自控系統(tǒng)培訓(xùn)資料

自控系統(tǒng)培訓(xùn)資料一、自控系統(tǒng)概述

(1).被控對(duì)象和過程變量被控對(duì)象：需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過程稱為被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱對(duì)象。被控變量：對(duì)象內(nèi)要求保持一定數(shù)值（或按某一規(guī)律變化）的物理量稱為被控變量?？刂谱兞浚ú倏v變量）：受執(zhí)行器控制，用以使被控變量保持一定數(shù)值的物料或能量稱為控制變量或操縱變量。干擾（前饋）：除控制變量（操縱變量）以外，作用于對(duì)象并引起被控變量變化的一切因素稱為干擾。偏差：偏差本應(yīng)是設(shè)定值與被控變量的實(shí)際值之差。但能獲取的信息是被控變量的測(cè)量值而非實(shí)際值，因此，在控制系統(tǒng)中通常把設(shè)定值與測(cè)量值之差定義為偏差。1、術(shù)語介紹(2).系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求

自動(dòng)控制系統(tǒng)的（最）基本要求是系統(tǒng)運(yùn)行必須是穩(wěn)定的(3).正作用與反作用輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)的增加而增加的環(huán)節(jié)稱為正作用環(huán)節(jié)輸出信號(hào)隨輸入信號(hào)的增加而減小的環(huán)節(jié)稱為反作用環(huán)節(jié)例如：對(duì)于調(diào)節(jié)器來說，測(cè)量值增大，輸出增大，稱為正作用調(diào)節(jié)器(4).靜態(tài)（穩(wěn)態(tài)）和動(dòng)態(tài)靜態(tài)：被控變量不隨時(shí)間變化的平衡狀態(tài)（變化率為0，不是靜止）。

如果控制系統(tǒng)是穩(wěn)定的，假設(shè)設(shè)定值和干擾都保持不變，經(jīng)過足夠長(zhǎng)的時(shí)間，控制系統(tǒng)中各參數(shù)必然會(huì)到達(dá)一個(gè)“相對(duì)”平衡狀態(tài)，這種狀態(tài)就是所謂的“靜態(tài)”，或稱為“穩(wěn)態(tài)”。動(dòng)態(tài)：被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)。如果系統(tǒng)原來處于靜態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)干擾使被控變量發(fā)生變化，此時(shí)控制系統(tǒng)發(fā)生作用，改變調(diào)節(jié)器輸出，使被控變量重新回到設(shè)定值來，這么一個(gè)從干擾發(fā)生、系統(tǒng)控制、直到重新建立平衡的過程稱為“動(dòng)態(tài)”過程。(5).過渡過程過渡過程：受到干擾作用后系統(tǒng)失穩(wěn)，在控制系統(tǒng)的作用下，被控變量回復(fù)到新的平衡狀態(tài)的過程。非周期衰減過程

衰減振蕩過程

等幅振蕩過程

發(fā)散振蕩過程

單調(diào)發(fā)散過程XX√√？一般是不允許的除開關(guān)量控制回路2、常見執(zhí)行器

執(zhí)行器在的作用接收調(diào)節(jié)器（計(jì)算機(jī)）輸出的控制信號(hào)，使調(diào)節(jié)閥的開度產(chǎn)生相應(yīng)變化，從而達(dá)到調(diào)節(jié)操作變量流量的目的。氣動(dòng)執(zhí)行器電動(dòng)執(zhí)行器液動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)閥電動(dòng)閥在過程控制領(lǐng)域應(yīng)用很少按閥門的輸出：連續(xù)式(0～100％)開關(guān)式(ON/OFF)調(diào)節(jié)閥分類－按使用的能源形式：氣源PO氣動(dòng)薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)氣源PO正作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入氣信號(hào)增加時(shí)，其推桿向下移動(dòng)

反作用式執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸入氣信號(hào)增加時(shí)，其推桿向上移動(dòng)

氣動(dòng)活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)和工作原理基本部件：活塞和氣缸活塞在氣缸內(nèi)隨活塞兩側(cè)壓差而移動(dòng)兩側(cè)可以分別輸入一個(gè)固定信號(hào)和一個(gè)變動(dòng)信號(hào)，或兩側(cè)都輸入變動(dòng)信號(hào)。它的輸出特性有比例式及兩位式兩種。兩位式是根據(jù)輸入執(zhí)行活塞兩側(cè)的操作壓力的大小，活塞從高壓側(cè)推向低壓側(cè)，使推桿從一個(gè)位置移到另一極端位置比例式是在兩位式基礎(chǔ)上加有閥門定位器后，使推桿位移與信號(hào)壓力成比例關(guān)系。P1P2反作用：當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，流過執(zhí)行器的流量減小

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常稱為氣關(guān)閥

正作用：當(dāng)輸入信號(hào)增大時(shí)，執(zhí)行器的開度增大，即流過執(zhí)行器的流量增大

氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥通常稱為氣開閥執(zhí)行器的作用方式選用原則：從安全生產(chǎn)的角度來確定正反作用。信號(hào)壓力中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全，如閥門處于打開位置時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣關(guān)式；反之，則用氣開式。

另外，還要考慮：事故狀態(tài)下，減少原料或動(dòng)力消耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量；考慮介質(zhì)的特性。調(diào)節(jié)閥閥芯的正反裝正裝：調(diào)節(jié)閥閥芯向下移動(dòng)時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積減小。反裝：調(diào)節(jié)閥閥芯向下移動(dòng)時(shí)，閥芯與閥座之間的流通面積增大。3、常見復(fù)雜控制形式串級(jí)控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)

串級(jí)控制的構(gòu)成和特點(diǎn)

串級(jí)控制系統(tǒng)有主、副兩個(gè)閉合回路；有主、副兩個(gè)控制器；有分別測(cè)量主變量和副變量的兩個(gè)測(cè)量變送器。在串級(jí)控制系統(tǒng)中，主回路是定值控制系統(tǒng)，而副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)串級(jí)控制系統(tǒng)由于副回路的引入，改善了對(duì)象的特性，使控制過程加快，具有超前控制的作用，從而有效地克服滯后，提高了控制質(zhì)量。副控制器執(zhí)行器副對(duì)象主變量設(shè)定值主干擾串級(jí)控制系統(tǒng)方塊圖主對(duì)象主控制器副干擾主測(cè)量、變送副測(cè)量、變送副變量副回路主回路均勻控制系統(tǒng)不同于常規(guī)的定值控制系統(tǒng)，而對(duì)被控變量(CV)與控制變量(MV)都有平穩(wěn)的要求。均勻控制指的是控制功能，而不是控制方案。因?yàn)榫拖到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)來看，有時(shí)象簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)，有時(shí)象串級(jí)控制系統(tǒng)。所以要識(shí)別控制方案是否起均勻控制作用，應(yīng)從控制的目的進(jìn)行確定。均勻控制的特點(diǎn)單回路均勻控制系統(tǒng)串級(jí)均勻控制系統(tǒng)通過控制器參數(shù)的設(shè)置，而不是改變控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，來實(shí)現(xiàn)前后兩個(gè)變量間的相互協(xié)調(diào)的。參數(shù)整定的目的不是使變量盡快地回到給定值，而是要求變量在允許的范圍內(nèi)作緩慢的變化?？刂破鲄?shù)一般都采用純比例作用，且控制器比例度放的很大，以使輸出變化緩慢，只是在要求較高時(shí)，為了防止偏差超過允許范圍，才引入適當(dāng)?shù)姆e分作用。

均勻控制系統(tǒng)小結(jié)比值控制系統(tǒng)比值控制的目的是為了實(shí)現(xiàn)幾種物料按一定比例混合，使生產(chǎn)能安全、正常的進(jìn)行。實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。通常為流量比值控制。單閉環(huán)比值控制雙閉環(huán)比值控制

分程控制系統(tǒng)給定－對(duì)象控制器控制閥A控制閥B測(cè)量、變送分程控制系統(tǒng)方塊圖分成控制的特點(diǎn)

分程控制系統(tǒng)中，一臺(tái)控制器的輸出可以同時(shí)控制兩臺(tái)甚至兩臺(tái)以上的控制閥；分程控制系統(tǒng)中控制器按輸出信號(hào)的不同區(qū)間去控制不同的閥門；分段一般是由附設(shè)在控制閥上的閥門定位器來實(shí)現(xiàn)（也可由集散控制系統(tǒng)(DCS)中的分程模塊來實(shí)現(xiàn)）。前饋控制系統(tǒng)

前饋控制比反饋控制及時(shí)，并且不受系統(tǒng)滯后大小的限制。前饋控制屬于開環(huán)控制一種前饋?zhàn)饔弥荒芸朔环N干擾前饋控制的特點(diǎn)在擾動(dòng)還未影響輸出以前，直接改變操作變量，以使輸出不受或少受外部擾動(dòng)的影響。前饋思想反饋控制方案前饋控制方案蒸汽進(jìn)料出料換熱器前饋－反饋控制系統(tǒng)4、DCS及其特點(diǎn)

DCS概述

集散型控制系統(tǒng)被稱為DCS，也稱分布式控制系統(tǒng)或分散控制系統(tǒng)。它是采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、過程控制技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)實(shí)現(xiàn)過程控制和過程管理的控制系統(tǒng)。它以多臺(tái)微處理機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，通過通訊總線和操作站及打印機(jī)等連接，又能高度集中地進(jìn)行操作、顯示和報(bào)警。簡(jiǎn)而言之就是信息集中、控制分散。DistributedControlSystem——DCSDCS可直譯為“分布式控制系統(tǒng)”，“集散控制系統(tǒng)”是按中國人習(xí)慣理解而稱謂的。DCS的主要特征是它的集中管理和分散控制它采用危險(xiǎn)分散、控制分散，而操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思想，多層分級(jí)、合作自治的結(jié)構(gòu)形式顯示、操作集中控制功能強(qiáng)數(shù)據(jù)處理方便統(tǒng)構(gòu)成靈活，可擴(kuò)張性好簡(jiǎn)化了安裝工程具有自適應(yīng)、自診斷和自檢測(cè)等“智能”可靠性高

DCS的特點(diǎn)

DCS的基本組成及應(yīng)用

基本組成系統(tǒng)主要由雙重化現(xiàn)場(chǎng)控制站、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視站、操作站、操作臺(tái)

、工程師站和打印機(jī)等組成。集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

DCS主要能實(shí)現(xiàn)連續(xù)、批量和順序等控制，在電力、冶金、石油、化工、制藥等各種領(lǐng)域都得到了極其廣泛的應(yīng)用。5、PID控制器比例控制器（P）輸出信號(hào)的變化量與輸入信號(hào)的變化量之間成比例關(guān)系，這種控制規(guī)律稱為“純比例控制”

比例控制器的作用是調(diào)整系統(tǒng)的開環(huán)比例系數(shù)，提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度，加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但對(duì)于高于二階的系統(tǒng)，比例系數(shù)過大會(huì)造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定。比例控制最大的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)快，控制作用及時(shí)

最大的缺點(diǎn)是控制結(jié)果存在余差積分控制器（I）

調(diào)節(jié)器的輸出是偏差隨時(shí)間的積分

積分控制器的作用是消除系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，只要有偏差存在，調(diào)節(jié)器輸出會(huì)不斷變化，直到偏差為0。但積分控制有時(shí)會(huì)改變系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)響應(yīng)速度，所以一般不單獨(dú)采用積分作用，而與比例作用配合使用。比例加積分控制器（PI）

比例積分控制器由于有比例、積分兩個(gè)可調(diào)參數(shù)，因此可兼有比例和積分兩種控制器的優(yōu)點(diǎn)，使系統(tǒng)既穩(wěn)定又有較好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，這種控制是工程上用途最為廣泛的。比例加微分（PD）

比例加微分控制器所產(chǎn)生的控制作用不僅反映了系統(tǒng)的靜態(tài)誤差，同時(shí)還反映了誤差信號(hào)的變化率，因此微分使控制信號(hào)提前作用，使系統(tǒng)的響應(yīng)振蕩減輕，過渡過程加快，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有利。優(yōu)點(diǎn):即使偏差很小,只要出現(xiàn)變化趨勢(shì),就進(jìn)行控制,具有超前調(diào)節(jié)的特點(diǎn).缺點(diǎn):假如偏差固定,即使數(shù)值很大,微分作用也沒有輸出,因而不能消除偏差.比例加積分加微分控制器（PID）

在工業(yè)生產(chǎn)中，常將比例、積分、微分三種作用規(guī)律結(jié)合起來，可以得到較為滿意的控制質(zhì)量，包括這三種控制規(guī)律的控制器稱為比例積分微分三作用控制器，習(xí)慣上稱為PID控制器。積分控制最大的優(yōu)點(diǎn)是消除余差

最大的缺點(diǎn)是動(dòng)作緩慢、產(chǎn)生相位滯后、穩(wěn)定性降低二、裂解爐控制

1、裂解爐的控制變量操縱變量干擾變量受控變量轉(zhuǎn)化率或裂解深度生產(chǎn)能力爐出口溫度平衡過?？諝饧s束變量橫跨段溫度爐管溫度廢鍋出口溫度閥位操縱變量各組烴類流量蒸汽流量平均爐出口溫度負(fù)壓燃料提升管偏差裂解爐的典型變量2、裂解爐的約束約束因素約束因素3、裂解爐典型控制裂解深度和COT控制燃燒控制4、裂解爐主要聯(lián)鎖儀表位號(hào)聯(lián)鎖名稱聯(lián)鎖值聯(lián)鎖動(dòng)作

PB-1133所有裂解爐手動(dòng)停車PBGOXV-11301關(guān)底部FGXV-11302關(guān)側(cè)壁FGXV-11303關(guān)常明線

XV-11304關(guān)DS預(yù)置PB-1131室內(nèi)裂解爐停車PBPB-1132現(xiàn)場(chǎng)裂解爐停車PBLSLL-11303汽包液位低25.3%TSHH-11327A/B過熱蒸汽溫度535℃TSHH-11331A/BBH113B入口SS溫度515℃ISLL-11301引風(fēng)機(jī)故障TSHH-11318A/B急冷器出口溫度高420℃PSLL-11336常明線壓力低（燒焦/熱備）35KPaPSLL-11332底部燃料氣壓力低9KPaXV-11301關(guān)XV-11302關(guān)XV-11303關(guān)FSLL-11351鍋爐給水低流量11.85T/HPSLL-11303液體進(jìn)料壓力低0.68MPaPSLL-11336常明線壓力低（運(yùn)行）35KPa常明線XV-112關(guān)PSLL-11334裂解爐側(cè)壁FG氣壓力10KPaXV-11303關(guān)三、壓縮機(jī)控制

1、壓縮機(jī)的主要控制系統(tǒng)吸入罐壓力控制吸入罐液位控制油系統(tǒng)控制密封氣壓差控制防喘振控制軸位移和周震動(dòng)監(jiān)測(cè)聯(lián)鎖系統(tǒng)2、防喘振控制當(dāng)壓力在0.75~1.177MPa變化時(shí)KP的范圍是0.99~1.008

當(dāng)溫度在65℃~120℃變化時(shí)KT的范圍是0.99~1.012

超出上述范圍后保留最后的值儀表位號(hào)聯(lián)鎖名稱聯(lián)鎖值聯(lián)鎖動(dòng)作PAL-2013調(diào)速油壓力低0.196MPa電子調(diào)速器及后備單元跳閘GB-201停車GB-201停車PAL-2031不低PAL-2016不低XA-2011XA-2012GT-201潤滑油壓力不低54.9KPaGB-201盤車馬達(dá)GB-2011可以啟動(dòng)GM-2011連接主汽閥跳閘PAL-2011GT-201調(diào)速油壓力低0.54MPa輔助油泵GAM-2011B啟動(dòng)PAL-2015GT-201潤滑油壓力低82.4KPaPAL-2019FA-2016密封油液位低45.1KPaPAL-2023FA-2016密封油液位低45.1KPaPAL-2027FA-2016密封油液位低45.1KPaLSHH-2752GB-201復(fù)水器EA-215液位過高95％EA-215凝液泵GAM-210B自啟動(dòng)CRA-702-1-HGT-201復(fù)水電導(dǎo)過高EMV-703-1失電GT-201復(fù)水排地溝PB-702-1BGT-201復(fù)水排放復(fù)位1、壓縮機(jī)的主要聯(lián)鎖四、邏輯圖常見符號(hào)