工业仪表及自动化控制 化工自动化控制 自动控制系统概述 课件

工业仪表及自动化控制模块二化工自动化控制项目一自动控制系统基本概念-1课程目标能力（技能）目标1.能分析自动控制系统的基本组成2.能绘制自动控制系统的方块图3.能识图并绘制管道及仪表流程图01知识目标021.掌握自动控制系统的三部分：测量元件与变送器、自动控制器、执行器的基本功能2.掌握方框图的组成和含义3.掌握PID流程图的图形符号代表的含义与功能4.掌握仪表的位号并且能够标注5.掌握测量变送装置、控制器、执行器的作用自动控制系统的基本组成自动控制系统的表现形式管道及仪表流程图目录概述化工自动化指在化工机器、设备上配置一些装置，代替人工的部分直接劳动，使化工生产过程在不同程度上自动进行。这种用自动化装置来管理化工生产过程的方法称为化工自动化。自动化？概述1.自动检测系统2.自动信号和联锁保护系统3.自动操纵及自动开停车系统4.自动控制系统利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。起到人的眼睛的作用。图热交换器自动检测系统示意图当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前，信号系统就自动地发出声光信号，并及时采取措施。是生产过程中的一种安全装置。

自动操纵系统根据预先规定步骤自动地对生产设备进行周期性操作。自动开停车系统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，自动控制系统能自动地控制而回到规定的数值范围内。

讨论思考

自动化控制系统的组成？自动控制系统是开环还是闭环系统？自动控制系统的基本组成01自动控制系统的基本组成液位自动控制系统图1.人工操作与自动控制比较人工操作图控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要自动控制系统的基本组成2.自动控制系统的组成组成自动化装置被控对象测量元件与变送器自动控制器执行器课堂作业P115第一题自动控制系统的表现形式02自动控制系统的表现形式

1.信号和变量载有变量信息的物理变量是信号。系统或环节uy图输入、输出变量图简单水槽ABuu1u2图信号分叉点信号角度Q1、Q0输入信号h是输出信号信号角度u=u1=u2重点在控制分析系统中，必须从信号流的角度出发，千万不要与物料或能量流混淆.自动控制系统的表现形式

2.液位自动控制的方框图在研究自动控制系统时，一般用方块图来表示控制系统的组成。右图为液位自动控制系统地方块图。每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。

x

指设定值；z

指输出信号；e

指偏差信号；p指发出信号；q

指出料流量信号；y

指被控变量；f

指扰动作用。当x

取正值，z取负值，e=x-z，负反馈；x

取正值，z取正值，e=x+z，正反馈。自动控制系统的表现形式

其他控制系统用同一种形式的方块图可以代表不同的控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。这个控制系统同样可以用前面讲述的方块图表示图

蒸汽加热器温度控制系统自动控制系统的表现形式

为了便于分析,有时将控制器以外的各个环节(包括被控对象、测量元件及变送器、控制阀)组合在一起看待,称之为广义对象,这样,整个系统可认为是由控制器与广义对象两者所构成,其方块图可简化。控制器广义对象被控变量测量z给定值干扰作用f-x图简化方块图自动控制系统的表现形式

3.反馈自动控制系统是一个闭环系统，是由于反馈的存在造成的。自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。它与自动测量、自动操纵等开环系统比较,最本质的差别,就在于控制系统有无负反馈存在。xKβyze-化肥厂的造气自动机——开环系统自动操纵装置对象操纵作用工艺参数操纵指令自动控制系统的表现形式

开环系统：自动机在操作时，一旦开机，就只能是按照预先规定好的程序周而复始地运转。这时被控变量如果发生了变化，自动机不会自动地根据被控变量的实际工况来改变自己的操作。比较闭环系统：有针对性地根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近于所希望的状态。课堂作业画出控制系统方框图管道及仪表流程图03管道及仪表流程图

工艺流程和控制方案的确定后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等，便成了工艺管道及控制流程图（PID图）。

图

脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例举例难点管道及仪表流程图

1.图形符号测试点（包括检出元件、取样点）是由工艺设备轮廓线或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点，一般无特定的图形符号，如下图所示。必要时，检测元件也可以用象形或图形符号表示。

连接线

通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用下图的形式。必要时也可用加箭头的方式表示信号的方向。

图

联系线的表示法图

测试点的一般表示方法管道及仪表流程图

1.图形符号仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号

仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm，对于不同的仪表安装位置的图形符号如下表所示。

对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同一图纸上），如下图所示。图

复式仪表的表示法管道及仪表流程图

2.字母代号

在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内，一般写有两位（或两位以上）字母，第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能，常用字母代号见下表。

塔顶的压力控制系统中的PIC-207，其中第一位字母P表示被测变量为压力，第二位字母I表示具有指示功能，第三位字母C表示具有控制功能，因此，PIC的组合就表示一台具有指示功能的压力控制器。该控制系统是通过改变气相采出量来维持塔压稳定的。回流罐液位控制系统中的LIC-201是一台具有指示功能的液位控制器，它是通过改变进入冷凝器的冷剂量来维持回流罐中液位稳定的。塔下部的温度控制系统中的TRC-210表示一台具有记录功能的温度控制器，它是通过改变进入再沸器的加热蒸汽量来维持塔底温度恒定的。塔底的液位控制系统中的LICA-202代表一台具有指示、报警功能的液位控制器，它是通过改变塔底采出量来维持塔釜液位稳定的。管道及仪表流程图

管道及仪表流程图

3.仪表位号

仪表位号是由字母代号组合和阿拉伯数字编号两部分组成。阿拉伯数字编号写在圆圈的下