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过程控制第一章 绪论

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过程控制系统 第1章

过程控制系统 第1章

1.1控制理论与过程控制系统的发展状况（续）

1970年左右起，为了解决大规模复杂系统的 优化与控制问题，现代控制理论和系统理论相 结合，逐步发展形成了大系统理论 （Mohammad，1983）。
核心思想是系统的分解与协调，多级递阶优化与
控制（Mesarovie，1970）正是应用大系统理论的 典范。 大系统理论仍未突破现代控制理论的基本思想与 框架，除了高维线性系统之外，它对其它复杂系 统仍然束手无策。
③操纵变量：受控制器操 纵的用以克服干扰的影 响，使被控变量保持设 定值的物料量或能量 （流过控制阀介质的流 量）。 ④扰动：除操纵变量外， 作用于被控过程并引起 被控变量变化的因素 （使被控变量偏离
图7-4 锅炉汽包水位控制
操纵变量：水的流量 扰动：水压力、蒸汽压力
⑤设定值：工艺参数 所要求保持的数值 ⑥偏差：被控变量设 定值与实际值之差
蒸汽 汽 包
给水
操作人员所进行的工作有三方面:
①检测
用眼睛观察玻璃管液位计液位的高 低,并通过神经系统告诉大脑. 大脑根据眼睛看到的液位高度 , 加以思考分析 , 然后根据操作经 验,经思考决策后发出命令。 根据大脑发出的命令 , 通过双手去 改变阀门开度.
②运算、命令 ③执行
2 自动控制
自动化装置的三个部分分别是 ： ①测量元件与变送器
控制变压器活动触点的位 置即改变了输入电压，则 通过电阻丝的电流将产生 变化，使恒温箱得到不同 的温度。 被控变量是恒温箱的温度， 经热电偶测量并与设定值 比较后，其偏差经过放大 器放大，控制电动机的转 向，然后经过传动装置， 移动变压器的活动触点位 置。结果使偏差减少，直 到温度达到给定值为止。
随动控制系统
1.2.4 控制系统的分类

高等过程控制-第1章绪论

高等过程控制-第1章绪论

☆工业生产过程的目标 在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径将
原材料加工成预期的合格产品。
原材料
理想条件
合格产品
干扰
控制
产品？
过程控制主要是指连续过程工业的过程控制
过程控制
☆过程控制的任务：
在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性基础基 础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物 流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段，实现生 产过程的控制目标。
最大动态偏差ym或超调量 衰减率衰减比n
静态偏差 y()或e()
时域指标
1．静态偏差y()或e()
静态偏差，也称余差，是指被调量的稳态 值与给定值的长期偏差。
e()= r()—y() 静态偏差是衡量控制系统准确性的重要指 标之一，它反映了控制系统的调节精度 。
2．控制过程时间（调节时间，回复时间）ts
对于定值控制系统，控制过程时间是指阶跃响应曲 线由开始起到最后一次进入偏离稳态值为±△范围，并 且以后不再越出此范围的时间即 t≥ts 时 ｜ y（t）－ y（∞）｜≤ △ ， △= 5%或2%
（5%y1或2%y1）
对于随动控制系统，控制过程时间是指被调量与其 稳态值之差不超过稳态值的±5%或±2%所需要的时间， 就认为控制过程已经结束。即 t≥ts 时 y（t）－ y（∞）≤ ±5%y（∞）
二、什么是高等过程控制？
1、由来
为实现上述工业生产过程的目标
工业自动化
现代化大型企业过程控制已采用先进的DCS系统
但是 绝大多数控制回路仍采用PID控制
（Proportional Integral and Differential）
据报道：85% —95%控制回路采用传统PID控制； 约5% —15%控制回路PID控制不能奏效或效果不好 Why？

自动化仪表及过程控制第一章绪论(doc 8页)

自动化仪表及过程控制第一章绪论(doc 8页)

自动化仪表及过程控制第一章绪论(doc 8页)第一章绪论⏹本章提要1.过程控制系统的基本概念2.过程控制的发展概况3.过程控制系统的组成4.过程控制的特点及分类5.衡量过程控制系统的质量指标⏹授课内容第一节过程控制的发展概况1.基本概念✧过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。

(P3)✧过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。

(P3)2.过程控制的重要性●进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。

过程控制是自动化技术的重要组成部分。

在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提●●现车间或大型装置的集中控制。

主要特点：检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构------多变量系统，各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统；控制目的------提高控制质量或实现特殊要求；理论-----除经典控制理论，现代控制理论开始应用。

✧前馈控制-----按扰动来控制，在扰动可测的情况下，可以地提高控制质量。

✧选择性控制-----在生产过程遇到不正常工况或被控量达到安全极限事，自动实现的保护性控制。

●19世纪70年代以来(全盘自动化阶段)：发展到现代过程控制的新阶段，这是过程控制发展的第三个阶段。

主要特点：检测和控制仪表-----新型仪表、智能化仪表、微型计算机；过程控制系统结构-------由单多变量系统，由PID控制规律特殊控制规律，由定值控制最优控制、自适应控制，由仪表控制系统智能化计算机分布式控制系统；理论-----现代控制理论过程控制领域，如状态空间分析，系统辨识与状态估计，最优滤波与预报。

3.集散控制系统(DCS)✧集散控制系统-----是集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体的装置。

过程控制原理复习提纲

过程控制原理复习提纲

调节器进行状态转换后，输出值不发生跳动，即状态转换无冲 击。
-15 什么是调节器的正作用、反作用？在电路中是如何实现的？ 正作用： 偏差=测量值-给定值 反作用 偏差=给定值-测量值，
2）运放输入端的切换开关实现的。
3-18 给出实用的PID数字表达式，数字仪表中常有哪些改进型PID算 法？ PID运算算式：
调节阀的工作流量特性 在实际的工艺装置上，调节阀由于和其他阀门、设备、管
道等串联使用，阀门两端的压差随流量变化而变化，这时的流量特性称 为~。
4-8 什么叫气动调节阀的气开式与气关式？其选择原则是什么？
气开式：无压力信号时阀全闭，随压力信号增大，阀门逐渐开大的气 动调节阀。
气关式：无压力信号时阀全开，随压力信号增大，阀门逐渐关 小的气动调节阀。
六、系统阶跃响应的单项性能指标：
（1） 衰减比n、衰减率
（2）最大动态偏差A和超调量
（3）残余偏差C（4）调节时间Ts和振荡频率w
系统阶跃响应的综合性能指标：
（1） 偏差积分IE (2)绝对偏差积分IAE （3）
平方偏差积分ISE （4）时间与绝对偏差乘
积积分ITAE
第一章课后题； 1-1 过程控制哪些特点？ 见第1页二题。
比例度P的物理意义：使控制器的输出变化满量程时（就是控制阀从全 关到全开或相反），相应的输入测量值变化占仪表输入量程的百分比。 P=1/Kp ,P越小，Kp越大，控制能力越强。 比例控制的优点;控制及时、反应灵敏、偏差越大、控制力度越大、但 控制结果存在余差。
DDZ-Ⅲ型仪表的特点 （1） 现场传输信号为DC 4~20mA,控制室联络信号为DC 1~5 V， 信号电流与电压的转换电阻为250欧。信号优点是电气零 点不是从零开始，而是从4mA开始，容易识别断电、断线 等故障。同样，因为最小电流不为零，为现场变送器实现 两线制创造了条件。现场变送器与控制室仪表仅用两根线 联系，DC 4~20mA既反映了信号又为现场总线提供了能 源，避免强电进入现场，有利于安全防爆。 （2） 广泛采用集成电路，仪表的电路简化、精度高、可靠性提 高、维修工作量较小。

过程控制习题与答案

过程控制习题与答案

过程控制习题与答案(总10页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第1章绪论思考题与习题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解答：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解答：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：控制器，被控对象，执行机构，检测变送装置。

1-3简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、设定（给定）值和偏差的含义解答：被控对象自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。

被控变量被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。

操纵变量受控制器操纵的，用以克服扰动的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。

扰动量除操纵变量外，作用于被控对象并引起被控变量变化的因素。

设定值被控变量的预定值。

偏差被控变量的设定值与实际值之差。

1-4按照设定值的不同形式, 过程控制系统可分为哪几类解答：按照设定值的不同形式又可分为:1．定值控制系统定值控制系统是指设定值恒定不变的控制系统.定值控制系统的作用是克服扰动对被控变量的影响,使被控变量最终回到设定值或其附近.以后无特殊说明控制系统均指定值控制系统而言.2.随动控制系统随动控制系统的设定值是不断变化的.随动控制系统的作用是使被控变量能够尽快地,准确无误地跟踪设定值的变化而变化3.程序控制系统程序控制系统的设定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即设定值按一定的时间程序变化。

1-5 什么是定值控制系统解答：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。

1-6 什么是被控对象的静态特性什么是被控对象的动态特性为什么说研究控制系统的动态比其静态更有意义解答：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。

《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案

《过程控制与自动化仪表(第2版)》课后答案

V / cm3
P / ( Pa / cm2 )
54.3 61.2
61.8 49.5
72.4 37.6
88.7 28.4
118.6 19.2
194.0 10.1
试用最小二乘一次完成算法确定参数 α 和 β 。要求： （1） 写出系统得最小二乘格式。 P / ( Pa / cm 2 ) （2） 编写一次完成算法得 MATLAB 程序并仿真。 解： （1） 因为 PV
（2）该过程的框图如下：
−
−
Q1 (s )
−
1 C1S
H 1 (s )
1 R12
Q12 (s )
−
1 C2S
H 2 (s )
Q2 (s )
1 R2
Q3 (s )
1 R3
（3）过程传函： 在（1）中消去中间变量 ∆q2 、 ∆q3 、 ∆q12 有：
∆h1 ∆h1 ∆h2 d∆h1 ⎧ ⎪ ∆q1 − R − R + R = C1 dt (1) ⎪ 2 12 12 ⎨ ⎪ ∆h1 − ∆h2 − ∆h2 = C d∆h2 (2) 2 ⎪ R3 dt ⎩ R12 R12
H (s )
Q1 (s )
。
R1 q1 h
R2
q2
R3
q3
解：假设容器 1 和 2 中的高度分别为 h1 、 h2 ， 根据动态平衡关系，可得如下方程组：
d ∆h1 ⎧ (1) ⎪∆q1 − ∆q2 = C dt ⎪ ⎪∆q − ∆q = C d ∆h2 ( 2 ) 3 ⎪ 2 dt ⎪ ∆h ⎪ ( 3) ⎨∆q2 = R2 ⎪ ⎪ ∆h (4) ⎪∆q3 = 2 R3 ⎪ ⎪∆h = ∆h − ∆h (5) 1 2 ⎪ ⎩

过程控制第一章


操纵 变量
给定 值

1.2.2 过程控制系统的分类：
1.按系统的开环和闭环分类 （1）开环控制系统
系统的被控量对系统的控制作用没影响，结构简单，没有 闭合回路，控制精度取决于系统各组成环节的精度。 有干扰时无法自动补偿，精度不能保证。只适用于输入和 输出关系已知，且不存在干扰或干扰很弱的场合。

态值上下振荡的次数；

上升时间tr：该时间是指系统的输出量第一次到达输出稳态 值所对应的时刻。对于无振荡的系统，常把输出量从输出稳 态值的10%到输出稳态值的 90%所对应的时间叫为上升时间；

延迟时间：响应曲线首次达到静态值的一半所需的时间， 记为td;
衰减比N：第一个波峰与第二个波峰之比，是反应过程稳定 性的一个指标。N>1为衰减振荡，N=1为等幅振荡，N<1为 发散振荡。 振荡周期T：从第一个波峰到第二个波峰的时间。 T的倒数为振荡频率，T越短。快速性越好。
被控对象中要求保持 设定值的工艺参数
除操纵变量外，作用于被 控对象并引起被控变量变 化的因素 给定值与实际值 蒸汽复合负荷的变化 之差 冷却水温度的变化
扰动 量
偏 差
被控 对象 锅炉汽包
被控变量 锅炉给水量 汽包的期望水位 的预定值 受控制器操纵，用以克服扰 动的影响使被控量保持设定 值的物料量或能量
过程控制
第一章 绪论
课程考核
平时成绩（占40% ）：出勤+课堂提 问+作业；

大作业（占60% ）。

先修课程：自动控制原理
第一章 绪论

人工控制与自动控制：
1.1 概述--过程控制及发展历史

一、什么是过程控制？
过程（工业生产过程）：在生产装置或设备中 进行的物质和能量的相互作用和转换过程。 工业生产过程可分为： 连续生产过程和离散生产过程。 连续生产过程、离散生产过程和间歇生产过程 （批量生产过程）。

过程控制第1章_绪论


36
§1-3 方块图与流程图
反馈： 闭环控制系统中，输出变量（或信号）沿着回路中的 信号流动方向总会返回到系统的输入端，与给定值进 行比较。这种把系统（或方块）的输出信号引回到系 统输入端的做法叫做反馈。
若反馈信号（被控变量测量值z）与给定值信号的方 向相反，即反馈信号z 取负值，则叫做负反馈。 测量信号与给定值信号方向相同，则叫做正反馈。 闭环控制系统是靠负反馈来达到控制的目的。 例：储槽液位控制系统；炉温控制系统
1

一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式： 1 ．传热过程 通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温 度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换 热器 2 ．燃烧过程 通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力 和热源。典型设备：加热炉
2
一、生产过程及其特点 3 ．化学过程 由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的 产品的反应过程。典型设备：反应器
按被控变量的名称分类 温度，压力，流量，液位，成分等控制系统
按被控变量的数量分类 单变量控制系统，多变量控制系统
按控制器的控制规律分类 比例P控制系统，比例积分PI控制系统，比例微积分PID 控制系统 按控制系统的结构分类 反馈控制系统，前馈控制系统，前馈-反馈控制系统，
21
二、过程控制系统的分类
41
§1-3 方块图与流程图
图1-7 液体贮槽的工艺控制流程图
图中所示，工艺控制流程图主要是由工艺设备、 管道、元件以及构成控制系统的仪表符号及信号线等 图形符号组成。
42
§1-3 方块图与流程图 仪表图形符号： 仪表图形符号可用来表达工业自动化仪表所 处理的被测变量和功能，还可以表示仪表或元件 的名称。 仪表图形符号是直径为12mm的细实圆圈， 并在其中标有仪表位号。 仪表位号由字母代号和数字编号组成，如下例所示：

第1章 过控绪论


1.1.3 过程控制系统的组成、分类及性能指标
(一）过程控制系统的组成（图1－3、图1－4）
（1）被控参数（亦称系统输出）y(t)： 被控过程内要求保持稳定的工艺参数；
（2）控制参数（亦称操作变量控制介质） q(t)：使被控参数保持期望值的物料 量或能量；
（3）干扰量f(t)：除被控参数外，作用 于被控过程并引起被控参数变化的各 种因数；
80年代初，随着计算机性能提高、体积缩小， 出现了内装CPU的数字控制仪表。基于 “集中管 理，分散控制” 的理念，在数字控制仪表和计算 机与网络技术基础上，开发了集中、分散相结合的 集散型控制系统（ DCS， Distributed Control System） 。
DCS系统实行分层结构，将控制故障风险分 散、管理功能集中。得到广泛应用。
1.组成（被控过程，系列化仪表）； 2.设计难（过程的复杂性，模型的不精确性）； 3.要求高（控制方案丰富）； 4.慢过程、参量控制； 5.定值控制
西安仪表厂
渭河电厂
巴基斯坦古杜电厂
核电厂
新疆炼油厂
武钢
哈尔滨伊兰煤气
哈尔滨伊兰煤气
污水处理厂
哈尔滨第三水厂
渭河化肥厂
扬子石化
项特征量作为性能指标，而偏差积分性能指标则是一 种综合性指标。由于在多数情况下，都希望得到衰减 振荡过程，所以以衰减振荡的过渡过程形式为例，讨 论控制系统的品质指标。
1. 系统阶跃响应的单项性能指标 单项性能指标包含了对控制系统的稳定性、准
确性和快速性三方面的评价。
1）衰减比n和衰减率ψ
设第一个波振幅为 B1、第三个波振幅为 B2
Tp
T
TS
t
闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线

过程控制系统教学大纲精选全文完整版

可编辑修改精选全文完整版教学大纲英文课程名称：Process Control课程编号：0201508总学时：48 （其中理论课学时：44 实验学时：4）总学分：3先修课程：微机原理与接口技术、自动控制理论Ⅰ、检测仪表及检测技术适用专业：自动化开课单位：电子信息与控制工程学院自动化教研室执笔人：张新荣审校人：刘星萍一、课程教学内容第一章绪论第一节过程控制系统的组成及其分类简单控制系统的组成；控制系统按照给定信号分类；按照控制结构分类。

第二节过程控制系统的特点第三节过程控制系统的质量指标第四节过程控制系统的发展概况自动化控制系统的几个发展时期的时间。

第二章被控过程的数学模型第一节概述建立被控过程数学模型的目的；被控过程数学模型的类型。

第二节解析法建立过程的数学模型单容水槽过程、双容水槽过程数学模型机理建模方法；液阻、液容的概念；阶跃响应曲线特点；有时延单容水槽过程、有时延双容水槽过程数学模型；多容过程数学模型。

第三节响应曲线辨识过程的数学模型由对象阶跃响应曲线用作图法及两点法确定对象的传递函数。

第三章变送单元第一节概述变送的基本概念。

各种差压变送器结构、原理、特点。

第三节温度变送器温度变送器组成、工作原理及线性化原理。

第七节微型化、数字化和智能化变送器变送器的发展趋势；各种微型化、数字化和智能化变送器的结构、原理。

第四章调节单元概述调节器基本概念；PID控制规律；各控制规律的特点；参数改变对控制质量的影响。

第一节 DDZ—Ⅲ型调节器DDZ-Ⅲ型调节器输入部分；PI部分；PD部分；硬手动；软手动电路；输出部分工作原理。

第二节改进型调节器抗积分饱和调节器；微分先行PID调节器；比例微分先行PID调节器。

第三节数字式调节器数字式调节器组成、特点、应用。

第五章执行单元第一节概述执行器的作用；执行器的分类。

第二节电动执行机构电动执行机构结构、工作原理。

第三节气动执行机构气动执行机构结构、工作原理、作用形式。

第四节气动薄膜调节阀调节阀的工作原理；调节阀的分类；调节阀的选择。

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调节器
执行器
被控对象
检测变送器
过程计算机控制系统的组成
f (t )
x(t )

y (t )
调节器
D/A A/D
执行器
被控对象
检测变送器 生产过程
计算机
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§1.3 过程控制的特点及系统分类
一、过程控制的特点
1、被控对象的多样性
2、对象特性的难辨性
白色系统、黑色系统、灰色系统
3、普遍存在滞后
4、特性往往具有非线性、大惯性
4、控制方案的确定 对于目标⑴： a: 温度单回路控制系统
b: 温度流量串级控制系统
对于目标⑵ ：
a: 温度单回路和烟气含氧
量单回路控制系统 b: 将系统看作MIMO进行建模 对于目标⑶： 与目标⑵中a方案类似，但 烟气含氧量的控制属于随 动系统 ORC：氧气流量控制器 TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器
产率重要手段，在社会生产的各个行业起着极其重 要的作用。其发展经历了以下几个阶段： 1、局部自动化阶段（50年代） 2、过程计算机控制系统阶段（60年代） 3、集中控制、多参数控制阶段（70年代） 4、集散控制阶段（80年代以后）
浙大中控DCS JX-3000XP
西门子自动化与驱动集团(A&D)
tp
二、静态质量指标
1、余差（静态偏差） 被控参数稳态值与期 望值之差，用C表示
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对于目标⑴： 热油出口温度 对于目标⑵ ：
热油出口温度、烟气含氧量
对于目标⑶：
热油出口温度、加热炉热
效率（烟气含氧量、排烟 温度、一氧化碳） ORC：氧气流量控制器 TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器
3、操作量的选择 对于目标⑴： 燃油流量 或 原油流量 对于目标⑵ ： 燃油流量 或 原油流量、 氧气流量（烟道挡板、送 风挡板） 对于目标⑶： 燃油流量 或 原油流量、 氧气流量（烟道挡板、送 风挡板） ORC：氧气流量控制器 TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器
5、选择控制算法 PID、内模控制、推理控制、预算控制、解耦控 制等等 6、检测变送器、执行器的选择 根据工艺介质等要求选择调节阀的气开、气 关方式，流量特性等 7、设计报警和联锁保护系统 8、控制系统的调试和投运 控制参数整定等
返回
§1.5 过程控制系统的质量指标
过渡过程质量指标 误差（偏差）性能指标
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§1.4 过程控制的任务和要求
一、对过程控制的要求 安全性 经济性 稳定性
二、过程控制的任务 在了解掌握工艺流程和生产过程的静态和动
态特性的基础上，根据对控制系统的三项要求，
应用控制理论对控制系统进行分析和综合，最后
采用适宜的技术手段加以实现。
简单地说，即 控制系统的设计及实现
三、过程控制系统设计和实现的步骤
P9
一、动态质量指标
1、衰减比 指振荡过程的第一个 波峰的振幅与第二个波峰 的振幅之比。
B n ' B
一般认为：n=4（4:1）时
系统过渡过程的稳定性能 较好，但温度等慢变化过 程取10:1为好。
一、动态质量指标
2、衰减率
B B' B
同衰减比一样，也是 衡量过渡过程稳定性的一 个动态指标，一般取
0.75 0.9
一、动态质量指标
3、最大偏差（或超调量） 对于定值控制系统 最大偏差B：第一个波峰 的峰值与期望值之差。 对于随动控制系统 超调量：

y(t p ) y() y ( )
1000 0
一、动态质量指标
4、过渡过程时间 系统过渡过程曲线进 入稳态区域（ 5 0 0 或 2 0 0 ）不再出来所需的时间， 用 t S 表示。 5、峰值时间
按给定值信号的特点分类 1、定值控制系统 是工业生产过程中应用最多的一种控制系统。在运 行过程中，系统被控量的给定值保持不变或保持在规定的 小范围内波动。 2、随动控制系统 被控量的给定值随时间任意变化的控制系统。它的主要 作用是克服一切扰动，使被控量及时跟踪给定值的变化。 3、程序控制系统 给定值按预定的时间程序来变化。如机械工业中退火 炉的温度控制系统，其给定值是按升温、保温、逐次降温 等程序变化的。
e(t ) -- 误差信号
q(t ) -z (t ) -u(t ) --
控制信号
操作量、控制参数（进水流量）
与输出量液位成正比的电压信号
f (t )-- 扰动信号
过程变量的含义 (1)设定（给定）值：被控变量的期望值 。
(2)被控变量：被控对象中要求保持设定数值或设定规律 的工艺参数。 (3)操纵变量：受控制器操纵的、用以调节被控变量使之 保持设定值或设定规律的物料量或能量 。 (4)扰动（干扰）量： 除操纵变量外，作用于被控对象 并引起被控变量变化的因素。
例2：液位控制系统
1、原理图 图中： 1– 贮罐 2– 差压变送器 3– 液位调节器
4– 调节阀
例2：液位控制系统
2、方框图
设定值
z (t )
f (t )
u (t )
e(t )

液位调节器
进水阀
q (t )
水箱
液位高度
液位检测变送器
x(t )-- 输入量（与贮罐设定液位对应的电压量）
y(t )-- 输出量、被控量（贮罐的实际液位）
系统组成 (1) 被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2) 检测、变送器：传感器课程中已做介绍。 (3) 调节器：利用一定的控制算法计算出控制量。 (4) 放大器：将控制信号进行放大以驱动调节阀。
(5) 执行器：控制进料量。
过程控制系统的基本方框图如下：
f (t )
x(t )

y (t )
以加热炉的控制为例 1、确定控制目标 ⑴ 在安全运行条件下，保证 热油出口温度稳定；
⑵ 在安全运行条件下，保证
热油出口温度稳定、烟气含 氧量稳定； ⑶ 在安全运行条件下，保 证热油出口温度稳定，而且 加热炉热效率最高； ORC：氧气流量控制器 TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器
2、选择测量参数（被控量）
如间歇式加温、齿轮运动等
二、过程控制系统的分类
一般分类 1、按工艺参数分类： 有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统、成分
控制系统、物位控制系统等。
2、按系统的任务分类：
有比值控制、均匀控制、前馈控制等。
3、按自动化装置的不同分类： 有常规控制系统、计算机控制系统。 4、按系统的结构特点分类： 有开环、闭环、前馈、复合控制
返回
§1.2 过程控制系统及其组成
一、过程控制系统
过程控制 ：凡是采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 通称为过程控制。(另有运动控制方向)
过程控制系统 ：凡是采用․․․进行自动控制的系
统称为过程控制系统。
过程控制系统中主要的被控物理量有：温 度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度以 及PH值等。
二、过程控制系统的基本组成
例1：发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统
1、原理图
图中：
1– 热电阻
2– 温度变送器 3– 温度调节器 4– 调节阀
例1：发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统
2、方框图
f (t )
u (t ) 设定值 e(t ) q (t ) 温度调节器 冷水阀 过热器 x(t ) z (t )
过热蒸汽温度 y (t )
温度检测变送器
x(t )-- 输入量（与过热蒸汽的设定温度对应）
y(t )-- 输出量、被控量（过热蒸汽的实际温度）
e(t ) -- 误差信号（一般为电压量）
u(t ) --
控制信号
q(t ) --
操作量、控制参数
与输出量成正比的测量信号 f (t ) -- 扰动信号
z (t ) --
SIMATIC PCS7
PCS7过程控制系统是一个全集成的、 结构完整、功能完善、面向整个生产过程的 过程控制系统。PCS7是西门子公司结合最 先进的计算机软、硬件技术，在西门子公司 S5，S7系列可编程控制器及TELEPERM系 列集散系统的基础上，面向所有过程控制应 用场合的先进过程
第一章 绪论
§1.1 生产过程自动化的发展概况和趋势 §1.2 过程控制系统及其组成
§1.3 过程控制的特点及系统分类
§1.4 过程控制的任务和要求
§1.5 过程控制系统的质量指标
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§1.1 生产过程自动化的发展概况和趋势
生产过程自动化是保持生产稳定、降低消耗、
减少成本、改善劳动条件、保证安全和提高劳动生