过程控制 第四章

1 过程控制工程第四版教学设计

课程简介

本课程为过程控制工程相关专业的本科生课程，主要教授过程控制的基本理论、方法和应用技术。课程内容涵盖传感器、信号处理、过程建模、控制策略等方面，在实验室中进行多种控制实验，以培养学生的实践能力和创新能力。

授课目标

1. 掌握过程控制中常用的量测量、信号处理和过程建模技术。

2. 熟悉传统PID控制和现代控制技术。

3. 能够分析、设计和调试简单的过程控制系统。

4. 培养学生的实践能力和团队合作能力。

课程内容

第一章：过程控制简介

1.1 过程控制的定义和作用 1.2 过程控制系统的组成和功能 1.3 过程控制技术的分类和应用

第二章：传感器与信号处理

2.1 传感器的原理和分类 2.2 传感器的选型和调试 2.3 信号处理的基本原理和方法

第三章：过程建模

3.1 过程建模的概念和分类 3.2 线性和非线性过程建模方法 3.3 过程识别和参数估计 2 第四章：传统PID控制

4.1 PID控制的概念和基本原理 4.2 PID控制器的设计和调试 4.3 自适应PID控制和增量式PID控制

第五章：现代控制技术

5.1 非线性控制和自适应控制 5.2 最优控制和预测控制 5.3 模糊控制和神经网络控制

第六章：过程控制系统实验

6.1 传感器和信号处理实验 6.2 过程建模实验 6.3 PID控制实验 6.4 现代控制技术实验

教学方式

1. 课堂教学：通过多媒体展示、理论讲解和案例分析等方式进行。

2. 实验教学：通过实验室教学，让学生亲身体验过程控制系统的设计和调试。

3. 课程论文：让学生选择一个过程控制应用进行调研和论文撰写，以提高学生的研究和应用能力。

课程评价

1. 平时表现：包括出勤率、作业、实验报告、课堂参与等。

2. 期末考试：主要考察学生的理论知识掌握程度。

3. 课程论文：对学生的研究和应用能力进行评价。

参考教材

1. 《过程控制工程导论》第四版，刘洪海，机械工业出版社。

第一章 总则

第一条 为确保公司生产、经营活动的正常进行，提高工作效率，降低成本，提高产品质量，保障员工安全，特制定本制度。

第二条 本制度适用于公司所有部门、所有岗位及全体员工。

第三条 本制度依据国家相关法律法规、行业标准及公司实际情况制定。

第四条 本制度遵循以下原则：

1. 预防为主，防治结合；

2. 管理与执行并重；

3. 持续改进，不断完善。

第二章 组织机构与职责

第五条 公司成立日常过程控制管理领导小组，负责制定、修订、解释和监督本制度的实施。

第六条 日常过程控制管理领导小组职责：

1. 制定、修订本制度；

2. 组织实施日常过程控制；

3. 监督检查各部门执行情况；

4. 处理违反本制度的行为；

5. 定期向公司管理层汇报工作。

第七条 各部门负责人为本部门日常过程控制的第一责任人，负责本部门日常过程控制的组织实施。

第八条 各岗位员工按照本制度及岗位职责，认真履行日常过程控制职责。

第三章 日常过程控制内容

第九条 生产过程控制：

1. 生产计划管理：严格按照生产计划执行，确保生产进度和质量； 2. 原材料管理：加强原材料采购、验收、储存、使用等环节的管理，确保原材料质量；

3. 生产设备管理：定期对生产设备进行检查、维护、保养，确保设备正常运行；

4. 生产过程监控：对生产过程中的关键环节进行监控，确保生产过程符合工艺要求；

5. 产品质量检验：严格执行产品质量检验制度，确保产品质量合格。

第十条 经营过程控制：

1. 市场调研：及时了解市场动态，为公司经营决策提供依据；

2. 销售管理：加强销售队伍建设，提高销售业绩；

3. 财务管理：严格执行财务制度，确保财务收支合法合规；

4. 采购管理：加强采购流程管理，确保采购价格合理、质量合格；

5. 人力资源管理：优化人力资源配置，提高员工素质。

第十一条 安全生产控制：

1. 安全教育培训：定期开展安全教育培训，提高员工安全意识；

第一章过程控制定义：用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制称为过程控制。过程控制特点：连续生产自动控制 过程控制系统由过程检测控制仪表组成 被近期过程是多种多样的、非电量的 过程控制的控制过程多属慢过程而且多半参量控制 定值控制是过程控制的一种常用形式。过程控制组成：由测量元件、变送器、调节器、调节阀和被控过程等环节。分类：结构特点：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈控制系统。定值信号特点：定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统。第二章2-22利用热电偶温度计测温时为什么要使用补偿导线及其对冷端温度进行补偿？利用热电阻温度计测温时，为什么要采用三线制接法？测量低温时通常为什么采用热电阻温度计，而不采用热电偶温度计？答：（1）由热电偶测温原理可知，只有当它的冷端温度不变时，热电动势是被测温度的单值函数，所以在测温过程中必须保持冷端温度恒定，为了使它的冷端温度恒定，采取补偿导线法 为了消除冷端温度变化对测温精度的影响，采用冷端温度补偿（2）在使用热电阻测温时，为了提高精度，采用三线制接法（3）原因有两点：在中低温区 热电偶输出的热电势很小对测量仪表放大器和抗干扰要求很高 由于冷端温度化不易得到完全补偿 在较低温度区内引起的相对误差就很突出2-27 DDF-3型温度变送器具有哪些主要功能？什么是变送器的零点、零点迁移和量程调节?为什么要进行零点迁移和量程调节？3型温度变送器是怎样进行零点迁移和量程调节的？答：1.DDz-3具有热电偶冷端温度补偿，零点调整、零点迁移。量程调节以及线性化等重要功能。2零点：输入为零点时输出为4mm的点，零点迁移：即把测量起始点由零迁移到某一正值或负值。量程调节：相当于改变变送器的输入输出特性的斜率3零点迁移的目的是使其输出信号的下限Ymin与测量范围的下限值Xmin相对应。零点迁移之后，其量程不变，即斜率不变，却可提高灵敏度。量程调节的目的是变送器的输出信号的上限值Ymax与测量范围的上限值相对应4调零点调量程方法：RP1为调零电位器。RP2为调量程电位器。当变送器输入的电动势为Emin时，其输出为DC4mA电流，或DCIV电压，否则需调整RP1当变送器输入热电动势为Emax时，其输出应为DC20mA电流或DC5V电压，否则需调整RP2。2-35差压式流量测量流量的理论依据是什么？简述差压流量计测量流量的基本原理。答：差压式流量计是根据节流原理利用流体经节流装置时产生压力差来测量流量的，它由节流装置、引压变送器或差压计组成。节流装置测量流量的基本原理：根据流体力学可知，流体在管道中流动时，具有动能和位能，在一定条件下可以相互转换。但其总能量是不变的。2-37静压式液位计是利用容器里的液位高度生产的静压力随其液位变化而变化的原理进行工作的。因为对于不可压缩的流体，液位高度与液位的静压力成正比，所以测出液体的静压力，即可知液位高度。电容式液位计是利用测量电容量的变化来测量液位高度的。测量导电流体的液位时，用金属棒作为内电极插在容器中，在外面插在容器中，在外面套上一层绝缘套管，导电流体与金属与金属容器内壁一起作为外电极。测量非导电流体的液位时，电容器由金属棒制成的内电极和由金属圆筒制成的外电极两部分组成。两电极间相互绝缘固定，在外电极上开有小孔使北侧流体能流入两电极之间，当液位为零时，内外电极间的电容量可根据同心筒形电容计算2-40简述红外线分析气体的基本原理，工作原理，场合。各种气体的分子本身都具有特定的振动和转动频率，只有当红外线光谱的频率和气体分子本身的特定频率相同时，这种气体分子才能吸收红外光谱辐射能，并部分地转化为热能，从而利用测温元件来测量红外辐射能的大小。主要分析CO CO2 CH4 C2H2 C2H4 C2H6及水蒸汽等。不可分析惰性气体以及相同原子组成的双原子气体如He Ne Ar O2 H2

4－１ 第四章 过程控制仪表

 本章提要

1. 过程控制仪表概述

2. DDZ-Ⅲ型调节器

3. 执行器

4. 可编程控制器

 授课内容

第一节 概述

 过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。

 过程控制仪表包括调节器（也叫控制器）、执行器、操作器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

 过程控制仪表的分类：

 按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。

 按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。

[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。基地式控制仪表特点：—般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。

目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。

[单元组合式控制仪表] 将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。使用时可根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。它适用于各种企业的自动控制。

广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。

[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。它以模拟器件为主，兼用模拟技术和数字技术。整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。