聯(lián)鎖與調(diào)節(jié)系統(tǒng)ppt課件

1、聯(lián)鎖與調(diào)理系統(tǒng)內(nèi)容一、聯(lián)鎖系統(tǒng)簡(jiǎn)介二、聯(lián)鎖系統(tǒng)構(gòu)成聯(lián)鎖控制系統(tǒng)調(diào)理系統(tǒng)五、聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么六、聯(lián)鎖檢修事留意項(xiàng)一、自動(dòng)控制系統(tǒng)及組成二、自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖三、自動(dòng)控制的意義四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類五、控制器的控制規(guī)律六、PID控制七、串級(jí)控制系統(tǒng)聯(lián)鎖系統(tǒng)Interlocking System 在化工企業(yè)消費(fèi)中，為防止發(fā)生安裝爆炸、著火、人員傷亡、中毒以及其他消費(fèi)事故，會(huì)對(duì)有危險(xiǎn)性的消費(fèi)部位、關(guān)鍵設(shè)備、影響產(chǎn)質(zhì)量量、產(chǎn)量等關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置聯(lián)鎖系統(tǒng)，當(dāng)消費(fèi)出現(xiàn)異常時(shí)，就經(jīng)過繼電系統(tǒng)，使安裝部分或全部停車。 聯(lián)鎖是為了平安使兩個(gè)或假設(shè)干個(gè)機(jī)構(gòu)相互制約而不能同時(shí)動(dòng)作，如電器聯(lián)鎖，機(jī)械聯(lián)鎖等。這里主要引見

2、控制系統(tǒng)聯(lián)鎖。即當(dāng)控制系統(tǒng)或者某些工藝設(shè)備發(fā)生缺點(diǎn)，呵斥工藝目的出現(xiàn)異常，有能夠超越平安答應(yīng)范圍的時(shí)候，就需求設(shè)置一套平安連鎖系統(tǒng)，立刻動(dòng)作，該關(guān)的閥立刻關(guān)死，該翻開的閥立刻翻開，從而防止事故的發(fā)生。一、聯(lián)鎖系統(tǒng)簡(jiǎn)介人在危險(xiǎn)時(shí)辰的判別和操作往往是滯后和不可靠的。為了使消費(fèi)安裝平安運(yùn)轉(zhuǎn)，采用危險(xiǎn)工藝的化工安裝，必需實(shí)現(xiàn)工藝過程的自動(dòng)控制和平安聯(lián)鎖，完善溫度、壓力、流量、液位及可燃有毒氣體濃度等工藝目的的超限、聯(lián)鎖報(bào)警安裝，配齊平安閥、防爆膜等緊急泄壓安裝；涉及硝化、氧化、磺化、氯化、氟化、重氮化、加氫反響等危險(xiǎn)工藝的化工安裝，要在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的根底上配備緊急停車系統(tǒng)ESD。 1.1.發(fā)動(dòng)聯(lián)鎖啟動(dòng)

3、的信號(hào)源發(fā)動(dòng)聯(lián)鎖啟動(dòng)的信號(hào)源 信號(hào)源來自消費(fèi)中的工藝參數(shù)，信號(hào)源來自消費(fèi)中的工藝參數(shù)，工藝參數(shù)經(jīng)過以下儀表發(fā)出接點(diǎn)啟動(dòng)工藝參數(shù)經(jīng)過以下儀表發(fā)出接點(diǎn)啟動(dòng)信號(hào)：信號(hào)： 1 1. .現(xiàn)場(chǎng)的各類開關(guān)，包括壓力、液現(xiàn)場(chǎng)的各類開關(guān)，包括壓力、液位等等。位等等。 二、聯(lián)鎖系統(tǒng)構(gòu)成2.由變送器和各種探頭送出的工藝參數(shù)。1.繼電器系統(tǒng)。 2.可編程序控制器、集散系統(tǒng)內(nèi)的程序控制器，把各類變送器的輸出信號(hào)與設(shè)定值比較后，進(jìn)展判別，決議能否產(chǎn)生聯(lián)鎖信號(hào)再進(jìn)展輸出。 聯(lián)鎖單元是由CP控制，將聯(lián)鎖輸入端經(jīng)過內(nèi)部邏輯運(yùn)算以后輸出到現(xiàn)場(chǎng)，它是整個(gè)聯(lián)鎖控制的中心。二二. .識(shí)別并實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖動(dòng)作的部件識(shí)別并實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖動(dòng)作的部件三三

4、. .實(shí)施聯(lián)鎖動(dòng)作的部件實(shí)施聯(lián)鎖動(dòng)作的部件 1. 1. 電磁閥電磁閥 2. 2. 調(diào)理閥或切斷閥。調(diào)理閥或切斷閥。 三、聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的特點(diǎn)1.元件多、程序復(fù)雜、質(zhì)量要求高。組成全系統(tǒng)的儀表臺(tái)件、部件及各類開關(guān)甚多，相互銜接非常復(fù)雜，而任何環(huán)節(jié)的動(dòng)作又不得有誤，因此對(duì)系統(tǒng)中器件的質(zhì)量要求是相當(dāng)高的。 2.動(dòng)作迅速、靈敏度高。由于工藝參數(shù)傳到系統(tǒng)后，各個(gè)環(huán)節(jié)都是通守電信號(hào)傳送的，動(dòng)作迅速、靈敏度高，不允許有任何的外界干擾和一絲的誤操作有防誤操作安裝的除外。 四、聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的功能 首先由于工藝參數(shù)的變化，導(dǎo)致輸入側(cè)動(dòng)作，卡件將檢測(cè)到的開關(guān)信號(hào)送給CP，CP經(jīng)過邏輯運(yùn)算之后將信號(hào)輸出到卡件，卡件再將

5、信號(hào)送出去。可以送到現(xiàn)場(chǎng)電磁閥，來控制閥門的開與關(guān)，也可以送到電氣，來控制現(xiàn)場(chǎng)機(jī)泵的啟停。 五、聯(lián)鎖系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么所謂獨(dú)立設(shè)置,即聯(lián)鎖中各部分應(yīng)盡量是公用設(shè)備或儀表,以免受其它關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)或誤操作的影響。獨(dú)立設(shè)置原那么包括: 獨(dú)立輸入接點(diǎn) 邏輯單元獨(dú)立設(shè)置 執(zhí)行器獨(dú)立設(shè)置 根據(jù)可靠性工程實(shí)際,缺點(diǎn)均屬于隨機(jī)事件,其概率分布是有一定規(guī)律的,儀表缺點(diǎn)的分布函數(shù)F(t)為： F(t)=1-e-t 式中缺點(diǎn)率。在儀表串聯(lián)的情下,系統(tǒng)的缺點(diǎn)率是構(gòu)成系統(tǒng)的一切儀表的缺點(diǎn)率的集合,即系統(tǒng)=1+2+3+ 冗余原那么各單元全部采用雙重化冗余構(gòu)造如下圖，如此配置是提高可靠性的有效措施。缺點(diǎn)平安原那缺點(diǎn)平安原那么么

6、 缺點(diǎn)平安原那么主要著重于聯(lián)鎖系統(tǒng)中兩端(檢測(cè)單元和執(zhí)行單元)的設(shè)計(jì),主要包括: 1、采用常閉觸點(diǎn)開關(guān)儀表 現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)常出現(xiàn),觸點(diǎn)式檢測(cè)儀表由于長(zhǎng)時(shí)間受空氣中雜質(zhì)腐蝕、資料老化、觸頭磨損等要素而不能在缺點(diǎn)形狀下準(zhǔn)確閉合,或由于導(dǎo)線開路而不能將聯(lián)鎖信號(hào)傳送給邏輯設(shè)備,從而影響整個(gè)緊急停車聯(lián)鎖系統(tǒng)的任務(wù)。采用缺點(diǎn)平安電路,即正常情況下觸點(diǎn)閉合通電,缺點(diǎn)情況下斷開,可有效防止缺點(diǎn)不動(dòng)作。 這種做法又能夠由于導(dǎo)線開路而引起誤動(dòng)作停車,但對(duì)工藝過程來說是平安的,假設(shè)同時(shí)輔以2取2或3取2表決邏輯措施,那么可防止誤動(dòng)作。2、電磁閥采用正常通電方式 為確保自保閥在任何缺點(diǎn)形狀下都處于過程平安位置,其電磁閥應(yīng)設(shè)計(jì)

7、成缺點(diǎn)平安型電路,即正常通電,缺點(diǎn)斷電動(dòng)作。 對(duì)送往電氣控制盤用以開停電機(jī)的觸點(diǎn),應(yīng)將隔離用的中間繼電器的勵(lì)磁電路,設(shè)計(jì)為缺點(diǎn)平安型。 但是,電磁閥的缺點(diǎn)平安型電路易由于接線松動(dòng)和電磁閥缺點(diǎn)引起非方案停車,因此必需選用高可靠性電磁閥并保證接線施工質(zhì)量。六、聯(lián)鎖檢修事留意項(xiàng) 聯(lián)鎖檢修的時(shí)候首先要將預(yù)備檢修的工程投旁路。對(duì)于沒有旁路的要將前端模塊打手動(dòng)，不能由于檢修時(shí)的誤動(dòng)作導(dǎo)致聯(lián)鎖動(dòng)作。在連鎖調(diào)試階段一定要先將最終輸出模塊投手動(dòng)，不能因調(diào)試聯(lián)鎖導(dǎo)致機(jī)泵等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備開啟或者停頓。并且還要留意有的輸入不僅是一個(gè)聯(lián)鎖單元的輸入，也能夠是幾個(gè)或者好幾個(gè)聯(lián)鎖單元的輸入。而在調(diào)試之前這些必需都確認(rèn)清楚。EX1

8、、甲烷化爐聯(lián)鎖、甲烷化爐聯(lián)鎖 1聯(lián)鎖用途聯(lián)鎖用途該聯(lián)鎖為維護(hù)甲烷爐與觸媒不致超溫該聯(lián)鎖為維護(hù)甲烷爐與觸媒不致超溫(392度以上度以上) 損壞，和維護(hù)鍋爐給損壞，和維護(hù)鍋爐給水加熱器水加熱器(114-C)而設(shè)置。而設(shè)置。2邏輯圖邏輯圖EX2、103-J脫扣聯(lián)鎖系統(tǒng)脫扣聯(lián)鎖系統(tǒng)1聯(lián)鎖用途聯(lián)鎖用途該聯(lián)鎖為維護(hù)該聯(lián)鎖為維護(hù)103-J機(jī)組而設(shè)置，當(dāng)機(jī)組而設(shè)置，當(dāng)103-J緊縮機(jī)調(diào)速油壓力過低、緊縮機(jī)調(diào)速油壓力過低、光滑油壓過低、平衡活塞外側(cè)油氣壓差過高、高低壓缸密封油高位槽液位過低、光滑油壓過低、平衡活塞外側(cè)油氣壓差過高、高低壓缸密封油高位槽液位過低、吸入罐液位過高、段間分別罐液位過高時(shí)，吸入罐液位過高

9、、段間分別罐液位過高時(shí)，103-J停車。該系統(tǒng)也能在事故緊停車。該系統(tǒng)也能在事故緊急情況下，人為停急情況下，人為停103-J，以保證設(shè)備和人身平安。，以保證設(shè)備和人身平安。調(diào)理控制系統(tǒng)根本概念根本概念控制：為了到達(dá)一定的目的，對(duì)作為消費(fèi)過程的設(shè)備進(jìn)展控制：為了到達(dá)一定的目的，對(duì)作為消費(fèi)過程的設(shè)備進(jìn)展操作。操作。人工控制：用人工來完成所需求的操作過程。人工控制：用人工來完成所需求的操作過程。自動(dòng)控制：指在沒人參與的情況下，利用控制器或控制安自動(dòng)控制：指在沒人參與的情況下，利用控制器或控制安裝的作用使消費(fèi)過程或控制對(duì)象的一個(gè)或多個(gè)物理量受裝的作用使消費(fèi)過程或控制對(duì)象的一個(gè)或多個(gè)物理量受控物理量維持

10、在一定給定程度或按照期望的規(guī)律變化，控物理量維持在一定給定程度或按照期望的規(guī)律變化，以到達(dá)控制的目的。自動(dòng)控制的涵義既可以是最簡(jiǎn)的開和以到達(dá)控制的目的。自動(dòng)控制的涵義既可以是最簡(jiǎn)的開和關(guān)，也可以是復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制。自動(dòng)控制的本質(zhì)，就是關(guān)，也可以是復(fù)雜的計(jì)算機(jī)控制。自動(dòng)控制的本質(zhì)，就是利用控制安裝模擬人或替代人去對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)或消費(fèi)過程利用控制安裝模擬人或替代人去對(duì)設(shè)備、系統(tǒng)或消費(fèi)過程等進(jìn)展各種操作的過程。等進(jìn)展各種操作的過程。自動(dòng)控制系統(tǒng)：由自動(dòng)控制安裝，包括丈量部件、控制器自動(dòng)控制系統(tǒng)：由自動(dòng)控制安裝，包括丈量部件、控制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，與被控對(duì)象銜接在一同構(gòu)成了自動(dòng)控制系和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，與被控對(duì)

11、象銜接在一同構(gòu)成了自動(dòng)控制系統(tǒng)。統(tǒng)。被控對(duì)象被控對(duì)象控制安裝控制安裝被控量被控量輸出量輸出量丈量元件丈量元件輸入量輸入量給定量給定量- -偏向偏向一、自動(dòng)控制系統(tǒng)及組成一、自動(dòng)控制系統(tǒng)及組成控制系統(tǒng)的義務(wù)：控制系統(tǒng)的義務(wù)： c(t) = r(t) c(t) = r(t)其中其中 c(t) c(t)是被控量，是被控量， r(t) r(t)是給定值。是給定值。二、自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖二、自動(dòng)控制系統(tǒng)方框圖控制系統(tǒng)中常用的術(shù)語(yǔ)如下：1、被控對(duì)象：需求實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)器或消費(fèi)過程。2、被控變量：對(duì)象內(nèi)要求堅(jiān)持設(shè)定值的物理量。3、支配變量：受調(diào)理器支配，用以使被控變量堅(jiān)持設(shè)定值的物理量或能量。4、干擾：

12、除支配變量以外，作用于對(duì)象并能引起被控量變化的要素。5、設(shè)定值：被迫變量的目的值。6、偏向：被控變量的設(shè)定值與實(shí)踐值之差，通常是給定值與丈量值之差。1. 保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)；2. 改良產(chǎn)質(zhì)量量，提高消費(fèi)效率，降低本錢；改良產(chǎn)質(zhì)量量，提高消費(fèi)效率，降低本錢；3. 在不適宜人類長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)的環(huán)境，或者不能接在不適宜人類長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)的環(huán)境，或者不能接近的特殊環(huán)境里，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)可以改善了近的特殊環(huán)境里，采用自動(dòng)控制系統(tǒng)可以改善了工人的勞動(dòng)條件和保證操作人員的平安；工人的勞動(dòng)條件和保證操作人員的平安；4. 完成許多人工、手動(dòng)操作幾乎難以到達(dá)的一些完成許多人工、手動(dòng)操作幾乎難以到達(dá)的

13、一些復(fù)雜而頻繁的操作過程，減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度。復(fù)雜而頻繁的操作過程，減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度。三、自動(dòng)控制的意義三、自動(dòng)控制的意義四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類四、自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類控制系統(tǒng)的分類多種多樣，但總的來說可控制系統(tǒng)的分類多種多樣，但總的來說可以分為兩大類，即開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。以分為兩大類，即開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。1開環(huán)控制系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)輸出不影響輸入，對(duì)輸出不需求丈量，通常容易實(shí)現(xiàn)；輸出不影響輸入，對(duì)輸出不需求丈量，通常容易實(shí)現(xiàn)；組成系統(tǒng)的元部件精度高，系統(tǒng)的精度才干高；組成系統(tǒng)的元部件精度高，系統(tǒng)的精度才干高；系統(tǒng)的穩(wěn)定性不是主要問題；系統(tǒng)的穩(wěn)定性不是主要問題；主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：控制方式：控制

14、方式：按給定值支配。信號(hào)由給定值至輸出量單向傳送。一定的按給定值支配。信號(hào)由給定值至輸出量單向傳送。一定的給定值對(duì)應(yīng)一定的輸出量。系統(tǒng)的控制精度取決于系統(tǒng)事給定值對(duì)應(yīng)一定的輸出量。系統(tǒng)的控制精度取決于系統(tǒng)事先的調(diào)整精度。先的調(diào)整精度。開環(huán)控制系統(tǒng)：就是控制量與輸出量之間僅有前向通路而無開環(huán)控制系統(tǒng)：就是控制量與輸出量之間僅有前向通路而無反響通路即輸出量不能對(duì)控制量產(chǎn)生影響。反響通路即輸出量不能對(duì)控制量產(chǎn)生影響。直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 對(duì)元器件要求較高、抗干擾才干差，無法自動(dòng)對(duì)元器件要求較高、抗干擾才干差，無法自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)干擾對(duì)被控量帶來的影

15、響。補(bǔ)償系統(tǒng)干擾對(duì)被控量帶來的影響。 系統(tǒng)信息傳送沒有構(gòu)成閉合回路，被控量不對(duì)系統(tǒng)信息傳送沒有構(gòu)成閉合回路，被控量不對(duì)控制造用產(chǎn)生影響所以，構(gòu)造相對(duì)較簡(jiǎn)單、維護(hù)容控制造用產(chǎn)生影響所以，構(gòu)造相對(duì)較簡(jiǎn)單、維護(hù)容易、本錢低、不存在穩(wěn)定性問題。原那么上，被控易、本錢低、不存在穩(wěn)定性問題。原那么上，被控量的控制精度取決于系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的精度，多用于系量的控制精度取決于系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的精度，多用于系統(tǒng)構(gòu)造參數(shù)穩(wěn)定和擾動(dòng)信號(hào)較弱的場(chǎng)所統(tǒng)構(gòu)造參數(shù)穩(wěn)定和擾動(dòng)信號(hào)較弱的場(chǎng)所,如自動(dòng)售貨如自動(dòng)售貨機(jī)，自動(dòng)報(bào)警器，自動(dòng)流水線等。機(jī)，自動(dòng)報(bào)警器，自動(dòng)流水線等。 開環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷：開環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷：(2) 閉環(huán)控制系統(tǒng)閉環(huán)控

16、制系統(tǒng)輸出影響輸入，所以能減弱或抑制干擾；輸出影響輸入，所以能減弱或抑制干擾；低精度元件可組成高精度系統(tǒng)；低精度元件可組成高精度系統(tǒng)；由于能夠發(fā)生超調(diào)，振蕩，所以穩(wěn)定性很重要。由于能夠發(fā)生超調(diào)，振蕩，所以穩(wěn)定性很重要。閉環(huán)控制：是指系統(tǒng)的信息傳送構(gòu)成閉合回路。也稱反響控制閉環(huán)控制：是指系統(tǒng)的信息傳送構(gòu)成閉合回路。也稱反響控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：反響控制，反響按反響極性的不同分成兩種方式：正反響，反響控制，反響按反響極性的不同分成兩種方式：正反響，負(fù)反響。我們所講述的反響系統(tǒng)假設(shè)無特殊闡明，普通都負(fù)反響。我們所講述的反響系統(tǒng)假設(shè)無特殊闡明，普通都指負(fù)反響。指負(fù)反響。 控制方式：控制方

17、式：帶速度反響的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)帶速度反響的直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速系統(tǒng)閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：閉環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)： 系統(tǒng)的輸出被控量經(jīng)反響通道構(gòu)成反響信號(hào)，系統(tǒng)的輸出被控量經(jīng)反響通道構(gòu)成反響信號(hào)，回送到輸入端和給定信號(hào)生成偏向信號(hào)，影響控制造用?；厮偷捷斎攵撕徒o定信號(hào)生成偏向信號(hào)，影響控制造用。因此控制精度受環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換精度較小。由于存在反響通因此控制精度受環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)換精度較小。由于存在反響通道，系統(tǒng)總是力圖維持系統(tǒng)輸出被控量等于給定值，道，系統(tǒng)總是力圖維持系統(tǒng)輸出被控量等于給定值，因此對(duì)干擾具有極強(qiáng)的補(bǔ)償和修正作用。因此對(duì)干擾具有極強(qiáng)的補(bǔ)償和修正作用。 由于干擾對(duì)系統(tǒng)輸出的影響需經(jīng)一定時(shí)間才干逐漸由于干擾

18、對(duì)系統(tǒng)輸出的影響需經(jīng)一定時(shí)間才干逐漸反響出來，控制造用對(duì)干擾作用有時(shí)間滯后?？刂七^程反響出來，控制造用對(duì)干擾作用有時(shí)間滯后。控制過程能夠產(chǎn)生振蕩。構(gòu)造復(fù)雜、維護(hù)不易、能夠存在穩(wěn)定性能夠產(chǎn)生振蕩。構(gòu)造復(fù)雜、維護(hù)不易、能夠存在穩(wěn)定性問題。問題。閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷：閉環(huán)控制系統(tǒng)的缺陷：1、控制器的作用根據(jù)被控變量的丈量值與給定值之間的偏向，按預(yù)定的控制規(guī)律進(jìn)展運(yùn)算并發(fā)出控制信號(hào)，去控制執(zhí)行器動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)消費(fèi)過程的自動(dòng)控制。2、控制規(guī)律 是指控制器的輸入信號(hào)和輸出信號(hào)之間隨時(shí)間變化的規(guī)律。通常是在階躍信號(hào)的作用下，來研討控制器的輸出隨時(shí)間的變化規(guī)律。 控制規(guī)律函數(shù)表示為：u=f(e)。不同的消費(fèi)要求

19、需求不同的控制規(guī)律。在了解根本控制規(guī)律的特點(diǎn)及適用條件的根底上，根據(jù)過渡過程的質(zhì)量要求，結(jié)合被控對(duì)象的特性，才干正確選用適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律。五、控制器的控制規(guī)律3、控制器作用方向的選擇 控制系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的正或負(fù)可根據(jù)在穩(wěn)態(tài)條件下該環(huán)節(jié)輸出增量與輸入增量之比確定。當(dāng)該環(huán)節(jié)的輸入添加時(shí)，其輸出添加，那么該環(huán)節(jié)的增益為正，反之，假設(shè)輸出減小那么增益為負(fù)。 對(duì)象的增益可以是正，亦可以是負(fù)，例如在液位控制系統(tǒng)中，控制閥裝在入口處對(duì)象的增益是正的；假設(shè)裝在出口處，那么對(duì)象的增益是負(fù)的。 氣開控制閥的增益是正的；氣關(guān)控制閥的增益是負(fù)的。 檢測(cè)元件和變送器的增益普通是正。 控制器有正、反作用之分，正作用控制器的增益

20、是負(fù)的；反作用控制器的增益是正的。這是由于在控制系統(tǒng)中偏向是設(shè)定值減丈量值RY，而控制器中偏向是丈量值減設(shè)定值YR。 整個(gè)控制系統(tǒng)必需是一個(gè)負(fù)反響系統(tǒng)，所以回路中各環(huán)節(jié)增益的乘積必需為正值。一個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)好后，對(duì)象、控制閥、檢測(cè)元件和變送器的增益亦確定了，經(jīng)過選擇控制器作用方向來保證控制系統(tǒng)是一個(gè)負(fù)反響系統(tǒng)。 4、對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)性能的根本要求1. 穩(wěn)定性(stability)：系統(tǒng)開場(chǎng)處于平衡形狀(Equilibrium State)，那么由于受外力作用擾動(dòng)之后，必將偏離原來平衡形狀，假設(shè)擾動(dòng)消逝后，系統(tǒng)可以前往它的原來平衡形狀，那么就稱這樣的系統(tǒng)是穩(wěn)定的，否那么就是不穩(wěn)定的。穩(wěn)定性是一切控

21、制系統(tǒng)的最低要求。自動(dòng)控制系統(tǒng)必需滿足一定的穩(wěn)定裕度(stable margin)的要求。2. 穩(wěn)態(tài)特性(steady-state performance )：系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過程終了后，系統(tǒng)的穩(wěn)定輸出相對(duì)于輸出期望值的偏離程度，通常用穩(wěn)態(tài)誤差(steady-state error)表示。3. 動(dòng)態(tài)呼應(yīng)：系統(tǒng)從初始形狀到達(dá)最終形狀的呼應(yīng)過程。 PID (Proportional-Integral-Differential，PID)控制：控制器的運(yùn)算部分以反響或串接的組合方式來實(shí)現(xiàn)比例-積分-微分運(yùn)算功能。其優(yōu)點(diǎn)：原理簡(jiǎn)單，運(yùn)用方便；順應(yīng)強(qiáng)，廣泛用于化工、熱工、冶金、造紙等行業(yè)；魯棒性(robustn

22、ess)強(qiáng)，即控制質(zhì)量對(duì)被控對(duì)象特性的變化不大敏感。六、PID控制q比例帶的物理意義是使調(diào)理器的輸出按比例變化的輸入范比例帶的物理意義是使調(diào)理器的輸出按比例變化的輸入范圍。假設(shè)調(diào)理器的輸入范圍大于比例帶，那么調(diào)理器的輸圍。假設(shè)調(diào)理器的輸入范圍大于比例帶，那么調(diào)理器的輸出出u(t)u(t)與與e(t)e(t)不再成正比例。不再成正比例。q調(diào)理器的比例帶習(xí)慣用它相對(duì)于被調(diào)量丈量?jī)x表的量程的調(diào)理器的比例帶習(xí)慣用它相對(duì)于被調(diào)量丈量?jī)x表的量程的百分?jǐn)?shù)表示。例如，假設(shè)丈量?jī)x表的量程為百分?jǐn)?shù)表示。例如，假設(shè)丈量?jī)x表的量程為100100，那么，那么5050就表示當(dāng)偏向改動(dòng)就表示當(dāng)偏向改動(dòng)5050時(shí)能使調(diào)理閥從

23、全關(guān)到全時(shí)能使調(diào)理閥從全關(guān)到全開。開。q比例控制規(guī)律的特點(diǎn)比例控制規(guī)律的特點(diǎn)q1.1.調(diào)理及時(shí)、迅速。控制器的輸出變化量與輸入偏向調(diào)理及時(shí)、迅速?？刂破鞯妮敵鲎兓颗c輸入偏向成正比例，在時(shí)間上沒有延遲。成正比例，在時(shí)間上沒有延遲。q2. 2. 屬于有差調(diào)理。比例調(diào)理的余差隨著比例帶的加屬于有差調(diào)理。比例調(diào)理的余差隨著比例帶的加大而加大。從這一方面思索，人們希望盡量減小比例帶。大而加大。從這一方面思索，人們希望盡量減小比例帶。然而，減小比例帶就等于加大調(diào)理系統(tǒng)的開環(huán)增益，其后然而，減小比例帶就等于加大調(diào)理系統(tǒng)的開環(huán)增益，其后果是導(dǎo)致系統(tǒng)猛烈振蕩甚至不穩(wěn)定。比例帶的設(shè)置必需保果是導(dǎo)致系統(tǒng)猛烈振蕩甚

24、至不穩(wěn)定。比例帶的設(shè)置必需保證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度。證系統(tǒng)具有一定的穩(wěn)定裕度。1、比例控制規(guī)律比例帶對(duì)于比例調(diào)理過程的影響 積分調(diào)理器輸出的控制造用并不立刻變化，而是由零開場(chǎng)線性增長(zhǎng)。從這一點(diǎn)看，積分調(diào)理作用是不及時(shí)的。只需偏向信號(hào)存在，調(diào)理器輸出旨在消除對(duì)系統(tǒng)影響的控制造用就不斷添加，且其增長(zhǎng)的速度一直為初始速度。 缺陷：輸出變化總是滯后于偏向的變化，難以及時(shí)有效抑制擾動(dòng)的影響，使系統(tǒng)穩(wěn)定下來。2、積分控制規(guī)律 積分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響具有兩重性：當(dāng)縮短積分時(shí)間，加強(qiáng)積分調(diào)理作用時(shí)，一方面抑制余差的才干添加；這是有利的一面。但另一方面會(huì)使過程振蕩加劇，穩(wěn)定性降低。積分時(shí)間越短，振蕩傾向越劇

25、烈，甚至?xí)蔀椴环€(wěn)定的發(fā)散振蕩，這是不利的一面。積分控制規(guī)律積分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響積分時(shí)間對(duì)過渡過程的影響 微分控制的目的：對(duì)于一些慣性較大的調(diào)理對(duì)象，僅有比例積分作用往往缺乏以抑制較大的容量滯后，達(dá)不到稱心的調(diào)理質(zhì)量。為此，引入了具有“超前調(diào)理作用的微分調(diào)理規(guī)律。 理想微分控制規(guī)律的動(dòng)態(tài)特性控制器的輸出u(t)與輸入偏向de(t)/dt的變化速度成正比。微分控制器的輸出只與偏向的變化速度有關(guān),而與偏向存在與否無關(guān)，微分控制器對(duì)恒定不變的偏向是沒有抑制才干的。所以，微分控制器不能作為一個(gè)單獨(dú)的控制器運(yùn)用。dttdeTtuD)()( 3、微分控制規(guī)律4、比例積分微分控制規(guī)律工業(yè)工業(yè)PIDPID

26、調(diào)理器單位階躍呼應(yīng)調(diào)理器單位階躍呼應(yīng)各種調(diào)理動(dòng)作對(duì)應(yīng)的呼應(yīng)過程各種調(diào)理動(dòng)作對(duì)應(yīng)的呼應(yīng)過程1-1-比例調(diào)理比例調(diào)理2-2-積分調(diào)理積分調(diào)理3-3-比例積分調(diào)理比例積分調(diào)理4-4-比例微分調(diào)理比例微分調(diào)理5-5-比例積分微分調(diào)理比例積分微分調(diào)理nPID控制器控制器n比例控制根本控制造用比例控制根本控制造用n微分控制開場(chǎng)時(shí)作用微分控制開場(chǎng)時(shí)作用n積分控制微分作用消逝積分控制微分作用消逝后，假設(shè)余差存在，積分后，假設(shè)余差存在，積分控制發(fā)生作用控制發(fā)生作用n需求比例、積分和微分作需求比例、積分和微分作用取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互配合，用取長(zhǎng)補(bǔ)短、相互配合，即比例帶、積分時(shí)間常數(shù)即比例帶、積分時(shí)間常數(shù)和微分時(shí)間常數(shù)整

27、定適當(dāng)。和微分時(shí)間常數(shù)整定適當(dāng)。比例積分微分控制規(guī)律實(shí)踐實(shí)踐PID調(diào)理器的階躍反響特性曲線調(diào)理器的階躍反響特性曲線PID控制器的整定的口訣參數(shù)整定找最正確，從小到大順序查 先是比例后積分，最后再把微分加 曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大 曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳 曲線偏離回復(fù)慢，積分時(shí)間往下降 曲線動(dòng)搖周期長(zhǎng)，積分時(shí)間再加長(zhǎng) 曲線振蕩頻率快，先把微分降下來 動(dòng)差大來動(dòng)搖慢，微分時(shí)間應(yīng)加長(zhǎng) 理想曲線兩個(gè)波，前高后低 4 比 1 一看二調(diào)多分析，調(diào)理質(zhì)量不會(huì)低EX1 1101E液位控制1) 設(shè)計(jì)的目的 控制好1101E的液位。 2 操作闡明 各閥門自動(dòng)實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)分程。閥門的開閉還受聯(lián)鎖控制。

28、 n背景：當(dāng)被控過程控制對(duì)象的滯后較大，干擾較猛烈背景：當(dāng)被控過程控制對(duì)象的滯后較大，干擾較猛烈并且頻繁，假設(shè)采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)不能滿足工藝要求。并且頻繁，假設(shè)采用簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)不能滿足工藝要求。n定義：采用兩個(gè)相互串聯(lián)的控制器，以一個(gè)控制器的輸出定義：采用兩個(gè)相互串聯(lián)的控制器，以一個(gè)控制器的輸出作為另一個(gè)控制器參比信號(hào)的控制系統(tǒng)。而另一個(gè)控制器作為另一個(gè)控制器參比信號(hào)的控制系統(tǒng)。而另一個(gè)控制器的輸出信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)調(diào)理。動(dòng)態(tài)中兩個(gè)控制器的輸出信號(hào)發(fā)送給執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)調(diào)理。動(dòng)態(tài)中兩個(gè)控制器共同消除擾動(dòng)；穩(wěn)態(tài)時(shí)主控制器堅(jiān)持被控量等于給定值。共同消除擾動(dòng)；穩(wěn)態(tài)時(shí)主控制器堅(jiān)持被控量等于給定值。七、串

29、級(jí)控制系統(tǒng))(1sY主對(duì)象主對(duì)象)(2sY副對(duì)象副對(duì)象控制閥控制閥副控制器副控制器)(2sE)(2sR主控制器主控制器副變送器副變送器)(2sZ)(1sE)(1sR主變送器主變送器)(1sZ)(1sD)(2sD副回路副回路主回路主回路531. 能迅速抑制進(jìn)入副回路的干擾能迅速抑制進(jìn)入副回路的干擾 進(jìn)入副回路的干擾進(jìn)入副回路的干擾d2首先影響副被控量首先影響副被控量c2 ，使其發(fā)生，使其發(fā)生變化。由于副回路的反響控制造用，在主被控量變化。由于副回路的反響控制造用，在主被控量c1尚未產(chǎn)尚未產(chǎn)生明顯變化以前，副控制器生明顯變化以前，副控制器Gc2就已支配調(diào)理閥就已支配調(diào)理閥Gv動(dòng)作，動(dòng)作，抑制干擾抑制干擾d2對(duì)對(duì)c2的影響，使的影響，使c2的動(dòng)搖減少，從而使干擾的動(dòng)搖減少，從而使干擾d2對(duì)主控變量對(duì)主控變量c1的影響更小。的影響更小。串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)d1d2+Gc1Gc2GvGp2Gp1Hm2Hm1r1r2u1u2c1c2y1