過程控制總結(jié)
過程控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料
第1章
過程控制是指工業(yè)生產(chǎn)過程中連續(xù)或按照一定周期程序運(yùn)行的生產(chǎn)和過程自動(dòng)化。過程控制系統(tǒng)的定義:為實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)工藝參數(shù)的自動(dòng)控制,由相互聯(lián)系、制約的一些儀表、裝置及工藝對(duì)象、設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)整體。
連續(xù)過程:穩(wěn)態(tài)條件下連續(xù)完成生產(chǎn)任務(wù)的生產(chǎn)過程。被控量:被控制的過程變量
操作量:用來保持被控量等于或接近設(shè)定值的過程變量。干擾量:能夠影響被控量的過程變量。
過程控制系統(tǒng)的基本要求:穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性。時(shí)域控制性能指標(biāo)包括:衰減比、最大動(dòng)態(tài)偏差與超調(diào)量、余差、振蕩頻率和調(diào)節(jié)時(shí)間、偏離度。
★過程控制系統(tǒng)由檢測(cè)變送單元、控制器、執(zhí)行器和被控過程組成。過程控制系統(tǒng)的分類:
按過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類:1.反饋控制系統(tǒng)。2.前饋控制系統(tǒng)。3.前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)。
按設(shè)定值信號(hào)的特點(diǎn)分類:1.定值控制系統(tǒng)。2.隨動(dòng)控制系統(tǒng)。3.順序控制系統(tǒng)。鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)是定值控制系統(tǒng)。第2章
自衡:在原平衡狀態(tài)出現(xiàn)干擾時(shí),無需外加任何控制作用,被控過程能夠自發(fā)地趨于新的平衡狀態(tài)。
無自衡:在原平衡狀態(tài)出現(xiàn)干擾時(shí),當(dāng)沒有外加任何控制作用時(shí),被控過程不能重新到達(dá)新的平衡狀態(tài)。
★建立被控過程的數(shù)學(xué)模型的目的:設(shè)計(jì)過程控制系統(tǒng)、整定控制器參數(shù);指導(dǎo)生產(chǎn)工藝及其設(shè)備的設(shè)計(jì);被控過程及新型控制策略的仿真分析和研究;工業(yè)過程的故障檢測(cè)與診斷系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
★數(shù)學(xué)模型的基本要求:簡單、能正確可靠地反映過程輸入和輸出之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。過程建模的基本方法:解析法,實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法,混合法解析法:根據(jù)被控過程的內(nèi)在機(jī)理,運(yùn)用已知的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)物料平衡、能量平衡等關(guān)系,用數(shù)學(xué)推理的方法求取被控過程的數(shù)學(xué)模型。
實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法:根據(jù)過程輸入、輸出的實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù),通過過程辨識(shí)和參數(shù)估計(jì)得出數(shù)學(xué)模型。
混合法:將機(jī)理演繹法和實(shí)驗(yàn)辨識(shí)法相結(jié)合來建立過程的數(shù)學(xué)模型。
★解析法建模的一般步驟:1.明確過程的輸入變量、輸出變量和中間變量。2.根據(jù)建模對(duì)象和模型使用目的做出合理假設(shè)。3.根據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理,建立靜態(tài)和動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系方程。4.消去中間變量,求取過程的數(shù)學(xué)模型。5.模型簡化。響應(yīng)曲線法:指通過操作調(diào)節(jié)閥,使被控過程的控制輸入產(chǎn)生一個(gè)階躍變化或方波變化,得到被控量隨時(shí)間變化的階躍響應(yīng)曲線或脈沖響應(yīng)曲線;根據(jù)輸入-輸出數(shù)據(jù)來辨識(shí)輸入-輸出之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。
脈沖響應(yīng)曲線法:在正常工作基礎(chǔ)上,給過程施加一個(gè)矩形脈沖輸入,通過測(cè)取相應(yīng)的輸出變化曲線來估計(jì)過程參數(shù)。第3章
★過程控制研究的四大參數(shù):溫度、壓力、流量、物位。過程參數(shù)檢測(cè)儀表通常由敏感元件和變送單元構(gòu)成。
檢測(cè)儀表的工作特性:指能滿足被測(cè)參數(shù)測(cè)量和系統(tǒng)運(yùn)行需要而應(yīng)具有的儀表輸入/輸出
1過程控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料
特性,主要通過量程與零點(diǎn)的調(diào)整與遷移來實(shí)現(xiàn)。測(cè)量誤差:可劃分為絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。
溫度檢測(cè)方法:按測(cè)溫元件是否與被測(cè)介質(zhì)接觸,可分為接觸式測(cè)溫和非接觸式測(cè)溫。流量:指單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的流體數(shù)量。物位指物料的高度,包括液位、料位、界位。第4章
★執(zhí)行器:由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。
按使用能源不同,分為氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)。按輸出位移形式不同,分為轉(zhuǎn)角型、直線型。按動(dòng)作規(guī)律不同,分為開關(guān)型、積分型和比例型。
執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥組合實(shí)現(xiàn)氣開和氣關(guān)兩種調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)閥流量特性:介質(zhì)流過閥門的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開度之間的關(guān)系。調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有直線、等百分比、快開、拋物線4種形式。
選擇蒸汽鍋爐的控制閥門時(shí),為保證失控狀態(tài)下鍋爐的安全,給水閥應(yīng)選氣關(guān)式、燃?xì)忾y應(yīng)選氣開式。第5章
同時(shí)具備點(diǎn)燃源、爆炸性物質(zhì)、空氣時(shí),才可能產(chǎn)生爆炸。引起爆炸性危險(xiǎn)氣體爆炸的主要點(diǎn)燃源:電火花和熱效應(yīng)。本安型防爆儀表必須限制能量,可靠地將電路中的電壓和電流限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)!锇踩珫牛喊惭b在安全場(chǎng)所,是安全場(chǎng)所儀表和危險(xiǎn)場(chǎng)所儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備,一方面?zhèn)鬏斝盘?hào);另一方面控制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量在爆炸氣體或混合物的點(diǎn)火能量以下,以確保系統(tǒng)的本安防爆性能。
判斷系統(tǒng)是否屬于安全火花型防爆系統(tǒng)的充分必要條件:危險(xiǎn)場(chǎng)所的儀表必須設(shè)計(jì)成安全火花型;安全場(chǎng)所的儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所的儀表之間必須有安全柵,從而限制送往危險(xiǎn)場(chǎng)所的電壓、電流,保證進(jìn)入危險(xiǎn)場(chǎng)所的電功率在安全范圍內(nèi)。第6章
PID控制原理:本質(zhì)上是一種負(fù)反饋控制,特別適用于過程的動(dòng)態(tài)性能良好而且控制性能要求不太高的情況。
★PID控制參數(shù)整定:根據(jù)被控過程特性和系統(tǒng)要求確定調(diào)節(jié)器的比例度δ、積分時(shí)間TI和微分時(shí)間TD,使系統(tǒng)的過渡過程達(dá)到滿意的控制品質(zhì)。
控制參數(shù)指標(biāo):系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)ψ=0.75~0.9(衰減比n=4:1~10:1)。
★控制器參數(shù)整定的方法分為三類:理論計(jì)算整定法、工程整定法、自整定法。第7章
★串級(jí)控制系統(tǒng)主回路是定值控制系統(tǒng),副回路是隨動(dòng)控制系統(tǒng)。
串級(jí)控制系統(tǒng):是一種常用的復(fù)雜控制系統(tǒng),可以有效改善控制品質(zhì)。由兩個(gè)或兩個(gè)以上的控制器串聯(lián)組成,一個(gè)控制器的輸出作為另一個(gè)控制器的設(shè)定值。
串級(jí)控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn):1.對(duì)進(jìn)入副回路的二次干擾有很強(qiáng)的抑制能力。2.能有效改善控制通道的動(dòng)態(tài)特性,提高系統(tǒng)的工作頻率。3.對(duì)負(fù)荷或操作條件的變化有一定的自適應(yīng)能力。
串級(jí)控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍:1.用于容量滯后較大的過程。2.用于純滯后較大的過程。3.用于干擾變化劇烈而且幅度大的過程。4.用于參數(shù)互相關(guān)聯(lián)的過程。5.用于克服被控過程的非線性。
前饋控制系統(tǒng):是按照引起被控變量變化的干擾大小進(jìn)行控制的,在干擾出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行控制,在偏差出現(xiàn)前把干擾影響消除。
2過程控制系統(tǒng)復(fù)習(xí)資料
大滯后過程控制系統(tǒng):在被控過程的動(dòng)態(tài)特性中,既包含純滯后,又包含慣性時(shí)間常數(shù)T,若/T0.3,即為大滯后過程。
★比值控制系統(tǒng)分單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)、開環(huán)比值控制系統(tǒng)。
★選擇性控制系統(tǒng)是把工藝生產(chǎn)過程的限制條件所構(gòu)成的邏輯關(guān)系疊加到正常自動(dòng)控制系統(tǒng)的一種控制方法。
分程控制系統(tǒng):將控制器的輸出信號(hào)分段,去控制兩個(gè)或兩個(gè)以上的調(diào)節(jié)閥,以使每個(gè)調(diào)節(jié)閥在控制器輸出的某段信號(hào)范圍內(nèi)全行程動(dòng)作。第9章
計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng):是計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)過程相結(jié)合的產(chǎn)物,是生產(chǎn)過程自動(dòng)化的基本內(nèi)容。
計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)的分類:單回路或多回路控制器、可編程序邏輯控制器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)、集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。
集散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò):1.實(shí)時(shí)性強(qiáng)2.長時(shí)間的高可靠性3.高抗干擾能力4.網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的層次性和開放性
★現(xiàn)場(chǎng)總線:在過程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化中,實(shí)現(xiàn)智能化現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與高層設(shè)備之間互連的、全數(shù)字、串行、雙向傳輸?shù)、多分支結(jié)構(gòu)的通信系統(tǒng)。
現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn):1.開放性2.互操作性3.智能化4.分散化5.環(huán)境適應(yīng)性。
★計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)發(fā)展的三個(gè)階段,集中控制系統(tǒng)、集散控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)。第10章
過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求:安全性(最基本)、穩(wěn)定性(前提)、經(jīng)濟(jì)性。
★被控變量選擇中的直接變量:直接反映產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量,又便于測(cè)量的參數(shù)。間接變量:與直接工藝參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的間接工藝參數(shù)。
兩者的關(guān)系:1.盡量選用對(duì)產(chǎn)品的產(chǎn)量、安全穩(wěn)定生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等具有決定作用,并且可以直接檢測(cè)的工藝參數(shù)作為直接變量。2.當(dāng)直接變量難以獲得,或檢測(cè)滯后較大時(shí),選取與直接變量具有單值函數(shù)關(guān)系的間接變量作為被控變量。間接變量對(duì)直接變量應(yīng)具有較高的控制靈敏度。
氣動(dòng)執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式選擇:控制器輸出信號(hào)為零或氣源中斷時(shí)使生產(chǎn)過程處于安全狀態(tài);在系統(tǒng)安全運(yùn)行的條件下,綜合考慮節(jié)能、控制便捷等因素。
調(diào)節(jié)規(guī)律選擇的一般原則:1.當(dāng)廣義過程的控制通道時(shí)間常數(shù)較大或容量滯后較大時(shí),應(yīng)引入D調(diào)節(jié);當(dāng)工藝容許有靜差時(shí),選用PD調(diào)節(jié);當(dāng)工藝要求無靜差時(shí),選用PID調(diào)節(jié)。2.當(dāng)廣義過程的控制通道時(shí)間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不大且工藝要求允許有靜差時(shí),選用P調(diào)節(jié)。3.當(dāng)廣義過程的控制通道時(shí)間常數(shù)較小、負(fù)荷變化不大,但工藝要求無靜差時(shí),選用PI調(diào)節(jié)。4.當(dāng)廣義過程的控制通道時(shí)間常數(shù)很大且純滯后時(shí)間較大、負(fù)荷變化劇烈時(shí),簡單控制系統(tǒng)難以滿足工藝要求,應(yīng)采用復(fù)雜控制系統(tǒng)或其他控制方案。
3擴(kuò)展閱讀:過程控制總結(jié)
壓力檢測(cè):壓力測(cè)量的表示方法有絕對(duì)壓力,表壓,壓差,負(fù)壓。絕對(duì)壓力是被測(cè)壓力與絕對(duì)壓力零線的差值。工程上的壓力,一般是指被測(cè)壓力與大氣壓力之差,又稱為表壓;蛘呤莾晌粗獕毫χ睿Q為差壓。如果被測(cè)壓力低于大氣壓力,則其與大氣壓力之差值稱為負(fù)壓或真空度。因?yàn)楣に囋O(shè)備和測(cè)量儀表一般處于大氣職中,所以用表壓或者真空度來表示壓力的大小比較方便。測(cè)量壓力的儀表分為四大類:液柱式壓力計(jì),彈性是壓力,電氣式壓力,活塞式壓力。
流量檢測(cè):流量:指單位時(shí)間內(nèi)流過管道某一段截面的流體數(shù)量,陳偉瞬時(shí)流量。Qm單位時(shí)間內(nèi)流過的流體以質(zhì)量表示時(shí)稱為質(zhì)量流量。Qv以體積表示稱為體積流量。差壓流量計(jì):基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理,利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。(孔板)節(jié)流裝置有節(jié)流件、取壓裝置。Qv=
Qm=轉(zhuǎn)子流量計(jì):適合用于小管徑(50mm以下),小流量(幾升每小時(shí))的測(cè)量。安裝方式:節(jié)流元件不是固定安裝在管道中,而是一個(gè)可以移動(dòng)的轉(zhuǎn)子,為了使轉(zhuǎn)子在錐形管中移動(dòng)不碰到管壁,可以在轉(zhuǎn)子側(cè)面開幾條斜形槽溝,流體流經(jīng)轉(zhuǎn)子時(shí),作用在斜槽中的力使轉(zhuǎn)子繞流速中心旋轉(zhuǎn),得以保證轉(zhuǎn)子居中穩(wěn)定。電磁流量計(jì):原理:利用導(dǎo)電液體通過磁場(chǎng)時(shí)在兩固定電極上感應(yīng)出的電動(dòng)勢(shì)測(cè)量流速。缺點(diǎn):被測(cè)的電導(dǎo)率應(yīng)大雨水的導(dǎo)電率,不能測(cè)量油類或氣體的流量。優(yōu)點(diǎn);在管道中不設(shè)任何節(jié)流元件,可以測(cè)量高粘度的導(dǎo)電液體,特別適合測(cè)量含有纖維和固定顆粒的流體。渦街流量計(jì):在管道中橫向設(shè)置組流體,流體繞過阻流體時(shí),在下游形成兩排交替的漩渦列,通過測(cè)量漩渦產(chǎn)生的頻率測(cè)定流量?鼫u街條件:當(dāng)產(chǎn)生的漩渦排成兩列,并且兩列漩渦之間的寬度H與兩相鄰漩渦的距離L之比滿足H/L=0.281時(shí),漩渦列才是穩(wěn)定的。漩渦產(chǎn)生的頻率F和流速V滿足F=St*V/d。物位檢測(cè):物位包括液位(容器中液體的儲(chǔ)存高度),料位(固體或者顆粒狀物質(zhì)的高度),界位(兩種密度不同,互不相容的液體介質(zhì)的分界面)。物位測(cè)量:靜壓式,浮力式,電氣式,核輻射式,聲學(xué)式,光學(xué)式。
密閉容器液位檢測(cè)方法:差壓式液位變送器,利用壓力或者差壓變送器可以很方便的測(cè)量液體壓力或差壓,將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。成分檢測(cè):氧化鈷氧量計(jì):利用氧化鈷固體電解質(zhì)作為敏感元件,將氧氣含量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行顯示和遠(yuǎn)傳。(氧氣得失電子)E=(RT/nF)*Ln(F2/F1)此關(guān)系穩(wěn)定條件1溫度T很定,氧化鈷最高靈敏溫度850℃,為保證溫度恒定,氧化鈷探頭都裝有加熱控制裝置。2參比氣體的氧含量很定,為此氧化鈷談吐都裝有氣泵,保證探頭內(nèi)空氣新鮮,氧含量等于20.8%3參比氣體與被測(cè)氣體壓力應(yīng)該相等,這樣就可以用體積百分比來代替氧分壓,儀表就可以輸出氧濃度信號(hào)?梢姽獠ǘ危0.40~0.75μm紅外線:0.75~1000μm第三章控制規(guī)律:是指控制器的輸出信號(hào)與輸入偏差信號(hào)之間的關(guān)系;究刂埔(guī)律:位式控制、比例控制、比例積分控制、比例微分控制和比例積分微分控制.。雙位控制的輸出規(guī)律是根據(jù)輸入偏差的正負(fù),控制器的輸出為最大或最小。缺點(diǎn):在位式控制模式下,被控變量持續(xù)地在設(shè)定值上下作等幅振蕩,無法穩(wěn)定在設(shè)定值上。這是由于雙位控制器只有兩個(gè)特定的輸出值,相應(yīng)的控制閥也只有兩個(gè)極限位置,總是過量調(diào)節(jié)所致。優(yōu)點(diǎn):偏差在中間區(qū)內(nèi)時(shí),控制機(jī)構(gòu)不動(dòng)作,可以降低控制機(jī)構(gòu)開關(guān)的頻繁程度,延長控制器中運(yùn)動(dòng)部件的使用壽命。比例控制存在余差。比例控制器的輸出信號(hào)y與輸入偏差e之間成比例關(guān)系。積分控制器組成控制系統(tǒng)可以到達(dá)無余差。積分時(shí)間是控制器消除偏差的調(diào)整時(shí)間,只要有偏差存在,輸出信號(hào)將隨時(shí)間增大(或減。V挥挟(dāng)偏差為零時(shí),輸出停止變化,保持在某一值上。DDZ給定方式:內(nèi)給定和外給定,由信號(hào)是否來自控制器內(nèi)部區(qū)分。第四章1執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的操作環(huán)節(jié),其作用是根據(jù)控制器送來的控制信號(hào)改變所操作介質(zhì)的大小,將被控變量維持在所要求的數(shù)值上。2氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥用壓縮空氣作為工作能源。(用于易燃易爆現(xiàn)場(chǎng))流量特性:(流過閥門的流體的相對(duì)流量與閥門的相對(duì)開度間的關(guān)系)固有流量特性:(前后壓差固定)1直線流量特性:在流量小時(shí),流量變化相對(duì)值比較大,在流量大時(shí),流量變化相對(duì)值比較小,也就是在閥門小開度時(shí)控制作用強(qiáng),大開度時(shí)控制作用很弱。2等百分比流量特性:在小開度時(shí)控制作用和大開度控制能力相等。3快開特性:適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。工作流量特性:閥門兩端壓差隨流量變化而變化。在實(shí)際應(yīng)用中希望閥阻比S值不低于0.3.氣開、氣關(guān)選擇原則:從工藝生產(chǎn)安全考慮,一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障、信號(hào)中斷時(shí),調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)應(yīng)能保證工藝設(shè)備和操作人員的安全。如果控制信號(hào)中斷時(shí),閥門處于打開位置危害性小,則應(yīng)選用氣關(guān)式調(diào)節(jié)閥;反之,若閥處于關(guān)閉位置時(shí)危害小,則應(yīng)選用氣開閥。閥口徑的確定:在控制系統(tǒng)中,為保證工藝操作的正常進(jìn)行,必須根據(jù)工藝要求,準(zhǔn)確計(jì)算閥門的流通能力,合理選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。如果口徑選的太大,將使閥門經(jīng)常工作在小開度位置,造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。如果口徑選的太小,閥門完全打開也不能滿足最大流量的需要。C=,根據(jù)流通能力C選擇閥門的口徑。電、氣轉(zhuǎn)換器:將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣信號(hào)(為了使氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥能夠接受電動(dòng)調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào),必須使用電氣轉(zhuǎn)換器把調(diào)節(jié)器輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為20~100KPA的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào))閥門定位器:使用氣動(dòng)閥門定位器能夠保證閥門的精確定位。電氣閥門定位器屬于安全火花和隔爆復(fù)合型防爆結(jié)構(gòu)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥:電動(dòng)調(diào)節(jié)閥接受來自調(diào)節(jié)器的電流信號(hào),將其轉(zhuǎn)換為閥門開度。電磁閥是利用電磁鐵的吸合和釋放,來對(duì)閥門進(jìn)行通斷兩種狀態(tài)的控制,而電動(dòng)調(diào)節(jié)閥是用電動(dòng)機(jī)對(duì)閥門開度作連續(xù)的調(diào)節(jié)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)根據(jù)配用的閥門的不同要求,有直行程,角行程和多轉(zhuǎn)式三種輸出方式。安全柵:(防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器)安全柵的作用是防止安全場(chǎng)所的危險(xiǎn)能量竄入危險(xiǎn)場(chǎng)所,它在正常情況下,只起信號(hào)傳遞作用。安全火花:電路在短路、開路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn)火能量之下。安全防爆的重要措施就是限制和隔離儀表電流產(chǎn)生火花的能量。安全火花防爆系統(tǒng):如果在危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的儀表是安全火花防爆儀表,并且危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)儀表與非危險(xiǎn)場(chǎng)所(如控制室)儀表的電路連接線之間設(shè)置了安全柵,這樣的控制系統(tǒng)叫做安全火花防爆系統(tǒng)。安全柵有電阻式安全柵(電阻限流作用限制能量)、中繼放大式(利用運(yùn)放的高輸入阻抗特性實(shí)現(xiàn)隔離)、齊納式(利用齊納二極管的反向擊穿特性進(jìn)行限壓,電阻進(jìn)行限流)、光電隔離式(利用光電耦合器進(jìn)行隔離)、變壓器隔離式(利用變壓器進(jìn)行隔離,將輸入、輸出、電源電路進(jìn)行隔離)。常用的齊納式和變壓器隔離式。第六章:過程控制系統(tǒng)要求:安全、穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)性。被控參數(shù):借助控制系統(tǒng)保持恒定值(或按一定規(guī)律變化)的參數(shù)。直接參數(shù):能直接反映生產(chǎn)過程中產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量,又易于測(cè)量的參數(shù)。間接參數(shù):與質(zhì)量指標(biāo)有單值對(duì)應(yīng)關(guān)系、易于測(cè)量的變量,間接反映產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)過程的實(shí)際情況。兩者關(guān)系:間接參數(shù)是直接參數(shù)的單值函數(shù)。控制變量:在控制系統(tǒng)中,用來克服干擾對(duì)被控參數(shù)的影響,實(shí)現(xiàn)控制作用的變量叫做操縱變量(控制變量)。調(diào)節(jié)器的正反作用選擇:是在調(diào)節(jié)閥氣開、關(guān)方式確定后進(jìn)行的,確定原則是使整個(gè)單回路構(gòu)成負(fù)反饋系統(tǒng)。調(diào)節(jié)閥氣開、氣關(guān)方式的首要原則是保證人身安全、系統(tǒng)與設(shè)備安全。工程整定方法:穩(wěn)定邊界法(應(yīng)用廣泛)、衰減曲線法(針對(duì)臨界比例度法的不足)、響應(yīng)曲線法,(也稱動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法,開環(huán)整定方法)、經(jīng)驗(yàn)法(先確定一組調(diào)節(jié)參數(shù),然后人為調(diào)節(jié))。第七章串級(jí)控制系統(tǒng)是在簡單控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展的。加熱爐串級(jí)控制系統(tǒng)原理:假設(shè)在穩(wěn)態(tài)工況下,原料油進(jìn)口溫度和流量穩(wěn)定,燃料的熱值和流量不變,控制燃料的閥門保持在一定開度,爐膛溫度保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),此時(shí)原油出口溫度在設(shè)定值。如果出現(xiàn)外部干擾,使穩(wěn)態(tài)工況遭到破壞,串級(jí)控制系統(tǒng)立即開始控制動(dòng)作。按照擾動(dòng)不同分為三種情況。1燃料壓力F3(t)燃料熱值f4(t)發(fā)生擾動(dòng),干擾進(jìn)入副回路。2原料油流量f1(t)、原料油入口溫度f2(t)發(fā)生擾動(dòng),干擾進(jìn)入主回路。3干擾同時(shí)作用于副回路和主回路。前饋控制的工作原理:當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí),立即將其測(cè)量出來,通過前饋控制器,根據(jù)擾動(dòng)量的大小來改變控制量,以抵消擾動(dòng)對(duì)被控參數(shù)的影響。前饋控制局限:1在實(shí)際工業(yè)過程中的干擾很多,不可能對(duì)每個(gè)干擾設(shè)計(jì)一套獨(dú)立的檢測(cè)裝置和前饋控制器,況且有的干擾的在線檢測(cè)很困難。2決定前饋控制器的控制規(guī)律的是被控過程的動(dòng)特性Gf(s)Go1(s)調(diào)節(jié)閥Gv(s),而他們的精確表達(dá)式是很難得到的;即使能夠得到他們的精確表達(dá)式,通過式子計(jì)算出Gb(s),有時(shí)在物理上很難實(shí)現(xiàn)。前饋控制與反饋控制相比優(yōu)點(diǎn):前饋控制器在擾動(dòng)出現(xiàn)時(shí)立即進(jìn)行控制,控制及時(shí),對(duì)特定擾動(dòng)引起的動(dòng)、靜態(tài)偏差控制比較有效。復(fù)合控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):1前饋和反饋的組合應(yīng)用,有利于對(duì)主要干擾進(jìn)行前饋補(bǔ)償和對(duì)其他干擾進(jìn)行反饋調(diào)節(jié),保證控制精度。2由于增加了反饋控制回路,降低了對(duì)前饋控制器的精度要求,有利于簡化前饋控制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。3在單純的反饋控制系統(tǒng)中,提高控制精度與系統(tǒng)穩(wěn)定性是一對(duì)矛盾,往往為保證穩(wěn)定性而無法實(shí)現(xiàn)高精度。而復(fù)合控制能夠在一定程度上解決穩(wěn)定性與控制精度之間的矛盾。第九章:DDC(直接數(shù)字控制系統(tǒng),directdigitalcontrol):用一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)配以適當(dāng)?shù)妮斎、輸出設(shè)備,從輸入通道獲取生產(chǎn)過程的信息,按照預(yù)先規(guī)定的控制算法計(jì)算出控制量,并通過輸出通道直接作用于執(zhí)行器,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程的控制。DCS分布式控制系統(tǒng)(DistributedControlSystem),是一個(gè)由過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),綜合了計(jì)算機(jī),通信、顯示和控制等4C技術(shù),其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。FCS(現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng))是由DCS與PLC發(fā)展而來。DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站功能:實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的采集與實(shí)時(shí)控制;與單回路控制儀表相比,除反饋控制功能、運(yùn)算功能、報(bào)警功能、通信功能更加充實(shí)之外,最主要特點(diǎn)是順序控制功能大大增強(qiáng)。DCS操作站功能:有三大功能,以系統(tǒng)生成、維護(hù)為主的工程功能;以監(jiān)視、運(yùn)行、記錄為主的操作功能;
與現(xiàn)場(chǎng)控制站和上位計(jì)算機(jī)交換信息的通信功能以及運(yùn)行數(shù)據(jù)文件的存儲(chǔ)、管理功能。工程師站是對(duì)DCS進(jìn)行離線的配置、組態(tài)工作和在線的系統(tǒng)監(jiān)督、控制、維護(hù)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),其主要功能是提供對(duì)DCS進(jìn)行組態(tài),配置工作的工具軟件(即組態(tài)軟件),并在DCS在線運(yùn)行時(shí)實(shí)時(shí)地監(jiān)視DCS網(wǎng)絡(luò)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行情況,使系統(tǒng)工程師可以通過工程師站及時(shí)調(diào)整系統(tǒng)配置及一些系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定,使DCS隨時(shí)處在最佳的工作狀態(tài)之下。操作員站功能:畫面顯示和運(yùn)行操作。DCS特點(diǎn):高可靠性和開放性。FCS特點(diǎn):1、FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議,即總線標(biāo)準(zhǔn)。2、FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置。3、FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化,F(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)是近年來迅速發(fā)展起來的一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線,它主要解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE802.3(Ethernet)的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)。利用工業(yè)以太網(wǎng),SIMATICNET提供了一個(gè)無縫集成到新的多媒體世界的途徑。什么叫標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置?試述差壓式流量計(jì)測(cè)量流量的原理;并說明哪些因素對(duì)差壓式流量計(jì)的流量測(cè)量有影響?標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置:包括節(jié)流件和取壓裝置。原理:基于液體流動(dòng)的節(jié)流原理,利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力差而實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。影響因素流量系數(shù)的大小與節(jié)流裝置的形式、孔口對(duì)管道的面積比m及取壓方式密切相關(guān);流量系數(shù)的大小與管壁的粗糙度、孔板邊緣的尖銳度、流體的粘度、溫度及可壓縮性相關(guān);流量系數(shù)的大小與流體流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。電磁流量計(jì)的工作原理是什么?它對(duì)被測(cè)介質(zhì)有什么要求?原理:利用導(dǎo)電液體通過磁場(chǎng)時(shí)在兩固定電極上感應(yīng)出電動(dòng)是測(cè)量流速。對(duì)被測(cè)介質(zhì)的要求:導(dǎo)電液體,被測(cè)液體的電導(dǎo)率應(yīng)大于水的電導(dǎo)率(100cm),不能測(cè)量油類或氣體的流量。DDZ-Ⅲ型控制器的軟手動(dòng)和硬手動(dòng)有什么區(qū)別?各用在什么條件下?軟手動(dòng)操作是指調(diào)節(jié)器的輸出電流I0與手動(dòng)操作的輸入信號(hào)成積分關(guān)系;硬手動(dòng)操作是指調(diào)節(jié)器的輸出電流I0與手動(dòng)操作的輸入信號(hào)成比例關(guān)系。軟手動(dòng)操作:系統(tǒng)投運(yùn)硬手動(dòng)操作:系統(tǒng)故障.。什么叫控制器的無擾動(dòng)切換?在DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器中為了實(shí)現(xiàn)無擾切換,在設(shè)計(jì)PID電路時(shí)采取了哪些措施?調(diào)節(jié)器進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換后,輸出值不發(fā)生跳動(dòng),即狀態(tài)轉(zhuǎn)換無沖擊。CM、CI。。。PID調(diào)節(jié)器中,比例度P、積分時(shí)間常數(shù)TI、微分時(shí)間常數(shù)TD分別具有什么含義?在調(diào)節(jié)器動(dòng)作過程中分別產(chǎn)生什么影響?若將
TI取∞、TD取0,分別代表調(diào)節(jié)器處于什
么狀態(tài)?比例度P含義:使控制器的輸出變化滿量程時(shí)(也就是控制閥從全關(guān)到全開或相反),相應(yīng)的輸入測(cè)量值變化占儀表輸入量程的百分比。比例作用的強(qiáng)弱取決于比例度的大小。積分時(shí)間常數(shù)TI含義:TI越小,積分作用越強(qiáng);越大積分作用越弱;若將TI取∞,則積分作用消失。微分時(shí)間常數(shù)TD含義:TD越大,微分作用越強(qiáng);TD取0,微分作用消失。什么是調(diào)節(jié)器的正/反作用?在電路中是如何實(shí)現(xiàn)的?正作用:偏差=測(cè)量值-給定值。反作用:偏差=給定值-測(cè)量值。運(yùn)放輸入端的切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)的。什么是串聯(lián)管道中的閥阻比S?S值的變化為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生畸變?閥阻比:用閥阻比SpTmin/po表示存在管道阻力的情況下,閥門全開時(shí),閥門前后的最小壓差
pTmin占總壓力po的比值。在S<1時(shí),由
于串聯(lián)管道阻力的影響,使閥門開大時(shí)流量達(dá)不到預(yù)期的值,也就是閥的可調(diào)范圍變小。隨著S值的減小,直線特性漸漸區(qū)于快開特性,等百分比特性漸漸趨近于直線特性。什么叫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開式與氣關(guān)式?其選
擇原則是什么?氣開式:無壓力信號(hào)時(shí)閥門
全閉,隨著壓力信號(hào)增大,閥門逐漸開大的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為氣開式。氣關(guān)式:無壓力信號(hào)時(shí)閥門全開,隨著壓力信號(hào)增大,閥門逐漸關(guān)小的氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥為氣關(guān)式。選擇原則:從工藝生產(chǎn)安全考慮,一旦控制系統(tǒng)發(fā)生故障、信號(hào)中斷時(shí),調(diào)節(jié)閥的開關(guān)狀態(tài)應(yīng)能保證工藝設(shè)備和操作人員的安全。簡單控制系統(tǒng)由測(cè)量變速器、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)閥、被控過程四個(gè)環(huán)節(jié)組成。評(píng)價(jià)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的常用單項(xiàng)指標(biāo)有哪些?各自的定義是什么?單項(xiàng)性能指標(biāo)有:衰減比、超調(diào)量與最大動(dòng)態(tài)偏差、靜差、調(diào)節(jié)時(shí)間、震蕩頻率、上升時(shí)間和峰值時(shí)間。衰減比:等于兩個(gè)相鄰的同向波峰值之比n。過渡過程的最大動(dòng)態(tài)偏差:對(duì)于定值控制系統(tǒng),是指被控參數(shù)偏離設(shè)定值的最大值A(chǔ)。超調(diào)量:第一個(gè)波峰值y1與最終穩(wěn)態(tài)值y()之比的百分?jǐn)?shù)。殘余偏差C:過渡過程結(jié)束后,被控參數(shù)所達(dá)到的新穩(wěn)態(tài)值y()與設(shè)定值之間的偏差C稱為殘余偏差,簡稱殘差。調(diào)節(jié)時(shí)間:從過渡過程開始到過渡過程結(jié)束所需的時(shí)間。振蕩頻率:過渡過程中相鄰兩同向波峰(或波谷)之間的時(shí)間間隔叫振蕩周期或工作周期,其倒數(shù)稱為振蕩頻率。峰值時(shí)間:過渡過程開始至被控參數(shù)到達(dá)第一個(gè)波峰所需要的時(shí)間。為什么說轉(zhuǎn)子流量計(jì)是定壓式流量計(jì)?而差壓式流量計(jì)是變壓降式流量計(jì)?雖然轉(zhuǎn)子流量計(jì)也是根據(jù)節(jié)流原理測(cè)量流量的,但它是利用節(jié)流元件改變流體的流通面積來保持轉(zhuǎn)子上下的壓差恒定。所以是定壓式。是基于流體流動(dòng)的節(jié)流原理,利用流體流經(jīng)節(jié)流裝置是產(chǎn)生的壓差實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。所以是變壓降式。
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