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什么是过程控制仪表

时间:2015-03-22 11:23来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
过程控制仪表---将调节器、电/器转换器、执行器、安全栅等称为过程控制仪表。在自动控制系统中,过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量

  过程控制仪表---将调节器、电/器转换器、执行器、安全栅等称为过程控制仪表。在自动控制系统中,过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求。
  1、 调节器的功能
  (1)偏差显示
  调节器的输入电路接收测量信号和给定信号,两者相减后的偏差信号由偏差显示仪表显示其大小和正负。
  (2)输出显示
  调节器输出信号的大小由输出显示仪表显示,习惯上显示仪表也称阀位表。阀位表不仅显示调节阀的开度,而且通过它还可以观察到控制系统受干扰影响后的调节过程。
  调节器的功能
  (3)内、外给定的选择
  当调节器用于定值控制时,给定信号常由调节器内部提供,称为内给定;而在随动控制系统中,调节器的给定信号往往来自调节器的外部,则称为外给定。内、外给定信号由内、外给定开关进行选择或由软件实现。

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  (4)正、反作用的选择
  工程上,通常将调节器的输出随反馈输入的增大而增大时,称为正作用调节器;而将调节器的输出随反馈输入的增大而减小时,称为反作用调节器。
  (5)手动切换操作
  在控制系统投入运行时,往往先进行手动操作改变调节器的输出,待系统基本稳定后再切换到自动运行状态;当自动控制时的工况不正常或调节器失灵时,必须切换到手动状态以防止系统失控。通过调节器的手动/自动双向切换开关,可以对调节器进行手动/自动切换,而在切换过程中,又希望切换操作不会给控制系统带来扰动,即要求无扰动切换。
  (6)其它功能
  如抗积分饱和、输出限幅、输入越限报警、偏差报警、软手动抗漂移、停电对策等,所有这些附加功能都是为了进一步提高调节器的控制性能
  2 、 执行器的作用
  执行器在过程控制中的作用是接受来自调节器的控制信号,改变其阀门开度,从而达到控制介质流量的目的。执行器直接与控制介质接触,是过程控制系统的最薄弱环节。
  若执行器是采用电动式的,则无需电/气转换器;若执行器是采用气动式的,则电/气转换器是必不可少的。
  3、 安全栅

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  安全栅是构成安全火花防爆系统的关键仪表,其作用一方面保证信号的正常传输;另一方面则控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下,以确保过程控制系统的安全火花性能。
  比例调节:在实际的比例控制器中,习惯上使用比例度δ来表示比例控制作用的强弱。
  所谓比例度就是指控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比,用百分数表示。
  
  式中e为输入偏差;u为控制器输出的变化量;(emax - emin)为输入的最大变化量,即输入量程;(umax –umin)为输出的最大变化量,即控制器的输出量程。
  比例控制
  KP)值对系统的影响
  Kc值过大(值过小):系统反应过于灵敏,容易造成过度调节,产生大幅振荡。

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  Kc值过小(值过大):系统反应过于迟钝,调节时间长,余差大。
  Kc值(值)适中:经过少数几个减幅振荡后,逐渐趋于稳定,有一定的余差。
  积分控制的特点
  当有偏差存在时,积分输出将随时间增长(或减小);当偏差消失时,输出能保持在某一值上。
  积分作用具有保持功能,故积分控制可以消除余差。
  积分输出信号随着时间逐渐增强,控制动作缓慢,故积分作用不单独使用。
  若将比例与积分组合起来,既能控制及时,又能消除余差 。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有
  比例积分控制(PI):称为PI调节器的积分增益,它定义为:在阶跃信号输入下,其输出的最大值与纯比例作用时产生的输出变化之比。
  
  比例积分调节器的阶跃响应特性
  微分控制的特点
  微分作用能超前控制。在偏差出现或变化的瞬间,微分立即产生强烈的调节作用,使偏差尽快地消除于萌芽状态之中。
  微分对静态偏差毫无控制能力。当偏差存在,但不变化时,微分输出为零,
  因此不能单独使用。必须和P或PI结合,组成PD控制或PID控制。
  微分时间TD的影响
  TD值过大:系统反应过于灵敏,调节时间长,余差大,有时甚至会出现大幅振荡。
  TD值过小:微分作用不明显,超调量大。
  TD值适中:经过少数几个明显减幅振荡后,逐渐趋于稳定。特别是对有较大滞后的系统作用尤为明显。
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  比例积分微分控制(PID)
  将比例、积分、微分三种控制规律结合在一起,只要三项作用的强度配合适当,既能快速调节,又能消除余差,可得到满意的控制效果。
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