 2、自动调节系统主要由(调节器)(调节阀)(调节对象)和(...


自动化基础试题

自动化基础试题_研究生入学考试_高等教育_教育专区。自动化基础试题 1、CDT 规约变位遥信和遥控、升降命令的返校信息以信息字为单位_优先插入_ 传送,连送_三__...


仪表自动化专业试题及答案

自动化仪表 岗位试题(A 卷)答案 一. 填空题(共题,每空 1 分,共 20 分。将正确答案写在括号内) 1.在热电偶测温回路中,只要显示仪表和连接导线两端温度相同...


自动化面试题

自动化面试题_自我管理与提升_求职/职场_实用文档。自动化面试题 自动化面试题 模拟电路 1、 基尔霍夫定理的内容是什么?(仕兰微电子) 基尔霍夫电流定律是一个...

网站首页 | 网站地图
All rights reserved Powered by 学霸学习网 www.tceic.com
copyright ©right 2010-2021。
文档资料库内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com