第0章工业生产过程控制
化工单元安全操作1-7章整理
第一章化工生产安全运行及控制1．工业生产过程操作现代工业生产过程存在的安全操作与控制问题：a)开车、停车b)工艺流程及设备间切换c)工艺运行中安全控制d)间歇生产过程操作e)生产负荷的改变f)异常状态下的紧急处理对上述运行过程按一定的顺序操作；其他要求：监视和管理整个生产过程对生产过程进行规划、调度和决策生产过程的异常现象记录，事故案例的积累以及安全操作与控制措施的总结2. 影响工业生产的安全因素原材料的组成变化产品性能与规格的变化生产过程中设备的安全可靠性装置与装置、工厂与工厂之间的关联性生产设备特性的漂移控制系统失灵3.现代工业生产过程，能量平衡接近于临界状态，一个局部的扰动，就会在整个生产过程传播开来，给安全生产带来威胁。
4.影响工业生产过程控制的因素a.从负反馈角度分析：测量的影响一些生产过程的变量很难测定技术的发展，使过去某些不可测变量变为可测变量间接测量：利用可测变量与相关模型，计算不可测量的变量b．测不准原理：任何物体的一些成对的性质，比如位置和动量，不可能对两者同时精密测定。
5.工业生产自动控制.☐为了使一个工业生产过程或一个企业良好、高效地运行，都离不开对整个生产过程物料、能源、人力等的管理、组织和运作。
要达到此目的，必须对工业生产过程的信息、数据进行及时的检测和控制。
☐生产计划、生产调度、安全稳定地生产与操作等，都离不开自动化技术。
6.企业生产过程管理与控制的递阶结构生产过程→常规控制→先进控制→优化监控→决策调度7.控制变量：需要控制的工艺变量操纵变量,扰动：造成被控变量产生不期望波动的原因。
8.工艺控制流程图，它是用自控设计的文字符号和图形符号在工艺流程图上描述生产过程自动控制的原理图。
9.间歇生产分析a间歇生产过程：将有限量的物质，按规定的加工顺序，在一个或多个加工设备中加工，以获得有限量的产品的加工过程。
如需更多的产品则必须重复整个过程。
b间歇过程由多个分批操作的间歇设备单元和半操作设备单元组成。
工业过程控制考试知识点总结
⼯业过程控制考试知识点总结第1章1. 系统动态性能的常⽤单项指标有哪些？这些指标那些分别属于稳定性、准确性和快速性？会计算给定值单位阶跃响应下的性能指标。
P8，9，10解：单项性能指标主要有：衰减⽐n 、超调量与最⼤动态偏差A 、静差C 、调节时间T S 、振荡频率w 、振荡周期T 和峰值时间T P 等。
稳定性：衰减⽐，最⼤动态偏差。
准确性：静差，最⼤动态偏差。
快速性：调节时间，振荡频率。
1y 为第⼀个波峰值，y 3为与1y 相邻的同向波峰值，y （∞）为最终稳态值,X 1为设定值。
n=1y ：y 3；1100%()y y σ=?∞；A=最⾼峰-设定值；C=⼁X 1-y （∞）⼁;T 为相邻两个同向波峰之间的时间间隔。
2. 典型过程控制系统由哪⼏部分构成，并画出典型过程控制系统⽅框图？解：测量变送器、控制器、执⾏器和被控对象.第2章1. 热电偶的中间温度定律及中间导体定律？什么是热电偶冷端补偿？常⽤补偿⽅法的应⽤场合？补偿导线的作⽤？解：中间温度定律：E AB (t ，t o )=E AB (t ，t n )+E AB (t n ，t o )中间导体定律：在热电偶回路中接⼊中间导体后，只要中间导体两端的温度相同，则对热电偶的热电动势没有影响。
接⼊多种导体时亦然。
热电偶冷端补偿：实际应⽤时热电偶冷端温度波动较⼤给测量带来误差，为降低影响，通常⽤补偿导线作为热电偶的连接导线。
补偿导线的作⽤：将热电偶的冷端延长到距热源较远且温度⽐较稳定的地⽅。
常⽤补偿⽅法的应⽤场合：（1）查表法。
只能⽤于临时测温。
（2）仪表零点调整法。
适宜冷端温度稳定的场合。
（3）冰浴法。
⼀般⽤于热电偶的检定。
（4）补偿电桥法。
⼴泛⽤于热电偶变送电路中。
（5）半导体PN结补偿法。
2.常⽤热电偶分度号有那些，每种热电偶主要的优缺点是什么？解：3.什么是基本误差？精度的定义？从经济和实⽤的⾓度选择仪表的精度等级？解：基本误差：基本误差⼜称引⽤误差或相对百分误差，是⼀种简化的相对误差。
生产过程控制制度
生产过程控制制度
是指企业为了确保生产过程的安全、高效和质量可控，而制定的一系列制度和规定。
这些制度涵盖了生产过程的各个环节和要求，包括物料采购、生产计划、生产操作、质量检测、设备维护等方面。
制定生产过程控制制度的目的是为了保证产品质量，减少生产过程中可能出现的风险和问题。
在制度中，将明确各个环节的责任和要求，规定操作流程、操作规范、设备维护维修要求等，以确保生产过程的顺利进行。
生产过程控制制度的内容包括但不限于以下几个方面：
1. 物料采购：规定物料的采购标准、采购流程、供应商选择和评价标准等，以确保物料的质量和供应的可靠性。
2. 生产计划：制定生产计划的方法和流程，明确生产任务、生产量、生产周期等，以确保生产的有序进行。
3. 生产操作：制定生产操作规范，规定操作流程、操作要求、操作人员的培训和考核等，以确保操作的安全、规范和正确。
4. 质量检测：规定质量检测的方法和标准，明确检测的频率、检测的责任人和结果处理等，以确保产品的质量符合要求。
5. 设备维护：制定设备维护和保养的要求和流程，明确维护责任人、维护的周期和方法等，以确保设备工作的稳定性和可靠性。
通过制定生产过程控制制度，企业可以规范和管理生产过程，确保产品质量和生产效率符合要求，提高企业的竞争力和经济效益。
过程控制系统及其应用
习题
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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
器驱动调节阀，改变输入对象的操纵量q，使 被控量受到控制。
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第三节 过程控制的分类
一、各种分类方法
1）按被控量分类：温度控制系统，压力控制系统， 流量控制系统，液位控制系统等。
2）按控制系统回路分类：开环控制系统及闭环控制 系统，单回路控制和多回路控制。
3）按控制器的控制算法分类：比例控制系统，比例 积分控制系统，比例积分微分控制系统及位式控制 系统等。
过程控制系统及其应用
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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
参考文献
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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
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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
（完整版）过程控制习题与答案
（完整版）过程控制习题与答案第1章绪论思考题与习题1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？解答：1．控制对象复杂、控制要求多样2. 控制⽅案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的⼀种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪⼏部分组成？解答：过程控制系统：⼀般是指⼯业⽣产过程中⾃动控制系统的变量是温度、压⼒、流量、液位、成份等这样⼀些变量的系统。
组成：控制器，被控对象，执⾏机构，检测变送装置。
1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（⼲扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？解答：被控对象⾃动控制系统中，⼯艺参数需要控制的⽣产过程、设备或机器等。
被控变量被控对象内要求保持设定数值的⼯艺参数。
操纵变量受控制器操纵的，⽤以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
扰动量除操纵变量外，作⽤于被控对象并引起被控变量变化的因素。
设定值被控变量的预定值。
偏差被控变量的设定值与实际值之差。
1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪⼏类？解答：按照设定值的不同形式⼜可分为:1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作⽤是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后⽆特殊说明控制系统均指定值控制系统⽽⾔.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作⽤是使被控变量能够尽快地,准确⽆误地跟踪设定值的变化⽽变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是⼀个已知的时间函数，即设定值按⼀定的时间程序变化。
1-5 什么是定值控制系统?解答：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？为什么说研究控制系统的动态⽐其静态更有意义？解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。
过程控制复习重点
过控复习重点第一章1.过控的定义：过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。
2.过程控制的特点：①连续生产过程的自动化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过程控制的控制工程多属慢过程、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3.过程控制系统的组成：测量元件、变送器、调节器、调节阀（过程检测控制仪表）和被控对象4.过程控制的分类：按过程控制系统的结构特点分①反馈控制系统②前馈控制系统③前馈—反馈控制系统 按给定值信号的特点分①定值控制系统②程序控制系统③随动控制系统5.过程控制的任务在了解、熟悉、掌握生产工艺流程与生产过程静态和动态特性的基础上，根据工艺要求，应用控制理论、现代控制技术，分析、设计、整定过程控制系统。
第二章1.过程的数学建模:是设计过程控制系统，确定方控制案、分析质量指标、整定调节器参数等等的重要依据。
2.建模的目的：①设计过程控制系统和整定调节器参数②指导设计生产工艺设备③进行仿真实验研究④培训运行操作人员3.被控过程输入量与输出量之间的信号联系称为过程通道4.控制作用与被控量之间的信号联系称为控制通道5.建模的方法：①机理分析法建模②实验法建模③最小二乘法建模6.自衡建模（1）单容过程：单容过程是指只有一个贮蓄容量的又具有自平衡能力的过程。
传递函数：1)(000+=s T K s W（2）多容过程：在工业生产过程中，被控过程往往由多个容积和阻力构成的过程称为多容过程传递函数：)1)(1()(2100++=s T s T K s W 7.非自衡过程建模（1）单容过程：传递函数：s T s W a 1)(0=(2) 多容过程：传递函数：)1(1)(0+=Ts S T S W a8.最小二乘法的基本原理：出发点是在获得过程或系统的输入、输出数据后，希望求得最佳的参数值，以使系统方程在最小方差意义上与输入、输出数据相拟合，采用实际观察值替代模型的输出从上式所示的一类模型中找出过程参数向量的估计值，能使模型误差尽可能小的模型。
工业生产过程概述
工业生产 过程装置
分析 设计 应用
工业生产过程控制
自动化仪表和 计算机控制
自动控制理论
工业生产过程控制学科结构图
绪论
监控系统 控制装置
检测变送
执行器
工业生产过程装置 工业生产过程控制系统结构图
第一章
简单控制系统
第一节、控制系统组成和控制性能指标
一、控制系统的组成 1．简单控制系统示例 2．控制系统的框图 3．控制系统的有关术语 4．控制系统框图的几点说明
• 变送器检测液位 • 控制器对偏差运算 • 执行器改变操纵变量
液位控制系统的示例
第一章
简单控制系统
当系统受到外界扰动的影响时 为使被控变量（压力）与设定值保持一致 检测被控变 量，并与设定值比较得到偏差
按一定控制规律对偏差运算 输出信号驱动操纵变量（流量） 最终使被控变量回复到设定值
•变送器检测压力 •控制器对偏差运算 •执行器改变操纵变量
算法2 y(k) = α y(k −1) + [ y(k) − y(k −1)]
低通滤波算法：
G(s)
=
1 Ts +
1
算法 y(k ) = y(k − 1) + β [ y(k ) − y(k − 1) − y(k − 1)] = (1 − β ) y(k − 1) + β y(k )
第一章
简单控制系统
时间乘绝对误差积分准则ITAE 对存在于差的系统，采用e(t)-e(∞)=-[C(t)-C(∞)]作为误差项代入
采用不同积分指标，所获得的过渡过程的性能要求也不同 例如，ISE最小的系统着重于抑制过度过程中的大误差，但衰减比很 大,ITAE最小的系统着重于惩罚过渡过程时间过长，但过渡过程震荡激 烈
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。
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
1.工业生产过程控制的学科结构
工业生产过程控制是自动化的一门分支学科，控 制理论是基础，工业生产过程工程、工艺与自动化仪 表 、计算机是双翼，研究的主体是工业过程控制系统， 它是一门综合性的工程科学。
对象
被控变过程控制: 是以控制理论为基础， 利用自动化仪表和计算机为工具，对工艺生产 过程进行参数控制和管理的过程。
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一、工业生产过程控制概述
2.工业生产过程控制特点 ① 过程控制系统组成的特点：
由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成 ② 被控过程具有非线性,时变,时滞及不确定性等特点
工业生产过灵程活控性制-同将一早被年控的对凭象经有验不的同、控直制觉方的案、，定性 控制系统类型多。
说理的实际控制系统设计，上升到现代的有科学性、 条理性、定量理论指导的控制系统设计。
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
2.工业生产过程控制的任务
对过程控制系统进行分析、 设计和综合。
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绪 论____ 习 题
1．试述过程控制的发展史，它与控制理论、技术工 具之间的关系如何？
2．现代控制理论为什么在过程控制中的应用不很成 功？
3．试述计算机过程控制的发展过程。 4．工业生产过程控制工程的任务是什么？ 5．过程控制工程的综合性主要体现在什么地方？ 6．为什么要对工业生产过程进行控制？
2.工业生产过程控制特点
⑤ 工业生产过程控制的常用形式是定值控制 过程控制目的是保持被控变量稳定在所需设定值
⑥ 工业生产过程控制实施手段的多样性 可以方便地在计算机控制装置上实现 可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息 可以直接进行仪表的校验和调整
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
30-50 年代 50-60 年代
60-70 年代
经典控制 理论
经典控制 理论
微分方程 解析方法
经典的根 轨迹和频 率法
基地式仪 表
气动和电 动单元组 合仪表
现代控制 状态空间、电动III型
理论
动态规划、仪表和
极小值原 DDC、
SCC
控制系统稳定性和 单输入单输出系统
从随动控制系统到 定值控制系统
从单回路到常用的 复杂控制系统
从PID控制规律到 特殊控制规律
先进控制系统(状态 反馈、动态最优和 计算机控制等 )
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
2.过程控制发展阶段：
年代 70年代
采用理论
大系统理 论、非线 性和分布 参数系统
研究方法 技术工具
人工智能、 DCS、 鲁棒控制、 PLC、 模糊控制、 MIS 多变量频域、 神经网络
难于获得精确过程数学模型,增加移植控制策略的难度 ③ 被控过程多属于慢过程：
具有一定时间常数和时滞,控制并不需在极短时间完成 ④ 过程控制方案的多样性
同一被控过程，因受扰动不同,需采用不同的控制方案
同一控制方案可适用于不同的生产过程控制， 控制方 案适应性强
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一、工业生产过程控制概述
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
1.工业生产过程控制的学科结构
工业生产过程控制研究对象：控制理论在过程控制系 统中的课应程用特。点包：括：控制理论的移植与改造、系统 结构的研综 实究合 用、性 性控--多 解制学决算科具法的体的综生确合产定；过和程控的制控系制统；的实现等。
根据控制系统各部分特性 对整体的影响选择控制系统 的被控变量、操纵变量、控 制规律及各构成部件。
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三、工业生产过程控制的研究对象与任务
3.工业过程控制的基本观点 经济性- 充分发挥设备潜能，稳定工艺生产过程
节省人力资源，提高劳动生产率 改善劳动环境，改善劳动强度 可靠性- 控制系统本身能可靠运行 使用后，事故发生率降低，事故影响减小 简单性- 满足控制条件下，系统应尽可能简单 容易掌握和操作，系统是透明的 先进性- 满足控制条件下，有高的性能价格比 在一定时间内，能适应生产过程的控制要求
工业生产过程控制
绪论
一.工业生产过程控制概述 二.工业生产过程控制的发展趋势 三.工业生产过程控制的研究对象与任务
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绪论
一、工业生产过程控制概述
1.工业生产过程控制的概念
以液位控制为例。
干扰 f
设自定x动值控-偏制e差系控统制与器人控工制控p信号制的执不行器同。操纵q变量
（2）自动化控制装置将采用全数字、智能的、具有 双向通信功能的现场总线智能仪表。
（3）Internet将在综合自动化系统中发挥重要作用。 综合自动化控制系统是以生产过程的整体优
基化金为会目现场标总, 以线计（算FF机）是为开主放要式技的术互工连具网络, 。以生产过程 的它管是理连和接智控能制现的场自设动备化和为自动主化要系内统容的,数它字是式由、生双产向计传输、 多划分和支调结构度的、通操信作网优络化。、先进控制和基层控制等内 F容F的组特成点的是递：阶控制系统。又称计算机集成过程控 ••良制可好靠系的性统互高（操、C作维I性M护S性）好。、抗扰性强、安装费用低、精度高等
1.自动化技术发展的特点： ①同步性：控制理论开拓、技术工具和手段的进展,应
用需要同步进行,它们相互影响、相互推动、相互促 进。 ②综合性：应用领域广泛,相关学科的交流和汇合,包 括高新技术、控制理论、仪表、计算机和显示技术 等。
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
2.过程控制发展阶段： 时间 采用理论 研究方法 技术工具 研究内容
研究内容
预测控制、自适 应控制、管控一 体化、生产优化、 故障检测和诊断、 生产计划与调度
80- CIMS、CIPS、FCS、ERP、APC、PA、FA、BA等 年代
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二、工业生产过程控制的发展和趋势
3. 过程控制的发展趋势：
（1）综合自动化是当代工业自动化的主要潮流。