77化工自動化的主要內容有哪些？

         為了實現化工生產過程自動化，化工自動化的主要內容包括自動系統，程序控制、自動聯鎖保護系統和自動控制系統等。自動控制系統包含了自動和自動功能，是自動化系統的核心問題。

78自動控制系統有哪幾部分組成？

 
      自動控制系統由三部分組成。
      ①測量元件及變送器(LT)：將測得的物理量轉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自動調節器(LC)：它接受變送器送來的信號，與工藝需要保持的參數相比較得出偏差，并按某種運算規律算出結果，然后用特定信號(氣壓或電流)發送出去。
      ③執行機構：本書指調節閥，它能自動地根據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的結構及各部分（環節）之間相互關系和信號聯系，一般可用方塊圖表示。
     方塊圖中每個方塊代表系統中一個環節，方塊之間用一條帶箭頭的直線表示它們相互間的聯系，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，其液位就是生產過程中要求保持定值的參數，在自動控制系統中稱為被調參數，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，這種引起被調參數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節閥動作引起的，那么出料流量調節閥方塊的輸出信號。同時，出料流量的變化影響液位起到調節作用，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”調節閥“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),并被送往調節器。調節器根據偏差信號e，按某種運算規律算出結果，發出控制信號p（氣壓或電流）調節閥，使閥門動作，改變其開度，使被調參數穩定在要求的范圍。
      按前面所述作出自動控制系統方塊圖，如圖2-2所示。       需要說明一點，調節器前面的比較機構實際上是調節器的一部分，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是一個采用負反饋的閉環回路？

 
        對于一個簡單的自動控制系統，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，通過若干個環節后，終又會回到原來的起點。所以，自動控制系統是一個閉環系統。
     再看“自動控制系統方塊圖”，系統的輸出參數是被調參數，但是它經過測量元件和變送器后，又返回在到系統輸入端，與給定值進行比較。這種反系統（或環節）的輸出信號直接或經過一些環節重新返回輸入端的做法叫做反饋。從“自動控制系統方塊圖”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，也就是到調節器的偏差信息e=x-z。因為“自動控制系統方塊圖”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。在自動控制系統中都采用負反饋。因為只有負反饋才能使被調 參數y受到干擾的影響而升高時，反饋信號z將升高，經過比較而到調節器去的偏差信號e將，此時調節器將發出信號而使調節閥的開充發生變化，變化的方向為負，從而使被調參數下降回到給定值。這樣就達到了調節的目的。如果采用正反饋的形式，那么調節作用不僅不能克服干擾的影響，反而起到推波助瀾的作用，即當被調參數受到干擾升高時，z亦升高，調節閥的動作方向是使被調參數進一步上升，而且只要有一點微波的偏差，調節作用就會使偏差越來越大，直被調參數超出范圍而破壞生產。所以，調節系統不能單獨采用正反饋。
       綜上所述，自動調節系統是具有被調參數負反饋的閉環系統。
 

81什么是被控對象、給定值和偏差？

 
       自動控制系統的工藝生產設備叫做被控對象或簡稱對象。生產中要求保持的工藝指標，被稱為給定值。在自動控制系統中，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。
 

第二節簡單的調節系統

 

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——調節參數與對象的輸出信號——被調參數。一旦調節參數與被調參數選定后，調節通道中對象特性也就能確定了。
       有時，選擇被調參數與調節參數并不難。自動控制系統是為工藝上某一目的的服務的，若工藝參數是液位、壓力、流量、溫度等，顯然被調參數就是液位、壓力、流量、溫度；于調節參數，則往往是能夠調整的物料量或能量參數。
        被調參數的選擇重要，它是決定控制系統有無價值的關鍵。若被調參數選擇不當，儀表、調節器配備再好也是無用的。

83怎樣選擇被調參數？被調參數的個數選擇怎樣確定?

 
       對于一個生產過程，要實現自動控制，其被調參數的選擇實質上反映在兩個方面。
       ①應該選擇幾個被調參數，選哪幾個為好？
       ②構成簡單調節回路后，回路之間有否影響？相互關聯的程度如何？用下例說明以上兩個方面內容的考慮。
       例如，要對一個產生飽和蒸汽的鍋爐蒸汽質量進行控制，提出了三種方案？
       ①壓力p與溫度T皆為被調參數；
       ②溫州T為被調參數；
       ③壓力P為被調參數。
       被調參數個數選擇應按照被調參數個數等于自由度確定。
       根據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；P——相數。
       作為飽和蒸汽，實質上存在著氣、液兩相，即P=2，而組分數皆為水，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，要反映蒸汽質量，不必選兩個被調參數，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。
      如果不按照被調參數的個數等于自由度的原則，設計出既有溫度又有壓力作為被調參數的方案，那么，這種控制系統將是無法投運的。

84選擇被調參數的原則是什么？

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

85調節參數的作用是什么？

 
      當對象的被調參數被選定以后，下一步是考慮如何構成簡單控制回路，選擇什么調節參數去克服干擾對被調參數的影響。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，正確地選擇調節參數。干擾是影響控制系統平穩運行的破壞因素，調節參數的作用則是克服干擾影響，使控制系統正常運行的因素。只要合理地確定調節參數，正確地選擇調節通道，組成一個性能良好的控制系統后，就能有效地克服干擾影響，使被調參數回復到給定值。
 

86選擇調節參數的原則是什么？

 
       選擇調節參數的原則是：首先要考慮工藝上的合理性，除物料平衡調節外，一般避免用主物料流量作為調節參數；同時調節參數的選擇應從靜態和動態兩方面進行考慮，即調節通道克服干擾的校正能力要強，調節通道的動態響應要較干擾通道的動態響應為快。