工业控制系统

工业控制系统第1页，共180页，2023年，2月20日，星期四2石化大型装置第2页，共180页，2023年，2月20日，星期四3

第一节概述控制器执行器

对象

检测变送器设定值x

+e控制器输出p

操纵变量

q

被控变量y

扰动f测量值z-

自动化装置工艺对象第3页，共180页，2023年，2月20日，星期四4被控变量y——指需要控制的工艺变量。设定值x——工艺上被调参数的期望值。偏差e——被控变量的测量值与给定值之差。干扰f——引起被调参数偏离给定值的一切因素。操纵变量q——用来克服扰动对被控变量的影响，实现控制作用的参数。第4页，共180页，2023年，2月20日，星期四5被控对象：指需要控制的设备或装置。检测元件和变送器：把被控变量转换成测量值。比较机构：是将设定值与测量值进行比较并产生偏差。控制器：依据偏差、按预定的控制规律实施控制。有内-外设定；正反作用之分。执行器：也叫操纵器，执行控制器的信号、相应地调节操纵变量。气动薄膜控制阀。第5页，共180页，2023年，2月20日，星期四6过渡过程y（t）e（max）=B+C

σ=By（0）y（∞）CB’B

Cts第6页，共180页，2023年，2月20日，星期四7控制系统的品质指标1.最大偏差e

max与超调量σ:最大峰值与设定值之差。e

max=|B+C|，σ=B2.衰减比n：过渡过程稳定性指标,第一波振幅

B与第二波振幅B’之比。3.余差C：过渡过程结束时设定值r

与被控变量稳态y(∞)值之差。4.振荡周期：相邻两波峰之间的时间。5.过渡时间：被控变量进入另一稳定状态的时间。第7页，共180页，2023年，2月20日，星期四8系统的动态与静态指标1.静态：被控变量不随时间变化的平衡状态称为自动控制系统的静态。

2.动态：被控变量随时间变化的不平衡状态称为自动控制系统的动态。

3.过渡过程：自动控制系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的动态过程，称为自动控制系统的过渡过程。第8页，共180页，2023年，2月20日，星期四9五大变量与功能符号PLFTA压力液位流量温度成分TIRCA传送指示记录控制报警第9页，共180页，2023年，2月20日，星期四10第二节对象特性

控制对象是指被控制的机器或设备。对象特性是指输出变量对输入变量的响应。常用：放大倍数、时间常数、滞后时间三大指标来描述其特性。对象有作用方向分为正作用与反作用；容器大的对象时间常数大、放大倍数小；热容量小的对象时间常数小、放大倍数大。第10页，共180页，2023年，2月20日，星期四11列管式卧式加热器第11页，共180页，2023年，2月20日，星期四12反应釜中的加热方式第12页，共180页，2023年，2月20日，星期四13无滞后控制对象特性描述qh（t）t0t0ttt（∞）00第13页，共180页，2023年，2月20日，星期四14一般对象特性描述放大倍数：K

时间常数；T

滞后时间；τnqyt0t0ttτT0.63y(∞)00第14页，共180页，2023年，2月20日，星期四150701液位1第15页，共180页，2023年，2月20日，星期四16液位控制对象的特性对象在再次平衡状态下：K=Δh/Δq

q0t△qh（t）t0tt（∞）0t063%h(∞)△hT第16页，共180页，2023年，2月20日，星期四17一般对象特性描述τ滞后时间：纯滞后τ0、容量性滞后τnqyt0t0ttτ0T0.63y(∞)00τn第17页，共180页，2023年，2月20日，星期四18图7-9对象的特性曲线示意图

第18页，共180页，2023年，2月20日，星期四19控制对象的三个参数1.放大系数K0=Δy∞/Δq

静态指标。2.时间常数T0

被控制变量上升至稳定值的63%

所需时间。3.滞后时间纯滞后τ0

由距离与速度引起的滞后。容量滞后τn

对象的热容量或体积容量所引起的滞后现象。

第19页，共180页，2023年，2月20日，星期四20滞后对控制过程的影响

滞后带来了一段时间的不可控性,会造成超调量过大,过渡时间增长,质量指标下降。1.减小纯滞后时间，如测温点与元件选择。2.选用时间常数小、反映快的测量元件。3.使用继动器与阀门定位器。4.对容量性滞后采用微分调节。第20页，共180页，2023年，2月20日，星期四21控制对象的作用形式正作用：输出量对输入量的方向相同。例：加热器、流入量对液位等。反作用：输出量对输入量的方向相反。例：冷却对象、流出量对液位等。控制对象是自动控制系统中的一环节，其方向对系统的作用形式相关，是控制器、控制阀选择作用方向的前提条件。第21页，共180页，2023年，2月20日，星期四22对象特性的确定方法测试法：测量输入与输出关系参数来确定。常用于简单、易测对象。计算法：由对象的热、质平衡数学建模。常用于直接、简易组合体。模拟法：由已知经典对象模式来推演组合对象。常用于同类型、相似对象。对象特性在被控变量不同位置、温度等条件下的非线性状态。第22页，共180页，2023年，2月20日，星期四23电气化与自动化电气化用电力代替人工繁重的体力劳动。自动化用仪表及其他装置模仿和代替人工操作及管理。一个操作员的技能构成：工艺、设备与仪表（自动化）三分天下。20世纪50~70年代：电器占投资的20%。现代工业：电器与自动化投资占40%以上。第23页，共180页，2023年，2月20日，星期四24化工自动化基本知识手动控制与自动控制自动控制是模仿、代替手动调节的过程。术语控制对象：需要调节的机器和设备。被控变量：能够表征设备运行情况的工艺参数。第24页，共180页，2023年，2月20日，星期四25第25页，共180页，2023年，2月20日，星期四26隔离器一种非互易的两端口微波铁氧体器件。它只允许电磁波单向通过，反向会产生很大的衰减。常用于振荡器与负载的隔离，消除电磁波反射造成的频率漂移等影响。有法拉第旋转式；共振式（对右园极化高频磁场有共振吸收，对左园极化高频磁场不存在共振吸收）；场移式在波导中填充横向磁化的铁氧体，则对电磁场分布即磁化方向与传播方向有关。这就是场移效应。可制成厘米波、低功率、低驻波、高隔离的测试系统中。第26页，共180页，2023年，2月20日，星期四27第27页，共180页，2023年，2月20日，星期四28安全栅（安全火花型关键仪表）

安装在控制室中，作为控制室仪表与现场仪表的关键设备，一方面传输信号，另一方面控制流入危险场所的能量在易燃、易爆气体的点火能量以下。以确保系统的安全火花性能。变送器安全栅变送器危险场所安全场所第28页，共180页，2023年，2月20日，星期四29计算机识图基本要略计算机控制符号带有矩形框。FN——安全栅TDA—温度设定点edf/dt——流量变化率LAH——液位高限XAH——输出高限LAL——液位低限XAL——输出低限LAHH——液位高高限dx/dt——控制输出FY——I/P电气转TAH——测试高限FRC101第29页，共180页，2023年，2月20日，星期四30控制通道手操旁路第30页，共180页，2023年，2月20日，星期四31仪表柜中的隔离器与安全栅第31页，共180页，2023年，2月20日，星期四32安全栅分类1.电阻式利用电阻的限流作用,精确可靠。2.齐纳式利用二极管的反向击穿效应。3.中继放大安全栅利用放大器的输入阻抗大来增大输入回路的限流电阻的阻值。4.隔离式安全栅有绝缘、限能来保证安全。是一种调制受控放大器,有限流与限能电路。变送器变送器危险场所安全场所DW1第32页，共180页，2023年，2月20日，星期四33液位对象特性示意图物料出口控制：对象为反作用。进液口出口阀hu第33页，共180页，2023年，2月20日，星期四34

物料进口液位控制液位：对象作用为正作用。进液口出口L第34页，共180页，2023年，2月20日，星期四35自动检测系统检测对象检测环节转换、处理传感、变送器显示仪表设备热电阻变送器显示器0C第35页，共180页，2023年，2月20日，星期四36tytytytyc余差δ=δ0TD=TI0

TI=TD0δ>δ0TD>TD0TI<TI0δ<δ0TD<TD0TI>TI0δ《δ0TI《TI0TD》TD0四种过渡过程第36页，共180页，2023年，2月20日，星期四37加入积分的作用tc余差zPtzPI第37页，共180页，2023年，2月20日，星期四38

比例控制、积分控制、微分控制规律的阶跃响应曲线yt0PDI第38页，共180页，2023年，2月20日，星期四39比例控制、比例积分控制、比例微分控制规律的阶跃响应曲线yt0PPDPI第39页，共180页，2023年，2月20日，星期四40过渡过程y（t）e（max）=B+C

σ=By（0）y（∞）CB’B

Cts第40页，共180页，2023年，2月20日，星期四41比例、积分、微分三作用小结表名称控制的依据关系规律的作用比例P偏差的大小迅速、及时克服偏差，粗调；有余差存在。积分I偏差对时间的累积精调，消除余差。但有一个累积过程，响应较缓慢。微分D偏差变化的速度、趋势超前调节，克服滞后；与偏差无关，响应快速，易引起振荡。第41页，共180页，2023年，2月20日，星期四42

简单控制系统由一个测量元件及变送器、一个控制器、一个控制阀、一个控制对象，旨在稳定一个被控变量的闭环系统，也称单回路系统。简单系统所需仪表少、投资小、操作维护方便能满足要求。占系统的80%以上。

PRC-105单回路压力(分程)控制系统。

LRCA-101冷凝器液位控制系统。

FRC-104为回流量控制系统。第42页，共180页，2023年，2月20日，星期四43第三节简单控制系统及其

控制方案的确定被控变量选择：以工艺过程为决定性因素。1.反映工艺操作的指标状态。2.尽可能选用直接指标。3.需要经常调节的变量。4.独立可调性。5.易检测、足够的灵敏度。第43页，共180页，2023年，2月20日，星期四44控制通道与扰动通道的作用对象操纵变量q被控变量y扰动f控制通道扰动通道扰动产生偏差、控制克服偏差，也就是克服扰动。第44页，共180页，2023年，2月20日，星期四45控制（操纵）变量的选择

克制扰动对被控变量的影响，实现控制。1.工艺合理、允许调整又可控制。2.对被控变量的影响大、灵敏、控制通道的放大系数大、时间常数小、滞后小，以达到控制有力、及时。3.使得扰动通道相对时间常数大、放大系数小。第45页，共180页，2023年，2月20日，星期四46自动调节系统的组成例：液位调节框图调节器调节阀调节对象+差压变送器zxe=x-z-pqy扰动设定值控制器输出操纵变量被控变量偏差测量值f第46页，共180页，2023年，2月20日，星期四47被控对象：指需要控制的设备或装置。检测元件和变送器：把被控变量转换成测量值。比较机构：是将设定值与测量值进行比较并产生偏差。控制器：依据偏差、按预定的控制规律实施控制。有内-外设定；正反作用之分。执行器：也叫操纵器，执行控制器的指令、相应地改变操纵变量。气动薄膜控制阀。第47页，共180页，2023年，2月20日，星期四48自动化系统的过渡过程扰动：发散振荡等幅振荡0Aft0ty0ytt0t0t0第48页，共180页，2023年，2月20日，星期四49最佳为4:1的衰减比衰减振荡单调过程0tyy（0）y（∞）CB’B

Cts第49页，共180页，2023年，2月20日，星期四50最大偏差示意图时间标尺变换后的图形：0tyB第50页，共180页，2023年，2月20日，星期四51过渡过程的选择一般方案发散振荡：不可取，尤其是不可单独采用。等幅振荡：不可取，如振幅小于允许误差，则可采用。衰减振荡：过渡过程短，反应速度快速，常取4:1的衰减比。单调过程：反应速度慢，调节时间长，可用于精度低、要求不高的场合。第51页，共180页，2023年，2月20日，星期四52

过程控制系统的操作[学习目的]

掌握系统的开、停车步骤和控制器参数的整定方法，了解控制系统的故障分析及处理方法。控制系统与工具的结合，并实现对过程控制的实际操作。第52页，共180页，2023年，2月20日，星期四53

装置开车前期准备工作

事先有个数学模型的系统是罕见的，故控制器的参数整定是有：经验法、衰减曲线法、临界比例度法。整定顺序：先比例；后积分；再微分；分步走。先缓前、再加后；灵敏者；慢慢爬。第53页，共180页，2023年，2月20日，星期四54

控制系统的开车与停车一．简单控制系统的投运保守的操作方法可从人工操作、手动遥控、自动运行三步。大型自动控制系统的投运可在充分准备的基础上，以手动操作，自动运行。

1.手动投运一源、二表、三阀、四手动。

2.切换到自动状态边手操边调节设定值,待工况稳定后、测量值等于或接近设定值时切入自动。第54页，共180页，2023年，2月20日，星期四55简单控制系统的投运投运是一个复杂的系统工程（1）工艺、设备、仪表处于良好状态。（2）现场手动操作。（3）手动遥控。（4）切换至自动。过程控制柜第55页，共180页，2023年，2月20日，星期四56二、串接控制系统的投运原则:先副后主；先手动控制后自动控制；稳定后进入下一步。三．控制系统停车停车与开车相反。先自动切入手动状态；从安全角度使控制阀进入工艺要求的状态位置，即可停车。第56页，共180页，2023年，2月20日，星期四57串接控制系统投运一览表主控制器切换开关参数PID副控制器切换开关参数PID开始手动内给预定值开始先调手动外给预定值不变不变不变无扰动切换手动切入自动不变无扰动先手动后自动不变不变稳定后再整定主控制器稳定后先整定副控制器。第57页，共180页，2023年，2月20日，星期四58

最好的自动控制系统，经过一段时间的运行后，会逐渐出现一些问题。一个系统是由多个环节组成的，一个环节不正常，会带来系统的故障。认识、分析、处理故障是一种熟悉、认识与处理能力的表现，是一个工艺人员与自动控制人员共同任务。故障分析、判断与处理第58页，共180页，2023年，2月20日，星期四59过程控制系统常见故障

1.控制过程质量变坏。

2.检测信号不准确或仪表失灵。

3.控制阀不灵敏。

4.压缩机、大风机出现喘振。

5.反应釜在设定的温度下操作，产品质量不合格。

6.DCS现场现场控制站FCS工作不正常。

7.压缩机、大风机出现喘振。

8.反应釜在设定的温度下操作，产品质量不合格

DCS现场现场控制站FCS工作不正常。显示画面各检测点显示参数无规则乱跳。第59页，共180页，2023年，2月20日，星期四60故障原因排除方法

控制质量变坏对象变化、设备结垢调整PID参数不正确、失灵元件损坏、信号线断分段排查、更换元件阀控制不灵阀芯卡堵、腐蚀更换压缩机喘振控制阀全开、全关不允许全开、全关设定值下不合格测量信号超调量太大调整PID参数FCS不正常FCS接地失常接地电阻小于4ΩOPS找不到网卡地址、中断设施不对重新设置红色通讯故障通讯线有问题或中断按运行状态设置政党通讯红色模板故障模板配置、插接不当重插模板、检查跳线配置画面无规则跳动输出、入线屏蔽故障屏蔽接地，信-源分开。第60页，共180页，2023年，2月20日，星期四61故障简单判别及处理方法1.记录曲线突变工艺过程一般是比较缓慢有规律的，如果曲线突变到两个极限位置上，记录曲线中个别明显大幅度变化,相关量不变,常态平滑,突然变直,人为改变也无反应。2.控制室仪表与现场仪表比较有较大的差值,则仪表有故障。3.仪表间相互比较重要参数往往有二台仪表同时显示或一显一记录，若明显有差值时,仪表中至少有一不正确。第61页，共180页，2023年，2月20日，星期四62

装置开车前期准备工作1.熟悉工艺流程,了解工艺机理,了解各工艺变量之间的关系,了解主要设备的功能,了解主控指标和控制要求。

2.熟悉控制方案,对所有检测元件和控制装置安装位置、管线走向等的心中有数。

3.对检测元件、变送器、控制器、控制阀、及其气源、电源、管路等要全面检查，确保处于正常状态。第62页，共180页，2023年，2月20日，星期四63确定控制器的正、反作用方向简单控制系统中控制器正、反作用方向的确定过程控制系统的目的的稳定被控变量，所采用的方法是负反馈的闭环系统。为了实现负反馈，可试用下列方法。（1）符号法：正作用为“+”；反作用为“-”；（2）各环节方向中，变送器是恒正作用方向。（3）执行器：气开式为“+”；气关式为“-”。（4）系统作用方向=“对象”ד变送器”ד执行器”ד控制器”由变送器为正作用，所以组成只能是：三正一反；三反一正。才能使系统为负即“-”。

第63页，共180页，2023年，2月20日，星期四641.串接控制系统中的作用方向（1）方向判别法,实现负反馈的闭环系统。（2）公式法:主环四步得负。系统方向=“主对象”ד主变送器”ד执行器”ד主控制器”=“－”加入反作用的副控制器（－）则：乘积应为“+”（3）系统作用方向=“+”串接五环得正

=“主对象”ד主变送器”ד执行器”ד副控制器”ד主控制器”小结简单系统：三正一负；三负一正。串接系统：内环为负，五环为正。第64页，共180页，2023年，2月20日，星期四65控制器规律的选择在负反馈的基础上,要实现最佳的控制规律。对象控制通道的滞后小、负荷变化小、工艺要求不高、被控变量允许有余差的场合，可选用比例控制。对象控制通道的滞后较小、负荷变化小、工艺要求被控变量不允许有余差的的场合，应选取比例、积分控制。对容量性滞后较大的对象（温度对象），可引入微分规律，构成PID控制。第65页，共180页，2023年，2月20日，星期四66第四节控制器的参数整定

参数整定看起来是仪表的操作问题，其实是一项工艺、设备、仪表的三大技能的综合运用。是人在前三者之间的协调，是人对生产过程的主宰，是智慧、技能的结合。士兵熟悉手中的武器，工人对工具的使用得心应手。对工艺的熟悉、对设备的了解、对仪表的熟悉是现代化工工人立足之本。第66页，共180页，2023年，2月20日，星期四67控制器参数整定方法步骤δ(%)Ti(min)Td(min)先调由大到小直到n=4：1次调先将δ增大10%~20%由大到小直到消除余差最后将δ减小10%~20%将积分时间减小10%~20%由小到大加入直到质量最佳第67页，共180页，2023年，2月20日，星期四68经验法控制系统δ(%)Ti(min)Td(min)液位20～80压力30～700.4~3流量40～1000.1~1温度20～603~100.5~3第68页，共180页，2023年，2月20日，星期四694:1衰减曲线法（δS为4：1比例度；T′S为振荡周期）

控制作用δ(%)Ti(min)Td(min)比例

PδS比例积分PI1.2δS0.5T´S

三作用PID0.8δS0.3T´S

0.1T´S

第69页，共180页，2023年，2月20日，星期四7010:1衰减曲线法（δ´S为10：1比例度；T´S为振荡周期）

控制作用δ(%)Ti(min)Td(min)比例

Pδ´S

比例积分PI1.2δ´S

2T´S

三作用PID0.8δ´S1.2T´S

0.4T´S第70页，共180页，2023年，2月20日，星期四71临界比例度法（δ´K为等幅振荡比例度；T´K为振荡周期）

控制作用δ(%)Ti(min)Td(min)比例P2.2δ´K比例积分PI2.0δ´K

0.85T´S

比例微分PD1.8δ´K0.1T´K三作用PID1.7δ´K

0.5T´S

0.125T´K第71页，共180页，2023年，2月20日，星期四72复杂控制系统的参数整定

简单控制对定值系统有效而广泛,对高精度、多因素的系统则不能适应，于是产生复杂控制系统。常见：串接、均匀、比值、分程、前馈和选择等控制系统。发展过程中产生了多变量线性控制、计算机智能化控制等现代控制方法。第72页，共180页，2023年，2月20日，星期四73过渡过程的质量指标y（t）e（max）=B+C

σ=By（0）y（∞）CB’B

CtstT第73页，共180页，2023年，2月20日，星期四74主控制器步骤参数副控制器参数δ1%T1iT1dδ2%T2iT2d1100n=4:1δ1s2δ1n=4:1δ1s3δ10.8δ2s0.3T2s0.1T2s40.8δ1S0.3T1s0.5T1s0.8δ2s0.3T2s0.1T2s5原则:先副后主,先比例、次积分、后微分。最后统一协调,直到品质最佳。第74页，共180页，2023年，2月20日，星期四75均匀控制系统的参数整定所有控制系统的的结构是大同小异的,但是所要完成的任务不同，其特点如下。1.不是使参数稳定在设定值,而是要求参数在一定范围内作缓慢变化。2.比例度、积分时间由小到大地进行调整。即由强到弱的调节，一般说来参数值均很大。3.串接均匀控制系统原则上是按经验法副、主的比例度调到某一合适的数值，而后由小到大调整到系统按非周期衰减过程，最后，适当加一点积分就成。第75页，共180页，2023年，2月20日，星期四76楼宇自动化DCS控制系统第76页，共180页，2023年，2月20日，星期四77典型过程单元的控制方案[学习目标]

掌握流体输送设备、传热设备、锅炉液位及精馏塔控制方案。了解过程控制的典型方案及应用。对于简单、复杂控制系统的及新型控制等，本章将由浅入深地加以介绍。第77页，共180页，2023年，2月20日，星期四78第五节简单控制系统的

投运及应用举例例：液位调节控制器控制阀控制对象差压变送器zxe=x-z-pqy干扰f第78页，共180页，2023年，2月20日，星期四79流体输送设备的控制方案一.泵的控制

(开启度)调节阀FCFT出口进口流量与转速成正比；压力与转速的平方成正比。第79页，共180页，2023年，2月20日，星期四80第80页，共180页，2023年，2月20日，星期四81第81页，共180页，2023年，2月20日，星期四82叶轮轴向07020703第82页，共180页，2023年，2月20日，星期四83叶轮径向0703第83页，共180页，2023年，2月20日，星期四840704水泵工作图机器声第84页，共180页，2023年，2月20日，星期四85泵的控制(控制回流量)

调节阀FCFT出口进口回流量流量检测吸入量第85页，共180页，2023年，2月20日，星期四86二.离心压缩机的控制(防喘振)固定极限流量法小于极限流量时回流调节阀FCFT出口进口回流量流量检测吸入量第86页，共180页，2023年，2月20日，星期四87离心泵的转速控制流量控制流量与转速成正比关系。压力控制压力与转速的平方成正比。通过调速可控制稳压、恒流的输出方式。控制信号4~20mADC或1~5VDC。控制器一般使用反作用：流量大时输出频率下降，使流量变小。流量小时输出频率上升，使流量变大。第87页，共180页，2023年，2月20日，星期四88三、离心压缩机的转速控制泵FT出口流量检测FC流量控制变频器控制电机拖动泵吸入量第88页，共180页，2023年，2月20日，星期四89泵的控制(控制转速)调速电机FT进口出口FC变速电机变速器流量与转速成正比第89页，共180页，2023年，2月20日，星期四90PLC调频可编程控制器第90页，共180页，2023年，2月20日，星期四91电动系列往复泵双向柱塞式压缩机第91页，共180页，2023年，2月20日，星期四92往复泵的控制方案调速出口旁路活塞泵电机FTFC变频器活塞泵电机FC第92页，共180页，2023年，2月20日，星期四93列管式加热器的自控示意图

物料出口蒸气变送器调节器冷凝水调节阀物料入口第93页，共180页，2023年，2月20日，星期四94第94页，共180页，2023年，2月20日，星期四95第六节复杂控制系统

简单控制对定值系统有效而广泛,对高精度、多因素的系统则不能适应，于是产生复杂控制系统。常见：串接、均匀、比值、分程、前馈和选择等控制系统。发展过程中产生了多变量线性控制、计算机智能化控制等现代控制方法。第95页，共180页，2023年，2月20日，星期四96串接控制方案

物料出口蒸气冷凝水调节阀TT

FCTCFT物料入口设定第96页，共180页，2023年，2月20日，星期四97

载流体分流阀温度控制出口h加热介质TTTC三通阀第97页，共180页，2023年，2月20日，星期四98换热器温度控制常用控制法载热体进料口出料口TTTC疏水口第98页，共180页，2023年，2月20日，星期四99载热体流量-出口温度串接控制串接控制进料口载热体蒸汽加热器出料口TTTCFTFC第99页，共180页，2023年，2月20日，星期四100湿背多回程锅炉燃油锅炉第100页，共180页，2023年，2月20日，星期四101热载体流量不变时的流入分流法载热体列管式加热器进料口出料口TC出液口TT三通分流阀第101页，共180页，2023年，2月20日，星期四102工艺设备第102页，共180页，2023年，2月20日，星期四103流出分流法载热体列管式加热器进料口出料口TC出液口分流管第103页，共180页，2023年，2月20日，星期四104卧式锅炉炉膛火焰第104页，共180页，2023年，2月20日，星期四105载流体合流阀温度控制载热体列管式加热器进料口出料口TC出液口分流管第105页，共180页，2023年，2月20日，星期四106设备的工艺连接第106页，共180页，2023年，2月20日，星期四107

改变自身介质流量方案常用控制法蒸汽或载热体列管式加热器进料口出料口疏水口TTTC第107页，共180页，2023年，2月20日，星期四108

改变自身介质分流方案进料口蒸汽或载热体列管式加热器出料口疏水口TTTC第108页，共180页，2023年，2月20日，星期四109冷却器温度控制控制液氨流量TT液氨进口气氨进口冷热TC第109页，共180页，2023年，2月20日，星期四110一.串接控制系统原理图调节器1执行器对象1、2变送器、检测元件+设定值+e（t）

比较机构测量值x（t）y1（t）y2（t）干扰f（t）z1主环调节器2+变送器+-z2副环-第110页，共180页，2023年，2月20日，星期四111门式炉膛列管列管换热器第111页，共180页，2023年，2月20日，星期四112

出口温度对燃料流量的简单控制原油燃料TC出口烟道第112页，共180页，2023年，2月20日，星期四113第113页，共180页，2023年，2月20日，星期四114

出口温度对燃料流量的串接控制原油燃料TTTC出口烟道第114页，共180页，2023年，2月20日，星期四115

出口温度对燃料压力的串接控制原油燃料TCPC出口烟道TT第115页，共180页，2023年，2月20日，星期四116

出口温度对炉膛温度的串接调节原油燃料T1CT2C出口烟道第116页，共180页，2023年，2月20日，星期四117第117页，共180页，2023年，2月20日，星期四118第118页，共180页，2023年，2月20日，星期四119提馏塔温-蒸汽流量串接控制提馏段TRC109FRC102主副变量前后串接再沸器提馏组分第119页，共180页，2023年，2月20日，星期四120二.均匀控制系统原理图调节器1流量对象液位对象变送器2+设定值+e（t）

比较机构测量值x（t）L（t）z（t）干扰2

f2（t）-调节阀变送器1干扰1

f1（t）加法器F（t）L（t）第120页，共180页，2023年，2月20日，星期四121非均匀（衡）控制二系统矛盾状态AB12LCLTFTFCL0F0第121页，共180页，2023年，2月20日，星期四122油水分离器二容器之间的均匀控制第122页，共180页，2023年，2月20日，星期四123

液位-流量均匀（衡）控制AB12LCLTFTFC第123页，共180页，2023年，2月20日，星期四124第124页，共180页，2023年，2月20日，星期四125均匀：相互兼顾、协调操作

特点：非定值系统，使两个变量在允许的范围内变化。方案：串接控制主回路：液位；副回路：流量工艺要求：A塔要求液位稳定。

B塔要求进料量稳定。A塔液位上升，流量上升，流量稳定则不能满足。第125页，共180页，2023年，2月20日，星期四126均匀控制的参数整定策略

由于是稳定参数而非定值系统，所以采用稳定的非周期过渡过程，即单调收敛过程。大比例度、积分时间；小微分。tyc余差0第126页，共180页，2023年，2月20日，星期四127三、比值控制系统

合成氨生产过程中氢氮比严格控制在3：1，燃烧炉的燃料与鼓风量也是有一定的比例。否则，产量下降，浪费能源。裂解反应中的重油-蒸汽比也是有一定例比例，这种在连续生产过程中的比值控制由于要求不同，构成开、闭环；单、双环多种复杂的控制系统。第127页，共180页，2023年，2月20日，星期四1281.开环比值控制系统主、从变量阀1F1被测主动量控制阀F2被控从动量FT

FC

设定第128页，共180页，2023年，2月20日，星期四1292.单环比值控制系统主、从变量阀1F1被测主动量控制阀F2被控从动量F2C

F1T

F2T

第129页，共180页，2023年，2月20日，星期四1303.双环比值控制系统F1F2FC1FT2FT1FC2K第130页，共180页，2023年，2月20日，星期四1314.变比值控制系统FC1FC2KC触媒层TTTCFT1FT2第131页，共180页，2023年，2月20日，星期四132比值控制过程的参数整定

比值控制是一个随动过程，要求随动量迅速跟随照主动量变化，又不希望振荡。调节器参数整定时应有无振荡或衰减比为10:1过渡过程。t0y第132页，共180页，2023年，2月20日，星期四133四.多冲(变)量控制系统示意图阀G1G2G3TCT1TT2TT3T第133页，共180页，2023年，2月20日，星期四134遂道窑温与排气口的串接控制第134页，共180页，2023年，2月20日，星期四135遂道窑温度与温度梯度的线性状态变量控制第135页，共180页，2023年，2月20日，星期四136产品从预热-烧制-冷却来到出口处第136页，共180页，2023年，2月20日，星期四137五、分程控制系统是一个控制器带两个或以上的控制阀工作常以不同的工艺状态，以不同的操作方法。用于安全系统及程序控制。由控制阀的开启形式不同组成：四种组合形式

A开B开A关B关A关B开A开B关第137页，共180页，2023年，2月20日，星期四138分程控制系统作用

由调节器输出信号分成几段,每段控制一个执行器,即一个控制程序的分支系统,扩大可调比。大阀pHC小阀出口进口第138页，共180页，2023年，2月20日，星期四139

俩阀不同的介质输出信号分成二段,每段控制一个控制阀一个加热一个冷却阀1TC阀2蒸汽冷却水第139页，共180页，2023年，2月20日，星期四140

不同的介质分离

输出信号分成二段,每段控制一个控制阀轻质、重质分离阀1PdC阀2轻质重质第140页，共180页，2023年，2月20日，星期四141

能量回收分程控制去高位槽继动器调节叶片角度LTLC水轮机发电机FYFCFTFY调节阀第141页，共180页，2023年，2月20日，星期四142六.选择性控制系统(超驰或取代)

选择性逻辑控制规律在自动控制系统中的应用，类似于一个分段函数。正常的控制(中、大流量时)自控非正常控制(小、微流量时)

紧急事故处理（切断流量等）第142页，共180页，2023年，2月20日，星期四143U型管式加热器第143页，共180页，2023年，2月20日，星期四1444-1加热炉的前反馈控制系统介质燃料T1TTT2烟道FTFCT2CT1C+前馈串接第144页，共180页，2023年，2月20日，星期四145氨冷器的选择性控制TT液氨气氨进口LTTCLCLS冷物料热物料低选器反正气开阀第145页，共180页，2023年，2月20日，星期四146选择器低选器：选择低输出调节器信号。液位低于设定值时该调节器为反作用信号大；温度控制器信号小，则选择温度控制调节阀。反之则选择液位，以保证不产生液击。高选器：待选控制器以输出高者为对象。调节器使用时：选择抗积分饱和调节器。从系统安全角度出发一般宜用低选器。宜使用小比例度或双位式调节器。第146页，共180页，2023年，2月20日，星期四147七.前馈控制系统前馈:（预先）按扰动作用的大小和性质来进行控制的，是一种干扰在影响被控变量前就调节的开环的控制系统。按作用可分为:

静态控制:考虑补偿的终值;

动态控制:被控变量与补偿的过程。第147页，共180页，2023年，2月20日，星期四148前馈示意图出口阀LuPTPC第148页，共180页，2023年，2月20日，星期四149出口温度前馈控制前馈进料口载热体蒸汽加热器出料口FC设定值FT第149页，共180页，2023年，2月20日，星期四150出口温度反馈控制反馈进料口载热体蒸汽加热器出料口TTTC设定值第150页，共180页，2023年，2月20日，星期四151列管式加热器第151页，共180页，2023年，2月20日，星期四152前-反馈控制系统设定值进料口载热体蒸汽加热器出料口FC设定值FTTTTC+第152页，共180页，2023年，2月20日，星期四153设定值前-反馈控制系统进料口载热体出料口设定值FTTTTC+出口FC蒸汽加热器第153页，共180页，2023年，2月20日，星期四154前馈控制使用场合与组合三种场合：扰动频繁、幅值大；主要扰动可测、不可控；扰动影响大、单靠反馈难达目的。相互关联组成前-反馈系统后：前馈为开环，反馈为闭环。前馈具快速，反馈有精度。前馈克强敌，反馈扫战场。第154页，共180页，2023年，2月20日，星期四155改变气化压力TCTT液氨进口气氨进口LT第155页，共180页，2023年，2月20日，星期四156PLC控制系统第156页，共180页，2023年，2月20日，星期四157

精馏塔底液位与采出流量的串接均匀控制提馏段LRCA103FRC106HLFTLT第157页，共180页，2023年，2月20日，星期四158Jx300x系统第158页，共180页，2023年，2月20日，星期四159简单、复杂控制效果比对简单控制复杂控制第159页，共180页，2023年，2月20日，星期四160

提馏段温度控制工艺要求

1.塔底产品质量为主目标。

2.塔底采出液是下一个塔的进液。

3.塔顶馏出液要去另一个塔进一步分离。

4.进料来自前一个塔。

5.塔压要求稳定。

6.塔顶回流量要求稳定。第160页，共180页，2023年，2月20日，星期四161第161页，共180页，2023年，2月20日，星期四162

精馏塔的温度控制工艺要求1.塔顶产品质量为主目标。2.底采出液是下一个塔的进液。3.塔顶馏出液要去另一个塔进一步分离。4.进料来自前一个塔。5.塔压要求稳定。6.再沸器的加热蒸汽要求恒定。第162页，共180页，2023年，2月20日，星期四163第163页，共180页，2023年，2月20日，星期四164多级前馈式蒸汽热水加热器第164页，共180页，2023年，2月20日，星期四165小巧玲珑、高效率第165页，共180页，2023年，2月20日，星期四166内部结构1-5控制阀列管加热器疏水器入水口出水口3、4、5执行机构1、2控制阀第166页，共180页，2023年，2月20日