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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)容包括自動檢測系統(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)包含了自動檢測和自動操縱功能，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(gòu)：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(gòu)及各部分（環(huán)節(jié)）之間相互關(guān)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(gòu)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）至調(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(gòu)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？

    對于任何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(guān)系上總會形成一個閉合的環(huán)路。其中任何一個信號，只要沿著箭頭方向方向前進，通過若干個環(huán)節(jié)后，最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將降低，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，直至被調(diào)參數(shù)超出安全范圍而破壞生產(chǎn)。所以，調(diào)節(jié)系統(tǒng)絕對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(shè)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。