第四章：自动控制系统的实现.ppt

1、第四章：热工自动控制系统的实现,曾兴柱 邮箱： 西安电力高等专科学校动力系 2008年2月,第四章：热工自动控制系统的实现,4-1 SAMA图图例 4-2 SAMA图的简单应用 4-3 SAMA的应用举例,4-1：SAMA图图例,SAMA(美国科学仪器制造协会)图是包括所有控制设备的控制系统结构图，SAMA图例易于理解，能清楚地表示系统功能，反映控制系统的全部控制功能和信号处理功能，反应设计者的设计思想。 用SAMA图例表达控制系统方框图时，常将一些符号画在一起，表示一个具体的模块（仪表）具有哪些功能，这样在控制系统方框图主框图中又清楚地表达了使用多少具体模块（仪表）。,一、SAMA功能图例外

2、形分四类 测量或信号读出功能。 自动信号处理，一般表示控制柜中仪表的功能。 手动信号处理，一般表示在操作器的功能。 执行机构。 二、SAMA图基本功能 1、信号处理 现场信号和控制室信号进行转换； 对信号的质量进行检验，检验其是否在有效的范围之内； 重要参数应采用多点测量，综合处理； 对测量信号补偿处理。,2、自动控制 反映控制原理图的控制结构； 反映控制器的动态规律； 反映控制器作用方向； 在系统手动时，调节器应具备跟踪功能，以使系统实现无扰切换。 3、控制系统手/自动切换和手动操作 在控制系统中一般每一个执行器应配一个操作器；操作器可根据系统需要手/自动切换、手动操作及阀位显示、定值和测量

3、值显示； 控制系统手/自动切换的基本原则：,系统正常时，由操作员在操作器上通过按自动按键使系统投入自动状态；而在系统有故障或控制系统控制品质差时，控制系统应由自动状态自动地切换到手动状态。 在系统手动时，控制系统的输出由操作员在操作器上通过、按键操作输出。 一般操作器在下列情况应切至手动： 操作器的输入和输出方向有信号异常，则操作器应切换到手动； 操作员在操作器面板上按手动按键； 调节器的入口偏差过大或测量值越限； 阀位和控制输出偏差大或阀位达限值； 调节器输出对应的操作器切至手动时，对应调节器的输出应切至跟踪状态，以使系统实现无扰切换。,4、信号报警 对于关键参数，应根据工艺要求规定其高低报

4、警值：通常设计的信号报警信号有： 测量值越限； 调节器的入口偏差过大； 阀位和控制输出偏差； 测量质量差； 阀位达限值。 5、连锁保护 连锁保护系统是指当生产出现严重故障时，为保证设备、人身的安全，使各个设备按一定的顺序紧急停止运转或运转在某个特定的状态。,三、SAMA图的图例,4-2 ： SAMA图的简单应用,例题1：我们以凝汽器的水位调节为例，作为对SAMA图应用的具体说明。 通过控制进入凝汽器的补充水量对凝汽器水位凝结水补充水箱进行调节的简化系统图如下图所示。凝汽器水位由补水泵和补水调节阀共同完成，补水泵提供补水压头，补水调节阀负责控制进入凝汽器的补水流量。与下图对应的凝汽器水位调节的S

5、AMA图如下页图所示，这是一个单回路调节系统,1、对右图中有关符号的具体功能解释 (1)数1。此处是凝汽器水位变送器，输出是模拟量信号，通过功能软件进行定义。 (2)数2。此处是凝汽器水位手动 自动控制站：是手动自动的方式切换；左侧的A表示自动手动转换条件的设定；右侧的A表示运行人员手动设定的凝汽器水位给定值。同样是通过功能软件定义。 (3)数3。此处表示对运行人员手动设定的凝汽器水位给定值进行速率限制，防止当水位给定值变化大时，引起凝汽器水位大幅波动，还是通过功能软件定义。,(4)数4。此处的表示使凝汽器水位信号和凝汽器水位给定值进行比较，差值送比例积分环节，也是通过功能软件完成。 (5)数

6、5。此处是比例积分调节器，即Pl调节器，它接受输出的差值信号，并进行Pl运算，仍是通过功能软件完成。 (6)数6。此处是执行机构，在自动状态时，执行机构接受PI的调节指令控制补水调节阀的开度；当手动状态时，执行机构接受运行人员的手动操作指令以改变补水调节阀的开度。,凝汽器水位调节的工作原理可简述为：在投入自动时，水位信号与经过速率限制器限制的水位给定值信号相比较，差值送人Pl调节器：当水位低于给定值时，Pl调节器的调节指令指挥执行机构开大补水调节阀；反之，使执行机构关小补水调节阀。当出现凝汽器水位测量信号故障等情况时，通过手动自动控制站的判断，将自动方式切换为手动方式，由运行人员通过手动操作对

7、凝汽器水位进行控制。,例题2：单回路控制系统分析 右图是某分散控制系统中使用的锅炉给水泵最小流量再循环控制系统原理图。由于泵在低流量下运行不但效率很低，而且还会产生汽蚀现象，所以每台泵都有一条最小允许流量曲线。为了使给水系统在机组处于低负荷时能正常工作，又能使泵的流量不低于该泵的最小流量限制值，通常在给水泵的出口装有再循环管。当机组在低负荷状态下运行时，测量各给水泵的出口流量，当其小于给定值时，自动开启并调节安装在给水泵出口的再循环阀，使部分给水经此阀流回除氧器，再循环阀根据泵的流量与最小流量限制之差来进行调节。,图中，测量值PV为给水泵出口流量，设定值SP是给水泵入出口差压值经函数发生器f（

8、x）的输出，再与运行人员在给定器A1上设定的偏置值叠加后形成的滑动设定值。系统采用Pl调节的单回路控制系统。给水泵出口水流量由变送器FT测量，并经开方得到。给水泵入出口差压由变送器DP测得。MA软手操站由手动自动切换器T1、手动控制输出给定器A和显示器l组成。当强制转手动信号“MRE”为“0”，且运行人员在MA站上选择自动时，系统处于自动状态，切换器T1选择调节器输出为控制输出信号IT，当系统处于手动状态时，切换器T1选择给定器A的输出为控制信号IT ，其值由运行人员手操决定。三个圆圈中的“I”表示Pv、sP值和MA站的控制输出值均可在MA操作站窗口画面上显示 控制系统除考虑正常的手动控制和自

9、动调节外，还设计了以下三项保护功能。 (1)超弛控制。切换器T2、T3分别是超弛关和超弛开选择器。当给水泵再循环控制阀小于某数值，或给水泵跳闸时，逻辑信号PLW为“1”，T2选择“Y”对应的0值为输出，迅速关闭再循环控制阀，当给水泵在运行同时又收到主燃料跳闸信号，或给水泵准备启动时，逻辑信号PRA为“1”，T3选择“Y”对应的l00值为输出，迅速全开再循环控制阀。“L”是一个低限报警器，实际上使再循环超弛关的“给水泵再循环控制阀小于某数值”逻辑信号，就是它发出的。,(2)执行器工况监视。在再循环阀执行器输出端，有一个阀位变送器zT，其输出IF与阀门开度成比例，将其与控制信号进行比较，当偏差较大时，通过上、下限报警器HL发出阀位偏差报警信号。 IT与上图中I的意义是一样的。 (3)强制手动。发生PLW、PRA或阀位报警时，逻辑信号MRE为“l”，系统自动切到手动状态运行。 超弛控制一般放在控制器输出之后，所以它比正常调节的优先级高，实际上是在异常工况下的一种保护措施。当系统恢复正常后，其作用消失