77化工自動化的主要內(nèi)容有(yǒu)哪些(xiē)？

         為(wèi)了實現化工生(shēng)産過程自動化，化工自動化的主要內(nèi)容包括自動系統，程序控制(zhì)、自動聯鎖保護系統和(hé)自動控制(zhì)系統等。自動控制(zhì)系統包含了自動和(hé)自動功能，是自動化系統的核心問題。

78自動控制(zhì)系統有(yǒu)哪幾部分組成？

 
      自動控制(zhì)系統由三部分組成。
      ①測量元件及變送器(qì)(LT)：将測得(de)的物理(lǐ)量轉換為(wèi)另一個(gè)特定的物理(lǐ)量(如氣壓信号、電(diàn)流信号)。這部分稱測量變送。
      ②自動調節器(qì)(LC)：它接受變送器(qì)送來(lái)的信号，與工藝需要保持的參數(shù)相比較得(de)出偏差，并按某種運算(suàn)規律算(suàn)出結果，然後用特定信号(氣壓或電(diàn)流)發送出去。
      ③執行(xíng)機構：本書(shū)指調節閥，它能自動地根據接受到的信号值改變閥門(mén)開(kāi)度。
 

79方塊圖的作(zuò)用是什麽？如何畫(huà)方塊圖？

 
      為(wèi)清楚地說明(míng)自動控制(zhì)系統的結構及各部分（環節）之間(jiān)相互關系和(hé)信号聯系，一般可(kě)用方塊圖表示。
     方塊圖中每個(gè)方塊代表系統中一個(gè)環節，方塊之間(jiān)用一條帶箭頭的直線表示它們相互間(jiān)的聯系，箭頭所指方向表示信号傳遞方向，線上(shàng)字母說明(míng)信号的名稱。以圖2-1為(wèi)例，圖中的水(shuǐ)槽可(kě)用一個(gè)“被控對象”方塊表示。     如圖2-1所示，其液位就是生(shēng)産過程中要求保持定值的參數(shù)，在自動控制(zhì)系統中稱為(wèi)被調參數(shù)，用符号y表示，y是對象方塊的輸出信号。在本例中，若影(yǐng)響y波動的因素是進料量的變化，這種引起被調參數(shù)y波動的外來(lái)因素稱為(wèi)幹擾（或稱擾動）作(zuò)用，用符号y表示。幹擾作(zuò)用是作(zuò)用于對象的輸入信号，用箭頭指向“被控對象”方塊。由圖可(kě)見，出料流量的改變是由于調節閥動作(zuò)引起的，那(nà)麽出料流量調節閥方塊的輸出信号。同時(shí)，出料流量的變化影(yǐng)響液位起到調節作(zuò)用，所以也是作(zuò)用于”被控對象“的輸入信号，箭頭指向”被控對象“方塊，而尾端連接于”調節閥“方塊。水(shuǐ)槽的液位信号是測量元件及變送器(qì)的輸入，而變送器(qì)的輸出信号z進入比較機構與給定值信息x進行(xíng)比較，得(de)到偏差信與e(e=x-z),并被送往調節器(qì)。調節器(qì)根據偏差信号e，按某種運算(suàn)規律算(suàn)出結果，發出控制(zhì)信号p（氣壓或電(diàn)流）調節閥，使閥門(mén)動作(zuò)，改變其開(kāi)度，使被調參數(shù)穩定在要求的範圍。
      按前面所述作(zuò)出自動控制(zhì)系統方塊圖，如圖2-2所示。       需要說明(míng)一點，調節器(qì)前面的比較機構實際上(shàng)是調節器(qì)的一部分，不是獨立元件，在圖中将其畫(huà)出，為(wèi)的是說明(míng)其比較作(zuò)用。
 

80為(wèi)什麽自動控制(zhì)系統是一個(gè)采用負反饋的閉環回路？

 
        對于一個(gè)簡單的自動控制(zhì)系統，其方塊圖不論在表面上(shàng)有(yǒu)多(duō)大(dà)差别，它的各個(gè)組成部分在信号傳遞關系上(shàng)總會(huì)形成一個(gè)閉合的環路。其中一個(gè)信号，隻要沿着箭頭方向方向前進，通(tōng)過若幹個(gè)環節後，終又會(huì)回到原來(lái)的起點。所以，自動控制(zhì)系統是一個(gè)閉環系統。
     再看“自動控制(zhì)系統方塊圖”，系統的輸出參數(shù)是被調參數(shù)，但(dàn)是它經過測量元件和(hé)變送器(qì)後，又返回在到系統輸入端，與給定值進行(xíng)比較。這種反系統（或環節）的輸出信号直接或經過一些(xiē)環節重新返回輸入端的做(zuò)法叫做(zuò)反饋。從“自動控制(zhì)系統方塊圖”還(hái)可(kě)以看到，在反饋信号z帝有(yǒu)一個(gè)負号“一”而在給定值x旁有(yǒu)一個(gè)正事情“+”（也可(kě)省略），這裏正和(hé)負的意思是指在比較時(shí)，以x作(zuò)為(wèi)正值，以x作(zuò)為(wèi)負值，也就是到調節器(qì)的偏差信息e=x-z。因為(wèi)“自動控制(zhì)系統方塊圖”中的反饋信号z取負值，所以叫做(zuò)負反饋，負反饋信号能夠使原來(lái)的信号減弱。如果反饋信号不取負值，而取正值，反饋信号使原來(lái)的信号加強，那(nà)麽就叫做(zuò)正反饋。在這種情況下，方塊圖中反饋信号z旁則要用正号“+”，此時(shí)偏差e=x+z。在自動控制(zhì)系統中都采用負反饋。因為(wèi)隻有(yǒu)負反饋才能使被調 參數(shù)y受到幹擾的影(yǐng)響而升高(gāo)時(shí)，反饋信号z将升高(gāo)，經過比較而到調節器(qì)去的偏差信号e将，此時(shí)調節器(qì)将發出信号而使調節閥的開(kāi)充發生(shēng)變化，變化的方向為(wèi)負，從而使被調參數(shù)下降回到給定值。這樣就達到了調節的目的。如果采用正反饋的形式，那(nà)麽調節作(zuò)用不僅不能克服幹擾的影(yǐng)響，反而起到推波助瀾的作(zuò)用，即當被調參數(shù)受到幹擾升高(gāo)時(shí)，z亦升高(gāo)，調節閥的動作(zuò)方向是使被調參數(shù)進一步上(shàng)升，而且隻要有(yǒu)一點微波的偏差，調節作(zuò)用就會(huì)使偏差越來(lái)越大(dà)，直被調參數(shù)超出範圍而破壞生(shēng)産。所以，調節系統不能單獨采用正反饋。
       綜上(shàng)所述，自動調節系統是具有(yǒu)被調參數(shù)負反饋的閉環系統。
 

81什麽是被控對象、給定值和(hé)偏差？

 
       自動控制(zhì)系統的工藝生(shēng)産設備叫做(zuò)被控對象或簡稱對象。生(shēng)産中要求保持的工藝指标，被稱為(wèi)給定值。在自動控制(zhì)系統中，習慣上(shàng)采用給定值x減去測量值z作(zuò)為(wèi)偏差e，即e=x-z，給定值x大(dà)于測量值z時(shí)為(wèi)正偏差，而給定值x小(xiǎo)于測量值z時(shí)為(wèi)負偏差。
 

第二節簡單的調節系統

 

82構成方塊圖重要的一步是什麽？

 
       構成方塊圖重要的是确定被控對象，随即需要選定對象的輸入信号——調節參數(shù)與對象的輸出信号——被調參數(shù)。一旦調節參數(shù)與被調參數(shù)選定後，調節通(tōng)道(dào)中對象特性也就能确定了。
       有(yǒu)時(shí)，選擇被調參數(shù)與調節參數(shù)并不難。自動控制(zhì)系統是為(wèi)工藝上(shàng)某一目的的服務的，若工藝參數(shù)是液位、壓力、流量、溫度等，顯然被調參數(shù)就是液位、壓力、流量、溫度；于調節參數(shù)，則往往是能夠調整的物料量或能量參數(shù)。
        被調參數(shù)的選擇重要，它是決定控制(zhì)系統有(yǒu)無價值的關鍵。若被調參數(shù)選擇不當，儀表、調節器(qì)配備再好也是無用的。

83怎樣選擇被調參數(shù)？被調參數(shù)的個(gè)數(shù)選擇怎樣确定?

 
       對于一個(gè)生(shēng)産過程，要實現自動控制(zhì)，其被調參數(shù)的選擇實質上(shàng)反映在兩個(gè)方面。
       ①應該選擇幾個(gè)被調參數(shù)，選哪幾個(gè)為(wèi)好？
       ②構成簡單調節回路後，回路之間(jiān)有(yǒu)否影(yǐng)響？相互關聯的程度如何？用下例說明(míng)以上(shàng)兩個(gè)方面內(nèi)容的考慮。
       例如，要對一個(gè)産生(shēng)飽和(hé)蒸汽的鍋爐蒸汽質量進行(xíng)控制(zhì)，提出了三種方案？
       ①壓力p與溫度T皆為(wèi)被調參數(shù)；
       ②溫州T為(wèi)被調參數(shù)；
       ③壓力P為(wèi)被調參數(shù)。
       被調參數(shù)個(gè)數(shù)選擇應按照被調參數(shù)個(gè)數(shù)等于自由度确定。
       根據物理(lǐ)化學中介紹的相律關系，自由度表達式為(wèi)F=C-P+2
式中  F——自由度；C——組分數(shù)；P——相數(shù)。
       作(zuò)為(wèi)飽和(hé)蒸汽，實質上(shàng)存在着氣、液兩相，即P=2，而組分數(shù)皆為(wèi)水(shuǐ)，即C=1，故得(de)F=1-2+2=1
       表示飽和(hé)蒸汽的自由度為(wèi)1，或獨立變量隻有(yǒu)一個(gè)。所以，要反映蒸汽質量，不必選兩個(gè)被調參數(shù)，隻要選取溫度或壓力其中之一就夠了。于選壓力還(hái)是溫度，可(kě)從測量元件時(shí)間(jiān)常數(shù)小(xiǎo)、元件簡單可(kě)靠等方面來(lái)考慮，一般以選擇壓力為(wèi)宜。
      如果不按照被調參數(shù)的個(gè)數(shù)等于自由度的原則，設計(jì)出既有(yǒu)溫度又有(yǒu)壓力作(zuò)為(wèi)被調參數(shù)的方案，那(nà)麽，這種控制(zhì)系統将是無法投運的。

84選擇被調參數(shù)的原則是什麽？

 
     選擇被調參數(shù)的原則如下:
      ①選擇質量指标作(zuò)為(wèi)被調參數(shù)，它直接也有(yǒu)效。
      ②當不能用質量指标作(zuò)為(wèi)被調參數(shù)時(shí)，應選擇一個(gè)與産品質量有(yǒu)單值對應關系的參數(shù)作(zuò)為(wèi)被調參數(shù)。
      ③當被表征的質量指标變化時(shí)，被調參數(shù)必須具有(yǒu)足夠的變化靈敏度或足夠大(dà)的信号。
      ④選擇被調參數(shù)時(shí)，必須考慮到工藝過程的合理(lǐ)性和(hé)國內(nèi)外儀表和(hé)生(shēng)産的現狀。
 

85調節參數(shù)的作(zuò)用是什麽？

 
      當對象的被調參數(shù)被選定以後，下一步是考慮如何構成簡單控制(zhì)回路，選擇什麽調節參數(shù)去克服幹擾對被調參數(shù)的影(yǐng)響。為(wèi)此，在設計(jì)控制(zhì)回路時(shí)，要認真分析各種幹擾，深入研究對象的特性，正确地選擇調節參數(shù)。幹擾是影(yǐng)響控制(zhì)系統平穩運行(xíng)的破壞因素，調節參數(shù)的作(zuò)用則是克服幹擾影(yǐng)響，使控制(zhì)系統正常運行(xíng)的因素。隻要合理(lǐ)地确定調節參數(shù)，正确地選擇調節通(tōng)道(dào)，組成一個(gè)性能良好的控制(zhì)系統後，就能有(yǒu)效地克服幹擾影(yǐng)響，使被調參數(shù)回複到給定值。
 

86選擇調節參數(shù)的原則是什麽？

 
       選擇調節參數(shù)的原則是：首先要考慮工藝上(shàng)的合理(lǐ)性，除物料平衡調節外，一般避免用主物料流量作(zuò)為(wèi)調節參數(shù)；同時(shí)調節參數(shù)的選擇應從靜态和(hé)動态兩方面進行(xíng)考慮，即調節通(tōng)道(dào)克服幹擾的校(xiào)正能力要強，調節通(tōng)道(dào)的動态響應要較幹擾通(tōng)道(dào)的動态響應為(wèi)快。