【正文】 （4）內(nèi)部帶有附加裝置的控制器能和計算機聯(lián)用,在與直接數(shù)字計算機控制系統(tǒng)配合使用時,在計算機停機時,可作后備控制器使用。 （5）自動、手動的切換是雙向無擾動的方式進行的。（6）整套儀表可構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)。第二節(jié) 模擬式控制儀表Ⅲ型控制器有全刻度指示和偏差指示兩個基型品種。圖101 DDZⅢ型控制器結(jié)構(gòu)方框圖主要由輸入電路、給定電路、PID運算電路、自動與手動（包括硬手動和軟手動兩種）切換電路、輸出電路及指示電路等組成。 第十章 執(zhí)行器一、概述執(zhí)行器作用 接受控制器的輸出信號,直接控制能量或物料等調(diào)節(jié)介質(zhì)的輸送量,達到控制溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的目的。 按能源形式分類： 氣動執(zhí)行器 電動執(zhí)行器 液動執(zhí)行器氣電轉(zhuǎn)換器電氣轉(zhuǎn)換器電氣閥門定位器氣動執(zhí)行器電動執(zhí)行器氣動控制儀表電動控制儀表圖111 轉(zhuǎn)換單元的使用簡圖第一節(jié) 氣動執(zhí)行器一、氣動執(zhí)行器的組成與分類結(jié)構(gòu)氣動執(zhí)行結(jié)構(gòu)控制閥常用輔助設(shè)備 閥門定位器 手輪機構(gòu)　圖112 氣動薄膜控制閥外形圖薄模式 結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、維修方便，應(yīng)用廣泛。 活塞式 推力較大，用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動裝置。 長行程 行程長、轉(zhuǎn)矩大，適于輸出轉(zhuǎn)角（60176?！?0176。）和力矩。氣動薄膜式執(zhí)行機構(gòu)有正作用和反作用兩種形式。根據(jù)有無彈簧可分為有彈簧的及無彈簧的執(zhí)行機構(gòu)。 根據(jù)不同的使用要求，控制閥的結(jié)構(gòu)形式主要有以下幾種。（1）直通單座控制閥閥體內(nèi)只有一個閥芯與閥座。特點 結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、全關(guān)時泄漏量少。 缺點 在壓差大的時候，流體對閥芯上下作用的推力不平衡，這種不平衡力會影響閥芯的移動。 直通單座閥（2）直通雙座控制閥 閥體內(nèi)有兩個閥芯和兩個閥座。 特點 流體流過的時候，不平衡力小。 直通雙座閥缺點 容易泄漏（3）角形控制閥角形閥的兩個接管呈直角形。 特點流路簡單、阻力較小，適于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。流向一般是底進側(cè)出。 角形閥（4）高壓控制閥高壓控制閥的結(jié)構(gòu)形式大多為角形,閥芯頭部摻鉻或鑲以硬質(zhì)合金,以適應(yīng)高壓差下的沖刷和汽蝕。 為了減少高壓差對閥的汽蝕,有時采用幾級閥芯,把高差壓分開,各級都承擔一部分以減少損失。 （5）三通控制閥 共有三個出入口與工藝管道連接。 按照流通方式分 合流型和分流型兩種 三通閥（A）（B）（A）分流型（B）合流型（6）隔膜控制閥 采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。 特點結(jié)構(gòu)簡單、流阻小、流通能力比同口徑的其他種類的閥要大。不易泄漏。耐腐蝕性強，適用于強酸、強堿、強腐蝕性介質(zhì)的控制，也能用于高黏度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。結(jié)論① 串、并聯(lián)管道都會使閥的理想流量特性發(fā)生畸變，串聯(lián)管道的影響尤為嚴重。② 串、并聯(lián)管道都會使控制閥的可調(diào)范圍降低，并聯(lián)管道尤為嚴重。③ 串聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量減少，并聯(lián)管道使系統(tǒng)總流量增加。④ 串、并聯(lián)管道會使控制閥的放大系數(shù)減小，串聯(lián)管道時控制閥大開度時影響嚴重，并聯(lián)管道時控制閥小開度時影響嚴重。第三節(jié) 電動執(zhí)行器一、概述① 由于工頻電源取用方便,不需增添專門裝置,特別是執(zhí)行器應(yīng)用數(shù)量不太多的單位,更為適宜。② 動作靈敏、精度較高、信號傳輸速度快、傳輸距離可以很長,便于集中控制。③ 在電源中斷時,電動執(zhí)行器能保持原位不動,不影響主設(shè)備的安全。④ 與電動控制儀表配合方便,安裝接線簡單。⑤ 體積較大、成本較貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修麻煩,并只能應(yīng)用于防爆要求不太高的場合 216。 兩大部分電動執(zhí)行機構(gòu)216。 調(diào)節(jié)機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)其輸出形式不同 角行程電動執(zhí)行機構(gòu) 直行程電動執(zhí)行機構(gòu) 多轉(zhuǎn)式電動執(zhí)行機構(gòu)。 二、角行程電動執(zhí)行機構(gòu)DKJ型角行程電動執(zhí)行機構(gòu)以交流220V為動力,接受控制器的直流電流輸出信號,并轉(zhuǎn)變?yōu)?176?！?0176。的轉(zhuǎn)角位移,以一定的機械轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)速度自動操縱擋板、閥門等調(diào)節(jié)機構(gòu),完成調(diào)節(jié)任務(wù)。三、直行程電動執(zhí)行機構(gòu)直行程電動執(zhí)行機構(gòu)( DKZ型)是以控制儀表的指令作為輸入信號,使電動機動作,然后經(jīng)減速器減速并轉(zhuǎn)換為直線位移輸出,去操作單座、雙座、三通等各種控制閥和其他直線式調(diào)節(jié)機構(gòu),以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)的目的。第十一章 簡單控制系統(tǒng)第一節(jié) 概述簡單控制系統(tǒng)通常是指由一個測量元件、變送器、一個控制器、一個控制閥和一個對象所構(gòu)成的單閉環(huán)控制系統(tǒng)。圖121 液位控制系統(tǒng) 圖122 溫度控制系統(tǒng)表12 被測變量和儀表功能的字母代號字母第一位字母后繼字母被測變量修飾詞功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析電導(dǎo)率密度電壓流量電流時間或時間程序物位水分或濕度壓力或真空數(shù)量或件數(shù)放射性速度或頻率溫度黏度力供選用位置差比（分數(shù)）積分、累積安全報警控制（調(diào)節(jié)）檢測元件指示自動手動操作器積分、累積記錄或打印開關(guān)、聯(lián)鎖傳送閥、擋板、百葉窗套管繼動器或計算器驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構(gòu)圖123　簡單控制系統(tǒng)的方塊圖從圖中可知簡單控制系統(tǒng)由四個基本環(huán)節(jié)組成，即被控對象、測量變送裝置、控制器和執(zhí)行器。 第二節(jié) 被控變量的選擇生產(chǎn)過程中希望借助自動控制保持恒定值（或按一定規(guī)律變化）的變量稱為被控變量。被控變量的界定216。 它們對產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及安全具有決定性的作用，而人工操作又難以滿足要求的；216。 人工操作雖然可以滿足要求，但是，這種操作是既緊張而又頻繁的。被控變量的分類（按照與生產(chǎn)過程的關(guān)系）216。 直接指標控制；216。 間接指標控制。選擇被控變量的原則① 被控變量應(yīng)能代表一定的工藝操作指標或能反映工藝操作狀態(tài)，一般是工藝過程中較重要的變量。 ② 被控變量在工藝操作過程中經(jīng)常要受到一些干擾影響而變化。為維持其恒定，需要較頻繁的調(diào)節(jié)。 ③ 盡量采用直接指標作為被控變量。當無法獲得直接指標信號，或其測量和變送信號滯后很大時，可選擇與直接指標有單值對應(yīng)關(guān)系的間接指標作為被控變量。 ④ 被控變量應(yīng)能被測量出來，并具有足夠大的靈敏度。 ⑤ 選擇被控變量時，必須考慮工藝合理性和國內(nèi)儀表產(chǎn)品現(xiàn)狀。⑥ 被控變量應(yīng)是獨立可控的。 第三節(jié) 操縱變量的選擇在自動控制系統(tǒng)中，把用來克服干擾對被控變量的影響，實現(xiàn)控制作用的變量稱為操縱變量。 最常見的操縱變量是介質(zhì)的流量。操作變量系統(tǒng)的干擾通過工藝分析確定操縱變量的選擇原則① 操縱變量應(yīng)是可控的，即工藝上允許調(diào)節(jié)的變量。② 操縱變量一般應(yīng)比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏。 ③ 在選擇操縱變量時，除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產(chǎn)的經(jīng)濟性。 第四節(jié) 控制器控制規(guī)律的原則及參數(shù)整定一、控制規(guī)律的選擇目前工業(yè)上常用的控制器主要有三種控制規(guī)律:比例控制規(guī)律P、比例積分控制規(guī)律PI和比例積分微分控制規(guī)律PID。二、控制器參數(shù)的工程整定按照已定的控制方案，求取使控制質(zhì)量最好的控制器參數(shù)值。即確定最合適的控制器比例度δ、積分時間TI和微分時間TD。 方法 理論計算的方法和工程整定法。 幾種常用的工程整定法先通過試驗得到臨界比例度δk和臨界周期Tk，然后根據(jù)經(jīng)驗總結(jié)出來的關(guān)系求出控制器各參數(shù)值。通過使系統(tǒng)產(chǎn)生衰減振蕩來整定控制器的參數(shù)值。在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，先將控制器變?yōu)榧儽壤饔?，并將比例度預(yù)置在較大的數(shù)值上。在達到穩(wěn)定后，用改變給定值的辦法加入階躍干擾，觀察被控變量記錄曲線的衰減比，然后從大到小改變比例度，直至出現(xiàn)4∶1或10∶ 1衰減比為止。通過比例度δs 和衰減周期TS,得到控制器的參數(shù)整定值。注意?。?）加的干擾幅值不能太大，要根據(jù)生產(chǎn)操作要求來定，一般為額定值的5％左右，也有例外的情況。（2）必須在工藝參數(shù)穩(wěn)定情況下才能施加干擾，否則得不到正確的δS 、TS或δS′和T升值。（3）對于反應(yīng)快的系統(tǒng)，如流量、管道壓力和小容量的液位控制等，要在記錄曲線上嚴格得到4∶1衰減曲線比較困難。一般以被控變量來回波動兩次達到穩(wěn)定，就可以近似地認為達到4∶1衰減過程了。 根據(jù)經(jīng)驗先將控制器參數(shù)放在一個數(shù)值上，直接在閉環(huán)的控制系統(tǒng)中，通過改變給定值施加干擾，在記錄儀上觀察過渡過程曲線，運用δ、TI、TD對過渡過程的影響為指導(dǎo)，按照規(guī)定順序，對比例度δ、積分時間TI和微分時間TD逐個整定，直到獲得滿意的過渡過程為止。 整定的步驟（1）先用純比例作用進行湊試，待過渡過程已基本穩(wěn)定并符合要求后，再加積分作用消除余差，最后加入微分作用是為了提高控制質(zhì)量。 （2）先按表74中給出的范圍把TI定下來，如要引入微分作用，可取TD＝(1/3～1/4)TI，然后對δ進行湊試，湊試步驟與前一種方法相同。 第十二章 復(fù)雜控制系統(tǒng)概述根據(jù)根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和所擔負的任務(wù)復(fù)雜控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng) 均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng) 前饋控制系統(tǒng) 選擇控制系統(tǒng) 三沖量控制系統(tǒng) 第一節(jié) 串級控制系統(tǒng)一、串級控制系統(tǒng)概述當對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，可考慮采用串級控制系統(tǒng)。根據(jù)原油出口溫度的變化來控制燃料閥門的開度 在實際生產(chǎn)過程中，特別是當加熱爐的燃料壓力或燃料本身的熱值有較大波動時，該簡單控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量往往很差，原料油的出口溫度波動較大，難以滿足生產(chǎn)上的要求。 在上述控制系統(tǒng)中，有兩個控制器T1C和T2C，接收來自對象不同部位的測量信號θ1和θ2。T1C的輸出作為T2C的給定值，而后者的輸出去控制執(zhí)行器以改變操縱變量。從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)看，這兩個控制器是串接工作的。幾個串級控制系統(tǒng)中常用的名詞 主變量工藝控制指標，在串級控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控變量。副變量串級控制系統(tǒng)中為了穩(wěn)定主變量或因某種需要而引入的輔助變量。副對象為副變量表征其特性的工藝生產(chǎn)設(shè)備。主控制器按主變量的測量值與給定值而工作，其輸出作為副變量給定值的那個控制器。副控制器其給定值來自主控制器的輸出，并按副變量的測量值與給定值的偏差而工作的那個控制器。主回路由主變量的測量變送裝置，主、副控制器，執(zhí)行器和主、副對象構(gòu)成的外回路。副回路由副變量的測量變送裝置，副控制器執(zhí)行器和副對象所構(gòu)成的內(nèi)回路。圖134　串級控制系統(tǒng)典型方塊圖二、串級控制系統(tǒng)的特點及應(yīng)用串級控制系統(tǒng)有兩個閉合回路。主回路是個定值控制系統(tǒng), 副回路是個隨動系統(tǒng)。 在串級控制系統(tǒng)中,主變量是反映產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)過程運行情況的主要工藝參數(shù)。副變量的引入往往是為了提高主變量的控制質(zhì)量,它是基于主,副變量之間具有一定的內(nèi)在關(guān)系而工作的。 選擇串級控制系統(tǒng)的副變量一般有兩類情況： 一類情況是選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量作為副變量。 另一類選擇的副變量就是操縱變量本身,這樣能及時克服它的波動,減小對主變量的影響。 選擇串級控制系統(tǒng)的副變量一般有兩類情況： 一類情況是選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量作為副變量。 另一類選擇的副變量就是操縱變量本身,這樣能及時克服它的波動,減小對主變量的影響。 在上例中，選擇的副變量就是操縱變量（加熱蒸汽量）本身。這樣，當干擾來自蒸汽壓力或流量的波動時，副回路能及時加以克服，以大大減少這種干擾對主變量的影響，使塔釜溫度的控制質(zhì)量得以提高。(1)干擾作用于副回路F2引起θ2變化，控制器T2C及時進行控制，使其很快穩(wěn)定下來；如果干擾量小，經(jīng)過副回路控制后，F(xiàn)2一般影響不到溫度θ1；如果干擾量大，其大部分影響為副回路所克服，波及到被控變量溫度θ1再由主回路進一步控制，徹底消除干擾的影響，使被控變量回復(fù)到給定值。由于副回路控制通道短，時間常數(shù)小，所以當干擾進入回路時，可以獲得比單回路控制系統(tǒng)超前的控制作用，有效地克服燃料油壓力或熱值變化對原料油出口溫度的影響，從而大大提高了控制質(zhì)量。 在確定副回路時，除了要考慮它的快速性外，還應(yīng)該使副回路包括主要干擾，可能條件下應(yīng)力求包括較多的次要干擾。(2)干擾同時作用于副回路和主對象在干擾作用下，主、副變量的變化方向相同。主、副變量的變化方向相反，一個增加，另一個減小。在串級控制系統(tǒng)中，由于引入一個閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對作用于主對象上的干擾也能加速克服過程。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點；主回路具有后調(diào)、細調(diào)、慢調(diào)的特點，并對于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。因此，在串級控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。 由于增加了副回路,使串級控制系統(tǒng)具有一定的自適應(yīng)能力,可用于負荷和操作條件有較大變化的場合。 當對象的滯后和時間常數(shù)很大,干擾作用強而頻繁,負荷變化大,簡單控制系統(tǒng)滿足不了要求時,使用串級控制系統(tǒng)是合適的,尤其是當主要干擾來自控制閥方面時,選擇控制介質(zhì)的流量或壓力作為副變量來構(gòu)成串級控制系統(tǒng)是很適宜的。 三