化工仪表及自动化课件第三章 自动控制系统的基本概念
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化工仪表与自动控制系统(化工仪表与自动控制课件)
其它？
一
情景导入
课
程
二
课程内容
安
排
三
课程总结
一
静态动态
课
程
二
过渡过程
内
容
三
品质指标
1.静态与动态
H
H
动态——被控变量随时间变化的 不平衡状态 。
静态——被控变量不随时间而变化的 平衡状态（变化率为0，不是静止）。
一
静态动态
课
程
二
过渡过程
内
容
三
品质指标
2.过渡过程
给定值 控制器
-
执行器
测量、变送
内
容
三
工作过程
3.工作过程
当受到外界干扰引 起槽内液位的波动， 经过自动化装置测 量、运算和执行， 使液位回到规定的 数值范围内。
一
情景导入
课
程
二
课程内容
内
容
三
课程总结
3.课程总结
1.手动控制液位的过程。 2.自动控制的组成和工作过程。
这么 神奇？
一
情景导入
课
程
二
课程内容
安
排
三
课程总结
一
干扰
被控变量 对象
图1 控制系统方块图
当干扰作用于对象，系 统输出y发生变化，在 系统负反馈作用下，经 过一段时间，系统重新
恢复平衡
过渡过程：系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态 的过程。
图2 阶跃干扰作用
采用阶跃干扰的优点：
➢这种形式的干扰比较突然、危险， 且对被控变量的影响也最大。如 果一个控制系统能够有效地克服 这种类型的干扰，那么一定能很 好地克服比较缓和的干扰。
化工仪表自动化全PPT课件
29
第29页/共76页
1.2 自控系统的基本组成及方块图
人脑
控制器
眼睛
机械化
检测装置
四肢
执行器
人工控制向自动控制转变
30
第30页/共76页
1.2 自控系统的基本组成及方块图
二． 自动控制
•
以液体贮槽的液位控制为例，来说明工业过程控制系统的基本构成。
31
第31页/共76页
1.2 自控系统的基本组成及方块图
• 该系统是由两部分构成的： • 控制装置：起到控制作用的全套仪表、自动装置。通常包括测量元件、变送器、控制器和执行器等。 • 被控对象：控制装置所要控制的生产设备。
• 该系统的任务： • 当被控对象受到干扰使被控参数产生偏差时，能够及时检测并反馈到控制器，通过控制器产生控制信 号，调节阀门开度使被控参数回到给定值。
32
第32页/共76页
1.2 自控系统的基本组成及方块图
• 变送器—检测并变换成统一标准信号送到 控制器（相当于人的眼睛） • 控制器—接收变送器信号与液位期望值进行比较，根据偏差按某种规律运算， 结果送给执行器（相当于人
的大脑） • 执行器—将控制器指令信号转换成相应的位移信号，驱动阀门动作，改变液体流出量，实现液位的自动控
5
第5页/共76页
绪论
31 化工自动化的定义 2 目的 3 发展历程 4 学习目的
6
第6页/共76页
化工自动化的定义
• 在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上 自动地进行，称为化工自动化。
7
第7页/共76页
实现化工自动化的目的
1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 2. 减轻劳动强度，改善劳动条件。 3. 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。 4. 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力
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1.2 自控系统的基本组成及方块图
人脑
控制器
眼睛
机械化
检测装置
四肢
执行器
人工控制向自动控制转变
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1.2 自控系统的基本组成及方块图
二． 自动控制
•
以液体贮槽的液位控制为例，来说明工业过程控制系统的基本构成。
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1.2 自控系统的基本组成及方块图
• 该系统是由两部分构成的： • 控制装置：起到控制作用的全套仪表、自动装置。通常包括测量元件、变送器、控制器和执行器等。 • 被控对象：控制装置所要控制的生产设备。
• 该系统的任务： • 当被控对象受到干扰使被控参数产生偏差时，能够及时检测并反馈到控制器，通过控制器产生控制信 号，调节阀门开度使被控参数回到给定值。
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1.2 自控系统的基本组成及方块图
• 变送器—检测并变换成统一标准信号送到 控制器（相当于人的眼睛） • 控制器—接收变送器信号与液位期望值进行比较，根据偏差按某种规律运算， 结果送给执行器（相当于人
的大脑） • 执行器—将控制器指令信号转换成相应的位移信号，驱动阀门动作，改变液体流出量，实现液位的自动控
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绪论
31 化工自动化的定义 2 目的 3 发展历程 4 学习目的
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化工自动化的定义
• 在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上 自动地进行，称为化工自动化。
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实现化工自动化的目的
1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 2. 减轻劳动强度，改善劳动条件。 3. 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。 4. 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力
化工仪表及自动化之自动控制系统基本概念PPT(59张)
液位自动控制的方块图
在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一 般都用方块图来表示控制系统的组成。
下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组 成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一 条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方 块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环 节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。
是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三 类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
其中第三种分类方法最普遍
12
第三节 自动控制系统的分类
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。
图1-1 热交换器自动检测系统示意图
2. 自动信号和联锁保护系统
当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生 以前，信号系统就自动地发出声光信号，告诫操 作人员注意，并及时采取措施。如工况已到达危 险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施，打 开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以 防止事故的发生和扩大。它是生产过程中的一种 安全装置。
6
第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
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。
图1-4 液位自动控制系统方块图
当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均 恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态， 系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变 其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，
在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一 般都用方块图来表示控制系统的组成。
下页图为液位自动控制系统的方块图，每个环节表示组 成系统的一个部分，称为“环节”。两个方块之间用一 条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方 块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环 节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。
是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三 类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
其中第三种分类方法最普遍
12
第三节 自动控制系统的分类
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。
图1-1 热交换器自动检测系统示意图
2. 自动信号和联锁保护系统
当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生 以前，信号系统就自动地发出声光信号，告诫操 作人员注意，并及时采取措施。如工况已到达危 险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施，打 开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车，以 防止事故的发生和扩大。它是生产过程中的一种 安全装置。
6
第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
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。
图1-4 液位自动控制系统方块图
当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均 恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态， 系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变 其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，
自动控制系统概述ppt课件
号
号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面 安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
4
嵌在管道 中
集中仪表 盘后安装 仪表
5 就地仪表 盘后安装 仪表
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同 功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆 与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离较远或不在同 一图纸上），如下图所示。
对于一个稳定的系统（所有正常工作的反馈系统都是稳定系统 ）要分析其稳定性、准确性和快速性，常以阶跃作用为输入时 的被控变量的过渡过程为例，因为阶跃作用很典型，实际上也 经常遇到，且这类输入变化对系统来讲是比较严重的情况。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
信号常见形式 斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号、阶跃信号等。
执行器
液位自动控制系统方框图
每个方框表示组成系统的一个环节，两个方框之间用带箭 头的线段表示信号联系；进入方框的信号为环节输入，离 开方框的为环节输出。
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
注意！
方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。 方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联 系，与工艺流程图上的物料线有区别。 “环节”的输入会引起输出的变化，而输出不会反过来直 接引起输入的变化。环节的这一特性称为“单向性” 。 自动控制系统是一个闭环系统
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统
蒸汽加热器温度控制系统
给定值x
偏差e
控制器输出p
控制器
干扰作用f
操纵变量q 执行器
对 象 被控变量y
化工仪表及自动化
第一章自动控制系统基本概念3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答：闭环控制系统是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制系统。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统，即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，它与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控变量（工艺）是不反馈到输入端的。
4.自动控制系统主要由哪些环节组成？答：自动控制系统主要由两大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括测量元件与变送器、自动控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
8.在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？答：在自动控制系统中，测量变送装置用来测量被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）；控制器将测量变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号（气压或电流）发送给执行器；执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量?答：①被控对象：在自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产设备或机器等。
②被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
③给定值：被控变量的预定值。
④操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量，实现控制作用的变量。
18.什么是自动控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？答：对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的客观存在，系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下，由于自动控制系统的负反馈作用，经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态。
化工仪表及自动化全套课件完整ppt课件完整版(2024)
绿色化
环保意识的提高将促使化工仪 表向绿色化方向发展，采用环
保材料和低能耗技术。
9
02
自动化基础知识
2024/1/29
10
自动化概念及原理
2024/1/29
自动化的定义
指机器设备、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。
2024/1/29
39
现场总线技术实践
2024/1/29
01 02 03
现场总线概述
现场总线是一种用于连接智能现场设备和自动化系统的全 数字、双向、多站的通信系统。它将传统的4-20mA模拟 信号传输方式转变为数字信号传输方式，提高了信号传输 的准确性和可靠性。
现场总线技术实践
在化工生产中，现场总线技术被广泛应用于设备间的通信 和数据传输。通过现场总线技术，可以实现设备间的实时 数据交换和远程控制，提高生产过程的透明度和可控性。
控制器
接收变送器输出的标准信号，与
设定值进行比较，得到偏差信号 ，并根据偏差信号的大小和方向
输出控制信号。
执行器
接收控制器输出的控制信号，动 作改变被控对象的参数。
测量元件
用于测量被控对象的各种工艺参 数，如温度、压力、流量等。
被控对象
需要实现自动控制的机器设备、 系统或过程。
2024/1/29
12
易于维护
化工仪表需要定期维护和校准，因此需要具备易于维护的特 点。
8
化工仪表发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，化 工仪表将越来越智能化，能够 实现自适应控制、远程监控等
功能。
2024/1/29
环保意识的提高将促使化工仪 表向绿色化方向发展，采用环
保材料和低能耗技术。
9
02
自动化基础知识
2024/1/29
10
自动化概念及原理
2024/1/29
自动化的定义
指机器设备、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。
2024/1/29
39
现场总线技术实践
2024/1/29
01 02 03
现场总线概述
现场总线是一种用于连接智能现场设备和自动化系统的全 数字、双向、多站的通信系统。它将传统的4-20mA模拟 信号传输方式转变为数字信号传输方式，提高了信号传输 的准确性和可靠性。
现场总线技术实践
在化工生产中，现场总线技术被广泛应用于设备间的通信 和数据传输。通过现场总线技术，可以实现设备间的实时 数据交换和远程控制，提高生产过程的透明度和可控性。
控制器
接收变送器输出的标准信号，与
设定值进行比较，得到偏差信号 ，并根据偏差信号的大小和方向
输出控制信号。
执行器
接收控制器输出的控制信号，动 作改变被控对象的参数。
测量元件
用于测量被控对象的各种工艺参 数，如温度、压力、流量等。
被控对象
需要实现自动控制的机器设备、 系统或过程。
2024/1/29
12
易于维护
化工仪表需要定期维护和校准，因此需要具备易于维护的特 点。
8
化工仪表发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，化 工仪表将越来越智能化，能够 实现自适应控制、远程监控等
功能。
2024/1/29
化工仪表与自动化 控制系统的基本概念
返回
干扰
0
t0
t
图 1 3 -6 阶 跃 干 扰
第二节 过渡过程及品质指标
三、控制系统的品质指标 一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。 一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。
y(t)
T A B
y(t)
B'
C
T
yr y (∞ )
A
B B'
y (∞ )
0 0 tr t p
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
第三篇 过程控制系统
• 第十三章 自动控制系统的基本概念 • 第十四章 简单控制系统 • 第十五章 复杂控制系统 • 第十六章 典型操作单元的控制方案
第十三章
自动控制系统的 基本概念
• 自动控制系统组成及分类 • 过渡过程及品质指标 •小 结
返回
第一节 自动控制系统组成及分类
一、自动控制系统的组成
返回
第十四章 简单控制系统
• 简单控制系统的设计 • 控制系统的投运 •小 结
返回
第一节 简单控制系统的设计
• 设计内容 • 被控变量选择 • 操纵变量选择 • 气动执行器选择 • 控制器选择
返回
第一节 简单控制系统的设计
一、设计的内容 简单控制系统：由一个被控对象、测量变送、 简单控制系统：由一个被控对象、测量变送、控制器和 执行器所组成的单回路反馈控制系统。 执行器所组成的单回路反馈控制系统。
返回
第十三章 小 结
一、自动控制系统组成及分类 由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 构成负反馈闭环控制系统。控制作用的产生由偏差引起。 构成负反馈闭环控制系统。控制作用的产生由偏差引起。 分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。 分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。 定值控制系统 三类 二、过渡过程及品质指标 自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。 自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。 动态 两种状态 从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡 从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡 过程。 过程。 过渡过程有几种基本形式、评价的品质指标。 过渡过程有几种基本形式、评价的品质指标。
干扰
0
t0
t
图 1 3 -6 阶 跃 干 扰
第二节 过渡过程及品质指标
三、控制系统的品质指标 一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。 一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。
y(t)
T A B
y(t)
B'
C
T
yr y (∞ )
A
B B'
y (∞ )
0 0 tr t p
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
第三篇 过程控制系统
• 第十三章 自动控制系统的基本概念 • 第十四章 简单控制系统 • 第十五章 复杂控制系统 • 第十六章 典型操作单元的控制方案
第十三章
自动控制系统的 基本概念
• 自动控制系统组成及分类 • 过渡过程及品质指标 •小 结
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第一节 自动控制系统组成及分类
一、自动控制系统的组成
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第十四章 简单控制系统
• 简单控制系统的设计 • 控制系统的投运 •小 结
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第一节 简单控制系统的设计
• 设计内容 • 被控变量选择 • 操纵变量选择 • 气动执行器选择 • 控制器选择
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第一节 简单控制系统的设计
一、设计的内容 简单控制系统：由一个被控对象、测量变送、 简单控制系统：由一个被控对象、测量变送、控制器和 执行器所组成的单回路反馈控制系统。 执行器所组成的单回路反馈控制系统。
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第十三章 小 结
一、自动控制系统组成及分类 由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 构成负反馈闭环控制系统。控制作用的产生由偏差引起。 构成负反馈闭环控制系统。控制作用的产生由偏差引起。 分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。 分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。 定值控制系统 三类 二、过渡过程及品质指标 自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。 自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。 动态 两种状态 从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡 从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡 过程。 过程。 过渡过程有几种基本形式、评价的品质指标。 过渡过程有几种基本形式、评价的品质指标。
2024版化工仪表及自动化ppt课件
THANKS
感谢您的观看
确定安装位置和方式，准 备好安装工具和材料。
安装完成后，进行调试和 校验，确保仪表正常工作。
化工仪表的维护与保养
01
日常维护
02
保持仪表清洁，定期清理灰尘和污垢。
03
定期检查仪表的接线是否松动或损坏，及时进行紧 固或更换。
化工仪表的维护与保养
• 定期检查仪表的测量准确性和稳定性，发现问题及时处理。
文档齐全
保留完整的系统设计文档 和实施记录，便于后期维 护和升级。
培训操作人员
对操作人员进行专业培训， 确保他们熟练掌握系统操 作和维护技能。
自动化控制系统的优化与改进
控制算法优化
针对特定应用场景，优化控制算法以提高控 制精度和响应速度。
系统结构优化
改进系统结构，提高系统稳定性和可靠性。
自动化控制系统的优化与改进
分类
根据测量原理和使用功能，化工仪 表可分为温度仪表、压力仪表、流 量仪表、物位仪表、分析仪表等。
化工仪表的发展历程
01
02
03
早期阶段
以机械式仪表为主，如压 力表、温度计等。
中期阶段
随着电子技术的发展，出 现了电子式仪表，如电子 电位差计、电子温度计等。
现代阶段
随着计算机技术和自动化 技术的发展，化工仪表向 智能化、网络化、集成化 方向发展。
化方向发展。
02
自动化基础知识
自动化的概念与原理
自动化的定义
指机器设备、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。
自动化的原理
采用各种检测仪表对工艺参数进行测量，将测量结果送入控制 器与给定值比较得到偏差，按一定规律（算法）产生控制作用， 通过执行器对被控对象（如阀门开度）进行控制，使工艺参数 稳定在给定值上。
2024版化工自动化过程控制系统PPT课件
6
02
过程控制系统基本原理
Chapter
2024/1/30
7
过程控制系统组成要素
被控对象
需要控制的工艺设备或生产过程， 如反应器、精馏塔等。
控制器
接收测量变送器的信号，与设定 值进行比较，并按照一定的控制 规律输出控制信号。
2024/1/30
01 02 03 04
测量变送器
将被控对象的参数（如温度、压 力、流量等）转换为标准信号， 传递给控制器。
化工自动化过程控制系统PPT课件
2024/1/30
1
目录
2024/1/30
• 化工自动化概述 • 过程控制系统基本原理 • 常见过程控制策略及方法 • 过程控制仪表与装置选型与应用 • 过程控制系统设计与实施案例分析 • 过程控制系统运行维护与故障诊断 • 总结与展望
2
01
化工自动化概述
Chapter
认识
掌握了自动化控制系统的基本 原理和过程控制策略，能够分
析和解决实际问题
通过实验和案例分析，加深了 对理论知识的理解和应用
提高了自己的实践能力和综合 素质，为未来的学习和工作打
下了坚实的基础
2024/1/30
35
行业发展趋势预测
化工自动化过程控制将越来越 普及，成为化工行业的重要发 展方向
随着人工智能、大数据等技术 的不断发展，化工自动化过程 控制将更加智能化、精细化
5
化工自动化发展趋势
实现化工生产过程的全流程集成， 包括设备层、控制层、管理层等 多个层次的集成。
利用工业互联网技术，实现化工 生产过程的远程监控、故障诊断 和预防性维护。
2024/1/30
智能化 集成化 绿色化 网络化
02
过程控制系统基本原理
Chapter
2024/1/30
7
过程控制系统组成要素
被控对象
需要控制的工艺设备或生产过程， 如反应器、精馏塔等。
控制器
接收测量变送器的信号，与设定 值进行比较，并按照一定的控制 规律输出控制信号。
2024/1/30
01 02 03 04
测量变送器
将被控对象的参数（如温度、压 力、流量等）转换为标准信号， 传递给控制器。
化工自动化过程控制系统PPT课件
2024/1/30
1
目录
2024/1/30
• 化工自动化概述 • 过程控制系统基本原理 • 常见过程控制策略及方法 • 过程控制仪表与装置选型与应用 • 过程控制系统设计与实施案例分析 • 过程控制系统运行维护与故障诊断 • 总结与展望
2
01
化工自动化概述
Chapter
认识
掌握了自动化控制系统的基本 原理和过程控制策略，能够分
析和解决实际问题
通过实验和案例分析，加深了 对理论知识的理解和应用
提高了自己的实践能力和综合 素质，为未来的学习和工作打
下了坚实的基础
2024/1/30
35
行业发展趋势预测
化工自动化过程控制将越来越 普及，成为化工行业的重要发 展方向
随着人工智能、大数据等技术 的不断发展，化工自动化过程 控制将更加智能化、精细化
5
化工自动化发展趋势
实现化工生产过程的全流程集成， 包括设备层、控制层、管理层等 多个层次的集成。
利用工业互联网技术，实现化工 生产过程的远程监控、故障诊断 和预防性维护。
2024/1/30
智能化 集成化 绿色化 网络化
化工仪表及自动化精PPT课件
完善维护计划
制定完善的维护计划，包括定期 检查、保养、校准、调试等内容， 确保系统的长期稳定运行。
建立应急预案
建立完善的应急预案，明确系统 故障时的应对措施和恢复流程， 以最大限度地减少故障对生产的
影响。
06
化工仪表及自动化技术的发展趋势与展望
智能化技术在化工仪表ຫໍສະໝຸດ 的应用智能化传感器01
采用先进的微处理器和人工智能技术，实现传感器信号的自适
执行器的类型与特点
电动执行器
以电动机为驱动元件，通过减速机构将电动机的旋转运动转换为输出轴的直线运动或角位移。具有动作快、精度高、体积 小等优点，但需要电源供电。
气动执行器
以压缩空气为动力源，通过气缸将气体的压力能转换为机械能。具有结构简单、动作可靠、维护方便等优点，但需要气源 和配套的气动元件。
验收标准
根据设计要求和相关标准，制定验收标准。对仪表的测量精度、稳定 性、可靠性等进行全面评估。
验收流程
组织专家和相关人员对仪表进行验收。按照验收标准，对仪表的各项 指标进行检查和评估。填写验收报告，提出改进意见和建议。
04
自动化控制系统在化工生产中的应用
温度控制系统
温度传感器
将温度转换为可测量的电信号，常用的有 热电偶、热电阻等。
经济性原则
在满足测量要求的前提下，尽可能选择价 格合理、维护方便的仪表。
先进性原则
在满足以上原则的基础上，优先选择具有 先进技术、高自动化程度的仪表。
化工仪表的安装要求与步骤
安装前准备
熟悉仪表安装图纸和技术要求， 准备安装工具和材料。
01
安装位置选择
02 根据工艺流程和测量要求，选择 合适的安装位置，确保测量准确、 维护方便。
化工仪表及自动化全套课件
作状态。
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法， 对仪表进行全面的检查、调整和
维修，确保其性能稳定可靠。
故障处理
在仪表出现故障时，应及时进行 排查和维修，避免影响生产安全 和质量。同时，要做好故障记录 和原因分析，总结经验教训，提
高维护水平。
04
自动化控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则与方法
故障诊断与预测
通过自动化技术对化工生产过程中的故障进行实时监测和诊 断，预测可能发生的故障并采取相应的措施，提高设备的运 行可靠性和维护效率。
03
化工仪表的选型与安装
化工仪表的选型原则与方法
选型原则
根据工艺要求、测量范围、测量精度、使用环境等条件，选择合适的仪表类型、规 格和型号。
选型方法
了解各种仪表的性能特点、使用范围、价格等因素，进行综合比较和评估，选择性 价比高的产品。
仪表的分类
根据测量原理、被测参数类型、使 用场合等，仪表可分为温度仪表、 压力仪表、流量仪表、物位仪表、 分析仪表等。
化工仪表的特点与要求
化工仪表的特点
高精度、高稳定性、高可靠性、防爆 防腐等。
化工仪Байду номын сангаас的要求
测量准确、显示清晰、操作简便、维护 方便等。
仪表的测量原理及误差分析
测量原理
根据物理、化学等原理，将被测参数转换为可测量的物理量，如温度、压力、流量等。
石油化工行业
在石油化工生产过程中，原料、产品和中间 体的流量都需要精确控制。通过流量测量仪 表和自动控制系统，可以实现流量的精确测
量和控制，提高生产效率和产品质量。
物位测量与控制技术应用案例
要点一
仓储行业
要点二
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法， 对仪表进行全面的检查、调整和
维修，确保其性能稳定可靠。
故障处理
在仪表出现故障时，应及时进行 排查和维修，避免影响生产安全 和质量。同时，要做好故障记录 和原因分析，总结经验教训，提
高维护水平。
04
自动化控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则与方法
故障诊断与预测
通过自动化技术对化工生产过程中的故障进行实时监测和诊 断，预测可能发生的故障并采取相应的措施，提高设备的运 行可靠性和维护效率。
03
化工仪表的选型与安装
化工仪表的选型原则与方法
选型原则
根据工艺要求、测量范围、测量精度、使用环境等条件，选择合适的仪表类型、规 格和型号。
选型方法
了解各种仪表的性能特点、使用范围、价格等因素，进行综合比较和评估，选择性 价比高的产品。
仪表的分类
根据测量原理、被测参数类型、使 用场合等，仪表可分为温度仪表、 压力仪表、流量仪表、物位仪表、 分析仪表等。
化工仪表的特点与要求
化工仪表的特点
高精度、高稳定性、高可靠性、防爆 防腐等。
化工仪Байду номын сангаас的要求
测量准确、显示清晰、操作简便、维护 方便等。
仪表的测量原理及误差分析
测量原理
根据物理、化学等原理，将被测参数转换为可测量的物理量，如温度、压力、流量等。
石油化工行业
在石油化工生产过程中，原料、产品和中间 体的流量都需要精确控制。通过流量测量仪 表和自动控制系统，可以实现流量的精确测
量和控制，提高生产效率和产品质量。
物位测量与控制技术应用案例
要点一
仓储行业
要点二
化工仪表及自动化资料ppt课件
化工仪表及自动化资料ppt课件目录CATALOGUE•化工仪表概述•化工仪表的基本原理•化工仪表的选型与安装•化工自动化概述•化工仪表与自动化的关系•化工仪表及自动化的应用案例01CATALOGUE化工仪表概述用于测量、显示、记录和控制工业生产过程中各种工艺参数的装置或系统。
仪表的定义温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表等。
按测量对象分类机械式仪表、电子式仪表、智能式仪表等。
按工作原理分类实验室仪表、工业用仪表、过程控制仪表等。
按使用场合分类仪表的定义与分类高精度测量化工生产对工艺参数的精度要求较高，因此化工仪表需要具备高精度测量的能力。
宽测量范围化工生产过程中工艺参数的变化范围较大，要求化工仪表具有较宽的测量范围。
•高可靠性：化工生产环境恶劣，要求化工仪表能够在高温、高压、腐蚀等环境下稳定工作。
测量工艺参数实时测量并显示生产过程中的温度、压力、流量、物位等工艺参数。
控制生产过程根据工艺要求，通过控制阀等执行机构对生产过程进行自动控制。
保障生产安全及时发现并处理生产过程中的异常情况，保障生产安全。
化工仪表的发展历程早期阶段以机械式仪表为主，如弹簧管压力表、浮子流量计等。
这些仪表结构简单，但精度较低，功能单一。
电子化阶段随着电子技术的发展，电子式仪表逐渐取代机械式仪表。
电子式仪表具有更高的精度和更多的功能，如数字显示、远程传输等。
智能化阶段近年来，随着计算机技术和人工智能技术的发展，智能式仪表开始得到广泛应用。
智能式仪表具有自学习、自适应、自诊断等功能，能够进一步提高生产过程的自动化水平和生产效率。
02CATALOGUE化工仪表的基本原理利用弹性元件受压变形的原理，将压力转换为位移或应变进行测量。
压力测量温度测量流量测量物位测量基于热电偶、热电阻等测温元件，将温度转换为电信号进行测量。
通过测量流体流过管道截面的面积和流速，计算得到流量值。
利用浮力、静压等原理，检测容器内液体或固体的位置高度。
测量原理传输原理模拟信号传输将测量信号转换为标准模拟信号（如4-20mA），通过电缆进行传输。
化工仪表及自动化课件第三章 自动控制系统的基本概念
坏 ；
通常而言，反馈控制就是指负反馈控制。 闭环系统必须考虑稳定性问题
干扰
给定值 比较、计算 － 执行 控制对象
被控量
测量
按偏差调节的闭环控制系统
闭环系统与开环系统 的区别
与开环控制系统相比，闭环控制系统的最大特点是检测偏差、纠正 偏差 ；
从系统结构上看，闭环系统具有反向通道；
从功能上看，闭环系统具有如下特点：
f 干扰作用 操纵变量 被控变量
给定值 x
偏差 _ e z
控制器
控制器输出 p
控制阀
q
换热器
y 温度测量元件 变送器
测量值
①指出此控制系统中被控对象、被控变量和操纵变量。 ②试画出此自动控制系统的方框图。 ③试分析出水量突然增大时，该系统如何实现水位控制？
反馈
给定值 x 偏差 _ e
f 干扰作用 操纵变量 被控变量
测量值
输入信号
由外部加到系统中的变量，它不受系统中其他变量的影响和控制。
输出信号
由系统或元件产生的变量，其中最受关注的输出信号又称为被控变
量。 。
输入信号的响应
由某一个输入信号产生的输出信号又称为该输入信 号的响应。
反馈信号
是被控变量经传感器等元件变换并返回到输入端的信
号，一般与被控变量成正比。
绘制方框图注意事项
显示 记录仪 显示器
●执行器
作用是接受控制器的控制 信号，直接推动被控对象，使 被控变量发生变化
观察
记录 要求
变换 变送器 检测 仪表
思考 调节
给定值
执行器
机构
执行
调节 控制器 调节器
第三节 自动控制系统的表示方法
化工仪表与自动化 控制系统的基本概念共28页
0 tp
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
Ts t
图13-8 过渡过程品质指标示意图 返回
3. 衰减比 表示过渡过程的衰减程度，过渡过程同方向前后相邻两
峰值的比。
n＜1，发散振荡；
n B B
习惯上表示为 n:1
n＝1，等幅振荡； n＞1，衰减振荡。
一般控制系统衰减比： 4:1~10:1为宜。
度的关系。
设计时，应对每一个环节进行认真的考虑。
返回
第十三章 小 结
一、自动控制系统组成及分类 由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 构成负反馈闭环控制系统。控制作用的产生由偏差引起。 分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。
二、过渡过程及品质指标 自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。 从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡
±5％(或±2％) 范围内所经历的时间。
反映系统快速性的一个重要指标。
y(t)
T
y(t)
T
y(yr )
AB
B'
C
0 tr tp
Ts t
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
AB
y()
0 tp
B'
Ts t
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
图13-8 过渡过程品质指标示意图
返回
第二节 过渡过程及品质指标
一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。
y(t)
T
y(t)
T
y(yr )
A
B
0 tr tp
B'
C
Ts t
AB
y()
0 tp
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
Ts t
图13-8 过渡过程品质指标示意图 返回
3. 衰减比 表示过渡过程的衰减程度，过渡过程同方向前后相邻两
峰值的比。
n＜1，发散振荡；
n B B
习惯上表示为 n:1
n＝1，等幅振荡； n＞1，衰减振荡。
一般控制系统衰减比： 4:1~10:1为宜。
度的关系。
设计时，应对每一个环节进行认真的考虑。
返回
第十三章 小 结
一、自动控制系统组成及分类 由测量变送、控制器、执行器和被控对象等组成。 构成负反馈闭环控制系统。控制作用的产生由偏差引起。 分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统三类。
二、过渡过程及品质指标 自动控制系统在运行中有动态与静态两种状态。 从一种平衡状态到达另一种新的平衡状态的过程称为过渡
±5％(或±2％) 范围内所经历的时间。
反映系统快速性的一个重要指标。
y(t)
T
y(t)
T
y(yr )
AB
B'
C
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Ts t
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
AB
y()
0 tp
B'
Ts t
(b) 干扰阶跃变化下的过渡过程
图13-8 过渡过程品质指标示意图
返回
第二节 过渡过程及品质指标
一般以阶跃干扰作用下，衰减振荡过程为研究依据。
y(t)
T
y(t)
T
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A
B
0 tr tp
B'
C
Ts t
AB
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0 tp
2024版化工自动化控制系统培训材料ppt课件
执行器类型及工作原理
01
02
03
电动执行器
通过电动机驱动，将控制 信号转换为角位移或直线 位移输出。
气动执行器
以压缩空气为动力，通过 气缸、气马达等驱动机构 实现位移或旋转运动。
液动执行器
以液压油为传动介质，通 过液压泵、液压缸等实现 动力传递和动作执行。
传感器与执行器选型与配置
01
根据被控对象特性和控 制要求，选择合适的传 感器类型、测量范围和 精度等级。
02
根据执行机构的动作要 求，选择相应的执行器 类型、驱动力和行程范 围。
03
考虑现场环境条件和安 装要求，选择适当的防 护等级、安装方式和连 接方式。
04
根据控制系统整体要求， 合理配置传感器与执行 器的数量、位置和布局。
03 控制策略与方法
常规控制策略
比例控制
根据偏差的大小成比例地调节输出， 简单快速，但对偏差的克服不够彻底。
提高生产效率，降低能耗和排放，提升安全 性。
改造方案
实施效果
采用先进的DCS控制系统，对生产线进行全 面自动化改造，包括自动化仪表、执行机构、 控制策略等。
生产效率提高30%，能耗降低20%，排放减 少15%，安全性得到显著提升。
案例二：某石油化工厂自动化控制系统应用
01
应用背景
石油化工厂生产流程复杂，涉及大 量危险工艺，对控制系统要求高。
软件编程与调试
编程语言选择
根据系统控制要求选择合适的编程语 言，如梯形图、指令表、顺序功能图 等。
程序结构设计
设计合理的程序结构，包括主程序、 子程序、中断程序等。
编程技巧与注意事项
掌握编程技巧，注意程序可读性、可 维护性、安全性等方面。
自动控制系统基本概念
0 y
t
B 扰动通道 扰动通道存在纯滞后，对 控制系统的品质无影响；扰动通道 存在容量滞后，对系统是有利的。
y
τ0
t
B 0
t
第三节 对象数学模型的建立 1 一、有自衡对象的数学模型 q =q
㈠ 一阶对象（单容对象） 根据平衡关系有：对象物料储存 h=h0 +△h 量的变化率 = 单位时间流入对 象的物料变化量—单位时间流出 对象的物料变化量
1
0
+△ q1
2 q2=q0 +△q2
d M d h =Δq -Δq ① A 1 2 dt dt
d h RA h Rq1 dt 其中T=RA，K=R
d h T h k q1 dt
h q2 R
②
dy T y K x （t-τ) dt
㈡ 二阶对象（双容对象）
二阶对象
二、无自衡对象的数学模型
q1
h q2
d 2 h2 d h2 T1Ta Ta qi (t 0 ) 2 dt dt K 0 s G( S ) e Ta S (T1S 1)
第四节
对象特性的实验测取
所谓对象特性的实验测取，就是在我们所要研究的被控 对象上，人为的施加一个干扰作用(输入量)，然后用仪 表测量和记录对象的输出量随时间而变化的规律，可得 到表征对象特性的一些数据和曲线，而后对这些数据或 曲线进行分析整理，可得描述对象特性的数学表达式。
qi
K 0 s G (s) e TS 1
① ②
h1
Ⅰ R1 q1 h2 Ⅱ R2
d h1 A1 qi q1 dt d h2 A2 q1 q2 dt
q1
q2
化工仪表及自动化课件
化工仪表及自动化课件一、引言随着我国经济的快速发展，化工行业在国民经济中的地位日益突出。
化工生产过程具有高温、高压、易燃易爆等特点，因此，对化工仪表及自动化技术的要求越来越高。
本课件旨在介绍化工仪表及自动化技术的基本原理、类型及其在化工生产过程中的应用，以帮助大家更好地了解和掌握这一领域的技术。
二、化工仪表概述1.化工仪表的定义化工仪表是指用于测量、显示、控制化工生产过程中各种物理量、化学量的设备。
它包括传感器、变送器、控制器、执行器等部分。
2.化工仪表的分类根据测量原理和用途，化工仪表可分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、成分分析仪表等。
3.化工仪表的精度等级和防爆等级精度等级：化工仪表的精度等级表示其测量准确度，通常分为0.1级、0.2级、0.35级、0.5级等。
防爆等级：化工生产过程中存在易燃易爆气体，化工仪表需要具备相应的防爆等级，以确保生产安全。
三、自动化控制系统1.自动化控制系统的概念自动化控制系统是指利用自动化装置、仪表和计算机等技术，对化工生产过程进行自动监测、调节和控制，以实现生产过程的优化和安全稳定运行。
2.自动化控制系统的组成自动化控制系统通常由检测仪表、控制仪表、执行器、计算机等组成。
3.自动化控制系统的类型（1）手动控制系统：由操作人员手动调节控制仪表，实现对生产过程的控制。
（2）自动控制系统：根据预设的程序和参数，自动调节控制仪表，实现对生产过程的控制。
（3）综合控制系统：将手动控制和自动控制相结合，实现更高效、更灵活的生产过程控制。
四、化工仪表及自动化技术在化工生产过程中的应用1.温度控制在化工生产过程中，温度是一个重要的参数。
通过安装温度仪表，可以实时监测反应釜、换热器等设备的温度，并通过自动控制系统调节加热或冷却装置，使温度保持在合适的范围内。
2.压力控制化工生产过程中，压力过高或过低都会影响产品质量和设备安全。
通过安装压力仪表，可以实时监测反应釜、压缩机等设备的压力，并通过自动控制系统调节阀门、泵等设备，保持压力稳定。
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人工操作
显示 记录 要求 记录仪 显示器
变送器 变换
检测 仪表
观察
思考 调节
给定值
执行器
执行 机构
调节
调节器
控制器
● 检测
●
运算（思考）、 命令
●执行
自动控制系统
●
测量元件及变送器
测量出被测参数的大小并将它转化为一种特定、统一的信号输出。
● 自动控制器
将设定值与测量信号进行比较，求出它们之间的偏差,然后按照 预先选定的控制规律进行计算并将计算结果作为控制信号送给执行 装置.
系统：是指按照某些规律结合在一起的物体（元部件）的
组合，它们相互作用、相互依存，并能完成一定的任务。
自动控制系统 ：能够实现自动控制的系统就可称为自动控
制系统，一般由控制装置和被控对象组成。
自动控制系统是在人工调节的基础上产生和发展起来的， 其主要装置包括测量元件与变送器、自动控制器、执行器，分 别代替了人的眼、脑、手三个器官。
自动检测系统
利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录的系 统， 称为自动检测系统。“了解”生产的任务。
自动信号和联锁保护系统
自动信号系统 当工艺参数超出要求范围，自动发出声光信号 联锁保护系统
达到危险状态，
打开安全阀或切 断某些通路，必 要时紧急停车 液位自动报警系统示意图
自动操纵及自动开 停车系统
分重要的。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。
常见典型信号
阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。
阶跃信号
数学表达式为：
r (t )
当A=1时称为单位阶跃信号。
A 0
t≥0
t<0
特
点
易产生 对系统输出影响大
便于分析和计算
斜坡信号
加速度信号
脉冲信号
自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程有非周 期衰减过程 、衰减振荡过程、 等副振荡过程 、发散振 荡过程 等四种。
静态：被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态。 动态：被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
被控对象
平衡（静态）是暂时的、相对的、有条件的， 不平衡（动态）才是普遍的、绝对的、无条件的
研究自动控制系统的重点是研究系统的动态。
被控对象
。
二、控制系统的过渡过程
被控对象
自动控制系统的过渡过程是控制作用不断克服干扰作用
y y
0 t0
1. 非 周 期 衰 减 过 程
0 t t0
2. 衰 减 振 荡 过 程
t
y
y
0 t0 t
0 t0 t
3. 等 幅 振 荡 过 程
4. 发 散 振 荡 过 程
三、控制系统的品质指标
自动控制系统的过渡过程是控制系统品质的重要 依据，我们假设在阶跃干扰作用下，取自动控制系统 的衰减振荡过程的形式来讨论控制系统的品质指标。
热处理炉的温控系统、机床的数码加工系统和仿
形控制系统。
三、连续控制系统和离散控制系统
连续控制系统
控制系统中各部分的信号都是时间的连续函数。
离散控制系统
在控制系统各部分的信号中只要有一个是时间 的离散信号。 离散模型是计算机控制的最主要模型
第五节 自动控制系统的过渡过程及性能 指标
一、控制系统的静态和动态
控制器
控制器输出 p
控制阀
q
对象
y
z
测量值 测量元件 变送器
通过测量变送装置将被控变量的测量值送回到系统的 输入端。
负反馈 反馈 正反馈
自动控制系统是具有被测变量负反馈的闭环系统。他 与自动检测、自动操作等开环系统比较，最本质的区别， 就在于自动控制系统有负反馈。
蒸汽
TC
流程图表示方式
进料
TT
出料 凝液
(a)
(b)
(c)
仪表的图形符号
仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm。
仪表安装位置的图形符号表示
序号 安装位置 图形符号 备注 序号 安装位置 图形符号 备注
1
就地安装仪表 嵌在管道 中
4
集中仪表盘后 安装仪表
2
集中仪表盘面 安装仪表 5 就地仪表盘后 安装仪表 就地仪表盘面 安装仪表
影响的过程。系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的过
度过程中，被控变量随时间变化的规律首先取决于干扰作 用的形式。 一般的阶跃信号：突然、危险、对被控参数影响很大。 其它形式的干扰可用多个阶跃信号代替
被控对象
系统在过渡过程中，被控变量是随时间变化的。了解过
渡过程中被控变量的变化规律对于研究自动控制系统是十
控制器
控制器输出 p
控制阀
q
对象
被控变量
y
蒸汽
TC
流程图表示方式
TT
进料 凝液
出料
方块图表示方式
控制系统或系统中每个环节的功能和信号 流向的图解表示.
组成
方框、信号线、比较点、引出点
带有输入输出信号的方框
比较点
分支点
被控对象
自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、 设备或机器等。
被控变量
被控对象内要求保持设定值的工艺参数。
显示 记录仪 显示器
●执行器
作用是接受控制器的控制 信号，直接推动被控对象，使 被控变量发生变化
观察
记录 要求
变换 变送器 检测 仪表
思考 调节
给定值
执行器
机构
执行
调节 控制器 调节器
第三节 自动控制系统的表示方法
方块图表示方式
给定值 x 偏差 _ e z 测量值 测量元件 变送器
f 干扰作用
操纵变量
素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先
规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的
工艺操作状态.
第二节 自动控制系统的组成
自动控制：是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的
设备或装置（称控制装置或控制器），使机器、设备或生 产过程（统称被控对象）的某个工作状态或参数（即被控 量）自动地按照预定的规律（给定值）运行。
输入信号是变化规律未知的任意时间函数 ； 系统的任务是使被控变量按照同样规律变化并与
输入信号的误差保持在规定的范围内；
导弹发射架控制系统、火炮随动系统、雷达天线
控制系统 ；
程序控制系统
输入信号是按已知的规律（事先规定的程序）变
化；
要求被控变量也按相应的规律随输入信号变化，
误差不超过规定值；
或外来扰动的变化都比较小，或这些扰动因素可以事先确定并
能给予补偿，则采用开环控制也能取得较为满意的控制效果；
对扰动没有抑制能力。
干扰
（控制装置）
给定值 计算 执行 被控量 控制对象
按给定值操纵的开环控制系统
测 量 计算
干扰
执行
被控量
控制对象
按干扰补偿的开环控制系统
•开环控制系统的方框图
扰动 输入量 控制装置 受控对象 输出量
控制器
控制器输出 p
控制阀
q
对象
y
给定值
被控变量的设定值。
偏差
被控变量的给定值与实际值之差。
f 干扰作用 操纵变量 被控变量
给定值 x
偏差 _ e z
控制器
控制器输出 p
控制阀
q
对象
y 测量元件 变送器
测量值
f 干扰作用
给定值 x
偏差 _ e z
控制器
控制器输出 p
操纵变量
控制阀
q
对象
被控变量
y 测量元件 变送器
坏 ；
通常而言，反馈控制就是指负反馈控制。 闭环系统必须考虑稳定性问题
干扰
给定值 比较、计算 － 执行 控制对象
被控量
测量
按偏差调节的闭环控制系统
闭环系统与开环系统 的区别
与开环控制系统相比，闭环控制系统的最大特点是检测偏差、纠正 偏差 ；
从系统结构上看，闭环系统具有反向通道；
从功能上看，闭环系统具有如下特点：
字母代号
用来表示仪表的小圆圈的上半圆内，一般写有两位字， 第一位字母表示被测变量，后续字母表示仪表的功能。
被测变量和仪表功能的字母代号 字 母 A C D E F I K L M 第一位字母 后继字 母 字 母 P Q R S 比 指示 T V W Y Z 位置 执行机构 第一位字母 后继字母
被测变量
开环控制系统
输入量 偏差量 控制量 输出量
控制器
控制对象
反馈装置
闭环控制系统
开环控制系统
控制器和控制对象间只有正向控制作用，系统的输出量不会对
控制器产生任何影响；
结构简单，成本低，容易控制，但控制精度低 ； 一般适合于干扰不强或可预测的、控制精度要求不高的场合； 如果系统的给定输入与被控量之间的关系固定，且其内部参数
由于增加了反馈通道，系统的控制精度得到了提高，若采用开环 控制，要达到同样的精度，则需要高精度的控制器，从而大大增 加了成本； 由于存在系统的反馈，可以较好地抑制系统各环节中可能存在的 扰动和由于器件的老化而引起的结构和参数的不确定性； 反馈环节的存在可以较好地改善系统的动态性能。
开环控制 结构 精度 稳定性 简单、成本低 精度低、对元器件要 求高 通常不考虑
f 干扰作用 操纵变量 被控变量
给定值 x
偏差 _ e z
控制器
控制器输出 p
控制阀
q
对象
y 测量元件 变送器
测量值
操纵变量
受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变 量保持设定值的物料量或能量。