第五章自动控制仪表
自动化仪表控制系统管理制度和维修制度（5篇）
自动化仪表控制系统管理制度和维修制度第一条为加强公司自动化仪表设备及控制系统的管理工作，控制和优化工艺条件，保障仪表设备安全经济运行，依据国家有关法规及相关管理规定，制定本制度。
第二条本制度适用于本公司自动化仪表控制系统的管理。
第三条控制系统主要包括集散控制系统(DCS)、紧急停车系统(ESD)、可编程控制器(PLC)等。
第四条控制系统的日常维护。
(一)系统点检制度1、仪表部系统负责人员应加强对系统的日常维护检查，根据系统的配置情况，制定系统点检标准，并设计相应的定点检表格。
2、系统定点检应包括以下主要内容: A、主机设备的运行状态。
B、外围设备(包括打印机等)的投用情况和完好状况。
C、各机柜的风扇(包括内部风扇)运转状况。
D、机房、操作室的温度、湿度。
3、定点检记录要字迹清楚、书写工整，并定期回收，妥善保管。
(二)系统硬件管理1、仪表系统要设立专人负责保养，按规定进行点检和维护。
2、建立系统硬件设备档案，内容应名细到主要插件板，并作好历次设备、卡件变更记录。
3、系统硬件的各种资料要妥善保管，原版资料要归档保存。
4、在线运行设备检修时，要严格执行有关手续，按照规定，做好防范措施。
(三)系统软件管理1、系统软件和应用软件必须有双备份，并妥善保管在金属柜内;控制系统的密码或键锁开关的钥匙要由专人保管，并严格执行规定范围内的操作内容。
软件备份要注明软件名称、修改日期、修改人，并将有关修改设计资料存档。
2、系统软件无特殊情况严禁修改;确需修改时，要严格按照申请、论证手续，主管经理批准后实施。
3、应用软件在正常生产期间不宜修改。
按工艺要求确需重新组态时，要有明确的修改方案，并由生产技术部门、仪表和厂领导负责人共同签字后方可实施并做好安全防范措施。
4、软件各种文本修改后，必须对其他有关资料和备份盘作相应的修改。
5、由通用计算机、工业控制微机组成的控制、数据采集等系统，应执行专机专用，严禁任何人运行与系统无关的软件，以防病毒对系统的侵袭。
第五章_仪表及指示灯系统
一、柴油机的低温起动加热装置 1．电热塞 2．热胀式电火焰预热器 3．电磁式火焰预热器 4．电网式预热器 5．压力雾化火馅预热器装置
汽车电气
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第五章 仪表、指示系统及其他辅助电器装置
汽车电气
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第五章 仪表、指示系统及其他辅助电器装置
汽车电气
汽车电气
六、制动蹄片磨损警告灯
作用：灯亮表示制动摩擦片磨损到使用极限厚度。
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第五章 仪表、指示系统及其他辅助电器装置
七、空气滤清器报警灯
汽车电气
作用：灯亮表示空气 滤清器滤芯发生堵 塞。
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第五章 仪表、指示系统及其他辅助电器装置
汽车电气
第四节、电动刮水器与风窗玻璃洗涤器
第五章 仪表、指示系统及其他辅助电器装置
汽车电气
第五章 仪表及指示灯系统
第一节 概述 第二节 仪表系统 第三节 指示灯系统 第四节：电动刮水器和除霜装置 第五节：电动门窗和门锁 第六节：汽车电路控制与保护及汽车线路与线束
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第五章 仪表、指示系统及其他辅助电器装置
第一节 概述
汽车电气
汽车电气
（一 ）汽车电路控制
• 3、灯光开关
灯光开关通常是两档式开关，按操纵的形式分主要有 推拉式、旋转式两种。灯光开关I档接通示廓灯、尾灯、 仪表照明灯等；灯光开关Ⅱ档接通前照灯、尾灯、仪表照 明灯等。
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第五章 仪表、指示系统及其他辅助电器装置
汽车电气
（一 ）汽车电路控制
• 4、组合开关
自动控制原理第五章
•表5-1 RC网络的幅频特性和相频特性数据
A( )
( )
0 1 0
1 0.707
45
2 0.45
5 0.196
0
63.4 78.69 90
图5-2 RC网络的幅频和相频特性
图5-3 RC网络频率特性的幅相曲线
对数频率特性图又称伯德图（Bode图），包 括对数幅频特性和对数相频特性两条曲线， 其中，幅频特性曲线可以表示一个线性系 统或环节对不同频率正弦输入信号的稳态 增益；而相频特性曲线则可以表示一个线 性系统或环节对不同频率正弦输入信号的 相位差。对数频率特性图通常绘制在半对 数坐标纸上，也称单对数坐标纸。
图5-20控制系统结构图
将系统的开环频率特性函数按典型环节划分， 可以分解为： ( j 1) ( ( j ) 2 ( j ) 1) k
m1 m2
G ( j ) H ( j )
k
2 l
2
l l
( j )
0
k 1 n1
( i s 1) ( 2 ( j ) 2 2 j j ( j ) 1) j
图5-19 Ⅱ型三阶系统幅相频率特性图
讨论更一般的情况，对于如图5-20所示的闭 环控制系统结构图，其开环传递函数为 G( s) H ( s) ，可以把系统的开环频率特性写作如 下的极坐标形式或直角坐标形式：
G( j)H ( j) G( j)H ( j) e j () P() jQ()
•图5-6积分环节频率特性的极坐标图
在伯德图上，积分环节的对数频率特性为
L( ) lg A( ) lg G( j ) lg ( ) 2
图5-7积分环节的伯德图
自动控制仪表_化工仪表
为什么会有余差？
我们一起讨论一下图5-5的系统从一个稳态 过渡到另外一个稳态的过程。 存在余差是比例控制的缺点。 比例控制的优点是反应快，控制及时。 有偏差信号输入时，输出立刻与它成比例 地变化，偏差越大，输出控制作用越强。
比例度与余差、 过渡过程的关系
增大Kp（即减小比
例度δ），可以减小 余调节
§5.2 模拟量PID控制器
一、基本构成 比较环节
将测量值与设定值进行比较（电流、电压、气压
相减），产生偏差信号。
放大器
将偏差信号、反馈信号、载波信号叠加后进行放
大。
反馈环节
将输出信号通过一定的运算关系反馈到放大器的
输入端，以实现比例、积分、微分等控制规律。
二、 DDZ—Ⅲ电动控制器 1. 仪表的特点
运动部件 动作频繁 容易损坏 缩短寿命
具有中间区的双位控制器
二、比例控制
图5－5 简单的 比例控制系统示 意图。 比例控制器：其输出信号（指变化量）p与输 入信号（指偏差，当给定值不变时，偏差就是 被控变量测量值的变化量）e之间成比例关系， 即
p K Pe
比例度
比例度就是指控制器输入的变化相对值与 相应的输出变化相对值之比的百分数，用 公式表示为： e p ( / ) 100%
在分析自动化系统时，偏差采用e=x-z，但在 单独分析控制仪表时，习惯上采用测量值减 去给定值作为偏差。 控制器的输出信号就是控制器送往执行器 （常用气动执行器）的信号p。 所谓控制器的控制规律就是指p与e之间的函 数关系，即
p f (e) f ( z x)
控制器的基本控制规律
位式控制（双位控制） 比例控制（P） 积分控制（I） 微分控制（D） P、I和D的组合形式：PI、PD和PID
化工仪表及自动化复习提纲补完版
何谓化工自动化？在工艺设备上，配备一些自动化装置，用它们来代替操作人员的〔部分〕直接劳动，使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的方法叫化工自动化化工自动化的优点及特征。
1加快生产速度，降本，提质、产量2〕减劳动强度、改劳动条件3〕保证生产安全，防止事故发生、扩大，延寿，提利用能力4〕根本改变劳动方式、提高工人文化技术水平，为逐步消灭体力脑力劳动差创造条件。
第一章自动控制的基本概念1.简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动〔干扰〕量、设定〔给定〕值和偏差的含义？〔1〕被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。
〔2〕被控变量y〔t〕：被控对象内要求保持一定数值〔或按某一规律变化〕的物理量〔工艺参数〕称为被控变量。
〔3〕控制变量〔操纵变量〕q〔t〕：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。
〔4〕干扰〔扰动〕f〔t〕：除控制变量〔操纵变量〕以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素称为干扰。
〔5〕设〔给〕定值x〔t〕：工艺规定被控变量所要保持的数值。
〔6〕偏差e〔t〕：偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。
〔但能获取的信息是被控变量的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏差。
〕2.自动控制系统按给定值的变化可分为几种？以及各种的控制系统的特点。
〔P4〕定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统三种。
定值控制系统：“定值” 是恒定给定值的简称。
工艺生产中，假设要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。
随动控制系统：给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。
程序控制系统：给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。
第五章 自动控制仪表
偏差
测量信号
-
放大器
输出信号
反馈环节
二、DDZ-III型电动控制器 1. DDZ—Ⅲ型仪表的特点 (1).采用标准信号。标准电流信号(4-20mADC)通过转换 电阻250Ω,转换为标准电压信号(1-5VDC)。 ①.电气零点不是从零开始,且不与机械零点重合,可线性 化,且易识别断电、断线等故障。 ②. 改变转换电阻值,控制室仪表可接收1:5的其他电流信号, 如将1-5mA或10-50mA,再转换为电压信号(1-5V)。 ③.实现现场变送器与控制室仪表的两根导线连接。 (2).采用集成电路,可靠性提高,维修量减少。
二、比例控制 (P) 例如:DDZ-Ⅱ型比例控制器,其温度刻度范围为400-800℃, 控制器输出工作范围是0-10mA。当指示指针从600℃移 到700℃时,控制器相应的输出从4mA到9mA,比例度为:
700-600 9-4 ( / ) 100% 50% 800 400 10 0
当H>Ho时,电极接触流 体,J接通,V全关,流体不 再流入贮槽。 电磁阀V 给定值Ho
电磁阀频繁动作而易损坏。
具有中间区的双位控制。
一、双位控制
p pmax 开
3.具有中间区的双位控制 偏差在中间区内,控制机构不动作。 e e e min max 当e>emax时,控制器输出为最大pmax, pmin 关 控制机构打开(或关)； 实际的双位控制特性 当e<emin时,控制器输出为最小pmin, 阀门关闭 控制机构关闭(或开) 。 阀门打开
• 实际的PID控制规律较为复杂。 因PID控制器有δ (KP).TI. TD三个 参数可选择, 适用范围广,在温度和 成分分析控制系统中得到广泛应用。 PID特点:控制速度快,消除余差,有较好的控制性能。 但这并不意味着它在任何情况下都是最合适的,必须根据 过程特性和工艺要求,选择最为合适的控制规律。
化工仪表及自动化课后习题答案第四版
第一章，自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。
自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。
2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。
闭环控制系统有负反馈，开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。
3、自动控制系统主要有哪些环节组成。
自动化装置及被控对象。
4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。
这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。
5、自动控制系统分类。
定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。
最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。
7、什么是静态和动态。
当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。
从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，所以这种状态叫做动态。
第二章，过程特性及其数学模型1、什么是对象特征，为什么要研究它。
对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。
特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。
2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。
实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。
混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。
3、反映对象特性的参数有哪些。
各有什么物理意义。
它们对自动控制系统有什么影响。
放大系数K：对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。
过程控制与自动化仪表(第3版) 第5章 思考题与习题
第5章 思考题与习题1．基本练习题（1）过程控制系统方案设计的主要内容有哪些？一般应怎样选择被控参数？答：1）主要内容有:熟悉控制系统的技术要求和性能指标；建立控制系统的数学模型；确定控制方案；根据系统的动态和静态特性进行分析与综合；系统仿真与实验研究；工程设计；工程安装；控制器参数整定。
2）被控参数的选择：对于具体的生产过程，应尽可能选取对产品质量和产量、安全生产、经济运行以及环境保护等具有决定性作用的、可直接进行测量的工艺参数作为被控参数。
当难以用直接参数作为被控参数时，应选取直接参数有单值函数关系的所谓间接参数作为被控参数。
当采用间接参数时，该参数对产品质量应该具有足够高的控制灵敏度，否则难以保证对产品质量的控制效果。
被控参数的选择还应考虑工艺上的合理性和所用测量仪表的性能、价格、售后服务等因素。
（2）控制通道0/T τ的大小是怎样反映控制难易程度的？举例说明控制参数的选择方法？答：1）一般认为，当/0.3o T τ≤时，系统比较容易控制；而当/0.5o T τ>时，则较难控制，需要采取特殊措施，如当τ难以减小时，可设法增加o T 以减小/oT τ的比值，否则很难收到良好的控制效果。
2）控制参数的选择方法：选择结果应使控制通道的静态增益o K 尽可能大，时间常数o T 选择适当。
控制通道的纯时延时间o τ应尽可能小，o τ与o T 的比值一般应小于03。
干扰通道的静态增益f K 应尽可能小；时间常数f T 应尽可能大，其个数尽可能多；扰动进入系统的位置应尽可能远离被控参数而靠近调节阀（执行器）。
当广义被控过程（包括被控过程、调节阀和测量变送环节）由几个一阶惯性环节串联而成时，应尽量设法使几个时间常数中的最大与最小的比值尽可能大，以便尽可能提高系统的可控性。
在确定控制参数时，还应考虑工艺操作的合理性、可行性与经济性等因素。
（3）调节器正反作用方式的定义是什么？在方案设计中应怎样确定调节器的正反作用方式？1）定义：当被控过程的输入量增加（或减少）时，过程（即被控对象）的输出量也随之增加（或减少），则称为正作用被控过程；反之称为反作用被控过程。
自动控制原理第五章-1
积分环节:G(s)=1/s
微分环节:G(s)=s 惯性环节:G(s)=1/(Ts+1) 一阶微分环节:G(s)=Ts+1 振荡环节 1/(s 2 / n2 2s / n 1)
二阶微分环节 s 2 / 2 2s / 1 n n
比例环节:G(s)=K (K<0)
惯性环节:G(s)=1/(1-Ts)
系统开环传函由多个典型环节相串联 ：
G(s) H (s) G1 (s)G2 (s)Gr (s)
那么，系统幅相特性为：
G ( jw) H ( jw) G1 ( jw)G2 ( jw) Gr ( jw) A1 ( w)e
j1 ( w )
A2 ( w)e k ( w )
k 1 r
A A A ( s j ) s j G( j ) ( s j ) s j G( j ) ( s j )(s j ) 2j s2 2
a G( s)
A A A ( s j ) s j G( j ) ( s j ) s j G( j ) s2 2 ( s j )(s j ) 2j
幅频特性 相频特性
线性系统的稳态输出是和输入具有相同频率的正弦信号， 其输出与输入的幅值比为 输出与输入的相位差
A() G( j)
( )
G ( j )
(1)、频率响应 在正弦输入信号作用下，系统输出的稳态值称为系统的 频率响应, 记为css(t)
(2)、频率特性
幅频特性A(): 稳态输出信号的幅值与输入信号的幅值之比: Ac A( ) G ( j ) A 相频特性(): 稳态输出信号的相角与输入信号相角之差: ( ) G ( j ) 幅相频率特性G(j) : G(j) 的幅值和相位均随输入正弦信 号角频率的变化而变化。 G( j ) A(w)e j ( ) 在系统闭环传递函数G(s)中，令s= j，即可得到系统的频率 特性。
自动控制原理第五章
第五章 频域分析法目的：①直观，对高频干扰的抑制能力。
对快(高频)、慢(低频)信号的跟踪能力。
②便于系统的分析与设计。
③易于用实验法定传函。
§5.1 频率特性一. 定义)()()()(1n p s p s s s G +⋅⋅⋅+=θ在系统输入端加一个正弦信号：t R t r m ωsin )(⋅=))(()(22ωωωωωj s j s R s R s R m m -+⋅=+⋅=↔ 系统输出：))(()()()()(1ωωωθj s j s R p s p s s s Y m n-+⋅⋅+⋅⋅⋅+=t j t j e A e A t y t y ωω⋅+⋅+=↔-瞬态响应)()(1若系统稳定，即)(s G 的极点全位于s 左半平面，则 0)(l i m 1=∞→t y t稳态响应为：tj tj ss eA eA t y ωω⋅+⋅=-)(而)(21)()(22ωωωωωj G R jj s s R s G A m j s m -⋅-=+⋅+⋅⋅=-=)(21)()(22ωωωωωj G R jj s s R s G A m j s m ⋅=-⋅+⋅⋅== ∴t j m tj m ss e j G R je j G R j t y ωωωω⋅⋅+⋅-⋅-=-)(21)(21)( =])()([21t j t j m e j G e j G R jωωωω-⋅--⋅⋅ 又)(s G 为s 的有理函数，故)()(*ωωj G j G -=，即φωωj e j G j G )()(= φωωj e j G j G -=-)()(∴][)(21)()()(φωφωω+-+--⋅=t j t j mss e e j G R jt y =)sin()(φωω+⋅⋅t j G R m =)sin(φω+⋅t Y m可见：对稳定的线性定常系统，加入一个正弦信号，其稳态响应也是一个同频率的正弦信号。
其幅值是输入正弦信号幅值的)(ωj G 倍，其相移为)(ωφj G ∠=。
自动化仪表控制系统管理制度和维修制度（四篇）
自动化仪表控制系统管理制度和维修制度自动化仪表控制系统是现代工业生产中广泛应用的一种控制系统，它通过传感器、执行器和控制器等组件实现对工艺参数的测量、控制和调节。
为了保证自动化仪表控制系统的正常运行和延长设备的使用寿命，需要建立相应的管理制度和维修制度。
一、自动化仪表控制系统管理制度1. 管理目标和原则：明确自动化仪表控制系统的管理目标，以提高生产效率、降低生产成本和保障生产安全为原则。
2. 设备登记和档案管理：对自动化仪表控制系统设备进行清点和登记，并建立相应的设备档案，包括设备的基本信息、安装位置、维修记录等。
3. 维护与保养管理：制定自动化仪表控制系统设备的定期保养计划，并建立维护与保养记录，确保设备的正常运行。
4. 故障处理管理：建立设备故障报修机制，及时处理设备的故障，减少停机时间，最大限度地保证生产过程的稳定。
5. 安全管理：建立自动化仪表控制系统设备的安全使用制度，包括设备操作规范、操作权限管理、设备维护安全措施等。
6. 人员管理：制定人员的岗位职责和工作流程，建立培训计划，提高人员的技术水平和操作能力。
二、自动化仪表控制系统维修制度1. 维修责任和权限：明确维修人员的责任和权限，包括设备维修的范围、维修人员的资质和技术要求等。
2. 维修流程：制定自动化仪表控制系统设备维修的具体流程，包括故障诊断、维修方案确定、维修工具和材料准备、维修操作等。
3. 维修记录和统计：建立设备维修记录和统计制度，记录设备维修的具体情况，包括故障描述、维修措施、维修时间、维修费用等。
4. 备件管理：建立备件管理制度，确保设备维修时备件的供应和使用，包括备件的采购、储存、领用和报废等。
5. 维修后评估和改进：对每次设备维修进行评估，分析故障原因和维修效果，及时纠正和改进维修方法，提高维修效率和准确性。
综上所述，自动化仪表控制系统的管理制度和维修制度对于保障设备的正常运行和延长设备的使用寿命至关重要，可以提高生产效率、降低生产成本和保障生产安全。
自动控制仪表简述
自动控制仪表简述一．自动控制仪表的作用自动控制是指再没有人直接参与的情况下，利用控制装置（控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某一工作状态或参数（被控量）自动按照预定的规律运行。
自动控制是可以在检测的基础上，在应用控制仪表（常称为控制器）和执行器来代替人工操作。
自动控制仪表在自动控制系统中的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，控制仪表根据该偏差进行一定的数学运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对于被控变量的自动控制。
二．自动控制仪表的分类及其特点1.按控制仪表的结构形式分类（1）基地式控制仪表⑴原理：基地式控制仪表是将测量、变送、显示及控制等功能集于一身的一种控制仪表。
它的结构比较简单，常用于简单控制系统。
⑵目前流行的仪表：有MOOR公司的XCT340 D-B、SMAR公司的LD301和KF系列。
⑶存在的问题：①气动基地式仪表(例如KF系列)要比电动基地式仪表的价格贵l倍还要多；②目前电动基地式仪表还未国产化，尚需进口；③气动基地式仪表对气源质量要求高。
往往由于气源净化不好而不能投入自动。
⑷发展方向：电动基地式仪表的发展趋势是全部采用现场总线技术，将一些本属于控制室中控制器的功能下放到现场型仪表中，从而更加拓宽了其使用范围。
不但简化了系统，节约了投资。
而且利用现场总线的双向通信功能，可由现场向控制室发出测量参数、维修预报以及故障诊断等信号，同时，也可在控制室对电动基地式仪表进行在线组态、设定、维护及调整。
（2）单元组合式仪表⑴原理：单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用要求，分成若干独立作用的单元，个单元之间用统一的标准信号联系，使用时，针对不同的要求，将个单元以不同的形式组合，可以组成各种各样的自动检测和控制系统。
图1-1用电动单元组合仪表构成的调节系统⑵单元组合式仪表的分类（按使用的能源来分）①气动单元组合式仪表：以电作为能源及传送信号的仪表．这种仪表具有响应快速，易于控制和远距离传送，便于与各种电子装置、计算机等配合，可构成各种复杂的综合控制系统，发展十分迅速，在生产中被广泛应用。
化工仪表及自动化 第5章 自动控制仪表
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第三节 模拟式控制器
（4）结构合理，比之Ⅱ型有许多先进之处。
表现在
基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器两 个品种，指示表头为100mm刻度纵形大表头，指示醒目， 便于监视操作。
自动、手动的切换以无平衡、无扰动的方式进行，并 有硬手动和软手动两种方式。面板上设有手动操作插孔， 可和便携式手动操作器配合使用。
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第四节 数字式控制器
（4）人／机联系部件 人／机联系部件一般臵于控制器的正面和侧面。 （5）通信接口电路 通信接口将欲发送的数据转换成标准通信格式的数 字信号，经发送电路送至通信线路（数据通道）上；同 时通过接收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转 换成能被计算机接收的数据。
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第四节 数字式控制器
比例微分控制规律 比例积分控制规律
de p K P e TD dt
1 de p K P e edt TD T dt I
图5-13 比例微分控制 器特性
图5-14 微分时间对过渡 过程的影响
20
图5-15 三作用控制 器特性
作用 通过正、负反馈来实现比例、积分、微分等控制规律。
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第三节 模拟式控制器
二、DDZ-Ⅱ型电动控制器
1. DDZ-Ⅱ型仪表的特点 （1）采用国际电工委员会（IEC）推荐的统一标准信号。
优点
电气零点不是从零开始，且不与机械零点重合，这不但利 用了晶体管的线性段，而且容易识别断电、断线等故障。 只要改变转换电阻阻值，控制室仪表便可接收其他1:5的电 流信号。
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第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响
如左图，根据相似三角形原理
a p a , 或p e b e b
5第五章 化工仪表概括总结
自动化的概念
自动化的概念
自动化的概念
自动化的概念
自动化的概念
自动化的概念
自动化的概念
自动化的概念
自动化的概念
什么是阀门？
阀门是流体输送系统中的控制部件，具有：
截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流及 溢流泄压等功能。 阀门通常由阀体、阀盖、阀座、启闭件、 驱动机构、密封件和紧固件等组成。
阀门的控制功能是依靠电驱动或流体驱动
启闭件升降、滑移、旋摆或回转运动以改变流 道面积的大小来实现的。
阀门的分类
一、按用途和作用可分类为以下几种： 截断阀类： 包括闸阀、截止阀、隔膜阀、旋塞阀、球阀、 蝶阀等。 调节阀类： 主要包括节流阀、减压阀等。
DV+
正偏差报警(PVSV>DL)
VEL-
速度报警-（PV2-PV1<VL)
DCS控制系统的特点
① 控制功能丰富
② 监视操作方便
③ 信息和数据共享
④ 系统扩展灵活
⑤ 安装维护方便 ⑥ 系统可靠性高
可编程序控制器
1、可靠性高 2、控制功能强 3、用户使用方便 4、编程方便、简单 5、设计、安装、调试周期短 6、易于实现机电一体化
止回阀类： 用于阻止介质倒流。包括各种结构的止回阀。
分流阀类： 用于分配、分离或混合介质。包括分配阀和 疏水阀等。 安全阀类： 用于超压安全保护。包括各种类型的安全阀。 二、按驱动方式：
a、电动
b、气动
C、液动
日常巡检及注意事项
1、查看仪表指示、记录是否正常，现场仪表指示和控制室显示仪表、调 节仪表指示值是否一致，调节器输出指示和调节阀阀位是否一致。 2、检查仪表本体和连接件损坏和腐蚀情况。
仪表自动化概括总结
自动控制原理第五章
均 匀 的
(lg ω)
0.1 0.2 0.3 … 1 2 3 … 10 20 30 … 100 200 …
ω
倍频程是均匀 均匀的 一倍频程是不均匀的, 十倍频程是均匀的! 倍频程是不均匀的 不均匀
§5.3 典型环节的频率特性
系统的传递函数可以看成是由若干个典型环节组成的. 系统的传递函数可以看成是由若干个典型环节组成的. 一,比例环节的频率特性 Y (s) = K 传递函数为 Φ ( s ) = R (s)
Im
ω =∞
(ω )
A(ω )
Re
ω =0
Φ( jω)
奈奎斯特 (N.Nyquist)在1932 年基于极坐标图 阐述了反馈系统 稳定性 奈奎斯特曲线, 简称奈氏图
2. 幅,相频率特性 它是将 A(ω) 和 (ω) 分别表示在以 为横坐标,以 A(ω) 分别表示在以ω 坐标, 坐标的平面上. 或 (ω) 为纵坐标的平面上.
A(ω)
ω单位为弧度/秒 单位为弧度 秒 单位为弧度
ω
(ω)
A(ω) 无量纲
ω
(ω) 单位为度 单位为度
3. 对数幅,相频率特性 对数幅,相频率特性——Bode图 图 纵坐标
幅频: L(ω ) = 20 lg A(ω ) 单位:分贝(dB) 单位:度 相频: (ω )
横坐标 以 lg ω 来分度,标注 ω ,单位:弧度 秒(rad/s) 分度, 单位:弧度/秒
本章需要掌握的主要内容:
典型环节 环节的频率特性 (1)典型环节的频率特性 系统开环频率特性的绘制 (2)系统开环频率特性的绘制 (3)利用频率特性分析系统的稳定性 利用频率特性分析系统的稳定性 (4)系统的稳态性能与动态性能分析 系统的稳态性能与动态性能分析 实验法求取元件或系统的 求取元件或系统的数学模型 (5)实验法求取元件或系统的数学模型
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★δ大小对控制系统的影响
Y Y
t
t
δ小于临界值
Y Y
δ=δ临
t
t
δ适当
δ太大
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三、积分控制(integral）
当对控制质量有更高要求时，就需要在比例的基础上， 再加上能消除余差的积分控制作用。 1. 积分控制规律 积分控制作用的输出变化量P与输入偏差的积分成正比。
P KI
edt
e A t P t0
23
练习题
1. 一台DDZ-Ⅲ温度比例控制器，测温范围为200～1200℃，当 温度给定值由800℃变动到850℃时，其输出由由12mA变化 到16mA。试求该控制器的比例度及放大系数。 2.一台具有比例积分控制规律的DDZ-Ⅱ型控制器，其比例度 为80%，积分时间为1min,稳态后，输出为6mA。某瞬间，输 入偏差突然增加了0.3mA，问其比例输出为多少？经过3min 后，其输出将为多少？
KI—积分速度，表示积分作用 强弱的参数。 当输入偏差为常数A时,
P K I Adt K I At
控制特点：能消除余差,控制不及时。
t0
t
12
2. 比例积分控制规律及特点
★比例积分的控制规律 比例积分控制规律是将比例作用与积分作用叠加，其数 学表达式为：
p Kp ( e K I edt )
第四节 数字式控制器
一、数字式控制器的主要特点
模拟式控制器采用模拟技术，以运算放大器等模拟电 子器件为基本部件；而数字式控制器采用数字技术，以
微处理机为核心部件。
★ 实现了模拟仪表与计算机一体化； ★ 具有丰富的运算处理功能； ★ 使用灵活方便，通用性强； ★ 具有通讯功能，便于系统扩展；
★ 可靠性高，维护方便。
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★ 比例控制系统余差的产生
控制结果会产生余差，这是比例控制器固有的特性所决 定的。为什么？ 如果系统原来处于平衡状态，液位恒定在某一位置上， 在某一时刻t0 时，系统外加一干扰作用，液位开始下降， 于是阀门开大，加大进水量，经过一段时间后，当进水量和 出水量相等时，液位不再变化。此时，液位稳定在一个新的 稳定值上。新的稳定值和设定值之间存在着差值，这个差值 就叫余差。 比例控制的优点是反应快，控制及时。有偏差信号时， 输出立刻与它成比例地变化，偏差越大，输出的控制作用越 强。缺点是有余差存在。
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各种不同的控制作用下的过渡过程
e 3 2 1 1: PID(比例积分微分） 2: PI(比例积分） 3: PD (比例微分）
t
曲线1: PID控制器，控制质量比较好，余差为零， 控制时间短； 曲线2: PI控制器，调节时间较长，余差为零； 曲线3: PD控制器，调节时间较短，但有余差。 只要合理选择δ 、Ti、TD三参数，就能获得较高的控制 质量。
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比例控制举例
相当于把位式控制的位 数增加到无穷多位，成 为连续控制。浮球是测 量元件，杠杆是一个最 简单的控制器。
从图可以看出：a/b = P/e； 阀门开度的变化量为：P = KP×e ，KP=a/b ，是可调的。
8
2.比例度δ
工业生产上所用的比例控制器常采用比例度δ来代替Kp， 用δ来表示控制作用的强弱。 ★ 比例度δ的定义：
第五章 自动控制仪表
第一节 概述 第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程 第三节 模拟式控制器 第四节 数字式控制器
1
第一节 概 述
控制仪表的发展历程: ★基地式控制仪表
控制装置与检测装置、显示装置一起组装在一个整体 之中,同时具有就地检测、控制与显示功能。
★ 单元组合式仪表
单元组合式仪表是将仪表按其功能的不同分成若干个 单元，每个单元只完成其中一种功能。各个单元之间以统 一的标准信号联系。DDZ-Ⅱ、DDZ-Ⅲ型。
一、DDZ-Ⅲ型电动控制器简介
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二、使用基型控制器注意事项:
★正确设置内外设定开关。 “内”设定时，设定电压信号由控制器内部的设定电路产生， 操作者通过设定值拨盘确定设定信号的大小。在定值系统中， 控制器应设置于“内”设定。 “外”设定时，由外部装置提供设定值信号。在随动控制系 统中，控制器应处于“外”设定。 ★一般在刚开车或控制状况不正常时采用手动控制，待系统正 常后无扰动切换到自动控制。 ★控制器“正”“反”作用不能随意选择，要根据工艺要求及 控制阀的气开、气关来决定，保证控制系统为负反馈。 ★正确设置P、I、D参数。要通过参数整定，选择一组合适的 PID参数，这样才能保证控制器在控制系统中发挥作用。 22
t0
t
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2.比例微分控制规律及特点
比例微分控制规律：
p Kp (e TD de dt
e
)
A t0
当输入阶跃信号后，微分部分 先跳跃上去，将输入放大，然后 P 慢慢下降，直到微分作用消失， 最后只剩下比例作用了。 微分 微分时间TD是表征微分控制作 用强弱的一个重要参数。TD太大， 微分作用太强，会引起振荡；TD 太小，微分作用不够显著，对控 制质量改善不大，但系统稳定性 较好。
P Pmax
衡量双位控制过程的品质指标： 振幅：Hmax-Hmin 周期：T
t
Pmin
H Hmax H0 Hmin t
6
二、比例控制规律(proportion)
位式控制的缺点： 位式控制中，被控变量不可避免地产生持续的等幅振荡 过程。原因：在双位控制系统中，控制器只有两个特定的输 出值，相应的执行器也只有两个极限位置（开和关）。 解决办法： 应让控制器的输出P与被控制变量的偏差e成比例，即偏 差大，控制器的输出也大，这样就出现了比例控制规律。 1、比例控制规律： P = KP×e KP—比例放大系数
e x max x min p p
max
p
min
100 %
比例度δ的物理意义：要使控制器输出变量满刻度时，其输入 偏差变化量占满量程的百分数，即为比例度。
1 p max p min Kp x x min max 100 %
24
t
比例 t0
t
16
五、比例积分微分(PID)控制规律
数学表达式为：
e A
p K p(e
1 TI
edt
TD
de dt
)
t P
积分 微分 比例
t
控制过程中，比例作用自 始至终与偏差相对应起调节作 用；微分作用在开始输出变化 最大，具有超前控制，最后逐 渐消失；积分在开始变化时作 用弱，到后来输出逐渐增大而 占主导地位，具有滞后控制， 直至消除余差。
KI 1 TI
e A t0
若偏差为阶跃信号(e=A)时,有：
p K pA Kp TI At
P
t
KPA
比例
t0 t
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利用这个关系,可以实测KP和TI。
★积分时间TI 对控制系统过渡过程的影响
Y
积分时间TI是表征积分作用强
弱的一个重要参数。 积分时间TI越小，积分作用越 强，反之积分作用越弱。 TI太小时，积分作用太强，消 除余差快，但控制系统的振荡加 剧，系统的稳定性下降； TI过大 时，余差的消除就相当慢。
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第三节 模拟式控制器
在模拟式控制器中，所传送的信号为连续的 模拟信号。模拟控制器一般由偏差检测环节和PID 运算环节组成。
测量信号 偏差 PID运算环节 输出信号
偏差检测环节
P
给定信号
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一、DDZ-Ⅲ型电动控制器简介
★采用高增益、高阻抗线性集成电路组件,提高了仪表精度、 稳定性和可靠性,降低了功耗。 ★采用集成电路，扩展了功能，在基型控制器的基础上增加了 各种功能。如非线性控制器、前馈控制器及附加单元。 ★整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，增加了安全单元安全栅。 ★有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具 有双向无平衡扰动特性，提高了控制器的操作性能。无扰切 换是指控制器在不同操作方式切换瞬间保持输出值不变，这 样控制阀的开度也将保持不变。 ★采用国际标准信号制。电气零点不是从零开始，容易识别断 20 电、断线等故障。
★以微处理器为基元的控制装置
以微处理器为基元的控制装置其功能丰富、操作方便， 很容易构成各种复杂控制系统。如DCS、PLC等 。
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第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响
★ 研究控制器的控制规律是把控制器和系统断开，即在开环 时单独研究控制器本身的特性； ★ 控制规律是指控制器的输出信号与输入信号之间的关系。 P=f(e)=f(z-x) ★ 经常假定e为一个阶跃信号，研究输出信号P随时间的变化 规律。 ★ 控制器的基本规律有位式控制、比例控制（P）、积分控 制（I）、微分控制（D）及它们的组合形式； ★ 不同的控制规律适应不同的生产要求，如果选用不当，不 但不能起到好的作用，反而会使控制过程恶化，甚至造成 事故； ★ 必须了解常用的几种控制规律的特点与适用条件，然后 根据过渡过程品质指标要求，结合具体对象特性做选择。 3
一、双位控制
双位控制规律控制器只有两个输出值，执行器也相应有 “开”和“关”两个极限位置，故双位控制又称开关控制。
1、理想的双位控制输出P和偏差e之间的关系：
P Pmax e Pmin
4
2.双位控制实例
5
实际应用的双位控制具有一个中间区。偏差在中间区内时， 控制机构不动作。当偏差达到一定数值时，控制器的输出变为 最大Pmax或最小Pmin,控制机构处于开或关的位置。 实际的双位控制在Hmax和Hmin间作等幅振荡。
t Y Ti太小
t Y Ti 适当
t
Ti 太大
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四、 微分控制(Differention)
1.微分控制规律及特点 微分作用的输出变化是和被控变量的变化速度成正比的， 即: de