用玻璃管液位计实例说明自动化控制系统的基本构成及形式

绍自动控制的时候，先分析人工操作，并与自动控制加以比较，对分析和了解自动控制系统是有裨益的。
图1—2所示是一个液体贮槽，在生产中常用来作为一般的中间容器或成品罐。从前一个工序来的物料连续不断地流人槽中，而槽中的液体又送至下一工序进行加工或包装。当流入量Qi(或流出量Q)波动时会引起槽内液位的波动，严重时会溢出或抽空。解决这个问题的最简单办法，是以贮槽液位为操作指标，以改变出口阀门开度为控制手段，如图1—2(a)所示。当液位上升时，将出口阀门开大，液位上升越多，阀门开得越大；反之，当液位下降时，则关小出口阀门，液位下降越多，阀门关得越小。为了使液位上升和下降都有足够的余地，选择玻璃管液位计指示值中间的某一点为正常工作时的液位高度，通过改变出口阀门开度而使液位保持在这一高度上，这样就不会出现贮槽中液位过高而溢至槽外，或使贮槽内液体抽空而发生事故的现象。归纳起来，操作人员所进行的工作有三方面，如图1—2(b)所示。

(1)检测 用眼睛观察玻璃管液位计(测量元件)中液位的高低，并通过神经系统告诉大脑。

(2)运算 考)、命令 据眼睛看到的液位高度，加以思考并与要求的液位值
进行比较，得出偏差的大小和正负，然后根据操作经验，经思考、决策后发出命令。

(3)执行 根据大脑发出的命令，通过手去改变阀门开度，以改变出口流量Q。，从而使液位保持在所需高度上。
眼、脑、手三个器官，分别担负了检测、运算和执行三个作用，来完成测量、求偏差、操纵阀门以纠正偏差的全过程。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满足不了大型现代化生产的需要。为了提高控制精度和减轻劳动强度，可用一套自动化装置来代替上述人工操作，这样就由人工控制变为自动控制了。液体贮槽和自动化装置一起构成了一个自动控制系统，如图1—3所示。

为了完成人的眼、脑、手三个器官的任务，自动化装置一般至少也应包括三个部分，分别用来模拟人的眼、脑和手的功能。如图1—3所示，自动化装置的三个部分分别是：

(1)测量元件与变送器 功能是测量液位并将液位的高低转化为一种特定的、统一的输

出信号(如气压信号或电压、电流信号等)；

(2)自动控制器 它接受变送器送来的信号，与工艺需要保持的液位高度相比较得出偏差，果用特定信号(气压或电流)发送出去；并按某种运算规律算出结果，：然后将此结果用特定信号值来改变阀门的开启度。

(3)执行器 指控制阀，它与普通阀门的功能一样，只不过它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。

显然，这套自动化装置具有人工控制中操作人员的眼、脑、手的部分功能，因此，它能完成自动控制贮槽中液位高低的任务。

在自动控制系统的组成中，除了必须具有前述的自动化装置外，还必须具有控制装置所控制的生产设备。在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。图1—3所示的液体贮槽就是这个液位控制系统的被控对象。化工生产中的各种塔器、反应器、换热器、泵和压缩机以及各种容器、贮槽都是常见的被控对象，甚至一段输气管道也可以是一个被控对象。在复杂的生产设备中，如精馏塔、吸收塔等，在一个设备上可能有好几个控制系统。这时在确定被控对象时，就不一定是生产设备的整个装置。譬如说，一个精馏塔，往往塔顶需要控制温度、压力等，塔底又需要控制温度、塔釜液位等，有时中部还需要控制进料流量，就需要流量计与控制阀系统配合工作，在这种情况下，就只有塔的某一与控制有关的相应部分才是某一个控制系统的被控对象。例如，在讨论进料流量的控制系统时，被控对象指的仅是进料管道及阀门等，而不是整个精馏塔本身。本文由润中仪表科技有限公司整理发布。