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。最后通过对实验数据的分析和结果的评估，对实验设计及实现质量进行评价。

总结

通过以上课程设计，学生可以深入了解过程控制与自动化仪表的基础知识，并且锻炼了自己的实验设计和实现能力。通过团队合作，学生有机会交流学习经验，提高团队合作与沟通能力。在未来的工作和生活中，这些能力和经验将会为学生创造更为广阔的发展空间。

过程控制系统课程设计

… 过程控制系统课程设计 { 班级：本组成员：、 2012年01月12日设计报告目录

【1】内容一：过程控制课程设计的相关资料 (1) , 【2】内容二：过程控制课程设计 (6) （1）过程控制系统设计及其主要内容 (6) （2）被控对象特性分析 (6) （3）控制系统控制结构原理图 (7) （4）控制系统工艺流程图 (8) （5）一次仪表选型表 (10) （6）课程设计总结 (11) （7）参考文献 (12) . . 内容一：过程控制课程设计的相关资料

一．液位控制系统中PID控制数字PID控制是在实验研究和生产过程中采用最普遍的一种控制方法，在水箱控制系统中有着极其重要的控制作用。常用的PID控制系统原理框图如下所示： # PID控制器是一种线性控制器，它是根据给定值r(t)与实际输出值c(t)构成偏差 PID控制规律为：写成传递函数形式为： -

PID是比例,积分,微分的缩写形式：比例调节作用：是按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差,比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节,减少误差,但是过大的比例,使系统的稳定性下降,甚至造成系统的不稳定。积分调节作用：是使系统消除稳态误差,提高无差度。因为有误差,积分调节就进行,直至无差,积分调节停止,积分调节输出一常值。积分作用的强弱取决与积分时间常数Ti,Ti越小,积分作用就越强。反之Ti大则积分作用弱,加入积分调节可使系统稳定性下降,动态响应变慢。积分作用常与另两种调节规律结合,组成PI调节器或PID调节器。微分调节作用：微分作用反映系统偏差信号的变化率,具有预见性,能预见偏差变化的趋势,因此能产生超前的控制作用,在偏差还没有形成之前,已被微分调节作用消除。因此,可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下,可以减少超调,减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用,因此过强的加微分调节,对系统抗干扰不利。此外,微分反应的是变化率,而当输入没有变化时,微分作用输出为零。微分作用不能单独使用,需要与另外两种调节规律相结合,组成PD或PID控制器 * 二．自适应控制

过程控制课程设计报告

前言过程控制系统课程设计是测控技术与仪器专业的实践教学环节。其教学目的是:运用所学专业知识，结合工业生产实际，以仪表控制系统的工程设计为核心,是学生初步了解生产过程检测与控制系统的设计方法、设计规范和设计步骤,并通过实践设计、绘图等环节,培养学生的工程意识，掌握一定的工程设计技能，初步具备独立承接科研课题或工程设计的能力，受到一次工程师的基本训练。本次过程控制系统课程设计主题为均热炉仪表检测控制系统，要求同学们选用DDZ-III型仪表,实现均热炉温度控制。整个设计过程大概分为五部分。首先,查阅资料,整理笔记,了解均热炉的生产工艺及控制要求。第二步，根据设计要求,初步设计均热炉温度检测控制系统，并绘制系统原则图。第三步,按要求通过计算选择仪表类型,并绘制系统框图。第四步，绘制系统接线图。第五,撰写设计报告。

目录 1．概述 (4) 1.１均热炉的结构与生产工艺?4 1.2均热炉检测控制系统概述 (4) ２.均热炉的生产工艺参数与检测控制系统分析?5 2.1均热炉工艺参数与检测控制系统分析 (5) ２.2仪表选型 ...................................................................................... ６2．3均热炉控制系统分析 . (7) 2.3．１双交叉限幅燃烧控制系统?错误!未定义书签。２.3．２炉膛压力控制系统?错误!未定义书签。 2．3.３换热器保护控制系统?7 ２.3.４热风超温放散控制系统 (7) ２．3.5煤气压力低限报警、切断控制 (8) ３.空燃比控制用比值器比值系数的计算及气体流量的温差修正 (8) 3.１空燃比控制用比值器比值系数的计算?8 3.2热风流量的温度压力修正及乘除器运算系数的计算?8 3.３煤气流量的压力修正及乘除器运算系数的计算 (8) 4．结束语?9 5.参考文献?错误!未定义书签。 6.指导教师评语………………………………………………………………………………..１０??

过程控制与自动化仪表

第一章绪论 1、过程控制概述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、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。在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术可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。过程控制通常是对生产过程中的压力、液位、流量、温度、PH值、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尽行。 2、过程控制的特点（1）系统由被控过程和检测控制仪表组成；（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。 3、过程控制的要求与任务要求：（1）安全性：针对易燃易爆特点设计；参数越线报警、链锁保护；故障诊断，容错控制。（2）稳定性：抑制外界干扰，保证正常运行。（3）经济性：降低成本提高效率。掌握工艺流程和被控对象静态、动态特性，运用控制理论和一定的技术手段（计算机、自动化仪表）设及合理系统。任务：指在了解、掌握工艺流程和被控过程的静态与动态特性的基础上，应用控制理论分析和设计符合上述三项要求的过程控制系统，并采用适宜的技术手段（如自动化仪表和计算机）加以实现。 4、过程控制的功能测量变送与执行功能；操作安全与环境保护功能；常规控制与高级控制功能；实时优化功能；决策管理与计划调度功能。 5、过程控制系统的组成被控参数（亦称系统输出）y(t)：被控过程内要求保持稳定的工艺参数；控制参数（亦称操作变量控制介质）q(t)：使被控参数保持期望值的物料量或能量；干扰量f(t)：作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因数；设定值r(t)：与被控参数相对应的设定值；

《过程控制与自动化仪表》—教学教案

《过程控制与自动化仪表》课程教案

一、相关知识 1. 自动控制定义是指在没有人直接参与的情况下，利用外加设备或控制装置使生产过程或被控对象中的某一物理屋或多个物理虽自动地按照期望的规律运行或变化。这种外加的设备或控制装置就称为自动控制装置。 2. 过程控制定义是指根据工业生产过程的特点，采用测虽仪表、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，实现工业生产过程的自动化。 3. 发展过程 (1 ) 20世纪50年代，单输入单输出的单回路定值控制系统，多采用基地式仪表、气动组合仪表和气动仪表控制器来完成简单控制。 (2 ) 20世纪60年代，集中控制及直接数字控制。电动仪表开始使用，并逐步取代气动仪表，单元组合式仪表和组装式仪表。 (3 ) 20世纪70年代，集散控制系统(DCS 先进控制技术、数字化仪表、计算机，特别是网络通信技术的进一步发展，体现“分散控制，集中管理“的理念。 (4 ) 20世纪70年代，集散控制系统(DCS 先进控制技术、数字化仪表、计算机，特别是网络通信技术的进一步发展，体现“分散控制，集中管理“的理念。 4. 开环与闭环的概念 (1 )开环控制系统开环控制是最简单的一种控制方式。它的特点是，仅有从输入到输出的前向通路，而没有从输出到输入的反馈通路。缺点：控制精度取决于组成系统的元件的精度，因此对元器件的要求比较高。由于输出屋不能反馈回来影响控制部分，所以输出虽受扰动信号的影响比较大，系统抗干扰能力差。案例分析：教学时间教学内容 85 分钟 (大屏幕投影) 讲解过程控制的基本概 (大屏幕投影) 解说开环控制系统，举例分析，让学生加深印象

过程控制课程设计

天津天狮学院创新设计实践 —过程控制部分题目：基于组态王水箱液位控制系统专业：自动化班级：自动化1班姓名：王应彬李洋梁德青指导教师：万丽丽天津天狮学院信息与自动化学院 2014 年 11 月

目录一、课程设计的题目 (1) 二、课程设计目的 (1) 三、选择的仪表和设备 (1) 四、组态王软件的介绍 (1) 五、课程设计的过程 (2) 5.1新建工程 (2) 5.2新建画面 (3) 5.3完善数据词典 (3) 5.4画面的动画连接 (4) 5.5实时趋势曲线图 (6) 5.6总体命令语言设置 (7) 5.7系统的运行与调试 (8) 5.7.1系统的运行 (8) 5.7.2运行调试页面 (9) 六、课程设计分工及体会 (9) 七、教师评语及成绩 (9)

一、课程设计的题目 <基于组态王水箱液位控制系统> 二、课程设计目的熟悉并熟练掌握组态王软件熟悉过程控制系统熟练编写组态王的命令语言培养动手能力和团结协作的能力三、选择的仪表和设备计算机软件组态王6.52、水泵、水箱、储水池、报警灯、液压表等。四、组态王软件的介绍组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王kingview6.52是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。组态王在保留了原报表所有功能的基础上新增了报表向导功能，能够以组态王的历史库或KingHistorian为数据源，快速建立所需的班报表、日报表、周报表、月报表、季报表和年报表。此外，还可以实现值的行列统计功能。它具有适应性强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑三方面问题：画面、数据、动画。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监

仪表课程设计

目录 1系统简介 (3) 1.1过程控制简介 (3) 1.2水槽液位控制系统 (3) 2、设计方案 (4) 2.1设计方案 (4) 2.2 控制算法 (5) 2.3 设计控制回路的目的 (6) 3、仪表的选型及配接图 (6) 3.1 变送器的选择 (6) 3.2 控制器的选择 (7) 3.3 执行器的选择 (9) 3.4 调节阀的选择 (11) 3.5显示仪表 (12) 3.6 伺服装置的选择 (12) 4仪表型号清单 (14) 5控制系统仪表配接图 (14) 6参考文献 (15)

1、系统简介 1.1过程控制简介一般简单控制系统由以下几部分组成：控制器、执行机构、被控对象和测量变送机构等构成。图1.1 原理方框图 1.2水槽液位控制系统系统框图如下：图1.2 水槽液位控制体统图水槽液位控制系统控制原理框图如下：图1.3 原理框图这是一个水槽液位控制系统，要求水槽液位始终维持在一个稳定的高度H ， Gc(S) Gv(S) Gp(S) Gm(S) R(S) Y(S)

使得流出水槽的水始终维持在一个稳定的流量。在有扰动的情况下，系统要有迅速的响应，通过系统的PID反馈调节，使得液面快速回到恒定的高度，并不引起系统的震荡。本控制结构可以使用单回路闭环控制。当有阶跃响应作用时则系统的响应曲线是：图1.4 阶跃响应曲线 2、设计方案 2.1设计方案水槽液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统，它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。在工业生产过程中，有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制，使之高精度地保持在给定的数值，如在建材行业中，玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。液位控制一般指对某一液位进行控制调节，从而使其达到所要求的控制精度。而在本设计中，为了方便以后的仪表选型，本设计方案中假设水槽中的液体为水。在进行总体方案设计和系统布局时，应该考虑到系统设备之间的联系，综合各个生产操作之间的相互影响，合理设计各个控制系统，要从生产过程区全面分析问题和解决问题，即以全局的设计方法来正确的处理整个系统，统筹兼顾，设计一个合理的系统。方案：单回路液位控制系统所谓的单回路液位控制系统通常是指由一个检测元件及变送器一个控制器、一个执行器、一个被控对象所构成的一个闭合回路的控制系统，它又称简单控制

自动化仪表及过程控制

第二章过程建模 ⏹本章提要 1.过程建模的基本概念 2.单容过程的数学模型的建立 3.多容过程的数学模型的建立 4.用响应曲线法辨识过程的数学模型 5.用相关统计法辨识过程的数学模型 6.用最小二乘参数估计方法的系统辨识 ⏹授课内容第一节基本概念在过程控制系统的分析和设计中,过程的数学模型是极其重要的基础资料;所以,建立过程的数学模型对于实现生产过程自动化有着十分重要的意义; 一个过程控制系统的优劣,主要取决于对生产工艺过程的了解和建立过程的数学模型; 1.基本概念 ✧被控过程-----指指正在运行中的多种多样的工艺生产设备;P11 ✧被控过程的数学模型-----指过程在各输入量包括控制量和扰动量作用下,其相应输出量被控量变化函数关系的数学表达式;P11 ➢过程模型的两种描述形式： ●非参量形式：即用曲线或数据表格来表示形象、直观,但对进行系统的设计和综合不方便; ●参量形式：即用数学方程来表示方便,描述形式有：微分方程、传递函数、差分方程、脉冲响应函数、状态方程和观察方程等; ➢过程控制系统方框图： ✧内部扰动基本扰动-----通常是一个可控性良好的输入量,选作为控制作用, 即调节器的输山量ut作为控制作用;基本扰动作用于闭合回路内,所以对系统的性能起决定作用; ✧外部扰动------其他的输入量则称为扰动作用f1t～f n t;外部扰动对过程控制也有很大影响; ✧输入量-----u1t、u2t、、、u n t,f1t、f2t、、、f n t

✧输出量-----y1t、y2t、、、y n t ✧通道-----被控过程输入量与输出量之间的信号联系; ✧控制通道-----控制作用与被控变量之间的信号联系; ✧扰动通道-----扰动作用与被控变量之间的信号联系; 注：xt为系统的设定值给定值、比较值 ✧单输入单输出系统------ ✧多输入单输出系统------ ✧多输入多输出系统------需要解耦控制 ➢过程的阶跃响应曲线：注：大多数被控过程特性的特点是被控量的变化往往是不振荡的、单调的、有时延的和惯性的; 上图表示在输入扰动x其实应该是u或f作用下,输出y被控量的具有时延的响应; ✧自衡过程-----过程对扰动的响应有时延,被控量变化最后达到新的平衡,即过程具有自平衡能力;如图2—2a所示； ✧无自衡过程-----被控量不断交化最后不再平衡下来,过程无自平衡能力;如图2—2b所示; 2.建立过程数学模型的目的 ●设计过程控制系统和整定调节器参数; 过程控制系统设计时选择控制通道、确定控制方案、分析质量指标、探索最优工况以及调节器参数的最佳整定都是以被控过程的数学模型为重要依据的; ●指导生产工艺设备的设计; 确定有关因素对整个被控过程特性的影响,从而提出对生产设备的结构设计的合理要求和建议; ●进行仿真试验研究; 不需要建造小的物理模型,只要根据过程的数学模型通过计算机进行仿真试验研究; 3.被控过程数学模型的应用与要求 ➢被控过程数学模型的部分应用与要求可见表2—l所示;

过程控制课程设计

辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔塔内压力控制系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：

课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器

注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘要精馏塔是石油、化学加工工业(CPI)中使用量最大、能耗最高、应用面极广的分离单元操作设备。本设计采用单回路控制系统对塔内压力进行实时控制，采用PID算法的DTZ—2100控制器对HK-613系列通用型压力变送器采集到的塔内压力值进行处理，并将控制信号传递给ZXS型新系列气动薄膜角形单座调节阀，令其对冷却量进行控制，从而达到对塔内压力的控制。精馏塔的控制最终目标是：在保证产品质量的前提下，使回收率最高，能耗最小，或使总收益最大生产设备自动化程度的提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争力。从某种意义上说，高效的精馏塔控制技术为我们创造了不可忽视的经济效益和社会效益。关键词：精馏塔；分离单元；PID算法目录

第1章绪论研究背景及意义精馏是化工、石油化工、炼油生产过程中应用极为广泛的传质传热过程。而石油化工是基础性产业，它为农业、能源、交通、机械、电子、纺织、轻工、建筑、建材等工农业和人民日常生活提供配套和服务，在国民经济中占有举足轻重的地位，在现代生活中，几乎随时随地都离不开化工产品，从衣、食、住、行等物质生活到文化艺术、娱乐等精神生活，都需要化工产品为之服务。精馏的目的是利用混合液中各组分具有不同挥发度，将各组分分离并达到规定的纯度要求。精馏过程的实质是利用混合物中各组分具有不同的挥发度，即同一温度下各组分的蒸汽分压不同，使液相中轻组分转移到气相，气相中的重组分转移到液相，实现组分的分离。 1.精馏过程的核心在于回流，而回流必须消耗大量能量。降低能耗是精馏过程发展的重大课题。除了选择经济上合理的回流比外，主要的节能措施有：热泵精馏。将塔顶蒸气绝热压缩（见热力学过程）升温后，重新作为再沸器的热源(见热泵蒸发)； 2.多效精馏：精馏装置由压力依次降低的若干个精馏塔组成，前一精馏塔塔顶蒸气用作后一精馏塔再沸器的加热蒸气（见多效蒸发）； 3.采用高效精馏塔，可用较小的回流比；采用高效换热器，可降低传热温度差，这样就可以减少有效能损失。 4.采用电子计算机对过程进行有效控制，减小操作裕度，确保过程在最低能耗下进行。精馏操作分为连续精馏和间歇精馏，本设计的研究对象是连续精馏的过程。其操作过程是：原料液经预热加热到一定温度后，进入精馏塔中的进料板，料液在进料板上与自塔上部下降的回流液体汇合后，在逐板下流，最后流入塔底再沸器中，液体在逐板下降的同时，它与上升的蒸汽在每层塔板上相互接触，同时进行部分汽化和部分冷凝的质量和能量的传递过程。操作时，连续从再沸器中取出的部分液体作为塔底产品，部分液体汽化产生上升蒸汽，从塔底回流入塔内出塔顶蒸汽进入冷凝器中被冷凝成液体，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品。精馏塔是石油、化学加工工业(CPI)中使用量最大、能耗最高、应用面极广的分离单元操作设备。从精馏设备的历史发展来看，精馏技术与石油、化学加工

(完整版)《自动化仪表与过程控制》课程标准

《自动化仪表与过程控制》课程标准课程代码课程类别专业课程课程类型理实一体课程课程性质必修课程课程学分3学分课程学时48学时修读学期第4学期适用专业电气自动化技术合作开发企业一汽轿车有限公司、长春轨道客车股份有限公司执笔人杨华、陈刚审核人杨华 1．课程定位与设计思路 1．1课程定位自动化仪表与过程控制课程是电气自动化技术专业的一门专业核心课程，专业必修课程。本课程的作用是通过学习性的工作任务教学方式，采取情境教学方法培养学生具有相应的构建过程控制系统和综合分析能力。本课程通过前修课程高等数学、电工基础、传感器与自动检测的学习，将传感器在过程控制系统中应用和电学相关的简单电路知识融合在本课程的教学中，使复杂的理论知识变的简单，便于学生理解和掌握；通过前修课程自动控制系统中反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习，应使学生了解自动控制系统方框图的原理，并能进行初步设计。为后续的生产过程自动控制实训、毕业设计的学习打下必要的理论知识和实践基础。 1．2设计思路整个课程设计一个大的总体项目——电加热锅炉自动控制系统开发与实施。设计自动化仪表与过程控制系统的认识与描述、检测变送仪表、控制仪表、执行器及安全栅、

被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、提高控制质量的控制系统、满足特定要求的过程控制系统共计六个教学环节，通过“教、学、做”一体化的教学方法，熟悉过程控制系统组成原理、学会仪表的使用、掌握系统调试方法，综合应用知识与各种方法，最终具备能够分析设计符合各种要求的综合过程控制系统的能力。学习项目一预计参考学时为4学时，学习项目二预计参考学时为12学时，学习项目三预计参考学时为4学时，学习项目四预计参考学时为12学时。学习项目五预计参考学时为10学时，学习项目六预计参考学时为6学时。达到本学习领域的能力培养目标可获3学分。 2．课程目标在掌握过程控制基本理论和常用控制仪表知识的基础上，能熟练地使用与维护常用控制仪表，能熟练地运行与维护常用过程控制系统，较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。并注重职业素质和职业道德的培养。 2.1能力目标（1）能够读懂、并能规范地绘制常用带控制点的工艺流程图。（2）能根据仪表技术说明书的要求正确使用常用检测仪表，能对变送器实施正确地调零、零点迁移、量程扩展操作；能根据工艺和控制要求，合理设置智能PID控制器的相关参数。（3）能根据仪表技术说明书的维护要求，能对仪表的常见故障和线路故障合理分析，并加以排除。（4）能够根据工艺与控制要求合理选择常用的温度、压力、流量和物位检测仪表。（5）能够根据工艺要求，综合运用知识和各种方法，设计出简单控制系统并加以实施。

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。结论本课程紧紧围绕自动化及仪表测控原理进行设计，注重理论与实际应用的结合，能够提高学生对自动化仪表及过程控制的认识，为计算机科学与技术这一专业领域的发展培养更多的专业人才。同时，本设计能够为其他专业课程的设计提供参考。

仪表自动化专业课程

仪表自动化专业课程【仪表自动化专业课程】从基础到实践的探索 Introduction 仪表自动化是现代工程领域的重要组成部分，它涉及到各个行业的自动化过程控制和测量技术。本文将从仪表自动化的基础知识、实践案例及未来发展趋势三个方面，全面探讨仪表自动化专业课程。 1. 仪表自动化的基础知识 1.1 仪表自动化的概念与定义仪表自动化是指利用各类仪器仪表、传感器和控制装置，在工业过程中进行自动化控制和测量的技术手段。它涵盖了传感器、信号调节与整形、数据传输与处理以及控制系统等多个方面。 1.2 仪表自动化的重要性和应用领域仪表自动化在化工、电力、石油、航空航天等行业中扮演着重要的角色。它不仅可以提高生产效率和保证产品质量，还能降低人力成本和资源消耗，对于现代工业的可持续发展至关重要。 1.3 仪表自动化的基本原理和技术仪表自动化的基本原理涉及到传感器原理、信号调节与整形、数据传

输与处理以及控制系统等技术。利用传感器获取被测量参数的数据，经过信号调节与整形后，传输到控制系统进行分析与处理，并根据结果控制执行机构的动作。 2. 仪表自动化的实践案例 2.1 温度测量与控制温度是工业过程控制中常见的被测量参数，如炼油、制药、化纤等生产过程中的温度控制。仪表自动化课程应该包含温度测量原理、传感器选型、控制回路设计和实践案例，以便学生能够全面理解和掌握温度测量与控制的关键技术。 2.2 压力测量与控制压力是工业过程中另一个重要的被测量参数，如石油化工、电力和空气压缩机等领域。仪表自动化课程应该包含压力传感器的原理与选型、控制阀的选择与调节以及压力控制系统的设计与应用等内容，使学生能够熟悉压力相关技术并应用于实际工程案例。 2.3 流量测量与控制流量是许多工业过程中必须监测和控制的关键参数，如供水系统、燃气管道和化学反应器。仪表自动化课程应该包含流量测量原理、传感器选型、流量控制阀的选择与调节以及流量控制系统的设计与应用等内容，使学生能够掌握流量测量与控制的核心技术。

自动化仪表与过程控制第五版课程设计

自动化仪表与过程控制第五版课程设计一、引言自动化是现代工业生产中不可或缺的组成部分。它利用各种不同类型的器件、传感器和计算机技术，实现自动化管理和监控生产过程。在工业领域，自动化设备的应用很广泛，特别是在生产工艺控制和监测方面。本课程设计旨在帮助学生加深对自动化仪表与过程控制的理解，熟悉常见自动化设备的原理、类型、使用和维护，通过实际的实验和编程练习，了解控制系统的应用。二、课程设计目标本课程设计的目标有以下几个方面： 1.理解自动化仪表的基本原理和组成结构，了解各种常见类型传感器和仪表的使用和维护方法。 2.学习控制系统的设计和构建，了解各种控制器的基本原理和常见控制方法。 3.掌握工业自动化过程控制的方法和策略，学会使用PLC和DCS等工控系统设备进行过程控制。 4.能够熟练使用自动化软件，掌握PLC编程和HMI界面设计的基本方法。 5.能够独立完成自动化系统的设计与实现，对现代工业自动化有更深刻的理解和认识。三、课程设计内容本课程设计的内容包括以下几个方面：

3.1 仪表原理和维护 1.仪表类型、特点、应用范围和功能分类。 2.传感器原理和常见类型，如压力传感器、温度传感器和流量传感器等。 3.信号调理电路设计和现场仪表校验。 4.仪表维护与保养。 3.2 控制系统设计 1.反馈控制原理和控制系统的组成结构。 2.控制器类型和控制方式，如PID控制、模糊控制和神经网络控制等。 3.控制系统参数调节和优化。 4.控制系统建模和仿真。 3.3 过程控制系统 1.工业过程控制系统的组成和分类，如PLC、DCS和SCADA等。 2.工业通讯协议和现场总线技术。 3.过程控制编程和HMI界面设计。 4.过程控制算法和策略。 3.4 实验设计与模拟 1.选取典型的自动化系统并进行分析和实验。 2.进行控制系统调试和参数调节优化。 3.进行HMI界面设计和PLC编程实现。 4.模拟和仿真控制系统，提高解决问题的能力。 3.5 综合设计项目 1.根据实际需求和工艺生产过程的特点，进行自动化系统的综合设计。 2.利用软件工具进行系统仿真和参数调节优化。 3.进行实际设备安装和调试。

过程控制课程设计

《过程控制》课程设计任务书一、目的与要求 “过程控制课程设计”是“过程控制”课程的一个重要组成部分。通过实际工业过程对象控制方案的选择、控制功能的设置、工程图纸的绘制等基础设计和设计说明的撰写，培养学生基本控制系统工程设计能力、创新意识，完成工程师基本技能训练。二、主要内容 1．根据对被控对象进行的分析，确定系统自动控制结构，给出控制系统原理图； 2．根据确定控制设备和测量取样点和调节机构，绘制控制系统工艺流程图（PID 图）； 3．根据确定的自动化水平和系统功能，选择控制仪表，完成控制系统SAMA图（包括系统功能图和系统逻辑图）； 4．对所设计的系统进行仿真试验并进行系统整定； 5．编写设计说明书。三、进度计划四、设计（实验）成果要求 1．绘制所设计热工控制系统的的SAMA图； 2．根据已给对象，用MATABL进行控制系统仿真整定，并打印整定效果曲线； 3．撰写设计报告五、考核方式提交设计报告及答辩学生姓名：指导教师：年月日

送引风控制系统设计一．控制系统的基本任务和要求（1）保证燃烧过程的经济性；——送风控制（2）维持炉膛压力稳定； ——引风控制为了使锅炉适应负荷的变化，必须同时改变送风量和燃料量。送风控制系统的最终任务是达到最高的锅炉热效率。负压控制系统的任务在于调节烟道吸风机导叶开度以改变引风量，维持炉膛负压一定。二．被控对象动态特性分析要了解燃烧过程的动态特性主要是弄清楚气压对象的动态特性。主蒸汽要了解燃烧过程的动态特性主要是弄清楚气压对象的动态特性。主蒸汽压力PT 受到的扰动来源主要有二：其一是燃料量扰动，称为基本扰动或内部扰动。其二是汽轮机耗气量的扰动，称为外部扰动。内扰μB 下气压的响应曲线外扰下主气压PT 的响应曲线 2.1 送风控制系统为了使锅炉适应负荷的变化，必须同时改变送风量和燃料量，一般实际送风量要比理论空气量大一些，送风系统的被控对象为炉膛，它是惯性和迟延都比较小的自衡对象。当空气量不变，燃料量增加时，使空气量与燃料量比值下降，烟气中的含氧量降低，当燃料量不变，空气量增加时，烟气中的含氧量增加，控制系统应使送风量与燃料量协调变化，以保证经济性。 2.2 引风控制系统负压控制系统的任务在于维护炉膛负压一定，其被控对象锅炉烟道是惯性较小，调节速度快的自衡对象，被调量负压反应灵敏。 μp d

自动化仪表与过程控制课程教学大纲

本科生课程大纲课程属性：公共基础/通识教育/学科基础/专业知识/工作技能，课程性质：必修、选修一、课程介绍 1.课程描述：《自动化仪表与过程控制》是自动化专业的一门专业核心课程。本课程包括自动化仪表和过程控制系统两个部分，自动化仪表是研究自动化仪表的理论、分析设计和应用的一门应用技术课程，是构成过程控制系统的重要组成单元，是学习和研究过程控制系统的基础。自动化仪表部分主要内容包括变送器、控制器、执行器等。过程控制是控制理论在工业生产过程中的重要应用，它以控制理论为基础，研究过程控制系统的分析、设计及参数整定方法。主要介绍单回路控制、复杂控制、先进控制、集散控制系统与现场总线控制系统、典型设备及典型工业过程控制等。 2.设计思路：本课程的核心教学内容依照教育部自动化专业教学指导委员会的相关要求而制定。教学环节分为理论教学、课下作业和课程实验三个环节。在理论教学中注重基本理论和方法的深度分析；注重紧密联系先修课程，增强学生对自动化课程体系的理解，培养学生的系统观；注重培养学生的工程意识，能够从工程需要的角度看待自动化仪表和过程控制中的技术与发展趋势。 (1)理论教学：理论教学以讲授为主，辅助以电子教案和多媒体课件，重点讲授 - 1 -

自动化仪表和过程控制系统的基本理论和方法。 (2)课下作业：课下作业包括对理论教学内容的基本练习，查阅资料了解最新的发展方向和趋势，仿真分析与设计。其中仿真分析与设计，也作为课程实验的前期准备工作。 (3)课程实验：实验内容包括仪表校准、单回路控制系统设计、串级控制系统设计、前馈-反馈复合控制系统设计等。以分组方式开展实验，实验环节包括实验理论分析设计、实际操作、数据分析和实验报告。 3. 课程与其他课程的关系：过程控制与运动控制是自动化专业两大方向，本课程对应过程控制方向，另一门平行设置的专业核心课程《电力拖动控制系统》对应运动控制方向。这两门课程是自动化专业课程体系中属于系统级的课程。本课程所涉及的内容，几乎覆盖到此前所学的所有专业课程，其中《检测技术与海洋智能仪器》课程中的检测技术部分，特别是温度、压力检测的原理和方法，是自动化仪表课程的基础。《自动控制原理》作为过程控制系统部分的理论基础。此外，《模拟电子技术基础》、《数字电子技术基础》、《电力电子技术基础》、《微机原理及接口技术》、《C++程序设计》等课程内容均有不同程度涉及。与本课程平行开设的相关课程还有选修课《现场总线技术》，后置课程包括必修课《计算机控制技术》，以及选修课程《系统辨识》、《智能控制》。二、课程目标 (1)学生将系统的学习过程控制系统、自动化仪表的原理、基本结构、设计与分析方法。能够用系统的观点研究过程控制系统，能够对自动化专业课程体系的设置有更为系统的认识和理解； (2)掌握过程控制领域所必须的工艺方法和工艺装备等知识，以及过程控制系统设计的基本理论和方法； (3)学生能够运用数学、物理、自动控制原理的知识，对过程控制系统的典型对象 - 2 -

过程控制系统课程设计指导书

过程控制系统课程设计指南

目录第一部分课程设计的目的和要求1 第二部分课程设计的一般描述2 实验装置说明2 2 被控对象特性测试示例10 第三部分课程设计题目13 主题1 锅炉夹套和被加热介质的温度控制13话题2双闭环流量比控制20 话题 3 温度的滞后控制27 话题 4 流的滞后控制30

第一部分课程设计的目的和要求一前言过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续或按一定循环程序对生产过程进行自动控制。自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产过程中，过程控制技术在实现各项最优技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面发挥着越来越重要的作用。二课程设计的目的在本课程的设计中，通过设计一套完整的生产过程控制系统，在进一步加深对《过程控制系统》课程内容的理解和掌握的基础上，重点培养学生使用《过程检测》与控制仪表》、《自动控制原理》、《微机控制技术》和《过程工程基础》等课程综合运用所学知识。锻炼学生综合知识应用能力，让学生了解设计方法、步骤、通用工程系统的系统集成和运行。三课程设计要求根据课程设计指南中提供的主题，根据给定的设计任务，自行设计系统结构，分析系统的特点和系统特性，根据“可选”的受控对象设计相应的控制系统，并连接实验室中的系统组件，构建硬件系统。您可以自己跳线、连接和连接对象、控制器和计算机。通过控制器、监控计算机和实验对象的在线调试、执行和观察结果，达到预期的应用功能和控制目的，比较不同方案的应用效果，完成设计任务书. 1.访问与流程相关的信息。 2.根据工艺要求分析、比较和设计方案（说明其合理性、工作原理和工作流程）。 3.受控对象用仪表来描述。 4.控制方案的选择及其讨论，控制系统框图及其描述。 5.完成了物体特性曲线的测试，建立了物体的数学模型。

过程控制课程设计

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辽宁工业大学过程控制系统课程设计（论文）题目：精馏塔塔内压力控制系统设计院（系）：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：起止时间：

课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：测控技术与仪器注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算

摘要精馏塔是石油、化学加工工业(CPI)中使用量最大、能耗最高、应用面极广的分离单元操作设备。本设计采用单回路控制系统对塔内压力进行实时控制，采用PID算法的DTZ—2100控制器对HK-613系列通用型压力变送器采集到的塔内压力值进行处理，并将控制信号传递给ZXS型新系列气动薄膜角形单座调节阀，令其对冷却量进行控制，从而达到对塔内压力的控制。精馏塔的控制最终目标是：在保证产品质量的前提下，使回收率最高，能耗最小，或使总收益最大生产设备自动化程度的提高，有利于降低工厂成本、促进生产线的柔性化和集成化，有利于提高产品的产量、质量以及产品的竞争力。从某种意义上说，高效的精馏塔控制技术为我们创造了不可忽视的经济效益和社会效益。关键词：精馏塔；分离单元；PID算法目录