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調(diào)節(jié)閥運(yùn)用之自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本概念
發(fā)布于：2020/4/3 9:50:32 點(diǎn)擊量：368
77、化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容有哪些？
為了實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容包括自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，程序控制、自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)和自動(dòng)控制系統(tǒng)等。自動(dòng)控制系統(tǒng)包含了自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)操縱功能，是自動(dòng)化系統(tǒng)的核心問(wèn)題。
78、自動(dòng)控制系統(tǒng)有哪幾部分組成？
自動(dòng)控制系統(tǒng)由三部分組成。
①測(cè)量元件及變送器(LT)：將測(cè)得的物理量轉(zhuǎn)換為另一個(gè)特定的物理量(如氣壓信號(hào)、電流信號(hào))。這部分稱測(cè)量變送。
②自動(dòng)調(diào)節(jié)器(LC)：它接受變送器送來(lái)的信號(hào)，與工藝需要保持的參數(shù)相比較得出偏差，并按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，然后用特定信號(hào)(氣壓或電流)發(fā)送出去。
③執(zhí)行機(jī)構(gòu)：本書指調(diào)節(jié)閥，它能自動(dòng)地根據(jù)接受到的信號(hào)值改變閥門開(kāi)度。
79、方塊圖的作用是什么？如何畫方塊圖？
為清楚地說(shuō)明自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及各部分（環(huán)節(jié)）之間相互關(guān)系和信號(hào)聯(lián)系，一般可用方塊圖表示。
方塊圖中每個(gè)方塊代表系統(tǒng)中一個(gè)環(huán)節(jié)，方塊之間用一條帶箭頭的直線表示它們相互間的聯(lián)系，箭頭所指方向表示信號(hào)傳遞方向，線上字母說(shuō)明信號(hào)的名稱。以圖2-1為例，圖中的水槽可用一個(gè)“被控對(duì)象”方塊表示。
如圖2-1所示，其液位就是生產(chǎn)過(guò)程中要求保持定值的參數(shù)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中稱為被調(diào)參數(shù)，用符號(hào)y表示，y是對(duì)象方塊的輸出信號(hào)。在本例中，若影響y波動(dòng)的因素是進(jìn)料量的變化，這種引起被調(diào)參數(shù)y波動(dòng)的外來(lái)因素稱為干擾（或稱擾動(dòng)）作用，用符號(hào)y表示。干擾作用是作用于對(duì)象的輸入信號(hào)，用箭頭指向“被控對(duì)象”方塊。由圖可見(jiàn)，出料流量的改變是由于調(diào)節(jié)閥動(dòng)作引起的，那么出料流量調(diào)節(jié)閥方塊的輸出信號(hào)。同時(shí)，出料流量的變化影響液位起到調(diào)節(jié)作用，所以也是作用于”被控對(duì)象“的輸入信號(hào)，箭頭指向”被控對(duì)象“方塊，而尾端連接于”調(diào)節(jié)閥“方塊。水槽的液位信號(hào)是測(cè)量元件及變送器的輸入，而變送器的輸出信號(hào)z進(jìn)入比較機(jī)構(gòu)與給定值信息x進(jìn)行比較，得到偏差信與e(e=x-z),并被送往調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器根據(jù)偏差信號(hào)e，按某種運(yùn)算規(guī)律算出結(jié)果，發(fā)出控制信號(hào)p（氣壓或電流）至調(diào)節(jié)閥，使閥門動(dòng)作，改變其開(kāi)度，使被調(diào)參數(shù)穩(wěn)定在要求的范圍。
按前面所述作出自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖，如圖2-2所示。
需要說(shuō)明一點(diǎn)，調(diào)節(jié)器前面的比較機(jī)構(gòu)實(shí)際上是調(diào)節(jié)器的一部分，不是獨(dú)立元件，在圖中將其畫出，為的是說(shuō)明其比較作用。
80、為什么自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)采用負(fù)反饋的閉環(huán)回路？
對(duì)于任何一個(gè)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其方塊圖不論在表面上有多大差別，它的各個(gè)組成部分在信號(hào)傳遞關(guān)系上總會(huì)形成一個(gè)閉合的環(huán)路。其中任何一個(gè)信號(hào)，只要沿著箭頭方向方向前進(jìn)，通過(guò)若干個(gè)環(huán)節(jié)后，最終又會(huì)回到原來(lái)的起點(diǎn)。所以，自動(dòng)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。
再看“自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖”，系統(tǒng)的輸出參數(shù)是被調(diào)參數(shù)，但是它經(jīng)過(guò)測(cè)量元件和變送器后，又返回在到系統(tǒng)輸入端，與給定值進(jìn)行比較。這種反系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號(hào)直接或經(jīng)過(guò)一些環(huán)節(jié)重新返回輸入端的做法叫做反饋。從“自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖”還可以看到，在反饋信號(hào)z帝有一個(gè)負(fù)號(hào)“一”而在給定值x旁有一個(gè)正事情“+”（也可省略），這里正和負(fù)的意思是指在比較時(shí)，以x作為正值，以x作為負(fù)值，也就是到調(diào)節(jié)器的偏差信息e=x-z。因?yàn)椤白詣?dòng)控制系統(tǒng)方塊圖”中的反饋信號(hào)z取負(fù)值，所以叫做負(fù)反饋，負(fù)反饋信號(hào)能夠使原來(lái)的信號(hào)減弱。如果反饋信號(hào)不取負(fù)值，而取正值，反饋信號(hào)使原來(lái)的信號(hào)加強(qiáng)，那么就叫做正反饋。在這種情況下，方塊圖中反饋信號(hào)z旁則要用正號(hào)“+”，此時(shí)偏差e=x+z。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中都采用負(fù)反饋。因?yàn)橹挥胸?fù)反饋才能使被調(diào)參數(shù)y受到干擾的影響而升高時(shí)，反饋信號(hào)z將升高，經(jīng)過(guò)比較而到調(diào)節(jié)器去的偏差信號(hào)e將降低，此時(shí)調(diào)節(jié)器將發(fā)出信號(hào)而使調(diào)節(jié)閥的開(kāi)充發(fā)生變化，變化的方向?yàn)樨?fù)，從而使被調(diào)參數(shù)下降回到給定值。這樣就達(dá)到了調(diào)節(jié)的目的。如果采用正反饋的形式，那么調(diào)節(jié)作用不僅不能克服干擾的影響，反而起到推波助瀾的作用，即當(dāng)被調(diào)參數(shù)受到干擾升高時(shí)，z亦升高，調(diào)節(jié)閥的動(dòng)作方向是使被調(diào)參數(shù)進(jìn)一步上升，而且只要有一點(diǎn)微波的偏差，調(diào)節(jié)作用就會(huì)使偏差越來(lái)越大，直至被調(diào)參數(shù)超出安全范圍而破壞生產(chǎn)。所以，調(diào)節(jié)系統(tǒng)絕對(duì)不能單獨(dú)采用正反饋。
綜上所述，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是具有被調(diào)參數(shù)負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。
81、什么是被控對(duì)象、給定值和偏差？
自動(dòng)控制系統(tǒng)的工藝生產(chǎn)設(shè)備叫做被控對(duì)象或簡(jiǎn)稱對(duì)象。生產(chǎn)中要求保持的工藝指標(biāo)，被稱為給定值。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，習(xí)慣上采用給定值x減去測(cè)量值z作為偏差e，即e=x-z，給定值x大于測(cè)量值z時(shí)為正偏差，而給定值x小于測(cè)量值z時(shí)為負(fù)偏差。
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