(完整word版)过程控制系统的简介
过程控制系统综述
过程控制系统综述一、过程控制的发展状况过程控制是工业生产过程的自动化（人为干预和控制）。
过程控制系统是工业生产过程参数（T、P、L、H）的实时控制自动控制系统。
过程控制系统={电子技术、自动控制技术、计算机技术、网络通信技术}发展经历三个阶段仪表化与局部自动化阶段年代：50~60年代组成：基地仪表（多数是气动仪表）——机构部件特点：单输入——单输出的单回路定值控制系统；对生产过程的热工参数，如温度，压力，流量和液位进行自动控制；控制目的是保持这些参数的稳定。
理论：频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论。
四、过程控制分类（一）按系统的结构分类1．反馈控制系统反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的一种过程控制系统。
由于该系统由被控量的反馈构成一个闭合回路，故又称为闭环控制系统。
反馈信号也可有多个，构成一个以上闭环回路，称为多回路反馈控制系统。
2．前馈控制系统前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。
它是开环控制系统，无法检查其控制效果，故不能单独应用。
3．前馈—反馈控制系统前馈控制主要优点是能迅速及时克服主要扰动对被控量影响，前馈－反馈控制利用反馈控制克服其它扰动，系统稳定时，使被控量迅速而准确地稳定在给定值上提高系统的控制质量。
（二）按给定值信号分类1．定值控制系统工业生产过程中大多数工艺要求系统的被控量能稳定在某一给定值上，定值控制系统是应用最多的一种控制系统。
若由于扰动作用，偏差一旦出现，系统便产生控制作用克服扰动对被控量的影响，使被控量稳定在给定值。
2．随动控制系统随动控制系统是被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。
3．程序控制系统程序控制系统被控量的给定值是按预定的时间程序而变化的。
五、过程控制质量指标单个指标1．静态指标余差（静态偏差） e 余差是指系统过渡过程结束后，被控参数新的稳定值与给定值之差，其值可正可负。
过程控制系统第1章 过程控制系统概述
(3)集中型计算机控制系统
图1-1
典型的DDC控制系统原理图
(4)集散控制系统 集中型计算机控制系统由于其可靠性方面的重大缺陷，在当时 的过程控制中并没有得到成功的应用。人们开始认识到，要提 高系统的可靠性，需要把控制功能分散完成；但考虑到生产过 程的整体性要求，各个局部的控制系统之间还应当存在必要的 相互联系，即所有控制系统的运行应当服从工业生产和管理的 总体目标。这种管理的集中性和控制的分散性是生产过程高效、 安全运行的需要，它直接推动了集散控制系统的产生和发展。
(2)单元组合仪表控制系统 单元组合式控制仪表是根据控制系统各组成环节的不同功能和 使用要求，将仪表做成能实现一定功能的独立仪表(称为单元)， 各个仪表之间用统一的标准信号进行联系。将各种单元进行不 同的组合，可以构成多种多样、适用于各种不同场合需要的自 动检测或控制系统，实现如PID控制和串级、均匀、比值、前 馈、选择性等一些常用的复杂控制功能。
(5)现场总线控制系统
图1-3
传统计算机控制结构示意图
1.1.2 过程控制的特点 1)生产过程的连续性 在过程控制系统中，大多数被控过程都
是以长期的或间歇形式运行，被控变量不断地受到各种扰动的
影响。 2)被控过程的复杂性 过程控制涉及范围广：石化过程的精馏 塔、反应器；热工过程的换热器、锅炉等；生物发酵过程的发 酵罐、成品包装系统等。 3)控制方案的多样性 被控过程对象特性各异，工艺条件及要 求不同，过程控制系统的控制方案非常丰富，有常规的单回路
过程控制系统与装 置
第1章 过程控制系统概述 1.1 过程控制的发展和特点
1.2 过程控制系统的组成
1.3 控制系统的过渡过程和品质指标
1.1 过程控制的发展和特点 1.1.1 过程控制的发展概况
现代过程控制基础 1 过程控制系统综述
1.1.4 过程控制系统的品质指标
a-发散震荡过程
b-等幅震荡过程
c-衰减震荡过程
d-非周期过程
几种不同的过渡过程
递减比： 积分性能指标：
动态偏差：B1 调整时间：TC 静态偏差 C
1.2 单回路控制系统
f
r
e
u
q
y
调节器 调节阀 被控对象
－
z 检测元件、变送器
r：给 定 值 e：偏 差 u：控 制 量 q：操 纵 量 y： 输 出 f： 扰 动 z： 测 量 值
• 过程扰动通道的放大系数Kf应尽可能小；时间 常数Tf要大；引入系统的位置要远离被控参数；
• 应尽量设法把广义过程的几个时间常数错开， 使其中一个时间常数比其他时间常数大得多；
• 注意工艺操作的合理性、经济性。
1.2.9 控制系统投运(1)
• 投运：在控制系统方案设计、仪表安装 调校就绪后，或者经过停车检修之后， 再将系统投入生产使用的过程。
具有两个以上的检测元件和变送器， 或调节器，或执行器的控制系统
1.3.1 串级控制系统
r 主调节器
－ 主回路
副回路
d2
副调节器 －
阀 副对象
副变送器
主变送器
d1
y 主对象
d1：一次扰动 d2：二次扰动
1.3.1.1 串级控制系统的结构
串级控制系统是改善控制质量的有效方法之一， 在过程控制中得到了广泛地应用。
• 一 次 扰动——不包括在副回路内的扰动。 • 二 次 扰动——包括在副回路内的扰动。
1.3.1.3 串级控制系统主要特点
• 1.改善了被控过程的动态特性； • 2.提高了系统的工作频率； • 3.具有较强的抗扰动能力； • 4.具有一定的自适应能力。
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。
过程控制系统综述-
所谓过程控制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﹑过程控制的特点及分类方法过程控制的特点是与其他自动化控制系统相比较而言的，大致可归纳如下：1.连续生产过程的自动控制。
2.过程控制系统由过程检测、控制仪表组成。
3.被控过程是多种多样的、非电量的。
4.过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制。
5.过程控制方案十分丰富。
6.定值控制是过程控制的一种常用形式。
7.被控对象的多样性：过程工业涉及到各种工业部门，其物料加工成的产品是多样的。
同时，生产工艺各不相同。
过程控制系统的分类方法很多，若按被控参数的名称来分，有温度、压力、流量、液位、pH等控制系统；按控制系统完成的功能来分，有比值、均匀、分程和选择性控制系统；按调节器的控制规律来分，有比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统；按被控量的多少来分，有单变量和多变量控制系统；按采用常规仪表和计算机来分，有仪表过程控制系统和计算机过程控制系统等。
但最基本的分类方法有以下两种：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。
反馈信号可能有多个，从而可以构成多回路控制系统（如串级控制系统）。
2.前馈控制系统扰动量的大小是控制的依据，控制“及时”。
属于开环控制系统，在实际生产中不能单独采用。
3.闭环与开环控制系统反馈是控制的核心！只有通过反馈才能实现对被控参数的闭环控制！开环控制系统不能自动地“察觉”被控参数的变化情况，也不能判断控制参数的校正作用是否适合实际需要。
闭环控制系统在过程控制中使用最为普遍。
4.定值控制系统定值控制系统是工业生产过程中应用最多的一种过程控制系统。
在运行时，系统被控量（温度、压力、流量、液位、成份等）的给定值是固定不变的。
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。
基本过程控制系统-包含所有子系统详细介绍(典藏版)
1.自动控制1.1．概述本项目采用分散型控制系统（DCS）及子系统完成，在中心控制室进行集中操作和管理。
过程数据通过MODBUS-485进行通讯。
其它主要控制系统如：安全仪表系统（SIS）、压缩机组控制系统（CCS）、可燃气体检测系统（GDS）均独立于 DCS 系统单独设置。
采用独立报警画面，独立联锁动作，更利于采取相关预防控制措施。
生产装置，公用工程及辅助设施，实现集中操作和维护，采用信息系统（CIMS）实现全厂集中操作、控制、监视和管理，建立生产操作控制层网络结构平台，同时考虑集散控制系统（DCS）的先控和网络接口平台，为工厂信息化管理提供实时的过程数据。
过程数据和信息经OPC接口与工厂管理网进行通讯，建立相关的实时数据库。
生产操作自动化及工厂管理信息化进一步实现数字化、网络化，从其过程检测、常规控制及先进控制（APC）方面达到石化行业领先水平，并具有可扩展和提高的空间。
装置区将采用中心控制室（CCR）、现场机柜室（FAR）和现场控制室（FCR）相结合的配置方式。
全厂设置一个中心控制室（CCR）、各装置区域内设置一个现场机柜室（FAR）。
空分、热电装置、装卸站根据需要分别设置现场控制室（FCR）。
1.2．装置自动控制水平1.2.1．控制系统的选择原则（1）全厂将实现生产控制、管理、经营一体化，工艺生产装置、公用工程及辅助设施的自动控制具有国内先进水平。
（2）全厂工艺生产装置的监视、控制和管理将通过采用分散型控制系统（DCS）及子系统完成，在中心控制室进行集中操作和管理。
其它主要控制系统如安全仪表系统（SIS）、压缩机组控制系统（CCS）、可燃气体检测系统（GDS）分别独立于 DCS 系统单独设置。
DCS 系统是基础，部分成套设备包将采用相互独立的并可与 DCS 控制系统网络通讯的设备包控制系统（PLC）。
（3）主要控制系统均设置与全厂管理网络通讯的接口，提供全厂信息管理系统（CIMS）所需的数据和网络结构基础。
第7章 过程控制系统概述
（3）纯滞后时间对过程质量的影响
工业电器与自动化
7.3 控制系统中控制器的选择
1 2 3
控制器的类型选择 控制器的控制规律选择 简单控制系统中控制器的正、反作用判断
工业电器与自动化
7.3.1 控制器的类型选择
①根据设计的控制系统的要求 ②根据企业的自动化水平
③根据工艺变量的要求选择
工业电器与自动化
7.3.2.2 控制器参数对控制质量的影响 （1）比例度对过渡过程的影响
工业电器与自动化
7.3.2 控制器的控制规律选择
图7-16
工业电器与自动化
7.3.2 控制器的控制规律选择
（2）积分时间对过渡过程的影响 图7-17
（3）微分时间对过渡过程的影响
工业电器与自动化
7.3.2 控制器的控制规律选择
1 2 3
环节的特性 过程控制系统的品质指标 环节特性对过程质量的影响
工业电器与自动化
7.2.1 环节的特性
（1）对象的基本特性
①对象的负荷
②对象的自衡性 图7-3
工业电器与自动化
7.2.1 环节的特性
（2）对象特性参数
①放大系数K 图7-4
工业电器与自动化
7.2.1 环节的特性
②时间系数T 图7-5
变量按照生产要求稳定或者是按照某种要求变化
过程控制系统利用自动化装置代替人工操作,使生产在一 定程度上自动运行。
工业电器与自动化
7.1.2 过程控制系统的组成
图7-1
工业电器与自动化
7.1.2 过程控制系统的组成
图7-2
工业电器与自动化
7.1.3 过程控制系统的符号与图例
（1）被测变量和仪表功能的字母代号
过程控制系统(1)
第一章过程控制系统概述1.五大参量：温度、压力、流量、物位（液位）、成分2.过程控制系统的组成：控制器，执行器，被控过程和测量变送等组成；除被控对象外都是变送单元。
过程控制系统由两大部分组成:过程仪表和被控对象过程控制系统由三大部分组成:检测变送单元，控制器，被控对象。
系统中的名词术语：1）被控过程：生产过程中被控制的工艺设备或装置（即从被控参数检测点至调节阀之间的管道或设备）。
2）检测变送器：检测量转换为统一标准的电信号。
3）调节器（控制器）：实时地对被控系统施加控制用。
4）执行器：将控制信号进行放大以驱动调节阀。
5）被控参数：被控过程内要求保持稳定的工艺参数。
6）控制参数：使被控参数保持期望值的物料量或能量。
7）设定值：被控参数的预定值。
8）测量值：测量变送器输出的被控参数值。
9）偏差：设定值与测量值之差。
10）扰动作用：作用于被控对象并引起被控变量变化的作用。
11）控制作用：调节器的输出（控制调节阀的开度）。
控制器，执行器和检测变送环节称为过程仪表；过程控制系统由过程仪表和被控过程组成。
3.性能指标：包含了对控制系统的稳定性、准确性和快速性三方面的评价。
稳态误差ess：描述系统稳态特性的唯一指标（静态指标）。
衰减比n：n<1,表示过渡过程为发散振荡;n=1,表示过渡过程为等幅振荡;n>1,表示过渡过程为衰减振荡。
一般为4:1-10:1，4:1为理想指标，也是用来调试的。
前馈，反馈控制特点（1）反馈控制系统：根据系统被控参数与给定值的偏差进行工作；是按照偏差进行调节，达到减小或消除偏差的目的；偏差值是系统调节的依据；可以有多个反馈信号；属于闭环控制系统。
（2）前馈控制系统：根据扰动大小进行控制，扰动是控制的依据；控制及时；属于开环控制系统；实际生产中不采用第二章过程检测仪表控制器输出:1.电动仪表：4-20mA，DC（远距离）；1-5V，DC（短距离）气动仪表：20-100Kpa（100m）直流电流4-20mA，空气压力20-100Kpa为通用标准信号。
第五章 过程控制系统概述
第五章过程控制系统概述第一节 自动检测与自动控制系统一、自动检测系统实现被测变量的自动检测、数据处理及显示 （记录）功能的系统叫过程自动检测系统。
自动检 测系统由两部分组成：检测对象和检测装置。
如下 图所示：检测部分检测对象 转换放大 就地显示远传显示检测装置 数据处理计算机系统若检测装置由检测部分、转换放大和就地显示环节构 成，则检测装置实际为一块就地显示的检测仪表。
如单圈弹 簧管压力表、玻璃温度计等。
若检测装置由检测部分、转换放大和数据处理环节 与远传显示仪表（或计算机系统）组成，则把检测、转换 、数据处理环节称为“传感器”（如霍尔传感器、热电 偶、热电阻等），它将被测变量转换成规定信号送给远传显 示仪表（或计算机系统）进行显示。
若传感器输出信号为国 际统一标准信号4～20mA DC电流（或20~100KPa气 压），则称其为变送器（如压力变送器、温度变送器等）。
二、过程自动控制系统能替代人工来操作生产过程的装置组成了过程自动控制系统。
由 于生产过程中“定值系统”使用最多，所以常常通过“定值系统” 来讨论过程自动控制系统。
（利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制，使 他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时，能自动的回到 规定范围。
）过程控制系统的组成框图过程控制系统的组成过程控制系统 检测元件和变送器比较机构 检测被控制的物理量，其作用是把被控变量转化为测量值 将设定值与测量值比较并产生偏差值工艺参数需要控制的工艺设备、机器或生产过程， 如上例中的水槽 对象 控制器 根据偏差的正负、大小及变化情况，按预定的控制规律实施控制作用，比较机构和控制器通常组合在一起，它可以是气动控制器、电动控制器、可编程序控制器、分布式控制系统（DCS ）等过程控制系统的组成被控变量 设定值被控对象中，通过控制能达到工艺要求设 定值的工艺变量，如上例中的水槽液位被控变量的希望值，由工艺要求决 定，如上例中的50%液位高度接受控制器送来的信号，相应地去改变操纵变 量q以稳定被控变y，最常用的执行器是气动薄膜 控制阀执行器过程控制系统的组成偏差e 操纵变量 操纵变量q q 设定值与被控变量的测量值（统一标准信号）之差由控制器操纵，能使被控变量恢复到设定值的物理量或能量，如上例中的出水量 被控变量的实际测量值 测量值Z扰动 扰动ff 除操纵变量外，作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素，如进料量的波动 起被控变量变化的随机因素，如进料量的波动第二节 传递函数与方块图变换传递函数可以直观、形象地表示出一个系统 的结构和系统各变量之间的关系。
过程控制系统
过程控制系统在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。
生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段,是20世纪科学与技术进步的特征,是工业现代化的标志。
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进行的自动控制就称为过程控制。
过程控制系统（process control systems）可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。
随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，靠仪表控制系统已很难达到生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年发展起来的以计算机为核心的控制系统。
过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。
20世纪50年代，过程控制主要用于使生产过程中的一些参量保持不变，从而保证产量和质量稳定。
60年代，随着各种组合仪表和巡回检测装置的出现，过程控制已开始过渡到集中监视、操作和控制。
70年代，出现了过程控制最优化与管理调度自动化相结合的多级计算机控制系统。
以表征生产过程的参数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。
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。
例如，锅炉中蒸汽的产生、分馏塔中原油的分离等。
表征过程的主要参数有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。
通过对过程参数的控制，可使生产过程中产品的产量增加、质量提高和能耗减少。
正在加载查看图片集蒸汽锅炉的液位控制系统是过程控制系统的一个例子（图1）。
当产生蒸汽的耗水量与锅炉进水量相等时，液位保持在给定的正常标准值。
蒸汽量的增加或减少即引起液位的下降或上升。
差压传感器将液、汽间的压差（代表实际液位）与给定压差（代表给定液位）比较，得到两者的差值，称为偏差（代表实际液位与给定液位之差）。
控制器根据偏差值按照指定规律发出相应信号，控制调节阀的阀门，使液位恢复到给定的标准位置，从而实现对液位的自动控制。
(完整word版)过程控制系统的简介
当 和 均无量纲（采用计算机控制），则
故此：
（由此可见，比例度与比例系数成反比）
比例度的物理含义：如果 直接代表调节阀开度的变化量，那么 表示调节阀开度改变100%，即从全关到全开所需被调量的变化范围。只有当偏差处在这个范围以内时，调节阀的开度才与偏差成正比。超出比例带外，调节阀已处于全关或全开的状态，此时调节阀的输入输出已不再保持比例关系！
Risetime:上升时间Setting time:调节时间y(t)：输出值 :峰值
1.衰减比 （稳定性）
定义为两个相邻的同相波峰值之比 ,衰减比越大，系统越稳定
系统的响应为衰减振荡 系统的响应为等幅振荡
系统的响应为发散振荡
一般随动系统，常取衰减比为10:1；定值系统常取衰减比为4:1；
2. 衰减率（快速性）ห้องสมุดไป่ตู้
过程控制系统
过程控制的主要控制对象：
温度（Temperature），压力（Pressure），液位（Liquid level），
成分（Component）和物性（Physical property）等参数
控制系统首要的要求：
系统稳定性，所有参数必须保证系统能够运行正常且具有一定的稳定裕度，通常可取衰减比作为稳定指标，随动系统，常取衰减比为10:1；定值系统常取衰减比为4:1；
时域控制性能指标：
以二阶系统的单位阶跃响应输出为例
; ；
:为系统的无阻尼自然振荡角频率
：阻尼比
：系统的振荡周期
上升时间
峰值时间: ( 为第 个峰值，峰值时间 为第一个峰值时间)
最大超调量:
过渡过程时间（调节时间）:
过程控制系统概述
2.试验辨识法
先给被控过程人为地 施加一个输入作用，然后 记录过程的输出变化量， 得到一系列试验数据或曲 线，最后再根据输入－输 出试验数据确定其模型的 结构（包括模型形式、阶 次与纯滞后时间等）与模 型的参数。
主要步骤
3.混合法
机理演绎法与试验辩识法的相互交替使用的一种方法 精品文档
锅炉汽包水位的变化过程为典型的具有反向特性的过程
在给水量阶跃增大而燃料量和蒸汽负荷不变的情况下，由于蒸发率的 降低，于是刚开始时水位会下降，然后才逐渐上升。
精品文档
3.1.3 过程(guòchéng)建模方 法
1.机理(jī lǐ)演绎法 根据被控过程的内部机理，运用已知的静态或动态平衡关系，用数学解析的方法求取被控过
3 过程控制系统(kònɡ zhì xì tǒnɡ)概述
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精品文档
主要 (zhǔyào)内 3容.1 被控过程的数学模型
3.2 简单(jiǎndān) 控制系统 3.3 常用高性能控制系统
3.4 实现特殊工艺要求的控制系统
精品文档
3.1 被控过程的数学模型
3.1.1 被控过程(guòchéng)的数学模型及 其作用 被控(bèi kònɡ)过程的数学模型是指过程的输入变量与输出变量之间定量关系的描述。
衰减振荡的传递函数一般可表示为
Ke s
G(s) (T 2s2 2Ts 1) 精品文档
(0 1)
• 具有(jùyǒu)反向特性的过 程
对过程(guòchéng)施加一阶跃输入信号，若在开始一段时间内，过程(guòchéng)输出先降 后升或先升后降，即出现相反的变化方向，则其为具有反向特性的被控过程(guòchéng)。
（a）
和利时dcs介绍word版
DCS系统概述一、过程控制系统的发展历程早期的控制系统往往是一台二次仪表控制一个回路，各回路的仪表相互之间没有关联关系，单个回路的仪表损坏之后并不影响其他回路仪表的正常运行。
第一代过程控制系统（PCS，Pneumatic Control System）是基于气信号的气动仪表控制系统；第二代过程控制系统（ACS，Analogous Control System）是基于模拟电流信号的电动模拟单元组合式仪表控制系统；20世纪80年代，微处理机的出现和应用，从而产生了分布式控制系统，即第三代过程控制系统（DCS，Distributed Control System）；20世纪90年代，现场总线技术的出现产生了新的一代过程控制系统，即现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System) 。
DCS即集散型控制系统，又称分布式控制系统（Distributed Control System）。
它是指利用计算机技术将所有的二次显示仪表集中在电脑上显示，同时所有的一次表及调节阀等仍然分散安装在生产现场，DCS系统的核心是布置在机柜室的现场控制站，一旦控制站出现出现故障，将会导致灾难性的后果，为了避免这种情况的发生，各DCS 生产厂家采用在线冗余（如同机泵的备用泵一样，一台坏了，另一台自动运行，而且是无扰动的切换。
在这种切换方式下，我们人根本感觉不到任何变化发生）的技术来解决这一问题。
DCS系统的主要基础是4C技术，即计算机－Computer、控制－Control、通信－Communication和CRT显示技术。
DCS系统通过某种通信网络（如以太网、总线等）将分布在工业现场的现场控制站和操作室（控制中心）的操作员站及工程师站等连接起来，以完成对现场生产设备的分散控制和集中操作管理（工程师站与操作站一样都是普通的计算机，只是因为其内部装有组态软件而已，大多数情况下工程师站也能作为操作站使用）。
下图以一个水位信号调节的例子简单地说明DCS系统在实际生产中的应用过程：被控对象(过程)：工艺生产设备(如反应釜，换热器，汽包、水箱等)，从传感器(测量变送单元)到执行器之间。
基本过程控制系统-包含所有子系统详细介绍(典藏版)
1.自动控制1.1．概述本项目采用分散型控制系统（DCS）及子系统完成，在中心控制室进行集中操作和管理。
过程数据通过MODBUS-485进行通讯。
其它主要控制系统如：安全仪表系统（SIS）、压缩机组控制系统（CCS）、可燃气体检测系统（GDS）均独立于 DCS 系统单独设置。
采用独立报警画面，独立联锁动作，更利于采取相关预防控制措施。
生产装置，公用工程及辅助设施，实现集中操作和维护，采用信息系统（CIMS）实现全厂集中操作、控制、监视和管理，建立生产操作控制层网络结构平台，同时考虑集散控制系统（DCS）的先控和网络接口平台，为工厂信息化管理提供实时的过程数据。
过程数据和信息经OPC接口与工厂管理网进行通讯，建立相关的实时数据库。
生产操作自动化及工厂管理信息化进一步实现数字化、网络化，从其过程检测、常规控制及先进控制（APC）方面达到石化行业领先水平，并具有可扩展和提高的空间。
装置区将采用中心控制室（CCR）、现场机柜室（FAR）和现场控制室（FCR）相结合的配置方式。
全厂设置一个中心控制室（CCR）、各装置区域内设置一个现场机柜室（FAR）。
空分、热电装置、装卸站根据需要分别设置现场控制室（FCR）。
1.2．装置自动控制水平1.2.1．控制系统的选择原则（1）全厂将实现生产控制、管理、经营一体化，工艺生产装置、公用工程及辅助设施的自动控制具有国内先进水平。
（2）全厂工艺生产装置的监视、控制和管理将通过采用分散型控制系统（DCS）及子系统完成，在中心控制室进行集中操作和管理。
其它主要控制系统如安全仪表系统（SIS）、压缩机组控制系统（CCS）、可燃气体检测系统（GDS）分别独立于 DCS 系统单独设置。
DCS 系统是基础，部分成套设备包将采用相互独立的并可与 DCS 控制系统网络通讯的设备包控制系统（PLC）。
（3）主要控制系统均设置与全厂管理网络通讯的接口，提供全厂信息管理系统（CIMS）所需的数据和网络结构基础。
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过程控制的主要控制对象：
温度（Temperature），压力（Pressure），液位（Liquid level），
成分（Component）和物性（Physical property）等参数
控制系统首要的要求：
系统稳定性，所有参数必须保证系统能够运行正常且具有一定的稳定裕度，通常可取衰减比作为稳定指标，随动系统，常取衰减比为10:1；定值系统常取衰减比为4:1；
（一般当 时， ）
衰减率也用于快速控制系统稳定性的衡量。衰减率是指每经过一个周期，输出响应曲线波动幅值衰减的百分数。
3. 余差（静态偏差）C（准确性）
余差是指输出系统的过渡过程稳态值与设定值之差。余差是控制系统稳态准确性指标，对于定值或者随动系统，一般要求余差为零或小于工艺设计范围
4最大动态偏差（最大超调量Overshoot）(动态稳定性)
时域控制性能指标：
以二阶系统的单位阶跃响应输出为例
; ；
:为系统的无阻尼自然振荡角频率
：阻尼比
：系统的振荡周期
上升时间
峰值时间: ( 为第 个峰值，峰值时间 为第一个峰值时间)
最大超调量:
过渡过程时间（调节时间）:
若取 ，并忽略 时，则得
若取 ，并忽略 时ห้องสมุดไป่ตู้则得
Overshoot:超调量； ：稳态值；Peak time:峰值时间；
稳定性：如何有效抑制或减小系统外部干扰，保持生产过程长期稳定运行的是设计控制系统的要求
经济性：随着市场竞争力以及资源匮乏的情况下，在满足安全性及稳定性的前提下，要求控制系统低成本，高效益
过程控制系统的组成：
被控对象（过程）:指需要控制的生产过程、设备或装置。如锅炉锅筒、水槽
被控变量（被控量）:被控对象中要控制的某个物理量或生产过程中的某个参数，如加热炉的温度、水槽的液位
最大动态偏差是指系统输出量的最大值与输出的稳定值之差其与输出稳态值的相对百分数构成系统的最大超调量
5.调节时间（过渡过程时间）（快速性）
调节时间反映了控制系统的快速性，调节时间 越短，表明系统动态响应越快，系统克服扰动信号的能力越强
综合性能指标：
控制系统除上述单项控制性能指标外，也采用综合控制性能指标来衡量控制系统的优劣，常采用偏差积分性能指标
过程控制的任务:
在了解，掌握生产工艺和系统综合指标的要求基础上，根据安全性、稳定性、经济性的要求，应用控制理论、最优控制、系统论的理论知识对系统进行分析与设计，提出合理的控制方案，设计报警和联锁保护系统，选择最优的控制器参数及生产过程现场调试方案等！
过程控制系统的基本要求：
安全性:一个控制系统的必要条件，无安全性保证不谈控制系统
2.对象特性的难辨性：过程控制被控对象的内在机理较为复杂，具有严重的非线性，具有多变量过程，要想完全从机理上揭示其内在规律，几乎不可能，所以，根据过程输入、输出数据确定过程模型的结构和参数的系统辨识方法建模，构成白箱模型，黑箱模型和灰箱模型。
3.对象滞后与耦合：被控量具有较大的惯性，被控对象往往具有纯滞后性。滞后对于调节过程产生不利的影响，它将降低调节系统的稳定性，增大调节参数的偏差，延长调节时间。被控量与控制量之间呈现出交互影响的关系，每个控制量的变化引起几个被控量的变化，形成控制量的被控量的耦合。
4.特性往往具有非线性:客观世界本来就是非线性的，工业生产过程中，大多数是非线性的，非线性是控制系统中普遍存在的系统特性。
5.控制方案的多样性：控制对象的多样性决定了控制方案的多样性，出现了单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、比值控制、均匀控制、分程控制、选择性控制、智能控制（专家控制、模糊控制、神经网络控制等）、数字和计算机控制系统等
6.定制系统主要是控制形式：大多数生产过程中被控量的设定值为一定值，控制的目的是使系统尽快减小或消除干扰的影响，使被控量保持或接近设定值，即系统为定值控制
7.系统多属于慢变化过程：过程控制的被控对象往往具有很大的储蓄容积，导致被控量变化十分缓慢。
8.容错性：对复杂（如非线性、快时变、复杂多变量和环境扰动等）控制系统来说，能进行有效的全局控制，并具有较强的容错能力。
Risetime:上升时间Setting time:调节时间y(t)：输出值 :峰值
1.衰减比 （稳定性）
定义为两个相邻的同相波峰值之比 ,衰减比越大，系统越稳定
系统的响应为衰减振荡 系统的响应为等幅振荡
系统的响应为发散振荡
一般随动系统，常取衰减比为10:1；定值系统常取衰减比为4:1；
2. 衰减率（快速性）
检测和变送器:用于检测被控对象的被控量，并将检测信号转换为统一标准电信号输出
控制器（调节器）:将检测信号与设定值信号进行比较，产生偏差信号，按一定的控制规律对偏差信号进行运算，产生控制信号输出到执行器
执行器：将控制信号进行放大，转换为控制操纵变量的执行信号，以驱动控制阀。气动调节阀，电动调节阀
控制阀：接受执行器的输出信号变换为控制进给量。有气开阀和气关阀
过程系统的性能指标：
稳定性：稳定性是控制系统的首要要求，并且考虑到实际过程系统工作环境、参数、原料等的变化，对系统除要求稳定外，还要求其具有一定的稳定裕量。
准确性：系统过渡过程结束后，控制系统被控量与设定值之间的偏差是衡量系统性能的重要指标，通常希望静态偏差尽可能小。
快速性：控制系统受到干扰影响后，系统是否可迅速做出响应，根据偏差调节操纵变量是被控量与设定值之间的偏差尽快地减小，并且被控量在工艺要求范围内变化。
干扰：凡是影响被控量的各种作用信号称为干扰或者扰动，内干扰，外干扰
偏差：被控量的给定量与实际量之差，但能够直接得到的信号是被控量的测量值，通常把给定值与测量值之差成为偏差
辅助装置：报警装置，连锁保护装置
过程控制系统的特点：
1.被控对象的多样性:过程控制设计各个工业领域（如石油，化工，冶金，机械，电力，建材等领域）
偏差积分（IE）
偏差绝对积分（IAE）
该综合性能指适用于衰减和无静差系统
偏差绝对值与时间乘积的积分(ITEA)
该综合性能指标既包含了控制系统初始大误差对性能指标影响，有同时强调了过渡过程后期的误差对系统性能指标的影响
偏差二次方差积分(ISE)
该积分性能指标重点考虑抑制过渡过程中的大偏差
名词解释