计算机过程控制系统

过程控制系统PCS(ProcessContro1System)的介绍及应用过程控制系统(ProcessContro1System,PCS)是在自动化技术的支持下对生产过程进行实时监测、控制和优化的一种系统。

PCS通过传感器、执行器、计算机和网络等技术手段，对现场各种参数进行实时监测、分析和控制，以确保产品质量、提高生产效率和降低成本。

以下是PCS的介绍及应用。

1.过程控制系统的基础功能核心模块：输入模块、控制模块和输出模块这三个模块是过程控制系统的基础。

其中输入模块主要负责采集现场的数据，如温度、压力、流量等；控制模块则对这些数据进行处理、分析，并制定相应的控制策略；输出模块则将控制信号传送给执行器，如阀门、电机等，来实现对生产过程的控制。

2.过程控制系统的应用2.1化工行业化工行业中存在许多高危作业环节，PCS可以帮助企业降低生产事故风险。

例如，作为一个严格遵循生产规范要求的工业领域，PCS能够在化学反应过程中确保反应的安全性，从而防止不必要的人员伤害和财产损失。

3.2石油行业在石油工业中，过程控制系统也发挥着至关重要的作用。

由于石油生产环境复杂，PCS可以通过对石油采集、加工、储存等环节的实时监测，精准掌握各个环节的生产数据，提高生产效率和节约成本。

4.3电力行业电力行业是一个需要高度自动化技术支持的领域，PCS通常被用来监测、控制和优化发电机组的运行状态。

例如，在燃气发电机组中，使用PCS能够实现自动控制温度、压力和电压等参数，以提高发电效率和减少排放。

5.4制药行业制药行业需要严格遵守安全、卫生、环保等法规标准，PCS在制药过程中的应用非常重要。

例如，通过对药品生产过程进行实时监测和控制，PCS能够确保药品的生产量和质量达到最佳效果，同时满足药品的安全标准。

6.5食品行业食品行业也是PCS的一个重要应用领域。

在生产食品过程中，PCS可以对温度、湿度、氧气等多项参数进行实时监测和控制，提高食品的生产效率和质量，并且确保生产过程符合卫生安全标准。

过程控制系统（DCS系统原理）精选过程控制系统，又称分布式控制系统（DCS），在现代工业生产中发挥着举足轻重的作用。

DCS系统原理以其高度集中、分散控制的特点，为生产过程提供了稳定、高效的保障。

下面，让我们一起来深入了解DCS系统的核心原理。

一、DCS系统概述DCS系统是一种以计算机技术、通信技术和控制技术为基础，实现对生产过程进行实时监控、操作和管理的控制系统。

它将整个生产过程划分为若干个子系统，通过分散控制、集中管理的方式，确保生产过程稳定、高效运行。

二、DCS系统原理1. 分散控制DCS系统采用分散控制原理，将复杂的工业生产过程分解为若干个相对简单的子过程。

每个子过程由相应的控制器进行实时监控和控制，降低了系统故障的风险，提高了生产过程的可靠性。

2. 集中管理虽然DCS系统采用分散控制，但整个生产过程仍需进行集中管理。

DCS系统通过高速通信网络将各子系统的数据实时传输至中央控制室，操作人员可以在中央控制室对整个生产过程进行监控、调整和优化。

3. 模块化设计4. 开放式通信协议DCS系统采用开放式通信协议，便于与其他系统进行集成。

这使得DCS系统可以轻松地与企业管理系统、数据库等实现数据交换，为企业生产提供全面的信息支持。

5. 故障诊断与处理DCS系统具备强大的故障诊断和处理能力，能够实时监测系统运行状态，发现异常情况及时报警，并采取相应措施进行处理，确保生产过程不受影响。

三、DCS系统在现代工业生产中的应用1. 石化行业：DCS系统在石化行业中应用广泛，用于对炼油、化工等生产过程进行控制，提高产品质量和产量。

2. 电力行业：DCS系统在发电厂、电网调度等领域发挥着重要作用，保障电力系统安全、稳定运行。

3. 冶金行业：DCS系统应用于冶金行业的烧结、炼铁、炼钢等工序，提高生产效率，降低能耗。

4. 环保行业：DCS系统在污水处理、烟气脱硫等环保领域具有显著效果，助力企业实现绿色生产。

DCS系统原理在现代工业生产中具有广泛的应用前景，为企业提高生产效率、降低成本、保障安全生产提供了有力支持。

过程控制系统简介过程控制系统（Process Control System）是一种用于监控和控制生产过程的系统。

它由多个硬件设备和软件组成，能够实时监测各种传感器和执行器的状态，并根据设定的规则和算法进行自动控制。

过程控制系统广泛应用于工业生产、能源管理、环境监测等领域，能够提高生产效率、降低能源消耗、提升产品质量和安全性。

架构过程控制系统通常由以下几个组件构成：1. 传感器传感器是过程控制系统的输入设备，用于实时监测和采集生产过程中的各种数据。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。

这些传感器将检测到的数据传输给控制系统进行处理和分析。

2. 执行器执行器是过程控制系统的输出设备，用于根据系统的控制策略执行操作。

例如，根据温度传感器的数据，过程控制系统可以控制执行器来调节加热或冷却设备的操作，以维持所需的温度。

3. 控制器控制器是过程控制系统的核心组件，负责接收传感器数据、计算控制策略，并通过执行器来实现控制。

控制器可以是硬件控制器，如可编程逻辑控制器（PLC），也可以是软件控制器，如基于计算机的控制系统。

4. 监视界面监视界面是过程控制系统的用户界面，用于显示实时数据、报警信息和操作状态，方便操作人员进行监控和操作。

监视界面通常具有图形化界面，方便用户进行数据浏览、参数调整和报表生成等操作。

5. 数据存储与分析过程控制系统还需要具备数据存储和分析功能，以便后续的监测和分析。

数据存储可以使用数据库或云存储等方式，分析可以使用数据挖掘、统计学等方法，以提供对生产过程的优化建议。

工作原理过程控制系统的工作原理可分为以下几个步骤：1.传感器实时采集生产过程中的数据，如温度、压力、流量等。

2.数据被传输到控制器，控制器将采集到的数据与设定的控制规则进行比较，并计算出相应的控制量。

3.控制器通过执行器来实现控制操作，例如调节温度、打开或关闭阀门等。

4.控制器还会将数据传输到监视界面，以便操作人员实时监测生产过程，并及时处理异常情况。

dcs总结dcs总结DCS与PLC的关系：1、区别:逻辑层次不同，DCS是系统的概念，PLC是装置的概念联系：由PLC也可搭建DCS系统集散控制系统的含义计算机过程控制系统的一种DCS-------DistributeControlSystem（分布式控制系统）集中管理分散控制系统简称：集散控制系统采用危险分散、控制分散、而操作和管理集中的基本设计思想，多层分级、合作自治的结构形式，适应现代化的生产过程控制要求。

DCS的发展背景4C:DCS是计算机（Computer)、通信(Communication)CRT显示、控制（Control）技术（简称4C技术）发展的产物。

它解决了原有集中控制系统(CCS)危险集中和常规仪表控制功能单一的局限性过程控制系统：以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。

控制系统的分类:1、控制算法：逻辑控制、过程控制、混合控制2、控制方式：开环控制、闭环控制、监督控制3、控制对象：连续过程、离散过程、批次过程4、系统结构：集中结构（CCS）、分散结构（DCS）控制系统发展阶段：计算机在40年代出现，在50年代中后期开始被应用于过程控制SPC------DDC------CCS------DCS(-----FCS)常规模拟调节仪表仪表与计算机控制系统相结合（SPC）直接数字控制系统（DDC）集中式控制系统（CCS）集散控制系统（DCS）CCS优点：结构简单、清晰，集中式的数据库容易管理，并容易保证数据的一致性。

缺点：（1）软件系统庞大，多种同时进行任务，计算机运行效率低。

（2）软件可靠性下降。

70%故障由于设计不良或存在缺陷的软件造成。

（3）系统的可扩性差。

（4）危险高度集中。

DCS设计的基本原则危险分散、控制分散、操作和管理集中的基本设计思想.多层分级、合作自治的结构形式.（1）使用多台计算机共同完成所有过程量的输入、输出。

（2）用不同的计算机完成不同的功能，提高每台计算机的运行效率，而且单一化的处理在软件结构上简单，提高了软件的可靠性。

过程控制系统第一章&第二章1.过程控制系统：为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或计算机构成的总体，称为过程控制系统。

2.过程控制系统的组成：系统输出、受控过程的输入、外部扰动、受控过程、广义过程、控制器。

3.过程控制系统的分类：a)按过程控制系统的结构特点来分类i.反馈控制系统 ii.前馈控制系统 iii. 前馈-反馈控制系统b)按给定信号的特点来分类i. 定制控制系统 ii. 程序控制系统 iii. 随动控制系统4.过程建模数学模型a). 机理建模法 b). 实验建模法5.过程输入量与输出量之间的信号联系，称为“通道”；控制作用与受控参数之间的信号联系，称为“控制通道”；扰动作用与受控参数之间信号联系，称为“扰动通道”。

6.自衡特性：在扰动作用破坏平衡工况后，被控过程在没有外部干预的情况下自动恢复平衡的特性。

表示。

7.有自衡能力的单容过程的数学模型，都可用传递函数G(s)=&'()*8.题2-4、2-6（P29）什么是过程的自平衡能力？第三章1.一次仪表：测量体将被测参数成比例地转换为另一便于计量的物理量，所用的仪表叫做一次仪表。

2.二次仪表：显示被计量的物理量的仪表。

3.准确度等级：任何自动化仪表均有一定误差。

常用仪表精度等级：0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等（工业常用0.5~4.0）。

4.热电偶测温计a)测温原理：热电效应b)补偿导线：用两根不同的金属丝，它在0----100摄氏度温度范围和所连接的热电偶具有相同的热电性能，其材料是廉价金属，用它将热电偶的冷端延伸出来。

c)冷端补偿：为了消除冷端温度变化对测量精度的影响。

i.计算矫正法 ii. 补偿电桥桥5.热电阻温度计a)工作原理：利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的。

b)特点：性能稳定、测量精度高、测量范围宽、同时还不需要冷端温度补偿，一般可在—270~900ºC 范围内使用。

过程控制系统的组成和分类过程控制系统（Process Control System）由一系列硬件和软件组成，它们协同工作以监测和控制制造过程中的各种变量。

控制系统通常包括传感器、执行器、控制器、通信设备和操作界面等组件。

过程控制系统主要分为以下几类：1.基于PLC的控制系统可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一种数字化的工业控制器，以逻辑操作实现自动化控制，广泛应用于制造业中。

PLC控制系统通常由多个可编程控制器、I/O模块、通信模块等构成，具有模块化、可扩展、高可靠性等特点。

2.集散式控制系统（DCS）集散式控制系统（Distributed Control System，DCS）是一种大型工业控制系统，通常由多个分布式控制节点、多个I/O模块、通信网络等组件构成。

DCS控制系统能够方便地实现过程控制和数据采集，适用于需要实现复杂控制的生产工艺。

3.计算机集成制造系统（CIM）计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing，CIM）是一种将计算机技术与制造工艺相结合的控制系统。

CIM控制系统包含了计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺计划（CAPP）等多个模块，实现了制造流程的自动化、信息化和集成化控制。

4.人机交互控制系统（HMI）人机交互控制系统（Human Machine Interface，HMI）主要由操作终端和控制器组成。

HMI控制系统通过触摸屏、鼠标、键盘等设备提供操作界面，方便操作人员对制造过程进行控制和监测。

HMI控制系统适用于制造过程的小批量生产和多品种生产。

总而言之，过程控制系统的组成和分类十分丰富，不同类型的控制系统适合不同的工业生产场景。

随着人工智能、物联网等技术的发展，过程控制系统的应用也将不断发展和创新。

计算机控制系统的分类及发展趋势一、引言计算机控制系统是在自动控制技术和计算机技术发展的基础上产生的。

若将自动控制系统中的控制器的功能用计算机来实现，就组成了典型的计算机控制系统。

它用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。

其中辅助部件主要指输入输出接口、检测装置和执行装置等。

它与被控对象的联系和部件间的联系通常有两种方式：有线方式、无线方式。

控制目的可以是使被控对象的状态或运动过程达到某种要求，也可以是达到某种最优化目标。

在石油、化工、冶金、电力、轻工和建材等工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制称为生产过程自动化。

生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、降低成本、改善劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段，是20世纪科学与技术进步的特征，是工业现代化的标志。

凡是采用模拟或数字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就称为过程控制。

过程控制系统可以分为常规仪表过程控制系统与计算机过程控制系统两大类。

随着工业生产规模走向大型化、复杂化、精细化、批量化，靠仪表控制系统已很难达到生产和管理要求，计算机过程控制系统是近几十年发展起来的以计算机为核心的控制系统二、计算机过程控制系统的原理和分类2.1计算机控制系统的工作原理计算机控制系统包括硬件组成和软件组成。

在计算机控制系统中，需有专门的数字-模拟转换设备和模拟-数字转换设备。

由于过程控制一般都是实时控制，有时对计算机速度的要求不高，但要求可靠性高、响应及时。

计算机控制系统的工作原理可归纳为以下三个过程：(一)实时数据采集对被控量的瞬时值进行检测，并输入给计算机。

(二)实时决策对采集到的表征被控参数的状态量进行分析，并按已定的控制规律，决定下一步的控制过程。

(三)实时控制根据决策，适时地对执行机构发出控制信号，完成控制任务。

这三个过程不断重复，使整个系统按照一定的品质指标进行工作，并对被控量和设备本身的异常现象及时作出处理。

过程控制系统的概念及组成
过程控制系统是一种能够对实时运行的工业过程进行控制和监测的系统，能够确保工
业过程的稳定运行和质量的保证。

其主要功能是收集、处理、传输和控制信息，以实现对
工业过程的控制。

过程控制系统主要由控制模块、执行元件和信号设备等多种组件构成。

控制模块包括控制器和计算机等硬件和软件系统，是过程控制的核心部分，主要负责
处理传感器和执行元件反馈的数据，将其转换为控制指令，并向执行元件发出控制信号，
从而保证工业过程的正常运行。

计算机控制系统主要采用全自动控制，电子计算机能处理
大量复杂的信息，通过汇集、整理、分析大量数据，对控制系统进行优化。

执行元件是控制模块转换的控制指令的执行设备，包括电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构和手动执行机构等，它们通过对工业过程中传递的能量进行定量调节，对过
程进行控制，实现对工业过程的调节和控制。

信号设备包括收集和处理过程信息的各种传感器和执行元件，如温度传感器、压力传
感器、液位传感器、流量传感器、电动执行机构和液压执行机构等。

以及各种报警装置、
显示设备、操作面板等，用来监控和调节工业过程的各项参数和指标。

过程控制系统在实际工业生产中应用广泛，可以有效提高工业过程的响应速度、自动
化程度和稳定性，使工业生产更加安全、高效、环保和经济。

过程控制系统的发展，将有
助于促进工业生产的转型和升级，实现智能化制造。

计算机控制系统的常用类型计算机控制系统是一种将计算机技术应用于工业自动化控制领域的系统。

它利用计算机技术对工业生产过程进行优化、自动化和控制，使生产效率和质量得到提高。

根据控制对象的不同，计算机控制系统可以分为以下几种类型。

1. 过程控制系统过程控制系统是一种利用计算机技术对工业过程进行控制的系统。

它主要用于化工、石油、冶金、电力等行业的生产过程控制。

过程控制系统可以通过计算机对工业生产过程进行实时监测和控制，保证生产过程的稳定性和安全性。

2. 机器人控制系统机器人控制系统是一种利用计算机技术对机器人进行控制的系统。

它主要用于工业自动化、制造业等领域。

机器人控制系统可以通过计算机对机器人进行轨迹规划、动作控制等操作，实现机器人的自动化控制和生产加工。

3. 数字控制系统数字控制系统是一种利用计算机技术对机床和机器人进行控制的系统。

它主要用于机械加工、航空航天等行业的生产加工。

数字控制系统可以通过计算机对机床和机器人进行控制，实现高精度、高效率的加工操作。

4. 交通控制系统交通控制系统是一种利用计算机技术对交通流量进行控制的系统。

它主要用于城市交通管理中的红绿灯控制、道路监测等操作。

交通控制系统可以通过计算机对交通流量进行实时监测和控制，提高交通效率和安全性。

5. 建筑智能化控制系统建筑智能化控制系统是一种利用计算机技术对建筑物进行控制的系统。

它主要用于楼宇自控、智能家居等领域。

建筑智能化控制系统可以通过计算机对建筑物的照明、通风、空调等进行智能化控制，提高居住舒适度和节能效果。

计算机控制系统是一种将计算机技术应用于工业自动化控制领域的系统，它可以对生产过程、机器人、机床、交通流量、建筑物等进行实时监测和控制，提高生产效率和质量，实现智能化控制和自动化生产。

第一章1. 过程控制的特点：系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；控制过程大多属于慢变过程与参量控制；定制控制是过程控制的主要形式。

2. 过程控制系统主要由被控过程和自动化仪表两部分组成,其中自动化仪表负责对被控过程的工艺参数进行自动测量、自动监视和自动控制等。

3. 分类——按结构不同：反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统；按设定值不同：定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统；4. 单项时域性能指标：（1）衰减比：两个相邻的同向波峰值之比（4:1--10:1 ）衰减率：一个周期后波动幅值衰减的程度（0.75 —0.9）；（2）超调量：最大动态偏差占被控量稳定值的百分比二阶系统：Q —_1 xioo %（3 ）余差：过渡过程结束后，设定值与被控参数稳定值之差，静态指标，一般要求余差不超过预定值或为零。

5. 单元组合式仪表的统一规定：模拟直流电流信号4-20mA DC,模拟直流电压信号1-5V DC.6. 误差积分指标存在的缺点是不能保证控制系统具有合适的衰减率。

通常先确定衰减率，然后再考虑使某种误差积分最小。

第二章1. 温度仪表的选用原则：精度符合误差要求；操作方便、运行可靠、经济合理、统一品种与规格；量程略大于实测范围（90%；高温-热电偶，低温-热电阻；保护套管的耐压等级不低于所在管线或设备的耐压等级。

2. 热电偶冷端温度补偿：为了消除冷端温度t o不为零或变化时对测量精度的影响。

查表校正法（t o=o）和电桥补偿法（t 0随环境温度变化）。

3. 电桥补偿法原理：利用电桥中某桥臂电阻因环境温度变化而产生的附加电压来补偿热电偶冷端温度变化而引起的热电动势的变化。

5.简述热电阴的测温原理。

答：绝大弄数金屆的电阴伉随温度的升窩血增加.护导休的电阴则髓温似的升高而减少=热电阻就尼畢于这亍电阴值与温度呈一定的函数黄系的特性制威感温元件，川来测虽温4. DDZH H型温度变送器工作原理：热电偶的热电势V与调零调量程回路的信号V z和非线性反馈回路的信号V进行综合后，输入放大单元进行处理，变送器输出为4〜2OmAD（或I〜5VDC标准统一信号。