过程控制系统及其应用 居滋培
《过程控制系统及应用》课程标准
《过程控制系统及应用》课程标准课程名称：过程控制系统及应用课程类别：专业方向课课程制定依据：《工业自动化仪表及应用专业人才培养方案》建议课时数：96学时适用专业：工业自动化仪表及应用专业(装配与调试方向)一、课程性质与设计思路（一）课程性质本课程是中等职业学校“工业自动化仪表及应用”专业的一门专业方向课程，适用于中等职业学校仪表类专业，是从事过程控制自动化仪表装置应用维护岗位工作的必修课程。
（二）课程任务通过教师的课堂讲授，学生课堂讨论、练习、实训等环节的参与，使学生获得过程控制系统的调试、运行及故障维修的基本知识和基本技能，培养学生分析问题和解决问题的能力，为学生顶岗实习和为胜任过程控制仪表系统的运行与故障维护岗位工作打下良好的基础。
（三）设计思路本课程的设计思路是以学生将来从事的职业岗位群所需要的相关知识和基本技能为依据确定课程目标，根据目标设计课程内容，内容由浅至深、先易后难、前后呼应，由简单控制系统到复杂的控制系统。
包含“安全常规”、“认识过程控制系统”、“液位单回路控制系统”、“压力单回路控制系统”、“流量单回路控制系统”、“换热器热出口温度和冷水流量串级控制系统”、“JX-300X控制系统在精馏塔控制中的应用”等项目，教学设计中，充分利用先进的教学设备与实训手段，按“认识设备”→“识读控制流程”→“项目实施”→“项目评估”的流程完成教学活动。
以应用性教学为主，注重培养学生的能力。
二、课程目标本课程是培养学生对过程控制系统应用与维护的能力。
立足这一目的，本课程结合岗位任务内容，按照工业自动化仪器仪表与装置装配工岗位能力要求制定知识目标、能力目标、情感态度目标，通过学习使学生养成自主学习习惯，掌握实际操作技能，培养良好的思维习惯和职业规范，锻炼学生的团队合作精神，为后期学习和就业打好基础。
（一）知识目标1.掌握过程控制的一般概念、组成、分类及主要性能指标。
2.掌握液位、压力、流量、温度过程控制系统的构成。
过程控制系统及工程课件
过程控制系统及工程课件一、引言过程控制系统是指用于监控、调节和控制工业过程的设备和技术的集合体。
它在工业领域起着至关重要的作用，能够提高生产效率、确保产品质量并降低成本。
本课件将介绍过程控制系统及工程的基本概念、主要组成部分和实际应用。
二、过程控制系统概述2.1 过程控制系统定义过程控制系统是指一组硬件设备、软件系统和控制策略，用于监测和操纵工业过程以满足特定的要求和性能指标。
它通常包括传感器、执行器、控制器和人机界面等组成部分。
2.2 过程控制系统的作用和优势过程控制系统在工业生产中发挥着重要作用，主要体现在以下几个方面：•自动化控制：过程控制系统能够自动实现对工业过程的监控和控制，减少人工干预，提高生产效率和产品质量。
•系统集成：过程控制系统能够集成不同的硬件设备和软件系统，实现协同工作，提高系统的可靠性和一体化程度。
•数据采集与分析：过程控制系统能够采集大量的过程数据，并对其进行实时分析和处理，为决策提供支持，并优化生产过程。
•故障诊断与预测：过程控制系统能够及时检测和诊断设备故障，并通过数据分析和模型预测，提前预防故障的发生，减少停机时间和维修成本。
2.3 过程控制系统的工程流程过程控制系统的设计和实施需要遵循一定的工程流程，一般包括以下几个阶段：•系统需求分析：明确过程控制系统的功能需求和性能指标，制定详细的技术规格书。
•系统设计与选择：根据需求分析结果，选择合适的硬件设备和软件系统，并进行系统设计和配置。
•系统集成与调试：将选择的设备和系统进行集成，并进行调试和测试，确保各项功能正常运行。
•系统运行与维护：系统正式投入使用后，需要进行运行和维护，包括数据采集、故障诊断和维修等工作。
三、过程控制系统组成3.1 传感器传感器是过程控制系统中的重要组成部分，用于将被控对象的物理量转换为可测量的信号。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
3.2 执行器执行器是过程控制系统用来实现对被控对象进行操作和调节的设备。
过程控制简介
《过程控制系统及应用》课程简介《过程控制系统及应用》是高等职业院校“生产过程自动化技术”及“计算机控制技术”等专业的一门主要专业课程。
本课程以技术应用型人才知识能力素质培养为目标，主要讲授控制系统基本知识、控制系统的基本类型、基本结构、基本功能、操作使用方法，软件组态、系统维护方法和工程应用案例等知识，结合实验实训，讲授过程控制系统的应用。
通过本课程的学习，使学生获得过程控制系统的基本知识和实际应用能力 , 为学生今后从事计算机控制工程技术工作打下基础。
《过程控制系统及应用》课程以国家和行业职业标准为开发依据，以工作过程导向作为课程开发的基本思路，以实践教学项目为纽带，参照职场工作流程与职业岗位群的能力要求，科学合理地确定课程内容，强化学生实践操作技能培养，把工学结合的思想贯穿于课程的教学过程之中。
与企业密切合作，充分利用学院内、外的教学资源，模拟真实的生产实践活动，努力使学生在生产和学习过程中更好地熟悉生产过程自动化技术应用情况，掌握过程控制系统的使用和维护技能。
高职教育要办出特色，企业必须直接参与教学的全过程。
在课程培养目标确定、课程体系构建、工学结合教材编写、教学质量评价及理论与实践教学的具体实施过程等方面，课程组广泛吸引企业生产一线的管理及技术专家的直接参与，将企业最新的科技成果，新知识、新工艺、新技术、新方法及严谨求实的管理理念融入教学过程中，使教学内容更具先进性、应用性和针对性。
课程教学、校内实践与校外顶岗实习一体化规划，校企合作共建实训基地。
实现专职与兼职教师，课堂与现场教学，理论与实践，知识与能力，专业能力与岗位技能，教学与科研相互促进，协调发展教学模式，促进多层面工学结合。
创新工学结合的课程体系，融企业需求、行业标准为一体，经广泛听取行业专家意见，并对相关领域工作过程进行仔细调研与分析，再对其进行精炼、序化，将本领域工作过程分成五个基本任务。
课程内容将在这五部分任务的引领下细分为一个个理论和实训一体化教学项目，将知识点融于项目实施的过程中，学生可在完成教学任务的过程中，掌握过程控制系统的应用技能。
过程控制系统及其应用
锅炉炉膛负压控制系统在社会各行各业的生产过程中，对各个工艺过程的工艺变量均有一定的控制要求，其中的一些工艺变量对产品的质量和数量直接起到了决定性的作用，是整个生产过程的表征。
在工艺过程控制系统工程设计中要求所设计的控制系统通过对这些工艺变量的监测与控制，在确保生产安全的前提下尽可能保证产品的质量、提高产品产量、降低生产能源的消耗、降低生产成本、改善工人的劳动条件，除此还需保证生产过程能够实现长期运行和尽可能减少对环境的污染。
控制系统的设计，首先，要求自动控制系统设计人员在掌握较为全面的自动化专业知识的同时，也要进可能的多熟悉所要控制的工艺装置对象。
其次，要求自动化专业技术人员与工艺专业技术人员进行必要的交流，共同讨论确定自动化方案。
第三，自动化专业技术人员要切忌盲目追求控制系统的先进性和所用仪表及装置的先进性，应该力求用最简单的控制方案满足工业要求。
第四，设计一定要遵循有关标准和规定，按照科学合理的程序行。
锅炉炉膛负压的控制与生产安全息息相关，安全方面主要是防止炉膛负压过高导致火焰外喷而引发事故，但炉膛负压过低将会降低燃料的利用率，送风量和引风量都直接影响到炉膛负压，而且在需要进行逻辑提量和逻辑减量及来至风机的干扰比较大时炉膛负压都会有较大的变化和波动。
因此，需要设置炉膛负压控制系统来对其进行控制，从而保证生产安全有效地进行。
本方案是以控制炉膛负压为目的的，固然可直接将此变量作为主被控变量，由于引风量直接影响炉膛负压，而且引风量是一个相对对立的变量，因此可以选择引风量作为操纵变量，只要能够实时地控制引风量就能够确保炉膛负压的稳定，由于气体流量和压力成平方关系，而且气体流量不易准确检测，因此可以通过对引风机入口烟气压力的控制间接地对引风量进行控制。
由于开环无法保持炉膛负压的稳定，需要应用闭环控制，即需引入反馈，但反馈具有一定的滞后性，即先检测到变化之后再进行控制，控制不够及时，所以需要引入具有超前性质的控制作用，因此需要引入前馈控制，考虑到来至引风机的干扰较大的情况，需要引入串级。
化工自动化控制系统培训材料概况
自动控制系统的组成
例 水位控制系统
通过对工作 原理进行分 析，可以得 到该系统的 系统框图。
自动控制系统的分类
按输入量变化的规律分类
? 恒值控制系统（Fixed Set-Point Control System）
? 恒值系统的特点是：控制系统的输入量是 恒量，并且要求系统的输出量相应地保持 恒定。
化工自动化 过程控制系统及管理
周正节
池州新赛德颜料有限公司 2014年6月22日
课题培训的任务来源与目的
? 国家安全监管总局关于进一步严格危险化学品和化工企业安全生产监 督管理的通知安监总管三〔2014〕46号
? 加强对危险化学品安全生产政策法规的培训力度。各地区要进一步加 大有关法律、法规和规范性文件的宣贯培训工作力度，要把重大危险 源、输送管道、安全生产标准化、隐患排查治理、化工过程安全管理， 特别是《化工（危险化学品）企业保障生产安全十条规定》（国家安 全监管总局令第64号）等方面规定要求纳入再培训内容。今年7月底 前，市、县两级安全监管部门要督促本行政区域内所有危险化学品和 化工企业完成其分管负责人、装置负责人和安全管理人员的再培训， 并组织专题考试。考试不合格的人员要限期补考，补考不合格的，要 依法取消其与安全生产有关的任职资格。确保企业在学习、理解的基 础上，把有关法律法规及规章等要求转化为企业的安全管理制度，并 切实得到认真执行。
? 在工业领域，自动控制系统常常是指那些 在没有人直接参与的情况下，利用控制装 置，对生产过程、工艺参数、目标要求等 进行自动的调节与控制，使之按照预定的 方案达到要求的指标的设备。
自动控制系统的重要性
? 近年来控制系统在现代文明和技术发展与进步上 扮演了越来越重要的角色。我们日常活动的每一 个方面几乎都受到了某种控制系统的影响。控制 系统已经大量地应用到了工业的所有部门。如产 品质量、自动装配线、机床控制、空间技术与武 器系统、计算机控制、交通运输、动力系统、机 器人、微机系统、纳米技术等。本次培训是落实 安全攻坚任务中一个主要方面，因此化工自动化 控制尤其重要。
过程控制系统教案
过程控制系统教案一、教学目标1. 理解过程控制系统的概念及其重要性。
2. 掌握过程控制系统的分类和基本组成。
3. 了解过程控制系统的性能指标和应用领域。
4. 学会使用过程控制系统的基本工具和软件。
二、教学内容1. 过程控制系统的概念及其重要性1.1 定义及作用1.2 过程控制系统与自动控制系统的区别2. 过程控制系统的分类和基本组成2.1 连续过程控制系统2.2 离散过程控制系统2.3 开环控制系统与闭环控制系统2.4 过程控制系统的硬件和软件组成三、教学方法1. 讲授法：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
2. 案例分析法：分析实际应用中的过程控制系统案例，加深学生对过程控制系统的理解。
3. 实验法：安排实验室实践，让学生动手操作过程控制系统。
4. 小组讨论法：分组讨论过程控制系统的设计和应用，提高学生的团队协作能力。
四、教学资源1. 教材：过程控制系统相关教材。
2. 课件：制作精美的课件，辅助讲解过程控制系统相关知识。
3. 实验室设备：供学生进行实验操作的过程控制系统设备。
4. 网络资源：查找与过程控制系统相关的视频、案例等资源，用于课堂拓展。
五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、发言和作业完成情况。
2. 实验报告：评估学生在实验室实践过程中的操作能力和分析问题能力。
4. 期末考试：设置相关试题，测试学生对过程控制系统的理解和掌握程度。
六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括理论讲授16课时，实验操作16课时。
2. 授课计划：第1-8课时：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。
第9-16课时：分析过程控制系统的性能指标和应用领域。
第17-24课时：学习过程控制系统的设计方法和工具。
第25-32课时：实验室实践和案例分析。
七、教学注意事项1. 确保学生掌握基本概念和原理，避免过于深入的技术细节。
2. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中巩固知识。
3. 鼓励学生提问和参与讨论，提高课堂互动性。
过程控制系统第1章-过程控制系统概述课件
2.自动化仪表的发展
自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换 和表达，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频 率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字 量形式。自动化仪表的发展一直适应着工业的需要，经历了自 力式、基地式、单元组合式、智能式和总线式几个发展阶段。 按照工作能源的不同，单元组合仪表还可分为电动单元组合仪 表(DDZ)和气动单元组合仪表(QDZ)两大类，它们都经历了Ⅰ型、 Ⅱ型、Ⅲ型3个阶段。智能仪表就是在普通的模拟仪表基础上增 加微处理器电路而形成的仪表。这里所谓的“智能”，是指现场 仪表具有普通模拟仪表拥有的信号变换、补偿、驱动等常规功 能以外，还具有一定的拟人智能的特性或功能，例如自适应、 自学习、自校正、自诊断和自组织等。
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1.传递函数
图1-13 环节的输入-输出关系
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2.框图变换 (1)框图的基本元素 (2)框图运算法则 (3)复杂框图的化简及应用
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2.框图变换
图1-14 简单控制系统框图
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(1)框图的基本元素 构成控制系统框图的基本元素包括信息、分支点、汇合点和 环节。 1)信息 2)分支点 3)汇合点 4)环节
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1.控制理论的发展
自动控制理论是研究自动控制共同规律的技术科学，它的发展 初期是以反馈理论为基础的自动调节原理。根据自动控制技术 发展的不同阶段，自动控制理论相应经历了从经典控制理论、 现代控制理论，到控制论、信息论、系统论等学科交叉的若干 发展阶段。 经典控制理论是指在20世纪40年代到50年代末期所形成的理论 体系，它主要是研究单输入单输出(SISO)线性定常系统的分析 和设计，其理论基础是描述系统输入-输出关系的传递函数，解 决SISO系统的稳定性问题。
过程控制系统范文
过程控制系统范文过程控制系统是一个广泛应用于工业生产中的自动化系统。
它通过监控、调节和控制工艺过程中的各种参数和变量，实现对工艺过程的自动化控制。
过程控制系统在工业生产中起到了至关重要的作用，对于提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本具有重要的意义。
过程控制系统通常由以下几个主要组成部分构成：传感器与执行器、控制器、人机界面和通信网络。
其中，传感器与执行器用于监测、采集和控制工艺过程中的各种参数和变量，控制器用于对传感器和执行器进行控制和调节，人机界面用于显示和操作控制系统的相关信息，通信网络用于实现各个组成部分之间的数据传输和通讯。
过程控制系统的工作过程通常包括三个阶段：测量与采集、控制与调节、显示与记录。
在测量与采集阶段，传感器通过测量和采集工艺过程中的各种参数和变量，将其转换为电信号，并传送给控制器进行处理。
在控制与调节阶段，控制器根据测量与采集的数据进行计算和判断，并通过输出控制信号，控制执行器对工艺过程进行调节和控制。
在显示与记录阶段，人机界面将控制系统的运行状态、参数和变量信息进行显示和记录，供操作人员进行观察和分析，以及进行实时的监控和控制。
1.自动化控制：过程控制系统能够实现对工艺过程的自动化调节和控制，减少人工干预，提高生产效率和产品质量。
2.实时监控：过程控制系统能够实时监测工艺过程中的各种参数和变量，并及时采取相应的措施进行调整和控制，以保证工艺过程的稳定性和可靠性。
3.精确度高：过程控制系统具有高精度的测量、控制和调节能力，能够对工艺过程中的各种参数和变量进行准确的测量和控制，提高产品质量和生产效率。
4.灵活性强：过程控制系统能够根据不同的工艺要求和生产需求进行灵活的设置和调整，以适应不同产品的生产过程的变化和调整。
过程控制系统的应用广泛，在各个工业领域都有所涉及。
例如，石油化工、电力、冶金、制药、食品等行业都需要使用过程控制系统进行生产过程的监控和控制。
过程控制系统还广泛应用于环境保护和安全监测领域，用于监测和控制大气污染、废水处理、排放浓度等环境因素，以实现对环境的保护和管理。
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第四节 闭环控制系统的仿真算法 一、A/D单元的离散描述 二、D/A保持器的传递函数 三、离散闭环控制系统数字仿真编程的递推求解法 四、采样周期T的确定需注意的问题
第五节 工业控制组态软件 一、概述 二、组态软件的系统结构与功能
第六节 集散控制系统（DCS） 一、集散控制系统在工业中的应用 二、集散控制系统的结构与功能 三、集散控制系统发展
第三节 变风量空调系统 一、变风量空调系统概述 二、变风量空调系统的自动控制
参考பைடு நூலகம்献
第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成 第三节 过程控制的分类 第四节 生产对过程控制的要求和指标
第一节 过程控制的发展概况
自20世纪50年代以来，由于计算机技术的发 展，带来了自动化发展的惊人成就。自动化的发 展首先从工业生产领域开始，而工业自动化的发 展又与工业生产过程本身的发展有着密切的联系。 随着生产从简单到复杂，从局部到全局，从低级 到智能的发展，工业生产自动化也经历了一个不 断发展的过程。
第四节 生产对过控制的要求和指标 一、生产对过程控制的要求 二、过程控制系统的品质指标
第二章 过程检测仪表
第一节自动化仪表基本品质指标 一、仪表测量过程的测量误差及表示
二、检测仪表的基本技术性能指标 第二节 温度检测仪表
一、概述 二、热电偶温度计 三、热电阻温度计 四、光辐射测温方法
第三节 压力(差压)检测仪表 一、概述 二、弹性式压力测量元件 三、压力（压差）变送器
第八章 计算机过程控制系统
第一节 计算机控制技术概述 一、概述 二、过程计算机控制系统的组成 三、过程计算机控制系统的分类
第二节 过程输入输出通道基本原理 一、AI（Analog Input）通道 二、AI（Analog onput）通道 三、DI（Digital Input）、DO（Digital Output） 通道
普通高等教育智能建筑规划教材
过程控制系统及其应用
主编： 上海理工大学 居滋培
副主编： 重庆大学
左为恒
机械工业出版社
编者： 上海理工大学 许伟明 王芳卿
CHINA MACHINE PRESS
内容提要
本教材是培养该专业的学生以自动控制为基础，能以 自动化仪表或以工业控制计算机构成过程控制系统及有 关的电气自动控制系统，并能进行工程设计、安装、调 试，从而对过程控制系统有更全面的认识。
第七节 现场总线技术 一、现场总线技术及其产生的背景 二、现场总线的工作原理 三、现场总线的技术特点 四、几种典型的现场总线
第九章 过程自动化控制系统的应用实例
第一节 恒压供水控制系统 一、概述 二、恒水压控制装置 三、其他方案
第二节 楼宇设备管理和监控系统 一、概述 二、系统的组成及工作原理 三、系统软件 四、系统的特点
第三节 比例、积分、微分控制及控制器的选型 一、比例、积分、微分控制 二、控制器的选型 三、控制器的正反作用选择
第四节 控制器的参数整定 一、过渡过程参数整定法 二、经验法 三、稳定边界法 四、衰减曲线法 五、响应曲线法 六、衰减频率特性法
第七章 复杂控制系统
第一节 串级控制系统 一、串级控制系统的概念 二、串级控制系统的工作特性及特点 三、串级控制系统的应用范围 四、串级控制系统的设计 五、串级控制系统的投运与整定
第二节 前馈及复合控制 一、前馈及复合控制的基本概念 二、前馈控制系统的几种典型结构形式 三、前馈控制规律的实施 四、前馈控制系统的参数整定 五、前馈控制系统的选用原则
第三节 大时延控制原则 一、概述 二、常规控制方案 三、采样控制方案 四、Smith预估补偿方案
第四节 比值控制系统 一、基本概念 二、常见的比值控制方案 三、比值控制系统设计中的几个问题 四、比值控制系统的参数整定
计算机过程控制系统和监控网络系统已广泛应用于众 多行业和领域，因此本书也加强了该部分的有关内容。
目录
第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成
一、被控对象 二、 传感器和变送器 三、 控制器 四、 执行器 五、 控制阀
第三节 过程控制的分类 一、各种分类方法 二、设定值分类
第二节 无自平衡能力对象的动态特性 一、单容对象的动态特性 二、双容对象的动态特性
第三节 时域法辨识对象的动态特性 一、阶跃响应曲线的测定 二、由阶跃响应曲线求对象的传递函数
第六章 单回路控制系统
第一节 系统组成和设计概述 一、单回路控制系统的组成 二、单回路控制系统的设计概述
第二节 控制量和操纵量的选择 一、被控量的选择 二、操纵量的选择 三、过程静态特性分析 四、过程动态特性分析
第二节 DDZ-Ⅲ型全刻度指示调节器 一、概述 二、基型调节器的工作原理 三、可编程序数字调节器
第四章 执行器
第一节 电动执行器 一、概述 二、电动执行单元组成及工作原理
第二节 气动执行机构 一、控制阀概述 二、控制阀的选择 三、阀门定位器
第五章 过程控制对象的动态特性
第一节 有自平衡对象的动态特性 一、单容对象的动态特性 二、多容对象的动态特性 三、具有纯滞后对象的动态特性
第四节 流量检测仪表 一、 差压式流量计 二、电磁流量计 三、涡街流量计 四、超声波流量计 五、质量流量计
第五节 物位检测仪表 一、物位仪表种类 二、静压式液位变送器 三、超声波液位计
习题
第三章 过程通道信号处理及调节仪表
第一节 温度变送器 一、概述 二、放大单元工作原理 三、热电偶温度变送器量程单元 四、变送器的信号调试方法 五、DBW型温度变送器的型号表示 六、DCW型温度变送器
➢
第一阶段
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第二阶段
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第三阶段
➢ 第一阶段，以经典控制理论为基本方法，即用 传递函数进行数学描述，对系统进行分析的基 本方法为根轨道法和频率法。在这个阶段，对 系统的一般处理方法是将一个复杂过程分解为 若干个简单的过程，然而采用单输入、单输出 的控制系统。在这个阶段的控制目标主要是保 持整个生产的正常平稳和安全，自动化水平处 于比较低级的阶段，实现控制的手段主要是单
本书重点讲解过程控制系统的电气设计以及自动控制 的实现，如何进行控制参数的工程调试及整定，即从应 用的角度出发，使学生在学习过程中，对过程控制系统 的构成，设计和应用有一个全面的理解。对检测仪表和 过程控制仪表本书也作较全面的介绍。本书偏重实用性 的训练，使学生能学到一定的实际系统的设计、使用、 调试的知识。本书还单列一章介绍工程实例。