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
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课程设计
1、概述计算机控制方法能够更加精确的控制液位，但是具有很强的专业性，在编写控制算法是必须全面考虑影响被控参数的因素，实现优先级别的排列，只有那样才能处理实际中出现的各种情况；最重要的是必须熟练掌握相应的计算机语言能够熟练应用软件实现算法的编写，计算机控制时为了实现实际测量量与计算机数据间的联系所以必须用A/D、D/A转换芯片实现模拟量与数字量之间的变换。
它是现代工业进行控制的主流技术，在计算机控制系统中可以实现自动化控制，既节省人力资源又可以大大提高生产率。
调节阀采用电动调节阀主要是它能源取用方便，信号传输距离远、速度快；再有就是在实际中对防火等级要求不是太高经比较可知虽然采用计算机控制有较大优势但是限于我们对专业知识掌握的不足，所以还使用单回路控制方案对系统进行控制。
控制思路简单，实际安装维护也方便不需要很高的专业知识2、液位控制系统分析2．1分析被空对象某连续生产过程需要三个生产罐，罐A、B、C罐A直径1.5米，高2米，生产中为原料输入罐；罐B为生产中间缓冲罐，直径1.5米，高2米；罐C为生产罐，直径2米，高2米；三个罐依照自然落差进行安装。
罐A底边距地6米，罐B底边距地3米，罐C落地安装。
生产中罐A输入主要原料为液体，管径为DN40；最大工艺流量8T/h ；调节阀 p=0.09MPa。
要求罐C液位处于1.5米左右。
要实现对C罐的控制有以下考虑1）、测量变送单元仪表的选择，显然采用压力测量比较简单，例如：差压测量，但是为了实现精确测量采用压力传感器进行罐底的压力测量——也是为了实现计算机控制进行A/D转换2）、影响液位的因素：进液量B1以及排液量C1，C罐为生产容器所以对B罐进行控制比较合理——B是缓冲罐。
在必要时可也可以对c罐进行控制——不影响生产情况下，所以在进行计算机控制时就要设计相应的控制优先级，根据实际情况进行控制3）、对于A、B罐液要进行相应控制，只是不需要精确控制，只要不超过上限以及不影响C罐需求的情况下即可2.2 方案比较单回路控制的原理图以及系统工程图控制方案说明对于上述控制主要就是通过一般的闭环系统，通过输出的反馈实现对输入的控制——单回路控制，控制方案简单；因为生产实践队也为控制要求不是太高所以单回路控制可以满足要求，被控对象是c罐的液位所以要选取液位高度h 作为被控参数，为了使c罐的也为基本无差调节规律可以采用PI调节；最后根据系统木星对参数进行整定即可计算机控制的原理图以及控制流程图控制方案说明计算机控制方法能够更加精确的控制液位，但是具有很强的专业性，在编写控制算法是必须全面考虑影响被控参数的因素，实现优先级别的排列，只有那样才能处理实际中出现的各种情况；最重要的是必须熟练掌握相应的计算机语言能够熟练应用软件实现算法的编写，计算机控制时为了实现实际测量量与计算机数据间的联系所以必须用A/D、D/A转换芯片实现模拟量与数字量之间的变换。
《过程控制与自动化仪表》—教学教案
《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。
输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。
闭环控制又称为反馈控制。
如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。
控制系统中一般采用负反馈方式。
输入量与反馈量之差称为偏差信号。
系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。
案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。
（2）被控对象复杂多样，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。
（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。
开环和闭环的特点。
80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。
（1）被控对象：又称为被控过程。
它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。
（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
（3）控制器：又称为调节器。
其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。
（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。
系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。
（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
程控制与仪表课程设计
程控制与仪表课程设计一、教学目标本课程的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：学生需要掌握过程控制与仪表的基本理论、基本知识和基本方法，了解过程控制系统的原理和应用，熟悉常见仪表的构造、原理和应用。
2.技能目标：学生能够运用所学的理论知识分析和解决实际问题，具备过程控制与仪表的基本设计和调试能力，能够熟练操作和维护常见的仪表和控制系统。
3.情感态度价值观目标：培养学生对过程控制与仪表学科的兴趣和热情，使其认识到过程控制与仪表在现代工业中的重要地位，培养学生的创新意识和团队合作精神。
二、教学内容本课程的教学内容分为七个部分：绪论、过程控制基础、过程检测与显示、控制算法、仪表与执行器、过程控制系统的设计与实施、案例分析。
1.绪论：介绍过程控制与仪表的发展历程、现状和未来趋势，明确本课程的研究对象和内容。
2.过程控制基础：讲解过程控制的基本概念、分类和原理，包括线性系统和非线性系统、定态和动态、开环和闭环控制等。
3.过程检测与显示：介绍常见的过程检测方法，如压力、温度、流量、液位等，以及显示技术的原理和应用。
4.控制算法：讲解常见的过程控制算法，如PID控制、模糊控制、神经网络控制等，分析其优缺点和适用场合。
5.仪表与执行器：介绍常见仪表的构造、原理和应用，如压力表、温度计、流量计、液位计等，以及执行器的原理和分类。
6.过程控制系统的设计与实施：讲解过程控制系统的设计方法，包括硬件选型、软件编程、系统调试等，以及实施过程中的注意事项。
7.案例分析：分析实际的过程控制与仪表应用案例，使学生能够将所学知识运用到实际工程中。
三、教学方法本课程的教学方法包括讲授法、讨论法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握过程控制与仪表的基本理论和知识。
2.讨论法：学生就某一问题进行讨论，激发学生的思考，培养学生的创新意识和团队合作精神。
3.案例分析法：分析实际案例，使学生能够将所学知识运用到实际工程中。
过程控制与自动化仪表教学教案(共19单元)15过程控制系统工艺流程图的绘制
《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾过程控制系统变送器、执行器相关内容，进行复习提问。
80 分钟一、相关知识过程控制系统工艺流程图是用图示的方法把流程工业生产的工艺流程和所需的设备、管道、阀门、管件、管道附件及仪表控制点表示出来的一种图样，是设备布置和管道布置设计的依据，也是施工、操作、运行及检修的指南。
工艺流程图可分为工艺方案流程图、物料流程图和施工流程图二、设备的画法及标注1．设备的画法及标注（大屏幕投影）逐一解说设备的画法，案例分析让学生加深印象。
2．工艺流程线的画法及标注3．管件的画法及标注（大屏幕投影）逐一解说管线的画法，案例分析让学生加深印象。
4．仪表的画法及标注仪表的位号由字母代号和数字编号两部分组成，其中字母代号写在仪表圆圈的上半部，数字编号写上圆圈的下半部。
被测变量和仪表功能的字母代号字母第一位字母被测变量修饰词A C D E F I J K L M P Q R S T V W X Z 分析电导率密度或比重电压流量电流功率时间或时间程序物位水份或湿度压力或真空数量或件数放射性速度或频率温度黏度重量或力未分类参数位置差比扫描积分、累计安全安全（大屏幕投影）重点解说仪表的画法及标注，案例分析让学生加深印象。
5. 脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例逐一解说通过让学生动手练习加深印象。
5分钟小结。
作业：思考题与习题5.1。
对课程内容进行总结，加深学生的印象。
过程控制课程设计报告
过程控制课程设计报告-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN过程控制与自动化仪表课程设计报告实验名称：调节规律对单容液位控制系统的影响专业：测控技术与仪器班级：组员：指导老师：目录目录 (3)一、设计目的 (4)二、设计原理 (4)三、设计过程 (5)四、设计数据 (6)五、设计数据分析： (9)六、设计总结 (9)一、设计目的1、通过实验熟悉过程控课程实验方法以及单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。
3定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。
二、设计原理单容液位控制系统原理单容液位控制系统是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。
当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。
因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。
PID控制调节在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例积分微分控制，简称PID控制，又称PID调节。
其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要和可靠的技术工具。
当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型时，控制理论的其它设计技术难以使用，系统的控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。
比例调节(P) 一种简单控制方式，，其输入与输出偏差信号的积分成比例关系。
系统一旦出现了偏差，比例环节就立即进行反应来减少偏差。
比例调节的作用设置的越大，调节的速度就越快；但比例作用过大时，会使系统的稳定性下降。
过程控制与自动化仪表教学设计
过程控制与自动化仪表教学设计背景介绍过程控制与自动化仪表主要用于工业领域中的自动化生产控制过程中，通过仪表测量和控制来实现生产自动化管理。
因此该领域的人才非常稀缺，且在目前的技术变革中，亟需培养更多实践操作的专业人才。
据此，我们开始进行过程控制与自动化仪表课程设计。
教学目标•理解过程控制的基本概念和原理；•掌握自动化仪表的结构和原理；•学习使用自动化仪表的技术方法和步骤；•培养学生自我学习和实践操作的能力。
课程内容•过程控制基础知识介绍：包括过程控制定义、分类、控制对象、控制系统、反馈控制等基础知识；•仪表基础知识介绍：包括仪表的分类、特点、结构、使用说明以及校验方法等基础知识；•传感器与执行机构：包括传感器原理、类型、特点以及执行机构原理、构造和使用等；•仪表信号处理技术：涵盖传感器输出信号处理、信号调理与放大、数字化技术原理以及信号调制和变换等；•自动化控制：详细介绍闭环控制、开环控制、PID控制、自适应控制等方法和工业控制的核心技术。
教学方式本课程采取“理论学习+实验操作”相结合的教学方式，前期讲授理论知识，后期进行实验操作。
特别是在实验操作中，通过让学生使用仪器设备进行实际工作，提高学生的实践操作能力、分析问题的能力和创新思维。
课程评估方式•实验报告，记录实验操作过程中发现的问题和解决方案；•课堂小测验，测试学生对理论知识的掌握程度；•过程考核，考核学生对自动化仪表的掌握程度；•期末成绩，由理论考试和实验操作综合评估得出。
总结过程控制与自动化仪表已经成为现代工业生产的重要组成部分，通过本课程培养出高素质、应用型人才至关重要。
因此我们将不断完善课程内容和教学方法，全面提升学生成为实践操作的掌握者和优秀的自动化生产专业人才。
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。
自动化仪表与过程控制课程设计 (2)
自动化仪表与过程控制课程设计课程背景自动化仪表与过程控制是现代工业制造过程中不可或缺的技术手段之一。
通过自动化仪表和过程控制技术，可以实现工业制造过程的自动控制和优化，提高工业生产效率和产品质量。
本课程旨在通过理论讲解和实际操作，让学生了解自动化仪表和过程控制的相关概念、原理和应用，并通过课程设计的实践环节，培养学生的自主探究能力和技术应用能力。
课程设计目标本次自动化仪表与过程控制课程设计的目标是让学生了解PID控制器的基本原理和应用，通过选定的温度控制实验任务，进行自主开发和设计，了解PID控制器在工业生产过程中的重要性。
课程设计内容本次课程设计主要分为理论部分和实习部分两个环节，其中理论部分主要介绍PID控制器的基本概念、工作原理、控制参数的选取方法等，实习部分则是让学生通过选定的温度控制实验，进行自主开发和设计，加深对PID控制器的了解和应用技能。
理论部分第一部分：PID控制器概述主要介绍PID控制器的基本概念、工作原理、特点和常见应用场景。
第二部分：PID控制器的工作原理详细讲解PID控制器的控制过程和控制原理，并了解三个参数的具体含义，分析如何选择最佳控制参数。
第三部分：PID控制器参数调节方法介绍PID控制器参数调节的方法和技巧，并通过实例讲解如何选择合适的控制参数。
第四部分：PID控制器应用案例通过实际案例介绍PID控制器的应用场景和效果。
实习部分第一部分：实验背景和目的介绍本次温度控制实验的背景和目的，指导实验参与者明确实验任务和要求。
第二部分：实验方案设计通过实验方案设计，让学生了解自动控制和过程控制的实际应用场景，在实践中学习PID控制器的具体应用。
第三部分：实验过程操作指导学生进行实验操作，加深对PID控制器的理解和掌握控制技能。
第四部分：实验结果分析让学生自行进行实验结果分析，掌握数据处理和实验结果分析的方法和技巧，加深对PID控制器的理解和应用技能。
总结通过本次自动化仪表与过程控制课程设计，让学生从理论到实践，深入了解了PID控制器的基本原理和应用，加强了对自动化仪表和过程控制技术的理解和应用，为学生的未来工业生产控制探索奠定了扎实的技术基础。
《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。
《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《自动化仪表与过程控制》课程设计任务书目录1.基本工艺流程 (3)2.实验设计过程 (3)3. 控制规律，参数整定方法 (4)4.基本工艺流程 (5)5.组态软件的发展历程 (6)6.心得体会 (8)7.参考资料 (9)一．基本工艺流程基本工艺流程从各计量站、联合站送来的含油工业污水，经入口计量后进入暴汽沉砂池，经稳定沉降，脱除油、气、砂的大部分，然后泵送到过滤池，经三级过滤后进入清水池，最后由取水泵送往各注水站。
设计沉砂池容积为6*5000立方米，深度4m，过滤池容积为4*500，深度4m。
设计系统日处理量为10000吨/日。
二、实验设计过程1，创建应用程序；打开工程管理器，新增应用“任庚”，进入开发系统。
2，创建窗口；创建“工艺画面”，“趋势画面”，“报警画面”（如下图1，2，3所示），在工艺画面中设计工艺流程图，再设计其他两个画面。
3，建立实时数据库;在数据库组态中创建点“leavl”，在控制策略生成器中创建策略。
图示，策略生成图4，建立动画连接。
5，进入运行，全部编译，更改设定值，看运行结果。
三、控制规律，参数整定方法1、控制规律：比例积分微分调节（PID调节）比例调节器对控制作用和扰动作用的响应都很迅速，调节整定简便，但是存在静态误差；积分调节可以消除静差，但是它的动态误差最大，而且调节时间也最长；微分调节可以调节系统的稳定度，使系统比例系数增大而加快调节过程，减小动态偏差。
这个实验是对压力的调节，采用比例积分微分控制，可以达到更高的调节质量，减小对象迟滞，使反应速度加快，而且系统稳定。
2、参数整定方法：临界比例度法参数整定步骤：（1）让调节器参数积分系数S0=0，实际微分系数k=0，控制系统投入闭环运行，由小到大改变比例系数S1，让扰动信号作阶跃变化，观察控制过程，直到获得满意的控制过程为止。
（2）取比例系数S1为当前的值乘以0.83，由小到大增加积分系数S0，同样让扰动信号作阶跃变化，直至求得满意的控制过程。
自动化仪表与过程控制第四版教学设计
自动化仪表与过程控制第四版教学设计一、教学目标自动化仪表与过程控制课程是电气工程及相关专业本科生必修课程之一。
本课程的目标是培养学生掌握自动化仪表与过程控制相关技术与知识，提高其综合实践能力和解决工程问题的能力。
具体目标如下：•掌握自动化控制及仪表系统组成、功能及应用。
•熟悉现代测量仪器与控制器的原理、参数设置及应用。
•能够分析并设计自动化控制系统电路及控制程序。
•了解自动化运动控制及应用。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1. 自动化控制及仪表系统概述这部分内容主要介绍自动化控制系统的概念、分类、组成和工作原理，以及仪表系统的分类、特点和应用。
2. 现代测量仪器与控制器技术这部分内容主要介绍流量测量、压力测量、温度测量、湿度测量、电量测量等方面的测量仪器与控制器的原理、参数设置及应用。
3. 自动化控制系统设计这部分内容主要介绍自动化控制系统的设计方法与技术，包括控制系统的模型建立、控制器的选型与参数设置、控制程序的编制与测试等内容。
4. 自动化运动控制这部分内容主要介绍自动化运动控制的基本原理和应用，包括运动控制系统的组成结构、运动控制的方法及控制器的选型与参数设置等。
三、教学方法本课程采用多种教学方法，包括：1. 理论授课在理论课中，教师将介绍课程内容，并让学生通过案例讨论、问题解决等方式掌握相关知识。
2. 实验教学本课程的实验教学分为两部分：模拟实验和实物实验。
模拟实验主要采用计算机仿真软件进行，实物实验包括电机控制、温度测量、流量测量等实验内容。
3. 上机练习为了让学生更好地掌握和应用课程内容，本课程将安排一定数量的上机练习。
4. 课程设计在课程设计中，学生将根据自己所学知识设计一个实际的自动化控制系统，并进行实现与测试。
四、教学评估本课程的评估主要采用以下两种方式：1. 考试评估本课程将安排2次考试，分别为期中考试和期末考试。
考试内容将涵盖理论知识及实验技能等方面内容。
《过程控制与自动化仪表》—课程标准及章节教学设计
《过程控制与自动化仪表》课程标准招生对象：教学时数：学历层次：课程代码：修业年限：学分数：适用专业：制订人：一、课程概述1．课程定位“过程控制与自动化仪表”是电气自动化技术专业的核心课程，是针对电气自动化设备装配调试岗位的典型工作任务而设置的课程。
通过本课程学习,使学生掌握过程控制基本知识和常用变送器、控制器、执行器的基本应用，熟悉常用生产过程自动化设备和典型过程控制系统，具有过程控制系统的集成、组装、调试、运行、维护、管理等职业能力。
本课程的前导课程有“电子技术”、“电机与电气控制”、“PLC控制技术”等，后续主要是“岗位综合实训”、“顶岗实习”等实践教学环节。
2．设计思路（1）内容设计根据电气设备装配调试员岗位中的仪表校准与参数调整、过程控制系统装配与调试等典型工作任务，选择来源于企业且涵盖温度、流量、压力、物位等参量控制的典型过程控制系统，结合行业标准，选取液位定值控制系统、温度定值控制系统等真实产品作为课程教学项目。
遵循学生认知规律，按照由浅入深、由简单到复杂的原则，进行项目序化，将自动控制系统的建模、自动控制系统的分析及校正无缝融合到项目教学过程中。
按控制系统建模、分析及校正、变送器类型与选择、执行器设计与选型、控制器方案设计与调试等系统调试与运行维护的工作过程，组织精选教学内容。
（2）教学设计项目教学以教师为主导、学生为主体，采用“理论+实践”的方法组织实施。
教学过程采用多媒体教学法、实践操作法等教学方法相结合，在课堂教学、仿真教学与实验操作教学等多种教学手段的配合下，经过理论考核、综合平时表现及实验考核对学生进行综合评价，以实现本课程教学。
二、课程目标1.掌握典型控制系统建模、性能分析及校正的方法；2.具备常用带控制点工艺流程图的识图与制图能力；3.具备根据工艺与控制要求，合理选择变送器、执行器的选型及调试能力；4.具备根据工艺和控制要求，合理整定智能PID控制器参数能力；5.掌握DCS和FCS控制系统安装与调试方法；6.具有技术资料编写能力；7.具有一定的沟通能力和团结协作精神。
自动化仪表与过程控制第五版课程设计
自动化仪表与过程控制第五版课程设计一、引言自动化是现代工业生产中不可或缺的组成部分。
它利用各种不同类型的器件、传感器和计算机技术，实现自动化管理和监控生产过程。
在工业领域，自动化设备的应用很广泛，特别是在生产工艺控制和监测方面。
本课程设计旨在帮助学生加深对自动化仪表与过程控制的理解，熟悉常见自动化设备的原理、类型、使用和维护，通过实际的实验和编程练习，了解控制系统的应用。
二、课程设计目标本课程设计的目标有以下几个方面：1.理解自动化仪表的基本原理和组成结构，了解各种常见类型传感器和仪表的使用和维护方法。
2.学习控制系统的设计和构建，了解各种控制器的基本原理和常见控制方法。
3.掌握工业自动化过程控制的方法和策略，学会使用PLC和DCS等工控系统设备进行过程控制。
4.能够熟练使用自动化软件，掌握PLC编程和HMI界面设计的基本方法。
5.能够独立完成自动化系统的设计与实现，对现代工业自动化有更深刻的理解和认识。
三、课程设计内容本课程设计的内容包括以下几个方面：3.1 仪表原理和维护1.仪表类型、特点、应用范围和功能分类。
2.传感器原理和常见类型，如压力传感器、温度传感器和流量传感器等。
3.信号调理电路设计和现场仪表校验。
4.仪表维护与保养。
3.2 控制系统设计1.反馈控制原理和控制系统的组成结构。
2.控制器类型和控制方式，如PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
3.控制系统参数调节和优化。
4.控制系统建模和仿真。
3.3 过程控制系统1.工业过程控制系统的组成和分类，如PLC、DCS和SCADA等。
2.工业通讯协议和现场总线技术。
3.过程控制编程和HMI界面设计。
4.过程控制算法和策略。
3.4 实验设计与模拟1.选取典型的自动化系统并进行分析和实验。
2.进行控制系统调试和参数调节优化。
3.进行HMI界面设计和PLC编程实现。
4.模拟和仿真控制系统，提高解决问题的能力。
3.5 综合设计项目1.根据实际需求和工艺生产过程的特点，进行自动化系统的综合设计。
过程控制与自动化仪表第三版课程设计
过程控制与自动化仪表第三版课程设计一、设计背景与意义随着现代工业的飞速发展，过程控制与自动化仪表的应用在工业生产中变得越来越普遍，技术的更新换代也要求掌握这方面的知识是现代化生产必不可少的一部分。
因此，针对这一需求，我们决定设计一门《过程控制与自动化仪表》的课程，以培养具备相关专业知识和技能的工程技术人才。
二、课程设计思路本课程设计以国内外先进课程为基础，紧密结合国内过程控制与自动化仪表行业的需求，和学生们的实际情况，制定一套科学系统的教学计划，通过理论讲解、案例分析和实践操作等形式，培养学生的实际操作能力和分析问题的能力，让学生们逐步了解和掌握过程控制和自动化仪表的原理和设计方法，推动他们在今后的学习和工作中不断提高。
三、课程教学内容1. 过程控制基础通过本章节的学习，学生们将了解控制系统的概念，基本组成部分和基本控制原理，学习一些过程控制的基本概念，如静态误差、动态响应等，同时引入PID控制，让学生们初步了解和掌握PID调节器。
2. 自动化仪表本章节主要介绍自动化仪表的原理和设计方法，包括温度测量、压力测量、流量测量等，让学生们通过理论学习和实验操作来了解仪表参数和调整方法，同时也重点讲解了仪表的灵敏度和稳定性等相关问题。
3. 控制器的选型通过本章节的学习，学生们将了解到不同的控制器类型和特点，如PID控制器、模糊控制器、自适应控制器等，让学生们了解如何根据实际情况选择合适的控制器。
4. 控制系统的设计在本章节中，我们将介绍控制系统的设计流程，包括控制系统的选型，系统参数的确定和控制策略的选择等，同时也通过实例讲解如何设计一个完整的控制系统，让学生们学以致用。
四、教学方法与考核本课程采用理论授课和实验实践相结合的教学方法，采用小组讨论、案例分析和实验操作等方式进行教学。
期末考核由理论考核和实验实践考核两部分组成，其中理论考核占40分，实验实践考核占60分。
五、师资队伍本课程的教学团队由多位有丰富教学经验、掌握核心技术的工程师和教授组成，他们将会为学生们提供最专业的指导，让学生们掌握更多新的知识。
《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。
《过程控制与自动化仪表》—教学教案
《过程控制与自动化仪表》课程教案（2）闭环控制系统-输入量输出量反馈元件控制器被控对象+反馈量偏差不仅有一条从输入端到输出端的前向通路，还有一条从输出端到输入端的反馈通路。
输出量通过一个测量变送元件反馈到输入端，与输入量比较后得到偏差信号来作为控制器的输入，反馈的作用是减小偏差，以达到满意的控制效果。
闭环控制又称为反馈控制。
如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之，若二者相加，则称为正反馈。
控制系统中一般采用负反馈方式。
输入量与反馈量之差称为偏差信号。
系统的输出量能够自动地跟踪输入量，减小跟踪误差，提高控制精度，抑制扰动信号的影响。
案例分析：5.过程控制系统的特点（1）系统由被控对象与系列化生产的自动化仪表组成。
（2）被控对象复杂多样，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。
（大屏幕投影）解说闭环控制系统，举例分析，让学生加深印象《过程控制与自动化仪表》课程教案教学时间教学内容注释5分钟回顾上节课内容，进行复习提问。
开环和闭环的特点。
80 分钟二、相关知识1.过程控制系统的组成过程控制系统一般由自动化装置及生产装置两部分组成。
（1）被控对象：又称为被控过程。
它是控制系统的主体，在过程控制系统中，是指需要控制其工艺变量的生产设备或机器。
（2）变送器：其作用是将被控制的物理量检测出来并转换成工业仪表间的标准统一信号。
（3）控制器：又称为调节器。
其作用是根据反馈量与输入量比较得出的偏差，按一定的规律运算后对执行器发出相应的控制信号或指令的装置。
（4）执行器：其作用是依据控制器发出的控制信号或指令，改变操纵变量，从而对被控对象产生直接的控制作用。
系统的各种作用量有以下几个：（1）被控变量：是表征生产设备或过程运行状况，需要加以控制的变量，也是过程控制系统的输出量，。
（2）设定值：又称给定值，是工艺要求被控变量需要达到的目标值，也是过程控制系统的输入量。
成果导向的过程控制与自动化仪表课程教学设计
创新教育科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald121成果导向教育（O u t c o m e B a s e d E d u c a t io n，简称OBE）是以“教学成果”为导向，在激发学生学习意愿的基础上，更重视学生自主学习能力的提升；在学习过程中不仅仅关注学生知识的量化增长，而重视学生取得成果的历程；课程的教学设计强调围绕职业范围、专业设置、学习任务展开，加强学生适应社会和未来的综合能力[1]。
“过程控制与自动化仪表”课程是自动化专业的重要专业课，其主要任务是以自动检测技术、自动控制理论、计算机控制技术和自动化仪表为基础，运用控制技术并结合过程机理以及硬件和软件知识，进行控制系统的分析与工程设计。
该课程具有实践性强和工程背景强等特点，同时在教学过程中存在概念强、内容多、理论复杂等特点，近年来围绕“过程控制与自动化仪表”教学改革提出了一些有效的方法[2-4]。
针对国际专业认证的要求和卓越工程师培养目标，提出基于成果导向的“过程控制与自动化仪表”课程改革。
课程评价的重点是学生学习“成果”，并遵循反向设计原则，不断对教学内容进行优化；在教学方法上借助网络平台、信息化手段、团队学习等多元化手段进行改革；增加多元化考核方式，通过多种手段对学习“成果”进行检验。
1 明确成果内涵为深入了解成果导向教育，应首先明确成果内涵，Richard 认为成果指特定情境中完成任务的能力[5]。
成果导向教育模式，重视学生取得成果的历程和在此历程中所掌握的技能体现。
从这个角度来讲，成果更强调在激发学习意识和学生学习意愿的基础上，提升自主学习的能力，进而做到对学生综合教育和综合发展的新型教育模式。
结合“过程控制与自动化仪表”课程的实际，将课程目标分为“知识”“技能”和“态度”3个领域。
1.1 知识领域“知识领域”的学习结果，是指学生通过学习以后，能了解、记忆、应用和分析相关知识，包括“过程控制与自动化仪表”的术语、基本知识点及控制系统的分析方法。
成果导向的过程控制与自动化仪表课程教学设计
成果导向的过程控制与自动化仪表课程教学设计摘要：作为工程教育类学科教学改革的主流方向，成果导向理念对于学生专业基础知识巩固和专业技能培养具有重大影响。
本文在阐述成果导向教育理念对工程类学科影响的基础上，就成果导向理念下过程控制与自动化仪表课程教学目标展开分析，并指出其教学实施的设计要点。
期望能进一步提升过程控制与自动化仪表课程教学质量，继而实现高素质、专业型和实用型工程类人才的有效培养。
关键词：成果导向；过程控制；自动化仪表；教学新经济形态下，社会工业生产形势发生重大变革，其对于人才的依赖性更强。
在工程类院校人才培养中，多层次、多类型、多样化的进行实用型工程类人才培养，能有效地满足社会发展需要。
基于此，成果导向理念在高校教育教学中得到了广泛应用。
本文就成果导向下过程控制与自动化仪表课程教学设计要点展开分析。
一、成果导向教育理念对工程类学科的影响成果导向教育理念是基于当今社会发展需要而产生的一种全新教学理念，在教学实践中，该教育理念不仅关注学习知识量的增长，而且要求学生具有较高的自主学习能力，且能在专业理论学习中，锻炼自己的实践操作能力。
在一定程度上，成果导向教育理念实现了职业教学范围、专业设置和学习任务的有机结合，其有效地提升了学生的综合能力，适应了当今社会的发展需要[1]。
过程控制与自动化仪表课程是理工科高校自动化专业教学的重要内容，在教学中，该专业学习内容不仅包含自动检测技术、自动控制理论、计算机控制技术和自动化仪表等知识的学习，而且紧抓控制技术下的硬件和软件知识应用，具有知识学习内容丰富、概念性强，操作技能复杂的特点。
近年来，我国对于自动化专业人才的需求量不断增加，为实现高校人才培养与社会需要的高度匹配，有必要进行本专业教学模式的改革优化。
在成果导向教育理念下，教育工作人员以学习“成果”为目标导向，通过反向设计的方式进行教学内容、教学形式、教学考核设计，并且在实际教学中，其注重网络平台、信息化手段等现代学习方式的高效应用，有效地确保了教学成果的实现，实现了高素质、专用型人才的有效培养。
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课程设计名称：过程控制与自动化仪表课程设计题目：管式换热器恒温控制系统设计专业：电气工程及其自动化班级：自动化姓名：学号：课程设计任务书xxxxxx大学课程设计成绩评定表摘要过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。
20世纪50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。
60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。
70年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。
80年代，过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。
当前，过程控制已进入全新的、基于网络的计算机集成过程控制时代。
DIPS是以企业整体优化为目标，以计算机及网络为主要技术工具，以生产过程的管理与控制为主要内容，将过去传统自动化的“孤岛”模式集成为一个有机整体，而网络技术、数据库技术、分布式控制、先进过程控制策略、智能控制等则成为实现CIPS的重要基础。
可以预见，过程控制将在我国现代化建设过程中得到更快的发展和发挥越来越重要的作用。
本设计以过程控制理论为基础，全面阐述在工业生产过程中，换热器温度控制系统的设计过程，包括对被控参数、控制参数、调节器和调节阀的选定、调节器参数整定等相关方面的设计。
关键词：过程控制；工业生产；换热器目录1前言 (1)2 控制方案的确定 (2)2.1恒温控制系统生产工艺要求 (2)2.2控制参数与被控参数的选择 (2)2.2.1被控参数的选择 (2)2.2.2 控制参数的选择 (2)2.3系统原理图及方框图 (2)2.3.1控制系统控制结构图 (2)2.3.2系统框图 (3)3测量仪表的选择 (4)3.1变送器的选择 (4)3.2调节阀的选择 (4)3.2.1 调节阀的启开气关形式 (4)3.2.2 调节阀的流量特性 (4)3.2.3 调节阀的理想流量特性 (5)3.3调节器的选择 (5)3.3.1 调节规律的选择 (5)3.3.2 调节器仪表的选择 (5)3.3.3 调节器的内部结构 (6)4调节器的参数整定 (11)5结论 (12)6设计体会 (13)参考文献 (14)1前言20世纪50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。
60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。
70年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。
80年代，过程控制系统开始与过程信息系统相结合，具有更多的功能。
当前，过程控制已进入全新的、基于网络的计算机集成过程控制时代。
DIPS是以企业整体优化为目标，以计算机及网络为主要技术工具，以生产过程的管理与控制为主要内容，将过去传统自动化的“孤岛”模式集成为一个有机整体，而网络技术、数据库技术、分布式控制、先进过程控制策略、智能控制等则成为实现CIPS的重要基础。
可以预见，过程控制将在我国现代化建设过程中得到更快的发展和发挥越来越重要的作用。
本设计以过程控制理论为基础，阐述在工业生产过程中，换热器温度控制系统的设计过程，包括对被控参数、控制参数、数学模型的建立、调节器和调节阀的选定、调节器参数整定等相关方面的设计。
2 控制方案的确定2.1 恒温控制系统生产工艺要求在工业生产用，往往需要对液体进行温度控制。
图2-1是管式换热器恒温控制系统的结构图。
其工艺要求用蒸汽将进入其中的冷水加热到一定温度，并将热水温度维持在一定范围内(C T C ︒︒+≤∆≤11-)。
图2-1 管式恒温控制系统原理图2.2 控制参数与被控参数的选择2.2.1 被控参数的选择被控参数的选择对于提高产品质量、安全生产以及生产过程的经济运行等都具有决定性的意义。
如果被控参数选取不当，无论是此何种控制方法，还是采用何种先进的检测仪表，都难以达到预期的控制效果。
对于本系统，由于要对经换热器后的热水的温度进行控制，所以根据生产工艺的要求，选取换热器出口温度作为直接被控参数。
设置合理的调节器对换热器的出口温度进行控制。
2.2.2 控制参数的选择由换热器控制系统的工作原理可知，影响影响换热器的出口温度的参数有两个，一个是冷水的流入量，再一个是热蒸汽的流入量。
调节这两个参数均可以控制换热器出口的温度。
但是根据生产工艺可知，流入乙烯裂解气的流量是一定的，所以选取热蒸汽的流入量作为控制参数。
2.3 系统原理图及方框图2.3.1 控制系统控制结构图恒温控制系统结构图如图2-2所示图2-2系统控制结构图2.3.2系统框图控制系统框图如图 2-3所示X(s) Y(s)()s GC()sGV()sGO ()sGm图2-3 控制系统框图3测量仪表的选择3.1变送器的选择根据生产工艺的要求，宜选用DDZ-III型仪表。
采用24V直流电源集中统一供电，整套仪表可构成安全火花防爆系统，而且增加了安全单元─安全保持器，实现了控制室与危险场所之间的能量限制与隔离，使仪表无论在正常运行，还是在事故状态下，都不会引爆，仪表的安全性、可靠性显著提高。
采用国际标准信号制，现场传输信号为4-20mA 直流电流，控制室联络信号为1-5V 直流电压，信号电流和信号电压的转换电阻为250Ω。
测温原件及变送器的选择。
因为被控温度在150C o以下，故选用热电阻温度计。
为提高精度，采用三线制接法，并配用温度变送器。
3.2 调节阀的选择3.2.1 调节阀的启开气关形式气开是指当气压信号p>0.02MPa 时，阀由关闭状态逐渐打开；气关则相反，即当气压信号p>0.02MPa 时，阀由全开状态逐渐关闭。
由于执行机构有正、反作用两种方式，阀体也有正、反两种形式。
所以，执行期的“气开”、“气关”有四种构成方式，如图3-1所示：图3-1 气开、气关示意图调节阀的气开、气关选择，主要从工艺生产的安全来考虑。
换句话说，当发生断电或其他故障引起控制信号中断是，执行器的工作状态应避免损坏设备和伤害操作人员。
对于本系统，当控制信号为零时，要求蒸汽的进入量亦为零，避免当控制信号中断时，换热器由于进入的热蒸汽使其温度过高而发生事故。
故调节阀应选用气开式调节阀。
3.2.2 调节阀的流量特性调节阀的流量特性是指流体通过阀门的相对流量与阀门的相对开度 数学表达式为⎪⎭⎫ ⎝⎛=L l f q q m ax3.2.3 调节阀的理想流量特性理想流量特性是指调节阀前后压差保持不变时得到的流量特性（1）直线流量特性：指流过调节阀的相对流量与阀门的相对开度成直线关系，即阀杆单位行程变化所引起的流量变化是常数。
其数学表达式为Kl l d q q d =⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛m ax m ax（2）对数流量特性（等百分比）流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系，其数学表达式为：V Kq q K l l d q q d ==⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛max 1max max （3）快开流量特性是在小开度时，就有较大流量，随着开度的增加，流量很快就增加到最大，此后再增加开度，流量的变化很小。
其数学表达式为：1max 2max max l l d q q d -⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛q q K 综合以上调节阀的流量特性分析可知，选用对数流量特性的调节阀更为适宜。
3.3 调节器的选择3.3.1 调节规律的选择在工程实际中，应用最为广泛的调节规律为比例、积分和微分调节规律，简称PID 。
即使是科学技术飞速发展、许多新的控制方法不断涌现的今天，PID 仍作为最基本的控制方式显示出强大的生命力。
其数学表达式为：⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=⎰dt de T edt T e u D tI 011δ 其相应的传递函数为：()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=s T s T s G D I C 111δ 其中δ为比例度，I T 为积分时间，D T 为微分时间PID 调节提高了系统的误差度，为动态性能改善提供了可能。
因此，PID 兼顾了静态和动态两个方面的控制要求，因而能取得较为满意的调节效果。
所以本设计采用PID 调节规律。
3.3.2 调节器仪表的选择根据设计要求，选用DDZ-III 型PID 基型调节器 DDZ-III 调节器的主要技术参数有：测量信号：1-5V DC ； 外给定信号：4-20mA DC; 内给定信号：1-5V DC ； 测量与给定的指示精度： 1%;输入阻抗影响： 满刻度的0.1% 输出保持特性：-0.1%/h; 输出信号：4-20mA DC; 调节精度： 0.5%; 负载电阻：205-7503.3.3 调节器的内部结构由图3-2输入电路可知，给定信号V S 和以零伏（地）为基准的V i ，分别通过两对并联输入电阻R 加到运算放大器的正、反输入端，其输出是以10V 为基准的电压信号，它一方面作为下一级电路的输入，另一方面则取出输出电压的一半通过反馈电阻反馈到输入端。
图3-2 输入电路设放大器为理想的放大器，其输入阻抗为无穷大，T 点与F 点同电位，即V V F T =,由'''321I I I =+和I II 321=+，可得：R RRV V V V VV B O F FFi)21(01+-=-+-RRRV V V V VBTTsT-=-+-0经整理有：)(21V V Vs i o --=由以上过程可知：1）输入电路能实现测量值与给定值的相减，获得放大两倍的偏差信号。
2）输入电路将两个以零伏为基准的输入电压，转换成以电平V B 为基准的偏差电压，实现了电平的移动。
比例积分电路如图3-3所示。
它接收以10V 为基准的电信号V O 1，进行PI 运算后，输出以10V 为基准的1-5V 电压V O 2，送至输出电路。
根据基尔霍夫第一定律，输出量与输入量之间的拉氏变换为：01)()()()(1)()(111=-+-+-Ss s s ms Ss s C V VRV VC V VM F o IF o I F o （3-1）式中，m=1或m=10.对于运算放大器，则有：)()(2s K s V VF o -= （3-2）式中，K 为放大器增益。
将式(3-1)代入式(3-2)，经整理后可得：sK K sm s s C R C C C R CC vV M I M I I I MIo o 1)1(11)11()()(12++++-=由于510≥K ，所以有1)1(1<<+C C MI K ,若忽略不计，则有： SS TK T CC VV III MIo 1111012++-= （3-3）式中，K I 为积分增益，C C K I M I m K /=;T I 为积分时间，C R T I I I m =。