过程控制系统
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。
过程控制技术-第一章过程控制系统的基本概念
1 过程控制系统的基本概念
过程控制系统有多种分类方法，每一种 分类方法都是反映了控制系统某一方面的 特点。为了便于分析反馈控制系统的特性， 我们将按设定值的形式不同，分为三种类 型。
定值控制系统 随动控制系统 程序控制系统
1 过程控制系统的基本概念
过程控制系统的方块图及其号联系，常用方块 图来表示，如图１-２所示。
1 过程控制系统的基本概念
若系统的输出信号对控制作用没有影响，则称 作开环控制系统，即系统的输出信号不反馈到 输入端，不形成信号传递的闭合环路，如图１３所示。
1 过程控制系统的基本概念
由于闭环控制系统采用了负反馈，因而使 系统的输出信号受外来扰动和内部参数变化小， 具有一定的抑制扰动提高控制精度的特点。开 环控制系统结构简单容易构成，稳定性不是重 要问题，而对闭环控制系统稳定性始终是一个 重要问题。
1 过程控制系统的基本概念
当锅炉汽包水位控制系统处于平衡状态即 静态时，扰动作用为零，设定值不变，系统中 控制器的输出和控制阀的输出都暂不改变，这 时被控变量汽包水位也就不变。一旦设定值有 了改变或扰动作用于系统，系统平衡被破坏， 被控变量开始偏离设定值，此时控制器、控制 阀将相应动作，改变操纵变量给水量的大小， 使被控变量汽包水位回到设定值，恢复平衡状 态。
过程控制系统的组成及其分类 自动控制是在人工控制的基础上发展起来
的。下面先通过一个示例， 将人工控制与过程 控制进行对比分析，看过程控制系统是由哪些 部分组成的。
1 过程控制系统的基本概念
➢ 通过上述示例的对比 分析知道，一般过程 控制系统是由被控对 象和自动控制装置两 大部分或由被控对象、 测量变送器、控制器、 控制阀四个基本环节 所组成。
这里“过程”是指在生产装置或设备 中进行的物质和能量的相互作用和转换过 程。
《过程控制系统》实验报告
《过程控制系统》实验报告实验报告：过程控制系统一、引言过程控制系统是指对工业过程中的物理、化学、机械等变量进行监控和调节的系统。
它能够实时采集与处理各种信号，根据设定的控制策略对工业过程进行监控与调节，以达到所需的目标。
在工业生产中，过程控制系统起到了至关重要的作用。
本实验旨在了解过程控制系统的基本原理、组成以及操作。
二、实验内容1.过程控制系统的组成及原理；2.过程控制系统的搭建与调节；3.过程控制系统的优化优化。
三、实验步骤1.复习过程控制系统的原理和基本组成；2.使用PLC等软件和硬件搭建简单的过程控制系统；3.设计一个调节过程，如温度控制或液位控制，调节系统的参数；4.通过修改控制算法和调整参数，优化过程控制系统的性能；5.记录实验数据并进行分析。
四、实验结果与分析在本次实验中，我们搭建了一个温度控制系统，通过控制加热器的功率来调节温度。
在调节过程中，我们使用了PID控制算法，并调整了参数，包括比例、积分和微分。
通过观察实验数据，我们可以看到温度的稳定性随着PID参数的调整而改变。
当PID参数调整合适时，温度能够在设定值附近波动较小，实现了较好的控制效果。
在优化过程中，我们尝试了不同的控制算法和参数，比较了它们的性能差异。
实验结果表明，在一些情况下，改变控制算法和参数可以显著提高过程控制系统的性能。
通过优化，我们实现了更快的响应时间和更小的稳定偏差，提高了系统的稳定性和控制精度。
五、结论与总结通过本次实验，我们了解了过程控制系统的基本原理、组成和操作方法。
我们掌握了搭建过程控制系统、调节参数以及优化性能的技巧。
实验结果表明，合理的控制算法和参数选择可以显著提高过程控制系统的性能，实现更好的控制效果。
然而，本次实验还存在一些不足之处。
首先，在系统搭建过程中，可能由于设备和软件的限制，无法完全模拟实际的工业过程。
其次，实验涉及到的控制算法和参数调节方法较为简单，在实际工程中可能需要更为复杂和精细的控制策略。
《过程控制系统》实验报告
《过程控制系统》实验报告一、实验目的过程控制系统实验旨在通过实际操作和观察，深入理解过程控制系统的组成、工作原理和性能特点，掌握常见的控制算法和参数整定方法，培养学生的工程实践能力和解决实际问题的能力。
二、实验设备1、过程控制实验装置包括水箱、水泵、调节阀、传感器（液位传感器、温度传感器等）、控制器（可编程控制器 PLC 或工业控制计算机）等。
2、计算机及相关软件用于编程、监控和数据采集分析。
三、实验原理过程控制系统是指对工业生产过程中的某个物理量（如温度、压力、液位、流量等）进行自动控制，使其保持在期望的设定值附近。
其基本原理是通过传感器检测被控量的实际值，将其与设定值进行比较，产生偏差信号，控制器根据偏差信号按照一定的控制算法计算出控制量，通过执行机构（如调节阀、电机等）作用于被控对象，从而实现对被控量的控制。
常见的控制算法包括比例（P）控制、积分（I）控制、微分（D）控制及其组合（如 PID 控制）。
四、实验内容及步骤1、单回路液位控制系统实验（1）系统组成及连接将液位传感器安装在水箱上，调节阀与水泵相连，控制器与传感器和调节阀连接，计算机与控制器通信。
（2）参数设置在控制器中设置液位设定值、控制算法（如 PID）的参数等。
（3）系统运行启动水泵，观察液位的变化，通过控制器的调节使液位稳定在设定值附近。
（4）数据采集与分析利用计算机采集液位的实际值和控制量的数据，绘制曲线，分析系统的稳定性、快速性和准确性。
2、温度控制系统实验（1）系统组成与连接类似液位控制系统，将温度传感器安装在加热装置上，调节阀控制加热功率。
设置温度设定值和控制算法参数。
（3）运行与数据采集分析启动加热装置，观察温度变化，采集数据并分析。
五、实验数据及结果分析1、单回路液位控制系统（1）实验数据记录不同时刻的液位实际值和控制量。
（2）结果分析稳定性分析：观察液位是否在设定值附近波动，波动范围是否在允许范围内。
快速性分析：计算液位达到设定值所需的时间。
过程控制系统与优化
过程控制系统与优化过程控制系统是指通过自动化技术对工业生产过程进行监控和调节的系统。
它利用各种传感器和执行器，采集并处理过程中的各种信号，并根据预设的控制策略，自动地对生产过程进行调节，以达到更高的生产效益和质量水平。
优化是指通过对工业生产过程进行综合分析和优化设计，以提高生产效率、降低成本和资源消耗的方法。
一、过程控制系统的基本原理过程控制系统主要由传感器、执行器和控制器三个部分组成。
传感器负责采集过程中的物理或化学量，并将其转化为电信号。
执行器负责根据控制器的信号，对生产设备进行控制和调节。
而控制器则负责从传感器接收信号，对其进行处理并生成控制策略，再通过执行器实施对过程的控制。
这种闭环控制的方式，可以让生产过程保持在预期的目标状态，从而保证产品的质量和生产效率。
二、过程控制系统的应用领域过程控制系统广泛应用于各个工业领域，如化工、石油、电力、制药、食品等。
在化工领域，过程控制系统可以实现对反应过程的控制和优化，以提高反应的转化率和选择性；在电力领域，过程控制系统可以实现对电网的负荷均衡和频率调节，以保证电力供应的稳定性；在制药领域，过程控制系统可以实现对药物合成和制剂生产过程的控制，以提高产品的质量和产量。
三、过程控制系统与优化的关系过程控制系统与优化是密切相关的。
通过过程控制系统，可以实时监控生产过程中的各种参数和变量，并根据预设的控制策略对过程进行调节。
通过优化方法，可以对生产过程进行全面的分析和综合设计，以找到最佳的生产参数和操作策略，从而提高生产过程的效率和质量。
过程控制系统和优化方法相互结合，可以实现生产过程的动态优化，进一步提高生产效益和质量水平。
四、现代过程控制系统的发展趋势随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，现代过程控制系统正朝着以下几个方向进行发展：1.智能化：过程控制系统越来越多地采用智能化的技术，如人工智能、模糊控制和神经网络等，以提高系统对复杂过程的识别和控制能力。
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。
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。
过程控制系统教学大纲精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版教学大纲英文课程名称：Process Control课程编号：0201508总学时：48 （其中理论课学时：44 实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论第一节过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。
第二节过程控制系统的特点第三节过程控制系统的质量指标第四节过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。
第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。
第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。
第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。
第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。
各种差压变送器结构、原理、特点。
第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。
第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。
第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。
第一节 DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。
第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。
第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。
第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。
第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。
第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。
第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。
过程控制系统
过程控制系统第一章&第二章1.过程控制系统：为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或计算机构成的总体，称为过程控制系统。
2.过程控制系统的组成：系统输出、受控过程的输入、外部扰动、受控过程、广义过程、控制器。
3.过程控制系统的分类：a)按过程控制系统的结构特点来分类i.反馈控制系统 ii.前馈控制系统 iii. 前馈-反馈控制系统b)按给定信号的特点来分类i. 定制控制系统 ii. 程序控制系统 iii. 随动控制系统4.过程建模数学模型a). 机理建模法 b). 实验建模法5.过程输入量与输出量之间的信号联系，称为“通道”；控制作用与受控参数之间的信号联系，称为“控制通道”；扰动作用与受控参数之间信号联系，称为“扰动通道”。
6.自衡特性：在扰动作用破坏平衡工况后，被控过程在没有外部干预的情况下自动恢复平衡的特性。
表示。
7.有自衡能力的单容过程的数学模型，都可用传递函数G(s)=&'()*8.题2-4、2-6（P29）什么是过程的自平衡能力？第三章1.一次仪表：测量体将被测参数成比例地转换为另一便于计量的物理量，所用的仪表叫做一次仪表。
2.二次仪表：显示被计量的物理量的仪表。
3.准确度等级：任何自动化仪表均有一定误差。
常用仪表精度等级：0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等（工业常用0.5~4.0）。
4.热电偶测温计a)测温原理：热电效应b)补偿导线：用两根不同的金属丝，它在0----100摄氏度温度范围和所连接的热电偶具有相同的热电性能，其材料是廉价金属，用它将热电偶的冷端延伸出来。
c)冷端补偿：为了消除冷端温度变化对测量精度的影响。
i.计算矫正法 ii. 补偿电桥桥5.热电阻温度计a)工作原理：利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的。
b)特点：性能稳定、测量精度高、测量范围宽、同时还不需要冷端温度补偿，一般可在—270~900ºC 范围内使用。
过程控制系统的组成和分类
过程控制系统的组成和分类过程控制系统（Process Control System）由一系列硬件和软件组成，它们协同工作以监测和控制制造过程中的各种变量。
控制系统通常包括传感器、执行器、控制器、通信设备和操作界面等组件。
过程控制系统主要分为以下几类：1.基于PLC的控制系统可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种数字化的工业控制器，以逻辑操作实现自动化控制，广泛应用于制造业中。
PLC控制系统通常由多个可编程控制器、I/O模块、通信模块等构成，具有模块化、可扩展、高可靠性等特点。
2.集散式控制系统（DCS）集散式控制系统（Distributed Control System，DCS）是一种大型工业控制系统，通常由多个分布式控制节点、多个I/O模块、通信网络等组件构成。
DCS控制系统能够方便地实现过程控制和数据采集，适用于需要实现复杂控制的生产工艺。
3.计算机集成制造系统（CIM）计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing，CIM）是一种将计算机技术与制造工艺相结合的控制系统。
CIM控制系统包含了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺计划（CAPP）等多个模块，实现了制造流程的自动化、信息化和集成化控制。
4.人机交互控制系统（HMI）人机交互控制系统（Human Machine Interface，HMI）主要由操作终端和控制器组成。
HMI控制系统通过触摸屏、鼠标、键盘等设备提供操作界面，方便操作人员对制造过程进行控制和监测。
HMI控制系统适用于制造过程的小批量生产和多品种生产。
总而言之，过程控制系统的组成和分类十分丰富，不同类型的控制系统适合不同的工业生产场景。
随着人工智能、物联网等技术的发展，过程控制系统的应用也将不断发展和创新。
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是一种广泛应用于工业生产、交通运输、能源等领域的自动化控制技术。
它通过将输入信号与输出信号之间的映射关系进行计算，实现对被控对象的精确控制。
过程控制系统的研究和发展可以分为四个环节：传感器、执行器、控制器和监测系统。
本文将对这四个环节进行详细阐述，并介绍相关概念。
传感器是过程控制系统中的关键部件，它负责将被控对象的状态信息转换为电信号。
传感器的种类繁多，包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
这些传感器可以根据不同的测量对象和测量要求进行选择。
例如，在温度控制过程中，我们可以使用温度传感器来测量炉子的温度，并将测量结果传递给控制器。
执行器是过程控制系统中的另一个重要组成部分，它负责将控制器发出的指令转化为实际的物理动作。
执行器的种类也很多，包括气动执行器、电动执行器、液压执行器等。
执行器的性能直接影响到控制系统的精度和稳定性。
因此，在选择执行器时，需要考虑其响应速度、负载能力等因素。
第三，控制器是过程控制系统的核心部件，它根据传感器提供的信号和预设的控制策略来计算输出信号。
控制器可以采用不同的算法和结构，如开环控制、闭环控制、模糊控制等。
其中，闭环控制具有较高的精度和稳定性，但需要对系统的动态特性进行建模和分析。
控制器还需要具备一定的自适应能力，以应对环境变化和被控对象非线性问题。
监测系统是过程控制系统的辅助部分，它负责对控制系统的运行状态进行实时监测和故障诊断。
监测系统可以通过人机界面、数据采集卡等方式实现对控制系统的可视化和远程操作。
当监测系统发现异常情况时，可以向控制器发送报警信号，以便及时采取措施避免事故的发生。
除了以上四个环节外，过程控制系统还涉及到一些相关概念，如采样周期、稳态误差、快速响应等。
采样周期是指传感器对被测信号进行采样的时间间隔，通常以秒为单位。
稳态误差是指系统在达到稳定状态后仍存在的偏差，它与系统的动态响应特性有关。
快速响应是指控制器能够在短时间内对输入信号做出有效反应的能力，这对于某些高速或紧急情况下的应用非常重要。
《过程控制》
《过程控制》课程笔记第一章概论一、过程控制系统组成与分类1. 过程控制系统的基本组成过程控制系统主要由被控对象、控制器、执行器、检测仪表四个部分组成。
（1）被控对象：指生产过程中的各种设备、机器、容器等，它们是生产过程中需要控制的主要对象。
被控对象具有各种不同的特性，如线性、非线性、时变性等。
（2）控制器：控制器是过程控制系统的核心部分，它根据给定的控制策略，对检测仪表的信号进行处理，生成控制信号，驱动执行器动作，从而实现对被控对象的控制。
控制器的设计和选择直接影响控制效果。
（3）执行器：执行器是控制器与被控对象之间的桥梁，它接收控制器的信号，调节阀门的开度或者调节电机转速，从而实现对被控对象的控制。
执行器的响应速度和精度对控制系统的性能有很大影响。
（4）检测仪表：检测仪表用于实时测量被控对象的各项参数，如温度、压力、流量等，并将这些参数转换为电信号，传输给控制器。
检测仪表的准确性和灵敏度对控制系统的性能同样重要。
2. 过程控制系统的分类根据控制系统的结构特点，过程控制系统可以分为两大类：开环控制系统和闭环控制系统。
（1）开环控制系统：开环控制系统没有反馈环节，控制器根据给定的控制策略，直接生成控制信号，驱动执行器动作。
开环控制系统的优点是结构简单，成本低，但缺点是控制精度较低，容易受到外部干扰。
（2）闭环控制系统：闭环控制系统具有反馈环节，控制器根据检测仪表的信号，实时调整控制策略，生成控制信号，驱动执行器动作。
闭环控制系统的优点是控制精度高，抗干扰能力强，但缺点是结构复杂，成本较高。
二、过程控制系统性能指标1. 稳态误差：稳态误差是指系统在稳态时，输出值与设定值之间的差值。
稳态误差越小，表示系统的控制精度越高。
稳态误差可以通过调整控制器的参数来减小。
2. 动态性能：动态性能是指系统在过渡过程中，输出值随时间的变化规律。
动态性能指标包括上升时间、调整时间、超调量等。
动态性能的好坏直接影响到系统的响应速度和稳定性。
过程控制系统的基本概念
一、过程控制系统
二、过程控制系统的组成 三、控制系统方框图
四、过程控制系统的系统
自动控制：就是在没有人直接参与的情况下， 利用外加的设备或装置(控制装置)，使机器、 设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或 参数(被控量)按照预定的规律自动地运行。
文本 本次讲课到此结束 谢谢您的聆听
自动控制系统的未来发展前景 ： 现代化工厂向规模集约化方向发展时，生产 工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能 力、开放性、操作及监控水平等方面提出了越 来越高的要求。传统的DCS系统已经不能满足 现代工业自动化控制的设计标准和要求。随着 工业自动化控制理论、计算机技术和现代通信 技术的迅速发展，自动控制系统的未来发展方 向将向智能化、网络化、全集成自动化等方向 发展。
自动控制系统：是在无人直接参与下可使生产过 程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制 系统。
过程控制系统：以表征生产过程的参量为被 控制量使之接近给定值或保持在给定范围内 的自动控制系统。
1
二、控制系统的组成
对象：被控制的装置或设备，其输出即为被控量； 检测元件及变送器：检测元件的功能是感受并测 出被控量的大小，变送器的作用则是检测元件测 出的被控量变换成控制器所需要的信号形式； 控制器：它将检测元件或变送器送来的信号与被 控变量的设定值信号进行比较得出偏差信号，根 据这个偏差信号的大小按一定的运算规律计算控 制信号u，然后将控制信号传送给执行器。 执行器：其作用是接受控制器发出的控制信号u， 直接改变操纵量q(例如电流、重油、煤气等的 量)，即调整能量或物料的平衡，使被控量回复 至设定数值。
2010年服务工作总结
三、控制系统方框图
四、过程控制系统的分类
过程控制系统
分析可知，以风量作控制参数为最佳选择。
§2-3 执 行 器 选 择
0、概述
1. 作用
•在自动控制系统中，接受调节器的指令；
•经执行机构将其转换为相应的角位移或直线位移；
•去操纵调节机构，改变被控对象进、出的能量或
物料。
2.
组成
执 行 机 构 调 节 机 构
3. 类型
薄 膜 机 构 － － 应 用 最 广
快开特性：适于要求快速开、闭的控制系统。
抛物线特性：介于直线特性与对数特性之间，弥补了直线特 性小开度时控制性能差的缺点。
三、控制阀作用方式的选择
(一)、气开气关方式的选择
• 选气开还是气关式，由生产工艺的要求决定。 1、从生产的安全出发 2、从保证产品质量考虑 3、从降低原料和动力的损耗考虑 4、从介质特点考
过程控制系统
第一章 绪论 第二章 单回路控制系统 第三章 串级控制系统
第一章 绪论
1、过程控制的概念
凡是采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些 物理参数进行的自动控制通称为过程控制。
2、过程控制的特点
过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一定值或按 一定规律变化。
过程控制的特点：
1、被空对象的多样性 2、普遍存在滞后 3、特性往往具有非线性
一般希望控制通道克服扰动的应使扰动作用点位置远离被控 量能力要强，动态响应应比扰动通道快,要突出干扰作用,应使扰 动作用点位置远离被控量。
(三).实例讨论
例1：喷雾式乳粉干 燥设备的控制 。
1.控制要求：干燥后的 产品含水量波动要小。
2.被控参数选择：干 燥器里的温度
3.控制参数的选择 (三种方案如图所示)
8、调节器输出：根据偏差值、经一定算法得到的输出值。
过程控制系统的分类
过程控制系统的分类
根据处理的对象和过程的性质，过程控制系统可以分为以下几类：
1.工艺过程控制系统：用于控制各种工艺过程的系统，如炼油、化工、冶金等。
该系统涉及到大量的物理和化学变化，需要对流量、压力、温度、浓度等参数进行实时监测和控制。
2.环境控制系统：用于控制环境中的水质、空气质量、噪声、辐射等，保障环境质量。
该系统需要对环境参数进行实时监测，并对污染源、噪声源等进行控制。
3.电力控制系统：用于控制电力生产、输送、分配等过程的系统。
该系统需要对电力质量、负荷、电压等进行实时监测和控制。
4.交通运输控制系统：用于实现交通运输的安全、顺畅、高效，包括交通信号控制、公共交通调度、路况监测等。
5.安防控制系统：用于保障人身和财产安全，包括监控、报警、门禁等。
6.医疗卫生控制系统：用于医院、诊所等医疗卫生机构中对患者、药品、设备等进行监管和控制。
7.其他控制系统：如水利控制系统、气象控制系统、火灾控制系统等，根据控制
对象和过程的性质而定。
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A ①、②、④ B ①、②、⑤ C ①、③、④ D ①、 ③、⑤
况下，最好采用什么控制系统？ 四、一个热交换器如图所示，用蒸汽将进入其中的冷水加热至一定温 度，生产要求热水温度要保持定值（t+1℃），请设计一个单回路控制 系统。（16分）
不同要求，可以分别调节图示水管中的冷、热水量。则该过程控制系统
应选（ ）控制系统。
A.选择性； B.分程； C.比值； D.无法确定；
10、上题中热水门应采用（ ）
A.气开调节阀； B.气关调节阀；
11、有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅
拌物料，到物料达到所需的温度后排出。则控制系统控制参数应选（
D.仪表、计算机控制系统；
2、过程数学模型是过程控制系统设计分析和应用的重要资料。一
般来说有下列（ ）方法。
A线性建模、非线性建模； B. 理论建模、过程辨识；
C.机理分析、数学计算； D.实验、过程辨识；
3、对于控制系统的工程设计来说，控制方案的设计是核心。主要
内容不包括的是（ ）。
A被控变量、控制变量；
5、某生产过程中，冷物料通过加热炉加热，根据工艺要求，需对热物 料的炉出口温度进行严格控制，在运行时发现燃料压力波动大，并且是 一个主要扰动，请设计该控制方案。
6、有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物 料，到物料达到所需的温度后排出。请设计该控制系统。
7、在现代生活中，人们要求洗一个舒服的澡，根据各人对水温的不同 要求，可以分别调节图示水管中的冷、热水量。请设计一个过程控制系 统
8、请简要说明如何将单回路均匀调节系统投入运行？
9、前馈控制系统与反馈控制系统相比，有何优点？如何选择前馈变 量？
10、某被控过程在加脉冲信号后，得到脉冲响应曲线。问如何用作图法 求该过程的传函。
11、请指出常用的调节器参数的工程整定方法，并简要说明其中任一种 的具体整定方法。
12、请简要说明如何将调节系统投入运行？
16、试通过列微分分程的办法，求单容水箱液位对流入水箱流量的传函 17、请说出分程调节的特点，并指出其设计要点 18、建模的有哪两种基本方法？各自的优缺点？ 19、如何选择调节阀的流量特性？
四、计算：
某比值控制系统要求主动量与从动量的比值为1:2，主动量仪表量 程为0-3600T/h，从动量仪表量程为0-2400T/h。若采用单闭环控制系 统，请画出控制点流程图，并求出比值系数。
产要求热水温度要保持定值（t+1℃）。因此被控参数可选 （ ），控
制参数可选 （ ）。
A：热水温度
B：冷水温度
C：蒸汽流量
D：蒸汽
温度
5、某压力变送器的量程是0-1MPa，其输出信号的范围是4-20mA，当其输 出16 mA时，则压力测量值是（ ）
A：0.85 MPa。 B：0.8 MPa。 C：0.75 MPa。 D：0.7 MPa。 6、在用凑试法，整定PID参数时，正确的方法是（ ） ①、先使调节器TI=∞、TD=0，调比例度，使系统的过度过程达到满意效
11、控制参数选择原则是（
）、（
）、（ ）。
12、某人在整定PID参数时，将比例度设置为25%，调节系统刚好临界振
荡，且振荡周期为5分钟，若采用PI调节，则比例度应选（ ），积
分时间常数应选（ ）。
13、某比值控制系统要求主动量与从动量的比值为1:2，主动量仪表
量程为0-3600T/h，从动量仪表量程为0-2400T/h。则比值系数为（
3、为防止加热炉出口温度控制系统阀后压力过高造成脱火，试设计防 脱火控制系统
4、有一蒸汽加热设备利用蒸汽将物料加热，并用搅拌器不停地搅拌物 料，到物料达到所需的温度后排出。试问：
1、 影响物料出口温度的主要因素有哪些？ 2、 如果设计该温度控制系统，你认为被控量与操纵变量应选谁？为
什么？ 3、如果物料温度过低时会凝结，应如何选择调节阀的开、闭形式及 调节器的正反作用？
13、如何选择选择性调节的选择器？
14、为防止加热炉出口温度控制系统阀后压力过高造成脱火，设计了如 图所示的防脱火控制系统。
请问：1、这时一个说明类型的过程控制系统？ 2、调节阀应选气开，还是气关？
3、两个调节器应选何种作用？
15、某生产过程中，冷物料通过加热炉加热，根据工艺要求，需对热物 料的炉出口温度进行严格控制，在运行时发现燃料压力波动大，并 且是一个主要扰动。请回答下列问题 1、 要满足工艺要求，最好应采用什么形式的控制系统？ 2、 如何选择各控制量与被控量？为什么？ 3、 如何选择调节阀开关形式？调节器正反作用？
B. 过程检测、控制仪表；
C.调节器的调节规律、正反作用； D.控制系统的连锁、报
警；
4、下列控制系统一定含有随动系统的是（ ）。
A前馈控制系统； B. 分程控制系统； C.选择性控制系
统； D.串级控制系统；
5、某控制系统要求主动量与从动量的比值为3︰2，主动量仪表量
程为0-720T/h，从动量仪表量程为0-500T/h。则比值系数为（ ）。
）。 A.冷物料流量； B物料出口温度； C.蒸汽流量； D.搅拌器转
速； 12、上题中，调节器应选（ ） A..正作用； B. 反作用；
二、简答题（28分） 1、前馈控制系统与反馈控制系统相比，有何优点？如何选择前馈
变量？ 2、某过程矩型脉冲响应曲线如下，试用作图法求其传函（假设为一
阶系统）。
3、某控制系统结构框图如下。 请问：1、这时一个什么类型的过程控制系统？ 2、如果阀门开度过大，系统危险增大，则 调节阀应选气开，还是气关？ 3、若根据调节阀选择原则与上题的选择矛盾， 应该如何处理？
旁通量 E：加热蒸汽量
2、在选择调节阀流量特性是，一般线性过程选 （ ），而非线性过
程选 （ ）
A：快开特性。 B：直线特性。 C：等百特性。 D：抛物线特性。
3、在选择调节阀口径时是根据
（）
A：介质流量。 B：流通能力。 C：扰动的大小。 D：被控参数的要
求
4、一个热交换器如图所示，用蒸汽将进入其中的冷水加热至一定温度，生
5、请简述临界比例度法的整定过程
6、请简述衰减曲线法的整定过程
7、某压力定值调节系统，采用1.6 MPa压力变送器检测现场压力，调节 器的给定信号为12毫安，比例度为100%、积分时间为1分、微分时间为1 分。投入自动运行后，运行状态良好。因变送器损坏，将原变送器更换 为原型号的2.5MPa压力变送器。问要保持原调节效果，应如何设定调节 器的参数？
括的内容有
，
，
，
。
6、工业生产对过程控制的要求是多方面的，最终可归纳为三个方
面，即 ， ，
。
7、PID参数在工程上，常采用的方法有
，
，
，
。
8、串级调节主要是改善系统的
特性，其主回路是
调节，付
回路是 系统，付回路调节器的给定值是
。在投运时应
先投 回路，后投 回路。
9、调节器正反作用选择原则是（
）。
10、被控参数的选择有（ ）、（ ）两种选择方法。
2014年春季学期《过程控制系统》课程试
卷A
（适用年级： 11级 专业：自动化） 卷面总分100分
一、选择答案（36分） 1、过程控制系统是指连续生产过程的自动化，为保证满足生产的
安全、高效、稳定运行。一般由（ ）组成。 A调节器、执行器、变送器； B. 检测仪表、控制仪表；
C.被控过程、控制装置；
⑤、②
8、某人在将简单温度控制系统投入运行，正常顺序为（ ）
①、选择合适的PID参数，正反作用
②、将显示仪表投入运行。
③、将现场手动阀关闭，同时用手操器缓慢打开调节阀。
④、检查现场仪表的电源、管路等。
A ④、②、①、③ B ④、②、③、① C ④、③、②、①
D ④、③、①、②
9、在现代生活中，人们要求洗一个舒服的澡，根据各人对水温的
3、 简答：
1、试用矩型脉冲响应曲线法求加热炉的数学模型。当脉冲t=2分， 幅植为2T/h时，其实验数据如下；
t/ 1 3 4 5 8 10 15 20 30 40 50 60 70 分 T/ 0.5 1.7 3.7 9 19 26 36 33.5 21 10.4 5.1 2.8 1 ℃
试由矩型脉冲响应曲线转换成阶跃响应曲线
过程控制系统作业题
姓名 班级 学号
5015年春季学期
过程控制系统作业题
1、 填空：
1、建立过程数学模型有 和
两种基本方法。
2、根据在输入作用下，能否依靠过程自身能力恢复平衡，过程又可
分为
过程和 过程。
3、过程控制系统一般由（ ）、（ ）两部分组成。
4、过程控制一般指
控制。
5、对于控制系统的工程设计来说，控制方案的设计是核心。主要包
2、某生产过程，其控制流程如下；试确定调节阀是气开，还是气关？ 调节器是正作用，还是反作用？
3、某人在整定PID参数时，在记录仪上得如下曲线，请帮助分析 各曲线的好坏，并根据临近比例读法选择合适的PID参数（估计），并 分别说明PID各参数对过度过程的影响。
4、某过程矩型脉冲响应曲线如下，试用作图法求其传函（假设为一阶 系统）。
五、综合题 1、某奶粉生产过程中干燥工艺如下，已知，乳液节流易结块，奶粉的 质量取决于其含水量的大小，而含水量与干燥温度有单值对应关系，试 设计一个单回路控制系统（控制奶粉质量）。