第三章：过程控制仪表及装置wxs汇编

过程控制仪表及系统实验指导书高松巍沈阳工业大学信息科学与工程学院二O O七年八月目录第一章 绪论 (1)第二章 过程检测仪表实验 (7)实验一流量检测实验 (7)实验二压力检测实验 (16)实验三液位检测实验 (20)第三章 过程控制仪表实验 (25)第四章 过程控制系统实验 (35)实验一锅炉液位定值调节系统实验 (40)实验二计量水槽液位调节系统实验 (43)实验三进水流量定值调节系统实验 (45)实验四出水压力定值调节系统实验 (47)第一章 绪 论1.1 《过程控制仪表及系统》课实验环节的基本知识《过程控制仪表及系统》课程是测控技术及仪器专业的主要专业课之一，内容包括生产过程中过程参数检测仪表、过程控制仪表的工作原理、使用要求；被控对象的数学模型；各种过程控制系统的分析、设计、参数整定及系统应用等问题。

本课程综合了理论、结构原理、实际应用等方面，具有较强的工程实用性，而工程实用性的体现和掌握要从理论和实践两方面来进行。

实验的内容基本包括了课程的各部分内容，实验的设备基本能够实现实验的内容。

通过实验，更好地理解和掌握课程的相关知识和实践技能。

1.1.1 过程参数检测仪表过程参数包括温度、压力、流量、液位、成分等变量，它作为控制系统的被控参数，其检测精度直接关系到系统的控制精度，所以掌握其测量方法非常重要。

过程参数检测仪表包括温度传感器及温度表送器、压力传感器及压力、压差变送器等。

对于过程控制系统来说，过程参数的检测是实现过程参数显示和过程控制的前提。

通过对过程参数的检测，可以准确及时地反映生产工艺设备运行工况，为运行人员提供操作依据，为自动装置提供信号。

所以说，过程参数的检测是保证生产设备安全、经济运行以及实现生产过程自动化的必要条件。

变送器是与传感器配套使用，用来测量生产过程中的过程参数，并将其转换成统一的标准信号的仪表。

它是实现过程参数自动控制的首要环节，是工业过程自动化的重要组成部分。

过程控制仪表与装置§３.1 概述一、过程控制仪表与装置的分类和特点控制仪表------控制器、执行器、运算器以及可编程控制器等。

按所用能源分类：气动、电动、液动等。

电动仪表和气动仪表应用的最多。

按信号类型分类：模拟式和数字式两种。

气动控制仪表的特点。

电动控制仪表的特点。

模拟式传输信号通常为连续变化的模拟量，其线路简单，操作方便，价格较低模拟式仪表：基地式单元组合式组件组装式仪表数字式传输信号为断续变化的数字量。

现场级数字仪表可编程调节器可编程控制器二、信号制及供电方式气动控制仪表：0.02～0.1MPa的模拟气压信号，作为仪表间的标准联络信号。

电动控制仪表：0～10mA（DC）电流信号作为电动Ⅱ型仪表的统一标准联络信号，4～20mA（DC）电流信号和1～5V（DC）电压信号确定为过程控制系统中电动Ⅲ型仪表统一标准的模拟信号。

电动仪表信号之间的传输方式是：进出控制室的传输信号采用电流信号，控制室内部各仪表间联络信号采用电压信号，电动仪表的供电方式有交流供电和直流集中供电两种形式。

§3.2基本控制规律及其对控制过程的影响一、基本控制规律概述1.控制规律概述控制规律是指控制器的输出信号与输入偏差信号随时间变化的规律。

正作用控制器：输入e与输出Δy的变化方向相同；反作用控制器：输入e与输出Δy变化方向相反。

本节中以正作用的控制器为例进行研究。

工程实际中应用最广泛的控制规律为比例（P）、积分（I）、微分（D）控制规律，简称PID控制规律，各种控制器的运算规律均由这些基本控制规律组合而成。

２.控制规律的表示形式PID 控制器的一般形式为： △y ＝f(e) 几种常用控制规律的微分方程表达式可分别表示为： 比例作用（P ） e K y P =∆ 比例积分作用（PI ） )1(0edt T e K y tIP ⎰+=∆比例微分作用（PD ） )(dtdeT e K y D P +=∆ 比例积分微分作用（PID ）)1(0dtdeT edt T e K y DtIP ++=∆⎰二、PID 控制规律对控制过程的影响１.比例控制规律对控制过程的影响 当控制器只具有比例控制规律时，称此控制器为比例控制器。

过程装备控制技术及应用习题及参考答案第一章控制系统的基本概念1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。

主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。

自动控制系统常用的术语有：被控变量 y——被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；给定值（或设定值） y s——对应于生产过程中被控变量的期望值；测量值 y m——由检测原件得到的被控变量的实际值；操纵变量（或控制变量） m——受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；干扰f ——引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素；偏差信号（ e）——被控变量的实际值与给定值之差，即 e=y m - y s控制信号 u——控制器将偏差按一定规律计算得到的量。

3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。

其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。

采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。

而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。