仪表通用.docx

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仪表通用

仪表通用知识

一．仪表常用代号

第一位字母表示：

T－温度P－压力F－流量L－液位H－手动A－分析Z－位置V－振动S－速度I－电流W－重量

第二、三位字母表示：

C－控制I－指示A－报警Q－累积H－高报L－低报

二．调节器使用说明

炼油化工生产过程中，正确使用仪表设备是保证生产正常安全运行的重要条件。

所有工艺操作参数都从仪表指示读数中反映出来，生产过程的控制都依赖于仪表设备的正确调节。

因此，调节回路的正确使用非常重要。

1.调节回路说明

1）简单调节回路原理

由调节对象，测量变送器，调节器及执行机构四个部分组成一个调节回路，且该回路是一个调节器，一个执行机构（调节阀），调节器的输出直接控制执行机构（调节阀），这样所构成的控制回路就是简单调节回路。

举例说明，如图9.39和图9.40：

简单的液位调节系统，其中C是调节对象罐的液位，A是液位测量变送器，B是调节器，D是执行机构调节阀。

液位变送器测量液位信号，送到调节器，测量信号和给定值比较，经调节器运算后输出信号到执行机构，这样就构成简单的调节回路。

图9.39简单调节回路示意图

图9.40简单调节回路逻辑框图

2）简单调节回路的投运

对于简单调节系统，其调节器的投用可按下列顺序进行：

a将调节器模式置于MAN（手动）状态，然后手动改变输出值MV（即改变调节阀的开度），使测量值PV达到所要求的数值。

b手动调整设定值指针到测量值的位置（即让给定值SP等于测量值PV）。

c把调节模式置于AUTO（自动）位置。

此时系统进入了自动调节过程。

2.串级控制回路

1）串级调节回路原理

采用多个调节器，而且调节器之间相串接，一个调节器的输出作为下一个调节器的设定值。

一般有主变量和副变量，主变量在串级控制系统中是起主导作用的变量，副变量是为了稳定主变量或因某种需要而引入的辅助变量。

主调节器的输出作为副调节器的给定值，系统通过副调节器的输出去操控执行器，实现对主控变量的控制，主副调节器是串级工作的。

举例说明串级回路的操作：

如图9.41和图9.42，主回路：

液位仪表---液位调节器A。

副回路：

流量仪表---流量调节器B---控制阀。

Ø主回路和副回路都可以分别实现手动操作。

Ø主回路和副回路都可以分别实现自动操作。

Ø当副回路B处于自动状态AUTO方式时，且主回路A控制较为稳定，可将副回路B投串级CAS方式，此时主回路A的输出MV值作为副回路的设定值SP，实现串级控制。

图9.41串级调节回路示意图

图9.42串级调节回路方框图

2）串级调节回路投运

串级调节回路具有两个调节器，即主调节器和副调节器。

串级回路的最终目的是使主调节器的测量值PV1达到工艺的要求。

投用方法如下：

a将主调节器和副调节器的模式都置于MAN（手动）状态。

b手动调节副调节器的输出值MV2，通过该调节阀开度的改变，使调节阀所调节的介质流量改变，使副调节器的测量值PV2达到工艺容许的范围内波动，从而间接地使主调节器的测量值PV1等于工艺所要求的数值。

c手动调节副调节器的设定值SP2，使SP2等于副调节器的测量值PV2。

d将副调节器的模式切换到AUTO（自动）状态。

e手动调节主调节器的输出值MV1等于主调节器的设定值SP2。

f将副调节器的模式切换到CAS（串级）。

g手动调节主调节器的给定值SP1等于它的测量值PV1。

h将主调节器的模式切换到自动。

此时，整个控制回路即处于串级调节状态。

串级控制系统指两个调节器串联起来工作，其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值的系统。

串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。

前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。

整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。

副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

在串级控制系统中，由于引入了一个副回路，不仅能及早克服进入副回路的扰动，而且又能改善过程特性。

副调节器具有“粗调”的作用，主调节器具有“细调”的作用，从而使其控制品质得到进一步提高。

名词解释：

1.变送器：

变送器是将感受的物理量、化学量等信息按一定规律转换成便于测量和传输的标准化信号的装置。

比如压力变送器是将压力信号转变成标准的电流信号。

2.调节器：

将生产过程参数的测量值与给定值进行比较，得出偏差后根据一定的调节规律产生输出信号推动执行器消除偏差量，使该参数保持在给定值附近或按预定规律变化的控制器。

3.PID控制的原理和特点：

　　在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。

PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。

当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。

即当我们不完全了解一个系统和被控对象﹐或不能通过有效的测量手段来获得系统参数时，最适合用PID控制技术。

PID控制，实际中也有PI和PD控制。

PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的。

比例控制：

就是对偏差进行控制，偏差一旦产生，控制器立即就发生作用即调节控制输出，使被控量朝着减小偏差的方向变化，偏差减小的速度取决于比例系数Kp，Kp越大偏差减小的越快，但是很容易引起振荡，尤其是在迟滞环节比较大的情况下，Kp减小，发生振荡的可能性减小但是调节速度变慢。

但单纯的比例控制存在静差不能消除的缺点。

这里就需要积分控制。

积分控制：

实质上就是对偏差累积进行控制，直至偏差为零。

积分控制作用始终施加指向给定值的作用力，有利于消除静差，其效果不仅与偏差大小有关，而且还与偏差持续的时间有关。

简单来说就是把偏差积累起来，一起算总帐。

微分控制：

在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。

自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。

其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。

解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。

这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控量的严重超调。

所以对有较大惯性或滞后的被控对象，比例+微分（PD）控制器能改善系统在调节过程中的动态特性。

微分调节作用：

微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。

因此,可以改善系统的动态性能。

在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。

微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。

此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。

微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器。

三.显示仪表面板的说明

图9.17显示仪表面板

四.PID调节仪表面板的说明：

图9.19PID调节仪表面板

五.开关量控制仪表面板的说明：

对于允许DCS操作的泵、搅拌器，操作员可以查看其实时运行状态（开或停），切换控制模式（AUTO自动、CAS串级）。

在AUTO自动模式下，操作员可以自由开停泵操作；在CAS串级模式下，模块由程序控制，此时操作员不能再进行操作。