ZXQ过程控制

④执行器
接收控制器的控制信号， 接收控制器的控制信号，转换为一个动 推动控制阀去控制被控对象。 作，推动控制阀去控制被控对象。 分为电动 气动两大类 电动、 两大类。 分为电动、气动两大类。
⑤控制阀
调节流体流量， 调节流体流量，改变对象的被控参数。 另需备一套手动控制回路， 另需备一套手动控制回路，和显示通信 联锁以及自动保护回路
③控制器（调节器）：接收传感器或变送器的 控制器（调节器）：
输入信号， 输入信号，按照事先所设定的控制规律产生控制输 出。 扰动：使得被控量发生变化的作用。 扰动：使得被控量发生变化的作用。 内扰：控制通道内，控制阀不动作的情况下， 内扰：控制通道内，控制阀不动作的情况下，由于通 道内质量或能量变化造成的扰动。（给水压力变化） 。（给水压力变化 道内质量或能量变化造成的扰动。（给水压力变化） 外扰：其它来自外部的影响统称（蒸汽负荷变化） 外扰：其它来自外部的影响统称（蒸汽负荷变化） 设定值r，被控量测量值z，偏差e＝ － 。 设定值 ，被控量测量值 ，偏差 ＝r－z。 注意：仪表行业规定e＝ － 。 注意：仪表行业规定 ＝z－r。
递减比n 递减比n 最大动态偏差 调节时间 静态偏差 性能准则
递减比n 1.4.1 递减比n
n＝B1/B2 或 n=A1/A2，4:1较好 ＝ ， 较好 B1、B2为第一、二周期的振幅，A1、 、 为第一 二周期的振幅， 、 为第一、 A2为第一、二周期的可用面积。 为第一、 为第一 二周期的可用面积。 递减率Ψ 递减率Ψ ： Ψ=(B1-B2)/B1 =(B1反映了控制系统的稳定快慢程度
贵州师范大学机电学院
过程控制与现场 总线技术
• 主讲：郑小倩 主讲： • E-mail ：zxq_email@
过程控制与现场总线技术
第一部分
过程控制
教材： 教材： 过程控制系统及装置》 《过程控制系统及装置》何离庆 重庆大学出版社
参考书： 参考书：
1．《过程控制系统》 郭一楠 过程控制系统》 机械工业出版社 电子工业出版社 2．《自动化仪表与过程控制(第三版)》 施仁 自动化仪表与过程控制(第三版) 3．《工业过程检测与控制》 工业过程检测与控制》 孟华
按照设定值的形式不同分类 按照设定值的形式不同分类
①定值控制系统
在生产过程中，设定值是固定不变的， 在生产过程中，设定值是固定不变的，被控量 保持在规定的小范围内变化
②随动控制系统
在生产过程中，被控量是变化的，即控制系统 在生产过程中，被控量是变化的， 设定值不是定值，而是无规律变化 无规律变化的 的设定值不是定值，而是无规律变化的，自动 控制的目的在于使被控量准确而及时地跟随设 定值的变化。 定值的变化。
1.4 过程控制系统的性能指标
典型过渡过程曲线： 典型过渡过程曲线：
a：等幅振荡 b：发散振荡 c：衰减振荡 d：非周期振荡 ： ： ： ：
1.4 过程控制系统的性能指标
控制系统是否稳定、 控制系统是否稳定、准确而快速地达到 平衡状态，通常采用以下几个指标来衡量： 平衡状态，通常采用以下几个指标来衡量：
上升时间Ts 上升时间Ts ：
③程序控制系统
设定值按生产工艺的要求有规律的变化 设定值按生产工艺的要求有规律的变化，自动 按生产工艺的要求有规律的变 控制的目的是使被控量按规定的程序自动进行
1.4 过程控制系统的性能指标
静态：被控制量不随时间变化，系统处于平衡 静态：被控制量不随时间变化，系统处于平衡 不随时间变化 状态。 状态。 动态：被控制量随时间而变化 系统未处于 随时间而变化， 未处于平 动态：被控制量随时间而变化，系统未处于平 衡状态。 衡状态。 改变设定值或有干扰进入系统，原来的平衡状 改变设定值或有干扰进入系统， 态就被破坏，被控量偏离设定值， 态就被破坏，被控量偏离设定值，控制器即按 所设定的算法运算并发出控制命令， 所设定的算法运算并发出控制命令，使控制阀 产生相应动作，改变操纵量的大小， 产生相应动作，改变操纵量的大小，使被控量 逐渐回到设定值，直到恢复平衡为止。 逐渐回到设定值，直到恢复平衡为止。
1.2 过程控制系统的发展概括
生产过程自动化的发展， 生产过程自动化的发展，分为三个阶段 ① 仪表自动化阶段
20世纪 年代，基地式仪表，就地控制。特点： 世纪40年代 基地式仪表，就地控制。特点： 世纪 年代， 不同设备或同一设备中的不同控制系统之间没有 对象： 或很少有联系 对象：对参数的定值控制 20世纪 年代，DDZ（电动单元组合仪表）， 世纪60年代 世纪 年代， （电动单元组合仪表）， QDZ（气动单元组合仪表），集中监控集中操作， ），集中监控集中操作 （气动单元组合仪表），集中监控集中操作， 实现工厂仪表化，局部自动化。理论： 实现工厂仪表化，局部自动化。理论：经典控制 理论（频率法和根轨迹法） 对象： 理论（频率法和根轨迹法），对象：单输入单输 出定值控制系统。特点： 出定值控制系统。特点：各控制系统间互不关联 或关联甚少，控制品质有较大提高。 或关联甚少，控制品质有较大提高。
③ 对象特性具有非线性 绝大多数对象的特性都具有非 线性（随负荷变化而变化）。 ）。负荷 线性（随负荷变化而变化）。负荷 变化，对象特性不同， 变化，对象特性不同，把非线性系 统按照线性系统处理有一定前提。 统按照线性系统处理有一定前提。 ④控制系统复杂 要求生产过程平稳，不振荡； 要求生产过程平稳，不振荡； 但对象特性多变， 但对象特性多变，从而导致控制系 统结构、参数的复杂性。 统结构、参数的复杂性。
北京航空航天大学出版社
4．《过程控制与仪表》 邵裕森 过程控制与仪表》 控制仪表及装置》 5. 《控制仪表及装置》吴勤勤 6. 《化工仪表及自动化》历玉鸣 化工仪表及自动化》
上海交通大学出版社 化工出版社 化工出版社
教学要求： 教学要求：
掌握常见变送器、 运算器、 控制器、 ( 一 ) 掌握常见变送器 、 运算器 、 控制器 、 执 行器的结构、 组成、 工作原理、 行器的结构 、 组成 、 工作原理 、 特性以及在 实际应用中的主要问题。 实际应用中的主要问题。 掌握简单控制系统的原理及应用， ( 二 ) 掌握简单控制系统的原理及应用 ， 理解 其它复杂控制系统的原理及应用。 其它复杂控制系统的原理及应用。 掌握过程控制系统的设计原则、思路。 (三) 掌握过程控制系统的设计原则、思路。
B1 σ= × 100 % y (∞ )
重 要
1.4.2 最大动态偏差
1.4.3 调整时间 调整时间Tc
调整时间Tc：控制系统原处于平衡状态， 调整时间Tc：控制系统原处于平衡状态，受到 Tc
扰动后，由于系统的控制作用， 扰动后，由于系统的控制作用，被控量过渡到被 控量稳定值的2％～ ％～5％ 控量稳定值的 ％～ ％时，达到新的平衡状态所 经历的时间。也称为过渡过程时间或稳定时间。 经历的时间。也称为过渡过程时间或稳定时间。
1.4 过程控制系统的性能指标
控制过程就是消除干扰的过程 控制过程就是消除干扰的过程 控制系统的优劣 优劣就在于它受到扰动后能 控制系统的优劣就在于它受到扰动后能 否在控制器的作用下稳定下来， 否在控制器的作用下稳定下来，即克服 扰动造成的偏差而回到设定值的准确性 扰动造成的偏差而回到设定值的准确性 和快速性 从扰动开始，由于控制器的作用， 从扰动开始，由于控制器的作用，在系 统达到平衡之前，存在一个过渡过程 过渡过程。 统达到平衡之前，存在一个过渡过程。
②对象存在滞后
当流入（流出） 当流入（流出）对象的质量或 能量发生变化时，由于存在容量、 能量发生变化时，由于存在容量、 惯性和阻力，被控参数不可能立即 惯性和阻力， 产生响应，这种现象称为滞后 滞后。 产生响应，这种现象称为滞后。 滞后导致信号相应时间推迟， 滞后导致信号相应时间推迟， 输入与输出之间产生相移， 输入与输出之间产生相移，容易引 起振荡，不利于自动控制。 起振荡，不利于自动控制。
第一章 绪
1.1 过程控制及其特点
论
1.2 过程控制系统的发展 1.3 过程控制系统的组成及分类 1.4 过程控制系统的性能指标
1.1 过程控制系统及其特点
1.过程控制 过程控制 是对生产过程中的有关参数进行 控制， 控制，使其保持为一定值或按一定规 律变化， 律变化，在保证质量和生产安全的前 提下，使生产自动进行下去。 提下，使生产自动进行下去。 有关参数：温度、流量、压力、液位、 有关参数：温度、流量、压力、液位、 成分和物性
②计算机控制阶段
20世纪 年代，采用计算机直接数字控制（DDC） 世纪70年代 采用计算机直接数字控制 计算机直接数字控制（ 世纪 年代， ） 计算机监控（ 与计算机监控（SCC）。 ）。 集散控制系统（ ），具有控制分散 集散控制系统（DCS），具有控制分散，操作管理 ），具有控制分散， 集中的优势，发展较快。它集中了计算机、控制、 集中的优势，发展较快。它集中了计算机、控制、通 图形显示技术。 信、图形显示技术。 控制结构：前馈，串级，比值，均匀，选择性控制。 控制结构：前馈，串级，比值，均匀，选择性控制。 理论：除采用经典控制理论外， 理论：除采用经典控制理论外，现代控制理论开始得 到应用 控制方法：最优控制、推理控制、预测控制、自适应 控制方法：最优控制、推理控制、预测控制、 控制等 控制系统：由单变量控制系统转向多变量控制系统。 控制系统：由单变量控制系统转向多变量控制系统。
递减比n 1.4.1 递减比n
1.4.2 最大动态偏差
扰动发生后，被控量偏离稳定值（ 扰动发生后，被控量偏离稳定值（或 设定值）的最大偏差，称为最大动态偏差 设定值）的最大偏差，称为最大动态偏差 （或最大过调量，过调量） 或最大过调量，过调量） 最大动态偏差占设定值的百分比称为 超调量。（不能过大） 超调量。 不能过大）
③综合自动化阶段
20世纪 年代，过程控制进入综合自动 世纪90年代 过程控制进入综合自动 世纪 年代， 化阶段，出现现场总线控制技术 现场总线控制技术， 化阶段，出现现场总线控制技术，计算机控制 达到新的层次，出现智能控制理论 智能控制理论， 达到新的层次，出现智能控制理论，将人工智 控制理论和运筹学组合 采用了模糊技术 组合， 模糊技术、 能、控制理论和运筹学组合，采用了模糊技术、 神经网络和专家系统。 神经网络和专家系统。 综合自动化系统包括生产计划和调度操作 优化， 优化，基层控制和先进控制等内容的递阶控制 系统，也称为管理控制一体化的系统，称为计 系统，也称为管理控制一体化的系统， 管理控制一体化的系统 算机集成过程系统CIPS。 算机集成过程系统 。