过程控制与自动化仪表(复杂系统方案一)
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
过程控制技术课后作业答案详解
过程控制与自动化仪表课后作业详解第一章 P152-1. （1）简述图1-6所示系统的工作原理，画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
LTLC1Q 2Q A图1-6 控制系统流程图答：1）图为液位控制系统，由储水箱（被控过程）、液位检测器（测量变送器）、液位控制器、调节阀组成的反馈控制系统，为了达到对水箱液位进行控制的目的，对液位进行检测，经过液位控制器来控制调节阀，从而调节Q 1（流量）来实现液位控制的作用。
2）框图如图1-7所示：控控控LC控控控控控控控A控控控控LT_2()Q t ()1Q t ()r t ()e t ()u t h图1-7 控制系统框图3）控制器输入输出分别为：设定值与反馈值之差e (t )、控制量u (t )；执行器输入输出分别为：控制量u (t )、操作变量Q 1 (t ) ；被控对象的输入输出为：操作变量Q 1 (t ) 、扰动量Q 2 (t ) ，被控量h ；所用仪表为：控制器（例如PID 控制器）、调节阀、液位测量变送器。
2-3某化学反应过程规定操作温度为800℃，最大超调量小于或等于5％，要求设计的定值控制系统，在设定值作最大阶跃干扰时的过渡过程曲线如图所示。
要求：1）计算该系统的稳态误差、衰减比、最大超调量和过渡过程时间； 2）说明该系统是否满足工艺要求。
答：1）稳态误差：e(∞)=810-800=10衰减比：n=B 1/B 2=(850-810)/(820-810)=4 最大超调量：σ=(850-810)/810=4.9%假设以系统输出稳定值的2%为标准，则810*2%=16.2，则 过渡过程时间：ts=17min2）由于规定操作温度为800︒C ，而系统稳态值为810︒C 所以不满足工艺要求。
第二章P711-3 某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃，它的最大绝对误差为±2℃，试确定该仪表的精度等级；答：根据题意可知：最大绝对误差为±2℃则精度等级%4.0%1005002±=⨯±=δ 所以仪表精度等级为0.4级1-4某台测温仪表测量的上下限为100℃~1000℃，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？答：由题可得：%22.0%10010010002±=⨯-±=δ仪表精度等级至少0.2以上。
过程控制系统概述
过程控制系统概述杨峰电信学院06自动化3班学号：40604010321所谓过程控制（Process Control）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﹑过程控制的特点随着生产过程的连续化﹑大型化和不断强化, 随着对过程内在规律的进一步了解,以及仪表﹑计算机技术的不断发展, 生产过程控制技术近年来发展异常迅速.所谓生产过程自动化, 一般指工业生产中(如石油﹑化工﹑冶金﹑炼焦﹑造纸﹑建材﹑陶瓷及热力发电等)连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制.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(如温度﹑压力﹑流量等)进行的自动控制统称为过程控制.生产过程的自动控制, 一般要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律变化. 由于被控参数不但受内﹑外界各种条件的影响, 而且各参数之间也会相互影响, 这就给对某些参数进行自动控制增加了复杂性和困难性. 除此之外, 过程控制尚有如下一些特点:1. 被控对象的多样性.对生产过程进行有效的控制, 首先得认识被控对象的行为特征, 并用数学模型给以表征, 这叫对象特性的辨识. 由于被控对象多样性这一特点, 就给辨识对象特性带来一定的困难.2. 被控对象存在滞后.由于生产过程大多在比较庞大的设备内进行, 对象的储存能力大, 惯性也大. 在热工生产过程中, 内部介质的流动和热量转移都存在一定的阻力, 因此对象一般均存在滞后性. 由自动控制理论可知, 如系统中某一环节具有较大的滞后特性, 将对系统的稳定性和动态质量指标带来不利的影响, 增加控制的难度.3. 被控对象一般具有非线性特点.当被控对象具有的非线性特性较明显而不能忽略不计时, 系统为非线性系统, 必需用非线性理论来设计控制系统, 设计的难度较高. 如将具有明显的非线性特性的被控对象经线性化处理后近似成线性对象, 用线性理论来设计控制系统, 由于被控对象的动态特性有明显的差别, 难以达到理想的控制目的.4. 控制系统比较复杂.控制系统的复杂性表现之一是其运行现场具有较多的干扰因素. 基于生产安全上的考虑, 应使控制系统具有很高的可靠性.由于以上特点, 要完全通过理论计算进行系统设计与控制器的参数整定至今乃存在相当的困难, 一般是通过理论计算与现场调整的方法, 达到过程控制的目的.二﹑过程控制系统的组成过程控制系统的组成, 一般可用如下框图表示被控参数（变量）y(t ) ;控制（操纵）参数（变量）q(t) ;扰动量f(t) ;给定值r(t) ;当前值z(t); 偏差e(t) ;控制作用u(t)三、过程控制系统的分类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。
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲
《自动化仪表及过程控制》课程教学大纲英文名称：Automatic Instruments and Process Control 课程编号：适用专业：自动化学时： 54 学分： 3课程类别：专业方向课课程性质：限选课一、课程的性质和目的《自动化仪表及过程控制》是自动化专业的重要专业课。
本课程在系统简明地阐述常用过程量测控仪表和计算机控制系统基本原理和基本知识的基础上，同时介绍自动调节系统设计和整定的基础知识，通过本课程的学习，使学生掌握生产过程控制的基础知识和基本应用技术。
二、课程教学内容概述主要内容：1、自动化仪表的概念及其发展；2、DDZ仪表及其控制系统；3、自动化仪表的基本性能指标。
第一章检测仪表基本内容和要求：1、了解温度测量的概念和工业上常用的测量方法；2、掌握热电偶的测温原理及其应用；3、掌握热电阻的测温原理及其应用；4、理解温度变送器的基本结构；5、了解工业生产中压力参数的概念和常用压力测量原理；6、理解压力式、力平衡式、位移式和固态测压元件及其变送器的工作原理；7、理解节流式、容积式流量测量的基本原理及其应用。
8、理解涡轮、电磁、漩涡等流量测量方法的应用；9、理解浮力式、静压式、电容式、超声式等常用液位测量原理；10、了解成分分析仪表的基本概念。
教学重点：1、常用温度仪表、压力仪表、液位仪表、流量仪表和成分仪表的工作原理及其应用。
2、分度表，分度号，热电偶的冷端延伸和冷端补偿，热电阻的三线制；3、差动电容压力变送器工作原理；4、差压流量计的流量公式；5、差压变送器的零点迁移原理。
第二章调节器基本内容和要求：1、重点掌握PID调节规律的原理及其应用；2、理解PID模拟电路的结构原理；了解二位式和连续调节仪表应用的基础知识；3、理解数字PID算法基本表达式及其原理；4、简单了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用。
PID调节规律的原理及其应用；第三章集散控制系统和现场总线控制系统基本内容和要求：1、了解单回路可编程调节器的概念2、了解DCS系统的基本概念；3、理解DCS系统的结构特点及其组成；4、理解DCS控制站和操作站的功能；5、了解FCS系统的基本概念；第四章执行器和防爆栅基本要求1、熟炼掌握气动调节阀的基本结构、原理及其应用等基本概念；2、熟悉调节器流量特性的定义及其应用；3、理解和掌握气动执行器气开/气关的形式及其选择原则；4、了解电动执行器及电气转换器的基本原理；5、简单了解工业控制系统防爆的基本概念。
自动化仪表与控制系统的现状及发展对策
自动化仪表与控制系统的现状及发展对策自动化仪表与控制系统（简称自控系统）是现代工业中不可或缺的一部分，它通过使用自动化仪表和控制设备，实现对生产过程的监控、调节和控制，从而提高生产效率、降低成本、确保产品质量和安全性。
随着科技的不断进步和工业的快速发展，自动化仪表与控制系统也面临着新的挑战和机遇。
现状：1. 技术水平不断提升：自动化仪表和控制设备的技术水平在不断提高，新型的仪表和控制系统不断涌现，如PLC、DCS、SCADA等，为工业生产带来了更高效、更智能的控制手段。
2. 应用范围不断扩大：自动化仪表和控制系统已经逐渐渗透到各个行业和领域，包括化工、电力、制药、制造业等，成为工业生产过程中不可或缺的重要组成部分。
3. 面临的挑战：随着工业互联网、大数据、人工智能等新兴技术的发展，自动化仪表与控制系统也面临着更高的要求，需要更智能、更高效、更安全的自控系统来适应未来工业的发展趋势。
发展对策：1. 加强人才培养：自动化仪表与控制系统需要专业的人才进行研发、设计、维护和管理，加强人才培养是至关重要的。
学校应该加强自动化相关专业的教育和培养，企业也要加大对人才的引进和培训。
2. 推动智能化技术应用：随着人工智能、大数据等技术的发展，智能化的自动化仪表与控制系统将成为未来发展的趋势。
需要加强智能化技术在自控系统中的应用研究，推动智能化技术的落地和应用。
3. 加强标准化建设：自动化仪表与控制系统需要面对各种复杂的工业环境和生产过程，需要加强标准化建设，制定统一的技术标准和规范，提高自控系统的可靠性和稳定性。
4. 保障信息安全：随着工业互联网的发展，自动化仪表与控制系统也面临着信息安全的挑战，需要加强信息安全技术的研究和应用，确保自控系统的安全稳定运行。
个人观点：自动化仪表与控制系统作为现代工业的核心技术之一，对工业生产的效率、质量和安全性起着至关重要的作用。
未来，随着智能化技术的不断发展和应用，自控系统将会变得更加智能、灵活和高效，为工业生产带来更大的改变和发展。
过程控制系统第一章
锅筒
FT
开环控制的优点：
控制及时，对较频繁的主要扰
动起到补偿效果。 缺点：仅在蒸汽扰动信号对液 位有影响时，才进行补偿，对 其他影响液位的扰动无控制作 用，不能保证液位无误差。
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FFC
省煤器
给水
开环的液位控制系统
1.2 过程控制系统简介—控制系统的组成
比较机构：比较设定值 根据偏差的正负、大小 接收控制器的输出，相 与测量值并输出其差值 及变化情况，按预定规 应地改变操纵变量 扰动 f(t) 律给出控制作用 控制器
息称为输出信号。上一环节的输出信号就是下一环节的输入信号。
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控制理论的发展过程
复杂的工业过程难于推广现 代控制理论
大系统理论 主要方法：现代控制理论与系统理论相结合
无法广泛应用于工业过程控 制
智能控制 主要方法：人工智能（专家系统；模糊控制；人工神经网 络控制）与自动控制的结合
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1.1 控制理论与过程控制系统的发展状况
过程控制发展概况
• 20世纪40年代前后，处于手动状态，从50年代前后开 始，划分为如下几个阶段： • 50年代前后——第一阶段，实现了仪表和局部自动化， 主要特点： (1) 仪表为气动式，普遍采用基地式仪表和部分单元组 合仪表； （2）单输入单输出系统； （3）被控参数主要是温度、压力、流量、液位； （4）控制的目的是保证参数稳定，消除或减小扰动； （5）控制理论：频率法和根轨迹法。
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智能交通物联网
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1.2 过程控制系统简介
请描述一下驾驶员如何驾驶汽车？
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1.2 过程控制系统简介
• 请描述一下家庭热水器如何工作？
温度调节装置
控制器
加热棒
自动化方案
自动化方案自动化方案篇一：自动化生产方案自动化生产方案方案介绍现场布局图一. 上料装置a. 初步定位图示如下：1. 对从上道工序留下的工件进行初步定位，如遇到突发情况采用机械手视觉定位，并进行位置校准2. 采用定位器的方式，可以控制后续工序的节奏，并能避免后续工序出现问题后前面无法停止 b. 取料，翻身图示如下：1. 工件进入第二个工序，定位器将其定位，定位工装下移，定位器-1对治具进行定位并进行上移，使其与治具-1对齐并定位，固定好2. 顶料器将工件成品和工件半成品从下面定位好并顶出，使其压如治具-1中，上方吸盘吸住工件半成品正面，压料器向下压住工件成品，定位工装缓慢上移，移动到位后停止3. 机械手将工件成品从治具中取出，并放到切割机中4. 机械手将工件半成品从反面吸住，并将其翻转到正面，放到原来工件成品位置处，定位放好5. 定位工装下移，压料器下压，直至将工件半成品压入治具内（原工件成品）6. 定位工装上移到位后停止，治具和半成品工件下移到位后停止7. 治具和半成品工件流向下一个工位备注：a.本方案的工件成品指贴片机此工序成品。
b.本方案的工件半成品指贴片机只贴了一面，另外一面需要流回前工序再贴的工件。
C.如果更换产品需要更换相应工装和治具。
c. 翻身后定位图示如下：1. 定位器弹起，治具停止，调节时间2. 流向下一个工位d. 成品返回图示如下：1. 传送带-1将治具送至传送带-22. 传送带-2将治具传回前方工位二. 切割装置图示如下：自动化方案篇二：自动化方案浙江亚龙教育装备股份引领教育新理念 0 创造教育新环境目录一、二、三、四、五、六、七、八、九、十、十一、报价表.................................................... ...................................................... .......................... 1 YL-235A型光机电一体化实训考核装置 ........................................................................... 2 YL-335B型自动生产线实训考核装备 ................................................... ............................ 7 YL-381F型透明液压系统综合实训装置.................................................... ...................... 16 YL-381D型液压拆装综合实训装置 ................................................... .............................. 20 YL-380A型PLC控制的气动实训装置(单面) .................................................. ............... 22 YL-569型0i mate TD数控车床实训设备 ................................................... ..................... 25 YL-558型0i mate MD数控铣床实训设备（变频主轴） (28)YL-558型0i mate MD数控铣床实训设备（伺服主轴） (31)YL-559型802C数控四合一机床实训设备 ..................................... 错误！未定义书签。
过程控制与自动化仪表【课程作业】
过程控制与自动化仪表交卷时间：2016-02-19 13:34:56一、单选题1.(4分)对于双闭环比值控制系统，下面的（）说法是正确的。
• A. 只能控制主流量• B. 只能控制副流量• C. 主、副流量都可以控制• D. 比值是变化的得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案C解析2.(4分)有一精度等级为0.5的测温仪表，测量范围为400～600℃，该表的允许基本误差为（）。
• A. ±3℃• B. ±2℃• C. ±1℃• D. 3℃得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案C解析3.(4分)根据经验先确定副控制器参数，再按简单控制系统参数整定的方法来整定主控制器，是串级控制系统参数整定的（）。
• A. 一步整定法• B. 两步整定法• C. 三步整定法• D. 四步整定法得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案A解析4.(4分)控制系统工作一段时间后控制质量会变坏，其原因下列说法哪一不正确？（）• A. 控制器参数不适应新的对象特性的变化。
• B. 控制器控制规律选择不对。
• C. 检测元件特性的变化。
• D. 控制阀上的原因得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案A解析5.(4分)将被测差压转换成电信号的设备是（）• A. 平衡电容• B. 脉冲管路• C. 差压变送器• D. 显示器得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案C解析6.(4分)对于双闭环比值控制系统，下面的（）说法是正确的。
• A. 只能控制主流量• B. 只能控制副流量• C. 主、副流量都可以控制• D. 比值是变化的得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案C解析7.(4分)纯延迟的原因是（）• A. 扰动发生的地点与测定被控参数的位置有一定距离• B. 测量过程中存在干扰• C. 给定值发生变化• D. 控制方法不当得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案A解析8.(4分)在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成：()• A. 差压计倒指示• B. 对差压计指示无影响• C. 差压计指示变大• D. 差压计指示变小得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案D解析9.(4分)测量误差的表示方法有相对误差和（）• A. 粗大误差• B. 绝对误差• C. 理论误差• D. 实际误差得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案B解析10.(4分)一台电Ⅲ型差压变送器，所供电电压为12VDC，那么它能正常工作吗？（）• A. 可以• B. 显示不正常• C. 不可以• D. 视具体情况而定得分：0知识点：过程控制与自动化仪表作业题展开解析答案C解析11.(4分)在串级控制系统中，主变量控制质量要求高、副变量要求不高时，主、副控制器的控制规律应分别选择（）。
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。
自动化仪表单体调试方案
自动化仪表单体调试方案一、引言随着工业自动化技术的不断发展，自动化仪表在各行各业中的应用越来越广泛。
在生产过程中，仪表的准确性和稳定性直接影响到生产的安全和效率。
因此，对自动化仪表进行单体调试是非常重要的一环。
本文将介绍自动化仪表单体调试的方案，以确保仪表在投入使用前能够正常工作。
二、调试目的自动化仪表单体调试的主要目的是检查仪表的各项功能是否正常，验证其性能指标是否符合设计要求，同时对仪表的安装和接线进行检测，确保没有错误和潜在的安全隐患。
三、调试流程1、准备阶段在开始调试之前，需要准备好相应的工具和资料，包括：调试手册、万用表、示波器、信号发生器等。
还应熟悉调试手册中的调试步骤和注意事项。
2、电源检查检查仪表的电源是否正常。
使用万用表测量仪表的电源电压，确保其符合规定值。
若电源故障，则应检查电源线路和电源设备是否正常。
3、输入输出检查在电源检查无误后，对仪表的输入输出进行检查。
使用信号发生器产生标准信号，检查仪表的输入是否正常。
然后，通过示波器观察仪表的输出信号是否符合设计要求。
4、精度测试精度测试是验证仪表性能指标的重要环节。
在此过程中，需要按照调试手册中的要求进行精度测试，并记录测试数据。
通过对数据的分析，可以判断出仪表的精度是否符合设计要求。
5、稳定性测试稳定性测试主要是为了检测仪表在长时间运行时的性能表现。
在此过程中，需要将仪表置于一个稳定的环境中，并对其进行长时间运行测试。
通过观察仪表的输出变化情况，可以判断出其稳定性是否符合设计要求。
6、故障排除在调试过程中，若出现故障，应根据故障现象和调试手册中的故障排除指南进行故障排除。
若遇到无法解决的问题，应及时相关技术人员进行维修和更换。
四、调试注意事项1、在调试过程中，应注意安全操作，避免因误操作导致的人身伤害或设备损坏。
2、调试时应详细记录测试数据，以便后续分析。
同时，对于出现的故障应做好相应的记录，为后续维护提供参考。
3、在完成调试后，应对现场进行清理，确保工作现场整洁有序。