過程控制系統知識點總結
）一、概論
1、過程控制概念：五大引數。
過程控制的定義：工業中的過程控制是指以溫度、壓力、流量、液位和成分等工藝引數作為被控變數的自動控制。
2、簡單控制系統框圖。
控制儀表的定義：接收檢測儀表的測量訊號，控制生產過程正常進行的儀表。主要包括：控制器、變送器、運算器、執行器等，以及新型控制儀表及裝置。
控制儀表的作用：對檢測儀表的訊號進行運算、處理，發出控制訊號，對生產過程進行控制。
3、能將控制流程圖（工程圖、工程設計圖冊）轉化成控制系統框圖。
4、ddz-ⅲ型儀表的電壓訊號制，電流訊號制。qdz-ⅲ型儀表的訊號制。它們之間聯用要採用電氣轉換器。
5、電訊號的傳輸方式，各自特點。
電壓傳輸特點：
1). 某台儀表故障時基本不影響其它儀表；
2). 有公共接地點；
3). 傳輸過程有電壓損耗，故電壓訊號不適宜遠傳。
電流訊號的特點：
1).某台儀表出故障時，影響其他儀表；
2).無公共地點。若要實現儀表各自的接地點,則應在儀表輸入、輸出端採取直流隔離措施。
6、變送器有四線制和二線制之分。區別。
1、四線制：電源與訊號分別傳送，對電流訊號的零點及元件的功耗無嚴格要求。2、兩線制：節省電纜及安裝費用，有利於防爆。活零點，兩條線既是訊號線又是電源線。
7、本安防爆系統的2個條件。
1、在危險場所使用本質安全型防爆儀表。2、在控制室儀表與危險場所儀表之間設定安全柵，以限制流入危險場所的能量。
8、安全柵的作用、種類。
安全柵的作用：
1、安全柵作為本安儀表的關聯裝置，可用於傳輸訊號。
2、控制流入危險場所的能量在**性氣體或混合物的點火能量以下，
以確保系統的本安防爆效能。
安全柵的種類：齊納式安全柵、隔離式安全柵
二、基型調節器
1、基型調節器組成：控制單元和指示單元。基型調節器控制單元構成。
基型控制器又稱基型調節器，對來自變送器的1-5v直流電壓訊號與給定值相比較所產生的偏差進行pid運算，輸出4-20ma（dc）直流控制訊號。
控制單元：輸入電路(偏差差動和電平移動電路)、pid運算電路(由pd與pi運算電路串聯)、輸出電路(電壓、電流轉換電路)以及硬、軟手操電路；
指示單元：測量訊號指示電路、設定訊號指示電路。
2、測量訊號、內給定訊號範圍；外給定訊號範圍。
測量和內給定訊號：1~5v(dc)；
外給定訊號：4～20ma直流電流。（它經過250ω精密電阻轉換成1～5v直流電壓）
3、輸入電路、輸出電路的作用。
輸入電路作用：
1). 訊號綜合。將（ui-us）後放大兩倍反相以uo1輸出，即 uo1= -2(ui-us)。
2). 電平轉換。將以0v為基準的輸入訊號轉換為以ub（10v）為基準的輸出訊號uo1。
電平轉換的目的：使運算放大器工作在允許的共模輸入電壓範圍內。
輸出電路作用：把pid輸出δuo3 （以ub為基準）轉換成4-20ma.dc輸出。實現電壓—電流轉換。
4、放大係數和比例度。
[ε_}}y_}}×100\\%=\\frac\\\\ 式中max }ε_—偏差變化範圍；\\\\ y_y_—輸出訊號變化範圍。\\\\ 在單元組合儀表中,ε_ε_=y_y_。此時比例度\\\\ 可表示為：
\\\\ \u3000\u3000\u3000\u3000\u3000\u3000δ=\\frac}×100\\%\\\\ 即δ與k_成反比,δ愈小,k_愈大,比例作用就越強。', 'altimg': '658f39780e6d010be911b385721720a5.
png', 'w': '508', 'h': '343'}]
5、基型調節器pd電路的階躍響應曲線形狀；比例分量；t=td/kd時的微分分量；微分時間。
作用：對uo1進行pd運算，可設定t d 、 kp （或比例度）。t d為微分時間；kp為比例係數。
微分作用：快速的調節作用，超前作用。
6、基型調節器pi電路的階躍響應曲線形狀；比例分量： kc=ci/cm；t=ti時的積分分量；積分時間。
7、積分飽和。
解決積分飽和辦法：1)對控制器的輸出加以限幅，使其不超過額定的最大值或最小值；2)限制積分電容兩端的充電電壓；3)切除積分作用。
8、微分時間對微分作用的影響，積分時間對積分作用的影響。
微分時間越小，微分作用越強；積分時間越大，積分作用越強。
9、軟手操電路和硬手操電路。
軟手動操作電路是積分電路。硬手動操作電路是比例電路。
作業2-4 某p控制器的輸入訊號是4ma~20ma，輸出訊號為1v~5v，當比例度δ=60%時，輸入變化0.6ma所引起的輸出變化是多少？
解：根據比例度的公式：
[x_}}y_}}×100\\%', 'altimg': 'e4cb631255954e45e362728ba5023403.png', 'w':
'225', 'h': '99'}]
得[x_}\\frac(y_y_)=\\frac×\\frac(51)=0.25v', 'altimg': '025b3b9b60250ff45750ae44a634005a.
png', 'w': '553', 'h': '46'}]
2-7 某pid控制器（正作用）輸入、輸出訊號均為4ma~20ma，控制器的初始值ii=io=4ma，δ=200%，ti=td=2min，kd=10。在t=0時輸入⊿ii=2ma的階躍訊號，分別求取t=12s時：①pi工況下的輸出值；②pd工況下的輸出值。
解：①pi工況下
p分量=[δi_=\\fracδi_=\\frac×2=1ma', 'altimg': 'ba508516eccf3b23a65220e86d13a030.png', 'w':
'248', 'h': '43'}]
ti時：p分量=i分量；則ti時，pi分量=2ma
ti=2×60=120s
pi直線過（0，1）和（120，2）兩點
則t=12s時的輸出變化量為：[=1+12×\\frac=1.1ma', 'altimg':
'bd905b7fcf35197edc5fb361b6f52dd0.png', 'w': '254', 'h':
'43'}]
t=12s時的輸出為io=初值+[', 'altimg': 'a6a15fd6aa7cb1beea32fb23a27fd7c8.png', 'w':
'32', 'h': '23'}]=4+1.1=5.
1ma①pd工況下
p分量=[δi_=\\fracδi_=\\frac×2=1ma', 'altimg': 'ba508516eccf3b23a65220e86d13a030.png', 'w':
'248', 'h': '43'}]
p分量=[}δi_=1ma', 'altimg': '19e48593faa893c452f509a67a987ce7.png', 'w':
'115', 'h': '46'}] 解得
[}}=\\frac=12s', 'altimg': '85b9c79f7b8e19c6dd4b7e6dac012026.png', 'w':
'147', 'h': '49'}]
則t=12s時的輸出變化量為：[=0.368\\frac1}}αδi_+p分量', 'altimg':
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'49'}]
t=12s時的輸出為：io=初值+[', 'altimg': 'a6a15fd6aa7cb1beea32fb23a27fd7c8.
png', 'w': '32', 'h': '23'}]=[×5×2+1=8.
312ma', 'altimg': '445ea16b1b3aceae0ed5635e434b65ca.png', 'w':
'317', 'h': '43'}]
三、變送器
1、變送器的結構。變送器的作用。
構成原理：變送器是基於負反饋原理工作的，其構成原理如圖所示，它包括測量部分（既輸入轉換部分）、放大器和反饋部分。
變送器和轉換器的作用是分別將各種工藝變數(如溫度、壓力、流量、液位)和電訊號（如電壓、電流、頻率、氣壓訊號等）轉換成相應的統一標準訊號，以供顯示、記錄和控制之用。
2、變送器的輸入輸出關係。
[+z_z_)=k(cx+z_fy)', 'altimg': '8a95e6a648c440d8a0b68ed8dacf5d08.png', 'w':
'290', 'h': '23'}]
3、量程調整的目的；零點調整/遷移。
使變送器的輸出訊號下限值ymin與測量範圍的下限值xmin相對應，在xmin=0時，稱為零點調整，在xmin≠0時，稱為零點遷移。零點調整使變送器的測量起始點為零。零點遷移是把測量的起始點由零遷移到某一數值。
4、差壓變送器的作用；差動變壓器的作用。
差壓變送器是將液體、氣體或蒸汽的壓力、流量、液位等工藝變數轉換成統一的標準訊號，作為指示記錄儀、調節器或計算機裝置的輸入訊號，以實現對上述變數的顯示、記錄或自動控制。
差動變壓器是由檢測片（銜鐵）、上、下罐形磁芯和四組線圈構成。其作用是將檢測片的位移s轉換成相應的電壓訊號ucd。
5、溫度變送器的品種、結構（量程單元和放大單元）；四線制溫度變送器的特點。
各類變送器分為三個品種：直流毫伏變送器、熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器。
四線制溫度變送器有如下特點：
（1）主放大器為低漂移、高增益的運算放大器，使儀表具有良好的可靠性和穩定性。
（2）在熱電偶和熱電阻溫度變送器中採用了線性化電路，從而使變送器的輸出訊號和被測溫度呈線性關係，便於指示和記錄。
（3）變送器的輸入、輸出之間具有隔離變壓器，採用了安全隔離變壓器，並採用了安全火花防爆措施，故具有良好的抗干擾性能，且能測量來自危險場所的直流毫伏或溫度訊號。
6、熱電偶溫度變送器以及熱電阻溫度變送器的量程單元。
7、氣動儀表的基本元件。
由氣阻、氣容、彈性元件、噴嘴-擋板機構和功率放大器等基本元件組成。
8、彈性元件、噴嘴擋板機構、電氣轉換器。
彈性元件作用：將壓差轉換成位移，在儀器的連線處產生一定的操作力。
噴嘴擋板機構作用：將微小的位移轉換成相應的壓力訊號。
電/氣轉換器工作原理是基於力矩平衡原理工作的。
四、運算器和執行器
1、開方器應用場合、作用。
開方器主要應用在流量測量與控制系統中，開方器對差壓變送器的輸出訊號進行開方運算，從而得到與被測流量成比例關係的電壓或電流訊號。
2、執行器的結構、分類。
執行器分為兩部分：執行機構和調節機構。
氣動執行器 pλ→l→q
按能源分： 電動執行器 ii→l→q 直行程（直線位移）
角行程（角位移）
（兩者減速器不同）
液動執行器
3、角行程電動執行機構的結構。
4、標準氣壓訊號範圍(20kpa-100kpa)，氣源訊號(140kpa)。
5、氣動執行機構的種類。
氣動執行機構有薄膜式和活塞式兩種，常見的氣動執行機構均屬薄膜式。薄膜式特點為：結構簡單、動作可靠、維修方便、**低，但輸出行程較小，只能直接帶動閥桿。
6、調節閥的正反作用、正裝閥/反裝閥、氣開/氣關。
7、氣開閥/氣關閥的選擇原則。
調節閥氣開、氣關閥選擇，主要根據工藝生產的需要和安全要求來決定的；原則是當訊號壓力中斷時，應能確保工藝裝置和生產的安全。如果閥門處於全開位置安全性高，則應選用氣關閥，反之，則應選用氣開閥。
8、閥門定位器的作用。
閥門定位器可以增加執行器的輸出功率，減小訊號傳遞滯後，加快閥桿的位移速度，提高線性度，克服摩擦力影響，保證閥位正確到位。
9、控制閥的工作原理；流量特性；理想流量特性、工作流量特性。
控制閥體就是依據執行機構輸出的推桿位移量來改變閥門的開啟程度，從而改變流通阻力以達到控制流體介質流量的目的。控制閥的流量特性，是指控制介質流過閥門的相對流量與閥門相對開度（即推桿的相對位移）之間的函式關係。理想流量特性：
閥前後差壓不變時的流量特性（固有流量特性）。工作流量特性：閥裝在管道中，前後差壓變時的流量特性，也叫實際流量特性。
10、控制閥的流量特性型別、各自特點。
理想流量特性，通常有四種典型形式：
（1）直線特性-流量與閥芯位移成直線關係；
（2）對數特性-流量與閥芯位移成對數關係，引起的流量變化的百分比相等；
（3）快開特性-開度較小時流量變化較大，隨開度增大很快達到最大值。
（4）拋物線特性-介於直線流量特性與對數流量特性之間，從而彌補了直線流量特性小開度時控制效能差的特點。
過程控制系統題目
一 填空題 每空1分，共40分 4 壓力檢測儀表按其轉換原理有四種，分別為 彈性是壓力表 液柱式壓力表 電氣式壓力表 活塞式壓力表。5 氣動執行機構主要有薄膜式和活塞式兩大類。6 根據使用的能源不同，調節閥可分為氣動執行器 電動執行器和液動執行器三大類。9 在工業生產中常見的比值控制系統可分為單閉環...
過程控制系統內容二
過程控制系統課程設計 班級 自動化08 03 組員 王恩長王國強魏建峰衛曉路謝威巍 學號 2008100734 2008100735 2008100736 2008100737 2008100738 目錄一 控制系統的基本任務和要求 2 1 水箱液位定值控制系統 2 2 壓力定值控制系統 2 3.串...
複雜過程控制系統黃果
工程實踐訓練報告 課題名稱複雜過程控制系統 專業班級自動化1002 姓名黃果 學號 201001020220 指導教師沈細群 2014 年 1 月 5 日 目錄第1章實訓目的與任務 1 1.1 工程實踐綜合訓練的目的 1 1.2 工程實踐綜合訓練任務 1 第 章實訓裝置介紹 2 2.1 系統簡介 2...