第六章 控制仪表与装置
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控制仪表及装置教案
青岛科技大学教师授课教案课程名称控制仪表及装置课程性质专业课（必修）授课教师单宝明教师职称讲师授课对象自动化031-5授课时数40学时（34+6）教学日期2006年2月所用教材《控制仪表及装置》吴勤勤化学工业出版社 2002年第二版授课方式课堂教学控制仪表及装置教案2006青岛科技大学授课教案应该覆盖如下内容：本单元或章节的教学目的与要求授课主要内容重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）主要外语词汇辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示数等）复习思考题参考教材（资料）第一章概述第1章概论学习目的和要求：掌握控制仪表的基本特点和分类，信号制和传输方法，仪表的分析方法。
重点、难点：信号制和信号传输，仪表电路分析方法外语词汇：process control（过程控制）, process industries(过程工业)controlling instrument,direct digital control(DDC,直接数字控制)，supervisory system(监控系统)，distributed control system(DCS，集散控制系统或分布式控制系统)，fieldbus(现场总线)，CIMS—computer integrated manufacturing systems(计算机集成制造系统)，CIPS-- computer integrated process systems参考资料：周泽魁主编《控制仪表与计算机控制装置》化学工业出版社 2002何离庆主编《过程控制系统与装置》重庆大学出版社 2003张永德《过程控制装置》，北京化学工业出版社，2000李新光等编著《过程检测技术》机械工业出版社，2004侯志林《过程控制与自动化仪表》，机械工业出版社，2002年1月授课内容：❑过程控制系统概述❑过程控制仪表与装置总体概述❑自动控制系统和过程控制仪表❑过程控制仪表与装置的分类及特点❑信号制❑仪表防爆的基本知识❑仪表的分析方法❑1.1过程控制系统概述1.1.1过程控制系统及其特点过程控制的定义?过程控制的参数?过程控制的特点?1.1.2过程控制系统发展概况生产过程自动化的发展大体划分为几个阶段。
课件：化工仪表自动化第6章 自动控制系统的基本概念
置外，还必须具有控制装置所控制和操纵的对象即生产设备。 在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机 器叫做被控对象，简称对象。
化工工艺控制流程图
PID图
工艺流程和控制方案的确定后，根据 工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标 注出相应的测量点、控制点、控制系统及 自动信号与联锁保护系统等， 便成了工艺 管道及控制流程图 （PID图）。
自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、
机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简称对象。
6
自动控制系统的组成
测量元件与变送器 是基于负反馈原理的，包括测
量、放大和反馈三部分。其作用是将检测元件的 输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或 控制装置进行显示、记录或控制 由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多 温度变送器 压力变送器 液位变送器 流量变送器
各系统间的相互关系
自动检测系统只能完成“了解”生产过程进行 情况的任务；
自动信号联锁保护系统只能在工艺条件进入某 种极限状态时采取安全措施以免发生生产事故；
自动操纵系统只能按照预先规定好的步骤进行 某种周期性操作；
只有自动控制系统才能自动地排除各种干扰因 素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先 规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的 工艺操作状态。所以，自动控制系统是自动化 生产中的核心部分。
自动报警联锁保护系统的组成
3.自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产 设备进行某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产 过程自动地投入运行或自动停车。
化工工艺控制流程图
PID图
工艺流程和控制方案的确定后，根据 工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标 注出相应的测量点、控制点、控制系统及 自动信号与联锁保护系统等， 便成了工艺 管道及控制流程图 （PID图）。
自动控制系统的组成
在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动
化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备。
在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、
机器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象,简称对象。
6
自动控制系统的组成
测量元件与变送器 是基于负反馈原理的，包括测
量、放大和反馈三部分。其作用是将检测元件的 输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或 控制装置进行显示、记录或控制 由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多 温度变送器 压力变送器 液位变送器 流量变送器
各系统间的相互关系
自动检测系统只能完成“了解”生产过程进行 情况的任务；
自动信号联锁保护系统只能在工艺条件进入某 种极限状态时采取安全措施以免发生生产事故；
自动操纵系统只能按照预先规定好的步骤进行 某种周期性操作；
只有自动控制系统才能自动地排除各种干扰因 素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先 规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的 工艺操作状态。所以，自动控制系统是自动化 生产中的核心部分。
自动报警联锁保护系统的组成
3.自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产 设备进行某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产 过程自动地投入运行或自动停车。
第六章控制规律与控制仪表
量与16个数字量信号。
控制器内的运算模块和控制模块，可以实 现多种运算和控制功能。只要将各种模块 按照系统要求进行组态(对可调用的被称为 “模块”的子程序，进行适当的选用、连 接工作叫做“组态”)，编制成用户程序， 就可以完成各种运算处理和复杂控制。除 了PID控制功能以外，还可以组成串级控制、 比值控制、前馈控制、选择性控制、自适 应控制等一系列复杂的过程控制。
I
给定 测量
气源
J
I
放空
R
P
H
G F
E
＞放大器
输出
J 积分 I 随动 H 正反馈 G 给定 F 测量 E 负反馈 针阀
QTW—200微分器
G 微分气室 F
E 气源
> 放大器
测量信号 输出信号
测量信号
K L
QTM — 23
H
F
E
G
J I
<
气源
辅助装置
气动执行器在使用中，常配备一些辅助 装置，常用的有电/气转换器和阀门定位器 以及手轮机构。
e
△P
-e
0
+e
基本调节规律
△P
Ob
a
e
Kp=a/b δp=b/a
积分调节规律
e :为阶跃信号时 e
积分是偏差对 0
t
时间的累积:
t0 △P
e = 0时输出不变
PI
或称积分保持
t
0
t0
Ti
比例-积分规律
e:为阶跃信号时
e
t
△PP
△PI
+
△PPI
=
t
t
t
比例-微分调节规律
e :为阶跃信号时
控制器内的运算模块和控制模块，可以实 现多种运算和控制功能。只要将各种模块 按照系统要求进行组态(对可调用的被称为 “模块”的子程序，进行适当的选用、连 接工作叫做“组态”)，编制成用户程序， 就可以完成各种运算处理和复杂控制。除 了PID控制功能以外，还可以组成串级控制、 比值控制、前馈控制、选择性控制、自适 应控制等一系列复杂的过程控制。
I
给定 测量
气源
J
I
放空
R
P
H
G F
E
＞放大器
输出
J 积分 I 随动 H 正反馈 G 给定 F 测量 E 负反馈 针阀
QTW—200微分器
G 微分气室 F
E 气源
> 放大器
测量信号 输出信号
测量信号
K L
QTM — 23
H
F
E
G
J I
<
气源
辅助装置
气动执行器在使用中，常配备一些辅助 装置，常用的有电/气转换器和阀门定位器 以及手轮机构。
e
△P
-e
0
+e
基本调节规律
△P
Ob
a
e
Kp=a/b δp=b/a
积分调节规律
e :为阶跃信号时 e
积分是偏差对 0
t
时间的累积:
t0 △P
e = 0时输出不变
PI
或称积分保持
t
0
t0
Ti
比例-积分规律
e:为阶跃信号时
e
t
△PP
△PI
+
△PPI
=
t
t
t
比例-微分调节规律
e :为阶跃信号时
控制仪表及装置复习要点及习题
概论思考题与习题0-1 控制仪表与装置采用何种信号进行联络？电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？0-2 说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。
0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？0-3 什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？0-4 安全栅有哪几种？它们是如何实现本质安全防爆的？第一章思考题与习题1-1 说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。
1-2 调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。
在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。
如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？1-3 如何用频率特性描述调节器的调节规律？分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。
1-4 什么是比例度、积分时间和微分时间？如何测定这些变量？1-5 某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？1-6 说明积分增益和微分增益的物理意义。
它们的大小对调节器的输出有什么影响？1-7 什么是调节器的调节精度？实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？为什么？1-8 某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值I i=I0=4mA，δ=200%，T I=T D=2min，K D=10。
在t=0时输入ΔI i=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s 时：（1）PI工况下的输出值；（2）PD工况下的输出值。
1-9 PID调节器的构成方式有哪几种？各有什么特点？1-10 基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？1-11 在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？1-12 试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。
控制仪表与计算机控制装置周泽魁化学工业出版社课后答案
第一章1-1控制仪表和自动控制系统有什么关系？（P1自动控制系统和控制仪表）控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。
为了提高控制系统的功能，还可以增加一些仪表，如显示器、手操器等。
而为了改善控制质量还可以采用串级控制等其他更复杂的控制方案，显然，这将需要更多仪表。
实际所采用的仪表，可以是电动仪表，气动仪表等各种系列的仪表，也可以是各种控制装置，所有这些仪表或装置都属于控制仪表与装置范畴。
显而易见，如果没有这些仪表或装置，就不可能实现自动控制。
1-3单元组合式控制仪表有哪些单元？各有哪些功能？（P2书上有各单元功能以及品种）单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元变送单元：它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。
转换单元：转换单元将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换，以使不同信号可以在同一控制系统中使用。
控制单元：将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。
运算单元：它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等。
显示单元：它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供人员监视控制系统和生产过程工况之用。
给定单元：它输出统一标准信号，作为被控制变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。
给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。
执行单元：它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。
辅助单元：辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。
操作器用于手动操作，同时又起手动/自动的双向切换作用；阻尼器用于压力或流量等信号的平滑、阻尼；限幅器用于以限制信号的上下限值；安全栅用来将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆作用。
过程控制仪表第6章执行器
Kv K0 常数
调节阀的放大系数
被控过程的放大系数
2）依据配管情况选择。
在根据过程特性进行选择之后，再按照配管情况进行进一步的选择， 其选择原则可参照下表进行。
配管状况 工作特性 理想特性
S=1-0.6 直线 等百分比 直线 等百分比
S=0.6-0.3 直线 等百分比 等百分比 等百分比
3）依据负荷变化情况选择。
（6）蝶阀
又名翻板阀。 结构简单、重量轻、流阻极小，但泄漏量大。
适用于大口径、大 流量、低压差的场合， 也可以用于含少量纤维 或悬浮颗粒状介质的控 制。
3. 调节阀的选择
选用调节阀时，一般应考虑以下几个方面。 1）．调节阀结构的选择
通常根据工艺条件，如使用温度、压力，介 质的物理、化学特性（如腐蚀性、粘度等），对流 量的控制要求等，来选择调节阀的结构形式。
种介质混合成一路）和分流型（一种介质分成两路）两种。 适用于配比控制与旁路控制。
（5）隔膜控制阀
采用耐腐蚀材料作隔膜， 将阀芯与流体隔开。
结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种 类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填料， 介质也不会泄漏。 耐腐蚀能力强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介 质的控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质的控制。
相对开度l/L 是控制阀某一开度
行程l与全开行程L之比。
l
q f(l)
qmax
L
调节阀的流量特性不仅与阀门
的结构和开度有关，还与阀前后的
压差有关，必须分开讨论。
q
为了便于分析，先将阀前后压差固定，然后再引伸 到实际工作情况，于是有固有流量特性与工作流量特性之 分。
1、固有（理想）流量特性
在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固 有流量特性。它取决于阀芯的形状。目前常用的调节阀中 有三种代表性的理想流量特性。
调节阀的放大系数
被控过程的放大系数
2）依据配管情况选择。
在根据过程特性进行选择之后，再按照配管情况进行进一步的选择， 其选择原则可参照下表进行。
配管状况 工作特性 理想特性
S=1-0.6 直线 等百分比 直线 等百分比
S=0.6-0.3 直线 等百分比 等百分比 等百分比
3）依据负荷变化情况选择。
（6）蝶阀
又名翻板阀。 结构简单、重量轻、流阻极小，但泄漏量大。
适用于大口径、大 流量、低压差的场合， 也可以用于含少量纤维 或悬浮颗粒状介质的控 制。
3. 调节阀的选择
选用调节阀时，一般应考虑以下几个方面。 1）．调节阀结构的选择
通常根据工艺条件，如使用温度、压力，介 质的物理、化学特性（如腐蚀性、粘度等），对流 量的控制要求等，来选择调节阀的结构形式。
种介质混合成一路）和分流型（一种介质分成两路）两种。 适用于配比控制与旁路控制。
（5）隔膜控制阀
采用耐腐蚀材料作隔膜， 将阀芯与流体隔开。
结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种 类的阀要大。由于介质用隔膜与外界隔离，故无填料， 介质也不会泄漏。 耐腐蚀能力强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介 质的控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质的控制。
相对开度l/L 是控制阀某一开度
行程l与全开行程L之比。
l
q f(l)
qmax
L
调节阀的流量特性不仅与阀门
的结构和开度有关，还与阀前后的
压差有关，必须分开讨论。
q
为了便于分析，先将阀前后压差固定，然后再引伸 到实际工作情况，于是有固有流量特性与工作流量特性之 分。
1、固有（理想）流量特性
在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固 有流量特性。它取决于阀芯的形状。目前常用的调节阀中 有三种代表性的理想流量特性。
化学工程与工艺专业英语教案
化学工程与工艺专业英语教案第一章：绪论1.1 课程介绍本课程旨在通过学习化学工程与工艺专业英语，使学生能够熟练阅读和理解专业文献，提高专业英语阅读能力。
1.2 教学目标通过本章的学习，学生应掌握专业英语的基本阅读技巧，了解化学工程与工艺专业英语的主要内容。
1.3 教学内容1.3.1 化学工程与工艺专业英语的重要性和应用范围1.3.2 专业英语的基本阅读技巧1.3.3 专业英语文章的结构和常用表达方式第二章：化工原理2.1 流体力学2.1.1 流体的性质2.1.2 流体流动的连续性方程2.1.3 流体的阻力与压力降2.2 热力学2.2.1 热力学基本概念2.2.2 热力学第一定律2.2.3 热力学第二定律2.3 传质学2.3.1 分子扩散2.3.2 对流传质2.3.3 传质单元2.4 反应工程2.4.1 反应速率与动力学2.4.2 理想反应器2.4.3 非理想反应器第三章：化工工艺设计3.1 工艺流程设计3.1.1 工艺流程的基本概念3.1.2 工艺流程的设计原则3.1.3 工艺流程图的绘制3.2 设备设计3.2.1 常用化工设备的设计原理3.2.2 设备设计的基本步骤3.2.3 设备材料的选择3.3 工艺参数的确定3.3.1 工艺参数的概念与作用3.3.2 工艺参数的计算方法3.3.3 工艺参数的优化3.4 工艺流程的控制与优化3.4.1 工艺流程的控制原理3.4.2 常用控制参数与控制策略3.4.3 工艺流程的优化方法第四章：化学工程与工艺实验4.1 实验设计与实验方法4.1.1 实验设计的基本原则4.1.2 实验方法的选择与实施4.1.3 实验数据的处理与分析4.2 实验设备与仪器4.2.1 常用实验设备的功能与操作4.2.2 实验仪器的选择与使用4.2.3 实验安全与防护4.3 实验项目与案例分析4.3.1 典型实验项目介绍4.3.2 实验案例的分析与讨论第五章：化学工程与工艺进展5.1 新兴化工技术5.1.1 绿色化学与工艺5.1.2 生物化工技术5.1.3 纳米化工技术5.2 过程集成与优化5.2.1 过程集成原理与方法5.2.2 过程优化技术5.2.3 系统工程在化学工程中的应用5.3 化工安全与环境5.3.1 化工安全的基本概念与措施5.3.2 环境友好型化学工艺5.3.3 化工过程的污染控制与减排第六章：化工热力学6.1 热力学基础6.1.1 热力学基本定律6.1.2 状态参数与物性参数6.1.3 热力学图示与热力学曲线6.2 流体的热力学性质6.2.1 理想流体的热力学性质6.2.2 实际流体的热力学性质6.2.3 流体热力学性质的测定与计算6.3 化工过程中的热力学分析6.3.1 热力学平衡与非平衡过程6.3.2 热力学循环与热效率6.3.3 热力学在化工工艺设计中的应用第七章：化工传递过程7.1 流体力学传递7.1.1 流体流动的数学模型7.1.2 流体流动的数值模拟7.1.3 流体流动与传质的耦合过程7.2 质量传递过程7.2.1 分子扩散的基本理论7.2.2 对流传质与强化传质7.2.3 质量传递过程的计算与控制7.3 热量传递过程7.3.1 热量传递的基本方式7.3.2 热量传递的数学模型7.3.3 热量传递过程的优化与控制第八章：化工反应工程8.1 反应动力学8.1.1 化学反应速率定律8.1.2 反应机理与反应级数8.1.3 反应动力学在工艺设计中的应用8.2 反应器设计8.2.1 反应器类型与特点8.2.2 反应器设计的基本原理8.2.3 反应器设计中的数学模型与计算方法8.3 反应过程的优化与控制8.3.1 反应过程的优化策略8.3.2 反应过程的控制方法8.3.3 反应过程的监测与分析技术第九章：化工工艺计算与模拟9.1 工艺计算的基本方法9.1.1 工艺计算的数学模型9.1.2 工艺计算的数值方法9.1.3 工艺计算的计算机辅助技术9.2 化工过程模拟9.2.1 过程模拟的基本原理9.2.2 过程模拟的软件工具9.2.3 过程模拟在工艺优化中的应用9.3 工艺计算与模拟案例分析9.3.1 典型工艺计算与模拟案例9.3.2 案例分析与讨论第十章：化工领域的新技术与发展趋势10.1 先进材料化工10.1.1 纳米材料化工10.1.2 生物基材料化工10.1.3 智能材料化工10.2 可持续化工过程10.2.1 绿色化学与工艺10.2.2 循环经济化工10.2.3 环境友好型化工过程10.3 化工过程智能化10.3.1 智能控制系统10.3.2 化工过程监控与诊断技术10.3.3 化工过程机器学习与应用第十一章：化工设备与材料11.1 常用化工设备11.1.1 反应器类型及特点11.1.2 换热器类型及特点11.1.3 分离设备类型及特点11.2 化工材料11.2.1 常用化工材料分类11.2.2 材料的选择与评价11.2.3 材料的性能测试与分析11.3 设备设计规范与标准11.3.1 设备设计规范概述11.3.2 设备设计标准与规范11.3.3 设备安全与环保要求第十二章：化工过程控制与自动化12.1 过程控制基本概念12.1.1 过程控制的目的与意义12.1.2 过程控制的基本原理12.1.3 过程控制系统的类型12.2 常用过程控制仪表与装置12.2.1 压力测量仪表12.2.2 温度测量仪表12.2.3 流量测量仪表12.3 过程控制应用案例12.3.1 案例分析与讨论12.3.2 过程控制方案设计12.3.3 过程控制系统的优化与改进第十三章：化工安全生产与环境保护13.1 安全生产基本概念13.1.1 安全生产的重要性13.1.2 安全生产法律法规13.1.3 安全生产管理措施13.2 环境保护与可持续发展13.2.1 环境保护的重要性13.2.2 污染物类型与控制技术13.2.3 清洁生产与循环经济13.3 安全生产与环境保护案例分析13.3.1 安全生产事故案例分析13.3.2 环境保护案例分析13.3.3 安全生产与环境保护的改进措施第十四章：化工企业管理与经济分析14.1 企业管理基本概念14.1.1 企业管理的目标与任务14.1.2 企业管理的基本原则14.1.3 企业管理的方法与手段14.2 企业经济分析与决策14.2.1 成本分析与控制14.2.2 市场分析与营销策略14.2.3 投资评价与风险分析14.3 化工企业案例分析14.3.1 企业经营案例分析14.3.2 企业战略案例分析14.3.3 企业改进与发展建议第十五章：化工专业英语文献阅读与写作15.1 专业英语文献阅读技巧15.1.1 文献检索与筛选15.1.2 阅读策略与方法15.1.3 提高阅读理解能力15.2 专业英语文献写作技巧15.2.1 论文结构与格式15.2.2 写作策略与规范15.2.3 提高写作表达能力15.3 化工专业英语案例分析与讨论15.3.1 文献案例分析15.3.2 写作案例分析15.3.3 专业英语交流与实践建议重点和难点解析重点：1. 化学工程与工艺的基本概念、原理和技术。
公司仪表车间仪器仪表及自动控制管理制度（四篇）
公司仪表车间仪器仪表及自动控制管理制度第一章总则第一条根据公司的规章制度以及相关法律法规，为保障公司仪表车间的正常运行和安全生产，提高仪器仪表及自动控制的管理水平，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于公司仪表车间以及相关人员，包括但不限于仪表设备的选择、采购、安装、维护、保养和处置等。
第三条公司仪表车间的仪器仪表及自动控制管理，应遵循科学、规范、公正、公开的原则，确保管理的合理性和有效性。
第四条公司仪表车间应制定仪器仪表及自动控制的管理规划，明确管理目标和措施。
第五条公司仪表车间应建立健全的质量体系，确保仪器仪表及自动控制的质量可靠和稳定。
第二章仪器仪表的选择和采购第六条仪器仪表的选择应根据生产需求，以提高生产效率和产品质量为原则。
第七条仪器仪表的采购应按照公司的采购制度进行，确保采购程序的透明、公正和合法。
第八条仪器仪表的采购应向有信誉的供应商购买，严禁购买假冒伪劣产品。
第九条仪器仪表的采购应保证技术性能和质量满足要求，且具备可靠性和稳定性。
第十条仪器仪表的采购应考虑其使用寿命和维修保养的难易程度，以降低运营成本。
第三章仪器仪表的安装和调试第十一条仪器仪表的安装应根据安装说明书进行，确保安装质量符合要求。
第十二条仪器仪表的调试应由专业人员进行，确保调试结果准确可靠。
第十三条仪器仪表的安装和调试应记录相关数据和结果，建立档案备查。
第四章仪器仪表的维护和保养第十四条仪器仪表的维护和保养应按照制度和操作规程进行，确保设备的正常运行。
第十五条仪器仪表的维护和保养应定期进行，检查设备的漏洞和故障。
第十六条仪器仪表的维护和保养应记录相关操作和结果，建立档案备查。
第五章仪器仪表的处置第十七条仪器仪表的报废或淘汰应按照相关程序和规定进行，严禁擅自处置。
第十八条仪器仪表的报废或淘汰应由专业人员进行处理，确保数据和信息的安全。
第六章其他事项第十九条公司仪表车间应加强对员工的培训和教育，提高他们的专业技能和管理水平。
《控制仪表及装置》课件
仪表分辨率是指仪表能够识别和 显示的最小变化量，较高的分辨 率可以提高测量的准确性。
智能仪表的原理及应用
原理 数字信号处理 通信接口 自动化控制
应用
用于对信号进行数字滤波、增益和校准，提高测 量的准确性。
通过现代通信技术，实现仪表与计算机系统的数 据交互和远程监控。
智能仪表具备自动调节和控制功能，提高控制系 统的稳定性和响应速度。
2 传感器与信号处理
了解传感器的原理和分类以及信号的传输和处理方式，是理解仪表及测量系统的关键。
3 校准与故障诊断
仪表的校准方法和技术以及故障诊断与处理方法，能够确保仪表的长期稳定性和可靠性。
电气式测量仪表的工作原理
电压测量仪表
电压测量仪表利用电压分压原理 测量电路中的电压信号，并通过 合适的电路进行放大和显示。
电流测量仪表
电流测量仪表通过测量电路中的 电流信号，采用电流互感器、霍 尔元件等原理实现精确的电流测 量。
电阻 利用电阻分压和电流测量原理来 测量电路中的电阻值。
机械式测量仪表的工作原理
1
压力测量仪表
压力测量仪表通过传感器测量压力信号，并将其转换为标准信号，用于控制系统 中的压力调节和监测。
《控制仪表及装置》PPT 课件
控制仪表及装置是现代自动化控制系统中不可或缺的重要组件。本课程将介 绍仪表及测量系统的基本原理和分类，控制系统的基本概念和分类，以及未 来的发展与前景。
仪表及测量系统的基本原理
1 准确度与稳定性
仪表的精度及稳定性在测量过程中起着关键作用，它们决定了测量的可靠性和准确性。
2
流量测量仪表
流量测量仪表通过不同的测量原理，如涡街、电磁、超声波等，准确测量流体的 流速和流量。
智能仪表的原理及应用
原理 数字信号处理 通信接口 自动化控制
应用
用于对信号进行数字滤波、增益和校准，提高测 量的准确性。
通过现代通信技术，实现仪表与计算机系统的数 据交互和远程监控。
智能仪表具备自动调节和控制功能，提高控制系 统的稳定性和响应速度。
2 传感器与信号处理
了解传感器的原理和分类以及信号的传输和处理方式，是理解仪表及测量系统的关键。
3 校准与故障诊断
仪表的校准方法和技术以及故障诊断与处理方法，能够确保仪表的长期稳定性和可靠性。
电气式测量仪表的工作原理
电压测量仪表
电压测量仪表利用电压分压原理 测量电路中的电压信号，并通过 合适的电路进行放大和显示。
电流测量仪表
电流测量仪表通过测量电路中的 电流信号，采用电流互感器、霍 尔元件等原理实现精确的电流测 量。
电阻 利用电阻分压和电流测量原理来 测量电路中的电阻值。
机械式测量仪表的工作原理
1
压力测量仪表
压力测量仪表通过传感器测量压力信号，并将其转换为标准信号，用于控制系统 中的压力调节和监测。
《控制仪表及装置》PPT 课件
控制仪表及装置是现代自动化控制系统中不可或缺的重要组件。本课程将介 绍仪表及测量系统的基本原理和分类，控制系统的基本概念和分类，以及未 来的发展与前景。
仪表及测量系统的基本原理
1 准确度与稳定性
仪表的精度及稳定性在测量过程中起着关键作用，它们决定了测量的可靠性和准确性。
2
流量测量仪表
流量测量仪表通过不同的测量原理，如涡街、电磁、超声波等，准确测量流体的 流速和流量。
控制仪表与装置--习题集(自己做的)
控制仪表与装置--习题集（自己做的）一、填空题：1．控制仪表及装置按照结构形式分__________________、__________________、__________________三类。
2．控制仪表及装置按照能源分为__________________、__________________、__________________。
3．国际电工委员会将范围为_________的电流信号和范围为________的电压信号确定为过程控制系统电模拟信号的统一标准4．气动仪表的标准联络信号为：__________________。
5．在单元组合仪表中，调节器比例度与调节器的比例增益的关系为：_________。
6．执行器一般由_________和_________两大部分构成。
7、信号制是指------------------------------------------------------------------------------------------------。
8、PID调节器主要由、、三部分组成。
9、调节器的工作状态有-------------、-------------、----------------、----------------四种。
10、III型调节器的双向无平衡无扰动切换是指-------------------------------------------------------------。
11、TD越大，则微分作用------------；KD越大，则微分作用-----------。
12、TI越大，则积分作用------------；KI越大，则积分作用-----------。
二、简答题：第一章1、控制仪表及装置的分类有那些？1.答：分类：按能源形式分类：电动、气动、液动三类；按信号类型分类：模拟式和数字式：按结构形式分：基地式、单元组合式、组件组装式。
《化工(测量)仪表与自动化》(复习题)
43. 差压式流量计配用电容式差压变送器测流量,流量测量范围是 0～16 m3／h,变送器量程为 100 KPa,问: ①.当变送器输出12mA时,流量应是多少? ②.若变送器的量程改为 125 kPa,此时变送器的输出应是多少?
44. 一台测量液体用的转子流量计,测量范围为 0～25 m3／h,用来测量某介质的流量,已知被测介质的密度为0.8g／cm3,转子的密度为7.9g／cm3,试问:当流量计指示在 20 m3／h时,被测介质的实际流量应是多少?
28. 选择用压力法测量开口容器液位时，液位的高低取决于（ ）A 取压点位置和容器横截面 B 取压点位置和介质密度 C 介质密度和横截面
29. 浮球式液位计适合于如下哪一种情形的使用条件？（ ）A 介质粘度高、压力低、温度高 B 介质粘度高、压力低、温度低C 介质粘度低、压力高、温度低 D 介质粘度高、压力高、温度低
32. 利用差压法测液位，如图所示。差压变送器的正压室引压管线内通入与容器中相同的液体，液体密度为ρ；负压室引压管线通入气相，密度忽略。请列出差压与液位L间的关系，并指出应该实施的迁移量。
第四章 流量测量及变送
33. 简述电磁流量计工作原理及其特点。
34. 简述椭圆齿轮流量计工作原理及其特点。
39. 在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成：( )a.差压计倒指示 b. 对差压计指示无影响 c.差压计指示变大 d. 差压计指示变小
40. 罗茨流量计，很适合对（ ）的测量。 A 低粘度流体 B 高雷诺数流体 C 含砂脏流体 D 高粘度流体
《自动控制仪表与装置》综合习题
说明：选择题除了正确选择答案外还应给出选该答案的理由
绪论、第一章 概述
1. 如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？
44. 一台测量液体用的转子流量计,测量范围为 0～25 m3／h,用来测量某介质的流量,已知被测介质的密度为0.8g／cm3,转子的密度为7.9g／cm3,试问:当流量计指示在 20 m3／h时,被测介质的实际流量应是多少?
28. 选择用压力法测量开口容器液位时，液位的高低取决于（ ）A 取压点位置和容器横截面 B 取压点位置和介质密度 C 介质密度和横截面
29. 浮球式液位计适合于如下哪一种情形的使用条件？（ ）A 介质粘度高、压力低、温度高 B 介质粘度高、压力低、温度低C 介质粘度低、压力高、温度低 D 介质粘度高、压力高、温度低
32. 利用差压法测液位，如图所示。差压变送器的正压室引压管线内通入与容器中相同的液体，液体密度为ρ；负压室引压管线通入气相，密度忽略。请列出差压与液位L间的关系，并指出应该实施的迁移量。
第四章 流量测量及变送
33. 简述电磁流量计工作原理及其特点。
34. 简述椭圆齿轮流量计工作原理及其特点。
39. 在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成：( )a.差压计倒指示 b. 对差压计指示无影响 c.差压计指示变大 d. 差压计指示变小
40. 罗茨流量计，很适合对（ ）的测量。 A 低粘度流体 B 高雷诺数流体 C 含砂脏流体 D 高粘度流体
《自动控制仪表与装置》综合习题
说明：选择题除了正确选择答案外还应给出选该答案的理由
绪论、第一章 概述
1. 如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？
控制仪表及装置——考试复习题.
简答题5X8=40分第1章概论1. 一个简单的闭环调节系统中至少应包含哪几个环节？P1输入环节；输出环节；反馈环节等2. 过程控制仪表与装置的分类有哪几种形式？ P2按能源形式分类:可分为电动、气动、液动和机械式等。
工业上普遍使用电动和气动控制仪表；按信号类型分类:分为模拟式和数字式两大类；按结构形式分类:单元组合式控制仪表,基地式控制仪表,集散型计算机控制系统,现场总线控制系统。
3. 过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为哪几种？目前工业上普遍使用的是哪两种？ P2过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为电动、气动、液动和机械式等。
工业上普遍使用电动和气动控制仪表。
4.数字式控制仪表的特征有哪些？其传输信号为断续变化的数字量，可以进行各种数字运算和逻辑判断，功能完善性，能优越，能解决模拟式控制仪表难以解决的问题。
5. 变送单元的作用是什么？它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。
6. 控制单元的作用是什么？将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。
7. 执行单元的作用是什么？它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。
8. 现场总线控制系统的特征？ P3其特征为：现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制，而现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。
9. 信号制是指什么？P3-4信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。
10. 制定信号制的目的是什么？P3-4达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中，实现系统的功能。
11. 气动仪表的信号标准？P3-4现场与控制室仪表之间宜采用直流电流信号。
14. 直流电流信号有哪些优缺点？P4-5优点：a、直流比交流干扰少b、直流信号对负载的要求简单c、电流比电压更利于远传信息缺点：a、多个仪表接收同一电流信息，它们必须串联b、任何一个仪表在拆离信号回路之前首先要把该仪表的两个输入端短接，否则其它仪表将会因电流中断而失去信号c 、仪表无公共接地点，须浮空工作。
仪器仪表及自动控制设备管理制度(三篇)
仪器仪表及自动控制设备管理制度第一章总则第一条为规范仪器仪表及自动控制设备的管理，保障其正常使用和维护，提高设备的利用率和寿命，确保工作质量和安全，制定本管理制度。
第二条本管理制度适用于本单位的所有仪器仪表及自动控制设备的购置、验收、领用、使用、维护、保养、保管等工作，适用于仪器仪表及自动控制设备的所有管理人员和使用人员。
第三条仪器仪表及自动控制设备的管理工作由设备管理部门负责，设备管理部门应具备相应的技术力量和管理能力。
第四条本管理制度应与相关法律法规和政府有关部门的规定相一致，如有冲突，以相关法律法规和政府有关部门的规定为准。
第二章仪器仪表及自动控制设备的购置与验收第五条仪器仪表及自动控制设备的购置应按照国家和地方的相关政策和法规进行，采购工作应当经过招标、竞争性谈判等合法程序，确保采购的设备具备所需的性能和质量标准。
第六条仪器仪表及自动控制设备的验收应由设备管理部门负责，验收时应按照设备合同和技术规范进行，验收合格后方可移交使用部门。
第七条购置的仪器仪表及自动控制设备应建立台账，详细记录设备的基本情况，包括设备的名称、型号、规格、购置时间、供应商、金额等信息。
第三章仪器仪表及自动控制设备的领用与使用第八条仪器仪表及自动控制设备的领用应填写领用单，并交设备管理部门备案，使用人员应当按照设备的使用说明进行操作，严禁私自改动和拆卸设备。
第九条仪器仪表及自动控制设备的使用人员应当定期进行设备运行状态的检查，发现故障或异常情况应及时报告设备管理部门，并维护部门按照规定进行维修和保养。
第十条仪器仪表及自动控制设备的使用人员在操作设备时应穿戴合适的劳动防护用品，并遵守相关的操作规程和安全操作规定，确保工作的安全性和质量。
第四章仪器仪表及自动控制设备的维护与保养第十一条仪器仪表及自动控制设备的维护和保养工作应按照设备的使用说明和相关的维护手册进行，设备管理部门应当建立设备的维护计划和记录，定期进行设备的维护和保养。
控制装置与仪表PPT课件
二、硬件抗干扰措施
(1)变压器隔离（图2-3-5） (2)光电隔离（图2-3-6） (3)隔离放大器（图2-3-7） 2.中和变压器（图2-3-8） 3.浮空（图2-3-9） 4.屏蔽
6.滤波（图2-3-10） 7.隔离器件（图2-3-12和图2-3-13） 8.飞渡电容技术（图2-3-14）
图2-3-5 变压器隔离示意图
第二节 电容式差压/压力变送器
3) 测量气体流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便液体排入流程管道。 4) 测量蒸汽流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便冷凝液体流入引压管。 5) 使用侧面有排气/排液阀的变送器时，取压口应开在流程管道的侧 面。 6) 工作介质为液体时，排气/排液阀在上面，以便排除气体。 7) 工作介质为气体时，排气/排液阀在下面，以便排除积液，将法兰 旋转180°可以改变排气/排液阀的上、下位置。 8) 测量蒸汽或其他高温介质时，不应使变送器的工作温度超过极限 温度。
四、电压信号的辅助作用 五、活零点的含义 六、四线制与二线制
1.四线制（图2-2-1） 2.二线制（图2-2-2）
七、数字控制装置与仪表信号的标准化
图2-2-1 四线制传输
图2-2-2 二线制传输
第三节 控制装置与仪表的干扰及抑制
一、干扰的来源与形式
(1)经过漏电电阻耦合 (2)经过公共阻抗耦合 (3)电场耦合（图2-3-1） (4)磁场耦合（图2-3-2） 2.干扰的形式 (1)串模干扰（图2-3-3） (2)共模干扰（图2-3-4）
图1-4-4 叠加在4～20mA模拟信号上的HART数字信号
第四节 全数字控制装置与仪表间的通信方式
通信协议的特点
(1)变压器隔离（图2-3-5） (2)光电隔离（图2-3-6） (3)隔离放大器（图2-3-7） 2.中和变压器（图2-3-8） 3.浮空（图2-3-9） 4.屏蔽
6.滤波（图2-3-10） 7.隔离器件（图2-3-12和图2-3-13） 8.飞渡电容技术（图2-3-14）
图2-3-5 变压器隔离示意图
第二节 电容式差压/压力变送器
3) 测量气体流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便液体排入流程管道。 4) 测量蒸汽流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便冷凝液体流入引压管。 5) 使用侧面有排气/排液阀的变送器时，取压口应开在流程管道的侧 面。 6) 工作介质为液体时，排气/排液阀在上面，以便排除气体。 7) 工作介质为气体时，排气/排液阀在下面，以便排除积液，将法兰 旋转180°可以改变排气/排液阀的上、下位置。 8) 测量蒸汽或其他高温介质时，不应使变送器的工作温度超过极限 温度。
四、电压信号的辅助作用 五、活零点的含义 六、四线制与二线制
1.四线制（图2-2-1） 2.二线制（图2-2-2）
七、数字控制装置与仪表信号的标准化
图2-2-1 四线制传输
图2-2-2 二线制传输
第三节 控制装置与仪表的干扰及抑制
一、干扰的来源与形式
(1)经过漏电电阻耦合 (2)经过公共阻抗耦合 (3)电场耦合（图2-3-1） (4)磁场耦合（图2-3-2） 2.干扰的形式 (1)串模干扰（图2-3-3） (2)共模干扰（图2-3-4）
图1-4-4 叠加在4～20mA模拟信号上的HART数字信号
第四节 全数字控制装置与仪表间的通信方式
通信协议的特点
pid温度控制系统课设
沈阳理工大学课程设计目录第一章绪论 (1)1.1温度控制系统研究背景 (1)1.2PLC概况 (2)1.3研究主要内容 (2)第二章控制系统结构图的设计 (3)2.1控制系统结构图 (3)2.2系统结构组成 (3)第三章硬件设计、线路板设计 (4)3.1I/O分配表 (4)3.2硬件接线图 (4)3.3温度检测和控制模块 (5)第四章软件设计 (6)4.1PID控制程序设计 (6)4.2PID在PLC中的回路指令 (8)4.3回路输入输出变量的数值转换方法 (9)4.4程序设计流程图 (10)4.5S7-200程序设计梯形图 (11)第五章系统测试 (16)5.1PLC调试方法与结果 (16)5.2MCGS调试方法与结果 (16)第六章锅炉夹套水温PID控制 (17)6.1控制原理框图 (17)6.2实验内容与步骤 (18)第七章组态软件界面、逻辑、代码 (21)7.1MCGS组态软件 (21)7.2组态软件设计 (22)7.3代码 (23)第八章数据采集硬件系统构件、连线 (24)8.1数据采集硬件系统构件 (24)8.2硬件系统连线 (24)第九章实验结果曲线及分析 (25)第十章总结 (27)参考文献 (28)第一章绪论1.1 温度控制系统研究背景温度与人们的生存生活生产息息相关。
从古人类的烧火取暖，到今天的工业温度控制，处处都体现了温度控制。
随着生产力的发展，人们对温度控制精确度要求也越来越来高，温度控制的技术也得到迅速发展。
传统的温度控制器多由继电器组成的，但是继电器的触点的使用寿命有限，故障率偏高，稳定性差，无法满足现代的控制要求。
而随着计算机技术的发展，嵌入式微型计算机在工业中得到越来越多的应用。
将嵌入式系统应用在温度控制系统中，使得温度控制系统变得更小型，更智能。
随着国家的“节能减排”政策的提出，嵌入式温度控制系统能够降低能耗，节约成本这一优点使得其拥有更加广阔的市场前景，而PLC就是最具代表性的一员。
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1. 现场仪表智能化 —— 具有本地控制和总线通信 的能力；
2. 控制系统结构彻底分散。
• 现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂 的底层网络.
• 总线是构成自动化系统的纽带，网络所传输的是控制信息。
• 它是有别于计算机网络，电视、电话网络的另一类网络
• 特点： – 适应工业应用环境， – 要求实时性强，可靠性高，安全性好。 – 多为短帧传送， – 通信的传输速率相对较低。
Kp
)(s
2K D
s
K
2 p
1K I K D
)
2K D
不难看出，引入PID调节器后，系统的型号数增加了Ⅰ，还提供了两个实 数零点。因此，对提高系统的动态特性方面其控制规律
PD调节器
R(s)
E(s)
Kp
M (s) G0 (s)
KDs
调节器的运动方程：
被调量 检测元件
执行单元
自动 调节单元 手动
操作单元 给定单元
变送单元 显示单元
单元组合仪表
DDZ－ I 型（50年代）：电子管与磁放大器型； DDZ－ II 型（60年代）：晶体管型； DDZ－III 型（70年代）：集成运算放大器型； DDZ－ S 型（80年代）：智能微处理器型；
• 目标：大型企业综合自动化的需要； • 基本构成元件：集成运算放大器； • 结构特点：将以下两大功能分开
de(t) m(t) K pe(t) K pTD dt
式中：KD=KpTD——微分调节器比例系数；
TD——微分时间常数。 传递函数：G c (s) K p K Ds＝K p＋K pTD s＝K（p 1＋TD s）
为了说明调节器的物理意义，以二阶系统为例：
G 0 (s)
ω
2 n
s(s 2ζ
解决了模拟仪表体积庞大、功能单一，控制系统实现困难等缺点， 实现了将控制策略的硬接线变为软接线 ！
• STD总线工业PC；
• PC总线（ISA与PCI）工业PC；
• PC104标准工业PC； 优点：
缺点：
1、软件资源丰富； 2、硬件功能软件化； 3、系统构成灵活；
（给水泵控制）
1、可靠性依赖于设计； 2、使用人员专业性强；
2、比例——积分(PD)调节器及其控制规律
PD调节器
c(t)
cmax 1
0
t a t1
t2 tb t3 t 4 t5
t
e(t)
1
R(s)
E(s)
M (s)
Kp
G0 (s)
0
t
KDs
•
e(t)
0
由微分调节器作用由TD决定。
t
TD大，微分作用强，TD小，
m(t)
微分作用弱，选择好TD很重
要。
0
t
由以上分析可知： 微分控制是一种 “预见” 型的控制。它测出 e(t) 的瞬 时变化率，作为一个有效早期修正信号，在超调量出现前会产 生一种校正作用。 如果系统的偏差信号变化缓慢或是常数，偏差的导数就很 小或者为零，这时微分控制也就失去了意义。 注意：模拟PD调节器的微分环节是一个高通滤波器，会使 系统的噪声放大，抗干扰能力下降，在实际使用中须加以注意 解决。
1 全数字化
6 多功能仪表
2
7 开放性
3 双向传输
8 互操作性
4 自诊断
9 智能化与自治性
5 节省布线及控制室空间
PID（比例—积分—微分）调节器在工业控制中得到广泛地应 用。它有如下特点： 1.对系统的模型要求低 实际系统要建立精确的模型往往很困难。而PID调节器 对模型要求不高，甚至在模型未知的情况下，也能进行调节。 2.调节方便 调节作用相互独立，最后以求和的形式出现的，人们可改 变其中的某一种调节规律，大大地增加了使用的灵活性。 3.适应范围较广 一般校正装置，系统参数改变，调节效果差，而PID调节器 的适应范围广，在一定的变化区间中，仍有很好的调节效果。
ωn)
系统的开环传递函数：
G(s)
Gc
(s)G 0 (s)
ω
2 n
(K p
s(s 2ζ
K Ds) ωn)
以上分析可知： PD调节器的引入，相当于给原系统的开环传递函数增加了一个 s= －Kp / KD 的零点.
系统输出超调分析
（电动机振动系统）
c(t)
a.0＜t＜t1：
cmax
e(t) > 0，电动机提供
显示、操作功能 — 操作盘； 调节、运算与控制功能— 控制柜；
调节对象
执行单元
自动 调节单元 手动
操作单元 给定单元
被调量
检测元件
现场
变送单元
显示单元
集控室
组件组装式仪表分布图
• 单回路数字调节器（可编程调节器） 用于模拟量连续调节；
• 可编程控制器PLC 用于开关量顺序控制；
• 分散控制系统 DCS 由网络分为上下两层：上层实现数据处理与监 督控制，下层实现控制功能；
PID调节器
R(s)
E(s)
Kp
KI
s
KDs
M (s)
G0 (s)
C (s)
PID调节器的运动方程为： m(t) Kpe(t) KI
写成传递函数形式
e(t)dt
KD
de(t) dt
G e (s)
M(s) E(s)
Kp
KI s
KDs
Kp K D (s G e (s)
K
2 p
4K I K D
1
了过大的转矩，同时又
没有阻尼所造成的。
（解决：t= ta时提前制动） 0 b.t1＜t＜t3：
ta t1 t2 t b t3 t 4 t5
t
e(t) ＜ 0 ，电动机转矩 e(t)
也为负，使输出相反加
速下降，由于惯性的存
1
在，加之缺少阻尼，在
t3< t< t5的时间内，出现 了向下的超调量。
0
t
PD调节器对系统动态响 应的影响分析。
一、控制仪表与装置的分类与发展 二、调节器 三、执行器 四、变送器
• 单参数，单回路； • 检测、放大、显示与控制是一个整体； • 系统功能固定； • 仪表之间不能相互兼容；
• 整套仪表分为若干个独立功能单元； • 各功能单元之间以统一标准信号联系； • 可以灵活组合各种控制系统；
阀门
调节对象
4、成本较低；
网络分布结构图
DCS系统结构分布图
优点： 1. 4C技术综合应用； 2. 计算机网络的使用； 3. 使用方便； 4. 功能丰富； 缺点： 1. 数字化不彻底； 2. 没有通信标准，兼容性差； 3. 自动化孤岛；
进入80年代中后期，由于微电子技术、软件技术的 长足发展，现代通信技术逐步向工业控制系统渗透，导 致了现场总线逐步取代了4～20mA的模拟信号传输线， 并由此引发了控制系统领域的技术革命。主要表现为：
2. 控制系统结构彻底分散。
• 现场总线是自动化领域的通信、网络技术, 也被称之为工厂 的底层网络.
• 总线是构成自动化系统的纽带，网络所传输的是控制信息。
• 它是有别于计算机网络，电视、电话网络的另一类网络
• 特点： – 适应工业应用环境， – 要求实时性强，可靠性高，安全性好。 – 多为短帧传送， – 通信的传输速率相对较低。
Kp
)(s
2K D
s
K
2 p
1K I K D
)
2K D
不难看出，引入PID调节器后，系统的型号数增加了Ⅰ，还提供了两个实 数零点。因此，对提高系统的动态特性方面其控制规律
PD调节器
R(s)
E(s)
Kp
M (s) G0 (s)
KDs
调节器的运动方程：
被调量 检测元件
执行单元
自动 调节单元 手动
操作单元 给定单元
变送单元 显示单元
单元组合仪表
DDZ－ I 型（50年代）：电子管与磁放大器型； DDZ－ II 型（60年代）：晶体管型； DDZ－III 型（70年代）：集成运算放大器型； DDZ－ S 型（80年代）：智能微处理器型；
• 目标：大型企业综合自动化的需要； • 基本构成元件：集成运算放大器； • 结构特点：将以下两大功能分开
de(t) m(t) K pe(t) K pTD dt
式中：KD=KpTD——微分调节器比例系数；
TD——微分时间常数。 传递函数：G c (s) K p K Ds＝K p＋K pTD s＝K（p 1＋TD s）
为了说明调节器的物理意义，以二阶系统为例：
G 0 (s)
ω
2 n
s(s 2ζ
解决了模拟仪表体积庞大、功能单一，控制系统实现困难等缺点， 实现了将控制策略的硬接线变为软接线 ！
• STD总线工业PC；
• PC总线（ISA与PCI）工业PC；
• PC104标准工业PC； 优点：
缺点：
1、软件资源丰富； 2、硬件功能软件化； 3、系统构成灵活；
（给水泵控制）
1、可靠性依赖于设计； 2、使用人员专业性强；
2、比例——积分(PD)调节器及其控制规律
PD调节器
c(t)
cmax 1
0
t a t1
t2 tb t3 t 4 t5
t
e(t)
1
R(s)
E(s)
M (s)
Kp
G0 (s)
0
t
KDs
•
e(t)
0
由微分调节器作用由TD决定。
t
TD大，微分作用强，TD小，
m(t)
微分作用弱，选择好TD很重
要。
0
t
由以上分析可知： 微分控制是一种 “预见” 型的控制。它测出 e(t) 的瞬 时变化率，作为一个有效早期修正信号，在超调量出现前会产 生一种校正作用。 如果系统的偏差信号变化缓慢或是常数，偏差的导数就很 小或者为零，这时微分控制也就失去了意义。 注意：模拟PD调节器的微分环节是一个高通滤波器，会使 系统的噪声放大，抗干扰能力下降，在实际使用中须加以注意 解决。
1 全数字化
6 多功能仪表
2
7 开放性
3 双向传输
8 互操作性
4 自诊断
9 智能化与自治性
5 节省布线及控制室空间
PID（比例—积分—微分）调节器在工业控制中得到广泛地应 用。它有如下特点： 1.对系统的模型要求低 实际系统要建立精确的模型往往很困难。而PID调节器 对模型要求不高，甚至在模型未知的情况下，也能进行调节。 2.调节方便 调节作用相互独立，最后以求和的形式出现的，人们可改 变其中的某一种调节规律，大大地增加了使用的灵活性。 3.适应范围较广 一般校正装置，系统参数改变，调节效果差，而PID调节器 的适应范围广，在一定的变化区间中，仍有很好的调节效果。
ωn)
系统的开环传递函数：
G(s)
Gc
(s)G 0 (s)
ω
2 n
(K p
s(s 2ζ
K Ds) ωn)
以上分析可知： PD调节器的引入，相当于给原系统的开环传递函数增加了一个 s= －Kp / KD 的零点.
系统输出超调分析
（电动机振动系统）
c(t)
a.0＜t＜t1：
cmax
e(t) > 0，电动机提供
显示、操作功能 — 操作盘； 调节、运算与控制功能— 控制柜；
调节对象
执行单元
自动 调节单元 手动
操作单元 给定单元
被调量
检测元件
现场
变送单元
显示单元
集控室
组件组装式仪表分布图
• 单回路数字调节器（可编程调节器） 用于模拟量连续调节；
• 可编程控制器PLC 用于开关量顺序控制；
• 分散控制系统 DCS 由网络分为上下两层：上层实现数据处理与监 督控制，下层实现控制功能；
PID调节器
R(s)
E(s)
Kp
KI
s
KDs
M (s)
G0 (s)
C (s)
PID调节器的运动方程为： m(t) Kpe(t) KI
写成传递函数形式
e(t)dt
KD
de(t) dt
G e (s)
M(s) E(s)
Kp
KI s
KDs
Kp K D (s G e (s)
K
2 p
4K I K D
1
了过大的转矩，同时又
没有阻尼所造成的。
（解决：t= ta时提前制动） 0 b.t1＜t＜t3：
ta t1 t2 t b t3 t 4 t5
t
e(t) ＜ 0 ，电动机转矩 e(t)
也为负，使输出相反加
速下降，由于惯性的存
1
在，加之缺少阻尼，在
t3< t< t5的时间内，出现 了向下的超调量。
0
t
PD调节器对系统动态响 应的影响分析。
一、控制仪表与装置的分类与发展 二、调节器 三、执行器 四、变送器
• 单参数，单回路； • 检测、放大、显示与控制是一个整体； • 系统功能固定； • 仪表之间不能相互兼容；
• 整套仪表分为若干个独立功能单元； • 各功能单元之间以统一标准信号联系； • 可以灵活组合各种控制系统；
阀门
调节对象
4、成本较低；
网络分布结构图
DCS系统结构分布图
优点： 1. 4C技术综合应用； 2. 计算机网络的使用； 3. 使用方便； 4. 功能丰富； 缺点： 1. 数字化不彻底； 2. 没有通信标准，兼容性差； 3. 自动化孤岛；
进入80年代中后期，由于微电子技术、软件技术的 长足发展，现代通信技术逐步向工业控制系统渗透，导 致了现场总线逐步取代了4～20mA的模拟信号传输线， 并由此引发了控制系统领域的技术革命。主要表现为：