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自动控制系统

发布来源:  发布日期: 2022-09-13  访问量:327
?自动控制系统

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1.自动控制系统的概念

自动控制系统(auto tic control systems)它是一种控制系统,可以使生产过程或其他过程在没有直接参与的情况下按照预期规则或预定的程序进行。自动控制系统是实现自动化的主要手段。

2.自动控制系统的分类

自动控制系统的分类方法有很多,如控制原理、给定信号、控制系统的复杂性、控制变量的名称、调整规则等。以下几种常见的分类方法。

(1)按控制原理分类

自动控制系统根据控制原理分为开环控制系统和闭环控制系统。

①开环控制系统

在开环控制系统中,系统输出仅由输入控制,控制精度和抑制干扰的特点相对较差。在开环控制系统中,逻辑控制称为顺序控制系统,由顺序控制装置、检测元件、执行机构和被控工业对象组成。主要用于机械、化工、材料装卸和运输过程的控制,以及机械手和。

②闭环控制系统

闭环控制系统是建立在反馈原理的基础上的与预期值的偏差控制系统,获得更好的控制性能。闭环控制系统也被称为反馈控制系统。

(2)按给定信号分类

自动控制系统可分为恒值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。

①恒值控制系统

给定值保持不变,要求系统输出以一定的精度接近给定希望值的系统。温度、压力、流量、液位高度、电机转速等自动控制系统属于恒定值系统。

②随机控制系统

根据未知时间函数的变化,给定值需要输出跟随给定值的变化。例如,跟随卫星的雷达天线系统。

③程序控制系统

给定值根据一定的时间函数变化。如程控机床。

(3)根据控制变量的名称进行分类

控制系统可分为温度控制系统、压力控制系统、液位控制系统、流量控制系统等。

3.化学自动控制系统的一般组成

自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。如图所示的液体贮槽, 材料中间容器或成品罐常用于生产。从前一道工序来的物料不断流入槽中,槽中的液体被送到下一道工序进一步加工。当流入量 Q1(或流出量 Q0)波动会导致槽内液位波动,严重时会溢出或抽空。解决这个问题较简单的方法就是以储罐液位为操作指标,改变出口阀开度为控制手段。当液位上升时,打开出口阀,关闭出口阀。为了有足够的空间使液位上升和下降,选择玻璃管液位计指示值中间的一个点作为正常工作液位高度,通过改变出口阀的开度,使液位保持在这个高度,使储罐中的液位不会过高、溢流或过低。综上所述,操作人员的工作有以下三个方面)。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 人工控制液位

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(1)检测-用眼睛观察玻璃管液位(测量元件)中的液位,并通过神经系统告知大脑;

(2)计算(思考)和命令-大脑根据眼睛看到的液位高度思考,并与所需的液位值进行比较,得出偏差的大小和正负,然后根据操作经验发出命令;

(3)执行-根据大脑发出的命令,用手改变阀门开度,以改变出口流量 Q使液位保持在所需的高度。

眼、脑、手三管,分别承担检测、操作和执行三个功能,完成测量、偏差、操作阀门纠正偏差的全过程。由于人工控制受人体生理限制,控制速度和精度不能满足大型现代生产的需要。为了提高控制精度,降低劳动强度,人们发明了一套自动化装置来代替上述人工操作,液体储罐和自动化装置共同构成了自动控制系统。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?自动控制液位

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为了完成人工控制中人的眼、脑、手三个器管的任务,自动化装置一般至少包括三个部分,分别用来模拟人的眼、脑和手的功能,这三个部分分别是:

(1)测量元件和变送器

其功能是测量液位,将液位转换为特定统一的输出信号(如气压信号或电压、电流信号等)。

根据现场测量参数的不同,本部分一般可分为以下几类:

①温度传感器、变送器;②压力/压差变送器;③流量变送器;④液位变送器;⑤电力变送器等。

(2)自动控制器

它接收变送器发送的信号,比较工艺要求的液位高度,并根据一定的操作规则计算结果,然后用特定的信号(气压或电流)发送结果。这部分设施一般在控制室内,较简单的是单、双回路控制器,多参数、多回路一般使用 PLC、工控机、DCS 系统等。

(3)执行器

它通常是指控制阀,其功能与普通阀相同,但它可以根据控制器发送的信号值自动改变阀的开启度。执行部分也在现场,调节阀是较常见的执行器,以及变频器、交流直流调速器等。

显然,这种自动化装置具有人工控制系统中操作人员的眼、脑、手的部分功能,因此, 它可以自动控制储罐中的液位。

在自动控制系统的组成中,除上述自动化装置外,还必须有控制装置控制的生产设备。需要控制其工艺参数的生产设备或机器称为被控对象。

各种塔、反应器、换热器、各种容器、泵、压缩机等都是化工生产中常见的被控对象。精馏塔等复杂的生产设备, 设备上可能有几个控制系统。在确定被控对象时,不一定是整个生产设备。例如,蒸馏塔通常需要控制塔顶部的温度和压力,塔底部需要控制温度和液位,塔中部也需要控制进料流量。在这种情况下,只有与控制相关的塔的某一部分才是控制系统的控制对象。

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