當(dāng)蒸汽釋放的熱量與冷水吸收的熱量相等時(shí)，熱水溫度保持在規(guī)定的數(shù)值上(即給定值)。如生產(chǎn)中需要的水流量增加時(shí)，熱水溫度就會(huì)下降，或者加熱蒸汽的壓力變化，也會(huì)影響到熱水溫度的變化，當(dāng)操作工發(fā)現(xiàn)熱水溫度與給定溫度之間出現(xiàn)偏差時(shí)，就會(huì)馬上調(diào)節(jié)蒸汽閥門開度的大小，使水溫恢復(fù)到給定值。
在人工手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)，操作步驟有三步：
1、觀察
觀察熱水溫度的變化及變化的趨勢(shì)，即觀察被控參數(shù)的數(shù)值變化情況。
2、比較
把觀察值與給定值進(jìn)行比較，根據(jù)觀察值與給定值的偏差大小及方向，或偏差隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，來(lái)決定如何進(jìn)行調(diào)節(jié)，是將閥門開大，還是關(guān)??；是動(dòng)作快一點(diǎn)，還是慢一點(diǎn)。
3、調(diào)節(jié)
調(diào)節(jié)閥門開啟度，來(lái)改變加熱蒸汽的流量。人工操作是十分緊張和繁忙的，而且不可疏忽大意。為此，人們總結(jié)了人工手動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí)的操作步驟及經(jīng)經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造了自動(dòng)控制裝置，并用其來(lái)模擬和實(shí)現(xiàn)人工操作的規(guī)律。參照?qǐng)D1來(lái)看看自動(dòng)控制裝置是怎樣代替人工操作的。
圖1 蒸汽加熱器自動(dòng)控制系統(tǒng)示意圖
自動(dòng)控制裝置也是由三部分組成：
①檢測(cè)和變送
檢測(cè)出水溫的高低，并將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏餍盘?hào)送到調(diào)節(jié)器去。用來(lái)檢測(cè)溫度高低的裝置叫做溫度傳感器。用來(lái)將溫度傳感器發(fā)出的信號(hào)變換為電流信號(hào)的裝置叫做溫度變送器。檢測(cè)和溫度變送代替了人工的觀察過(guò)程。
被控對(duì)象是一個(gè)蒸汽加熱器，要控制的工藝參數(shù)是熱水的溫度，在人工操作時(shí)，熱水溫度是通過(guò)人眼的觀察，來(lái)了解水溫的高低和水溫變化趨勢(shì)的?，F(xiàn)在，我們用了熱電阻和溫度變送器來(lái)代替人的觀察，溫度變送器能根據(jù)水溫的高低變化發(fā)出對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)。
②調(diào)節(jié)器
將溫度變送器送來(lái)的測(cè)量信號(hào)與給定溫度相比較，從而決定按怎樣的規(guī)律進(jìn)行控制。調(diào)節(jié)器代替了人工的比較過(guò)程。
由溫度變送器發(fā)出的測(cè)量信號(hào)，反映了水溫的高低，而水溫的高低是否符合要求，那就要和給定的溫度值進(jìn)行比較，比較環(huán)節(jié)裝在調(diào)節(jié)器內(nèi)。當(dāng)測(cè)量和給定信號(hào)一樣時(shí)，說(shuō)明現(xiàn)在的實(shí)際水溫正好在給定值上。當(dāng)兩個(gè)信號(hào)不一樣時(shí)，說(shuō)明實(shí)際水溫和給定溫度有偏差，就要進(jìn)行調(diào)節(jié)。
調(diào)節(jié)器將測(cè)量信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較后，得到一個(gè)偏差信號(hào)，然后按偏差信號(hào)的大小和預(yù)定的控制規(guī)律發(fā)出控制信號(hào)，這就是調(diào)節(jié)器的作用。按什么樣的方式和什么樣的規(guī)律去進(jìn)行調(diào)節(jié)？人們?cè)陂L(zhǎng)期實(shí)踐的基礎(chǔ)上，摸索出許多經(jīng)驗(yàn)，按照這些經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定是把閥門開大一些還是關(guān)小一些，是動(dòng)作快一點(diǎn)還是慢一點(diǎn)等等，調(diào)節(jié)器就是在總結(jié)人工調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。調(diào)節(jié)器能按照預(yù)定的比例，積分、微分控制規(guī)律發(fā)出控制信號(hào)，去操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行調(diào)節(jié)任務(wù)。
③調(diào)節(jié)閥
根據(jù)調(diào)節(jié)器送來(lái)的信號(hào)，產(chǎn)生調(diào)節(jié)動(dòng)作，自動(dòng)地改變閥門的開啟度。調(diào)節(jié)閥代替了人工調(diào)節(jié)閥門的動(dòng)作。
從調(diào)節(jié)器送來(lái)的控制信號(hào)作用在執(zhí)行器上，當(dāng)控制信號(hào)變化時(shí)，調(diào)節(jié)閥的開啟度也跟著變化。這樣用調(diào)節(jié)閥代替了手動(dòng)操作閥門，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制之目的。
從上述可見(jiàn)，過(guò)程控制并不神秘，過(guò)程控制是在人工調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。一個(gè)好的控制系統(tǒng)一定是現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的生動(dòng)體現(xiàn)。當(dāng)然，這只有在人們知道了對(duì)生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)該如何控制，并實(shí)現(xiàn)了用儀表裝置來(lái)模仿人的操作時(shí)，過(guò)程控制才能實(shí)現(xiàn)。因此，儀表工必須深入現(xiàn)場(chǎng)，了解工藝設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能做好過(guò)程控制系統(tǒng)的運(yùn)行與維修工作。
