儀器儀表中自動化系統由生產裝置和自動化裝置兩大部分構成。
1.生產裝置
在自動化系統中,將需要控制其工藝參數的生產設備或機器叫做被控對象。如化工生產中的各種塔器、反應器、換熱器、泵和壓縮機以及各種容器、貯槽都是常見的被控對象,而輸送流體用的管道也可以是一個被控對象。在復雜的生產設備中。如精餾塔、吸收塔等,在一個設備上可能有多個控制系統。這時在確定被控對象時,就不一定是生產設備的整個裝置。如一個梢餾塔,往往塔頂需要控制溫度、壓力.塔底又需要控制溫度和塔釜液位等.而塔中部還需要控制進料量,在這種情況下.就只有將塔的某一與控制有關的相應部分作為該控制系統的被控對象。
2.自動化裝置
自動化裝置是實現化工生產過程自動化的工具,主要包括現場儀表、控制裝置和顯示裝置。
(1)現場儀表
現場儀表指安裝在生產裝置上的
檢測儀表和執行器。
檢測儀表是生產過程中信息獲得的工其,利用聲、光、電、磁、熱輻射等手段來實現對溫度、壓力、流量、物位、成分等工藝參數的側旦。包括各種變盆的傳感器和變送器。
執行器是直接改變生產變量信息執行的工具。它依據調節儀表的調節信息或操作人員的指令,將信號或指令轉換成位移,以實現對生產過程中的某些參數的控制。執行器由執行機構與調節閥兩部分組成.執行機構按能源劃分有氣動執行器、電動執行器和液動執行器。
(2)控制裝置
控制裝置是生產過程信息處理的工具。它將檢測儀表獲得的信息,根據工藝要求進行各種運算,然后輸出控制信號。控制裝置包括氣動電動模擬量控制器、可編程調節器、可編程控制器、計算機控制裝置等多種類型。
(3)顯示裝置
顯示裝置是顯示被測參數數據倍息的工具。它通過圖表、數字、指示等方式將被側參數等工藝狀態信息顯示出來,供操作人員了解生產過程狀態。由于顯示儀表處于控制系統的閉環回路之外,所以在分析、描述及繪制自動化系統時,常常不涉及。
顯示儀表根據顯示方式可分為:模擬顯示、數字顯示和屏幕顯示。另外,顯示儀表根據功能不同,也可分為指示儀表和記錄儀表.其中記錄儀表又可分為有紙記錄儀表和無紙記錄儀表。
如圖1-1所示的自動化系統為蒸汽加熱器溫度控制系統。圖中熱汽加熱器為生產裝里,溫度檢測變送器、溫度控制器、執行器等構成自動化裝置。當進料流量或溫度等因素引起出口物料溫度變化時,通過溫度檢側變送器將該沮度變化側址后送至溫度控制器.溫度控制器根據出口物料謐度變化的特性輸出一個控制信號給執行器.以改變加熱燕汽量來維持出口物料的溫度不變。
3.自拉系統方框圖
為了便于形象地研究自動化系統,系統各環節之間的可用方框圖形式表示出來.自動化系統的方框圖是由傳遞方塊、信號線(帶有箭頭的線段)、綜合點、分支點構成的表示自動化系統組成和作用的圖形。方框圖有四個要素:信號線、信號相加點、信號分支點和環節。其中每一個方塊代表系統中的
一個組成部分(即一個具體的裝置.在分析系統時填人表示自身特性的數學表達式),如圖1一2所示。因此圖1一1所示的燕汽加熱器沮度控制系統可用圖1一3的方框圖表示。
從方框圖中我們可以明確表示出:被控對象—自動控制系統中,工藝參數需要控制的生產過程、設備或機器等。如蒸汽加熱器。被控變量—被控對象內要求保持設定數值的工藝參數,如燕汽加熱器出口物料沮度;操縱變量—受控制器操縱的,用以克服干擾的影響.使被控變量保持設定值的物料盆或能聳.如燕汽量;擾動zui—除操縱變量外.作用于被控對象并引起被控變量變化的因素,如進料溫度或流量;設定值(也稱給定值)—被控變量的預定值.偏差—被控變量的設定值與實際值之差。自動化系統就是根據這個偏差來進行控制的。
必須明確,工藝流程圖上的物料線是代襲物料從一個設備進人另一個設備。而方框間用帶有箭頭的線段表示相互間的關系及儉側控制信號的流向.因此有時并不與流體流向一致。例如對于執行器來說.它控制著操縱變量(熱汽量),從而把控制作用施加于被控對象(燕汽加熱器)去克服干擾的影響.以維持被控變量(出料沮度)在設定值上。所以方框圖中執行器的輸出信號在任何情況下都是指向被控對象(生產裝置)。而實際生產過程中。執行器可以安裝在設備的愉人物料管線上,此時控制信號與實際物流方向一致;當執行器安裝在設備的箱出物料管線上時.控制信號與實際物流方向不一致。