1、單回路控制系統第1頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二第一節 概述一、單回路控制系統組成與工作原理 由一個測量變送器、一個調節器、一個執行器和對象組成，僅有一個閉合回路的系統叫單回路控制系統。 在選擇控制方案時，只有在簡單控制系統不能滿足生產過程控制的要求時，才考慮采用兩個回路以上組成的復雜控制系統。 檢測/變送控制器執行器對象實際值期望值SP方框圖第2頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二二、如何確定控制方案 控制系統的設計就是在了解工藝要求基礎上，選擇合適的控制方案、確定相應的控制裝置，以使被控量按預期自動運行。設計時主要考慮以下幾個環節： (1) 被

2、控量(輸出)和操縱量(輸入)的確定； (2) 檢測變送環節的考慮(信息的獲取與變送)； (3) 控制作用和控制閥的選擇； (4) 控制系統的工程整定和投運。第3頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二第二節 被控量和操縱量的選擇一、 被控量的選擇原則 作為被控量，必須能夠獲得檢測信號并有足夠大的靈敏度，滯后要小。 必須考慮工藝生產的合理性和儀表的現狀，檢測點的選取必須合適。被控量的選擇方法 (1) 選直接參數。即能直接反映生產過程產品產量和質量，以及安全運行的參數(如鍋爐水位控制) 。 (2) 選間接參數。當選直接參數有困難時采用，間接指標與直接指標之間必須是一一對應的函數關系

3、 (如鋅精礦沸騰爐的爐溫控制，爐溫是反映焙砂質量的一個間接指標)。第4頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二二、操縱量的選擇 操縱量是克服擾動影響、使系統重新恢復平穩運行的積極因素。應該遵循快速、有效地克服干擾的原則去選擇操縱量。操縱量的選擇原則(1) 控制通道對象放大系數適當地大些，時間常數適中，純滯后越小越好；(2) 擾動通道對象的放大系數應盡可能小，時間常數應盡可能大；(3) 擾動作用點應盡量靠近控制閥或遠離檢測元件，增大擾動通道的容量滯后，可減少對被控量的影響；(4) 操縱量的選擇不能單純從自動控制的角度出發，還必需考慮生產工藝的合理性、經濟性。第5頁，共17頁，20

4、22年，5月20日，2點17分，星期二第三節 檢測及變送環節的考慮 一、檢測及變送環節任務、作用及要求任務：對被控量進行正確測量，并將其轉換為標準 信號。要求：能正確、及時地反映被控量的狀況，提供操 作人員判斷生產工況和系統進行控制作用的 依據。二、檢測變送環節特性 通常等效為帶滯后的一階慣性特性 【理想特性為比例環節】。三、選型注意事項 應盡量減少其時間常數與滯后時間。第6頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二 (1)流量特性(實際上就是選線性還是對數特性，因為拋物線特性閥通常用的很少，而蝶閥當導通角為0-70o時近似為對數特性) ；(2)結構形式；(3)開閉形式； (4)

5、口徑計算。ZXP(ZJHP)型新系列氣動薄膜直通單座閥 ZAZN型電動雙座閥 第四節 控制閥的選擇第7頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二一、控制閥的流量特性選擇第8頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二二、控制閥結構形式的選擇控制閥選用時需注意兩點： (1) 被控介質的工藝條件，如溫度、壓力、流量； (2) 被控介質的流量特性，如黏度、腐蝕性、毒性、是否含懸浮顆粒、液態還是氣態等。(a)單座控制閥 (b)雙座控制閥 (c)角形控制閥 (d)套筒控制閥1-閥桿；2-上閥蓋；3-填料；4-閥芯；5-閥座；6-閥體部分控制閥結構第9頁，共17頁，2022年，5

6、月20日，2點17分，星期二控制閥結構形式特點及適用場所直通單座閥結構簡單，裝配方便，泄漏小，但受流體沖擊不平衡力大。適用于小口徑Dg25mm 的場合。 直通雙座閥 受流體沖擊不平衡力影響小，但關不嚴滲漏較大，適用于大口徑管道的場合。 角形閥 閥體受流體的沖擊小，體內不易結污，對粘度高、有懸浮物和顆粒物的流體尤為適用，并且調節穩定性較好。 蝶閥 流阻小，適用于低差壓大流量的氣體及含有固體懸浮物的介質，通常流量特性與等百分比相似。 隔膜閥 用于強腐蝕性粘度高帶懸浮物或帶纖維的介質，但不耐高溫和高壓。三通閥 分三通合流閥和三通分流閥，適用于介質三個方向的流通。對于三個系統的分合流控制非常有效。第1

7、0頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二三、控制閥開閉(作用)形式的選擇 控制閥的開(信號增大時閥開大)閉(信號壓力增大閥關小)形式選擇主要基于以下幾點考慮： 安全角度：出現意外，保證人員、設備安全； 質量角度：出現意外事故，考慮產品質量； 消耗角度：考慮原料、成品及動力等的因素； 介質特點：特殊介質，考慮結晶、蒸發等因素； 控制閥作用方式的選擇要和控制器作用方式的選擇匹配以滿足控制通道作用方向的要求。正正反反p0p0正反反正p0p0氣關閥 氣開閥第11頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二控制閥開閉選擇之安全原則： 控制閥開閉形式的選擇主要從生產安全角度考

8、慮，一般在控制閥氣/電源中斷時，應切斷進入被控設備的原料或熱源，停止向設備外輸出產品。第12頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二四、控制閥口徑計算 調節閥的口徑選擇是由調節閥流通能力C(或稱流量系數)決定的。調節閥口徑的選擇實質上就是根據特定的工藝條件(即給定的介質流量與物性參數及閥前后的壓差等)進行Cmax值的計算，然后按調節閥生產廠家的產品目錄，選出相應的調節閥口徑，使得通過調節閥的流量滿足工藝要求的最大流量且留有一定的裕度，但裕度不宜過大。第13頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二第五節 控制器控制規律及作用方向的選擇一、控制器控制規律的選擇 控制

9、系統品質主要取決于控制器控制作用的選擇。選擇控制規律時，需根據對象特點以及控制要求來進行。 基本的控制作用主要有位式、比例(P)、比例積分(PI)、比例微分(PD)和比例積分微分(PID)等幾種，下表列出了它們各自特點以及使用場合以供選擇。第14頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二二、控制器正、反作用方式的選擇原則：使整個單回路構成負反饋系統第六節 控制器參數整定 控制器參數整定，就是確定控制器參數?？刂破鲄档恼ǚ椒ㄓ欣碚撚嬎阏ǚā就ㄟ^理論計算(微分方程、頻率特性、根軌跡法等)求取控制器參數】和工程整定法【從工程的實際出發，直接在控制系統中進行整定】兩種。 工程上主要采用工程整定線法（經驗湊試法、臨界比例帶法、衰減曲線法、響應曲法 ）。第15頁，共17頁，2022年，5月20日，2點17分，星期二PID參數整定經驗參數整定找最佳，從小到大順序查；先是比例后積分，最后再把微分加；曲線振蕩很頻繁，比例度盤要放大；曲線漂浮繞大灣，比例度盤往小扳；曲線偏離回復慢，積分時間往下降；曲線波動周期長，積分時間再加長；曲線振蕩頻率快，先把微分降下來；動差大來波動慢，微分時間應加長；理想曲線兩個波，前高后低比；一