控制阀的流量特性课件

工业自动化仪表与系统工业自动化仪表的分类常用工业自动化仪表的工作原理典型工业过程测控系统的构建工业自动化仪表与系统工业自动化仪表的分类1 1一、工业自动化仪表的分类能源分类结构分类信号类型一、工业自动化仪表的分类能源分类2 21、能源分类气动仪表 特点：结构简单、性能稳定、可靠性高、价格特点：结构简单、性能稳定、可靠性高、价格便宜，且在本质上是安全防爆的。便宜，且在本质上是安全防爆的。电动仪表 特点：信号的传输、放大、变换处理比气动仪特点：信号的传输、放大、变换处理比气动仪表容易，便于远距离监视和操作，还易于与计算表容易，便于远距离监视和操作，还易于与计算机等现代技术工具联用。机等现代技术工具联用。液动仪表1、能源分类气动仪表3 32、信号类型分类模拟式 特点：线路较简单，操作方便，价格较低，在设特点：线路较简单，操作方便，价格较低，在设计、制造、使用上有较成熟的经验。计、制造、使用上有较成熟的经验。数字式 特点：以微型计算机为核心，功能完善，性能优特点：以微型计算机为核心，功能完善，性能优越，编程灵活。越，编程灵活。2、信号类型分类模拟式4 43、结构分类基地式控制仪表 以指示、记录为主体，附加控制机构组成。以指示、记录为主体，附加控制机构组成。单元组合式控制仪表 根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表划分成独立实现某种功能的用要求，将整套仪表划分成独立实现某种功能的若干单元，各单元之间用统一的标准信号来联系。若干单元，各单元之间用统一的标准信号来联系。组装式综合控制装置 在单元组合仪表的基础上发展起来的一种功能在单元组合仪表的基础上发展起来的一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。分离、结构组件化的成套仪表装置。3、结构分类基地式控制仪表 5 5集散控制系统 计算机控制装置。特点计算机控制装置。特点“集中管理、分散控制。集中管理、分散控制。现场总线控制系统 全分布式的新型控制网络，特点全分布式的新型控制网络，特点”结构网络化结构网络化和全分散性，系统的开放性，现场仪表的互可操和全分散性，系统的开放性，现场仪表的互可操作性和功能自治性，以及对环境的适应性。作性和功能自治性，以及对环境的适应性。集散控制系统6 6二、常用工业自动化仪表的工作原理变送器变送器调节器调节器执行器执行器二、常用工业自动化仪表的工作原理变送器7 71、变送器概念：将各种工艺变量和电气信号转换成相应的统一将各种工艺变量和电气信号转换成相应的统一标准信号。包括测量部分（输入转换部分）、放标准信号。包括测量部分（输入转换部分）、放大器和反馈部分。大器和反馈部分。模拟变送器数字变送器 1、变送器概念：8 8（1）模拟变送器的构成（1）模拟变送器的构成9 9（2）数字变送器组成传感器部件电子部件 由微处理器、由微处理器、A/DA/D转换器、转换器、D/AD/A转换器、通信转换器、通信器件等组成。器件等组成。（2）数字变送器组成传感器部件10102、调节器概念 调节器接收偏差信号后，按一定的运算规律输出控制调节器接收偏差信号后，按一定的运算规律输出控制信号，作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响，信号，作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响，从而使被控变量回到给定值上来。从而使被控变量回到给定值上来。模拟调节器 采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。模拟式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基模拟式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基模拟式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基模拟式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基本结构包括本结构包括本结构包括本结构包括比较环节、比较环节、比较环节、比较环节、反馈环节放大器等反馈环节放大器等反馈环节放大器等反馈环节放大器等。比较环节比较环节比较环节比较环节 2、调节器概念1111 比较环节比较环节比较环节比较环节 将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器是将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器是将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器是将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器是在输入电路中进行电压或电流信号的比较。在输入电路中进行电压或电流信号的比较。在输入电路中进行电压或电流信号的比较。在输入电路中进行电压或电流信号的比较。反馈环节反馈环节反馈环节反馈环节 控制器的控制器的控制器的控制器的PIDPIDPIDPID控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。放大器放大器放大器放大器 放放放放大大大大器器器器实实实实质质质质上上上上是是是是一一一一个个个个稳稳稳稳态态态态增增增增益益益益很很很很大大大大的的的的比比比比例例例例环环环环节节节节。在在在在电电电电动动动动控控控控制制制制器器器器中中中中可采用高增益的集成运算放大器。可采用高增益的集成运算放大器。可采用高增益的集成运算放大器。可采用高增益的集成运算放大器。比较环节1212 DDZ-DDZ-型电动单元调节器型电动单元调节器是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的1 15V5V直流测量信号作为输入信号，与直流测量信号作为输入信号，与直流测量信号作为输入信号，与直流测量信号作为输入信号，与1 15V5V直流设定信号相比较直流设定信号相比较直流设定信号相比较直流设定信号相比较得到偏差信号，然后对此信号进行得到偏差信号，然后对此信号进行得到偏差信号，然后对此信号进行得到偏差信号，然后对此信号进行PIDPID运算后，输出运算后，输出运算后，输出运算后，输出1 15V5V或或或或4 420mA20mA直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全栅，整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全栅，整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全栅，整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全栅，实现控制室与危险场所之间的能实现控制室与危险场所之间的能实现控制室与危险场所之间的能实现控制室与危险场所之间的能量限制和隔离。量限制和隔离。量限制和隔离。量限制和隔离。有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具有双向无平衡无扰动特性，提高了控制器的操作性能。这是因为有双向无平衡无扰动特性，提高了控制器的操作性能。这是因为有双向无平衡无扰动特性，提高了控制器的操作性能。这是因为有双向无平衡无扰动特性，提高了控制器的操作性能。这是因为在自动与软手动之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不在自动与软手动之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不在自动与软手动之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不在自动与软手动之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。采用国际标准信号制，现场传输信号为采用国际标准信号制，现场传输信号为采用国际标准信号制，现场传输信号为采用国际标准信号制，现场传输信号为4 420mA20mA直流电流，直流电流，直流电流，直流电流，控制室联络信号为控制室联络信号为控制室联络信号为控制室联络信号为1 15V5V直流电压，信号电流和电压的转换电阻直流电压，信号电流和电压的转换电阻直流电压，信号电流和电压的转换电阻直流电压，信号电流和电压的转换电阻为为为为250250。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断线等故障。信号传输采用电流传送线等故障。信号传输采用电流传送线等故障。信号传输采用电流传送线等故障。信号传输采用电流传送-电压接受的并联方式，即进出电压接受的并联方式，即进出电压接受的并联方式，即进出电压接受的并联方式，即进出控制室的传输信号为直流电流信号（控制室的传输信号为直流电流信号（控制室的传输信号为直流电流信号（控制室的传输信号为直流电流信号（4 420mA20mA），将此电流信号），将此电流信号），将此电流信号），将此电流信号转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。DDZ-型电动单元调节器1313控制器的工作状态有控制器的工作状态有控制器的工作状态有控制器的工作状态有“自动自动自动自动”、“软手动软手动软手动软手动”、“硬手动硬手动硬手动硬手动”及及及及“保持保持保持保持”四种。四种。四种。四种。控制器的工作状态有“自动”、“软手动”、“硬手动”及“保持”1414 DDZ-DDZ-型电动单元调节器调节规律型电动单元调节器调节规律.比例调节比例调节比例调节比例调节 比例控制的输出与输入的关系为：比例控制的输出与输入的关系为：y yKpeKpe KP KP是比例增益，它决定了比例控制作用的强弱。是比例增益，它决定了比例控制作用的强弱。KPKP越大，比例控制作用越强。越大，比例控制作用越强。KP KP越小，越小，比例控制作用越弱。比例控制作用越弱。特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马上与偏差成比例地变化）上与偏差成比例地变化）比例积分调节比例积分调节比例积分调节比例积分调节比例积分作用的数学表达式为：比例积分作用的数学表达式为：只要存在偏差，积分控制器的输出就会不断地随时间积分而增大，只有当偏差为零时，只要存在偏差，积分控制器的输出就会不断地随时间积分而增大，只有当偏差为零时，控制器才会停止积分，保持在一定的输出值不变。控制器才会停止积分，保持在一定的输出值不变。积分作用的一个重要优点是能够消除余差，积分作用的一个重要优点是能够消除余差，TITI：积分时间，：积分时间，：积分时间，：积分时间，积分时间是指在阶跃信号作积分时间是指在阶跃信号作用下，控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。用下，控制器积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。积分时间积分时间TITI是一个常数，它可以用来表示积分速度的大小和积分作用的强弱。是一个常数，它可以用来表示积分速度的大小和积分作用的强弱。比例微分调节比例微分调节比例微分调节比例微分调节比例微分的输出与输入信号的关系为：比例微分的输出与输入信号的关系为：通常称微分控制为通常称微分控制为“超前控制超前控制”。比例微分输出的大小与偏差变化速度及微分时间。比例微分输出的大小与偏差变化速度及微分时间成正比。微分作用的强弱用微分时间来衡量。微分时间越长，微分作用越强。成正比。微分作用的强弱用微分时间来衡量。微分时间越长，微分作用越强。1515（2）数字调节器包括主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人机联系部分和通信部件等。单回路数字控制器（2）数字调节器包括主机电路、过程输入通道、过程输出通道、人1616单回路数字控制器简介概述概述 单单回回路路数数字字控控制制器器是是以以微微处处理理机机为为核核心心，接接收收和和输输出出都都可可以以是是420mA 420mA DCDC标标准准的的、连连续续的的电电模模拟拟量量信信号号；内内部部处处理理信信号号为为数数字字量量，可可由由用用户户编编制制程程序序，可可组组成成多多种种控控制规律的一种数字式过程控制装置。制规律的一种数字式过程控制装置。单回路数字控制器简介概述1717结构原理结构原理结构原理结构原理:单回路数字控制器的基本组成单回路数字控制器的基本组成单回路数字控制器的基本组成单回路数字控制器的基本组成结构原理:18183、执行器概念概念 执行器由执行机构和调节机构组成，执行机构产生推执行器由执行机构和调节机构组成，执行机构产生推力或位移的装置，调节机构直接改变能量或物料输送量的力或位移的装置，调节机构直接改变能量或物料输送量的装置，通常称调节阀。装置，通常称调节阀。电动执行器（角行程和直行程）电动执行器（角行程和直行程）它将输入的直流电流信号线性地转换成位移量。均是它将输入的直流电流信号线性地转换成位移量。均是以两相交流电机为动力的位置伺服机构，两者电气原理完以两相交流电机为动力的位置伺服机构，两者电气原理完全相同，只是减速器不一样。全相同，只是减速器不一样。气动执行器（薄膜式和活塞式）气动执行器（薄膜式和活塞式）接受电接受电/气转换器输出的气压信号，并将其转换为相气转换器输出的气压信号，并将其转换为相应的推杆直线位移，以推动调节机构工作。应的推杆直线位移，以推动调节机构工作。3、执行器概念1919（1）电动执行器特点：特点：由于工频电源取用方便，不需增添专门装置，特别由于工频电源取用方便，不需增添专门装置，特别是执行器应用数量不太多的单位是执行器应用数量不太多的单位,更为适宜更为适宜;动作灵敏、精度较高、信号传输速度快、传输距离动作灵敏、精度较高、信号传输速度快、传输距离可以很长，便于集中控制可以很长，便于集中控制;在电源中断时，电动执行器能保持原位不动，不影在电源中断时，电动执行器能保持原位不动，不影响主设备的安全响主设备的安全;与电动控制仪表配合方便，安装接线简单与电动控制仪表配合方便，安装接线简单;成本较贵、结构复杂、维修麻烦，并只能应用于防成本较贵、结构复杂、维修麻烦，并只能应用于防爆要求不太高的场合。爆要求不太高的场合。（1）电动执行器特点：2020电动执行器结构：电动执行器结构：电动执行器结构：2121（2）气动执行器 气动执行器是由执行机构和控制机构气动执行器是由执行机构和控制机构(阀阀)两两部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它按部分组成。执行机构是执行器的推动装置，它按控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制控制信号压力的大小产生相应的推力，推动控制机构动作，所以它是将信号压力的大小转换成阀机构动作，所以它是将信号压力的大小转换成阀杆位移的装置。控制机构是执行器的控制部分，杆位移的装置。控制机构是执行器的控制部分，它直接与被控介质接触，控制流体的流量。所以它直接与被控介质接触，控制流体的流量。所以它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。它是将阀杆的位移转换为流过阀的流量的装置。（2）气动执行器 气动执行器是由执行机构和控2222 P P：调节器的输出压力信号；：调节器的输出压力信号；A A：薄膜的有效面积；：薄膜的有效面积；K K：弹簧弹性系数；：弹簧弹性系数；L L：执行机构推杆位移：执行机构推杆位移P：调节器的输出压力信号；A：薄膜的有效面积；K：弹簧弹性2323 气动薄膜执行机构组成：由弹性薄膜平衡弹簧和推杆组成。气动执行机构按推杆位移的方向有：正作用形式：如果当输入气压信号增加时，推杆向下移动 反作用形式：当输入气压信号增加时，推杆向上移动 调节机构直接与介质接触，通过改变阀芯的行程而改变控制阀的阻力系数，以达到控制流量的目的。控制阀有直通双座控制阀、直通单座控制阀、蝶阀、三通阀、高压阀、角形阀、隔膜阀等多种结构形式。气动薄膜执行机构组成：由弹性薄膜平衡弹簧和推杆组成。2424（1 1）直通单座阀）直通单座阀 阀体内有一个阀芯、一个阀座，如图（阀体内有一个阀芯、一个阀座，如图（a a）所示。特点：结构简单，泄漏量小，易）所示。特点：结构简单，泄漏量小，易于关闭，可将流体完全切断。缺点：流体流动时产生的单方向的不平衡力大，尤其在于关闭，可将流体完全切断。缺点：流体流动时产生的单方向的不平衡力大，尤其在高压差、大口径时，不平衡力更大。适用场合：它只适用于低压差的场合。高压差、大口径时，不平衡力更大。适用场合：它只适用于低压差的场合。（2 2）直通双座阀）直通双座阀 阀体内有两个阀芯和阀座，如图（阀体内有两个阀芯和阀座，如图（b b）所示。流体从左侧进入，通过上、下阀芯后，）所示。流体从左侧进入，通过上、下阀芯后，再汇合在一起，由右侧流出。特点：流体流过的时，作用在上、下两个阀芯上的推力再汇合在一起，由右侧流出。特点：流体流过的时，作用在上、下两个阀芯上的推力方向相反，大小近于相等，可以相互抵消，不平衡力小。缺点：受加工的限制，上下方向相反，大小近于相等，可以相互抵消，不平衡力小。缺点：受加工的限制，上下两个阀芯阀座不易保证同时关严，泄漏量较大。流通能力较大大。适用场合：适用于两个阀芯阀座不易保证同时关严，泄漏量较大。流通能力较大大。适用场合：适用于低粘度、不含纤维、悬浮颗粒的洁净介质及高压差、高静压且允许有泄漏的场合。低粘度、不含纤维、悬浮颗粒的洁净介质及高压差、高静压且允许有泄漏的场合。（3 3）角形阀）角形阀 （c c）为角形阀。它的阀体为直角形，其他结构与直通单座阀相似。其阀芯为单导）为角形阀。它的阀体为直角形，其他结构与直通单座阀相似。其阀芯为单导向结构，只能正装。特点：角形阀的流路简单，阻力小，适用场合：适用于高压差、向结构，只能正装。特点：角形阀的流路简单，阻力小，适用场合：适用于高压差、高粘度、含悬浮物和颗粒状物质流体的控制，可避免堵塞和结焦，便于自净和清洗。高粘度、含悬浮物和颗粒状物质流体的控制，可避免堵塞和结焦，便于自净和清洗。（4 4）三通阀）三通阀 有三个出入口与管道相连，按作用方式分为分流式和合流式有三个出入口与管道相连，按作用方式分为分流式和合流式,如图（如图（d d）和（）和（e e）所）所示。分流阀是一进两出，合流阀是两进一出。阀芯移动时，流体一路增加，另一路减示。分流阀是一进两出，合流阀是两进一出。阀芯移动时，流体一路增加，另一路减小。但总量不变。小。但总量不变。控制阀的流量特性课件2525（3）液动执行器液动执行器 在易燃易爆的工作环境中，常常使用气动执在易燃易爆的工作环境中，常常使用气动执行器；而在大型高压压缩机控制系统中常用液动行器；而在大型高压压缩机控制系统中常用液动执行器。和气动执行器相比执行器。和气动执行器相比,液动执行器具有如下液动执行器具有如下特点：特点：（1 1）控制精度高、性能好。控制精度高、性能好。（2 2）输出推力大。输出推力大。（3 3）响应速度快。响应速度快。图图图图10-11 10-11 电液伺服控制系统电液伺服控制系统电液伺服控制系统电液伺服控制系统（4 4）动作平稳、无振荡和噪音。动作平稳、无振荡和噪音。（3）液动执行器 在易燃易爆的工作环境中，2626电液伺服控制系统电液伺服控制系统 电液伺服控制系统 2727（4）控制阀的流量特性控制阀的流量特性 概念：是是指指流流体体通通过过阀阀门门的的相相对对流流量量，与与阀阀门门相相对对开开度度之之间间的关系，即：的关系，即：（4）控制阀的流量特性 概念：2828（1）直线流量特性 直线流量特性是指控制阀的相对开度与相对流量间成直线关系，直线流量特性的控制阀在小开度时，其相对流量变化大，控制作用太强，易引起超调，产生振荡；而在大开度工作时，其相对流量的变化小，控制作用太弱，会造成控制作用不够及时。因此，在使用直线流量特性的控制阀时，应尽量避免控制阀工作在此区域内。（2）等百分比（对数）流量特性 等百分比流量特性是指单位相对位移变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比。等百分比流量特性控制阀相对流量和相对行程的关系是非线性的，相对开度较小时，流量变化较小；在相对开度较大时，流量变化较大。因此它在全行程范围内相对流量的百分比变化率相同。所以控制过程平稳，适用范围较广，更适用于负荷变化大的工艺对象。（3）快开流量特性 这种流量特性在小开度时流量就比较大，随着开度的增大，流量很快达到最大，故称为快开流量特性。（1）直线流量特性 2929（5 5）控制阀气开、气关形式）控制阀气开、气关形式）控制阀气开、气关形式）控制阀气开、气关形式 气开阀气开阀气开阀气开阀 是指输入气压信号是指输入气压信号p p0.02Mpa0.02Mpa时，控制阀开始打开，也就是说时，控制阀开始打开，也就是说“有气有气”时阀打开。当输入气压信号时阀打开。当输入气压信号p=0.1Mpap=0.1Mpa时，控制阀全开。当时，控制阀全开。当气压信号消失或等于气压信号消失或等于0.02Mpa0.02Mpa时，控制阀处于全关闭状态。时，控制阀处于全关闭状态。气关阀气关阀气关阀气关阀 是指输入气压信号是指输入气压信号p p0.02Mpa0.02Mpa时，控制阀开始关闭，也就是说时，控制阀开始关闭，也就是说“有气有气”时阀关闭。当时阀关闭。当p=0.1Mpap=0.1Mpa时，控制阀全关。当气压信号消失时，控制阀全关。当气压信号消失或等于或等于0.02Mpa0.02Mpa时，控制阀处于全开状态。时，控制阀处于全开状态。执行机构有正、反两种作用形式，控制阀也有正装和反装两种形执行机构有正、反两种作用形式，控制阀也有正装和反装两种形式。因此，实现控制阀气开、气关有四种组合式。因此，实现控制阀气开、气关有四种组合 ：（a a）气关）气关）气关）气关 （b b）气开）气开）气开）气开 c c）气开）气开）气开）气开 （d d）气关）气关）气关）气关（5）控制阀气开、气关形式 气开阀3030 阀的气源信号发生故障或控制系统某环节失灵时，阀处阀的气源信号发生故障或控制系统某环节失灵时，阀处于全开的位置安全，还是处于全关的位置安全，要由具体的于全开的位置安全，还是处于全关的位置安全，要由具体的生产工艺来决定。选择原则：生产工艺来决定。选择原则：（1 1）首先要从生产安全出发，即当气源供气中断，或控制首先要从生产安全出发，即当气源供气中断，或控制器出故障而无输出，或控制阀膜片破裂而漏气等而使控制阀器出故障而无输出，或控制阀膜片破裂而漏气等而使控制阀无法正常工作以致阀芯回复到无能源的初始状态（气开阀回无法正常工作以致阀芯回复到无能源的初始状态（气开阀回复到全关，气关阀回复到全开），应能确保生产工艺设备的复到全关，气关阀回复到全开），应能确保生产工艺设备的安全，不致于发生事故。安全，不致于发生事故。（2 2）从保证产品质量出发，当发生控制阀处于无能源状态）从保证产品质量出发，当发生控制阀处于无能源状态而回复到初始位置时，不应降低产品的质量。而回复到初始位置时，不应降低产品的质量。（3 3）从降低原料、成品、动力消耗来考虑。）从降低原料、成品、动力消耗来考虑。（4 4）从介质的特点考虑。）从介质的特点考虑。阀的气源信号发生故障或控制系统某环节失灵时，阀处于3131三、典型工业过程测控系统的构建简单控制系统复杂控制系统 串级控制系统串级控制系统 均匀控制系统均匀控制系统 比值控制系统比值控制系统 分程控制系统分程控制系统 三、典型工业过程测控系统的构建简单控制系统32321、简单控制系统是指由一个受控对象、一个测量变送器、一个控是指由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行机构（控制阀）所组成的闭环控制器和一个执行机构（控制阀）所组成的闭环控制系统。对象控制器执行器测量变送装置干扰被制系统。对象控制器执行器测量变送装置干扰被控变量给定值偏差控变量给定值偏差1、简单控制系统是指由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制33332、复杂控制系统串级控制系统 例如加热炉温度控制系统：例如加热炉温度控制系统：TMCTSCTSTTMT出口温度TM被加热原料燃料2、复杂控制系统串级控制系统TMCTSCTSTTMT出口温度3434加热炉温度控制系统方框图 加热炉温度控制系统方框图 3535 串级控制系统方框图串级控制系统的作用串级控制系统的作用1.1.改善了对象特征，起了超前控制的作用改善了对象特征，起了超前控制的作用2.2.改善了对象动态特性，提高了工作频率改善了对象动态特性，提高了工作频率3.3.提高了控制器总放大倍数，增强了抗干扰能力提高了控制器总放大倍数，增强了抗干扰能力4.4.具有一定的自适应能力，适应负荷和操作条件的变化具有一定的自适应能力，适应负荷和操作条件的变化 串级控制系统方框图串级控制系统的作用36362、比值控制系统两种物料或两种以上的物理保持一定的比例关系。两种物料或两种以上的物理保持一定的比例关系。2、比值控制系统两种物料或两种以上的物理保持一定的比例关系。3737单闭环比值控制系统，能够克服副流量的波动，单闭环比值控制系统，能够克服副流量的波动，能随主流量的变化而变化，使能随主流量的变化而变化，使F FMM 与与F FS S保持比值关保持比值关系。但只适用于主流量没有必要进行控制的场合。系。但只适用于主流量没有必要进行控制的场合。单闭环比值控制系统，能够克服副流量的波动，能随主流量的变化而38383、均匀控制系统当前一设备的出料是后一设备的进料，而后者的当前一设备的出料是后一设备的进料，而后者的出料又源源不断的输送给其他设备做进料。解决出料又源源不断的输送给其他设备做进料。解决前后工序供求矛盾，使液面和流量的变化互相兼前后工序供求矛盾，使液面和流量的变化互相兼顾均匀变化，这就是均匀控制系统。顾均匀变化，这就是均匀控制系统。3、均匀控制系统当前一设备的出料是后一设备的进料，而后者的出3939简单的均匀控制和串级均匀控制简单均匀控制适用于扰动较小，对流量的均匀程度要求较简单均匀控制适用于扰动较小，对流量的均匀程度要求较低的场合低的场合串级均匀控制系统适用于控制阀前后压力干扰和自衡作用串级均匀控制系统适用于控制阀前后压力干扰和自衡作用较显著而且对流量的平衡要求又较高的场合较显著而且对流量的平衡要求又较高的场合简单的均匀控制和串级均匀控制简单均匀控制适用于扰动较小，对流40404、分程控制系统一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀。一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀。分程控制系统有两个调节阀分程控制系统有两个调节阀分程控制方案中，阀的开闭形式，可分同向和异分程控制方案中，阀的开闭形式，可分同向和异向两种向两种 。4、分程控制系统一个调节器的输出信号同时送给两个调节阀。4141同向调节阀：气开气开和气闭气闭同向调节阀：气开气开和气闭气闭同向调节阀：气开气开和气闭气闭4242异向调节阀：气闭气开和气开气闭异向调节阀：气闭气开和气开气闭 异向调节阀：气闭气开和气开气闭4343四四 控制系统的质量指标控制系统的质量指标 质量指标的表现：阶跃响应曲线质量指标的表现：阶跃响应曲线特征参数特征参数 峰值时间峰值时间tptp；最大偏差；最大偏差A A；衰减比；衰减比n n；超调量；超调量；过渡时间过渡时间tsts；余差余差C C。四 控制系统的质量指标 质量指标的表现：阶跃响应曲线4444谢谢！谢谢！4545