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。
过程控制及自动化仪表总结
练习题
一台具有比例积分控制规律的DDZ-III型控制器， 其比例度δ为200%时，稳态输出为5mA。在某瞬 间，输入突然变化了0.5 mA，经过30s后，输出由 5mA变为6mA，试问该控制器的积分时间TI为多 少？
比例积分控制器，列写出PI控制算式。KP =1， TI=2分钟，当输入是幅值为A的阶跃信号时，2分 钟后输出的变化量是多少？
练习题
什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？
练习题
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。
4、简单控制系统
n 了解简单控制系统的结构、组成及作用 n 掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般 原则 n 了解各种基本控制规律的特点及应用场合 n 掌握控制器正、反作用确定的方法 n 掌握控制器参数工程整定的方法
主要内容
★分析给定的系统 ★制定控制方案 被控对象、被控变量、操纵变量、执行器、控制器 ★画出控制系统的方框图 ★选择执行器的气开、气关 ★选择控制器的控制规律
差压式液位计的工作原理是什么？当测量密闭 有压容器的液位时，差压计的负压室为什么一定 要与气相相连接？
练习题
差压计三阀组的安装示意图如图所示， 它包括两个切断阀和一个平衡阀。 安装三阀组的主 要目的是为了在开 停表时，防止差压计单向受到很大的 静压力，使仪表产生附加误差，甚至 损坏。为此，必须正确地使用三阀组。 具体步骤是：
★选择控制器的正作用、反作用
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
过程控制与自动化仪表
37
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
34
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
过程控制与自动化仪表
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。
过程控制与自动化仪表
29
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。
自动化仪表与过程控制实验指导书
扰动 设定值 上水箱 电动阀 e
调节器 反馈值 上水箱 液位变送器 图1-2 五、实验步骤 1、按附图单容液位控制实验接线图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台背面右侧的通讯口（在电源插座旁）与上位机连 接。 3、将手动阀门1V1、1V10、V4、V5打开，其余阀门全部关闭。 4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源， 再打开仪表电源。 5、整定参数值的计算 设定适当的控制参数使过渡过程的衰减比为4：1，整定参数 值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。 表1 阶跃反应曲线整定参数表
再打开仪表电源。 5、设置智能调节器参数（可在仪表上直接设置，也可在计算机 上设置），其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值） （1）主调节器 SV=20 （参考值） dF=0.3 （参考值） CtrL=1 P=30 （参考值） I=60 （参考值） d=0 （参考值） Sn=33 Dip=2 （参考值） dIL=0 dIH=50 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=0 Addr=2 run=1 （2）副调节器 dF=0.3 （参考值） CtrL=1 P=36 （参考值） I=15 （参考值） d=0 （参考值） Sn=32 Dip=1 （参考值） dIL=0 dIH=800 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=8 Addr=1 run=1 具体请详细阅读调节器使用手册
dHAL=9999 dlAL=9999 dF=0.5 （参考值） Ctrl=0 Sn=33 Dip=1 （参考值） dIL=0 dIH=50 Alp=2 OP1＝0 具体请详细阅读调节器使用手册 5、在控制板上打开水泵1、位控干扰。 6、在信号板上打开上水箱输出信号。 六、 思考建议 在什么样的情况下适合采用位式控制。
《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。
《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案
V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求： （1） 写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) （2） 编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。 解： （1） 因为 PV
（2）该过程的框图如下：
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
（3）过程传函： 在（1）中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有：
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ， 根据动态平衡关系，可得如下方程组：
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩
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。
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
第232页8/共41页
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）
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
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。
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1：串级控制系统参数整定步骤应为（）。
1.先主环，后副环2.先副环后主环3.只整定副环4.没有先后顺序2：仪表的精度等级指的是仪表的（）1.误差2.基本误差3.允许误差4.基本误差的最大允许值3：串级控制系统主、副回路各有一个控制器。
副控制器的给定值为（）1.恒定不变2.由主控制器输出校正3.由副参数校正4.由干扰决定4：用K分度号的热偶和与其匹配的补偿导线测量温度。
但在接线中把补偿导线的极性接反了，则仪表的指示（）1.偏大2.偏小3.可能大,也可能小,要视具体情况而定5：用4：1 衰减曲线法整定控制器参数时得到的TS 值是什么数值（）1.从控制器积分时间旋纽上读出的积分时间2.从控制器微分时间旋纽上读出的积分时间3.对象特性的时间常数4.是4：1 衰减曲线上测量得到的振荡周期6：当高频涡流传感器靠近铁磁物体时（）1.线圈的震荡频率增加2.线圈的电阻减小3.线圈的电感增大7：某容器控制压力，控制排出料和控制进料，应分别选用的方式为（）。
1.气开式；气开式2.气关式；气关式3.气开式；气关式4.气关式；气开式8：准确度等级是仪表按（）高低分成的等级。
1.精度2.准确度9：不属于工程上控制参数的整定方法是（）1.动态特性法2.稳定边界法3.衰减曲线法4.比较法10：最常见的控制结构除了反馈控制结构外还有。
（）1.串级控制2.前馈控制3.单回路控制4.多回路控制11：串级均匀控制系统结构形式与串级控制系统相同，它与串级控制系统有区别也有相同的地方。
相同是（）1.系统构成目的2.对主、副参数的要求3.参数整定顺序、投运顺序4.干扰补偿方式12：工业现场压力表的示值表示被测参数的（）。
1.动压2.全压4.绝压13：在串级控制系统中，主、副对象的（）要适当匹配，否则当一个参数发生振荡时，会引起另一个参数振荡。
1.滞后时间2.过渡时间3.时间常数4.放大倍数14：用 4：1 衰减曲线法整定控制器参数时，第一条做出的 4：1 曲线是在什么工作条件下获得的（）1.手动遥控控制2.自动控制纯比例作用3.自动控制比例加积分4.自动控制比例加微分15：大延迟对象是指广义对象的时滞与时间常数之比大于（）1.0.52.13.24.316：不属于自动选择性控制系统类型的是（）1.对被控变量的选择2.对操纵变量的选择3.对测量信号的选择4.执行机构的选择17：常见的复杂控制系统有（）1.串级控制2.PID控制3.单回路控制4.积分控制18：标准节流装置的取压方式主要有（）1.损失取压2.法兰取压3.理论取压4.任意取压19：单纯的前馈调节是一种能对（）进行补偿的调节系统。
1.测量与给定之间的偏差2.被调量的变化3.干扰量的变化4.输出的变化20：同上题中若负压侧阀门或导压管泄露时，仪表示值将（）。
1.降低2.升高3.不变21：对于气动执行机构，当信号压力增加，推杆下移的，称该气动执行机构为（）。
1.移动式2.可调式3.正作用式4.反作用式22：均匀控制系统的结构主要有（）1.简单均匀控制系统串级均匀控制系统2.比较结构3.开环结构4.并联结构23：关于常规控制系统和均匀控制系统的说法正确的是（）1.结构特征不同2.控制达到的目的不同3.控制规律相同4.参数整定的相同24：被控对象传函中纯时延是反映对象（）的参数。
1.放大能力2.动态特性3.静态特性4.抗干扰能力25：调节阀的气开、气关型式应根据下列哪个条件来确定?（）1.生产的安全2.流量的大小3.介质的性质26：不属于过程控制的被控参数是（）1.温度2.压力3.物位4.速度27：现有一台精度等级为0.5级的测量仪表，量程为0－10000℃，在正常情况下进行校验，最大绝对误差为60℃，求该仪表的最大引用误差为（）1.0.6%2.0.63.±0.5%28：构成自动调节系统需要满足下列哪个条件?（）1.开环负反馈2.闭环负反馈3.闭环正反馈29：补偿导线的正确敷设，应该从热电偶起敷到（）为止？1.就地接线盒2.仪表盘端子板3.二次仪4.与冷端温度补偿装置同温的地方30：串级控制系统的投运时( )1.先投主环，再投副环2.先投副环，再投主环3.主环、副环一起投4.主环、副环无所谓先后顺序31：DDZ-Ⅲ调节器（）的切换为有扰动的切换。
1.从“硬手动”向“软手动”2.从“硬手动”向“自动”3.从“自动”向“硬手动”4.从“自动”向“软手动”32：串级控制系统由于副回路的存在，对于进入( )的干扰有超前控制作用，因而减少了干扰对( )的影响。
1.副回路，副变量2.副回路，主变量3.主回路，主变量4.主回路，副变量33：串级控制中主副回路工作频率主w1副w2回路工作频率的关系是（）1.w2>3w12.w2>w13.w2>2w14.w2=w134：一台电Ⅲ型差压变送器，所供电电压为12VDC，那么它能正常工作吗？（）1.可以2.显示不正常3.不可以4.视具体情况而定35：前馈控制是按照一个量的变化来进行控制，这个量是（）1.给定值2.扰动量3.测量值4.随机值1：将调节器的输出随反馈输入的增大而减小时，称为反作用调节器。
正确错误2：反馈对各种扰动都有校核作用；前馈，主要对被校核的前馈扰动有较强的校正作用，其他扰动作用较弱。
正确错误3：比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性。
正确错误4：仪表灵敏度数值越大，则仪表测量越精确。
正确错误5：差压值大时，节流件的压力损失小正确错误6：热电偶与自动平衡电桥配接，可以实现温度的测量。
正确错误7：比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比。
正确错误8：过程输入通道其作用是将模拟量输入信号转换为相应的数字量。
正确错误9：选择串级控制系统的副被控变量时应使主要干扰包括在副环。
正确错误10：三冲量液位控制系统一般用来控制锅炉汽包液位。
正确错误11：对于含有固体颗粒的流体，也可以用椭圆齿轮流量计测量其流量。
正确错误12：快开特性。
适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。
正确错误13：采用分程控制可以提高控制阀的可调比，改善控制品质。
正确错误14：三冲量液位控制系统一般用来控制分馏塔液位。
正确错误15：均匀控制的特点是结构上无特殊性、参数有变化，而且是缓慢地变化、参数应在限定范围内变化。
正确错误16：设计串级控制系统时应该把所有干扰包括在副环中。
正确错误17：确定调节阀尺寸的主要依据是（流通能力）。
正确错误18：调节器的比例度越大，则调节作用就（越弱），余差也（越大）。
正确错误19：由于从动流量总要滞后于主动流量，所以动态补偿器一般应具有超前特性。
正确错误20：转子流量计是基于力平衡原理而工作的。
正确错误21：热电偶测温回路中可只考虑温差电势，不考虑接触电势。
正确错误22：补偿导线在一定范围内的热电性能与热电偶是一样的，如极性接错会增大热电偶的冷端误差。
正确错误23：模糊控制具有较强的鲁棒性，即被控过程的参数变化对控制性能的影响不明显正确错误24：电动调节阀：电源配备方便，信号传输快、损失小，可远距离传输；但推力较小。
正确错误25：DDZ-III型调节器硬手动切换到软手动，无需平衡即可做到无扰动切换。
正确错误1：防爆标志为“eⅡb”的仪表可用于下列那种场合。
（）1.氢2.乙烯3.乙炔2：在热电偶温度计中，R100表示为（）1.1000℃时的电阻值2.阻值R＝100欧3.热电阻的长度为1003：热电偶供电为：（）1.直流2.交流3.三相交流4.不供电4：测定动态特性的方法除了统计相关法外还有（）。
1.计算法2.频域法、时域法3.估计法4.比较法5：不属于简单控制系统的组成部分主要有。
（）1.被控对象2.检测变送仪表3.干扰4.控制器执行机构6：在热力实验中，常用来测量微小正压、负压的差压的压力计。
（）1.U型管压力计2.单管式压力计3.斜管式压力计4.弹性式压力计7：工业现场压力表的示值表示被测参数的（）。
1.动压2.全压3.静压4.绝压8：最常见的控制结构除了反馈控制结构外还有。
（）1.串级控制2.前馈控制3.单回路控制4.多回路控制9：在孔板和文丘利管两种节流装置中，若差压相同，则两者的压力损失（）。
1.孔板大2.文丘利管大3.一样10：通常串级控制系统主控制器正反作用选择取决于（）。
1.控制阀2.副控制器3.副对象4.主对象11：分程控制的应用场合不包括（）1.扩大控制阀的可调范围2.用作安全生产的防护措施3.为满足工艺要求在一个控制系统中控制两种不同的介质4.用于大滞后对象12：下列流量计中不属于速度型流量计的有（）1.电磁流量计2.椭圆齿轮流量计3.涡轮流量计4.转子流量计13：用于测量流通量的导压管线，阀门组回路中，当正压侧阀门或导压管泄露时，仪表示值将（）。
1.降低2.升高3.不变14：现有两台压力变送器第一台为1级0－600KPa，第二台为1级250－500KPa，测量变化范围320－360KPa的的压力，那台测量准确度高。
（）1.第一台准确度高2.第二台准确度高3.两者结果一样15：对控制系统的几种说法，哪一项是错误的（）1.对纯滞后大的控制对象，引入微分作用，不能克服其滞后的影响2.当控制过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度使其稳定3.当控制器的测量值与给定值相等时，即偏差为零时，控制器的输出为零4.比例控制过程的余差与控制器的比例度成正比16：串级控制系统中，副控制器的作用方式与( )无关。
1.主对象特性2.副对象特性3.执行器的气开、气关形式4.工艺的安全要求17：单闭环比值控制系统中，当主流量不变而副流量由于自身受到干扰发生变化时，副流量闭环控制系统相当于一个（）系统1.程序控制2.随动控制3.定值控制4.均匀控制18：在串级控制系统中，主、副对象的（）要适当匹配，否则当一个参数发生振荡时，会引起另一个参数振荡。
1.滞后时间2.过渡时间3.时间常数4.放大倍数19：比例度对调节过程的影响（）1.比例度越大，调节过程越快慢2.比例度越大，调节过程越快3.比例度越小，调节过程越快4.比例度越小，调节过程越慢20：下述哪一项不是调节阀的性能指标？（）1.流量系数2.可调比3.流量特性4.阀阻比21：对于双闭环比值控制系统，下面的（）说法是正确的。
1.只能控制主流量2.只能控制副流量3.主、副流量都可以控制4.比值是变化的22：串级控制系统由于副回路的存在，对于进入( )的干扰有超前控制作用，因而减少了干扰对( )的影响。
1.副回路，副变量2.副回路，主变量3.主回路，主变量4.主回路，副变量23：在控制系统中，工艺变量需要控制的生产过程、设备或机械等，称为( )。
1.被控过程2.控制器3.反馈4.设定值24：当用仪表对被测参数进行测量时，仪表若不能及时地反映被测参数而造成的误差，称为（）。