过程控制仪表及控制系统复习大纲

第一章绪论

过程控制系统的组成环节,变量,方框图, 特点;工艺管道及控制流程图

过程控制系统的分类

* 有多种分类方法：

按被控变量来分：温度、压力、流量、液位等控制系统；

按控制器控制规律来分：比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统；

按给定值来分：按给定值是否变化和如何变化来分：

*1、定值控制系统：

*被控变量的给定值不变。

*2、随动控制系统：

*给定值是随机变化的。

*3、程序控制系统（顺序控制系统）

*给定值是一个已知的时间函数。

过程控制系统的过渡过程和品质指标

* 过程控制系统的过渡过程：

* 在阶跃干扰作用下，过渡过程的几种形式：

*1、最大偏差或超调量A

*2、衰减比n

*3、余差C

*4、过渡时间

*5、振荡周期或频率

第二章被控过程的数学模型

过程特性的类型

单调衰减过程t

y

衰减振荡过程

y

等幅震荡过程

y

单调发散过程

y

过程特性：控制通道特性;干扰通道特性 解析法建立过程的数学模型（机理建模） 一阶对象

响应曲线辨识过程的数学模型（实验建模） 阶跃响应曲线法

描述过程特性的参数

* 放大系数K ；时间常数T ；滞后时间（时滞）τ

* 对象特性对控制质量的影响：控制通道特性对控制质量的影响；干扰通道特性对控制质量的影响

第三章 变送单元

变送器在自动检测和控制系统中的作用，是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分等物理量转换成统一的标准信号，以供显示、记录或控制之用。 变送器的分类

变送器的构成原理

01()

i f

y K x z K =+

变送器的一些共性问题

* 量程调整；零点调整和零点迁移；线性化；变差；变送器信号传输方式

力矩平衡式压力（差压）变送器：

作用；分类；构成方块图；工作原理

典型线路分析：矢量机构；反馈机构；低频位移检测放大器

电容式压力（差压）变送器：

构成方框图；工作原理

差压变送器的应用

零点迁移；量程调整；

应用：测压力、差压、流量、液位、密度（重度）、分界面。

(I o )

调零、迁移信号

温度变送器

+

- 负迁移示意图

+ -

p

p

+ -

p

p

流量检测

* 测量的分类：

* 速度式流量计：差压式、转子、电磁、涡轮、堰式； * 容积式流量计：椭圆齿轮流量计、活塞式； * 质量流量计：直接式、间接式。 * 差压式流量计

• 标准节流装置：孔板、喷嘴、文丘里管

温度变送器的典型线路分析：折线电路（热电偶温变）

V V

V a V a V a V a V

a V f V f V f

V f

V f

γ1

γ2

γ3

γ4

1

22

1D

C

B

A IC 2

R o

R 115

R a

R 116

R 117

R 118

R 119

R 120

R 121

R 122

R 123

D W 103

D W 104

D W 105

D W 106

Vs4Vs3Vs2Vs1

Va

Vf

线性化电路（热电阻温变）

节流装置

差压计

显示仪表

•转子流量计；椭圆齿轮流量计；涡轮流量计；电磁流量计；旋涡流量计（涡街流量计）

质量流量计

物位检测

–物位仪表的类型（按其工作原理）：

•直读式物位仪表：有玻璃管液位计、玻璃板液位计等

•差压式物位仪表：

•浮力式物位仪表：恒浮力法，变浮力法

•电磁式物位仪表：核辐射式物位仪表：声波式物位仪表：光

学式物位仪表：

差压式液位变送器：零点迁移问题；电容式物位传感器；核辐射物位计

第六章显示记录单元

* 动圈式显示仪表

*XCZ-101型动圈式显示仪表

*测量热电偶的热电势

*XCZ-102型动圈式显示仪表

*测量热电阻的变化值在不平衡电桥上产生的电位差

* 自动平衡式显示仪表

*自动电子电位差计：

*用来测量电压信号。

*自动电子平衡电桥：

*对于能转换成电阻值的各种变量都可以显示。

第四章调节单元

•调节器的作用

•各种基本运算规律及其特点

•比例度、积分时间、微分时间的测定方法

•DDZ-Ⅲ型调节器的特点及基本组成

一、调节器的运算规律

正偏差、负偏差

正作用调节器、反作用调节器

PID

()1

()(1)()

P D I Y s s K T s E s T s

∆==+

+ 其中F ——相互干扰系数，

实际PID ：11()()1()1D

I P D I I D T s

Y s FT s F W s K F

T E s s K T s K ++∆==++ 1、比例（P ）运算规律：

p y K ε∆= ()P W s K =

*

* 阶跃响应 * 特点：控制器的输出与偏差成比例；克服干扰能力强、控制及时、过渡时间短；但存在

余差，负荷变化越大，余差就越大。

* 适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统。

比例度δ定义，K P 的关系：1100%p

K δ=⨯