过程控制与仪表-宋亚男 (5)

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过程装备与控制工程及相关专业课程教材

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过程装备与控制工程及相关专业课程教材过程装备与控制工程概论(涂善东)过程设备设计(第三版)(郑津洋等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)过程流体机械(第二版)(李云等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)过程流体机械(康永等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)过程装备控制技术与应用(第二版)(王毅等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)工程流体力学(黄卫星等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)工程材料(第二版)(闫康平等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)工程热力学(第二版)(毕明树等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)工程热力学学习指导(毕明树等)过程装备控制技术与应用典型题解析(张早校等)过程设备腐蚀与防护(闫康平等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)过程机械(上册)(过程容器及设备)(李志义等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)过程机械(下册)(过程机器)(刘志军等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)过程装备成套技术(第二版)(黄振仁等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)过程装备成套技术设计指南(黄振仁等)粉体力学与工程(第二版)(谢洪勇等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)化工设备机械基础(第二版)(赵军等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)化工设备机械基础课程设计指导书(第二版)(蔡纪宁等)化工制图(第二版)(赵慧清等)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)化工制图习题集(第二版)(赵慧清等)过程设备焊接结构(唐委校)(普通高等教育“十一五”国家级规划教材)化工原理(上、下册)(夏清、陈常贵等)(全国普通高等学校优秀教材)设备故障诊断(沈庆根等)(普通高等教育“十五”国家级规划教材)(获第八届石油和化学工业优秀教材二等奖)过程设备制造与检测(邹广华等)(普通高等教育“十五”国家级规划教材)(获第七届石油和化学工业优秀教材一等奖)有限元技术基础(冷纪桐等)(普通高等教育“十五”国家级规划教材)过程装备密封技术(第二版)(蔡仁良)(普通高等教育“十五”国家级规划教材)过程装备力学基础(第二版)(陈旭等)(普通高等教育“十五”国家级规划教材)压力容器安全管理技术(谭蔚)(普通高等教育“十五”国家级规划教材)化工容器设计(第三版)(王志文等)(获第八届石油和化学工业优秀教材一等奖)过程装备CAD(童水光等)压力容器现代设计与安全技术(魏新利等)过程装备与控制工程专业英语(徐鸿等)过程装备与控制工程专业实验(宋树波等)过程装备与控制工程概论-----过程装备与控制工程专业毕业设计指南(陈庆等)过程装备与控制工程维修管理工程(魏新利等)过程设备断裂理论与缺陷评定(李志安等)纵流壳程换热器(董其伍等)过程装备特殊零部件应力分析(刘敏珊等)复合材料压力容器(郑传洋)金属构件失效分析(廖景娱)分离过程与设备(袁惠新)过程原理与设备(潘家祯)压力容器与过程设备设计(李福宝等)过程设备安全管理与检测(戴光等)过程装备基础(朱孝钦)长输管道安全(郑津洋等)化工厂系统安全(宋建池等)重大危险源辨识与危害后果分析(刘诗飞等)工业通风与防尘技术(马中飞)可靠性工程(金伟娅等)水污染控制技术及设备(张建伟等)(获第八届石油和化学工业优秀教材二等奖)大气污染控制技术及设备(方德明等)输气管道设计与管理(王树立等)油气储运工程焊接与施工(王树立等)。

《过程控制系统》课程简介

《过程控制系统》课程简介

过程控制系统
(ProcessContro1System)
总学时:40学时理论40学时
学分:2.5
课程主要内容:
《过程控制系统》课程是电气工程与自动化专业的一门专业主干课程,具有很强的实践性。

主要内容包括单回路控制系统的方案设计、调节参数整定以及控制系统的投运:为提高控制品质或满足特殊操作要求的复杂过程控制系统及应用中的有关问题;对典型案例的学习,掌握对各典型单元操作静、动态特性的分析方法,和与之相匹配的典型控制方案的设计等三大部分。

通过本课程的学习,要使学生在掌握控制理论和过程检测与控制仪表等知识的基础上,用工程处理的方法去解决控制系统的分析、设计与研究方面的问题。

先修课程:自动控制理论、微机原理、过程检测与控制仪表、微机控制等。

适用专业:电气工程与自动化
教材:
邵裕森.过程控制工程.北京:机械工业出版社,2006年1月。

教学弁考书:
[1]金以慧.过程控制.北京:清华大学出版社,1993年4月。

[2]蒋慰孙.过程与控制.北京:化学工业出版社,1996年10月。

[3]邵裕森.过程控制及仪表(修订版).上海:上海交大出版社,1995年3月。

《过程控制与仪表》课程实验教学大纲2011

《过程控制与仪表》课程实验教学大纲2011
实验目的和内容提要
单回路反馈控制系统的组成和工作原理
……………………………………………………………………………………………………
主要实验设备
仪器名称
规格型号
数量
性质
备注
(设备编号等)
主要实验耗材
材料名称
规格型号
消耗量/每组
材料性质
石家庄铁道大学四方学院实验实习教学大纲
承担实验室:过程控制实验室实验编号:
上机学时
变动情况
未变动
同时组数
项目负责
实验负责
能否开放
材料消耗费
指导(参考)书
1、过程控制与仪表实验指导书
2、《自动化仪表与过程控制》施仁等编电子工业出版社
实验目的和内容提要
熟悉四大热工参量的传感器变送器信号与接线
……………………………………………………………………………………………………
主要实验设备
L08041
课程1名称
过程控制与仪表
课程2编号
L08288
课程2名称
过程控制与仪表(B)
面向专业
自动化
实验类别
专业
实验类型
验证性
实验者类别
本科生
每组人数
1
实验学时
2
上机学时
变动情况
未变动
同时组数
项目负责
实验负责
能否开放
材料消耗费
指导(参考)书
1、过程控制与仪表实验指导书
2、《自动化仪表与过程控制》施仁等编电子工业出版社
仪器名称
规格型号
数量
性质
备注
(设备编号等)
主要实验耗材
材料名称
规格型号
消耗量/每组

过程控制与自动化仪表(第3版)第1章

过程控制与自动化仪表(第3版)第1章

过程控制系统的定义:
为实现对某个工艺 参数的自动控制,由相 互联系、制约的一些仪 表、装置及工艺对象、 设备构成的 一个整体。
过程控制系统与仪表 第1章
一般用原理框图来表示控制系统原理。 如图2的室温控制系统是由温度变送器、控制 器、电动调节阀和加热器及房间组成。
+
温度给 定值
e 控制器
- 实测值
过程控制系统与仪表 第1章
1、内部因素:系统特性 系统的特性是由系统中各环节的特性和系统的
结构所决定的。 2、外部因素:输入信号
调节阀 温度变送器
干扰f
加热器 及房间
房间温度
过程控制系统与仪表 第1章
用通用名称表示为:
+e
给定值 -
控制器
实测值
执行器 变送器
干扰f
被控对象
被控变量
过程控制系统原理方框图
过程控制系统的主要任务是:对生产过程中的 重要参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度 等)进行控制,使其保持恒定或按一定规律变化。
定值;
f (t)
(5)反馈值z(t):被控参数经测量变送 后的实际测量值;
(6)偏差e(t):设定值与反馈值之差;
r(t) e(t)

z(t)
控制器
u(t)
执行器
q(t)
y(t)
被控过程
(7)控制作用u(t):控制器的输出值。
测量变送
过程控制系统与仪表 第1章
1.1 过程控制的特点 过程控制系统具有以下特点: 1.控制对象复杂、控制要求多样; 2.控制方案丰富; 3.控制对象大多属于慢过程; 4.大多数工艺要求定值控制; 5.大多使用标准化的检测、控制仪表及装置。

过程控制系统与仪表_习题答案_王再英()

过程控制系统与仪表_习题答案_王再英()

过程控制系统与仪表第1章思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点?为什么说过程控制多属慢过程参数控制?解答:1.控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统?典型过程控制系统由哪几部分组成?过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成:参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法,通常过程控制系统可分为哪几类?分类方法说明:按所控制的参数来分,有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统;按控制器类型来分,有常规仪表控制系统与计算机控制系统;按控制系统的结构和所完成的功能来分,有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等;按其动作规律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分,有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统;按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类:1.按设定值的形式不同划分:(1)定值控制系统(2)随动控制系统(3)程序控制系统2.按系统的结构特点分类:(1)反馈控制系统(2)前馈控制系统(3)前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统?在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性?什么是被控对象的动态特性?二者之间有什么关系?被控对象的静态特性:稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

被控对象的动态特性:。

系统在动态过程中,被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。

二者之间的关系:1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。

为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性?稳态:对于定值控制,当控制系统输入(设定值和扰动)不变时,整个系统若能达到一种平衡状态,系统中各个组成环节暂不动作,它们的输出信号都处于相对静止状态,这种状态称为稳态(或静态)。

《自动化仪表与过程控制》课程教案

《自动化仪表与过程控制》课程教案

大学教案(首页)院(系):电子工程教研室(系):自动化大学教案学时:2学时:4学时:4大学教案学时:2本章思考题和习题习题:1-5思考题:哪一种形式的仪表是根据压电效应实现压力测量的思考题:电容式差压变送器测量部分如图所示,问其中哪部分是作为测量膜片的电容动极片?主要参考资料范玉久.《化工测量及仪表》.化学工业出版社吴九辅.《现代工程检测及仪表》.石油工业出版社侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社天津大学化工学院主编.《注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》. 天津大学出版社.备注大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2本章思考题和习题某流量自动控制系统,用纯比例控制器进行控制。

图示为采用不同比例度时系统的过渡过程(其中曲线b、c为比较满意的控制结果)。

试判断四条过渡过程曲线中哪一条对应的比例度最大?A 曲线aB 曲线bC 曲线cD 曲线d主要参考资料历玉鸣,《化工仪表及自动化》,化学工业出版社赵玉珠,《测量仪表与自动化》,石油大学出版社张宝芬,《自动检测技术及仪表控制系统》,化学工业出版社周泽魁,《控制仪表与计算机控制装置》,化学工业出版社康光华,《电子技术基础》,高等教育出版社备注大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2本章思考题和习题习题:4-3,4-5思考题:图为贮罐液位控制系统,为安全起见,贮罐内液体严禁溢出。

当选择流出量Q 为操纵变量时,其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向?(A)气关式、正作用(B)气开式、正作用(C)气关式、反作用(D)气开式、反作用主要参考资料历玉鸣.《化工仪表自动化》.第三版. 化学工业出版社吴九辅.《仪表控制系统》.石油工业出版社刘巨良.《过程控制仪表》.化学工业出版社侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社天津大学化工学院主编《.注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》. 天津大学出版社.备注大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:2大学教案学时:241。

过程控制及仪表详解PPT教案

过程控制及仪表详解PPT教案
该类仪表的设计、使用都积累了丰富的经验,有大量的从事这类仪 表工作的工程技术人员。
数字式:采用二进制信号,以微处理器为核心,随着计算机技术的 迅速发展而迅速发展,是自动化仪表发展的方向之一,如:智能仪表、 各种先进的计算机控制系统。他解决了模拟仪表难以解决的问题,如: 信号隔离、数学运算、CRT显示等。满足了生产中高质量控制的要求。 代表着当今的高新技术。
并联两个齐纳二极管 是增加安全栅的可靠 性。
现场发生事故时,如形成短路时,有R限制过大电流进入危险 侧,以保证安全。
当安全栅电压UI高于额定电压U0时,齐纳二极管击穿,进入 危险侧的电压被限制在U0值。同时安全侧电流急剧增大,使FU很 快熔断,从而使高压与现场隔离,同时也保护了齐纳二极管。
第34页/共45页
第7页/共45页
第一章 概论
第一节 控制仪表与控制系统
半成品
储液罐 h
差压变送器 调节器
H
执行器
去下一工序
图1-1. b)单回路液位控制系统
第8页/共45页
第一章 概论
第一节 控制仪表与控制系统 加热炉
原料
温度 变送器 控制器
TT TC
执行器 燃料
图1-1. b) 单回路温度控制系统
第9页/共45页
第三节 联络信号与传输方式 电流信号的缺点: 1.某台仪表出故障时,影响其他仪表; 2.无公共地点。各台仪表应浮空工作,如每台仪表均需接地,则 需加隔离。
第23页/共45页
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式
2.电压信号传输
电压传送—电压接收的并联制方式
Ri
ε
Vo
Vi
Vo
Ro
n R cm
Ri n

仪表与过程控制技术 教材

仪表与过程控制技术 教材

仪表与过程控制技术教材
以下是一些关于仪表与过程控制技术的教材推荐:
1. 《自动化仪表及控制系统》(李亚东,陈晓铮,王胜):该教材详细介绍了仪表及控制系统的各种基本原理和技术,包括传感器、信号处理、自动调节、数字控制和现场总线等方面内容。

2. 《仪表与自动控制技术基础》(刘瑞民,曹天红):该教材系统地介绍了仪表与自动控制技术的基本理论和应用,内容涵盖了PID控制、信号调理、过程控制、控制阀门、仪表故障诊断等方面。

3. 《过程自动化与仪表控制》(林正华,魏浩,张宝华):该教材通过实际工程案例,综合介绍了过程自动化与仪表控制技术的基本原理和应用,包括过程工程、传感器与信号处理、控制策略、调节阀与执行器等方面内容。

4. 《工业过程自动化仪表与控制系统》(傅可立,邱志炬):该教材从工程实践的角度,全面阐述了工业过程自动化仪表与控制系统的理论和应用,内容涵盖了仪表与控制系统设计、传感器与执行器、控制器和控制方法等方面。

5. 《仪表与自动化控制原理》(宋永红,江红方,冷军):该教材系统地介绍了仪表与自动化控制的基本原理和技术,包括仪表的分类与特点、信号调理与放大、控制系统的组成与工作原理等方面内容。

这些教材主要适用于仪表与过程控制技术的本科及研究生课程,可供学生系统学习和深入理解该领域的理论和实践知识。

此外,还可以结合实验实践和相关参考资料,更好地理解和应用仪表与过程控制技术。

过程控制系统与仪表习题答案王再英完整版

过程控制系统与仪表习题答案王再英完整版

过程控制系统与仪表习题答案王再英HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】过程控制系统与仪表王再英刘淮霞陈毅静编着习题与思考题解答机械工业出版社第1章思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点为什么说过程控制多属慢过程参数控制解答:1.控制对象复杂、控制要求多样2. 控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统典型过程控制系统由哪几部分组成解答:过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。

组成:参照图1-1。

1-4 说明过程控制系统的分类方法,通常过程控制系统可分为哪几类?解答:分类方法说明:按所控制的参数来分,有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等;按控制系统所处理的信号方式来分,有模拟控制系统与数字控制系统;按控制器类型来分,有常规仪表控制系统与计算机控制系统;按控制系统的结构和所完成的功能来分,有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等;按其动作规律来分,有比例(P)控制、比例积分(PI)控制,比例、积分、微分(PID)控制系统等;按控制系统组成回路的情况来分,有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统;按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。

通常分类:1.按设定值的形式不同划分:(1)定值控制系统(2)随动控制系统(3)程序控制系统2.按系统的结构特点分类:(1)反馈控制系统(2)前馈控制系统(3)前馈—反馈复合控制系统1-5 什么是定值控制系统解答:在定值控制系统中设定值是恒定不变的,引起系统被控参数变化的就是扰动信号。

1-6 什么是被控对象的静态特性什么是被控对象的动态特性二者之间有什么关系解答:被控对象的静态特性:稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

过程控制及仪表(邵裕森版)答案

过程控制及仪表(邵裕森版)答案

y 3.87 3.98 4.07 4.14 4.19 4.22 4.24 4.25 4.26 4.26
由 y(t)的数据得出,曲线 y(t)形状为 S 形,可能是一阶时延环节或二阶环节。
试用二阶环节验证:


因为 下面求 、 、
,确认此环节为二阶
解之得: 传递函数为:
11.解二:脉冲响应曲线 由阶跃响应曲线 、
第一个阶段。50 年代前后,过程控制开始得到发展。一些工厂企业实现了仪表化和局 部自动化。者是过程控制发展的第一个阶段。其主要特点是:检测和控制仪表普遍采用基 地式仪表和部分单元组合仪表(多数是启动仪表);过程控制系统结构大多数是单输入、 单输出系统;被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数;控制的目的是保持这些 参数稳定,消除或者减少对生产过程的主要扰动;过程控制的理论是以频率法和根轨迹法 为主题的经典控制理论,主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题。
第三个阶段。70 年代以来,随着现代工业生产的迅猛发展,仪表与硬件的开发,微型 计算机的开发应用,使生产过程自动化的发展达到一个新的水平。其主要特点:对全工厂 或整个工艺流程的集中控制、应用计算机系统进行多参数综合控制,或者用多台计算机对 生产过程进行控制和经营管理。过程控制发展到现代过程控制的新阶段。在新型的自动化 技术工具方面,开始采用以微处理器为核心的智能单元组合仪表(包括可编程序调节 器);在测量变送器方面,较为突出的是成分在线检测与数据处理(如气相色普和液相色 普与质普等)的应用日益广泛;在模拟式调节仪表方面,不仅Ⅲ型仪表产品品质增加,可 靠性能提高,而且本质安全防爆(电动),适应了各种复杂控制系统要求。70 年代中期, DCS 问世,从此工业生产过程自动化进入一个新的时代。在过程控制理论方面,智能控制 与优化。 3.什么是过程控制系统?试述其组成。

《过程控制与自动化仪表》教学大纲

《过程控制与自动化仪表》教学大纲

《过程控制》教学大纲一、内容简介本教学大纲参照了相关专业的特点,结合自动化专业关于《过程控制与自动化仪表》课程的要求,按照国家教委颁布的〈自动控制课程教学基本要求〉制定的。

本课程的内容有:过程控制概述和自动化仪表概述、过程参数的检测与变送、过程控制仪表、被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、常用高性能过程控制系统、实现特殊工艺要求的过程控制系统、典型生产过程控制与工程设计等。

二、本课程的目的和任务《过程控制》是自动化专业的重要专业课。

本课程在系统简明地阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上,同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识。

通过本课程的学习可以使学生了解和掌握典型的过程检测和控制仪表的工作原理和工作性能,并能根据生产过程的特点和控制要求,选用适当的自动化仪表或计算机,组成实用型过程控制系统。

使学生初步掌握系统工程设计的思想和方法三、本课程与其它课程的关系。

学生在学习本课程之前,应学过以下课程:·高等数学·自动控制理论本课程与高等数学的关系本课程要用到的数学工具(微分、积分、微分方程求解、傅立叶级数等),应在高等数学课程中解决。

本课程与自动控制理论的关系通过反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习,应使学生了解自动控制系统方框图的原理,并能进行初步设计。

本课程在此基础上教学,像前馈控制系统方框图、反馈控制系统方框图等内容应在自动控制理论系统中解决。

四、本课程的基本要求1、掌握过程控制系统的组成、特点及设计步骤,并掌握自动化仪表的信号制以及防爆系统的构成。

2、熟悉变送器的构成原理和它的信号传输方式,熟悉二线制接线方式所必须满足的条件。

3、掌握压力、流量、物位等检测仪表的工作原理与使用方法;熟悉压力变送器和成分检测仪表的工作原理及使用特点、适用范围;熟悉智能式变送器的特点及硬件构成。

4、掌握SLPC可编程控制器的硬件构成及工作原理。

5、熟悉DDZ-Ⅲ型调节器的基本构成、电路原理及其应用特点;熟悉SLPC可编程控制器的模块指令及工作原理;熟悉智能式电动执行器的功能特点和安全栅的基本类型及构成原理。

2013辽宁科技大学 全日制硕士研究生课程表

2013辽宁科技大学 全日制硕士研究生课程表

董晓东 刘红 李云宏 张本越 李洪娜 刘红 王忠伟 王亚男 张红梅
32 32 32 32 32 32 32 32 32
第11教学周 第2教学周 第11教学周 第2教学周 第11教学周 第2教学周 第2教学周 第11教学周 第11教学周 第11教学周 第11教学周 第11教学周
冶金传输原理与反应工程 艾新港/沈明钢 32 冶金反应器的数值模拟 高等工程流体力学 艾新港 谢安国 32 32
月23日前与研究生院培养办公室联系(5928179).
全日制硕士院管课课程表
上课时间 周三1234节 周一、三5678节 周一1234 周五5678 周一5678节、周四34节 周三5678节 上课地点 研究生教学楼302教室 电信楼系统工程研究室 研究生教学楼410教室 研究生教学楼410教室 研究生教学楼410教室 5#B334 是 是 是 是 CAI 是 备注 11-18周 11-16周 11-18周 11-18周 11-18周 11-18周 2-9周 11-18周 11-18周 11-18周 11-18周 11-18周 学位 学位 学位 企管
管、技术经济
、软件工程、矿业工程、工商管理、工程力学、机械工程)
人文社科部 中国特色科学社会主义理论与实践研究 张治海 人文社科部 中国特色科学社会主义理论与实践研究 张治海 理学院 理学院 理学院 理学院 理学院 电信学院 电信学院 电信学院 机械学院 机械学院 材冶学院 材冶学院 材冶学院 材冶学院 材冶学院 化工学院 化工学院 工商管理 工商管理 工商管理 数值分析 数理统计与随机过程 数学物理方程 矩阵分析 固体物理 线性系统理论与设计 计算机控制系统 人工智能原理 机械动力学 工程检测技术 材料热力学与动力学 材料结构表征及应用 材料先进制备技术 多相反应动力学 材料制备物理化学 高等物理化学 现代仪器分析 数据模型与决策 中级经济学 高级管理学 熊焱 刘洪 姜本源 何希勤 贾洪宝 陈雪波 王克成 王莉(计) 周新祥 于晓光 王忠军 周艳文 彭兴东 汪琦 孙长余 高丽娟 高妍 马晓琳 刘洪玉 沈烈志

过程控制及仪表实验指导书

过程控制及仪表实验指导书

过程控制及仪表实验指导书过程控制系统及仪表实验指导书潘岩左利长沙理工大学电气与信息工程学院20XX年4月1目录第一章系统概述第二章实验装置介绍一、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置二、THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台三、软件介绍四、实验要求及安全操作规程第三章实验内容实验一、单容自衡水箱液位特性测试实验实验二、双容水箱特性的测试实验实验三、单容液位定值控制系统实验2第一章系统概述THSA-1型过程综合自动化控制系统(Experiment Platform of Process Synthetic automation Control system)THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置、THSA-1型综合自动化控制系统实验平台及上位监控PC机三部分组成。

如图1-1所示。

图1-1 THSA-1过程综合自动化控制系统实验平台该套实验装置紧密结合工业现场控制的实际情况,能够对流量、温度、液位、压力等变量实现系统参数辨识,并能够进行单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、比值控制、解耦控制等多种控制实验,是一套集成了自动化仪表技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术及现场总线技术等的多功能实验设备。

THSA-1型过程综合自动化控制系统能够为在校学生和相关科研人员提供有力帮助。

学生通过学习,应对传感器特性及零点漂移有初步认识,同时能掌握自动化仪表、变频器、电动调节阀等仪器的规范操作,并能够整定控制系统中相关参数。

这套实验设备综合性强,所涉及的工业生产过程多,所有部件均来自工业现场,严格遵循相关国家标准,具有广泛的可扩展性和后续开发功能,有利于培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的创新能力.整套实验装置的电源、控制屏均装有漏电保护装置,装置内各种仪表均有可靠的自保护功能,强电接线插头采用封闭式结构,强弱电连接采用不同结构接头,安全可靠。

3第二章实验装置介绍“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”是实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。

《过程控制系统与仪表(第2版)》教学课件—03控制仪表

《过程控制系统与仪表(第2版)》教学课件—03控制仪表
➢ 工业控制计算机(DDC) 不得转授权、出卖、转让本协议或者本协议中的权利。
➢ 集散控制装置(DCS)
➢ 现场总线控制装置(FCS)
➢ 可编程逻辑控制器(PLC)
第3章 控制仪表
过程控制系统与仪表
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第3章 控制仪表
过程控制系统与仪表
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在自动控制系统中广泛应用的有:
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《仪表及过程控制》

《仪表及过程控制》
1.试述串级控制系统为什么对主扰动(二次扰动)具有很强的抗扰能力?如果副对象的时间常数与主对象的时间常数大小接近时,二次扰动对主控制量的影响是否仍很小,为什么?
2.当一次扰动作用于主对象时,试问由于副回路的存在,系统的动态性能比单回路系统的动态性能有何改进?
三、总结实验过程中所遇到的问题和解决方法,并写出经验和体会
3.记录实验数据和曲线,分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。
4.比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。
5.分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用。
二、思考题
1.如果采用下水箱做实验,其响应曲线与中水箱的曲线有什么异同?并分析差异原因。
2.改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响?
《仪表及过程控制》课程实验报告(七)
实验名称
双容水箱液位特性测试实验
实验时间
年月日
实验地点
实验人
姓名
合作者
学号
实验小组
第组
实验性质
□验证性□设计性□综合性□应用性
实验成绩:
评阅教师签名:
一.实验测试结果
1.画出双容水箱液位特性测试实验的系统结构框图(根据实际被控对象结构绘制)。
2.记录实验得到的数据及曲线,分析并计算出双容水箱液位对象的参数及传递函数。
《仪表及过程控制》
实验报告册
班级:
姓名:
学号:
唐山学院电工电子实验教学中心
2009年3月
《仪表及过程控制》课程实验报告(一)
实验名称
单容自衡水箱液位特性测试实验
实验时间
年月日
实验地点
实验人
姓名
合作者
学号
实验小组
第组

《过程控制与自动化仪表》课程标准

《过程控制与自动化仪表》课程标准

《过程控制与自动化仪表》课程标准课程编号:0713023504 (统一填写)适用专业:生产过程自动化技术课程类别:专项技能课程修课方式:必修教学时数:80 学时总学分数:4学分(按每周18课时为1分折算)一、课程定位和作用《过程控制与自动化仪表》课程主要适应自动化技能人员工作岗位的职业能力要求。

课程根据自动化系统维护/保障岗位中典型仪表控制系统的维护、技术改造等工作任务及能力要求设计教学项目,以培养学生良好的职业操作规范、较强的自动化技术应用能力,以便较熟练地处理仪表自动化系统的技术问题。

前修课程:电工基础、电子技术、检测仪表与应用等。

后续课程:DCS技术应用等。

二、课程目标本课程教学的总目标是使学生在掌握基本理论、基本分析方法和实际系统的基础上,培养学生具有典型过程控制系统的操作、维护与改造的能力,并具有诚实、守信、善于沟通和合作的品质,树立环保、节能、安全意识,为发展职业能力奠定良好的基础。

1、知识目标4-1熟悉简单/串级控制系统的组成与工作原理4-2熟悉过程控制系统的品质指标4-3掌握控制规律的选择方法4-4熟悉智能仪表的结构原理与性能特点4-5熟悉调节阀的原理、分类、结构与性能特点4-6掌握典型调节阀的选用、安装与维护4-7掌握典型调节阀的校验与调试方法4-8掌握简单/串级控制系统的参数整定/投运方法4-9熟悉典型工艺过程、设备知识4-10了解典型工艺扰动对产品质量的影响特点4-11掌握在线仪表和简单控制系统故障分析/处理方法4-12了解自动化工程设计标准与规范4-13了解常用自控材料/器件的产品标准及选用要求4-14了解系统联锁、紧急停车等基本知识4-15掌握简单控制系统的工程设计方法4-16熟悉控制工程的施工组织与实施4-17了解工业自动化仪表安装工程施工及验收规范知识2、能力目标4-1能识读带控制点的工艺流程图4-2会分析自动化系统的工作过程4-3会自动化系统的调节质量评价4-4会识读智能仪表说明书4-5会智能仪表的数据查询、参数修改等基本操作4-6会识读调节阀的说明书4-7会调节阀的日常维护与简单维修4-8会调节阀的选用、安装与调试4-9能执行自动化工程安全操作规程4-10会自动化系统的日常维护4-11会自动化系统常见故障的判断、分析与处理4-12会自动化系统的硬件集成4-13会调节器参数整定4-14会简单/串级等控制系统的投运、停止操作4-15会查阅自动化工程标准、规范4-16会简单控制系统的设计4-17会自动化工程的基本组织/实施4-18能提出合理化的技术改造措施三、教学内容与学时安排建议整个课程分成三个篇章,分别是基本篇、深入篇和提高篇:基本篇是对单回路控制方法与技术实施进行说明,以使学生掌握过程控制技术的应用技能;深入篇是对控制系统设计进行深入地分析,以使学生较好地掌握控制系统改造与开发技术;提高篇是对串级等复杂控制技术进行讲解,以使学生掌握复杂控制问题的处理能力。

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①Tf 时间常数的影响: 讨论:


系统特征方程式中增加了一个极点(-1/Tf) 随着时间常数Tf的增大,极点将向jw轴靠近,使整个过渡 过程的幅值减小Tf倍,从而使其超调量随着的增大而减 小,提高了系统的控制质量。 扰动通道的时间常数愈大,容积愈多,则扰动对被控参 数的影响也愈小,控制质量也愈好。
一、系统分析

6.若干问题 在进行过程控制系统设计时,要针对工程,对下列问题作合理考虑与正确处理。 (1)测量信号校正 在检测某些过程参数时,其测量值往往要受到其他一些参数的影响,为了保证其测量精度, 必须考虑测量信号的校正问题。 (2)测量信号噪声(扰动)的抑制 在测量某些参数时,由于其物理或化学特性,常常具有随机波动特性。若测量、变送器的 阻尼较小时,其噪声会叠加于测量信号之上,影响系统的控制质量,所以应考虑对其加以 抑制。有些测量元件本身具有一定的阻尼作用,测量信号的噪声基本上被抑制,如用热电 偶或热电阻测温时,由于其本身的惯性作用,测量信号的噪声受到抑制。 (3)对测量信号进行线性处理 在检测某些过程参数时,测量信号与被测参数之间成非线性关系。是否要进行线性化处理, 具体问题要作具体分析。 测量信号的非线性特性,一般是由测量元件所致,通常线性化措施在变送器内考虑。如热 电偶测温时,热电势与温度是非线性的。当热电偶配用DDZ-Ⅲ型温度变送器时,其输出信 号就已经线性化了,即变送器的输出电流与温度成线性关系。 (4)系统安全保护对策 系统运行的环境条件是过程控制系统设计时必须考虑和解决的重要问题。在某些工业现场 的危险环境条件下,为了提高系统的运行周期,保证系统的正常工作,除了加强日常的维 护措施外,进行系统设计时还必须采取相应的安全保护对策,如采用系统可靠性设计,选 用防腐、防爆结构材料的仪器、仪表及装置等。
二、单回路系统设计

(二)控制参数的选择

1.过程静态特性分析(扰动) 设:

被控量Y(s)对扰动F(s)的闭环传递函数为
(T0 s 1) K f Y (s) F ( s ) (T0 s 1)(T f s 1) K 0 K c (T f s 1) 由于系统是稳定的,阶跃扰动作用下,系统稳态值可应用终值定
τ 对系统不影响
二、单回路系统设计

(二)控制参数的选择

1.过程动态特性分析(扰动)

③扰动作用点位置 :

扰动引入系统位置不同,则对被控参数影响也不同。 设:扰动f1、f2、f3由三处分别引入系统 设三只水箱均为一阶惯性环节,它对扰动 起着滤波作 用,所以当扰动引入系统的位置离被控参数愈近时, 则对其影响愈大;相反,当扰动离被控参数愈远(即 离调节阀愈近)时,则对其影响愈小。
一、系统分析

5.主要内容





过程控制系统设计包括方案设计、工程设计、工程安装和仪表 调校、调节器参数整定等四个主要内容。 1)控制方案设计是系统设计的核心。若控制方案设计不正确, 则无论选用何种先进的过程控制仪表,其安装如何细心,都不 可能使系统在工业生产过程中发挥作用,甚至系统不能运行。 2)工程设计是在控制方案正确设计的基础上进行的。它包括仪 表选型、控制室和仪表盘设计、仪表供电供气系统设计、信号 及联锁保护系统设计等。 3)过程控制系统的正确安装是保证系统正常运行的前提。系统 安装完,还要对每台仪表进行单校和每个控制回路进行联校。 4)在控制方案设计正确的前提下,调节器参数整定是系统运行 在最佳状态的重要保证,是过程控制系统设计的重要环节之一。

为了克服外界扰动,稳定生产,使其工况最优,提高 产品的质量和产量; 为了提高劳动生产率,降低生产成本,节约能源,提 高经济效益; 为了安全生产、改善劳动条件,保护环境卫生等,需 在生产过程中对温度、压力、流量、液位、成分、PH、 粘度、湿度等过程参数实行自动控制。 系统稳定 稳定裕量 静态动态性能(时间短、超调量小、无震荡、余差小)
二、

选取被控参数的一般原则为: 1)选择对产品的产量和质量、安全生产、经 济运行和环境保护具有决定性作用的、可直接 测量的工艺参数为被控参数。 2)当不能用直接参数作为被控参数时,应该 选择一个与直接参数有单值函数关系的间接参 数作为被控参数。 3)被控参数必须具有足够大的灵敏度。 4)被控参数的选取,必须考虑工艺过程的合 理性和所用仪表的性能。
二、单回路系统设计

(二)控制参数的选择





控制作用是由控制通道对过程的被控参数起主导影响,抵消扰动 影响,以使被控参数尽力维持在给定值。 扰动作用是由扰动通道对过程的被控参数产生影响,力图使被控 参数偏离给定值。 在分析与设计控制回路时,要深入研究过程的特性,认真分析各 种扰动,正确选择控制参数。 被控制参数={多个控制参数} 一般希望控制通道克服扰动的校正能力要强,动态响应应比扰动 通道快。通过正确选择控制参数,构成一个控制性能良好的过程 控制系统,可有效的克服扰动的影响。因此,下面就从研究过程 特性对控制质量的影响入手,讨论选择控制参数的一般原则。 在正确选择控制参数后,就要决定构成一个什么样的控制回路。 因此,还要正确选择调节规律和调节阀的特性。正确确定控制通 道的问题。
一、系统分析

4.设计步骤






过程控制系统设计,从设计任务提出到系统投入运行,是一个从理论设计到实践,再从实践 到理论设计的多次反复过程,必须的几个步骤: (1)建立对象的数学模型 被控过程的数学模型是控制系统设计的基础,在过程控制系统设计中,首先要解决如何用恰 当的数学关系式(或方程式)即所谓数学模型来描述被控过程的特性。只有掌握了过程的数 学模型(或深入了解过程特性),才能深入分析过程的特性和精确设计控制器。 (2)选择控制方案 根据设计任务和技术指标要求,经过调查研究,考虑经济效益和技术实施的可行性,选择合 理的控制方案。 (3)建立系统方框图 根据系统的内在机理,画出系统方框图。 (4)进行系统静态、动态特性分析计算 过程控制系统方案确定后,根据系统的质量指标,应用控制理论进行系统静态、动态特性分 析计算,判定系统的稳定性、过渡特性等。 (5)实验和仿真 实验和仿真是检验系统设计正确与否的重要手段。有些在系统设计过程中难以考虑的因素, 可以在实验中考虑,同时通过实验可以检验系统设计的正确性,以及系统的性能。 (6)系统投运 根据设计所选定的控制器的相关参数,使整个系统投入运行,观察其运行状况。
一、系统分析

3.控制方案


(2)过程特性: 过程控制系统的品质是由组成系统的结构和各个环节的特性所决 定的。其中过程检测控制仪表的特性在设计制造时就已人为确定, 调节器的特性可随意调整,以满足不同被控过程和控制的要求, 而被控过程的类型及其特性比较复杂,在设计过程控制系统时必 须加以深入研究。 由于过程特性不同,过程控制系统设计应适应这些不同特点,以 确定控制方案与调节器的设计或选型,以及调节器参数的整定, 这些都是以过程特性为依据的。要想完全通过理论计算进行过程 控制系统设计和调节器参数整定是不可能的。所以,必须深入了 解生产工艺情况,结合控制要求,根据过程特性、扰动情况以及 限制条件等运用控制理论和控制技术才能设计一个工艺上合理的 正确控制方案。

2、设计目标:

一、系统分析

3.控制方案

(1)总体设计与系统布局关系 :



随着现代化工业生产迅速发展,各生产工艺设备相互间紧密 地联系着,各设备的生产操作也是相互联系、相互影响的, 所以首先必须明确局部生产过程自动化和全局过程自动化间 的关系。 在进行总体设计和系统布局时,应该全面地考虑生产设备之 间的相互联系,综合各个生产操作之间的相互影响,合理设 计各个控制系统。 要从生产过程去全面地分析问题和解决问题,从物料平衡和 工艺流程去设计各个过程控制系统,即要从整个生产工艺过 程的自动化考虑所设计的过程控制系统应该包含产品质量控 制、物料或能量控制、限制条件控制等,以全局的设计方法 来正确处理整个系统的布局,统筹兼顾。

理求得

结论:

Y(∞)=越小越好 Kf<Ko
二、单回路系统设计

(二)控制参数的选择

1.过程动态特性分析(扰动)

①Tf 时间常数的影响: 当x(s)=0时,则系统的闭环传递函数为:
W f ( s) Y ( s) F ( s ) 1 W ( s)W0 ( s )

设wf(s)为一个单容过程,其传递函数为:
二、单回路系统设计

(二)控制参数的选择

1.过程动态特性分析(扰动)

②时延的影响 : 当扰动通道有时延τ 时,在扰动作用下系统的闭环传递函数 为:


特征方程为: 与原方程相同,所以说扰动通道的时延不影响系统的控制质 量,仅使系统响应曲线推迟了一个时延τ 。 讨论:

(s
1 )[1 W ( s)W0 ( s)] 0 Tf
一、系统分析

3.基本方法




过程控制系统的设计方法很多,例如对数频率法、根轨迹法、系统参数优化设计 法等。 根据被控过程特性与技术要求设计过程控制系统时,需要进行大量的调查研究和 分析计算,考虑的问题是多方面的。设计工作既要运用控制理论和控制技术,也 要重视实践经验,还要配合许多局部和整体的系统仿真。 过程控制系统是由被控过程和执行器、控制器、变送器等部分组成,所以系统设 计时必须从整体出发进行考虑。在很多场合,先给定被控过程,然后再进行系统 其它部分设计,即过程模型是已知的,要求设计系统的其他部分。 系统控制方案的设计和调节器参数的整定是过程控制系统设计的两个重要内容。 工程设计者应根据被控过程的特性和对过程控制系统的各项技术分析,从全局出 发选择合理的控制方案,通常采用反馈控制和复合控制;然后确定系统各部分的 控制参数大小;最后进行调节器参数整定。 在系统设计中,通常包括综合法和试探法,在开始进行设计阶段,首先应熟悉技 术要求或性能指标,了解被控过程和过程检测控制仪表的动态性能,应用综合方 法建立系统的数学模型;一旦设计问题可用数学模型表示,就可进行仿真,并应 用最佳控制理论得出系统性能指标的上限;最后,对设计出来的系统在各种信号 和扰动作用下进行响应测试,若系统性能指标不能令人满意,则必须进行再设计, 直到获得满意的性能指标为止。这样,一个物理系统就产生了。此外,还需进行 反复试探测试实验,直到获得满意的性能指标要求为止。
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