DCS2000控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教案

　　第一課自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成 　　一 液位控制系統(tǒng)的組成 　　1 系統(tǒng)的組成 　�。�1）對(duì)象 　�。�2）液位測(cè)量元件 　　（3）控制器 　�。�4）調(diào)節(jié)閥 　　2 液位是被調(diào)節(jié)的量 　　出口流量是調(diào)節(jié)的量 　　二、控制系統(tǒng)的框圖 Dcs集散控制系統(tǒng),控制系統(tǒng),自動(dòng)控制系統(tǒng) 　　三、自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo) 　　1 在自動(dòng)化領(lǐng)域中,把被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)，而把被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)。 　　2 靜態(tài)的特點(diǎn)：系統(tǒng)輸入x、f不變，系統(tǒng)輸出y不變，其他量如z、e、p、q均不變，但生產(chǎn)照常進(jìn)行。靜態(tài)是相對(duì)而暫時(shí)的。 　　動(dòng)態(tài)的特點(diǎn)：輸入變化引起輸出變化，其他量也跟著變化，以求系統(tǒng)建立新平衡。動(dòng)態(tài)是經(jīng)常和絕對(duì)的。 循環(huán)烘箱,沸騰干燥機(jī), 　　自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程：自動(dòng)控制系統(tǒng)在動(dòng)態(tài)過(guò)程中，被控變量是不斷變化的，它隨時(shí)間而變化的過(guò)程稱為自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程，也就是說(shuō)，系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)（靜態(tài)）經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)新的平衡狀態(tài)的過(guò)程。 　　3 干攏的形式 　　系統(tǒng)在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的干擾形式。在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒(méi)有固定形式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾。 帶式干燥機(jī),二維混合機(jī) 　　階躍干擾（階躍輸入）的特點(diǎn)：比較突然、比較危險(xiǎn)、對(duì)被控變量的影響最大，如果一個(gè)系統(tǒng)，能有效地克服這類干擾，對(duì)其他干擾就能很好地克服，同時(shí)數(shù)學(xué)處理和分析簡(jiǎn)單。 　　4 過(guò)渡過(guò)程的基本形式 　　以上過(guò)渡過(guò)程的四種形式可以歸納為三類。 　　(1)過(guò)渡過(guò)程(d)是發(fā)散的，稱為不穩(wěn)定過(guò)渡過(guò)程，應(yīng)竭力避免。 蘇州大理石平臺(tái) 　　(2)過(guò)渡過(guò)程(a)和(b)都是衰減的，穩(wěn)為穩(wěn)定過(guò)程。被控變量經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，逐漸趨向原來(lái)的或新的平衡狀態(tài)，這是所希望的。 　　對(duì)于非周期的衰減過(guò)程，由于過(guò)渡過(guò)程變化較慢，被控變量在控制過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間地偏離給定值，而不能很快恢復(fù)平衡狀態(tài)，所以一般不采用，只是在生產(chǎn)上不允許被控變量有波動(dòng)的情況下才采用。 　　對(duì)于衰減振蕩過(guò)程．由于能夠較快地使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，所以在多數(shù)情況下，都希望自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，能夠得到如曲線(b)所示的過(guò)渡過(guò)程。 　　(3)過(guò)渡過(guò)程形式(c)介于不穩(wěn)定與穩(wěn)定之間，一般也認(rèn)為是不穩(wěn)定過(guò)程，生產(chǎn)上不能采用。只是對(duì)于某些控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，如果被控變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩〔主要指在位式控制時(shí)〕，那么這種過(guò)渡過(guò)程的形式是可以采用的。 　　5 控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo) 　　自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如圖所示。這是屬于衰減振蕩的過(guò)渡過(guò)程。 　　1．最大偏差或超調(diào)量 　　最大偏差是指在過(guò)渡過(guò)程中，被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。在衰減振蕩過(guò)程中，最大偏差就是第一個(gè)波的峰值，在圖中以A表示。有時(shí)也可以用超調(diào)量來(lái)表征被控變量偏離給定值的程度。在圖中超調(diào)量以B表示。從圖中可以看出，超調(diào)量B是第一個(gè)峰值A(chǔ)與新穩(wěn)定值C之差，即B＝A一C。 　　2．衰減比   絕緣靴手套耐壓試驗(yàn)裝置,高低壓開(kāi)關(guān)柜通電試驗(yàn)臺(tái)，　　衰減比是表示衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。在圖中衰減比是B：B’。習(xí)慣上表示為n：1。一般取4：1~8：1之間時(shí)，過(guò)渡過(guò)程開(kāi)始階段的變化速度比較快，能比較快地達(dá)到一個(gè)峰值，然后馬上下降又較快地達(dá)到一個(gè)低峰值，而且第二個(gè)峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于第一個(gè)峰值。 　　3. 余差 　　當(dāng)過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做余差,或者說(shuō)余差就是過(guò)渡過(guò)程終了時(shí)的殘余偏差，在圖中以C表示。偏差的數(shù)值可正可負(fù)。 sigma離心機(jī)，滅菌鍋，凍干機(jī) 　　4．過(guò)渡時(shí)間 　　從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止．過(guò)渡過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過(guò)渡時(shí)間。一般是在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個(gè)小的范圍，當(dāng)被控變量進(jìn)入這一范圍并不再越出時(shí)，就認(rèn)為被控變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說(shuō)過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)結(jié)束。這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的士5%(也有的規(guī)定為士2%)。按照這個(gè)規(guī)定，過(guò)渡時(shí)間就是從干擾開(kāi)始作用之時(shí)起，直至被控變量進(jìn)入新穩(wěn)態(tài)值的±5％(或土2％)的范圍內(nèi)且不再越出時(shí)為止所經(jīng)歷的時(shí)間。 　　5．振蕩周期或頻率 變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置，氧化鋅避雷器測(cè)試儀， 　　過(guò)渡過(guò)程同向兩波峰(或波谷)之間的間隔時(shí)間叫振蕩周期或工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。在衰減比相同的情況下，周期與過(guò)渡時(shí)間成正比，一般希望振蕩周期短一些為好。 　　例：某換熱器的溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖l―15所示。試分別求出最大偏差、余差、袁減比、振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間(給定值為2000 C)。 　　解: 最大偏差：A＝230一200＝300C 　　余差C＝205―200＝50C 　　由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值B＝230一205＝250C， 　　第二個(gè)波峰值B’＝210―205＝50C DCS,DCS系統(tǒng),DCS控制系統(tǒng),集散型控制系統(tǒng),　　衰減比應(yīng)為B：B’＝25：5＝5：1。 　　振蕩周期為同向兩波峰之間的時(shí)間間隔， 　　故周期T＝20一5＝15(min) 　　過(guò)渡時(shí)間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)，假定被控變量進(jìn)入額定值的土2％，就可以認(rèn)為過(guò)渡過(guò)程已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200×(±2％)＝土40C，這時(shí)，可在新穩(wěn)態(tài)值(2050C)兩側(cè)以寬度為土40C畫一區(qū)域，固1―15中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再超出，過(guò)渡過(guò)程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。 實(shí)驗(yàn)室烘箱，實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)箱，　　因此，從圖上可以看出，過(guò)渡時(shí)間為22min。 　　習(xí)題：某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(900±10 oC)�？紤]安全因素，控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)80 oC�，F(xiàn)設(shè)計(jì)的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線如圖1―18所示。試求該系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程品質(zhì)指標(biāo)：最大偏差、越調(diào)量、衰減比和振蕩周期，并回答該控制系統(tǒng)能否滿足題中所給的工藝要求？ 鉗形接地電阻測(cè)試儀,直流電阻快速測(cè)試儀，  

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