过程控制系统复习总结!

过程控制系统知识点总结

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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。

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

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。

8、安全栅的作用、种类。

安全栅的作用：

1、安全栅作为本安仪表的关联设备，可用于传输信号。

2、控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下，

以确保系统的本安防爆性能。

安全栅的种类：齐纳式安全栅、隔离式安全栅

二、基型调节器

1、基型调节器组成：控制单元和指示单元。基型调节器控制单元构成。

基型控制器又称基型调节器，对来自变送器的1-5V直流电压信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运算，输出4-20mA（DC）直流控制信号。

控制单元：输入电路(偏差差动和电平移动电路)、PID运算电路(由PD与PI运算电路串联)、输出电路(电压、电流转换电路)以及硬、软手操电路；

指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路。

2、测量信号、内给定信号范围；外给定信号范围。

测量和内给定信号：1~5V(DC)；

外给定信号：4～20mA直流电流。（它经过250Ω精密电阻转换成1～5V直流电压）

3、输入电路、输出电路的作用。

输入电路作用：

1). 信号综合。将（U i-U s）后放大两倍反相以U o1输出，即U o1= -2(U i-U s)。

2). 电平转换。将以0V为基准的输入信号转换为以U B（10V）为基准的输出信号U o1。

电平转换的目的：使运算放大器工作在允许的共模输入电压范围内。

输出电路作用：把PID输出ΔU o3（以UB为基准）转换成4-20mA.DC输出。实现电压—电流转换。4、放大系数和比例度。

。

愈大，比例作用就越强愈小，成反比，与即 可表示为：。此时比例度在单元组合仪表中，输出信号变化范围。

—偏差变化范围；

—式中：

输出的相对变化

输入的相对变化 比例度的一般表达式：

比例度

P P P

K K K y y y y y y y

δδδεεεεεεε

δ%1001

%100 min max min max min max min max min

max min

max ⨯=

-=---=

⨯-∆-=

5、基型调节器PD 电路的阶跃响应曲线形状；比例分量；t=TD/KD 时的微分分量；微分时间。

作用：对∆U o1进行PD 运算，可设置T D 、 K P （或比例度）。T D 为微分时间；K P 为比例系数。

微分作用：快速的调节作用，超前作用。

6、基型调节器PI 电路的阶跃响应曲线形状；比例分量： Kc=CI/CM ；t=TI 时的积分分量；积分时间。

比例系数：D

K α

微分时间：T D =n R D C D 调整R p （α）和R D

可改变比例度和微分时间。

7、积分饱和。

解决积分饱和办法：1)对控制器的输出加以限幅，使其不超过额定的最大值或最小值；2)限制积分电容两端的充电电压；3)切除积分作用。

8、微分时间对微分作用的影响，积分时间对积分作用的影响。 微分时间越小，微分作用越强；积分时间越大，积分作用越强。 9、软手操电路和硬手操电路。

软手动操作电路是积分电路。硬手动操作电路是比例电路。

作业

2-4 某P 控制器的输入信号是4mA~20mA ，输出信号为1V~5V ，当比例度δ=60%时，输入变化0.6mA 所引起的输出变化是多少？

解：根据比例度的公式：

%100 min

max min

max ⨯-∆-∆=y y y x x x δ

得

V y y x x x y 25.0)15(60

1

4206.0)(1

min max min max =-⨯-=--∆=∆δ

2-7 某PID 控制器（正作用）输入、输出信号均为4mA~20mA ，控制器的初始值Ii=Io=4mA ，δ

=200%，T I =T D =2min ，K D =10。在t=0时输入⊿Ii=2mA 的阶跃信号，分别求取t=12s 时：①PI 工况下的输出值；②PD 工况下的输出值。

解：①PI 工况下 P 分量=mA I I K i i P 12%

2001

1

=⨯=

∆=

∆δ

Ti 时：P 分量=I 分量；则Ti 时，PI 分量=2mA Ti=2×60=120s