生产过程安全控制系统组成

　　安全控制系统是在人工控制的基础上利用自动控制技术产生和发展起来的。如图1—5所示为液体贮罐内液位的人工控制示意图。

 　　从维持生产平稳考虑，工艺上希望罐内的液位A能维持在所希望的位置^。上。液位^是需要控制的工艺变量，称为被控变量。显然，当进液量Q或出液量Q。波动时，都会使罐内的液位发生变化。现假定通过控制出液量Q。维持液位的恒定，称Q。为操纵变量。进液量Q是造成被控变量产生不期望波动的原因，称为扰动。
　　
　　若由操作工来完成这一项控制任务，所要做的工作是：
　　
　　①用眼睛观察液位计实际液位的指示值，并通过神经系统告诉大脑；
　　
　　②通过大脑对眼睛观测到的实际液位值与事先在大脑中贮存好的希望值即给定值进行比较，根据偏差的大小和方向，经过分析、思考，然后根据操作经验发出命令；
　　
　　③根据大脑发出的控制命令，通过手去改变液阀门开度，以改变Qo来控制液位；
　　
　　④反复执行上述操作，直到将液位控制到所希望的数值上。
　　
　　上述操作工通过眼、脑、手相互配合完成液位的控制过程就是一个人工控制过程，操作工与所控制的液罐设备构成了一个人工控制系统。
　　
　　人们在不断的控制实践中体会到，人工控制受到生理上的限制，不仅操作失误是经常的而且反应速度也满足不了大型现代化生产的需求。如果能用一些仪表或装置来代替操作工的眼、脑、手自动地完成控制任务，不仅能大大减轻操作工的劳动强度，预防人的行为失误，而且可大大提高控制速度和精度。为此，采用液位测量变送器LT检测液位值并转换为标准信号，如4～20mA。这一测量信号送往液位控制器lC，控制器的设定值由人工给定。控制器根据偏差的正负、大小及变化情况，发出控制信号。控制器的输出送往执行器，此处为控制阀，控制阀根据控制信号变化增大或减小阀门的开度，调节出液流量，使测量值接近或等于给定值。这样，就构成了液位自动控制系统。测量变送器、控制器和执行器，它们分别具有眼、脑、手的功能。通常将控制器、变送器用通用符号来表示，表达成图1—6所示的形式。　

　　图1—6称为工艺控制流程图，它是用自控设计的文字符号和图形符号在工艺流程图上描述生产过程自动控制的原理图。图中，小圆圈表示某些自动化仪表，圆内由两位以上字母，第一位字母表示被测量变量，后继字母表示仪表的功能。常用被测变量和仪表功能的代号如表1—3所示。

　　如TI表示温度指示，TT表示温度变送器，TIC表示温度指示控制，HC表示手动控制。

　　1．3．1温度控制系统
　　
　　如图1—7所示的是蒸汽加热器的温度自动控制系统，它由蒸汽加热器、温度变送器TT、温度控制器TC和蒸汽流量控制阀组成。控制的目标是保持流体出口温度恒定，这是生产装置运行过程的重要参数。当进料流量或温度等因素的变化引起出口物料的温度变化时，通过温度变送器TT测得温度的变化，并将其信号送至温度控制器TC与给定值进行比较，温度控制器TC根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至控制阀，以改变蒸汽流量来维持出口温度。

 　　1．3．2流量控制系统
　　
　　如图1—8所示为一流量控制系统。它由管路系统、孔板和差压变送器、流量控制器FC和流量控制阀组成。控制的目标是保持流量恒定，这是生产装置运行过程的重要参数。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时，流量将偏离设定值。利用孔板作为检测元件，把孔板上、下游的静压用连接导管接至差压变送器，将流量信号转化为标准电流信号；该信号送至流量控制器FC与给定值进行比较，流量控制器FC根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至控制阀，改变阀门开度，就调整了管道中流体的阻力，从而影响了流量，使流量维持在设定值。
　　
　　以上所列举的控制都属于简单控制系统。简单控制系统有着共同的特征，它由下列基本单元组成。
　　
　　(1)被控对象也称对象。是指被控制的生产设备或装置。针对以上三例，分别是液罐、蒸汽加热器、管路系统。被控对象需要控制的变量称为被控变量，上述各例中为液位、温度、流量。
　　
　　(2)测量变送器测量被控变量，并按一定的规律将其置换为标准信号的输出，作为测量值。标准信号的含义是其上下限符合规定系列：0～10mA，4～20mA，0．02～0．1MPa等。
　　
　　(3)执行器常用的是控制阀。接受控制器来的信号u，直接改变操纵变量Qo操纵变量是被控对象的某输入变量，通过操作这个变量可克服扰动对被变量的影响，通常是由执行器控制的某工艺流量。如例1中，通过改变操纵变量Qo，可克服扰动量Q对被控变量h的影响。
　　
　　(4)控制器也称调节器。它将被控变量的设定值与测量值进行比较得出偏差信号e，并按一定规律给出控制信号u。