典型顺序控制功能图的编程方法及应用
摘要：可编程控制器（PLC）的编程方法有很多，本文以实例形式，介绍了基于Omron PLC顺序功能图的编程方法，其特点是简单易学，提高了编程效率。
关键词：顺序控制;编程;实用
引言
PLC的编程方法很多，多数设计人员采用继电器电路图设计法，经验设计法等来设计PLC的梯形图。这些方法要求编程者具有丰富的经验，掌握大量典型电路;并且具有很大的随意性和试探性。对于学生来说比较难以掌握，编者在长期教学经验中，总结了简单实用的顺序功能图法。
梯形图顺序功能图法把一个复杂任务分解成若干步，每步之间由连线，转换，转换条件等组成。然后套用“起保停电路”的顺序编程思想，就可以完成一个比较复杂任务的编程。
1.“起保停电路”的编程思想
这里“起保停电路”指的是运用起保停电路的方法，完成类似图1功能图编程，当M1发生动作（得电），X1输入闭合时，M2就发生动作（得电），如果这时X2输入也闭合，那么M3就动作，要求相邻的两步状态不同。这个顺序图可以依次类推。图中M1、M2和M3称之为步，X1和X2是转换条件，中间连接线表示彼此顺序。
图1 图2
用梯形图来表示图1的关系，就是图2，图2表示了从M1步到M2步的转换。当M1和X1常开触点闭合，输出M2线圈就得电，同时用M2自己常开实现自锁，当M3线圈得电，其常闭断开，M2线圈就断电，这里是假设相邻两步输出不一致。同理我们可以画出从M2步到M3步的转换梯形图如图3所示。
2.典型实例应用
交通信号灯的控制要求如图4所示：
图4
过程控制系统知识点总结 ） 一、概论 1、过程控制概念：五大参数。 过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。
4、DDZ-Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式，各自特点。 电压传输特点： 1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点； 3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点： 1).某台仪表出故障时，影响其他仪表； 2).无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制和二线制之分。区别。 1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制：节省 第一个字母：参数类型 T —— 温 度 （Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T —— 变 送 器 （transmitter ） C —— 控 制 器 （Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪（Recorder ） A ——报警器（Alarm ） 加热 制燃料
1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？
解答： 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ； 1100%() y y σ=?∞ 残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差； 调节时间：从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间； 振荡频率：过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期，其倒数称为振荡频率； 峰值时间：过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。 2-19 为什么说转子流量计是定压式流量计？而差压式流量计是变压降式流量计？ 1）转子流量计是定压式流量计(P47) 虽然转子流量计也是根据节流原理测量流量的，但它是利用节流元件改变流体的流通面积来保持转子上下的压差恒定。所以是定压式。 2）差压式流量计是变压降式流量计(P45) 是基于流体流动的节流原理，利用流体流经节流装置是产生的压差实现流量测量的。所以是变压降式。 2-22 电磁流量计的工作原理是什么？它对被测介质有什么要求？ 1）原理：利用导电液体通过磁场时在两固定电极上感应出电动是测量流速。 2）对被测介质的要求：导电液体，被测液体的电导率应大于水的电导率(Ωμ100cm)，不能测量油类或气体的流量。 2-24 超声波流量计的特点是什么？ 超声波流量计的非接触式测量方式，不会影响被测流体的流动状况，被测流体也不会对流量计造成磨损或腐蚀伤害，因此适用范围广阔。
前言、PLC的发展背景及其功能概述 PLC，(Programmable Logic Controller)，乃是一种电子装置，早期称为顺序控制器“Sequence Controller”，1978 NEMA(National Electrical Manufacture Association)美国国家电气协会正式命名为Programmable Logic Controller，PLC)，其定义为一种电子装置，主要将外部的输入装置如：按键、感应器、开关及脉冲等的状态读取后，依据这些输入信号的状态或数值并根据内部储存预先编写的程序，以微处理机执行逻辑、顺序、定时、计数及算式运算，产生相对应的输出信号到输出装置如：继电器(Relay)的开关、电磁阀及电机驱动器，控制机械或程序的操作，达到机械控制自动化或加工程序的目的。并藉由其外围的装置(个人计算机/程序书写器)轻易地编辑/修改程序及监控装置状态，进行现场程序的维护及试机调整。而普遍使用于PLC程序设计的语言，即是梯形图(Ladder Diagram)程序语言。 而随着电子科技的发展及产业应用的需要，PLC的功能也日益强大，例如位置控制及网络功能等，输出/入信号也包含了DI (Digital Input)、AI (Analog Input)、PI (Pulse Input)及NI (Numerical Input)，DO (Digital Output)、AO (Analog Output)、PO (Pulse Output)及NO (Numerical Output)，因此PLC在未来的工业控制中，仍将扮演举足轻重的角色。 1.1 梯形图工作原理 梯形图为二次世界大战期间所发展出来的自动控制图形语言，是历史最久、使用最广的自动控制语言，最初只有A（常开）接点、B（常闭）接点、输出线圈、定时器、计数器等基本机构装置（今日仍在使用的配电盘即是），直到可程控器PLC出现后，梯形图之中可表示的装置，除上述外，另增加了诸如微分接点、保持线圈等装置以及传统配电盘无法达成的应用指令，如加、减、乘及除等数值运算功能。 无论传统梯形图或PLC梯形图其工作原理均相同，只是在符号表示上传统梯形图比较接近实体的符号表示，而PLC则采用较简明且易于计算机或报表上表示的符号表示。在梯形图逻辑方面可分为组合逻辑和顺序逻辑两种，分述如下： 1. 组合逻辑： 分别以传统梯形图及PLC梯形图表示组合逻辑的范例。 传统梯形图PLC梯形图 X0 Y0 X1 Y1 Y2 X2 X3 X4 行1：使用一常开开关X0（NO：Normally Open）亦即一般所谓的〝A〞开关或接点。其特性是在平常（未按下）时，其接点为开路（Off）状态，故Y0不导通，而在开关动作（按下按钮）时，其接点变为导通（On），故Y0导通。 行2：使用一常闭开关X1（NC：Normally Close）亦即一般所称的〝B〞开关或接点，其特性是在平常时，其接点为导通，故Y1导通，而在开关动作时，其接点反而变成开路，故Y1不导通。
中南大学 《过程控制仪表》 调研报告 题目：卫生纸制作工艺流程学院：信息科学与工程学院专业班级：电气1401 小组成员： 2016年11月21日
摘要 在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中,有些关键的工艺参数必须要控制好,才能生产出质量合格的原纸。在造纸过程中,主要分流送部分与抄纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内容,抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容,其他与之配套有真空、白水、损纸等系统。如何控制好这些过程中各步骤的关键工艺参数,直接影响到所生产出来原纸质量的好坏。下面我们将根据调研结果详细讨论这几个造纸过程步骤的控制。 关键字：工艺参数控制系统
目录 一．前言 (4) 1.1课题背景 (4) 1.2国内造纸技术现状 (4) 二．生产流程概述 (5) 2.1碎浆 (5) 2.2磨浆 (6) 2.3配浆 (7) 2.4上浆 (8) 2.5成形 (9) 2.6压榨 (10) 2.7干燥 (11) 2.8卷取 (12) 三．过程控制详述 (13) 3.1配浆工艺及其控制 (13) 3.2控制方案选择 (13) 3.3成浆池液位斜坡控制 (14) 3.4 浆料配比串级控制 (15) 3.5 辅料的配比控制 (16) 3.6 结束语 (18) 四．调研总结 (19)
一．前言 1.1课题背景 据中国造纸协会调查资料，2015年全国纸及纸板生产企业约2900家，全国纸及纸板生产量10710万吨，较上年增长2.29%。消费量10352万吨，较上年增长2.79%，人均年消费量为75千克（13.75亿人）。2006-2015年，纸及纸板生产量年均增长率5.71%，消费量年均增长率5.13%。 根据国家统计局数据，2015年全国规模以上纸制品生产企业3898家，生产量7038万吨，较上年增长6.07%；消费量6766万吨，较上年增长6.18%；进口量12万吨，出口量284万吨。2006-2015年，纸制品生产量年均增长率13.60%，消费量年均增长率13.84%。 1.2国内造纸技术现状 随着我国经济的快速发展，国内造纸机械行业取得了很大的进步，尤其是最近10年，有一些别的行业如航空、造船等参与造纸机械的生产，产品的技术水平、新产品开发、单机规模也有了很大的提高。出现了不少民营股份制企业，其中一些企业对提高产品技术水平、开发新产品具有很高的热情。但这个行业的基本格局没有大的变化，主要表现为产品趋同，缺乏特色；过度竞争，利润微薄；产品性能不稳定，技术水平偏低。这些特点说明了我国造纸机械行业目前仍处在初级发展的阶段，一方面低档产品相对过剩，利润下降；另一方面，对高档产品的需求又难以胜任。
过程控制系统知识点总结 ) 一、概论 1、过程控制概念:五大参数。 过程控制的定义:工业中的过程控制就是指以温度、压力、流量、液位与成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。 4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式,各自特点。 电压传输特点: 1)、 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2)、 有公共接地点; 3)、 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点: 1)、某台仪表出故障时,影响其她仪表; 2)、无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制与二线制之分。区别。 1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制:节省电缆及安装费用,有利于防爆。活零点,两条线既就是信号线又就是电源线。 7、本安防爆系统的2个条件。 第一个字母:参数类型 T ——温度(Temperature) P ——压力(Pressure) L ——物位(Level) F ——流量(Flow) W ——重量(Weight) 第二个字母:功能符号 T ——变送器(transmitter) C ——控制器(Controller) I ——指示器(Indicator) R ——记录仪(Recorder) A ——报警器 (Alarm) 加热炉
物理与电子工程学院 《PLC原理与应用》 课程设计报告书 设计题目：基于PLC的电动机顺序起动/停止控制设计专业：自动化 班级：XX 学生姓名:XX 学号:XXXX 指导教师：XX 2013年12月17日
物理与电子工程学院课程设计任务书 专业：自动化班级： 2班
本文介绍了基于电力拖动的3台电动机的顺序启动停止的设计方案。我们运用其原理的思路是：用三套异步电机M1、M2和M3，顺序启动、停止控制电路是在一个设备启动之后另一个设备才能启动运行的一种控制方法，常用于主、辅设备之间的控制，我们使用了PLC进行控制，当按下SB1时，电动机M1会立即启动，而M2会延迟几秒启动，再延迟几秒M3启动。当按下SB2时。电动机M3会停止，而M2会延迟几秒钟停止，再延迟几秒M1会停止。用PLC进行控本设计两台电动机的顺序启动/停止可以运用到生活的各个方面这也充分体现了PLC在当今社会对生活的重要之处。本设计在顺序控制的基础上采用PLC对电动机的控制通过合理的选择和设计提高了电动机的控制水平使电动机达到了较为理想的控制效果。根据顺序功能图的设计法联系到现实做出了本设计两台电动机顺序启动/停止控制的PLC系统设计。 关键词：接触器；PLC控制；顺序启停
1 课程设计背景 (1) 1.1 课程设计的定义 (1) 1.2 课程设计的目的及意义 (1) 1.3 可编程逻辑控制器简介 (1) 2 基于PLC的电动机顺序起动/停止控制设计的硬件设计 (3) 2.1 控制对象及要求 (3) 2.2 硬件选型 (3) 2.3 系统I/O分配 (5) 2.4 PLC端子接线图 (5) 3基于PLC的电动机顺序起动/停止控制设计的软件设计 (5) 3.1 编程软件介绍 (5) 3.2 程序流程图 (8) 3.3程序调试 (8) 4心得体会 (9) 参考文献 (10) 附录 (11)
卫生纸机造纸过程控制 陈宇华 (维达纸业(广东)有限公司,新会,529100) 在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中,有 些关键的工艺参数必须要控制好,才能生产出质量 合格的原纸。在造纸过程中, 主要分流送部分与抄 纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内 容,抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容, 其他与之配套有真空、白水、损纸等系统。如何控制 好这些过程中各步骤的关键工艺参数,直接影响到 所生产出来原纸质量的好坏。下面我将根据实际的 工作经验详细讨论对几个造纸过程步骤的控制。 1 碎浆 碎浆过程要控制的主要工艺参数为碎浆的浓度、 时间和抽浆浓度。碎浆的浓度、时间决定浆料的疏解 程度,抽浆浓度是下一步骤磨浆的基本条件。如图1 所示,当碎浆过程开始加水时,把流量计所测量的流 量就开始累加计算,根据“加水量=(浆板重量×浆板 绝干量)/浓度-浆板重量”的公式计算确定碎浆与抽 浆的加水量。当浆板下到开动的碎浆槽里且累加流 量等于碎浆的加水计算量时,关闭加水自动阀,开始 计算碎浆时间,这用定时器或在DCS程序中都可轻 易实现。达到所设定的时间后,打开自动阀加水,直 到累加流量等于抽浆的加水计算量,同时进行抽浆, 这样便可在浆池内得到稳定浓度的浆料。 图1 碎浆过程示意图 2 磨浆 磨浆过程要控制的主要工艺参数有浆料通过 量、磨浆功率与磨浆浓度。因为实时配浆使长短纤 维的用量常常变化较大,同时影响到磨浆机的出口 压力,这就需要改变回流量,控制浆料在磨浆机通过 量,来稳定磨浆机的出口压力。如图2所示,通过流 量计测量出配浆所需的浆流量与回流量,而两者之 和便是浆料在磨浆机通过量。设定浆料通过量,控 制回流阀,让回流量随配所需的浆流量的变化而反 向变化,这样便可得到稳定的浆料通过量。对测量 出的瞬间浓度与浓度设定值的比较,通过PID调节 稀释自动阀来控制磨浆浓度。 图2 磨浆过程示意图 对双盘磨而言,控制磨浆功率即控制它的进刀 深度。如图3所示,以磨浆功率的设定值为中线设 定一个在工艺允许范围内的偏离区,磨浆功率在偏 离区内,不进刀也不退刀;若向上超出偏离区则退 刀,反之向下超出偏离区则进刀。为了保护盘磨,控 制进退刀的电机有快速与慢速两档,又以磨浆功率 的设定值为中线设定一个大于偏离区的区域,磨浆 功率在这个区域内慢速进退刀,反之磨浆功率在区 域外则快速进退刀。这样在所设的浆料通过量与磨 浆功率都稳定的情况下,可得到打浆度符合工艺要 求的良浆。
集散控制系统课程总结 本文将从课程学习框架（附件）、各章节内容、学习心得体会三个方面阐述自己对集散控制系统这门学科的了解，并作出以下总结：（其中学习框架参考书中目录及其自己所看章节而定位；各章节内容由看书过程中认为的重要及疑难问题内容设置而成） 一、DCS概述与PLC的关系 1.1 DCS的概述 1、计算机如何进行处理信息？ 控制计算机处理的信息只能是数字量，在实际生产过程中，被控量（如温度、压力、流量等）都是模拟量，执行机构接受的大多数是模拟量。所以，系统需有将模拟信号转换为数字信号的模/数（A/D）转换器和将数字信号转换为模拟信号的数/模（A/D）转换器。 2、计算机控制系统的组成？ 主机、输入/输出设备、通信设备、现场设备、操作台、系统软件、应用软件 3、计算机控制系统的分类有哪些？ 数据采集系统（DAS）、直接数字控制系统（DDC）、计算机监督控制系统（SCC）、分散控制系统（DCS）、现场总线控制系统（FCS）、综合自动化系统（CIPS） 4、DCS的概念？ 集散型控制系统(Total Distributed Control Systems以下称作DCS) 也称为分散控制系统(Distributed Computer Control Systems)，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，分析了计算机、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。它是以微处理器为核心，采用数据通讯技术和图形显示技术的新型计算机控制系统。该系统能够完成直接数字控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理、多变量解耦控制以及最优控制等功能，在先进的集散型控制系统中，还包含有生产的指挥、调度和管理功能。 5、DCS集散控制系统的特点？ 1).采用分散技术、集中操作、分级管理、分而自治和综合协调发展的设计原则，大大提 高系统的可靠性。 2).采用4C技术，即Control控制技术；Computer计算机技术；Communication 通信技术； Cathode Ray Tube CRT显示技术。
过程控制工程知识点复习 一.过程控制系统及其分类 1.过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入 单输出的定值控制系统的分析和综合问题。 2.过程控制有三种图表示分别是系统框图控制流程图工艺流程图我们应当学会识 别。 控制流程图 系统框图
工艺流程图 3.过程控制系统的分类 按结构特点分为反馈控制系统（闭环）前馈控制系统（开环）前馈-反馈控制系 统（复合控制系统）复合控制系统 按信号特点分定值控制系统（给出给定值）程序控制系统（按一定规律变化如空调温度随时间变化定值变化11：00给25°c 12：00给28°c）随动控制系统（如比值控制） 二.过程建模 被控过程是指正在运行的多种被控制的生产工艺设备，如锅炉，精馏塔，化学反应器等等，被控过程的数学模型（动态特性）是指过程在各输入量（控制量与扰动）作用下相应输出量变化函数关系的数学表达式。 过程的数学模型有两种 1.非参数模型，如阶跃响应曲线脉冲响应曲线频率特性曲线是用曲线表示的 2.参数模型，如微分方程传递函数脉冲响应函数状态方程差分方程是用数学 方程式表示的。 机理法建模 机理法建模又称为数学分析法建模或理论建模。
自平衡能力：即过程在输入量的作用下其平衡状态被破坏后无需人或仪器的干 预，依靠过程自身能力逐渐恢复达到另一新的平衡状态 试验法建模 试验法建模是在实际的生产过程中，根据过程输入，输出实验数据，通过过程辨 识与参数估计的方法建立被控过程的数学模型。特点是不需要深入了解过程机理 但必须设计合理实验。 三.过程测量及变送 测量误差 测量误差是指测量结果与被测量的真值之差，测量误差反应了测量结果的可靠度。 绝对误差：绝对误差是指仪表指示值与被测变量的真值之差，在工程上，通常把高一等级精度的标准仪器测得的值作为真值（实际值）此时的绝对误差是指用标准仪表（高精度）与测量仪表（低精度）同时测量同一值是，所得两个结果之差。 相对误差：相对误差是指绝对误差与被测量的真值之比的百分数，它比绝对误差更具有说明测量结果的精度。相对误差分为实际相对误差和标称相对误差和引用相对误差 引用相对误差δ=（（绝对误差）/（仪表量程））*100%=（（x-x0）/（a-b））*100% x仪表测量值x0仪表测量真值a仪表上限b仪表下限 实际相对误差为绝对误差与真值之比的百分数标称相对误差为绝对误差与仪表指示值之比的百分数 四.简单过程控制系统 对过程控制设计的一般要求1.安全性2.稳定性3.经济性 （单回路）过程控制系统的设计步骤 1.根据工艺参数合理选择性能指标 2.选择合理的控制参数和被控参数 3.合理的选择和设计控制器 4.兼顾被控参数的测量与变送器执行器的选择 控制方案设计 1.合理选择被控参数Y（s） 2.合理选择被控参数Q（s） 3.合理设计（选择）控制（调节）规律Wc（s） 4.被控过程参数的测量与变送Wm（s） 5.控制执行器的选择Wv（s） 过程控制系统在运行中有两种状态，一种是稳态，一种是动态 阶跃响应的性能指标 1.余差（静态偏差）C 过渡过程后给定值与被控参数稳态值之差 2.衰减率衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标 ψ=(B1-B2)/B1=1-B2/B1 为保持系统足够的稳定度，一般取ψ=0.75-0.9 3.最大偏差A（超调量σ） 最大偏差是指被控参数第一个波的峰值与给定值的差 σ=（y（tp）-y（∞））/ y（∞）*100% 这个值表示被控参数偏离给定值的程度，衡量性能的重要指标 4.过渡时间ts 从受扰动开始到进入新的稳态值+-5%范围内的时间，衡量快速性的指标，该值约小
制浆造纸机械与设备的类型及常用控制思路示意图 制浆造纸机械与设备虽然涉及制浆造纸工程专用机械与设备、通用化工机械与设备、水力机械与设备及环保机械与设备等几大领域，种类繁多，结构各异，但是按照它们的结构特征和用途，制浆造纸机械与设备可以归纳为下列几大类型。 1.输送类 原料的输送、纸浆的输送及化学品的输送是制浆造纸厂的重要操作部门，动力消耗占全厂总动力消耗的60%以上。其中，原料输送设备有原料运输机、气力运输机、送料螺旋；纸浆输送设备有低浓浆泵、中浓浆泵及高浓浆泵等，中浓混合器及高浓混合器也可以认为属于纸浆输送设备；水泵、风机及药液泵等均用来输送水、气及工艺过程所需要的各种化学品。 2．容器类 制浆造纸工程中属于容器类的设备有化学反应设备，例如：蒸煮锅、蒸煮器、漂白塔、吸收塔等；有混合贮存设备，例如贮浆塔、贮料槽、计量罐、高位槽、喷放锅（塔）、配料罐（槽）等；有物料特殊处理设备，如流浆箱、脱墨槽等，还有锅炉、碱回收炉等等，虽然用途和结构不同，但都具有容器类外壳，统属于容器类设备。连烘罐、卷纸罐等，由于是厚壁容器，也可归属于容器类设备，甚至也可把水力碎浆机看为容器类设备。 3. 辊筒类 造纸机的胸辊、案辊、伏辊、驱网辊、引纸辊、导毯辊、压榨辊、压光辊、卷纸辊等等，都属于辊筒类设备，可以认为，造纸机、压光机、复卷机、切纸机等分别是由各种类型的辊筒所组成，这些辊筒都有一定的工艺用途，有些辊筒则完全是为了特定的工艺目的而设置的。 4. 滤网筛板类 原料筛选设备、原料除尘设备、纸浆筛选设备、过滤设备、洗浆机、浓缩机、脱水机以及其他各类型的筛滤过滤装置，要么具有过滤网、脱水网，要么具有筛板，都具有分离作用，可归纳为滤网筛板类的设备。 5. 离心盘磨类 这类机械与设备典型的有打浆机、盘磨机、热分散机等，靠磨盘的相对运动及由此引起的离心作用来处理物料，另外，各类除渣器是靠离心运动来分离纸浆中的杂质，也可以认为是离心类的设备。上述五类机械与设备是制浆造纸工程的主干设备，除此之外，剩下的就是一些辅助设备了。因此可以说，制浆造纸机械与设备既具有特殊性，也具有通用性。 集散控制系统（DCS）及质量监控系统（QCS）。 设备的安全经济运行。设备都要达到安全经济运行。特别是动力设备管理要贯彻安全、可靠、经济、合理的方针。为此，应健全岗位责任制，严格执行运行规程，加强巡回检查，保证动力设备安全正常运行，防止和杜绝跑冒滴漏，做好节能工作。锅炉、压力容器、压力管道和防爆设备，应严格按照国家颁发的有关规定使用，定期检测和维修。水、气、电、蒸汽的生产和使用，都要制定各类消耗定额，严格实行经济核算。
过程控制模拟试题（一） 1、什么是过程控制系统? 其基本分类方法有哪几种? （5分） 2、什么是机理分析法建模? 该方法有何特点? （5分） 3、何谓调节阀的流通能力？对数流量特性有何特点？（5分） 4、何谓单回路系统？说明组成单回路系统各部分的作用。（10分） 5、选择调节器控制规律的依据是什么? 若已知过程的数学模型，怎样来选择PID控制规 律? （10分） 6、什么叫比值控制系统? 常用比值控制方案有哪些? 并比较其优缺点。（10分） 7、试推导单容过程数学模型（输入量为q1，被控量为h1）。（15分） 8、某生产过程中，冷物料通过加热炉对其进行加热。热物料温度必须满足生产工艺要求， 故设计下图所示温度控制系统流程图。试画出其框图，并确定调节阀的气开、气关形式和调节器的正、反作用。（20分） 加热炉 9、对于下图所示的加热炉串级控制系统，试画出系统的结构框图，并分析其工作过程。 与单回路系统相比，串级控制系统有哪些主要特点?（20分）
过程控制模拟试题（一）答案 1、答案 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。 按过程控制系统的结构特点可进行如下分类： 1）反馈控制系统：反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作的，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差的目的。 2）前馈控制系统：前馈控制系统直接根据扰动量的大小进行工作，扰动是控制的依据。由于它没有被控量的反馈，所以也称为开环控制系统。 3）前馈—反馈控制系统(复合控制系统)：开环前馈控制的最主要的优点是能针对主要扰动及时迅速地克服其对被控参数的影响；对于其余次要扰动，则利用反馈控制予以克服，使控制系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上。 按给定值信号的特点可进行如下分类： 1）定值控制系统：就是系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在小范围附近不变。 2) 程序控制系统：它是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作的。控制的目的就是使系统被控量按工艺要求规定的程序自动变化。 3) 随动控制系统：它是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。其主要作用是克服一切扰动，使被控量快速跟随给定值而变化。 2、答案 机理建模： 是根据过程的内部机理(运动规律)，运用一些已知的定律、原理，如生物学定律、化学动力学原理、物料平衡方程、能量平衡方程、传热传质原理等，建立过程的数学模型。特点： 机理分析法建模的最大特点是当生产设备还处于设计阶段就能建立其数学模型。由于该模型的参数直接与设备的结构、性能参数有关，因此对新设备的研究和设计具有重要意义。另外，对于不允许进行试验的场合，该方法是唯一可取的。机理分析法建模主要是基于分析过程的结构及其内部的物理化学过程，因此要求建模者应有相应学科的知识。通常此法只能用于简单过程的建模。对于较复杂的实际生产过程来说，机理建模有很大的局限性，这是因为实际过程的机理并非完全了解，同时过程的某些因素如受热面的积垢、催化剂的老化等可能在不断变化，难以精确描述。另外，一般来说机理建模得到的模型还需通过试验验证。 3、答案 流通能力C表示执行器的容量，其定义为：调节阀全开，阀前后压差为0.1MPa，流体密度为1g／cm3时，每小时流过阀门的流体流量(体积(m3)或质量(kg))。 对数(等百分比)流量特性：
过程控制系统考试知识点复习和总结 终极版 第五章复杂控制系统（串级、比值、均匀、分程、选择、前馈、双重控制）
串级控制系统 定义：采用不止一个控制器，而且控制器间相串接，一个控制器的输出作为另一个控制器的设定值的系统。 调节过程： 当燃料气压力或流量波动时，加热炉出口温度还没有变化，因此，主控制器输出不变，燃料气流量控制器因扰动的影响，使燃料气流量测量值变化，按定值控制系统的调节过程，副控制器改变控制阀开度，使燃料气流量稳定。与此同时，燃料气流量的变化也影响加热炉出口温度，使主控制器输出，即副控制器的设定变化，副控制器的设定和测量的同时变化，进一步加速了控制系统克服扰动的调节过程，使主被控变量回复到设定值。 当加热炉出口温度和燃料气流量同时变化时，主控制器经过主环及时调节副控制器的设定，使燃料气流量变化保持炉温恒定，而副控制器一方面接受主控制器的输出信号，同时，根据燃料气流量测量值的变化进行调节，使燃料气流量跟踪设定值变
化，使燃料气流量能根据加热炉出口温度及时调整，最终使加热炉出口温度迅速回复到设定值。 特点： 能迅速克服进入副回路扰动的影响 串级控制系统由于副回路的存在，改进了对象特性，提高了工作频率 串级控制系统的自适应能力 设计： ⑴主、副回路 副回路应尽量包含生产过程中主要的、变化剧烈、频繁和幅度大的扰动，并力求包含尽可能多的扰动。设计副回路应注意工艺上的合理性；应考虑经济性；注意主、副对象时间常数的匹配 ⑵串级控制系统中主、副控制器控制规律 主控制器起定值控制作用，副控制器对主控制器输出起随动控制作用，而对扰动作用起定值控制作用。主被控变量要求无余差，副被控变量却允许在一定范围内变动。主控制器可采用比例、积分两作用或比例、积分、微分三作用控制规律，副控制器单比例作用或比例积分作用控制规律。 ⑶主、副控制器正、反作用的选择
填空30 问答20 分析10 设计15 计算分析25 第一章： 什么是过程控制？过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。 过程控制系统的组成：被控对象和自动化仪表（包括计算机）两部分组成。（被控参数，控制参数，干扰量f(t)，设定值r(t)，反馈值z(t)，偏差e(t)，控制作用u(t)） 过程控制系统的分类：按结构不同：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈-反馈复合控制系统；按定值不同：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）顺序控制系统 过程控制系统的性能指标：根据稳定性、快速性、准确性的要求提出以下 单向性能指标：（1）衰减比（2）最大动态偏差和超调量（3）参与偏差（4）调节时间、峰值时间和振荡频率 综合性能指标：（1）偏差绝对值积分IAE（2）偏差平方积分ISE（3）偏差绝对值与时间乘积积分ITAE（4）时间乘偏差平方积分ITSE 第二章： 检测误差的类型、怎样克服？ 1、检测误差的描述 （1）真值所谓真值是指被测物理量的真实（或客观）取值。在当前现行的检测体系中，许多物理量的真值是按国际公认的公式认定的，即用所谓“认定设备”的检测结果作为真值。（2）最大绝对误差绝对误差是指仪表的实测示值x与真值x a的最大差值，记作△，即△=x-x a （3）相对误差δ=△/x a *100% （4）引用误差γ=△/（x max-x min）*100% （5）基本误差基本误差是指仪表在国家规定的标准条件下使用时所出现的误差。 （6）附加误差附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。 2、检测误差的规律性 （1）系统误差系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时，按一定规律出现的误差。克服系统误差的有效方法之一是利用负反馈结构。 （2）随机误差或统计误差当对同一被测参数进行多次重复测量时，误差绝对值的大小和符号不可预知地随机变化，但就总体而言具有一定的统计规律性，通常将这种误差称为随机误差或统计误差。引起随机误差的原因很多且难以掌握，一般无法预知，只能用概率和数理统计的方法计算它出现的可能性的大小，并设计合适的滤波器进行消除。 （3）粗大误差又称疏忽误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后再将其剔除。 检测仪表的组成：传感器、变送器 检测仪表的基本特性 固有特性：（1）精确度及其等级（2）非线性误差（3）变差（4）灵敏度和分辨力（5）漂移（6）动态误差
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中南大学 《过程控制仪表》 调研报告 题目：卫生纸制作工艺流程学院：信息科学与工程学院专业班级：电气1401 小组成员： 2016年11月21日
摘要 在卫生纸从浆板原料到原纸的造纸过程中,有些关键的工艺参数必须要控制好,才能生产出质量合格的原纸。在造纸过程中,主要分流送部分与抄纸部分,其中流送部分有碎浆、磨浆、配浆、上浆等内容,抄纸部分有成形、压榨、干燥、压光、卷取等内容,其他与之配套有真空、白水、损纸等系统。如何控制好这些过程中各步骤的关键工艺参数,直接影响到所生产出来原纸质量的好坏。下面我们将根据调研结果详细讨论这几个造纸过程步骤的控制。 关键字：工艺参数控制系统
目录 一．前言 (5) 课题背景 (5) 国内造纸技术现状 (5) 二．生产流程概述 (6) 碎浆 (6) 磨浆 (7) 配浆 (9) 上浆 (10) 成形 (11) 压榨 (12) 干燥 (12) 卷取 (13) 三．过程控制详述 (14) 配浆工艺及其控制 (15) 控制方案选择 (15) 成浆池液位斜坡控制 (16) 浆料配比串级控制 (17) 辅料的配比控制 (18) 结束语 (20) 四．调研总结 (21)
一．前言 课题背景 据中国造纸协会调查资料，2015年全国纸及纸板生产企业约2900家，全国纸及纸板生产量10710万吨，较上年增长%。消费量10352万吨，较上年增长%，人均年消费量为75千克（亿人）。2006-2015年，纸及纸板生产量年均增长率%，消费量年均增长率%。 根据国家统计局数据，2015年全国规模以上纸制品生产企业3898家，生产量7038万吨，较上年增长%；消费量6766万吨，较上年增长%；进口量12万吨，出口量284万吨。2006-2015年，纸制品生产量年均增长率%，消费量年均增长率%。 国内造纸技术现状 随着我国经济的快速发展，国内造纸机械行业取得了很大的进步，尤其是最近10年，有一些别的行业如航空、造船等参与造纸机械的生产，产品的技术水平、新产品开发、单机规模也有了很大的提高。出现了不少民营股份制企业，其中一些企业对提高产品技术水平、开发新产品具有很高的热情。但这个行业的基本格局没有大的变化，主要表现为产品趋同，缺乏特色；过度竞争，利润微薄；产品性能不稳定，技术水平偏低。这些特点说明了我国造纸机械行业目前仍处在初级发展的阶段，一方面低档产品相对过剩，利润下降；另一方面，对高档产品的需求又难以胜任。
名词解释： 衰减比 答：衰减比n 定义为： 衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。 B1,B2为前两个峰顶与稳定值的差值。其中4 ：1 常作为评价过程动态性能指标的一个理想指标。 2、自衡过程 答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。 3、分布式控制系统 答：分布式控制系统DCS ，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。 DCS 的设计思想是“控制分散、管理集中” 4、串级控制系统 将两个控制器串联在一起工作、各自完成不同任务的系统结构，就称为串级控制结构。 主控制器的输出作为副控制器的设定值，再用控制器的输出去操纵调节阀，从而对主被控变量具有更好的控制效果。 流量：单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量称为瞬时流量，而把某一段时间内流过工艺管道某截面的流体总量称为累计流量。 简答题： 1.简述串级控制系统的设计原则。 答：（1）副回路的选择必须包括主要扰动，而且应包括尽可能多的扰动；（2）主、副对象的时间常数应匹配；（3）应考虑工艺上的合理性和实现的可能性；（4）要注意生产上的经济性。 2.电气阀门定位器有哪些作用 答：①改善阀的静态特性 ②改善阀的动态特性 ③改变阀的流量特性 ④用于分程控制 ⑤用于阀门的反向动作 3. 简单控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 答：简单控制系统由一个被控对象，一个检测元件和变送器，一个调节阀和一个调节器组成。检测元件和变送器用于检测被控变量，并将检测到的信号转换为标准信号，输出到控制器。控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较，得出偏差，并把偏差信号按一定的控制规律运算，运算结果输出到执行器。执行器是控制系统回路中的最终元件，直接用于改变操纵量，以克服干扰，达到控制的目的。 4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点？为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质？ 答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质. 5、PID 调节器的参数对控制性能各有什么影响？ 答：(1)比例增益 反映比例作用的强弱， 越大，比例作用越强，反之亦然。比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短，但在过渡过程终了时存在余差； 21B B n
过程控制系统知识点总结 考试题型 一、判断题（共10分） 二、单选（20分） 三、填空（10分） 四、简答题（5小题，共20分） 五、分析计算题（4小题，共40分，每题10分） 一、概论 1、过程控制概念：五大参数。 过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。 2、简单控制系统框图。 控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。 控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制。 3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。 4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。 5、电信号的传输方式，各自特点。 电压传输特点： 1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点； 3). 传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。 电流信号的特点： 1).某台仪表出故障时，影响其他仪表； 2).无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。 6、变送器有四线制和二线制之分。区别。 1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。 2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆。活零点，两条线既是信号线又是电源线。 第一个字母：参数类型 T ——温度（Temperature ） P ——压力（Pressure ） L ——物位（Level ） F ——流量（Flow ） W ——重量（Weight ） 第二个字母：功能符号 T ——变送器（transmitter ） C ——控制器（Controller ） I ——指示器（Indicator ） R ——记录仪（Recorder ） A ——报警器（Alarm ） 加热炉
第一、二章 1.系统定义：由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体。(1) 包含若干部分(2) 各个部分之间存在某种联系(3) 具有特定的功能。 控制对象：泛指任何被控物体（不含控制器）。 控制：使某个控制对象中一个或多个输出量随着时间的推移按照某种预期的方式进行变化。 实现：靠控制系统去完成。 开环系统：不存在稳定性问题，控制精度无法保证。 闭环系统：可实现高精度控制，但稳定性是系统设计的一个主要问题。 2.实现闭环控制的三个步骤一是对被控量(即实际轧出厚度或压下位置)的正确测量与及时报告；二是将实际测量的被控量与希望保持的给定值进行比较、PID计算和控制方向的判断；三是根据比较计算的结果，发出执行控制的命令，使被控量恢复到所希望保持的数值上。 闭环控制系统的基本组成和要求 （1）被控对象（2）被控量（3）干扰量(或叫扰动量)（4）自动检测装置(或叫自动检测环节) （5）给定量(或叫给定值)（6）比较环节（7）调节器（8）执行控制器 古典控制策略主要包括：PID控制、Smith控制和解耦控制。 古典控制策略的应用要满足下面几个条件：(1) 系统应为线性定常系统；(2)系统的数学模型应比较精确；(3) 系统的运行环境应比较稳定。 PID算法的特点 PID算法综合了系统动态过程中的过去、现在以及将来的信息 PID算法适应性好，有较强的鲁棒性 PID算法有一套完整的参数设计与整定方法 PID控制能获得较高的性价比 对PID算法的缺陷进行了许多改良 形成具有实用价值的复合控制策略 PID控制的显著缺点是不适于 具有大时滞的被控系统( G(s)e- s ) 变参数及变结构的被控系统 系统复杂、环境复杂、控制性能要求高的场合 3.PID控制完全依靠偏差信号调节会带来很大调节延迟。对偏差信号进行比例、积分和微分调节运算称为PID控制，它可以提高控制品质。这是将偏差放大或通过微分给与短时间的强烈输出，加快启动，减少死区。积分是将偏差累积起来，进行调整，达到消除静差的目的。减少比例放大或增加对象变动的阻尼可以减少震荡幅度，但也降低系统响应频率。 自适应控制 基本思想：在控制系统的闭环回路之外建立一个由参考模型和自适应机构组成的附加调节回路。系统用参考模型的输出代表系统的理想输出，当系统运行过程中发生参数或特性的变化时，输出与期望输出之间的误差进入自适应机构，由自适应机构进行运算后，制订出改变控制器参数的策略，或对控制对象产生等效的附加控制，使输出与期望输出趋于一致。 变结构控制 变结构控制策略与其它控制策略的根本区别在于：控制器的结构是不固定的，可根据控制对象所处的状态改变。 神经网络控制的特点 (1)具有对大量信息的分布存贮能力和并行处理能力； (2)具有对多种形式信息(如图像、语音、数字等)的处理和利用能力； (3)具有很强的处理非线性问题的能力； (4)具有对不确定问题的自适应和自学习能力。 神经网络控制应用方式基本分为两类：单神经元和神经网络。 4.自动控制自动控制是采用自动检测、信号调节（包括数字调节器、计算机）、电动执行等自动化装置，组成的闭环控制系统，它使各种被控变量（如流量、温度、张力、轧机辊缝和轧机转速等）保持在所要求的给定值上。过程自动化是指在生产过程中，由多个自动控制系统组合的复杂过程控制系统。 5.自动控制目的生产过程实现自动化的目的是：提高工序质量，用有限资源，制造持久耐用的精美产品；在人力不能胜任的复杂快速工作场合中实现自动操作；把人从繁重枯燥的体力劳动中解放出来；不轻易受人的情绪和技术水平的影响，稳定工序质量。实现自动