过程控制系统概念与简单控制方案(doc 49页)
过程控制系统的四个环节以及相关概念。
过程控制系统的四个环节以及相关概念。
过程控制系统，听起来好像是很高大上的东西，其实它就是一种用来控制和管理各种过程的系统。
那这个过程控制系统到底是怎么工作的呢？别着急，我们一步一步来揭开它的神秘面纱。
我们要了解过程控制系统的四个环节。
这四个环节分别是：输入、处理、输出和控制。
1. 输入输入就像是给我们的过程控制系统提供了原材料。
这些原材料可以是各种各样的数据，比如温度、压力、速度等等。
只有当我们把这些数据提供给系统，它才能开始工作。
所以说，输入是非常重要的一步。
2. 处理处理就是过程控制系统的核心部分了。
在这个环节里，系统会对输入的数据进行分析、计算和判断，然后给出相应的指令。
这个过程可能有点像我们人类的大脑，不过它的处理速度可是快得多哦！3. 输出输出就是过程控制系统告诉其他设备或者人应该怎么做的结果。
比如说，如果我们在一个工厂里使用这个系统，那么输出就可能是让机器自动调整生产速度，以达到更好的生产效率。
4. 控制最后一个环节就是控制了。
这个环节的目的是确保整个过程控制系统能够按照我们的要求正常运行。
如果出现了问题，比如说数据有误，那么控制环节就会及时发现并采取措施进行修正。
好了，现在我们已经知道了过程控制系统的四个环节，接下来我们再来聊聊一些相关的概念吧。
1. PID控制器PID控制器是一种非常常见的控制器类型。
它的全称是Proportional-Integral-Derivative Controller,即比例-积分-微分控制器。
这个名字看起来好像很复杂的样子，但其实它的作用很简单：通过调整三个参数(比例系数、积分时间常数和微分时间常数),来实现对系统的控制。
2. 模拟器和模型在某些情况下，我们可能无法直接测试一个实际的过程控制系统。
这时候，我们就可以使用模拟器或者模型来进行测试和研究。
模拟器就是根据实际情况建立的一种虚拟环境，而模型则是对实际过程进行简化和抽象的一种表达方式。
3. 人机界面(HMI)人机界面是指人类与计算机之间进行信息交流的接口。
过程控制系统PCS(Process Control System)的介绍及应用
过程控制系统PCS(ProcessContro1System)的介绍及应用过程控制系统(ProcessContro1System,PCS)是在自动化技术的支持下对生产过程进行实时监测、控制和优化的一种系统。
PCS通过传感器、执行器、计算机和网络等技术手段，对现场各种参数进行实时监测、分析和控制，以确保产品质量、提高生产效率和降低成本。
以下是PCS的介绍及应用。
1.过程控制系统的基础功能核心模块：输入模块、控制模块和输出模块这三个模块是过程控制系统的基础。
其中输入模块主要负责采集现场的数据，如温度、压力、流量等；控制模块则对这些数据进行处理、分析，并制定相应的控制策略；输出模块则将控制信号传送给执行器，如阀门、电机等，来实现对生产过程的控制。
2.过程控制系统的应用2.1化工行业化工行业中存在许多高危作业环节，PCS可以帮助企业降低生产事故风险。
例如，作为一个严格遵循生产规范要求的工业领域，PCS能够在化学反应过程中确保反应的安全性，从而防止不必要的人员伤害和财产损失。
3.2石油行业在石油工业中，过程控制系统也发挥着至关重要的作用。
由于石油生产环境复杂，PCS可以通过对石油采集、加工、储存等环节的实时监测，精准掌握各个环节的生产数据，提高生产效率和节约成本。
4.3电力行业电力行业是一个需要高度自动化技术支持的领域，PCS通常被用来监测、控制和优化发电机组的运行状态。
例如，在燃气发电机组中，使用PCS能够实现自动控制温度、压力和电压等参数，以提高发电效率和减少排放。
5.4制药行业制药行业需要严格遵守安全、卫生、环保等法规标准，PCS在制药过程中的应用非常重要。
例如，通过对药品生产过程进行实时监测和控制，PCS能够确保药品的生产量和质量达到最佳效果，同时满足药品的安全标准。
6.5食品行业食品行业也是PCS的一个重要应用领域。
在生产食品过程中，PCS可以对温度、湿度、氧气等多项参数进行实时监测和控制，提高食品的生产效率和质量，并且确保生产过程符合卫生安全标准。
过程控制系统(DCS系统原理)精选
过程控制系统（DCS系统原理）精选过程控制系统，又称分布式控制系统（DCS），在现代工业生产中发挥着举足轻重的作用。
DCS系统原理以其高度集中、分散控制的特点，为生产过程提供了稳定、高效的保障。
下面，让我们一起来深入了解DCS系统的核心原理。
一、DCS系统概述DCS系统是一种以计算机技术、通信技术和控制技术为基础，实现对生产过程进行实时监控、操作和管理的控制系统。
它将整个生产过程划分为若干个子系统，通过分散控制、集中管理的方式，确保生产过程稳定、高效运行。
二、DCS系统原理1. 分散控制DCS系统采用分散控制原理，将复杂的工业生产过程分解为若干个相对简单的子过程。
每个子过程由相应的控制器进行实时监控和控制，降低了系统故障的风险，提高了生产过程的可靠性。
2. 集中管理虽然DCS系统采用分散控制，但整个生产过程仍需进行集中管理。
DCS系统通过高速通信网络将各子系统的数据实时传输至中央控制室，操作人员可以在中央控制室对整个生产过程进行监控、调整和优化。
3. 模块化设计4. 开放式通信协议DCS系统采用开放式通信协议，便于与其他系统进行集成。
这使得DCS系统可以轻松地与企业管理系统、数据库等实现数据交换，为企业生产提供全面的信息支持。
5. 故障诊断与处理DCS系统具备强大的故障诊断和处理能力，能够实时监测系统运行状态，发现异常情况及时报警，并采取相应措施进行处理，确保生产过程不受影响。
三、DCS系统在现代工业生产中的应用1. 石化行业：DCS系统在石化行业中应用广泛，用于对炼油、化工等生产过程进行控制，提高产品质量和产量。
2. 电力行业：DCS系统在发电厂、电网调度等领域发挥着重要作用，保障电力系统安全、稳定运行。
3. 冶金行业：DCS系统应用于冶金行业的烧结、炼铁、炼钢等工序，提高生产效率，降低能耗。
4. 环保行业：DCS系统在污水处理、烟气脱硫等环保领域具有显著效果，助力企业实现绿色生产。
DCS系统原理在现代工业生产中具有广泛的应用前景，为企业提高生产效率、降低成本、保障安全生产提供了有力支持。
过程控制系统的概念
过程控制系统的概念嘿，朋友们！今天咱来聊聊过程控制系统呀！这玩意儿就像是一个神奇的大管家，默默在幕后掌控着一切呢！你想想看，咱平时生活里不也有类似的嘛！就好比家里做饭，从买菜、洗菜、切菜到炒菜，这一系列的步骤不就是一个小的过程控制嘛。
你得知道啥时候该干啥，火候怎么掌握，调料放多少，这可都有讲究呢！要是哪一步弄错了，这道菜可能就不那么美味啦！过程控制系统也是一样的道理呀。
在工厂里呀，各种机器设备轰隆隆地运转着，那可不能瞎搞。
过程控制系统就在那里监督着，保证每个环节都按部就班地进行。
温度啦、压力啦、流量啦，这些都得精确控制，不然生产出来的东西质量能好吗？这就好像是一场精彩的演出，每个演员都要在自己的位置上发挥好，才能呈现出完美的舞台效果。
它就像是一个细心的保姆，时刻关注着“孩子们”的状态。
如果发现有什么不对劲的地方，马上就发出警报，提醒人们赶紧去处理。
而且呀，它还能不断学习和改进呢！就像咱人一样，吃一堑长一智，越来越厉害。
再说说咱的交通系统，那也是一个大的过程控制系统呀！红绿灯指挥着车辆和行人的通行，这不就是在控制着整个交通的流程嘛。
要是没有这个系统，那马路上还不得乱成一锅粥啊！这过程控制系统多重要啊，难道不是吗？它还像是一个经验丰富的船长，带领着一艘大船在茫茫大海中航行。
要根据各种情况及时调整航向和速度，确保安全到达目的地。
要是船长不靠谱，那大家不都得跟着遭殃啊！咱可别小瞧了这过程控制系统，它在我们生活中的方方面面都发挥着巨大的作用呢！没有它，很多事情都没法顺利进行。
所以啊，我们得好好感谢这个默默付出的“大管家”呀！它让我们的生活变得更加有序、高效和安全。
这不就是科技的魅力所在嘛，让我们的生活变得越来越好！你说呢？。
过程控制系统教案
过程控制系统教案一、教学目标1. 了解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
2. 掌握过程控制系统的常见参数及其作用。
3. 熟悉过程控制系统的典型应用和优点。
4. 学会分析过程控制系统的设计和实施方法。
二、教学内容1. 过程控制系统的概念及分类1.1 过程控制系统的定义1.2 过程控制系统的分类1.3 过程控制系统的基本组成2. 过程控制系统的常见参数2.1 流量参数2.2 压力参数2.3 温度参数2.4 液位参数3. 过程控制系统的典型应用3.1 工业生产过程控制3.2 楼宇自动化控制3.3 环保监测与控制4. 过程控制系统的优点4.1 提高生产效率4.2 保障产品质量4.3 降低能源消耗4.4 提高系统安全性三、教学方法1. 采用案例分析法，结合实际应用场景，让学生了解过程控制系统的原理和作用。
2. 利用仿真软件，让学生动手操作，掌握过程控制系统的参数调整和优化方法。
3. 开展小组讨论，培养学生团队合作能力和问题解决能力。
四、教学资源1. 教学课件：包含过程控制系统的相关理论知识、图片和案例。
2. 仿真软件：用于学生动手实践，如LabVIEW、组态王等。
3. 实际应用案例：涉及工业生产、楼宇自动化、环保监测等领域。
五、教学评价1. 课堂互动：学生参与课堂讨论、提问和回答问题的情况。
2. 课后作业：学生完成相关练习题的情况。
3. 实践操作：学生在仿真软件上的操作成绩。
4. 小组讨论：学生参与小组讨论的表现和成果。
教案剩余章节待您提供要求后，我将为您编写。
六、教学重点与难点教学重点：1. 过程控制系统的概念及其在各个领域的应用。
2. 过程控制系统的基本参数及其调整方法。
3. 过程控制系统的优点及其在提高生产效率和产品质量中的作用。
教学难点：1. 过程控制系统的设计原理和方法。
2. 不同类型过程控制系统的实现技术。
3. 过程控制系统在复杂环境下的性能优化。
七、教学安排课时安排：共计20课时，每课时45分钟。
过程控制系统 (2)
过程控制系统简介过程控制系统（Process Control System）是一种用于监控和控制生产过程的系统。
它由多个硬件设备和软件组成，能够实时监测各种传感器和执行器的状态，并根据设定的规则和算法进行自动控制。
过程控制系统广泛应用于工业生产、能源管理、环境监测等领域，能够提高生产效率、降低能源消耗、提升产品质量和安全性。
架构过程控制系统通常由以下几个组件构成：1. 传感器传感器是过程控制系统的输入设备，用于实时监测和采集生产过程中的各种数据。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
这些传感器将检测到的数据传输给控制系统进行处理和分析。
2. 执行器执行器是过程控制系统的输出设备，用于根据系统的控制策略执行操作。
例如，根据温度传感器的数据，过程控制系统可以控制执行器来调节加热或冷却设备的操作，以维持所需的温度。
3. 控制器控制器是过程控制系统的核心组件，负责接收传感器数据、计算控制策略，并通过执行器来实现控制。
控制器可以是硬件控制器，如可编程逻辑控制器（PLC），也可以是软件控制器，如基于计算机的控制系统。
4. 监视界面监视界面是过程控制系统的用户界面，用于显示实时数据、报警信息和操作状态，方便操作人员进行监控和操作。
监视界面通常具有图形化界面，方便用户进行数据浏览、参数调整和报表生成等操作。
5. 数据存储与分析过程控制系统还需要具备数据存储和分析功能，以便后续的监测和分析。
数据存储可以使用数据库或云存储等方式，分析可以使用数据挖掘、统计学等方法，以提供对生产过程的优化建议。
工作原理过程控制系统的工作原理可分为以下几个步骤：1.传感器实时采集生产过程中的数据，如温度、压力、流量等。
2.数据被传输到控制器，控制器将采集到的数据与设定的控制规则进行比较，并计算出相应的控制量。
3.控制器通过执行器来实现控制操作，例如调节温度、打开或关闭阀门等。
4.控制器还会将数据传输到监视界面，以便操作人员实时监测生产过程，并及时处理异常情况。
过程控制系统概述
过程控制系统概述杨峰电信学院06自动化3班学号：40604010321所谓过程控制（Process Control）是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。
一﹑过程控制的特点随着生产过程的连续化﹑大型化和不断强化, 随着对过程内在规律的进一步了解,以及仪表﹑计算机技术的不断发展, 生产过程控制技术近年来发展异常迅速.所谓生产过程自动化, 一般指工业生产中(如石油﹑化工﹑冶金﹑炼焦﹑造纸﹑建材﹑陶瓷及热力发电等)连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制.凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数(如温度﹑压力﹑流量等)进行的自动控制统称为过程控制.生产过程的自动控制, 一般要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律变化. 由于被控参数不但受内﹑外界各种条件的影响, 而且各参数之间也会相互影响, 这就给对某些参数进行自动控制增加了复杂性和困难性. 除此之外, 过程控制尚有如下一些特点:1. 被控对象的多样性.对生产过程进行有效的控制, 首先得认识被控对象的行为特征, 并用数学模型给以表征, 这叫对象特性的辨识. 由于被控对象多样性这一特点, 就给辨识对象特性带来一定的困难.2. 被控对象存在滞后.由于生产过程大多在比较庞大的设备内进行, 对象的储存能力大, 惯性也大. 在热工生产过程中, 内部介质的流动和热量转移都存在一定的阻力, 因此对象一般均存在滞后性. 由自动控制理论可知, 如系统中某一环节具有较大的滞后特性, 将对系统的稳定性和动态质量指标带来不利的影响, 增加控制的难度.3. 被控对象一般具有非线性特点.当被控对象具有的非线性特性较明显而不能忽略不计时, 系统为非线性系统, 必需用非线性理论来设计控制系统, 设计的难度较高. 如将具有明显的非线性特性的被控对象经线性化处理后近似成线性对象, 用线性理论来设计控制系统, 由于被控对象的动态特性有明显的差别, 难以达到理想的控制目的.4. 控制系统比较复杂.控制系统的复杂性表现之一是其运行现场具有较多的干扰因素. 基于生产安全上的考虑, 应使控制系统具有很高的可靠性.由于以上特点, 要完全通过理论计算进行系统设计与控制器的参数整定至今乃存在相当的困难, 一般是通过理论计算与现场调整的方法, 达到过程控制的目的.二﹑过程控制系统的组成过程控制系统的组成, 一般可用如下框图表示被控参数（变量）y(t ) ;控制（操纵）参数（变量）q(t) ;扰动量f(t) ;给定值r(t) ;当前值z(t); 偏差e(t) ;控制作用u(t)三、过程控制系统的分类按系统的结构特点来分反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）按给定值信号的特点来分定值控制系统，随动控制系统1.反馈控制系统偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的。
过程控制系统—简单控制系统(工业仪表自动化)
02
小结
控制柜主要由电源和DCS部分组成；控制对象中的两个独 立的控制回路可以通过不同的执行器、工艺线路组成不同 的控制方案。
02
思考题
1、压力变送器如何进行液位测量的？ 2、PT100如何实现温度测量的？
CONTENTS
01
1.准备工作
2.仪表检查
投运前要在现场校验仪表一次, 确认正常后可考虑 投运。
给定值X e
p 控制器
控制阀
干扰f q
被控对象
被控 变量y
测量值Z
测量变送器
方法：系统四环节特性符号乘积为“— ”。
控制器 × 控制阀 × 变送器 × 被控对象
为“—”
02 环节特性符号的规定：
输入
输出
环节
输入↑→输出↑ 符号为“+” 输入↑→输出↓ 符号为“-”
02
操纵变量q ↑ 被控对象
被控变量y ↑ 符号为“+” ↓ 符号为“ ”
02
控制器参数的工程整定
按照已定的控制方案，求取使控制质量最好的控制器 参数值。即确定最合适的控制器比例度δ、积分时间TI和 微分时间TD。
方法 理论计算的方法和工程整定法。 几种常用的工程整定法
1.临界比例度法
先通过试验得到临界比例度δk和临界周期Tk，然后根 据经验总结出来的关系求出控制器各参数值。
对于控制记录仪表,除了要观察测量指示是否正常 外,还特别要对控制器控制点进行复校。
01
3.检查控制器的正、反作用及控制阀的气开、气关型式
控制好控制器的正、反作用，是确保整个自动控制 系统成为负反馈闭环系统的重要一环。
正作用？ 反作用？
控制器正、反作用开关示意图
01
过程控制系统教案
过程控制系统教案一、教学目标1. 理解过程控制系统的概念及其重要性。
2. 掌握过程控制系统的分类和基本组成。
3. 了解过程控制系统的性能指标和应用领域。
4. 学会使用过程控制系统的基本工具和软件。
二、教学内容1. 过程控制系统的概念及其重要性1.1 定义及作用1.2 过程控制系统与自动控制系统的区别2. 过程控制系统的分类和基本组成2.1 连续过程控制系统2.2 离散过程控制系统2.3 开环控制系统与闭环控制系统2.4 过程控制系统的硬件和软件组成三、教学方法1. 讲授法：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
2. 案例分析法：分析实际应用中的过程控制系统案例，加深学生对过程控制系统的理解。
3. 实验法：安排实验室实践，让学生动手操作过程控制系统。
4. 小组讨论法：分组讨论过程控制系统的设计和应用，提高学生的团队协作能力。
四、教学资源1. 教材：过程控制系统相关教材。
2. 课件：制作精美的课件，辅助讲解过程控制系统相关知识。
3. 实验室设备：供学生进行实验操作的过程控制系统设备。
4. 网络资源：查找与过程控制系统相关的视频、案例等资源，用于课堂拓展。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、发言和作业完成情况。
2. 实验报告：评估学生在实验室实践过程中的操作能力和分析问题能力。
4. 期末考试：设置相关试题，测试学生对过程控制系统的理解和掌握程度。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括理论讲授16课时，实验操作16课时。
2. 授课计划：第1-8课时：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
第9-16课时：分析过程控制系统的性能指标和应用领域。
第17-24课时：学习过程控制系统的设计方法和工具。
第25-32课时：实验室实践和案例分析。
七、教学注意事项1. 确保学生掌握基本概念和原理，避免过于深入的技术细节。
2. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中巩固知识。
3. 鼓励学生提问和参与讨论，提高课堂互动性。
过程控制系统 第4章 简单控制系统
设定值 偏差
Gf(s)
R(s) E(s)
Gc(s)
Ym(s)
U(s)
Gv(s) Gm(s)
(b)
Q(s)
Gp(s)
Go(s)
Y(s)
图 4-2 简单控制系统的框图
4.2 简单控制系统的设计
4.2.1控制系统设计概述
首先，要求自动控制系统设计人员在掌握较为全面的自动化专 业知识的同时，也要尽可能多地熟悉所要控制的工艺装臵对象； 其次，要求自动化专业技术人员与工艺专业技术人员进行必要 的交流，共同讨论确定自动化方案； 第三，自动化技术人员要切忌盲目追求控制系统的先进性和所 用仪表及装臵的先进性。工艺人员要进一步建立对自动化技术 的信心，特别是一些复杂对象和大系统的综合自动化，要注意 倾听自动化专业技术人员的建议； 第四，设计一定要遵守有关的标准﹑行规，按科学合理的程序 进行。
⑵ 对检测变送信号的处理
检测变送信号的数据处理包括信号补偿、线性化、
信号滤波、数学运算、信号报警和数学变换等。
① 信号补偿
热电偶检测温度时，由于产生的热电势不仅与热端温度有关， 也与冷端温度有关，因此需要进行冷端温度补偿； 热电阻到检测变送仪表之间的距离不同，所用连接导线的类型 和规格不同，线路电阻不同，因此需要进行线路电阻补偿； 气体流量检测时，若检测点温度、压力与设计值不一致，因此 需要进行温度和压力的补偿； 精馏塔内介质成分与温度、塔压有关，正常操作时，塔压保持 恒定，可直接用温度进行控制，当塔压变化时，需要用塔压对 温度进行补偿等。
② 从保证产品质量出发，当发生控制阀处于 无能源状态而回复到初始位臵时，不应降低产 品的质量，如精馏塔回流量控制阀常采用气关 式，一旦发生事故，控制阀全开，使生产处于 全回流状态,防止不合格产品的蒸出，从而保 证塔顶产品的质量。
过程控制系统 复习总结!
过程控制系统知识点总结）一、概论1、过程控制概念：五大参数。
过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。
2、简单控制系统框图。
控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。
主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。
控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。
3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。
QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。
它们之间联用要采用电气转换器。
5、电信号的传输方式，各自特点。
电压传输特点：1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点；3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。
电流信号的特点：1).某台仪表出故障时，影响其他仪表；2).无公共地点。
若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。
6、变送器有四线制和二线制之分。
区别。
1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。
2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆。
活零点，两条线既是信号线又是电源线。
7、本安防爆系统的2个条件。
1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能量。
第一个字母：参数类型 T ——温度（Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T ——变送器（transmitter ） C ——控制器（Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪（Recorder ） A ——报警器（Alarm ）加热炉8、安全栅的作用、种类。
第10章 过程控制系统基本概念解读
刘玉长
第二节过程控制系统过渡过程和品质指标 一、静态与动态
在自动控制中，把被控量不随时间而变化 的平衡状态称为系统的静态，而把被控量随时间 而变化的不平衡状态称为系统的动态。 在生产过程中，扰动是客观存在，且是不 可避免的，因此了解系统的静态是必要的，但是 了解系统的动态更为重要。
刘玉长
二、自动控制系统的过渡过程
刘玉长
几个基本概念
单容过程：只有一个容积，一个容量系数
和一个时间常数。
自衡特性：对象在扰动作用，其平衡受到
破坏，在没有操作人员或控制器的干预下， 自动恢复平衡的特性。
无平衡特性：平衡状态下，一旦受到破坏，
无法自行重建平衡。
自衡率 ：表示自衡能力。一般希望它大一
些，即在很大干扰下，被控变量变化很少。
刘玉长
三、控制系统的工程表示
自动控制系统有两种表示方法，即方框图 与工艺控制流程图(或称管道仪表流程图)【需遵 循 “GB/T 2625-1981 过程检测和控制流程图用 图形符号和文字代号” 或其它行业标准】。
蒸汽
LT
PV
LC
MV
SV 期望值 控制器 SV LC
控制阀 V 检测变送 LT
锅炉
实际值
要求:
稳
快
准
三、控制系统的品质指标
控制系统性能指标是根据系统在零初使条 件(输出量和输入量的各阶导数为0)下的单位阶 跃响应曲线计算得到的。 实际控制系统的瞬态响应曲线不同，其性 能指标定义也不一样。因为衰减振荡是一种比较 好的响应曲线，故以下针对衰减振荡过程进行介 绍【注意，有的过程不允许出现振荡】。
刘玉长
(四)稳定时间ts
从阶跃扰动开始作用起至被控量又建立新 的平衡状态止，这一段时间叫做稳定时间 ( 或称 过渡时间)。 工程上规定当被控量达到稳定值的±5%(或 ±2%)的范围内时，就认为被控量已经达到了稳 定值。按这个规定，稳定时间就是从扰动开始作 用之时起，直至被控量进入稳定值的±5%( 或 ±2%)的范围内所经历的时间。 稳定时间短，表示过渡过程进行得比较迅 速，这时即使扰动频繁出现，系统也能适应，系 统质量较高。 刘玉长
过程控制系统的四个环节以及相关概念
过程控制系统的四个环节以及相关概念嘿，伙计们！今天我们要聊聊过程控制系统的四个环节以及相关概念。
别担心，我会用最简单的语言和你们分享这个话题，让你们轻松理解。
我们来了解一下什么是过程控制系统吧。
过程控制系统，简单来说，就是用来控制一个或多个过程的系统。
就像我们的生活一样，有很多事情需要我们去管理、去调整。
而过程控制系统就是帮助我们更好地管理这些事情的一种方法。
那么，这个过程控制系统有哪四个环节呢？接下来，我们就来一一了解一下。
1. 输入(Input)输入就像是给我们的过程控制系统提供了原材料。
比如说，我们在做饭的时候，需要把米、水、油等食材放进锅里，这就是输入。
只有当我们把这些食材准备好了，过程控制系统才能开始工作。
所以说，输入是过程控制系统的第一步。
2. 处理(Processing)处理就像是我们的过程控制系统对原材料进行加工的过程。
比如说，我们把米洗干净，加水煮熟，这就是处理。
处理的过程中，我们需要根据一定的规则和顺序来进行操作，以确保最终的结果是正确的。
所以说，处理是过程控制系统的核心环节。
3. 控制(Controlling)控制就像是我们的过程控制系统对加工后的产品进行监督和管理的过程。
比如说，我们通过温度计来监测水的温度，确保煮饭的过程中水不会沸腾过快或者过慢。
这就是控制。
只有当我们对加工后的产品进行有效的控制，才能保证最终的结果是满意的。
所以说，控制是过程控制系统的关键环节。
4. 输出(Output)输出就像是我们的过程控制系统将加工后的产品呈现给用户的过程。
比如说，我们把煮好的米饭盛到碗里，端到餐桌上，这就是输出。
输出的过程中，我们需要确保产品的质量和数量都是符合要求的。
所以说，输出是过程控制系统的最后一步。
好了，现在我们已经了解了过程控制系统的四个环节：输入、处理、控制和输出。
接下来，我们再来聊一聊与这些环节相关的概念。
1. 反馈(Feedback)反馈是指过程控制系统根据输出结果对控制策略进行调整的过程。
过程控制系统方案设计
过程控制系统方案设计过程控制系统是指将传感器、执行器和控制算法等组成的一套系统，用于监测和控制工业过程中的温度、压力、流量等参数。
本文将从系统组成、功能设计、安全性设计和可扩展性设计等方面，详细介绍过程控制系统的方案设计。
1.系统组成-传感器：用于采集工业过程中的参数，如温度传感器、压力传感器、液位传感器等。
-执行器：用于根据控制算法的输出执行动作，如电动阀门、电机等。
-控制算法：通过对传感器采集的参数进行处理，并根据设定的控制策略输出控制信号给执行器。
-人机界面：通过图形化界面使操作人员能够监视和控制整个系统。
-通信网络：用于传输传感器采集的数据和控制信号。
-数据存储和处理单元：用于存储历史数据和对数据进行处理分析。
-电源供应：为系统提供电力。
2.功能设计-参数采集：通过传感器采集工业过程中的参数，并将其转化为数字信号。
-数据处理：对传感器采集的数据进行滤波、去噪等处理，以满足控制算法的要求。
-控制策略生成：根据设定的控制策略，利用控制算法对传感器采集的数据进行处理，从而生成控制信号。
-执行动作控制：将控制信号传递给执行器，通过调节执行器的状态来控制工业过程中的参数。
3.安全性设计-可靠性：系统需要具备高可靠性，能够正常工作并保证工业过程的稳定性。
-网络安全：通过加密通信、防火墙等措施，确保系统在网络通信中的安全性。
-级联保护：当系统中的一些部分出现故障时，能够及时发出警报并采取相应的保护措施。
-系统备份：对系统进行定时备份，以保证系统数据的安全性。
-权限管理：通过设定用户权限，限制非授权人员对系统的访问和操作。
4.可扩展性设计-模块化设计：将系统划分为多个模块，每个模块具有独立的功能和接口，方便对系统的扩展和维护。
-开放式接口：提供开放式接口，允许第三方设备和软件与系统进行集成。
-标准化协议：采用标准化协议，方便系统与其他设备进行通信和交互。
-可定制性：根据用户需求，对系统进行定制化开发，以满足不同工业过程的需求。
过程控制系统的概念及组成
过程控制系统的概念及组成
过程控制系统是一种能够对实时运行的工业过程进行控制和监测的系统，能够确保工
业过程的稳定运行和质量的保证。
其主要功能是收集、处理、传输和控制信息，以实现对
工业过程的控制。
过程控制系统主要由控制模块、执行元件和信号设备等多种组件构成。
控制模块包括控制器和计算机等硬件和软件系统，是过程控制的核心部分，主要负责
处理传感器和执行元件反馈的数据，将其转换为控制指令，并向执行元件发出控制信号，
从而保证工业过程的正常运行。
计算机控制系统主要采用全自动控制，电子计算机能处理
大量复杂的信息，通过汇集、整理、分析大量数据，对控制系统进行优化。
执行元件是控制模块转换的控制指令的执行设备，包括电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构和手动执行机构等，它们通过对工业过程中传递的能量进行定量调节，对过
程进行控制，实现对工业过程的调节和控制。
信号设备包括收集和处理过程信息的各种传感器和执行元件，如温度传感器、压力传
感器、液位传感器、流量传感器、电动执行机构和液压执行机构等。
以及各种报警装置、
显示设备、操作面板等，用来监控和调节工业过程的各项参数和指标。
过程控制系统在实际工业生产中应用广泛，可以有效提高工业过程的响应速度、自动
化程度和稳定性，使工业生产更加安全、高效、环保和经济。
过程控制系统的发展，将有
助于促进工业生产的转型和升级，实现智能化制造。
过程控制系统教案
过程控制系统教案第三章简单的过程控制系统同学们好现在我们开始上课今天我们讲过程控制系统的第三章简单的过程控制系统回顾前两章我们大约了解了过程控制系统通常是石油，化工，电力，冶金，轻工，纺织，建材，原子能等工业部门生产过程的自动化。
并且熟悉了各个仪表，变量检测及变送。
今天我们就学习过程控制系统的设计内容。
设计方法，设计过程，这章的难点就在于控制方案的确定，pid参数的整定。
简单的过程控制系统也就是单回路控制系统的工程设计。
一般是针对一个被控过程（调节对象），采用一个测量变送器检测被控过程，采用一个控制器来保持一个被控参数的恒定，其输出椰汁控制一个执行机构，从系统的空图看，只有一个闭环回路。
单回路系统结构简单，投资少，易于调整和投运，又能瞒住不少工业生产的控制要求。
第一节我们主要讲解4个方面：1、对过程控制系统设计的一般要求（安全性稳定性经济性）2、过程控制系统设计过程（建立被控对象的数学模型，选择控制方案，选择设备，实验和仿真）3、过程控制系统设计的主要内容（方案设计工程设计工程安装和仪表调校）4、过程控制系统设计中的若干问题（越限报警与连锁保护，其他系统安全保护对策）举一个图解释这个简单的过程控制系统。
第二节我们主要讲解3个方面：1、过程控制系统的性能指标；（运动中有两种状态。
一种是稳态。
另一种是动态。
）（一）系统阶跃响应的性能指标。
（静态偏差衰减率最大偏差A 过渡过程时间Ts）（二）偏差积分的性能指标是以目标函数形式表示的，属于综合指标。
2、被控参数的选择（直接参数法间接参数法）3、控制参数的选择（过程静态特性的分析过程动态性能的分析）1 / 1。
第2章-过程控制系统基本概念解析
智能建筑环境检测与控制技术
2.4.2 按给定信号的特点分类
（3）程序控制系统 程序控制系统的给定量按照已知的规律变化， 要求其输出量与给定量的变化规律相同，如数控 机床的程序控制系统、造纸中制浆蒸煮的温度控 制、程序控制电液伺服系统和周期性工作的加热 设备等。程序控制系统的设定值按照预先设定的 程序自动改变，系统按设定程序自动运行，直至 全部程序运行完为止。程序控制系统可以是开环 的，也可以是闭环的。
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2.2 过程控制系统的特点
连续型生产过程的基本特征是过程参数的变 化不仅受过程内部环境和条件的影响，也会受到 外界因素的影响，而且在很多情况下影响生产的 参数大多不止一个，其作用也各不相同，这些都 造成了过程控制系统的复杂性和多样性。因此， 过程控制系统与其他自动控制系统相比，除了具 有一般自动化技术所具有的共性之外，还具有其 自身的特点。
（1）反馈控制系统 在过程控制系统中，反馈控制系统是一种最 基本的控制结构形式。反馈控制系统依据被控参 数与设定值之间的偏差进行工作，系统运行的最 终目标是减小或消除偏差。锅炉液位控制系统就 是一个反馈控制系统。如果反馈信号不止一个， 就构成了多个闭合回路，也称多回路控制系统。
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2.2 过程控制系统的特点
（5）过程控制多属慢过程参数控制 在过程控制系统中，通常用温度、流量、压 力、转速、液位、浓度等物理量来表征生产过程 的正常与否。由于被控过程大多具有大惯性、大 滞后等特点，使得多半过程控制具有慢过程控制 参数控制的特点。
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2.1 过程控制系统的发展概况
过程控制（process control）通常是指石油、 化工、电力、冶金、轻工、纺织、造纸、医药、 建材、核能等工业生产中连续的或按照一定周期 程序进行的生产过程的自动控制。
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...../第一单元过程控制系统基本概念――系统工作过程（10％）一、填空题。
1、过程控制系统一般由________、________、________和测量变送器组成。
2、对象为气体贮罐时应设置________控制系统，对象为加热炉时应设置_______控制系统。
锅炉上应设置________和________控制系统。
精馏塔上应设置________控制系统和________控制系统等。
（填入被控变量）3、被控对象的输入信号称为_________变量，输出信号称为_________变量。
4、控制器接受________和________两个输入量，按一定的控制规律对二者的_________值进行运算后，再将输出量送给________去执行。
5、过程控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。
6、气动仪表的标准统一信号是_________。
8、常规控制系统的_________用计算机替代后，系统就称为计算机控制系统。
9、过程控制系统中五大类参数（被控变量）指_________、_________、_________、_________和_________。
（填写被控变量名称及字母）二、判断题。
（）1、自动调节系统的给定值是根据生产要求人为设定的。
（）2、锅炉工作中最重要的参数是温度。
（）3、仪表的给定值就是它的测量值。
（）4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。
三、选择题。
夹套式化学反应器的控制系统一般设置为（）系统。
（A）成分（B）液位（C）流量（D）温度四、问答题。
1、什么是自动控制系统？什么是过程控制系统？2、过程控制系统主要有哪些环节组成？3、名词解释：被控对象、被控变量、操纵变量、测量值、给定值、比较机构、干扰、闭环和负反馈。
11、下列环节在控制系统工作时各起什么作用：控制器、执行器、被控对象和测量（元件）变送器。
12、绘制敞口贮槽、气罐、离心泵、加热炉、氨冷器、化学反应器、精馏塔、锅炉的工艺流程图，要求包含设备和必要的物料进出口管道，并标明物料名称。
五、操作题说明：本课程自2001年起就配备了仿真软件，与理论教学一起使用，另外，我在教学过程中不断搜集相关学习资料，编辑了一个电子文档资料包，包括课程中需用到的设备结构、设备仿真运行、仪表结构、仪表接线、系统现场分布等图形和测量技术、控制方案等最新的进展情况，以及国内外主要厂家和他们的软硬件产品介绍，供同学们学习时使用、参考。
1、打开《<过程控制技术>学习工具包》，认识离心泵、加热炉、化学反应器、精馏塔、锅炉等典型化工操作设备结构和工艺流程，运行相应avi文件，熟悉这些设备的工作状况。
2、操作《自动化仿真实训》软件，包括软件的安装、卸载、打开、退出、菜单选择、实验进入、页面浏览、功能调用、数据修改等基本操作。
3、启动工艺流程，启动阀门，让水在所有贮槽内循环流动。
调整阀门开度，从仪表数字显示、液面实际变化、指针动作和记录曲线的变化看调节效果。
六、综合题。
1、指出下列各图所示控制系统的被控对象、被控变量、操纵变量及两种以上可能的干扰。
(c) (d) (e)2、某换热器的温度控制器系统方块图如下图所示。
系统的被控变量为出口的物料温度，要求保持在200±2℃，操纵变量为加热蒸汽的流量。
采用的控制仪表为DDZ—Ⅲ电动单元组合式仪表。
（1）说明图中R、E、Q、C、F所代表的专业术语内容。
（2）说明Z、I、P的信号范围。
（3）选用合适的测温元件。
（4）气动执行器的输入输出各是什么物理量。
第二单元过程控制系统基本概念――系统结构（10％）一、填空题。
1、用来描述控制系统结构的图形有________图和________图。
2、仪表位号包括________和________两部分，其中前一部分表示该仪表的________，后一部分表示它的________。
3、在带控制点工艺流程图上，仪表位号PI-103表示该仪表是位于第________工段的第________块具有________功能的压力仪表；仪表位号FIC表示该仪表是具有________功能的________仪表；仪表位号LRC-210表示的含义是________。
4、自动控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。
5、表示控制系统结构的方块图中，每一个方块代表系统的_________，每一条线段表示_________。
6、DDZ-Ⅲ仪表的标准统一信号是_________的电流或_________的电压。
7、如果系统要求实现的功能很多，则表示这些功能的字母应按________顺序排布在表示仪表的圆圈内。
8、请写出下列字母在仪表位号中作为第一位字母时的功能：T________、P________、F________、L________、A________。
9、请写出下列字母在仪表位号中作为后续字母时的功能：T________、R________、I________、C________、A________、Q________、S________。
10、字母R和I在仪表位号中出现的要求是________________________，字母S和A在仪表位号中出现的要求是________________________。
二、判断题。
（）1、FR101中的F代表流量，R代表显示。
（）2、在带控制点工艺流程图上，仪表位号TRC-103表示该仪表是一块温度指示、记录、控制仪表。
（）3、用来描述控制系统结构的图形有带控制点工艺流程图和接线图。
（）4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。
（）5、TR101中的TR代表仪表功能，101代表仪表位置。
（）6、系统方块图中信号线的方向的固定的。
三、选择题。
1、下面哪个符号代表孔板。
（）（A）FV （B）FT （C）FY （D）FE2、下面哪个符号代表调节阀。
（）（A）LV （B）LT （C）LC （D）LR3、FRCSA101中FRCSA表示（）。
（A）流量记录调节联锁报警（B）流量显示联锁报警控制（C）流量调节显示记录联锁四、问答题。
1、过程控制系统主要有哪些环节组成？有哪几种图形可以用来描述一个过程控制系统的组成？2、何为简单控制系统？试画出简单控制系统的方块图。
3、举例说明仪表位号由哪两部分构成？各部分的字母或数字分别表示什么意思？4、用两种不同叙述方法说明仪表位号TRCA-203、PI-106、LCSA-108及FICQ-201的含义。
5、参考教材其他章节及附录，自选设备分别绘制温度、压力、流量、液位和成分控制系统带控制点工艺流程图各一个。
五、操作题。
1、打开仿真软件，进入实验三，在“流程图页”找出贮槽液位控制系统的四个环节并记下来，再将该系统的结构画成方块图。
2、打开实验三的“曲线图页”，写出该页右下方所有字母组合的含义。
3、仍在实验三的“曲线图页”，读出水槽2液位在操作课上课30分钟时的具体值。
六、综合题。
1、按要求画出下述各简单控制系统。
（1）对象为贮槽，被控变量为贮槽液位，操纵变量为介质出口流量。
（2）对象为贮槽，被控变量为贮槽液位，操纵变量为介质进口流量。
（3）对象为气体贮罐，被控变量为贮罐压力，操纵变量为气体出口流量。
（4）对象为离心泵出口管道，被控变量和操纵变量均为泵出口物料流量。
（5）对象为加热炉，被控变量为被加热物料出口温度，操纵变量为燃料进口流量，要求对被控变量进行显示、记录、控制和报警。
（6）对象为锅炉汽包，被控变量为汽包液位，操纵变量为给水流量。
2、下图为一换热器温度自动调节系统原理示意图。
TT为温度变送器，TC为温度调节器。
（1）试画出该控制系统的方框图。
（2）指出该系统中的被控对象、被控量、调节量、给定值以及扰动因素各是什么？（3）当冷物料流量突然增大后，试分析该系统是如何来实现自动控制的？第2题图第3题图3、上图为一锅炉汽压自动调节系统原理示意图，试：（1）画出该控制系统的方框图。
（2）指出该系统中的被控对象、被控量、调节量、给定值以及扰动因素各是什么？（3）当蒸汽流量突然增大△D后，试分析该系统是如何来实现自动控制的？第三单元过程控制系统基本概念――系统类型及质量评价（10％）一、填空题。
1、常见的过程控制系统的过渡过程有_________、_________、_________和发散等几种型式。
2、过程控制系统正常工作时的衰减比一般在_________的范围。
3、对定值系统进行参数整定时，其衰减比应靠近_________。
4、衰减比为4：1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有很明显的_________个波峰，衰减比为10：1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有很明显的_________个波峰。
5、按照被控变量分类，化工生产过程常见的系统有________、压力、________和物位系统等。
6、按照给定值分类，系统可分为定值系统、________和程序系统。
二、判断题。
（）1、按照给定值分类，自动控制系统分为温度、压力和物位系统等。
（）2、描述控制系统性能的指标有最大偏差、超调量、过渡时间等。
（）3、衰减比为4：1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有两个很明显的波峰。
（）4、按照被控变量分类，化工生产过程常见的系统有温度、压力、成分和物位系统。
三、选择题。
1、化工生产过程控制大多采用（）调节系统。
（A）定值（B）程序（C）随动（D）串级2、调节系统的稳定性是对调节系统最基本的要求，稳定调节过程的衰减比n应是（）。
（A）n=0 （B）0<n<1 （C）n=1 （D）n>13、恒值（定值）调节系统、程序调节系统、随动调节系统是按（）来划分的。
（A）按自动调节系统的结构（B）按自动调节系统的特性（C）按给定值变化的规律4、调节系统的稳定性是通过（）指标的大小来判定的。
（A）振荡周期（B）余差（C）衰减比5、定值调节系统是一个（）调节系统。
（A）开环（B）闭环（C）随动6、（）是测试系统常用的输入信号。
（现在也有人认为是脉冲信号）（A）正弦（B）阶跃（C）斜坡（D）抛物线四、问答题。
1、什么是过渡过程？生产过程中可能出现的过渡过程有哪些？请画出它们的曲线图。
2、过程控制系统按其基本结构有可分为哪几类？其闭环控制系统中按其设定值的不同可分为哪几类？按照被控变量不同又可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
3、衰减振荡过程的品质指标有哪些？各自的含义是什么？五、操作题。
按照仿真软件实验三的投运要求投运贮槽液位控制系统。
待系统稳定（记录曲线在一段时间内保持水平）后，通过改变给定值的方法给系统一个干扰，等过渡过程结束后，记录下两个水槽的液位曲线，并分别计算它们的最大偏差、超调量、衰减比、峰值时间、调整时间、振荡周期和余差。