用玻璃管液位計實例說明自動化控制系統的基本構成及形式

紹自動控制的時候，先分析人工操作，并與自動控制加以比較，對分析和了解自動控制系統是有裨益的。
圖1—2所示是一個液體貯槽，在生產中常用來作為一般的中間容器或成品罐。從前一個工序來的物料連續不斷地流人槽中，而槽中的液體又送至下一工序進行加工或包裝。當流入量Qi(或流出量Q)波動時會引起槽內液位的波動，嚴重時會溢出或抽空。解決這個問題的最簡單辦法，是以貯槽液位為操作指標，以改變出口閥門開度為控制手段，如圖1—2(a)所示。當液位上升時，將出口閥門開大，液位上升越多，閥門開得越大；反之，當液位下降時，則關小出口閥門，液位下降越多，閥門關得越小。為了使液位上升和下降都有足夠的余地，選擇玻璃管液位計指示值中間的某一點為正常工作時的液位高度，通過改變出口閥門開度而使液位保持在這一高度上，這樣就不會出現貯槽中液位過高而溢至槽外，或使貯槽內液體抽空而發生事故的現象。歸納起來，操作人員所進行的工作有三方面，如圖1—2(b)所示。

(1)檢測 用眼睛觀察玻璃管液位計(測量元件)中液位的高低，并通過神經系統告訴大腦。

(2)運算 考)、命令 據眼睛看到的液位高度，加以思考并與要求的液位值
進行比較，得出偏差的大小和正負，然后根據操作經驗，經思考、決策后發出命令。

(3)執行 根據大腦發出的命令，通過手去改變閥門開度，以改變出口流量Q。，從而使液位保持在所需高度上。
眼、腦、手三個器官，分別擔負了檢測、運算和執行三個作用，來完成測量、求偏差、操縱閥門以糾正偏差的全過程。由于人工控制受到人的生理上的限制，因此在控制速度和精度上都滿足不了大型現代化生產的需要。為了提高控制精度和減輕勞動強度，可用一套自動化裝置來代替上述人工操作，這樣就由人工控制變為自動控制了。液體貯槽和自動化裝置一起構成了一個自動控制系統，如圖1—3所示。

為了完成人的眼、腦、手三個器官的任務，自動化裝置一般至少也應包括三個部分，分別用來模擬人的眼、腦和手的功能。如圖1—3所示，自動化裝置的三個部分分別是：

(1)測量元件與變送器 功能是測量液位并將液位的高低轉化為一種特定的、統一的輸

出信號(如氣壓信號或電壓、電流信號等)；

(2)自動控制器 它接受變送器送來的信號，與工藝需要保持的液位高度相比較得出偏差，果用特定信號(氣壓或電流)發送出去；并按某種運算規律算出結果，：然后將此結果用特定信號值來改變閥門的開啟度。

(3)執行器 指控制閥，它與普通閥門的功能一樣，只不過它能自動地根據控制器送來的信號值來改變閥門的開啟度。

顯然，這套自動化裝置具有人工控制中操作人員的眼、腦、手的部分功能，因此，它能完成自動控制貯槽中液位高低的任務。

在自動控制系統的組成中，除了必須具有前述的自動化裝置外，還必須具有控制裝置所控制的生產設備。在自動控制系統中，將需要控制其工藝參數的生產設備或機器叫做被控對象，簡稱對象。圖1—3所示的液體貯槽就是這個液位控制系統的被控對象。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，甚至一段輸氣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好幾個控制系統。這時在確定被控對象時，就不一定是生產設備的整個裝置。譬如說，一個精餾塔，往往塔頂需要控制溫度、壓力等，塔底又需要控制溫度、塔釜液位等，有時中部還需要控制進料流量，就需要流量計與控制閥系統配合工作，在這種情況下，就只有塔的某一與控制有關的相應部分才是某一個控制系統的被控對象。例如，在討論進料流量的控制系統時，被控對象指的僅是進料管道及閥門等，而不是整個精餾塔本身。本文由潤中儀表科技有限公司整理發布。