过程控制系统与仪表复习提纲课件

复习提纲复习提纲第一章概述1．掌握过程控制系统的组成(四个环节，控制器，执行器，被控对象和测量变送环节）及系统方框图中各信号的含义，如果采用DDZ-III性仪表或QDZ仪表应该能知道信号范围第一章概述1．掌握过程控制系统的组成(四个环节，控制器，执行第一章2．掌握评价过程控制系统过渡过程性能好坏的品质指标，最大偏差，衰减比，余差，过渡时间各是怎样定义的.如何判断一个系统是否满足工艺要求？（作业1-8,1-10及讲义例题）3．掌握过程控制的特点及分类系统特点定值控制，随动控制，程序控制是按给定值特点分类，各类系统有什么特点？反馈，前馈，反馈—前馈复合控制是按结构分，反馈按偏差调节，闭环；前馈按扰动调节，开环。定值控制，随动控制从结构上是反馈控制，按偏差进行控制，属于闭环控制。如果按被控变量来分则分为温度控制系统，液位控制系统，压力控制系统，流量控制系统，成分控制系统等，这些一般是定值控制。第一章2．掌握评价过程控制系统过渡过程性能好坏的品质指标，最第二章检测仪表1：掌握检测仪表的基本技术指标：最大误差，基本误差，最大允许基本误差，精度，灵敏度和分辨率，变差（回差），响应时间等的定义，尤其是精度等级和仪表量程的选用，参考上课例题和作业题，难点在用表与选表的区别必须注意的问题：1）仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的。因此,常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值△max。我们所说的基本误差指的是最大允许误差。2）仪表的测量范围上限值与下限值之差,称为该仪表的量程第二章检测仪表1：掌握检测仪表的基本技术指标：最大误差，基第二章检测仪表3）仪表精度等级值越小，精确度越高，就意味着仪表既精密、又准确，即随机误差和系统误差都小。精度等级确定后，仪表的允许误差也就随之确定了。仪表的允许误差在数值上等于“±精度%”。4）根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和根据工艺要求来选择仪表精度等级，情况是不一样的。根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的允许误差应该大于（至少等于）仪表校验所得的相对百分误差。根据工艺要求来选择仪表精度等级时，仪表的允许误差应该小于（至多等于）工艺上所允许的最大相对百分误差。第二章检测仪表3）仪表精度等级值越小，精确度越高，就意味着第二章检测仪表（续）5）关于变差：在相同的条件下，用同一仪表对某一工艺参数进行正反行程的测量，相同的被测量值得到的正反行程测量值的最大差值仪表的变差不能超出仪表的允许误差，否则为超差仪表，应及时检修。作业2-2(1)变差1.2%；（2）基本误差0.6%；（3）由于变差1.2%>1.0%，因此不符合1级精度。第二章检测仪表（续）5）关于变差：在相同的条件下，用同一仪2掌握热电偶(热电效应）、热电阻测（热阻效应）温原理及使用注意事项(热电偶冷端温度补偿问题，使用补偿导线是不是就进行了冷端补偿？分度表的概念；热电阻三线制接线问题，为何采用三线制？）热电偶温度变送器的量程单元随选用的热电偶而变3、掌握压力测量的原理，重点掌握弹性压力计（常用弹性元件），电容压力计，掌握压力仪表的选用原则，参考上课例题和相关作业题2掌握热电偶(热电效应）、热电阻测（热阻效应）温原理及使用注3、掌握差压式流量计、转子流量计，电磁流量计等的工作原理和使用场合必须注意的是：1）差压式流量计的构成：差压计和节流装置，节流装置的构成：节流元件和取压装置节流元件的作用：使管道中流体差生局部收缩，从而导致节流元件两端差生差压。常用节流件：孔板，喷嘴，文丘里管2）差压式流量计和转子流量计均为节流式流量计，注意二者的差别，差压式流量计是变差压，恒节流面积；而转子流量计是恒差压，变节流面积。3）电磁流量计对于油和气无法测量。3、掌握差压式流量计、转子流量计，电磁流量计等的工作原理和使4、掌握物位测量的主要方法和原理，重点差压式，掌握零点迁移的概念，如作业2-255、掌握成分检测的主要方法及常用仪表的工作原理，重点红外线气体分析仪（根据气体对红外线的选择吸收特性制造），氧化锆氧量计（测烟气中氧的含量，注意对温度，参比侧氧含量的要求）。注意1、成分测量仪表存在参比的概念。因此对参比物有要求2、每种仪表均有其使用限制，如红外气体分析洗不能用于测H2等，氧化锆氧量计必须使在高温环境下使用等。4、掌握物位测量的主要方法和原理，重点差压式，掌握零点迁移的用差压变送器测某开口容器的液位，其最低液位和最高液位分别为h1=1m和h2=3m（如图所示）。若被测介质的密度

=980kg/,求：（1）变送器量程是多少？（2）变送器零点是否需要迁移？正迁移还是负迁移？迁移量是用差压变送器测某开口容器的液位，其最低液位和最高液位分别为h过程控制系统与仪表复习提纲ppt课件6、掌握DDZ-III型变送器的标准信号范围（4-20mA），掌握仪表信号和所测物理量的对应关系。变送器的作用；DDZ_III型变送器的作用线性关系与非线性关系：1、热电势与被测温度之间是非线性，但经过温度变送器后，温度与变送器电流输出之间为线性关系，参见作业2-11，2、差压式流量计：差压与流量信号之间是非线性关系，但差压与差压变送器的输出之间是线性关系6、掌握DDZ-III型变送器的标准信号范围（4-20mA）例：某测量范围为0～60Kpa的DDZ-III型差压变送器，与标准孔板节流装置组成差压式流量计，若已知被测体积流量为16m3/h时，在节流装置前后实际测得压差为35Kpa,则当变送器的输出信号为12mA时，对应的压差为多大（线性关系）[（60-0）/（20-4）]*（12-4）=30Kpa此时所对应的被测流量为多大（非线性关系）流量与压差的关系例：某测量范围为0～60Kpa的DDZ-III型差压变送器，有一台电动差压变送器，仪表量程25000Pa，对应的最大流量为50t/h，工艺要求40t/h时报警。问：（1）不带开方器时，报警值设定在多少？（2）带开方器时，报警值设定在多少？有一台电动差压变送器，仪表量程25000Pa，对应的最大流量过程控制系统与仪表复习提纲ppt课件第三章控制仪表1、掌握基本控制规律及特点，掌握比例度的概念和计算（ddz-III型仪表中比例度与放大系数的关系），掌握比例度，积分时间，微分时间对过渡过程的影响参考上课例题，和作业题掌握基本的概念，基本控制规律公式，第三章控制仪表1、掌握基本控制规律及特点，掌握比例度的概念2、了解模拟调节器的组成及特点，熟悉DDZ_III型调节器的输入输出信号范围，现场传输的信号和控制室用的信号及范围。熟悉其工作状态:软手动，硬手动，自动；掌握软手动、硬手动的区别（当控制器处于“硬手动”状态时，控制器的输出与手操电压成比例，即输出值与硬手动操作杆的位置一一对应。将控制器切换到“软手动”状态，输出可按快或慢两种速度线性地增加或减小，以对工艺过程进行手动控制。），掌握无扰切换的概念（手自动切换期间，控制器输出不变）能够将PID控制规律与DDZ-III调节器输出联系上，如作业题3-62、了解模拟调节器的组成及特点，熟悉DDZ_III型调节器的实际控制器有正、反作用两种形式，注意着两种情况下控制器输入输出的关系调节器正、反作用形式的概念：一般的正反作用根据测量值定义，若测量不变，给定变化，同样会导致调节器输出变化，注意这种情况下如何根据调节器的输入输出信号判断其正反作用比如测量值不变，给定值增大，相当于给定值不变，测量值变小的情况，对于正作用调节器，输出会增小，而对于反作用调节器输出会变大实际控制器有正、反作用两种形式，注意着两种情况下控制器输入输一台型温度比例控制器，测温范围为200~1200℃，当温度给定值由800℃变动到850℃时，其输出由12mA变化到16mA。试求该控制器的比例度及放大系数。该控制器是正作用还是反作用控制器，为什么？由于是单元组合式仪表，输入到温度控制器的信号是由温度变送器来的4-20mA信号，与输出信号一样，都是统一的标准信号，所以温度控制器的放大系数与其比例度成倒数关系，故有一台型温度比例控制器，测温范围为200~1200℃，当温度给该控制器当给定信号增加时，其输出信号也是增加的。由于给定信号与测量信号在进行比较时，是相减的运算，控制器的输入信号（偏差）等于测量信号减去给定信号，所以当给定信号增加时，控制器的偏差信号是减小的，而这时输出信号反而增加，故该控制器属于反作用式控制器。该控制器当给定信号增加时，其输出信号也是增加的。由于给定信号某DDZ-III调节器处于反作用状态，当比例带

=100%，Ti=2min,Td=0时，在t=1min时加入一幅值为1mA的阶跃信号，如左图所示。如调节器的起始工作点为8mA,试画出调节器的输出波形图。（考查PI调节器的控制规律）

3掌握数字PID算法，改进数字算法的特点，如为了防止给定阶跃突变引起的调节器输出跳变，即微分冲击引入了微分先行PID算法IPI-D；为解决给定值变化时比例和微分引起的冲击，引入I-PD算法某DDZ-III调节器处于反作用状态，当比例带=100%，某台PID控制器偏差为1mA时，输出表达式为

（t单位为分钟）。试问：（1）这是什么控制规律？（2）求出控制器各个控制参数。（3）画出其开环输出特性图。解：(1)PD控制规律。(2)由题意得：某台PID控制器偏差为1mA时，输出表达式为解之得：KC=2，KD=5，TD=5。开环输出特性曲线因为

KCA=2，KCKDA=10

曲线如右图所示解之得：KC=2，KD=5，TD=5。过程控制系统与仪表复习提纲ppt课件过程控制系统与仪表复习提纲ppt课件第四章执行仪表与安全栅1、掌握气动调节阀的结构、（执行机构+调节机构）2、正确理解并掌握流量特性（阀门两端差压不变时流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系）的概念，工作流量特性（与理想流量特性的差别：阀门两端差压变化）的概念，可调比（或可调范围）的概念，阻力比的概念注意最小可调节流量与泄漏流量的区别。为什么对数流量特性比直线流量特性更适合各类过程控制系统？第四章执行仪表与安全栅1、掌握气动调节阀的结构、（执行机构直线流量特性阀：单位位移变化所引起的流量变化是常数；当阀门在小开度时，调节作用太强，灵敏度高，不容易控制；而在阀门大开度时，调节作用太弱，调节缓慢，不及时。

对数流量特性阀：调节阀的放大系数是变化的，它随相对流量的增大而增大；与直线阀相比在同样的行程变化下，负荷小时，等百分比调节阀流量变化小，调节平稳缓和；负荷大时，流量变化大，调节灵敏有效。

直线流量特性阀：单位位移变化所引起的流量变化是常数；当阀门在3、掌握调节阀的选用原则，如口径如何选？流量特性如何选？气开气关的概念和选用问题，阀门形式（主要是直通单座和双座）和材料的选用问题；掌握流量系数（或流通能力）的概念4、阀门定位器的作用，掌握在电、气仪表共存情况下如何使用阀门定位器3、掌握调节阀的选用原则，如口径如何选？流量特性如何选？气开已知阀的最大流量，可调范围R=30。试分别计算在理想情况下阀的相对行程为，时的流量值Q，并比较等百分比流量特性控制阀在小开度与大开度时的流量变化情况。解：根据等百分比流量特性的相对流量与相对行程之间的关系：分别代入上述数据，可得已知阀的最大流量，可调过程控制系统与仪表复习提纲ppt课件例：1：上课例题:2：对于一台可调范围为R=30的调节阀，已知最大流通能力C=100，流体密度为1g/cm3.阀由全关到全开时，由于串联管道的影响，使阀两端的压差由100kpa降为60Kpa，如果不考虑阀的泄漏量的影响，试计算系统的阻力比s，并说明串联管道对可调范围的影响。例：1：上课例题:2：对于一台可调范围为R=30的调节阀，已解答：阻力比S=控制阀全开时阀上压差/系统总压差。在不考虑阀泄漏量时，阀全关时阀门两端的压差就可视为系统总压差，故本系统的总压差为100Kpa。所以：S=60/100=0.6由于该阀的最大流通能力为100，R=30在理想状况下，阀两端压差维持100Kpa，流体密度为1g/cm3的情况下，最大流量为：100m3/h解答：最小流量Qmin=Qmax/R=100/30=3.33m3/h串联管道时，压差变为60kpa，此时最大流量会发生变化所以，可调比变为R1=77.46/3.33=23.26可见，串联管道时，会使调节阀的流量特性发生畸变，其可调范围会降低，本题目中由30变为23.26。最小流量Qmin=Qmax/R=100/30=3.33m3/串联管道时的工作流量特性选择调节阀时，如果口径选得过大，需要关工艺截止阀，导致阻力比减小，可调范围减小。对调节质量的影响可由其流量特性的畸变解释。串联管道时的工作流量特性选择调节阀时，如果口径选得过大，需并联管道分流比大小对可调范围的影响选择调节阀时，如果口径选得过小，需要开旁通，调节阀的旁通流量对调节质量有什么影响可由其流量特性的畸变解释。并联管道分流比大小对可调范围的影响选择调节阀时，如果口径选得5、了解电动调节阀的构成、工作原理，智能调节阀的特点；6、掌握安全防爆的基本概念，安全栅的作用（防止危险信号进入现场仪表）和常用的形式（齐纳式，变压器隔爆）。安全火花仪表与安全防爆系统的区别。构成安全火花防爆系统的两个要素5、了解电动调节阀的构成、工作原理，智能调节阀的特点；第五章过程建模1掌握单容对象和简单双容对象机理法建模的原理，参考例题，作业题5-9,5-10，课本图5-10作业。2、掌握描述控制系统对象特性参数K,T,tao的含义及求法，以及对系统性能的影响，掌握自衡特性及自衡律的概念描述对象特性的三个参数是放大系数

、

时间常数

和

滞后时间

注意：被控过程控制通道的静态放大系数越大，控制作用越灵敏，而系统的自平衡能力会越差，稳定性变差。T越小，则惯性越小，响应速度越快第五章过程建模1掌握单容对象和简单双容对象机理法建模的原理3、掌握滞后的类型和产生的原因（容量滞后，纯滞后；微分只能减小容量滞后的影响）。4、掌握由矩形脉冲响应曲线到飞升曲线的转换，并掌握由阶跃曲线求系统数学模型的方法，参考课本及相关作业题，能够写出一阶惯性加纯滞后系统的时域响应。3、掌握滞后的类型和产生的原因（容量滞后，纯滞后；微分只能减为测定某物料干燥筒的对象特性，在t=0时突然将加热蒸汽量从25m3/h增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如下图所示，（1）说明该系统是否具有自衡特性？(2）如果将它近似为带纯迟延的一阶惯性对象，试用切线法确定其特性参数K，T，和

的值，写出传递函数。为测定某物料干燥筒的对象特性，在t=0时突然将加热蒸汽量从2第六章单回路控制系统1掌握

被控参数的选择原则，直接参数，简接参数的概念

2控制参数的选择原则掌握干扰通道，控制通道特性参数对控制系统性能的影响3测量仪表的选择注意：量程、精度、形式等的选择，注意测量变送中的遇到问题的解决方法。4、熟悉电动仪表及气动仪表的信号形式和信号范围第六章单回路控制系统1掌握被控参数的选择原则，直接参数，5、掌握工作流量特性与理想流量特性的区别，掌握阻力比的概念，分流比及可调比的概念掌握流量特性对控制系统控制质量的影响，流量特性的选择，调节阀气开、气关形式的选择；掌握阀门定位器的作用6调节规律1）掌握位式控制、比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制规律的特点，及使用场合2）掌握比例度，积分时间，微分时间的概念，及其对过渡过程的影响3）掌握各种控制规律的输出曲线4）掌握调节器正反作用的选择5）常用的控制器参数整定的工程方法（临界比例度法，衰减比例度法，响应曲线法，经验法等）和投运方法5、掌握工作流量特性与理想流量特性的区别，掌握阻力比的概念，下图所示为夹套式聚合釜温度控制系统。试问：这是一个什么类型的系统？试画出其方块图，并指出被控参数和控制参数。如果聚合釜温度不允许过高，试确定调节阀的气开、气关形式。试确定图7-19所示系统中调节器的正反作用形式，并说明理由。为了保证产品质量，要求克服聚合釜的大容量时延，将反应温度控制在50±0.1℃。为了满足这一要求，可选择哪种类型的系统？若冷却水温度是经常波动的，则在系统改造时应如何设计？试画出其方块图。简述（4）中确定的控制系统在冷却水温度波动情况下的控制过程。下图所示为夹套式聚合釜温度控制系统。试问：第七章复杂控制系统总体要求：熟悉各种控制方案的工艺流程图和系统原理方框图，能够根据工艺流程图识别系统的类型，能在单回路基础上提出改进的方案，熟悉各系统的工作原理一、串级控制系统1、

掌握串级控制系统的组成结构，正确理解其特点2、掌握串级控制副回路及副参数选择的原则，能够根据工艺要求合理选择副回路和副参数。3、调节规律的选择及主、副调节器正反作用的选择第七章复杂控制系统总体要求：熟悉各种控制方案的工艺流程图和调节器正反作用的判断：先判副调节器，再判主调节器可按照主通道放大系数的积为正来判断（副环因为是负反馈，因此在主通道上等效的放大系数为正，注意调节器放大系数正负与正反作用形式的关系）参考作业7-4,7-5，7-8，及课本例题，补充例题等4、熟悉串级控制的应用，能够针对单回路控制的不足提出合适的改进方案调节器正反作用的判断：原料出口温度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加热炉这是一个什么类型的系统？假如燃料油压力波动为主要干扰，而燃料压力变化到出口温度变化时延长，应如何改进？原料出口温度θ1(t)原料T1CT1T燃料管式加热炉这是一个这是一个什么系统，若冷却水温度经常波动，说明该系统克服干扰的工作情况如果冷却水流量经常波动，可采取什么措施解决？这是一个什么系统，若冷却水温度经常波动，说明该系统克服干扰的二、前馈控制1、掌握前馈控制的特点，（按干扰调节，及时，开环，准确补偿困难，只针对一种干扰设计等，前馈的）2、前馈—反馈复合控制系统的原理框图，注意前馈的加入不影响系统的稳定性3、前馈控制的分类及应用。注意与串级控制的区别作业7-9~7-14二、前馈控制例：为将冷原料油加热到给定的温度，设计下图所示的系统。这是一个什么类型的系统？特点例：为将冷原料油加热到给定的温度，设计下图所示的系统。这是这是一个什么类型的系统？这是一个什么类型的系统？三、大时延控制系统

掌握大时延控制系统的常用控制方案（采样控制，史密斯预估补偿等），掌握史密斯预估补偿的特点及实现作业7-16-17四、比值控制系统1、掌握比值控制的概念，比值控制系统的结构形式及特点，2、掌握比