过程控制与自动化仪表
自动化仪表及过程控制
第一章绪论本章提要1.过程控制系统的基本概念2.过程控制的发展概况3.过程控制系统的组成4.过程控制的特点及分类5.衡量过程控制系统的质量指标授课内容第一节过程控制的发展概况1.基本概念过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。
(P3) 过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。
(P3)2.过程控制的重要性z进入90年代以来自动化技术发展很快,是重要的高科技技术。
过程控制是自动化技术的重要组成部分。
在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。
3.过程控制的发展概况z19世纪40年代前后(手工阶段):手工操作状态,凭经验人工控制生产过程,劳动生产率很低。
z19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段):过程控制发展的第一个阶段,一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。
主要特点:检测和控制仪表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表);过程控制系统结构------单输入、单输出系统;被控参数------温度、压力、流量和液位参数;控制目的------保持这些参数的稳定,消除或者减少对生产过程的主要扰动;理论-----频率法和根轨迹法的经典控制理论,解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。
z19世纪60年代(综合自动化阶段):过程控制发展的第二个阶段,工厂企业实现车间或大型装置的集中控制。
主要特点:检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表,计算机控制系统的应用,实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC);过程控制系统结构------多变量系统,各种复杂控制系统,如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统;控制目的------提高控制质量或实现特殊要求;理论-----除经典控制理论,现代控制理论开始应用。
过程控制与自动化仪表课程设计
过程控制与自动化仪表课程设计前言过程控制与自动化仪表课程是工程领域中非常重要的基础课程之一,它涉及到工程研发、生产运营以及企业管理等多个方面。
本文将介绍一种基于实践的课程设计方法,旨在让学生深入掌握过程控制与自动化仪表的基础知识。
设计目标•确定学生对过程控制与自动化仪表的基本概念和技术掌握程度。
•培养学生的设计和实验能力,让他们能够运用所学知识分别设计并完成过程控制实验和自动化仪表实验。
•提高学生的团队合作和沟通能力,通过设计项目的过程,激发学生的创新潜力。
设计内容过程控制实验设计实验一:温度控制系统设计在该实验中,学生需要设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。
通过调整控制器的参数,让温度快速稳定在设定值附近,并且能够在温度变化时快速响应和自适应调整。
实验二:流量控制系统设计在该实验中,学生需要设计一个基于比例控制算法的流量控制系统。
通过调整控制器的参数,让流量在设定值附近稳定,并且能够在流量变化时快速响应和自适应调整。
自动化仪表实验设计实验三:温度传感器的实现在该实验中,学生需要实现一个基于热电偶的温度传感器。
通过校准测试,让学生了解测量误差来源和校准方法。
实验四:流量计的实现在该实验中,学生需要实现一个流量计,通过实验测试让学生了解其特性和测量误差来源。
设计方法阶段一:学习基础概念和技术在本阶段,学生需要学习过程控制和自动化仪表的基础概念和技术,包括控制系统、PID控制器、量程、精度等方面的知识。
阶段二:组建设计小组在本阶段,每个小组需要选择一个相对复杂的课程设计内容,进行深入的研究和讨论,拟定初步设计方案。
阶段三:设计与实现在本阶段,学生需要分成小组,负责具体的实验设计与实现。
在设计的过程中,需要充分考虑过程控制和自动化仪表的基本原理和设计要求。
在实现的过程中,需要用到软件工具和实验平台。
阶段四:实验测试与评价在本阶段,学生需要对实验设计进行测试,并记录数据处理结果。
测试过程中需要考虑实验中的各种随机与不确定因素。
过程控制与自动化仪表PPT
图1-9 过渡过程品质指标示意图
假定自动控制系统在阶跃输入作用下,被控变量的 变化曲线如上图所示,这是属于衰减振荡的过渡过程
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五种重要品质指标之一
1. 最大动态偏差或超调量
最大动态偏差是指在过渡过程中,被控变量偏 离稳态值的幅度。在衰减振荡过程中,最大偏差 就是第一个波的峰值。特别是对于一些有约束条 件的系统,如化学反应器的化合物爆炸极限、触 媒烧结温度极限等,都会对最大偏差的允许值有 所限制。
发散震荡过程
X
过程控制与自动化仪表
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预备知识
○、数学模型的基本概念 一、控制系统的运动微分方程 二、非线性数学模型的线性化
微分方程 传递函数 脉冲响应函数
三、拉氏变换和拉氏反变换 四、传递函数
五、系统方框图和信号流图
六、控制系统传递函数推导举例
11/19/2019 过程控制与自动化仪表
自动化仪表 与
过程控制
1
概念
自动化:机器设备、系统或过程(生产、管理过程)在没
有人或较少人的直接参与下,按照人的要求,经过自动检测、 信息处理、分析判断、操纵控制,实现预期的目标的过程。
电力
过程控制 石油
煤炭
自动化钢铁运动控制Fra bibliotek冶金 化工
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2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
态,这种状态就是静态。
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动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡,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,这种状态叫做动态。
[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表
第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具,它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中,过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求。
过程控制仪表包括调节器(也叫控制器)、执行器、操作器,以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
过程控制仪表的分类:●按能源形式分类:液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。
●按结构形式分类:基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。
[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体,附加某些控制机构而组成。
基地式控制仪表特点:—般结构比较简单、价格便宜.它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录,而已还具有控制功能,因此它比较适用于单变量的就地控制系统。
目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。
[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元,各单元之间采用统一信号进行联系。
使用时可根据控制系统的需要,对各单元进行选择和组合,从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。
特点:使用灵活,通用性强,同时,使用、维护更作也很方便。
它适用于各种企业的自动控制。
广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。
[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。
它以模拟器件为主,兼用模拟技术和数字技术。
整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成,控制柜内安装的是具有各种功能的组件板,采用高密度安装,结构紧凑。
这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
第1章(P15)1、基本练习题(1)简述过程控制的特点。
Q:1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成;2)被控过程复杂多样,通用控制系统难以设计;3)控制方案丰富多彩,控制要求越来越高;4)控制过程大多属于慢变过程与参量控制;5)定值控制是过程控制的主要形式。
(2)什么是过程控制系统?试用框图表示其一般组成。
Q:1)过程控制是生产过程自动化的简称。
它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制,是自动化技术的重要组成部分。
过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制,使其保持为定值或按一定规律变化,以确保产品质量和生产安全,并使生产过程按最优化目标自动进行。
2)组成框图:(3))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?Q:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1)模拟仪表的信号:气动0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC。
2)数字式仪表的信号:无统一标准。
(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。
Q:是串级控制系统。
方块图:(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的?Q:1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。
2)略(8)通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。
Q:1)按结构不同,分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统;按设定值不同,分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。
2)略(10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗?为什么?Q:1)不是这样。
2)比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等。
(11)构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么?Q:1)是。
2)这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。
2、综合练习题(1)简述图1-11所示系统的工作原理,画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
《⾃动化仪表与过程控制》练习题及参考答案1、过程控制系统⼀般由控制器、执⾏器、被控过程和测量变送等环节组成。
2、仪表的精度等级⼜称准确度级,通常⽤引⽤误差作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减⽐n 、超调量σ和过渡过程时间t s ;静态质量指标有稳态误差 e ss 。
4、真值是指被测变量本⾝所具有的真实值,在计算误差时,⼀般⽤约定真值或相对真值来代替。
5、根据使⽤的能源不同,调节阀可分为⽓动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三⼤类。
6、过程数学模型的求取⽅法⼀般有机理建模、试验建模和混合建模。
7、积分作⽤的优点是可消除稳态误差( 余差),但引⼊积分作⽤会使系统稳定性下降。
单闭环⽐值控制、双闭环⽐值控制和8、在⼯业⽣产中常见的⽐值控制系统可分为变⽐值控制三种。
9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型,然后将预估器并联在被控过程上,使其对过程中的纯滞后进⾏补偿。
10、随着控制通道的增益K0 的增加,控制作⽤增强,克服⼲扰的能⼒最⼤,系统的余差减⼩,最⼤偏差减⼩。
11、从理论上讲,⼲扰通道存在纯滞后,不影响系统的控制质量。
12、建⽴过程对象模型的⽅法有机理建模和系统辨识与参数估计。
13、控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、迅速和可靠。
14、控制阀的选择包括结构材质的选择、⼝径的选择、流量特性的选择和正反作⽤的选择。
15、防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益K f 增加,扰动作⽤增强,系统的余差增⼤,最⼤偏差增⼤。
17、在离⼼泵的控制⽅案中,机械效率最差的是通过旁路控制。
⼆、名词解释题答:衰减⽐n定义为:n B1 B2衰减⽐是衡量系统过渡过程稳定性的⼀个动态指标。
为保证系统⾜够的稳定程度,⼀般取衰减⽐为4:1~10:1。
2、⾃衡过程答:当扰动发⽣后,⽆须外加任何控制作⽤,过程能够⾃发地趋于新的平衡状态的性质称为⾃衡性。
自动化仪表与过程控制考试总结-1
前言+第一章1、自动化仪表:是实现工业生产过程自动化的重要工具,它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中,自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求。
2、过程控制仪表包括:检测仪表、调节仪表(也叫控制器)、执行器,以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
3、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。
4、标准信号制度:国际电工委员会规定:过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA,直流电压1-5V。
我国DDZ型仪表采用的标准信号:DDZ-Ⅰ型和DDZ-Ⅱ型仪表:0-10mA。
DDZ-Ⅲ型仪表:4-20mA。
5、我国的DDZ型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。
6、采用电流信号的优点:电流不受传输线及负载电阻变化的影响,适于远距离传输。
动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。
对于要求电压输入的受信仪表和元件,只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。
7、采用直流信号的优点:a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在移相问题;b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。
8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件,能将温度信号转换成电势信号(mV)。
特点:结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。
一般用于测量500~1600℃之间的温度。
9、热电偶的测温原理:将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,若两个连接点温度不同,回路中会产生电势。
此电势称为热电势,并产生电流。
10、对于确定的热电偶,热电势只与热端和冷端温度有关。
11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。
12、热电阻:对于500℃以下的中、低温,热电偶输出的热电势很小,容易受到干扰而测不准。
过程控制及自动化仪表总结
过渡过程的品质指标有哪些?请结合下图解释各种品质指 标的含义。
y
AB
新稳态值 原稳态值
B’
C
ts
t
过程控制及自动化仪表总结
2.过程参数检测技术
★温度的检测 热电偶、热电阻的测温原理、分度号的意义 热电偶产生热电势的条件 热电偶的应用定则 常用的冷端温度补偿方法
★压力的检测 弹性式压力计的测压原理 常用的弹性元件:弹簧管、膜片、波纹管 常用压力计的选过程型控制与及自使动化用仪表总结
❖ 用标准压力表来校准工业压力表时,应如何选用 标准压力表精度等级?可否用一台精度等级为 0.2级,量程为25MPa 的标准表来检验一台精 度等级为 1.5 级,量程为2.5MPa的压力表?为 什么?
过程控制及自动化仪表总结
练习题
❖ 用标准压力表来校准工业压力表时,应如何选用 标准压力表精度等级?可否用一台精度等级为 0.2级,量程为25MPa 的标准表来检验一台精 度等级为 1.5 级,量程为2.5MPa的压力表?为 什么? ▪ 标准表可能产生的最大绝对误差为 △max1=(25-0)×0.2%=0.05 (MPa) ▪ 被校表允许的最大绝对误差为 △max2=(2.5-0)×1.5%=0.0375 (MPa) ▪ △max1 > △max2 ,这种选择是不合适的。
❖ 什么是仪表的测量范围及上、下限和量程?彼此 有什么关系?
▪ 用于测量的仪表都有测量范围,测量范围的最 大值和最小值分别称为测量上限和测量下限, 量程是测量上限值和测量下限值的差,用于表 示测量范围的大小。
▪ 已知上、下限可以确定量程,但只给出量程则 无法确定仪表的上、下限以及测量范围。
过程控制及自动化仪表总结
过程控制及自动化仪表总结
自动化仪表与过程控制课程设计
自动化仪表与过程控制课程设计引言自动化是现代科学技术的重要分支之一,是制造业和生产过程中提高企业自动化水平的重要手段。
而在自动化过程中,仪表的作用愈发重要,是自动化控制的重要组成部分。
因此,在工科专业中,自动化仪表与过程控制课程的设计至关重要。
本文将介绍一份适用于大学本科工科专业的自动化仪表与过程控制课程设计,主要针对课程设置、课程内容及教学方法进行说明。
课程设置本课程适用于大学自动化、机电、电子等工科专业及相关专业的本科生。
设置为必修课程。
课时数:64学时,分为48学时的理论课和16学时的实验课。
课程内容第一章仪表基础知识1.1 仪表的定义及分类1.2 量的概念1.3 误差及其类型1.4 仪表的精度1.5 温度补偿技术1.6 信号变换与传输第二章传感器2.1 传感器的概述2.2 压力传感器2.3 温度传感器2.4 液位传感器2.5 光电传感器2.6 传感器的选择和应用第三章过程控制基础3.1 进程控制的基本概念3.2 线性控制系统3.3 非线性控制系统3.4 离散控制系统3.5 工艺数学模型3.6 控制系统的组成要素第四章模拟控制技术4.1 信号的超前/滞后、反向作用及校正4.2 模拟控制系统的组成4.3 PID控制器4.4 模拟控制器的调节4.5 工业过程控制的典型应用第五章数字控制技术5.1 数字控制系统的组成5.2 采样定理及信号处理5.3 数字控制器5.4 数字化控制系统的参数调节5.5 数字化控制器的应用第六章实验6.1 传感器基本实验及性能测试6.2 测量实验6.3 PID控制实验6.4 数字化控制实验教学方法本课程采用理论授课与实验相结合的教学方法。
理论授课重点讲解基础理论知识,注重理论与实际应用的结合,引导学生了解自动化及仪表测控原理,为后续应用理论打下基础。
实验课重点围绕课程内容,从器件的使用、检测及调整、故障分析与处理等角度进行讲解,让学生实际操作并获得实际经验。
在平时教学过程中,老师应设置互动环节,引导学生思考、发问、交流,以达到更好的教学效果。
过程控制与自动化仪表
第一章1、不设反馈环节的,称为开环控制系统;设有反馈环节的,称为闭环控制系统。
2、开环控制是最简单的一种控制方式。
它的特点是,仅有从输入益到输出端的前向通路,而没有从输出端到输入端的反馈通路。
3、开环控制系统的特点是:操纵情度取决于组成系统的元器件的精度,因此对元器件的要求比较高。
4、开环控制系统普通是根据经验来设计的。
5、为了实现系统的自动控制,提高控制精度,可以改变控制方法,増加反馈回路来构成闭环控制系统。
6、系统的输岀量通过测量变送元件返回到系统的输入端,并和系统的输入量作比较的过程就称反馈。
7、如果输入量和反馈量相减则称为负反馈;反之若二者相加,则成为正反馈。
8、闭环控制系统的自动控制或者自动调节作用是基于输出信号的负反馈作用而产生的,所以经典控制理论的主要研究对象是负反馈的闭环控制系统,研究目的是得到它的普通规律,从而可以设计岀符合要求的、满足实际需要的、性能指标优良的控制系统。
9、由人工来直接进行的控制称为人工控制。
10、人在控制过程中起到了祖测、比较、判断和控制的作用,而这个调基过程就是n栓测偏差、纠正偏差”的过程。
11、液位变送器代替玻璃管液位计和人眼;控制器代替人脑;调节阀代替人手。
过程控制系统普通由自动化装置及生产装置两部份组成。
生产装置包括:被控对象;自动化装置包括:变送器,控制器,执行器。
12、系统的各种作用虽:①被控变量②设定值③测量值④控制变量⑤扰动量⑥偏差13、在生产过程中,如果要求控制系统使被控变量保持在一个生产指标上不变,或者说要求工艺参数的设定值不变,则将这种控制系统称为定值控制系统。
14、该定值是一个未知变化虽的控制系统称为随动控制系统,又称为自动跟踪系统。
15、程序控制系统的设定直也是变化的,但它是时间的已知函致,即頑定直按一定的时间顺序变化。
16、过程控制系统有两种状态:①系统的稳态②系统的动态。
17、过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。
过程控制与自动化仪表
过程控制与自动化仪表1. 引言过程控制与自动化仪表是现代工业生产中不可缺少的一部分,它们在监测、控制和优化工业过程中起着重要的作用。
过程控制与自动化仪表技术的应用可以提高工业生产的效率、质量和安全性,减少人力资源的消耗,实现工业自动化。
本文将介绍过程控制与自动化仪表的基本概念、发展历程以及在工业生产中的应用。
同时还会讨论一些常见的过程控制与自动化仪表的类型和工作原理,以及它们在不同行业中的具体应用案例。
2. 过程控制与自动化仪表基本概念过程控制与自动化仪表是指一系列用于监测、控制和调节工业过程的设备和系统。
它们可以通过测量和分析过程变量,控制工艺参数并实现自动化控制。
通过使用合适的传感器、执行器和控制算法,可以实现对工业过程的精密控制和优化。
过程控制与自动化仪表主要由以下几个组成部分构成:•传感器:用于测量各种物理量,如温度、压力、流量等;•控制器:根据传感器测量值和设定值进行逻辑运算,生成控制信号;•执行器:接收控制信号,并执行相应的动作,如开关、阀门等;•监控系统:用于监视和记录工业过程中的各种参数和状态;•人机界面:提供工业过程的可视化显示和人机交互界面。
3. 过程控制与自动化仪表的发展历程过程控制与自动化仪表的发展可以追溯到工业革命时期。
在工业革命之前,工业生产主要依靠人工操作,效率低下且易出错。
随着机械设备和工业化的发展,工业生产越来越复杂,对自动化控制的需求也越来越迫切。
20世纪初,工程师们开始研究和开发过程控制与自动化仪表技术。
最早的控制系统是基于机械和电气设备的。
随着电子技术的发展,电子仪表逐渐取代了机械仪表,实现了对工业过程更加精确的控制。
到了20世纪中叶,随着计算机技术的进一步发展,数字化控制系统开始应用于工业生产。
数字化控制系统通过采集和处理大量数据,实现了对工业过程的智能化控制,并提高了系统的可靠性和稳定性。
近年来,随着互联网和物联网技术的快速发展,过程控制与自动化仪表也越来越趋向于网络化和智能化。
自动化仪表与过程控制第六版答案
自动化仪表与过程控制第六版答案0-1自动化仪表是指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?自动化仪表:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表:由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2 DDZ-I型与DDZ-I型仪表的电压,电流信号输出标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?P5第二段0-3什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分?P5~60-4什么是仪表的精确度﹖试问一台量程为-100~100C,精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1摄氏度1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么叫热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?答:a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流。
b、铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜。
c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。
d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品。
1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?答: a、在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性。
b、连接导线为铜线,环境温度变化,则阻值变,若采用平衡电桥三线连接,连线R使桥路电阻变化相同,则桥路的输出不变,即确保检流计的输出为被测温度的输出。
1-3说明热电偶温度变送器的基本结构,工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。
在什么情况下要做零点迁移?答:a、结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路、放大电路及反馈电路三部分。
2024版自动化仪表与过程控制培训教材
01
反馈控制原理
将被控变量的测量值与设定值进 行比较,根据偏差进行调节,使
被控变量稳定在设定值附近。
02
前馈控制原理
根据扰动量的大小和方向,提前 对系统进行调节,以减小或消除
扰动对被控变量的影响。
03
过程控制方法
包括PID控制、模糊控制、神经 网络控制等,根据被控对象的特 点和控制要求选择合适的控制方
制定维护保养计划表
将维护保养内容按照周期进行排列, 形成计划表,方便执行和检查。
明确维护保养内容
包括仪表的清洁、润滑、紧固、调整 以及防腐等。
常见故障类型及诊断方法
01
仪表无指示或指示异常
检查电源、信号线路、传感器 等是否正常,判断是否为仪表
内部故障。
02
仪表控制失灵
检查控制阀门、执行器等是否 正常,判断是否为控制系统故
自动化仪表与过程控制培训教 材
目录
• 自动化仪表概述 • 过程控制基本原理 • 自动化仪表选型与安装 • 过程控制系统设计与实施 • 自动化仪表维护与故障排除
目录
• 过程控制系统优化与升级 • 培训教材编写与使用方法
01
自动化仪表概述
自动化仪表定义与分类
01
自动化仪表定义
02
自动化仪表分类
自动化仪表是一种能够自动完成测量、控制、显示、记录等功能的设 备,广泛应用于各种工业自动化领域。
性能评估模型构建
03
基于数据分析,构建性能评估模型,对系统性能进行量化评估。
优化策略制定及实施效果评估
1 2
瓶颈分析 针对系统性能瓶颈,进行深入剖析,找出制约因 素。
优化方案制定 根据瓶颈分析结果,制定针对性的优化方案。
过程控制与自动化仪表PPT课件
块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间
的作用信号。
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第二节过程控制系统的组成及其分类
液位自动控制的方块图
• 方块图中, x 指设定值;z 指输出信号;e 指偏差 信号;p 指发出信号;q 指出料流量信号;y 指被 控变量;f 指扰动作用。当x 取正值,z取负值,e= x- z,负反馈;x 取正值,z取正值, e= x+ z,正 反馈。
第二节 过程控制系统的组成及其分 类
1.定值控制方法
“定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中,若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。
2.随动控制系统(自动跟踪系统)
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。
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第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡,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,这种状态叫做动态。
结论:在自动化工作中,了解系统的静态是必要的,但是了 解系统的动态更为重要。因为在生产过程中,干扰是客观存 在的,是不可避免的,就需要通过自动化装置不断地施加控 制作用去对抗或抵消干扰作用的影响,从而使被控变量保持 在工艺生产所要求控制的技术指标上。
图1-11 温度控制系统过渡过程曲线
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第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指 标
解 最大偏差A=230-200=30℃ 余差C=205-200=5℃ 由图上可以看出,第一个波峰值B=230-205=25℃, 第二个波峰值B′=210-205=5℃, 故衰减比应为B:B′=25:5=5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔, 故周期T=20-5=15(min)
自动化仪表与过程控制复习资料
自动化仪表与过程控制复习资料1、过程控制的特点?答:①对象复杂②对象存在滞后③ 对象特性具有非线性④控制系统复杂2、过程控制系统的3个主要发展阶段答:①仪表自动化阶段②计算机控制阶段③综合自动化阶段3、过程控制系统的基本组成答:①被控对象②传感器和变送器③控制器(调节器)④执行器⑤控制阀4、定值控制系统、随动系统、程序控制系统的定义答:①定值控制系统:设定值保持不变(为一恒定值)的反馈控制系统称为定值控制系统。
②随动系统:设定值不断变化,且事先是不知道的,并要求系统的输出(被控变量)随之而变化。
③程序控制系统:设定值也是变化的,但它是一个已知的时间函数,即根据需要按一定时间程序变化。
5、递减比(衰减比)、超调量、过渡过程时间、静态偏差、相应曲线评价准则(IAE/ISE/ITAE )。
答:(1)递减比:根据实际操作经验,为保持足够的稳定裕度,一般希望过渡过程有两个波左右,与此对应的衰减比在4:1到10:1的范围内。
(2)超调量:最大动态偏差占设定值的百分比称为超调量。
(不能过大)(3)过渡过程时间:原处于平衡的控制系统受扰动后,由于系统的控制作用,被控量过渡到被控量稳态值的2%~5%时,达到新的平衡状态所经历的时间,也称为过渡过程时间、稳定时间。
(4)静态偏差:过渡过程结束,设定值与被控参数的稳态值之差。
(5)相应曲线评价准则:误差积分IE (不合理);绝对误差积分IAE (公认,常用);平方误差积分ISE (抑制大误差);偏差绝对值与时间乘积积分(ITAE )(抑制长时间过渡过程)。
1、量程调整的目的:使变送器的输出信号上限值与测量范围的上限值相对应。
量程调整相当于改变变送器的输入输出特性的斜率,也就是改变变送器输出信号y 与输入信号x 之间的比例系数。
2、零点调整和零点迁移:零点调整使变送器的测量起点为零,而零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值(正值或负值)。
测量的起始点由零变为某一正值,称为正迁移;反之称为负迁移。
过程控制与自动化仪表
过程控制与自动化仪表简介过程控制是指通过测量与调节技术来实现对工业过程的控制,以达到预定的工艺要求。
而自动化仪表则是过程控制中不可或缺的一部分,它用来测量、记录和控制各种过程变量,为过程控制提供准确的数据与反馈信息。
本文将对过程控制与自动化仪表进行详细介绍。
过程控制过程控制是指对工业过程进行监测与调节,以实现所需的工艺要求。
过程控制可以分为两种类型:开环控制和闭环控制。
开环控制开环控制是一种基本的控制方式,它仅通过设置一组固定的控制参数来实现对工业过程的控制。
开环控制没有反馈机制,因此无法对过程中的变化进行实时调节。
这种控制方式适用于对过程中变化不大的情况,例如温度或压力稳定的控制。
闭环控制闭环控制是一种更为高级的控制方式,它通过测量过程变量并与设定值进行比较,然后根据比较结果进行调整。
闭环控制能够实时监测过程中的变化,并通过反馈机制来调整控制参数,使得过程保持稳定。
这种控制方式适用于对过程变化较大的情况,例如温度、液位或流量等。
自动化仪表自动化仪表是过程控制中的核心设备,用于测量、记录和控制各种过程变量。
自动化仪表通常由传感器、执行器和控制器组成。
传感器传感器是自动化仪表中最基本的部件,用于将物理量转换为电信号。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器等。
传感器的选择需要根据需要测量的物理量和工艺要求来确定。
执行器执行器是用于控制过程变量的设备,它根据控制器的指令进行动作。
常见的执行器包括电动阀、电动调节阀、气动执行器等。
执行器的选择需要考虑控制要求、工作环境和应用场景等因素。
控制器控制器是自动化仪表的核心,用于接收传感器的信号并根据设定值进行控制。
常见的控制器有PID控制器、PLC控制器等。
控制器的选择需要根据控制要求和控制策略来确定。
过程控制与自动化仪表的应用领域过程控制与自动化仪表广泛应用于各个工业领域,包括石化、制药、电力、冶金等。
以下是一些典型的应用领域:石化工业在石化工业中,过程控制与自动化仪表用于监测与控制各个工艺单元,例如蒸馏塔、反应器、炉窑等。
过程控制与自动化仪表期末试卷及答案5套
试卷一一、填空题(每空1分,共20分)1.所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置,对生产过程、工艺参数、目标要求等进行,使之按照预定的方案达到要求的指标。
2.按输入量变化的规律分类,自动控制系统可以分为系统、系统、系统。
3.过程控制系统的要求、、经济性。
4. 在经典控制理论中,主要有,和根轨迹法等几种分析方法。
5. 对数幅频特性L(ω)或它的渐近线大多与lgω成关系。
因此,若以L(ω)为纵轴,lgω为横轴,则其图线将为。
6. 热电阻Cu50中的“Cu”是指,“50”是指。
7. 电容式压力变送器由测量部件、和三部分组成。
8. 执行器按其能源形式分为液动、、三大类。
9. DCS是指。
10.串级控制系统能迅速克服进入回路的扰动,改善控制器的广义对象特性,容许回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
二、选择题(每题2 分,共20分)1、控制系统时域分析中,最常用的典型输入信号是( )。
A. 阶跃函数B. 脉冲函数C. 斜坡函数D. 正弦函数2、与开环控制相比较闭环控制的特征是()A.系统有执行元件B.系统有控制器C.系统有放大元件D.系统有反馈环节3、积分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。
A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°4、根据对象特性来选择控制规律时,对于控制通道滞后小,负荷变化不大,工艺参数不允许有余差的系统,应当选用( )控制。
A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分5.如果系统不稳定,则系统( )A.不能工作B.可以工作,但稳定误差很大C.可以工作,但过渡时间很长D.可以正常工作6..电—气阀门定位器将4-20MA的标准信号转换为()的标准气压信号。
A、0.04MA-0.02MA B 0.02MA-0.1MA C、0.01-0.05MA D 0.03-0.15MA7.测4~20mA电流信号时用以下哪些工具:()A.螺丝刀B.万用表C.校验仪(气压)D.试电笔8.液位调节系统的调节规律,通常选用()。
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16、量程调整的目的是使变送器输出信号的上限值������������������������ 与测量范围的上限值������������������������ 相对应。 17、零点调整和零点迁移的目的都是使变送器输出信号的下限值 ������������������������ 与测量信号的下限值 ������������������������ 相对应。 18、物位是指设备和容器中液体或固体物料的表面位置。 19、电容式物位计适用各种导电、非导电液体的液位或粘性料位的远距离连续测量和指示,也 可用于导电和非导电液体之间及两种介电常数不同的非导电液体之间的界面测量。它不受真空、 压力及温度等环境的影响,安装方便,结构牢固,易维修,价格较低,但选型时应根据现场实际 情况,即被测介质的性质(导电性、粘性) 、容器类型(规则 /非规则、金属/非金属)选择合适 的电容式物位计。
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第四章
1、过程参数检测与变送作为过程控制技术的一个重要组成部分,是实现过程控制的基础。 能感受规定的被测量,并按照一定规律将其转换为可用电量的器件或装置就是传感器。 2、敏感元件是直接感受被测物理量,并以确定关系输出另一物理量的元件。 3、传感元件的作用是将传感元件输出的非电量转换为电参量。 4、测量转换电路的作用是将传感元件输出的电参量转换为便于传输和处理的电量。 5、变送器是把传感器的输出信号转变为可被空啊在其识别的信号的一种转换器。 6、信号制是指在成套仪表系列中,各个仪表的输入/输出之间采用何种统一的标准信号进行联络 传输的问题。 7、过程控制仪表使用的联络信号一般可分为气压信号和电动信号。 8、电动模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。 9、检测仪表的信号传输方式一般有两种:串联型和并联型。 10、变送器信号传送和供电的方式有三种。 11、绝对误差是指仪表的实测示值 X 与真值������������ 的差值。 12、相对误差是绝对误差△X 与真值������������ 的比值。 13、引用误差是绝对误差△X 与检测仪表量程������������ 之比的百分数。 14、准确度又称为精度,主要用于反映仪表的准确程度。 15、仪表的校表是指如何确定仪表的准确度等级,而仪表的选表是指如何选择仪表的准确度等 级。 根据仪表的校验数据来确定仪表的准确度等级, 仪表的允许误差应大于或等于仪表校验所得的最 大相对误差的百分数; 根据工艺要求选择仪表准确度等级时, 仪表的允许误差应小于或等于工艺 上所允许的最大相对误差的百分数。
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15、工程上往往把系统中包含的积分环节的个数������ 称为型别,或无静差度。 16、频率特性法是控制理论中常用的另一种分析方法,它通过系统开环频率特性的图形来分析 闭环控制系统的暂态特性和稳态特性。 17、频率特性又称频率响应,它是系统(或元件)对不同频率正弦输入信号的响应特性。 ������ ������ 称为幅值频率特性,简称幅频特性;������ ������ 称为相位频率特性,简称相频特性。两者统称频 率特性或幅相频率特性。频率特性常用符号表示。 18、同一个系统(或环节)的频率特性������ ������������ 与其传递函数������ ������ 之间存在确切的简单关系,将传递 函数的������用 ������������ 代替,就可以得到其频率特性������ ������������ 。 19、传递函数的极点和零点均在 s 复平面左侧的系统成为最小相位系统。传递函数的极点或零 点有在 s 复平面右侧的系统称为非最小相位系统。 20、最小相位系统的特点是:它的对数相频特性和对数幅频特性间存在着确定的对应关系,或 者对于最小相位系统,只需根据其对数幅频特性就能写出其传递函数。
第三章
1、若通过调整多数仍无法满足要求时,则可以在原有的系统中有目的地增添一些装置和元件, 人为的改变系统的结构和性能,使之满足所要求的性能指标,我们把这种方法称为系统校正。增 添的装置和元件称为校正装置和校正元件。 2、如果校正装置 Gc(s)串联在系统固有部分的前向通道中,则称为串联校正。 将校正装置 Gc(s)与需要校正的环节进行反馈连接,形成局部反馈回路,称为反馈校正。 3、复合校正是在反馈控制的基础上,引入输入补偿构成的校正方式,通常可以分为两种:一种 是引入给定输入信号补偿, ;另一种是引入扰动输入信号补偿。 4、在控制系统设计中,常用的校正方式是串联校正和反馈校正。
17、过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。 18、被控变量随时间的变化规律首先取决于作用于系统的干扰形式。 19、过程控制系统性能好坏的评价指标: “稳” 、 “准” 、 “快” 。 20、余差是控制系统过渡过程终了时,被控变量的稳态值与设定值之差。或者说余差就是过渡 过程终了时存在的残余偏差。 21、余差是衡量控制系统准确性的一个质量指标,余差越小越好。 22、若衰减比 n<1,过渡过程是发散振荡,n 越小发散越快;n=1,过渡过程为等幅振荡;n>1, 23、过渡过程是衰减振荡,n 越大,衰减越快,系统越稳定;当 n→∞时,系统过渡过程为非周期 衰减过程。 24、过渡时间������������ 越小越好。 25、峰值时间������������ 越小,表明控制系统反应越灵敏。 26、振荡周期短一些为好。 27、过程控制的任务和要求由过程控制系统加以实现,而自动化仪表则是过程控制系统的重要 组成部分。 28、被控对象通常是指通过一定物质流或能量流的工艺设备。当生产过程在较大工艺设备中进 行时,它们的动态特性通常是具有惯性大、延时长、变量多等特点,且还常伴有非线性与时变特
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5、无源校正装置通常是由一些电阻和电容组成的二端口网络。 6、有源校正装置是由运算放大器组成的调节器。 7、控制器就是一种校正装置,具有系统校正功能。 8、控制器的基本控制规律可归纳为四种:位式控制、比例控制、积分控制和微分控制。 9、在实际使用中,只要选用带上、下限触头的检测仪表、双位控制器,再配上继电器、电磁阀、 执行器等即可构成双位控制系统。 10、所谓比例度δ,就是指控制器输入的相对变化量与相应的输出相对变化量之比的百分比。 控制器的比例度δ可理解为: 要是输出信号左全范围变化, 输入信号必须改变全量程的百分之几。 比例控制是有余差的控制,余差的大小与比例度δ有关,与负荷的变化量有关。在同样的负荷变 化扰动下,比利度越少,比例增益越大,余差越少;在相同比例度下,负荷变化量越大,余差越 大。 11、积分控制是控制器的输出变化量△u 与输入偏差值 e 随时间的变化成正比的控制规律,亦即 控制器的输出变化速度与输入偏差值成正比。 12、与比例控制不同的是,在输入偏差为零时,比例控制器的输出变化量△u 是零,即处在初始 位置上,而积分控制器的输出却可以处在任何数值的位置上。 13、T1 是描述积分作用强弱的一个物理量。 14、在阶跃偏差作用下,控制器的输出达到比例输出的两倍所经历的时间。 一个比例积分控制器可以看成是粗调的比例作用与细调的积分作用的组合。 理想微分控制是指控制器的输出变化量△u 与输入偏差值 e 的变化速度成正比的控制规律。 常将微分作用与比利作用结合,构成比例微分控制规律(PD) 。 15、如果引入的微分作用太强,即 Td 太大,反而会引起控制系统剧烈振荡,这是必须注意的。
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������ ������ 为反馈连接的等效传递函数,一般称它为闭环传递函数,用 1 ∓������ ������ ������ ������
ϕ(s)表示。分母中的加号对应于负反馈;减号对应于正反馈。 4、无自衡对象在没有自动控制的情况下,不允许长时间无人监管。 5、对象在扰动作用破坏其平衡工况后,即使没有操作人员或控制器的干预,仍可自动恢复平衡 的特性,称为自衡特性。 6、有的对象或过程,在受到输入量作用后,输出量并不立即随即变化,而是要隔上一段时间才 会响应,这种现象称为滞后现象。滞后现象可分为传递滞后和容量滞后两种形式。传递滞后又称
性。 29、过程控制系统主要是对决定生产过程是否正常的条件进行控制,以保证整个生产过程的正 常进行。 30、对过程控制系统提出要求:①安全性 ②稳定性 ③经济性 31、过程控制的任务就是在了解、掌握生产工和系统综合指标要求的基础上,根据安全性、稳 定性、经济性的要求、应用控制理论、最优控制、系统论等理论知识,对系统进行分析和设计, 提出合理的控制方案, 设计报警和联锁保护系统, 选择最优的控制器参数及生产过程现场调试方 案等。
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13、在生产过程中,如果要求控制系统使被控变量保持在一个生产指标上不变,或者说要求工 艺参数的设定值不变,则将这类控制系统称为定值控制系统。 14、设定值是一个未知变化量的控制系统称为随动控制系统,又称为自动跟踪系统。 15、程序控制系统的设定值也是变化的,但它是时间的已知函数,即设定值按一定的时间顺序 变化。 16、过程控制系统有两种状态:①系统的稳态 ②系统的动态。
第一章
1、不设反馈环节的,称为开环控制系统;设有反馈环节的,称为闭环控制系统。 2、开环控制是最简单的一种控制方式。它的特点是,仅有从输入端到输出端的前向通路,而没 有从输出端到输入端的反馈通路。 3、开环控制系统的特点是:控制精度取决于组成系统的元器件的精度,因此对元器件的要求比 较高。 4、开环控制系统一般是根据经验来设计的。 5、为了实现系统的自动控制,提高控制精度,可以改变控制方法,增加反馈回路来构成闭环控 制系统。 6、系统的输出量通过测量变送元件返回到系统的输入端,并和系统的输入量作比较的过程就称 反馈。 7、如果输入量和反馈量相减则称为负反馈;反之若二者相加,则成为正反馈。 8、闭环控制系统的自动控制或者自动调节作用是基于输出信号的负反馈作用而产生的,所以经 典控制理论的主要研究对象是负反馈的闭环控制系统, 研究目的是得到它的一般规律, 从而可以 设计出符合要求的、满足实际需要的、性能指标优良的控制系统。 9、由人工来直接进行的控制称为人工控制。 10、人在控制过程中起到了观测、比较、判断和控制的作用,而这个调整过程就是“检测偏差、 纠正偏差”的过程。 11、液位变送器代替玻璃管液位计和人眼;控制器代替人脑;调节阀代替人手。 过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。生产装置包括:被控对象;自动化装置 包括:变送器,控制器,执行器。 12、系统的各种作用量:①被控变量 ②设定值 ③测量值 ④操纵变量 ⑤扰动量 ⑥偏差