《过程控制技术（双语）》课件-项目一：过程控制系统基础认知

Basiccompositionofprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem化工Chemicalengineering

电力Electrical制药Pharmaceuticals过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem控制Control温度Temperature

压力Compression液位Fluidlevel过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem过程控制系统Processcontrolsystem过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem基本组成Basiccomposition过程控制系统Processcontrolsystem过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem替代人工Replacelabor提升效率与精度Improveefficiencyandaccuracy保障生产安全稳定运行EnsuresafeandstableoperationofproductionDefinitionofprocesscontrolsystem过程控制系统的定义Definitionofprocesscontrolsystem过程控制系统的定义为实现对某个（连续或间歇）工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的检测仪表、控制仪表、控制操作装置及被控过程（对象/设备）构成的一个整体控制系统。Inordertorealizetheautomaticcontrolofacertain(continuousorbatch)processparameter,anintegralcontrolsystemconsistsofinterrelatedandrestricteddetectioninstruments,controlinstruments,controloperatingdevicesandcontrolledprocesses(objects/equipment).Definitionofprocesscontrolsystem过程控制系统的定义因此可以认为：Itcanthereforebeconsideredthat:过程控制系统=检测和控制仪表/装置+被控(对象)过程Processcontrolsystem=detectionandcontrolinstruments/devices+controlled(object)processesBasiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成室温给定值

Givenroomtemperature

被控参数

Controlledparameter

（室温）

(roomtemperature)

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

温度变送器

Temperaturetransmitter

调节阀

Regulatorvalve

空气加热器及房间

Airheaterandroom

+

e

室温实测值

Measuredroomtemperature

－

室温控制系统Roomtemperaturecontrolsystem传感器测实时温度Thesensormeasuresreal-timetemperature控制器对比设定值Thecontrollercomparesthesetvalue执行器（加热器、风机、调节阀）调节Actuator(heater,fan,regulatingvalve)makesadjustment反馈回路修正偏差FeedbacklooptocorrectthedeviationBasiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成室温给定值

Givenroomtemperature

被控参数

Controlledparameter

（室温）

(roomtemperature)

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

温度变送器

Temperaturetransmitter

调节阀

Regulatorvalve

空气加热器及房间

Airheaterandroom

+

e

室温实测值

Measuredroomtemperature

－

检测Detection控制Control执行Implementation反馈FeedbackBasiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成被控对象/工艺过程

Controlledobject/process

自动化仪表与自动化装置

Automationinstrumentsandautomationdevices

给定值

Givenvalue

被控变量

Controlledvariable

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

变送器

Transmitter

执行器

Actuator

被控对象

Controlledobject

+

e

过程实测值

Measuredprocessvalues

（标准信号）

(Standardsignal)

－

过程控制系统原理图

Schematicdiagramofprocesscontrolsystem

控制器

Controller

执行器

Actuator

被控对象

Controlledobject

变送器

Transmitter

Basiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成被控对象/工艺过程

Controlledobject/process

自动化仪表与自动化装置

Automationinstrumentsandautomationdevices

给定值

Givenvalue

被控变量

Controlledvariable

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

变送器

Transmitter

执行器

Actuator

被控对象

Controlledobject

+

e

过程实测值

Measuredprocessvalues

（标准信号）

(Standardsignal)

－

过程控制系统原理图

Schematicdiagramofprocesscontrolsystem

主要任务：对生产过程中的重要（被控）参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其按工艺要求保持恒定或按规定规律变化。Maintask:Tocontroltheimportant(controlled)parameters(temperature,pressure,flowrate,level,composition,humidity,etc.)intheproductionprocess,sothattheycanbekeptconstantaccordingtotheprocessrequirementsorchangebyspecifiedlaw.Basiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例人工控制方式ManualcontrolmodeSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveManualoperationMentalanalysisVisualinspectionIntakewater控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例SafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveManualoperationMentalanalysisVisualinspectionIntakewater例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme人工控制方式Manualcontrolmode操作人员以锅炉液位为操作指标，以改变出口阀门开度为控制手段。Anoperatortakestheboilerliquidlevelastheoperatingindexandthechangestheopeningoftheoutletvalveasthecontrolmeans.Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例SafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveManualoperationMentalanalysisVisualinspectionIntakewater人工控制方式Manualcontrolmode例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme检测：通过“眼看”检测液位高低并传递给大脑Detection:Detecttheliquidlevelvisuallyandtransmitittothebrain运算：大脑“脑想”运算得出偏差值并决策Operation:Thebraincalculatestoobtainthedeviationvalueandmakesadecision执行：“手动”执行去调节出口阀门开度，以此改变流出量，最终将液位维持在所需高度Execution:"manually"executetoadjusttheopeningoftheoutletvalve,inthisway,theoutflowischanged,finallytheliquidlevelismaintainedatthedesiredheightExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

核心

是利用自动化装置替代人工操作Itscoreistouseautomateddevicestoreplacemanualoperations.Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

检测/变送器（LT）Detection/transmitter(LT)控制器（LC）Controller(LC)执行器ActuatorExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

代替人眼Replaceobservationhumaneye代替人脑Replacehumanbrain代替人手ReplacehumanhandsExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例检测/变送器（LT）Detection/transmitter(LT)控制器（LC）Controller(LC)执行器Actuator控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

实现了锅炉液位的自动控制Theautomaticcontroloftheboilerliquidlevelisrealized提升了控制的精度和效率Therebyimprovingtheaccuracyandefficiencyofcontrol减少了人工干预的不确定性和劳动强度TheuncertaintyandlaborintensityofmanualinterventionarereducedExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess预期

Expected

目标

Target

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

自动控制流程Automaticcontrolflow分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation工作对象

Workobject

观察

Observations分析决策

Analyticaldecisionmaking

干扰

Interference

Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程Automaticcontrolflow设定

Setting液位

Fluidlevel调节器

Regulator执行

Implementation被控对象

Controlledobject检测

Detection调节器

Regulator干扰

Interference

Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程Automaticcontrolflow被控过程

Controlledprocess

检测和控制仪表

Detectionandcontrolinstruments

Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例Thesignificanceofstudyingthecompositionofprocesscontrolsystem研究过程控制系统组成的重要意义Thesignificanceofstudyingthecompositionofprocesscontrolsystem研究过程控制系统组成的重要意义能深入了解系统各部分功能与工作原理，如明确检测、控制、执行等单元作用，便于精准设计与优化系统，提升控制精度与稳定性。Beabletohaveanin-depthunderstandingofthefunctionsandworkingprinciplesofvariouspartsofthesystem,clarifyingthefunctionsofdetection,control,andexecution,whichfacilitatesaccuratedesignandoptimizationofthesystemandimprovescontrolaccuracyandstability;Thesignificanceofstudyingthecompositionofprocesscontrolsystem研究过程控制系统组成的重要意义有助于故障诊断与维护，当系统异常时，可依据组成结构快速定位故障点，提高维修效率。Itishelpfulforfaultdiagnosisandmaintenance.Whenthesystemisabnormal,itcanquicklylocatethefaultpointaccordingtothecompositionstructureandimprovethemaintenanceefficiency;Thesignificanceofstudyingthecompositionofprocesscontrolsystem研究过程控制系统组成的重要意义有利于新系统的开发与创新，通过对现有组成的研究，能更好地引入新技术、新方法，推动过程控制系统不断发展。Itisconducivetothedevelopmentandinnovationofnewsystems.Throughtheresearchofexistingcomponents,newtechnologiesandmethodscanbebetterintroducedtopromotethecontinuousdevelopmentofprocesscontrolsystems.过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem检测Detection控制Control执行Implementation基础

Basis反馈Feedback过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem深谙技术原理Knowtechnicalprinciples培养工匠精神Cultivatecraftsmanspirit理解系统协同，方能勇于担当Onlybyunderstandingsystemcollaborationcanwehavethecouragetotakeresponsibility.课后思考Reflectionafterclass为什么说过程控制系统的主要控制形式是定值控制系统？Whyisthemaincontrolformofprocesscontrolsystemafixed-valuecontrolsystem?它跟运动控制系统的主要区别是什么呢？Whatisthemaindifferencebetweenitandthemotioncontrolsystem?Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构落版在此简单控制系统的组成与结构Compositionandstructureofsimplecontrolsystems过程控制系统各个部分的整体配合Overallcoordinationofpartsintheprocesscontrolsystem简单控制系统的组成与结构CompositionandstructureofsimplecontrolsystemsLTLTLCLC过程控制系统结构图Processcontrolsystemstructurediagram简单控制系统的组成与结构Compositionandstructureofsimplecontrolsystems温度Temperature压力pressure流量flowCompositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构简单控制系统：Simplecontrolsystem:由一个测量变送器、一个控制器、一个控制阀和一个被控过程（对象）所构成的单闭环控制系统。Asingleclosed-loopcontrolsystemconsistingofonemeasuringtransmitter,onecontroller,onecontrolvalve,andonecontrolledprocess(object).LTLC第1位数字表示工段号Thefirstdigitrepresentsthesectionnumber后续数字表示仪表序号Subsequentdigitsindicateinstrumentserialnumber仪表符号标准Instrumentsymbolstandard后续字母表示仪表功能Subsequentlettersindicateinstrumentfunctions.第1位字母表示测/控参数Thefirstletterindicatesthemeasured/controlledparameter.TC206Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构LTLC被控过程（水箱）：控制的对象，比如水箱液位，是系统要“盯着”稳定的目标。Controlledprocess(watertank):Objectbeingcontrolled,suchastheliquidlevelinthetank,isthetargetthesystemneedsto“monitor”toensureitisstable.测量变送器（LT）：代表“眼睛”角色，检测水箱液位，把实际液位转成电信号或标准信号传出去。Leveltransmitter(LT):Actingasthe“eyes”ofthesystem,itcandetecttheliquidlevelinthetankandconverttheactuallevelintoanelectricalsignalorstandardsignalfortransmission.控制器（LC）：代表“大脑”角色，接收LT传来的信号，和设定值（比如想要的液位高度）对比、运算，决定如何调节。Levelcontroller(LC):Actingasthe“brain”ofthesystem,itcanreceivesignalsfromtheLT,comparethemwiththesetvalue(e.g.,thedesiredliquidlevel),performcalculationsanddecidehowtoadjust.控制阀：代表“手”的角色，听控制器的指令，改变开度（比如控制进水/出水），让液位回到设定值。Controlvalve:Actingasthe“hand”ofthesystem,itcanchangetheopeningfollowingthecontroller'sinstructions(e.g.,controllinginlet/outletflow)tomaketheliquidleveltothesetvalue.第1位数字表示工段号Thefirstdigitrepresentsthesectionnumber后续数字表示仪表序号Subsequentdigitsindicateinstrumentserialnumber仪表符号标准Instrumentsymbolstandard后续字母表示仪表功能Subsequentlettersindicateinstrumentfunctions.第1位字母表示测/控参数Thefirstletterindicatesthemeasured/controlledparameter.TC206Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构LTLC第1位数字表示工段号Thefirstdigitrepresentsthesectionnumber后续数字表示仪表序号Subsequentdigitsindicateinstrumentserialnumber仪表符号标准Instrumentsymbolstandard后续字母表示仪表功能Subsequentlettersindicateinstrumentfunctions.第1位字母表示测/控参数Thefirstletterindicatesthemeasured/controlledparameter.TC206Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构第一位字母表示被测（控）变量Thefirstletterindicatesthemeasured(controlled)variable工艺管道标号ProcesspipelineidentifierT——温度T-TemperatureP——压力P-PressureL——物位L

-LevelF——流量F-Flow

A——成分A

-Composition后续字母表示仪表功能Subsequentlettersindicateinstrumentfunctions.T——变送T-TransmitterP——

控制P-Control

I——指示I-IndicatorR——记录R-Recorder

A——报警A-AlarmE——检测E-DetectionY——运算、信号转换Y–Calculation,signalconversionCompositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构工艺管道标号ProcesspipelineidentifierPT：第一位P（压力）+后续T（变送）→就是“压力变送器”，负责把压力信号转成标准信号传出去。PT:ThefirstletterP(Pressure)+subsequentT(Transmitter)→“PressureTransmitter,”whichisresponsibleforconvertingpressuresignalsintostandardsignalsfortransmission.LIC：L（物位）+I（指示）+C（控制）→物位指示控制器，既能显示液位，还能自动调节。LIC:L(Level)+I(Indicator)+C(Controller)→LevelIndicatorController,whichcandisplaytheliquidlevelandalsoperformautomaticadjustments.Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构工艺管道标号ProcesspipelineidentifierLTLC第1位数字表示工段号Thefirstdigitrepresentsthesectionnumber后续数字表示仪表序号Subsequentdigitsindicateinstrumentserialnumber仪表符号标准Instrumentsymbolstandard后续字母表示仪表功能Subsequentlettersindicateinstrumentfunctions.第1位字母表示测/控参数Thefirstletterindicatesthemeasured/controlledparameter.TC206Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构工艺管道标号ProcesspipelineidentifierLTLC第1位数字表示工段号Thefirstdigitrepresentsthesectionnumber后续数字表示仪表序号Subsequentdigitsindicateinstrumentserialnumber仪表符号标准Instrumentsymbolstandard后续字母表示仪表功能Subsequentlettersindicateinstrumentfunctions.第1位字母表示测/控参数Thefirstletterindicatesthemeasured/controlledparameter.TC206就地安装Localinstallation盘面安装Panelinstallation盘后安装InternalpartinstallationCompositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构给定值

SVSetvalueSV＋＋－测量变送器Measuringtransmitter控制器Controller执行器Actuator被控对象Controlledobject操作量Operatingvariable被控参数Controlledparameter干扰fDisturbancefMVPV热物料Hotmaterial载热介质Heat-carryingmedia热交换器HeatexchangerTTTTTCTC简单控制系统原理图Schematicdiagramofsimplecontrolsystem控制系统工艺流程图ProcessflowdiagramofcontrolsystemCompositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构简单控制系统原理图Schematicdiagramofsimplecontrolsystem控制系统工艺流程图Processflowdiagramofcontrolsystem想要的目标

Desiredtarget系统的“大脑”

“Brain”ofthesystem接收Receivesignals发号issueinstructions听“大脑”指挥的“手”

“Hand”thatfollowsthe“brain”instructions要控制的“主角”“Object”tobecontrolled“眼睛”“Eyes”Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构控制系统工艺流程图ProcessflowdiagramofcontrolsystemTT（温度变送器）：“测量变送器”，检测热物料实际温度（PV），传给控制器。TT(TemperatureTransmitter):A“measuringtransmitter”,whichcandetecttheactualtemperatureofhotmaterial(PV)andtransmitittothecontroller.TC（温度控制器）：对应“控制器”，接收TT传来的PV，和设定的SV对比、运算，输出控制信号。TC(TemperatureController):Itcorrespondstothe“controller”,receivesPVfromTT,comparesitwiththesetSV,performscalculationsandoutputsacontrolsignal.执行器（阀门）：接收TC的信号（MV转化为阀门开度），调节载热介质流量，以改变热交换器的加热效果。Actuator(valve):ItreceivesthesignalfromTC(MVconvertsittovalveopening),adjuststheflowoftheheat-carryingmediatochangetheheatingeffectoftheheatexchanger.被控对象（热交换器）：冷物料进去、热物料出来，温度受载热介质和干扰（比如冷物料流量波动）影响。Controlledobject(heatexchanger):Itreceivescoldmaterialsandoutputshotmaterials,withtemperatureinfluencedbytheheat-carryingmediaanddisturbances(e.g.,fluctuationsincoldmaterialflow).Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构（a）温度控制系统(a)Temperaturecontrolsystem蒸汽steam设定值setvalue（b）压力控制系统(b)Pressurecontrolsystem设定值setvalue设定值setvalue（c）流量控制系统(c)Flowcontrolsystem设定值setvalue（d）液位控制系统(d)Levelcontrolsystem设定值setvalue偏差deviation控制器Controller执行器Actuator过程course测量变送装置Measuringtransmitter干扰Disturbance被控参数Controlledparameter（操纵变量）控制参数(Manipulatedvariable)ControlparameterCompositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构（a）温度控制系统(a)Temperaturecontrolsystem蒸汽steam设定值setvalue（b）压力控制系统(b)Pressurecontrolsystem设定值setvalue设定值setvalue（c）流量控制系统(c)Flowcontrolsystem设定值setvalue（d）液位控制系统(d)Levelcontrolsystem设定值setvalue偏差deviation控制器Controller执行器Actuator过程course测量变送装置Measuringtransmitter干扰Disturbance被控参数Controlledparameter（操纵变量）控制参数(Manipulatedvariable)Controlparameter角色对应RolecorrespondenceTT（温度变送器）测物料实际温度→传给TC（温度控制器），和“设定值”对比→指挥蒸汽阀门（执行器），调节蒸汽量，稳定物料温度（θ）。TT(TemperatureTransmitter)measurestheactualtemperatureofmaterials→transmitstoTC(TemperatureController),comparesitwiththe“setvalue”→commandsthesteamvalve(actuator)toadjuststeamflow,andstabilizematerialtemperature(θ).Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构（b）压力控制系统(b)Pressurecontrolsystem设定值setvalue角色对应RolecorrespondencePT（压力变送器）测管道压力→传给PC（压力控制器），对比“设定值”→调节阀门（执行器），控制泵出口压力稳定。PT(PressureTransmitter)measurespipelinepressure→transmitsittoPC(PressureController),comparesitwiththe“setvalue”→adjuststhevalve(actuator)tostabilizepumpoutletpressure.Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构角色对应RolecorrespondenceFT（流量变送器）测管道流量→传给FC（流量控制器），对比“设定值”→调节阀门（执行器），精准控制流量。FT(FlowTransmitter)measurespipelineflow→transmitsittoFC(PressureController),comparesitwiththe“setvalue”→adjuststhevalve(actuator)topreciselycontroltheflow.设定值setvalue（c）流量控制系统(c)Flowcontrolsystem设定值setvalue（d）液位控制系统(d)LevelcontrolsystemCompositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构角色对应RolecorrespondenceLT（液位变送器）测储罐液位→传给LC（液位控制器），对比“设定值”→调节出料阀门（执行器），让液位稳定。LT(LevelTransmitter)measurestanklevel→transmitsittoLC(LevelController),comparesitwiththe“setvalue”→adjustsdischargevalve(actuator)tostabilizelevel.设定值setvalue（d）液位控制系统(d)LevelcontrolsystemCompositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构设定值setvalue偏差deviation控制器Controller执行器Actuator过程course测量变送装置Measuringtransmitter干扰Disturbance被控参数Controlledparameter（操纵变量）控制参数(Manipulatedvariable)Controlparameter不同系统只是“被测参数（温度/压力等）、变送器（TT/PT等）、控制器（TC/PC）”等换了名字，逻辑完全相通！Differentsystemsonlyhasdifferentnamesfor“measuredparameters(temperature/pressure,etc.),transmitters(TT/PT,etc.),controllers(TC/PC)”,whilethelogicremainsidentical!检测→对比→调节→反馈Detect→Compare→Adjust→Feedback简单控制系统的组成与结构Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构Compositionandstructureofsimplecontrolsystems简单控制系统的组成与结构Compositionandstructureofsimplecontrolsystems“自动控制”“Automaticcontrol”信号接力Signalrelay课后思考Reflectionafterclass在工业生产中，过程控制系统结构图里的控制器、执行器等部件传递的是什么形式的信号？Inindustrialproduction,Whatkindofsignalsaretransmittedbythecomponentslikecontrollersandactuatorsinprocesscontrolsystemstructurediagram?Performanceindicatorofprocesscontrolsystem过程控制系统的性能指标落版在此过程控制系统的性能指标Performanceindicatorofprocesscontrolsystem当被控对象/过程Whenthecontrolledobject/procedure受到干扰Deviatefromsetvalue偏离设定值Duetocertaininterference控制系统Controlsystem抵制干扰、纠正被控参数偏差的过程。Toresistinterferenceandcorrectthedeviationofcontrolledparameters.过程控制系统的性能指标Performanceindicatorofprocesscontrolsystem准确性Accuracy快速性Rapidity稳定性StabilityCaseimport案例导入某化工厂的反应釜需将物料温度控制在150℃±2℃，以保证化学反应完全且产物纯度达标。Thereactorofachemicalplantneedstocontrolthematerialtemperatureat150℃±2℃toensurethatthechemicalreactioniscompleteandtheproductpuritymeetsthestandard.若温度波动过大，可能导致反应不完全（温度过低）或副产物增多（温度过高），甚至引发安全隐患。Ifthetemperaturefluctuatestoomuch,itmayleadtoincompletereaction(toolowtemperature)orincreaseby-products(toohightemperature),andevencausepotentialsafetyhazards.150℃±2℃引发安全隐患BringevenpotentialsafetyhazardsCaseimport案例导入Caseimport案例导入过程控制系统的性能指标Performanceindicatorofprocesscontrolsystem抽象概念Abstractconcept质量Quality效率Mass效率Efficiency安全Safetydirectlyaffects直接影响Steadystateanddynamic稳态与动态稳态Steadystate对于定值控制，把被控变量不随时间变化的平衡状态称为控制系统(过程)的稳态（静态）。Forfixed-valuecontrol,theequilibriumstateinwhichthecontrolledvariablesdonotchangewithtimeiscalledthesteadystate(staticstate)ofthecontrolsystem(process).Steadystateanddynamic稳态与动态动态Dynamic把系统变量脱离平稳状态随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。Theunbalancedstateinwhichthesystemvariablesdeviatefromthestationarystateandchangewithtimeiscalledthedynamicofthesystem.静态

Static

静态

Static

动态

Dynamic

t

y

静态特性Staticcharacteristics系统稳态时各环节的输入输出关系。Theinput-outputrelationshipofeachlinkinthesteadystateofthesystem.Steadystateanddynamic稳态与动态静态

Static

静态

Static

动态

Dynamic

t

y

动态特性Dynamiccharacteristics系统在动态过程中，各环节的输入输出变化关系。Theinputandoutputvariationrelationshipofeachlinkinthedynamicprocessofthesystem.从静态到动态再回到静态Fromstatictodynamicandbacktostatic.Transitionprocessofcontrolsystem控制系统的过渡过程给定值

Givenvalue被控参数

Controlledparameter

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

传感器

Sensors执行器

Actuator被控过程

Controlledprocess+

e

被控参数实测值

Measuredvalueofcontrolledparameter－

Transitionprocessofcontrolsystem控制系统的过渡过程控制系统的输入（扰动或干扰）变化后，动态稳定系统从原来的平衡状态，经过动态过程到达新平衡状态的动态历程称为系统的过渡过程。Aftertheinput(disturbanceorinterference)ofthecontrolsystemchanges,thedynamicprocessinwhichthedynamicstabilitysystemchangesfromtheoriginalequilibriumstatetothenewequilibriumstatethroughthedynamicprocessiscalledthetransitionprocessofthesystem.Transitionprocessofcontrolsystem控制系统的过渡过程系统的过渡过程响应Transitionalprocessresponseofthesystem内部因素Internalfactors如系统的结构、参数等。Suchassystemstructure,parameters,etc.外部因素Externalfactors如干扰的形式、大小等。Suchastheformandsizeofinterference,etc.理解控制系统的过渡过程对于分析和设计控制系统具有重要意义Understandingthetransitionprocessofcontrolsystemsisofgreatsignificancetoanalyzinganddesigningcontrolsystems帮助工程师评估系统的稳定性、快速性和准确性等性能指标Helpsengineersevaluatesystemperformanceindicatorssuchasstability,rapidityandaccuracy过程控制系统的性能指标Performanceindicatorofprocesscontrolsystem阶跃扰动Stepperturbation定值控制系统的响应Responseoffixed-valuecontrolsystemt

y0

y

过程控制系统的性能指标Performanceindicatorofprocesscontrolsystem阶跃扰动Stepperturbation阶跃扰动是一种突然的、大幅度的变化，能快速地改变系统的工作状态。Stepper