第七章 简单控制系统
化工仪表及自动化第四版答案(终极版)
工仪表及自动化 (自制课后答案终极版)1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？答： 化工自动化是化工、 炼油、 食品、 轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上， 配备上一些自动化装置， 代替操作人员的部份直接劳动， 使生产在不同程度上自动地进行， 这 种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。
它的重要意义如下加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。
减轻劳动强度、改善劳动条件。
能够保证生产安全，防止事故发生或者扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人 身安全的目的。
生产过程自动化的实现， 能根本改变劳动方式， 提高工人文化技术水平， 以适应当代信息技术 革命和信息产业革命的需要。
2.化工自动化主要包括哪些内容？答： ①自动检测系统， 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、 指示或者记录的部份 ②自动信号和联锁保护系统， 对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置， 是生产过程中的 一种安全装置③自动控制及自动开停车系统 自动控制系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行 某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或者 自动停车。
④自动控制系统 对生产中某些关键性参数进行自动控制 ,使它们在受到外界干扰的影响而偏 离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。
3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况， 也不能判断控制变量的校正作用是否 适合实际需要。
也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。
开环系统中， 被控变量是不反 馈到输入端的。
闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况， 有针对性的根据被控变量的变化 情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或者接近与所希翼的状态。
4. 自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器 、自动控制器、执行器、被控对象组成。
第七章 S7-300和S7-400PLC系统配置与编程
第7章S7-300和S7-400 PLC系统配置与编程本章的内容是向大家介绍西门子公司的SIMATIC S7-300和S7-400两个系列的PLC。
S7-300/400 PLC在结构上属于模块式结构，简单的说，一台完整的S7-300或者S7-400 PLC，是由基板（RACK）+ 各种模块组成的。
各种模块的选择，基于控制系统功能的需要，所有的模块安装在基板上，最终构成一台完整的PLC。
S7-300与S7-400的设计与编程通过STEP 7软件包来完成。
本章的主要内容：●S7-300与S7-400的系统配置●S7-300与S7-400的指令系统●S7-300与S7-400应用系统的编程本章重点是熟悉S7-300/400 系统的结构，了解S7-300与S7-400 PLC的各种模块的功能和特点；掌握STEP 7编程软件的基本知识和使用方法，从而具备设计开发S7-300或S7-400 PLC系统的能力。
7.1 S7-300 PLC和S7-400 PLC的系统配置7.1.1 S7-300 PLC的基本组成S7-300是模块式的PLC，它的组成部件主要有以下几个部分：1. 中央处理单元（CPU）各种CPU单元有不同的性能，有的集成有数字量和模拟量输入/输出点，而有的集成有PROFIBUS-DP等通信接口。
CPU面板上有状态故障显示灯、模式开关、24 V电源输入端子、电池盒与存储器模块盒（有的CPU没有）。
2. 负载电源模块（PS）负载电源模块用于将AC 220 V电源转换为DC 24 V电源，提供给CPU和I/O模块使用。
额定输出电流有2 A、5 A和10 A三种。
3. 信号模块（SM）数字量输入/输出模块和模拟量输入/输出模块的总称，它们使不同的过程信号电压或电流与PLC内部的信号电平匹配。
4. 功能模块（FM）用于对实时性和存储容量高的控制任务，例如高速计数器模块、快速/慢速进给驱动位置控制模块、步进电动机定位模块、伺服电动机定位模块、闭环控制模块、工业标识系统的接口模块、称重模块、位置输入模块等。
化工仪表及自动化(厉玉鸣)(第三版)第7章自动控制系统概述
第一位字母 被测变量
分析 电导率 密度 电压 流量 电流 时间或时间程序 物位 水分或湿度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 黏度 力 供选用 位置
后继字母 修饰词 功能
报警 控制（调节）
差 检测元件 比（分数） 指示 自动-手动操作器
积分、累积 安全
积分、累积 记录或打印 开关、联锁 传送 阀、挡板、百叶窗 套管 继动器或计算器 驱动、执行或未分类的终端执行机构
静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率 为0，不是静止）。
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第三节 过渡过程和品质指标
当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均 恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态， 系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变 其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态， 这种状态就是静态。
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第二节 自动控制系统的方块图
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信 号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变 量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z， 负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
图7-6 自动控制系统方块图
10
第二节 自动控制系统的方块图
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第三节 过渡过程和品质指标
五种重要品质指标之五
（5）震荡周期或频率
过渡过程同向两波峰（或波谷）之间的间隔时间叫振 荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率。在衰减比相同 的情况下，周期与过渡时间成正比，一般希望振荡周期短 一些为好。
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第三节 过渡过程和品质指标
举例
某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过 渡过程曲线如下图所示。试分别求出最大偏差、余差、 衰减比、振荡周期和过渡时间（给定值为200℃）。
第七章 简单控制系统
操纵变量的选择 操纵变量的选择
在自动控制系统中，把用来克服干扰对 被控变量的影响，实现控制作用的变量称为 操纵变量。 最常见的操纵变量是介质的流量。
操作变量 通过工艺分析
确定
系统的干扰
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第三节 操纵变量的选择
举例
如果根据工艺要 求，选择提馏段某 块塔板（一般为灵 敏板）的温度作为 被控变量。
图7-7 精馏塔流程图
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举例
加热炉出口温度控制系统 为了在控制阀气源突然 断气时,炉温不继续升高, 断气时,炉温不继续升高,采 停气时关闭) 用了气开阀 (停气时关闭) , 方向。 是“正”方向。炉温是随燃 料的增多而升高的, 料的增多而升高的,以炉子也 方向作用的。 是“正”方向作用的。变送 器是随炉温升高,输出增大, 器是随炉温升高,输出增大, 也是“ 方向。 也是“正”方向。所以控制 器必须为“反方向” 器必须为“反方向”,才能当 炉温升高时,使阀门关小, 炉温升高时,使阀门关小,炉 温下降。 温下降。
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图7-9 干扰通道与控制通道示 意图
对象静态特性的影响-放大系数K 对象静态特性的影响-放大系数K
控制通道的放大系数控制通道的放大系数-适当范围 干扰通道的放大系数，越小越好 干扰通道的放大系数，
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对象动态特性的影响
时间常数
控制通道： 控制通道：不能太大 干扰通道：大些有利于控制 干扰通道：
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举例
被控变量的选择 被控变量的选择
图7-4 精馏过程示意图 1—精馏塔；2—蒸汽加热器
图7-5 苯-甲苯溶液 的T-x图
图7-6 苯-甲苯溶液的 p-x图
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从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。 从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量。 原因 在精馏塔操作中，压力往往需要固定。 在精馏塔操作中 ，压力往往需要固定。 只有 将塔操作在规定的压力下， 将塔操作在规定的压力下 ， 才易于保证塔的分 离纯度，保证塔的效率和经济性。 离纯度，保证塔的效率和经济性。 在塔压固定的情况下， 在塔压固定的情况下 ，精馏塔各层塔板上的 压力基本上是不变的， 压力基本上是不变的 ， 这样各层塔板上的温度 与组分之间就有一定的单值对应关系。 与组分之间就有一定的单值对应关系。 所选变量有足够的灵敏度。 所选变量有足够的灵敏度。
过程装备控制技术及应用(1)
比较自动控制与人工控制：在自动控制系统中，测量仪表,控制 仪表，自动调节阀分别代表了人工控制中人的观察，思考和手动操 作，因而大大降低了人的劳动强度；同时由于仪表的信号测量、运 算、传输、动作速度远远高于人的观察，思考和操作过程，因此自 动控制可以满足信号变化速度快，控制要求高的场合 。 1.2.2 控制系统的组成 从上面锅炉汽包水位的自动控制系统中可以看出，一个自动控 制系统主要由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制 系统，它包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部 分是自动控制装置下的生产设备，即被控对象如锅炉、反应器、换 热器等。图1－1（b）中，锅炉、差压便送器、调节器、执行器等 构成了一个完整的自动控制系统。系统各部分的作用如下。 被控对象 ：在自动控制系统中，工艺变量需要控制的生产设备 或机器称为被控对象，简称对象。在化工生产中，各种塔器、反应 器、泵、压缩机以及各种容器。贮罐、贮槽、甚至一段输送流体的 管道或复杂塔器（如精馏塔）的某一部分都可以是被控对象。图1 －1的锅炉即为汽包水位控制系统中的被控对象。
过程装备控制技术及应用
机械工程学院：冯小康
前
言
《过程装备控制技术及应用》课程是经全国高等学校化工类及 相关专业教学指导委员会化工装备教学指导组讨论决定，确定为 “过程装备与控制工程”专业的核心课程之一。本专业学生通过该 课程的学习，可以将过程机械、计算机自动测试、控制、自动化等 方面的知识有机地结合在一起，培养学生成为掌握多学科知识与技 能的复合型人才。
（3）自动操纵系统 ： 这是一种根据预先规定的程序，自动的 对生产设备进行某种周期性操作，极大地减轻操作人员的繁重或重 复性体力劳动的装备。例如，合成氨造气车间煤气发生炉的操作就 是按照程序自动地进行的，如自动进行吹气、上吹、下吹制气、吹 净等步骤，周期性地接通空气与水蒸气实现自动操纵。 （4）自动控制系统： 利用一些自动控制仪表及装置，对生产 过程中某些重要的工艺变量进行自动调节，使它们在受到外界干扰 影响偏离正常状态后，能够自动地重新回复到规定的范围内，从而 保证生产的正常进行。
07第七章 内部控制系统及其评价与审计(题目和答案)
第七章内部控制系统及其评价与审计三．简单题：1. 根据当立公司内部控制概况，指出内部控制存在的缺陷：（1）一个好的内部控制,应当考虑五个基本要素,即内部环境、风险评估、控制活动、信息与沟通、内部监督。
尤其是内部环境，在内部控制中起基础性的作用，包括：建立规范的公司治理结构和议事规则，明确董事会、监事会和经理层在决策、执行、监督等方面的职责权限；调整机构设置和权责分配，明确职责权限，将权利和责任落实到各责任单位；完善内部审计机制，由财务负责人领导内部审计部门；完善人力资源政策，切实加强员工培训和继续教育，对于大专学历的员工实行全方位的技能培训，对于研究生以上学历的员工无须培训；加强企业文化建设，倡导诚实守信、爱岗敬业。
（2）出纳小辛的朋友小周考虑到现在股市异常火爆,但苦于没有资金,失去了很多赚钱的机会,希望小辛能帮忙从公司账上划出50万元,所得利润两人均分。
小辛表示同意，随后找到担任财务经理的哥哥大辛，请求在财务经理的权限内批准50万元，并保证使用3个月后一定归还。
大辛碍于情面答应帮忙，但交代一定要保密，不能让其他人知道，否则将会受到严厉处罚。
小辛说，肯定不会有事，银行存款余额调节表我自己编自己核查，我收支都不记账，资金余额就平了。
随后，小辛利用这笔资金果然取得了40万元的投资收益，并如约将50万元归还给企业。
（3）当立公司近年来营业收入增长较快,主要原因之一是在销售上采取了比较宽松的信用政策和强有力的绩效激励政策。
为了抢占市场，提高市场占有率，公司规定，业务员可以以发货为依据，按销售额的一定比例拿提成，销售额越多，提成比率越高。
但是，随着营业收入的增加，应收账款也大幅度增加，账龄越来越长，坏账比例居高不下。
（4）当立公司随着业务的增长,原有生产基地已不能满足经营的需要,决定扩建生产基地。
此事关系重大，由总经理巨潭亲自负责该工程项目，从工程招标、工程款的支付到竣工决算，实行全程一支笔审批。
工程完工投产后，该生产基地经常因施工质量问题造成停工。
过程控制系统及仪表智慧树知到答案章节测试2023年青岛大学
第一章测试1.过程控制针对生产过程的主要参数包括：A:压力B:流量C:物位D:温度答案:ABCD2.过程控制技术的发展中，控制策略与算法也经历了由简单控制到复杂控制、先进控制的发展历程。
A:对B:错答案:A3.过程控制系统按照设定值的形式不同划分为：A:随动控制系统B:定值控制系统C:随机控制系统D:程序控制系统答案:ABD4.过程控制系统按照系统结构特点分为：A:前馈控制系统B:反馈控制系统C:复合控制系统D:微分控制系统答案:ABC5.稳定系统的过渡过程包括：A:单调衰减过程B:振荡衰减过程C:等幅振荡过程D:振荡发散过程答案:AB6.衰减比和衰减率是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:对B:错答案:A7.最大动态偏差和超调量是衡量过渡过程稳定程度的动态指标。
A:错B:对答案:B8.偏差积分性能指标是系统阶跃响应的综合性能指标。
A:错B:对答案:B9.采用不同的偏差积分性能指标意味着对过渡过程评价的侧重点不同。
A:错B:对答案:B10.过程控制系统中性能指标要求越高越好。
A:对B:错答案:B第二章测试1.数字仪表的分辨率用来表征仪表的灵敏程度。
A:对B:错答案:A2.温度不能直接测量，只能间接测量，其测量方法可以归结为两类：A:接触式测量方法B:红外感应式测量方法C:膨胀式测量方法D:非接触式测量方法答案:AD3.热电偶使用时需要进行冷端温度补偿。
A:对B:错答案:A4.金属热电阻测温精度高，测温范围宽，在工业温度测量中得到了广泛应用。
A:对B:错答案:A5.弹性式压力计的测压敏感元件是：A:记录机构B:电气变换装置C:控制元件D:弹性元件答案:D6.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
A:错B:对答案:B7.电气式物位测量是利用敏感元件将物位的变化转换为电量参数的变化，通过测出电量的变化而得知物位的。
A:错B:对答案:B8.超声波液位计的测量精度不高，要提高其测量精度，必须采取措施消除声速变化的影响。
数控机床的控制系统概述
第七章数控机床的控制系统概述学习目的：1．什么是数控技术、数控系统和数控机床，数控系统对机床的控制包括哪几方面？2．数控机床控制系统组成有哪些，他们的作用各是什么？3．数控机床的控制方式有几种，各有什么特点？4．数控机床的接口有几类，他们的接口规范是什么？第一节数控机床的控制系统一、数字控制技术简介1．数字控制技术数字控制（Numerical Control）技术，简称数控技术，是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行自动控制的一种方法。
数控技术不仅用于机床的控制，而且还用于其它设备的控制，产生了诸如数控绘图机、数控测量机等数控设备。
2．数控系统和数控机床用数字控制技术实现自动控制的系统称为数控系统。
数控系统中的控制信息是数字量，其硬件基础是数字逻辑电路。
最初数控系统是由数字逻辑电路构成的，所以也成为硬件数控系统。
现代数控系统采用存储程序的专用计算机或通用计算机来实现部分或全部基本数控功能，所以成为计算机数控系统（Comouter Numerical Control），简称CNC系统。
计算机数控系统是在硬件和软件共同作用下完成数控任务的，具有真正的“柔性”。
数控系统对机床的控制包括顺序控制和数字控制两个方面。
顺序控制是指对刀具交换、主轴调速、冷却液开关、工作台的极限位置等一类开关量的控制。
数字控制是指机床进给运动的控制，用于实现对工作台或刀架的位移、速度这一类数字量的控制。
数控系统与机床的有机结合称为数控机床，如数控车床、数控铣床、数控加工中心等。
数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电力拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。
二、数控机床控制系统的组成序记载机床加工所需的各种信息，包括零件的加工轨迹、工艺信息及开关命令。
输入装置是将程序载体上的数控编码转换成相应的脉冲信息，传送并存入数控装置内。
输出装置显示输入的内容及数控工作状态等信息，监控数控系统的运行。
常用的输入/输出装置有光电阅读机、磁带录放机、磁盘驱动器、键盘和CRT显示器等。
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①针对实际的生产工艺流程，能够确定出关键性的工艺参数， 并能够对所确定的关键性工艺参数设计出简单的自动控制系统。
②针对一套实际的自动控制系统，能够正确选择出执行器的 气开、气关形式。
③针对一套实际的自动控制系统，能够确定控制器的正反作 用及控制器的控制规律。
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第七章 简单控制系统
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扰，产生共振，从而使这
两套控制系统都无法正常
工作。
W 精馏塔的塔顶与塔底温度控制系统
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第二节 简单控制系统的设计
6、说明“被控变量的可控性”
水
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FC
D
F Z
N
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假设物流F自上一工 序来，其间无缓冲设 备。在精馏工序设置 如下图示进料流量定 值控制系统 。
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第七章 简单控制系统
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第二节 简单控制系统的设计
本节内容提要：
1、被控变量的选择 2、纵操变量的选择 3、测量元件的特性 4、控制规律的确定 5、控制器的正反作用规律
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第七章 简单控制系统
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概述 选择被控变量
第二节 简单控制系统的设计
选择被控变量
选择操纵变量
一般选取与直接指标有直接关系，并存在一一对应关系的 参数作为间接指标控制。
显然，被控变量的选择同生产工艺有着章 简单控制系统
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第二节 简单控制系统的设计
4、被控变量的选择原则 （1）总原则 ①高纯度——确保产品质量。 ②低能耗——确保热剂、冷剂消耗低。 （2）具体原则 ①工艺过程中的关键性参数。 ②首选直接指标，再考虑间接指标。 ③考虑国内仪表现状（被控变量易检测、变送、并有 足够的灵敏度）。 ④独立的、可控的。 ⑤工艺的合理性与经济性 下面分别举例说明被控变量的独立性与可控性。
全生产等起决定性作用的生产工艺参数。
在生产过程中，只要控制好所有关键性参数，对于稳定 生产操作、提高产品质量、改善劳动条件以及确保安全生产， 都具有决定性的意义。因此，选择好被控变量是自动控制系 统设计的关键环节。
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第七章 简单控制系统
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第二节 简单控制系统的设计
3、被控变量的选择途径（两种类型的控制形式）
处理测量信号
选择调节阀
选择控制规律
系统投运 参数整定
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明确 控制目的
分析 生产工艺
确定 被控变量
使生产过程自动按照预定的目标进行，并使 工艺参数保持在预先规定的数值上（或按预 定规律变化）
“关键”变量：对产品的产量、质量以及生 产过程的安全具有决定作用的变量
两种控制类型：直接指标控制和间接指标控制 当质量指标信号缺少检测手段、信号微弱、滞 后很大时，可选取与直接质量指标有单值对应 关系而反应又快的变量做为间接控制指标。
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第七章 简单控制系统
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第一节 简单控制系统的结构与组成
按目前新的设计规范，控制 系统中的测量、变送环节省 略不画，但在实际的控制系 统中总是存在这一环节的。 贮 槽 液 位 控 制 系 统
由贮槽液位控制系统可以看出，简单控制系统是由一个测
量元件及变送器、一个控制器、一个执行器和一个被控对象所 构成的单闭环定值控制系统，也称单回路控制系统。其方块图 如下：
第七章 简单控制系统
第一节 简单控制系统的结构与组成 第二节 简单控制系统的设计 第三节 控制器参数的工程整定 第四节 控制系统的投运
这一章主要解决三个问题 1.控制什么？ 2.拿什么来控制？ 3.通过什么方式控制？
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第七章 简单控制系统
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本章学习要点
自动控制系统是由被控制对象和自动化装置两部分组成。 简单控制系统是一种结构最简单的自动控制系统，应用最普 遍，工业生产中所应用的自动控制系统80%左右都是简单控 制系统
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第七章 简单控制系统
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第一节 简单控制系统的结构与组成
2、控制系统方块图
f
x e 控制器 P 执行器 q 被控对象
y
z
检测、变送器
二、简单控制系统的特点
1、可以用同一个方块图表示。（四个部分组成） 2、具有被控变量负反馈的单闭环定值控制系统。 3、控制系统是按给定值与被控变量测量值的偏差进行控制的。
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第二节 简单控制系统的设计
一、被控变量的选择 1、被控变量：就是生产中需要进行严格控制的生产工艺
参数，也就是关键性的工艺参数。被控变量的选择是与生产 工艺密切相关的，而影响一个生产过程正常操作的因素是很 多的，但并非所有影响因素都要加以自动控制。
2、关键性参数：就是对生产操作，或对产品质量或对安
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第二节 简单控制系统的设计
5、说明“被控变量的独立性”
F T1C Z
N
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水
各塔盘物料温度不等，
但相互之间有一定的联系
T2C
及规律，塔底温度升高，
塔顶也升高，说明这些温
度不是独立的，不能同时 D 对它们进行控制。
如果设置如图示两套温
度控制系统，必然相互干
第一节 简单控制系统的结构与组成
本节内容提要：
1、简单控制系统的结构与组成 2、简单控制系统的特点
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第七章 简单控制系统
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第一节 简单控制系统的结构与组成
一、简单控制系统的结构与组成
1、控制系统结构与组成
说明：在本系统中绘出的变送器LT及TT等，按自控设计规 范，可以省略不画，所以在本书以后的控制系统图中，也将 不再画出测量、变送环节，但要注意在实际的系统中总是存 在这一环节，只是在画图时被省略罢了。
（1）直接指标控制：被控变量本身就是需要控制的工艺指 标（如温度、压力、流量、液位），直接控制这类指标比 较容易。
（2）间接指标控制：当生产工艺是按质量指标（如物料纯 度、水分含量等）进行操作时，按理应以质量指标进行控 制，但获取质量指标的测量仪表，对质量的检测过程一般 都需要较长的时间，只好采取间接指标控制。
W
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第二节 简单控制系统的设计
假定该精馏塔的操作是要使塔顶(或塔底)馏出物达到规定的 纯度，那么塔顶(或塔底)馏出物的组分xD(或xW)应作为被控变 量，因为它就是工艺上的质量指标。
如果检测塔顶馏出物的组分xD(或xW)尚有困难，或滞后太大， 那么就不能直接以xD(或xW)作为被控变量进行直接指标控制。 这时可以在与xD有关的参数中找出合适的变量作为被控变量， 进行间接指标控制。