【正文】 側(cè)折線是指彈簧，所以靠近彈簧側(cè)的方框是失電狀態(tài)，靠近線圈側(cè)的方框是得電狀態(tài)。 如圖為二位五通電磁閥的電氣符號圖，圖中左側(cè)的方框是指失電狀態(tài)，右側(cè)的方框是指得電狀態(tài)，右側(cè)小長方形是指電磁線圈，左側(cè)折線是指彈簧，所以靠近彈簧側(cè)的方框是失電狀態(tài)，靠近線圈側(cè)的方框是得電狀態(tài)。二位三通電磁閥應(yīng)用2/3電磁閥控制單作用氣缸216。 初始狀態(tài)：電磁閥為常閉電磁閥，處于失電狀態(tài)，單作用氣缸活塞由彈簧作用在氣缸左側(cè)，見圖13；216。 工作狀態(tài)：電磁閥得電，電磁閥P口與A口通，氣源由A口進入氣缸，氣缸活塞右移，見圖14；216。 失電狀態(tài)：電磁閥失電，電磁閥A口與R口通，氣缸通過電磁閥放氣，活塞在彈簧作用下回到左側(cè)，見圖13。圖13圖14二位五通電磁閥應(yīng)用2/5單電控電磁閥控制雙作用氣缸216。 初始狀態(tài)：電磁閥失電狀態(tài)，電磁閥P口與A口相通，氣源通過A口進入雙作用氣動活塞驅(qū)動部左側(cè)氣室，活塞停在右側(cè)，B口與S口相通，與B口相通的氣動活塞驅(qū)動部的右側(cè)氣室為排氣狀態(tài)，見圖17；216。 工作狀態(tài)：電磁閥得電，電磁閥P口與B口通，氣源由B口進入雙作用氣動活塞驅(qū)動部右側(cè)氣室，活塞移動到左側(cè)， A口與R口相通，與R口相通的氣動活塞驅(qū)動部的左側(cè)氣室為排氣狀態(tài)，見圖18；216。 失電狀態(tài)：電磁閥恢復(fù)初始狀態(tài)，見圖17。圖17圖18控制系統(tǒng)第一節(jié) 控制系統(tǒng)簡介 控制系統(tǒng)的組成：控制系統(tǒng)由被控對象、檢測元件、調(diào)節(jié)器和調(diào)節(jié)閥組成。其目的是使生產(chǎn)過程按照預(yù)定的目標進行并使工藝參數(shù)保持在預(yù)定規(guī)定的數(shù)值上，方框圖如下 控制系統(tǒng)中常用名詞術(shù)語： 被控對象：需要實現(xiàn)控制的設(shè)備、機器或生產(chǎn)過程，例如鍋爐 被控變量：對象內(nèi)要求保持設(shè)定值的物理量，例如鍋爐水位 操縱變量：受調(diào)節(jié)器操縱，用來使被控變量保持在設(shè)定值的物料量或能量，例如鍋爐給水 干擾：除操縱變量外，作用于對象并能引起被控變量的變化的因素，例如負荷變動 偏差：被控變量的設(shè)定值與實際測量值之差 設(shè)定值：被控變量的目標值。 控制系統(tǒng)分類：開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng) 開環(huán)系統(tǒng)：被控系統(tǒng)的輸出信號不反饋到系統(tǒng)的輸入端，因而也不對控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響的系統(tǒng)，稱為開環(huán)系統(tǒng) 控制系統(tǒng)的輸出通過測量變送環(huán)節(jié)，又返回到系統(tǒng)的輸入端，與給定值信號比較，以偏差的形式進入調(diào)節(jié)器，對系統(tǒng)起控制作用，整個系統(tǒng)構(gòu)成了一個閉合回路。此系統(tǒng)又被稱為單回路閉合控制系統(tǒng)單回路控制系統(tǒng)組成：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(dāng)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。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。 第三節(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、控制器正、反作用的選擇正作用：輸入增加，輸出也增加反作用：輸入增加，輸出減小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。例題分析1： 加熱爐出口溫度控制 為了在控制閥氣源突然斷氣時,爐溫不繼續(xù)升高,采用了氣開閥 (停氣時關(guān)閉) ,是“正”方向。爐溫是隨燃料的增多而升高的,所以爐子也是“正”方向作用的。變送器是隨爐溫升高,輸出增大,也是“正”方向。所以控制器必須為“反方向”,才能當(dāng)爐溫升高時,使閥門關(guān)小,爐溫下降。例題分析2控制閥采用了氣開閥,在一旦停止供氣時,閥門自動關(guān)閉,以免物料全部流走,故控制閥是“正”方向。當(dāng)控制閥打開時,液位是下降的,所以對象的作用方向是“反”的。變送器為“正”方向。這時控制器作用方向必須為“正”才行。 串級控制系統(tǒng)一、串級控制系統(tǒng)概述當(dāng)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)?！〈壙刂葡到y(tǒng)典型方塊圖幾個串級控制系統(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。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。 7以原料油出口溫度為主要被控變量的爐出口溫度與爐膛溫度的串級控制系統(tǒng) 管式加熱爐出口溫度串級控制系統(tǒng)的方框圖　管式加熱爐出口溫度串級控制系統(tǒng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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(dāng)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、主、副控制器控制規(guī)律的選擇目的為了高精度地穩(wěn)定主變量。主控制器通常都選用比例積分控制規(guī)律，以實現(xiàn)主變量的無差控制。 副變量的給定值是隨主控制器的輸出變化而變化的。副控制器一般采用比例控制規(guī)律。 四、主、副控制器正反作用的選擇串級控制系統(tǒng)中的副控制器作用方向的選擇，根據(jù)工藝安全等要求，選定執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)形式后，按照使副控制回路成為一個負反饋系統(tǒng)的原則來確定。 管式加熱爐溫度溫度串級控制系統(tǒng)中的副回路。 氣源中斷，停止供給燃料油時，執(zhí)行器選氣開閥， “正”方向。燃料量加大時，爐膛溫度θ2（副變量）增加，副對象 “正”方向。為使副回路構(gòu)成一個負反饋系統(tǒng)，副控制器T2C選擇“反” 方向。2. 主控制器作用方向的選擇當(dāng)主、副變量增加（減?。r，如果由工藝分析得出，為使主、副變量減?。ㄔ黾樱?，要求控制閥的動作方向是一致的時候，主控制器應(yīng)選“反”作用；反之，則應(yīng)選“正”作用。管式加熱爐串級控制系統(tǒng)。 主變量θ1或副變量θ2增加時，都要求關(guān)小控制閥，減少供給的燃料量，才能使θ1或θ2降下來，所以此時主控制器T1C應(yīng)確定為反作用方向。 五、控制器參數(shù)整定與系統(tǒng)投運串級控制系統(tǒng)主、副控制器的參數(shù)整定的兩種方法。按照串級控制系統(tǒng)主、副回路的情況，先整定副控制器，后整定主控制器的方法。 共振問題如果主、副對象時間常數(shù)相差不大，動態(tài)聯(lián)系密切，可能會出現(xiàn)“共振”現(xiàn)象。 可適當(dāng)減小副控制器比例度或積分時間，以達到減小副回路操作周期的目的。同理，可以加大主控制器的比例度或積分時間，以期增大主回路操作周期，使主、副回路的操作周期之比加大，避免“共振”。 如果主、副對象特性太接近，就不能完全靠控制器參數(shù)的改變來避免“共振”了。副控制器的參數(shù)按經(jīng)驗直接確定,主控制器的參數(shù)按簡單控制系統(tǒng)整定。實踐證明 這種整定方法，對于對主變量要求較高，而對副變量沒有什么要求或要求不嚴，允許它在一定范圍內(nèi)變化的串級控制系統(tǒng)，是很有效的。比值系統(tǒng)分程控制分程控制系統(tǒng)：一個調(diào)節(jié)器的輸出同時控制幾個工作范圍不同的調(diào)節(jié)閥，分程控制示意圖如下： 　分程控制示意框圖49 / 49