化工主动化及外表 叶西宁64253330(o) 学习这门课的重要性： 操控体系在化工范畴的运用很遍及，比 如：炼油厂、化肥厂、纯碱出产进程在涤纶 短纤维出产进程、制浆、造纸进程、制药等 等。 工艺人员也应该充沛了解所用的操控系 统，以及操控体系的特性。这样才干规划出 合理、高效的出产工艺。 运用惯例外表的中央操控室 前期的DCS操控体系 1 主动操控体系概述 本章的主要内容： 1.1 主动化及外表开展概述 1.2 主动操控体系 1.3 操控体系过渡进程及质量目标 1.1 主动化及外表开展概述 ?操控理论的开展 经典操控理论:20世纪40年～20世纪50年代 Nyquist(1932)频域剖析技能 Bode(1945)图 根轨道剖析办法(1948) 特色：主要从输出与输入量的联络方面剖析与研讨 问题。 适用范围：线性定常的单输入、单输出操控体系。 以传递函数为根底，在频率域对单输入单输出控 制体系进行剖析与规划 PID操控规则是古典操控理论最光辉的效果之一 现代操控理论:20世纪60年代取得迅猛开展 其主要内容为： （根底）线性体系理论，最优操控理 论，最佳估量理论，体系辨识等。 特色： 从输入-状况-输出的联络全面地剖析 与研讨体系。 适用范围： 不限于线性定常体系，也适用于线 形 时 变 ， 非 线 性 及 离 散 系 统 ， 多 输 入、多输出的状况。 大体系理论:20世纪70年代开端 将现代操控理论与体系理论相结合 中心思维： 体系的分解与和谐 适用范围： 高维线性体系 智能操控理论 ?操控体系结构及外表的开展 基地式：20世纪50年代，适用于单回路 单元组合式（按功用）： DDZ, QDZ 20世纪60年 代，之间用规范共同信号联络 计算机： DDC, DCS 20世纪70年代 先进操控和优化操控：CIPS, FCS 20世纪80年代 今后 主动化外表的开展阅历了如下进程： 模仿外表?数字外表?智能外表。 ?当时主动操控体系开展的一些主要特色 ?出产装臵施行先进操控成为开展干流 ?进程优化遭到遍及重视 ?传统的DCS在走向世界共同规范的开放式体系 ?归纳主动化体系（CIPS）是开展方向 1.2 主动操控体系 1.2.1主动操控体系 主动操控的必要性 蒸汽 手动操控的进程： (1)调查液位数值； 汽包 省煤器 给水 图1-1 锅炉汽包示意图 (2)把调查到的实践数值 与设定值加以比较，根 据误差的巨细及改变情 况做出判别，并发布命 令。 (3)依据指令操作给水阀， 使液位回到设定值。 蒸汽 LT LC 汽包 省煤器 给水 锅炉汽包主动操控体系示意图 加热炉的温度操控体系 TT TC T 被加热质料 出口温度 燃料油 蒸汽 术语 LT LC 汽包 省煤器 给水 被控进程（被控 目标）：主动控 制体系中，工艺 参数需求操控的 出产进程、设备 或机器。 被控变量：被控 进程内要求坚持 设定值的工艺参 数 锅炉汽包主动操控体系示意图 被控进程：汽包 被控变量： 汽包液位 蒸汽 LT LC 汽包 操作变量：受控 制器操作的用以 战胜搅扰的影响， 使被控变量坚持 设定值的物料量 或能量 扰动：除操作变 量外，效果于被 控进程并引起被 控变量改变的因 素 省煤器 给水 锅炉汽包主动操控体系示意图 操作变量：水的流量 扰动：水压力、蒸汽压力 蒸汽 设定值：工艺参 数所要求坚持的 数值 LT LC 汽包 省煤器 给水 误差：被控变量 设定值与实践值 之差 锅炉汽包主动操控体系示意图 负反应：将被控 变量送回输入端 并与输入变量相 减 加热炉的温度操控体系 TT TC T 被加热质料 出口温度 燃料油 被控进程：加热炉 被控变量：物料出口温度 操作变量：燃料油流量 扰动：被加热质料油温度、燃料油热值等 1.2.2闭环操控与开环操控 闭环操控： 在反应操控体系中，被控变量送回输入端，与设 定值进行比较，依据误差进行操控，操控被控变量， 这样，整个体系构成了一个闭环。 ?闭环操控的特色（长处）：按误差进行操控，使偏 差减小或消除，到达被控变量与设定值共同的意图。 ?闭环操控的缺陷：操控不行及时；假如体系内部各 环节合作不妥，体系会引起剧烈震动，乃至会使体系 失掉操控。 开环操控： ?开环操控的特色（长处）：不需求对被控变量进 行丈量，只依据输入信号进行操控，操控很及时。 ?开环操控的缺陷：因为不丈量被控变量，也不与 设定值相比较，所以体系遭到扰动效果后，被控变 量违背设定值，并无法消除误差，这是开环操控的 缺陷。 开环操控举例 ? 开环的液位操控体系 （按扰动操控，又称前馈操控） 蒸汽 蒸汽 FT LT LC 汽包 LT 1F Fd C f 汽包 省煤器 给水 锅炉汽包主动操控体系示意图 给水 省煤器 1.2.3主动操控体系的组成及方框图 在研讨主动操控体系时，为了更清楚的表明操控 体系各环节的组成、特性和相互间的信号联络，一般 都选用方框图。每个方框表明组成体系的一个环节， 两个方框之间用带箭头的线段表明信号联络；进入方 框的信号为环节输入，脱离方框的为环节输出。 操控器 扰动 比较 设定值 r(t) 组织 e(t) f(t) 广义目标 被控变量 - 操控设备 u(t) 执行器 q(t) 进程 c(t) 丈量值 y(t) 检测元件、变送器 闭环操控体系组成 ?检测元件和变送器的效果是把被控变量c(t)转化为测 量值y(t)。 ?比较组织的效果是比较设定值r(t)与丈量值y(t)并输 出其差值。 ?操控装臵的效果是依据误差的正负、巨细及改变状况， 按某种预订的操控规则给出操控效果u(t)。比较组织 和操控装臵一般组合在一起，称为操控器。 ?执行器的效果是承受操控器送来的u(t)，相应

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