77化工自動化的主要內(nèi)容有哪些？

         為了實現(xiàn)化工生產(chǎn)過程自動化，化工自動化的主要內(nèi)容包括自動系統(tǒng)，程序控制、自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)和自動控制系統(tǒng)等。自動控制系統(tǒng)包含了自動和自動功能，是自動化系統(tǒng)的核心問題。

78自動控制系統(tǒng)有哪幾部分組成？

 
      自動控制系統(tǒng)由三部分組成。
      ①測量元件及變送器(LT)：將測得的物理量轉(zhuǎn)換為另一個特定的物理量(如氣壓信號、電流信號)。這部分稱測量變送。
      ②自動調(diào)節(jié)器(LC)：它接受變送器送來的信號，與工藝需要保持的參數(shù)相比較得出偏差，并按某種運算規(guī)律算出結(jié)果，然后用特定信號(氣壓或電流)發(fā)送出去。
      ③執(zhí)行機構：本書指調(diào)節(jié)閥，它能自動地根據(jù)接受到的信號值改變閥門開度。
 

79方塊圖的作用是什么？如何畫方塊圖？

 
      為清楚地說明自動控制系統(tǒng)的結(jié)構及各部分（環(huán)節(jié)）之間相互關系和信號聯(lián)系，一般可用方塊圖表示。
     方塊圖中每個方塊代表系統(tǒng)中一個環(huán)節(jié)，方塊之間用一條帶箭頭的直線表示它們相互間的聯(lián)系，箭頭所指方向表示信號傳遞方向，線上字母說明信號的名稱。以圖2-1為例，圖中的水槽可用一個“被控對象”方塊表示。     如圖2-1所示，其液位就是生產(chǎn)過程中要求保持定值的參數(shù)，在自動控制系統(tǒng)中稱為被調(diào)參數(shù)，用符號y表示，y是對象方塊的輸出信號。在本例中，若影響y波動的因素是進料量的變化，這種引起被調(diào)參數(shù)y波動的外來因素稱為干擾（或稱擾動）作用，用符號y表示。干擾作用是作用于對象的輸入信號，用箭頭指向“被控對象”方塊。由圖可見，出料流量的改變是由于調(diào)節(jié)閥動作引起的，那么出料流量調(diào)節(jié)閥方塊的輸出信號。同時，出料流量的變化影響液位起到調(diào)節(jié)作用，所以也是作用于”被控對象“的輸入信號，箭頭指向”被控對象“方塊，而尾端連接于”調(diào)節(jié)閥“方塊。水槽的液位信號是測量元件及變送器的輸入，而變送器的輸出信號z進入比較機構與給定值信息x進行比較，得到偏差信與e(e=x-z),并被送往調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器根據(jù)偏差信號e，按某種運算規(guī)律算出結(jié)果，發(fā)出控制信號p（氣壓或電流）調(diào)節(jié)閥，使閥門動作，改變其開度，使被調(diào)參數(shù)穩(wěn)定在要求的范圍。
      按前面所述作出自動控制系統(tǒng)方塊圖，如圖2-2所示。       需要說明一點，調(diào)節(jié)器前面的比較機構實際上是調(diào)節(jié)器的一部分，不是獨立元件，在圖中將其畫出，為的是說明其比較作用。
 

80為什么自動控制系統(tǒng)是一個采用負反饋的閉環(huán)回路？

 
        對于一個簡單的自動控制系統(tǒng)，其方塊圖不論在表面上有多大差別，它的各個組成部分在信號傳遞關系上總會形成一個閉合的環(huán)路。其中一個信號，只要沿著箭頭方向方向前進，通過若干個環(huán)節(jié)后，終又會回到原來的起點。所以，自動控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)系統(tǒng)。
     再看“自動控制系統(tǒng)方塊圖”，系統(tǒng)的輸出參數(shù)是被調(diào)參數(shù)，但是它經(jīng)過測量元件和變送器后，又返回在到系統(tǒng)輸入端，與給定值進行比較。這種反系統(tǒng)（或環(huán)節(jié)）的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新返回輸入端的做法叫做反饋。從“自動控制系統(tǒng)方塊圖”還可以看到，在反饋信號z帝有一個負號“一”而在給定值x旁有一個正事情“+”（也可省略），這里正和負的意思是指在比較時，以x作為正值，以x作為負值，也就是到調(diào)節(jié)器的偏差信息e=x-z。因為“自動控制系統(tǒng)方塊圖”中的反饋信號z取負值，所以叫做負反饋，負反饋信號能夠使原來的信號減弱。如果反饋信號不取負值，而取正值，反饋信號使原來的信號加強，那么就叫做正反饋。在這種情況下，方塊圖中反饋信號z旁則要用正號“+”，此時偏差e=x+z。在自動控制系統(tǒng)中都采用負反饋。因為只有負反饋才能使被調(diào) 參數(shù)y受到干擾的影響而升高時，反饋信號z將升高，經(jīng)過比較而到調(diào)節(jié)器去的偏差信號e將，此時調(diào)節(jié)器將發(fā)出信號而使調(diào)節(jié)閥的開充發(fā)生變化，變化的方向為負，從而使被調(diào)參數(shù)下降回到給定值。這樣就達到了調(diào)節(jié)的目的。如果采用正反饋的形式，那么調(diào)節(jié)作用不僅不能克服干擾的影響，反而起到推波助瀾的作用，即當被調(diào)參數(shù)受到干擾升高時，z亦升高，調(diào)節(jié)閥的動作方向是使被調(diào)參數(shù)進一步上升，而且只要有一點微波的偏差，調(diào)節(jié)作用就會使偏差越來越大，直被調(diào)參數(shù)超出范圍而破壞生產(chǎn)。所以，調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能單獨采用正反饋。
       綜上所述，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是具有被調(diào)參數(shù)負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。
 

81什么是被控對象、給定值和偏差？

 
       自動控制系統(tǒng)的工藝生產(chǎn)設備叫做被控對象或簡稱對象。生產(chǎn)中要求保持的工藝指標，被稱為給定值。在自動控制系統(tǒng)中，習慣上采用給定值x減去測量值z作為偏差e，即e=x-z，給定值x大于測量值z時為正偏差，而給定值x小于測量值z時為負偏差。
 

第二節(jié)簡單的調(diào)節(jié)系統(tǒng)

 

82構成方塊圖重要的一步是什么？

 
       構成方塊圖重要的是確定被控對象，隨即需要選定對象的輸入信號——調(diào)節(jié)參數(shù)與對象的輸出信號——被調(diào)參數(shù)。一旦調(diào)節(jié)參數(shù)與被調(diào)參數(shù)選定后，調(diào)節(jié)通道中對象特性也就能確定了。
       有時，選擇被調(diào)參數(shù)與調(diào)節(jié)參數(shù)并不難。自動控制系統(tǒng)是為工藝上某一目的的服務的，若工藝參數(shù)是液位、壓力、流量、溫度等，顯然被調(diào)參數(shù)就是液位、壓力、流量、溫度；于調(diào)節(jié)參數(shù)，則往往是能夠調(diào)整的物料量或能量參數(shù)。
        被調(diào)參數(shù)的選擇重要，它是決定控制系統(tǒng)有無價值的關鍵。若被調(diào)參數(shù)選擇不當，儀表、調(diào)節(jié)器配備再好也是無用的。

83怎樣選擇被調(diào)參數(shù)？被調(diào)參數(shù)的個數(shù)選擇怎樣確定?

 
       對于一個生產(chǎn)過程，要實現(xiàn)自動控制，其被調(diào)參數(shù)的選擇實質(zhì)上反映在兩個方面。
       ①應該選擇幾個被調(diào)參數(shù)，選哪幾個為好？
       ②構成簡單調(diào)節(jié)回路后，回路之間有否影響？相互關聯(lián)的程度如何？用下例說明以上兩個方面內(nèi)容的考慮。
       例如，要對一個產(chǎn)生飽和蒸汽的鍋爐蒸汽質(zhì)量進行控制，提出了三種方案？
       ①壓力p與溫度T皆為被調(diào)參數(shù)；
       ②溫州T為被調(diào)參數(shù)；
       ③壓力P為被調(diào)參數(shù)。
       被調(diào)參數(shù)個數(shù)選擇應按照被調(diào)參數(shù)個數(shù)等于自由度確定。
       根據(jù)物理化學中介紹的相律關系，自由度表達式為F=C-P+2
式中  F——自由度；C——組分數(shù)；P——相數(shù)。
       作為飽和蒸汽，實質(zhì)上存在著氣、液兩相，即P=2，而組分數(shù)皆為水，即C=1，故得F=1-2+2=1
       表示飽和蒸汽的自由度為1，或獨立變量只有一個。所以，要反映蒸汽質(zhì)量，不必選兩個被調(diào)參數(shù)，只要選取溫度或壓力其中之一就夠了。于選壓力還是溫度，可從測量元件時間常數(shù)小、元件簡單可靠等方面來考慮，一般以選擇壓力為宜。
      如果不按照被調(diào)參數(shù)的個數(shù)等于自由度的原則，設計出既有溫度又有壓力作為被調(diào)參數(shù)的方案，那么，這種控制系統(tǒng)將是無法投運的。

84選擇被調(diào)參數(shù)的原則是什么？

 
     選擇被調(diào)參數(shù)的原則如下:
      ①選擇質(zhì)量指標作為被調(diào)參數(shù)，它直接也有效。
      ②當不能用質(zhì)量指標作為被調(diào)參數(shù)時，應選擇一個與產(chǎn)品質(zhì)量有單值對應關系的參數(shù)作為被調(diào)參數(shù)。
      ③當被表征的質(zhì)量指標變化時，被調(diào)參數(shù)必須具有足夠的變化靈敏度或足夠大的信號。
      ④選擇被調(diào)參數(shù)時，必須考慮到工藝過程的合理性和國內(nèi)外儀表和生產(chǎn)的現(xiàn)狀。
 

85調(diào)節(jié)參數(shù)的作用是什么？

 
      當對象的被調(diào)參數(shù)被選定以后，下一步是考慮如何構成簡單控制回路，選擇什么調(diào)節(jié)參數(shù)去克服干擾對被調(diào)參數(shù)的影響。為此，在設計控制回路時，要認真分析各種干擾，深入研究對象的特性，正確地選擇調(diào)節(jié)參數(shù)。干擾是影響控制系統(tǒng)平穩(wěn)運行的破壞因素，調(diào)節(jié)參數(shù)的作用則是克服干擾影響，使控制系統(tǒng)正常運行的因素。只要合理地確定調(diào)節(jié)參數(shù)，正確地選擇調(diào)節(jié)通道，組成一個性能良好的控制系統(tǒng)后，就能有效地克服干擾影響，使被調(diào)參數(shù)回復到給定值。
 

86選擇調(diào)節(jié)參數(shù)的原則是什么？

 
       選擇調(diào)節(jié)參數(shù)的原則是：首先要考慮工藝上的合理性，除物料平衡調(diào)節(jié)外，一般避免用主物料流量作為調(diào)節(jié)參數(shù)；同時調(diào)節(jié)參數(shù)的選擇應從靜態(tài)和動態(tài)兩方面進行考慮，即調(diào)節(jié)通道克服干擾的校正能力要強，調(diào)節(jié)通道的動態(tài)響應要較干擾通道的動態(tài)響應為快。