1.2 自动控制系统示例

1.2.1 函数记录仪

函数记录仪是一种通用的自动记录仪，它可以在直角坐标上自动描绘两个电量的函数关系。同时，记录仪还带有走纸机构，用以描绘一个电量对时间的函数关系。函数记录仪通常由衰减器、测量元器件、放大元器件、伺服电动机、测速机组、齿轮系及绳轮等组成，采用负反馈控制原理工作，如图1-6所示。系统的输入是待记录电压，被控对象是记录笔，其位移即为被控量。系统的任务是控制记录笔位移，在记录纸上描绘出待记录的电压曲线。

图1-6 函数记录仪示意图

在图1-6中，测量元器件是电位器RQ和RM组成的桥式测量电路，记录笔就固定在电位器RM的滑臂上，因此，测量电路的输出电压up与记录笔位移成正比。当有慢变的输入电压ur时，在放大元器件输入口得到的偏差电压Δu=ur-up，经放大后驱动伺服电动机，并通过齿轮系及绳轮带动记录笔移动，同时使偏差电压减少。当偏差电压Δu=0时，电动机停止转动，记录笔也静止不动。此时，up=ur，表明记录笔位移与输入电压相对应。如果输入电压随时间连续变化，记录笔便描绘出随时间变化的相应曲线。函数记录仪原理框图如图1-7所示。

图1-7 函数记录仪原理框图

1.2.2 锅炉液位控制系统

锅炉是电厂和化工厂里常见的生产蒸气的设备。为了保证锅炉正常运行，需要维持锅炉液位为正常标准值。锅炉液位过低，易烧干锅而发生严重事故；锅炉液位过高，则易使蒸气带水并有溢出危险。因此，必须通过调节器严格控制锅炉液位的高低，以保证锅炉正常安全地运行。常见的锅炉液位控制系统如图1-8所示。

图1-8 锅炉液位控制系统示意图

当蒸气的耗气量与锅炉进水量相等时，液位保持为正常标准值。当锅炉的给水量不变，而蒸气负荷突然增加或减少时，液位就会下降或上升；或者，当蒸气负荷不变，而给水管道水压发生变化时，引起锅炉液位发生变化。不论出现哪种情况，只要实际液位高度与正常给定液位之间出现了偏差，调节器均应立即进行控制，去开大或关小给水阀门，使液位恢复到给定值，原理如图1-9所示。

图1-9 锅炉液位控制系统方框图