第一篇 过程控制系统
第一章 单回路反馈控制系统 简称：单回路控制系统、简单控制系统
在所有反馈控制系统中，单回路反馈控制系统是最基本、结构最简单的一种。 在生产过程控制中应用得最为广泛的、并能解决大量控制问题的系统
（70%）。 研究单回路系统的分析和设计方法，是研究复杂控制系统的基础。 1.1 单回路系统的结构组成一、
系统的组成举例 ： 如图所示的水槽，流入量 F1、流出量F2，为了控制水槽
的液位L不变，选择相应的变送器、控制器、控制阀，并按左图组成单回反馈控制系统。
图1-2 水槽液位控制系统
注： LC表示液位控制器，sp代表控制器的给定值。
假定控制阀为气闭，控制器为反作用。
偏差：测量信号与给定值之差。
当测量值大于给定值时，偏差为正，反之为负。第一种情况（初始状态：平衡
状态F1=F2） 入口阀突然开大 → F1>F2 → L↑ → 正偏差 → 输出减小 → 控制阀↑ →
F2 ↑→ L↓→F1=F2→ 系统达到新的平衡入口阀突然开小→ F1<F2→L ↓ → 负偏差 → 输出增大 → 控制阀↓ → F2 ↓→ L ↑ → F1=F2 → 系统达到新的平
衡
第二种情况初始状态：平衡状态F1=F2）出口阀突然开大 →F２>F1→L ↓→ 负偏差 →输出增大 →控制阀↓→F2↓→ L↑→ F1=F2→系统达到新的平
衡 出口阀突然关小→ F1>F2 → L ↑ → 正偏差 → 输出减小 → 控制阀↑ →
F2 ↑ → L ↓ → F1=F2→系统达到新的平衡
3
单回路控制系统方框图
R(S)：给定值的拉氏变换式 Gc(S)：控制器传递函数
X(S)：测量值的拉氏变换式 Gv(S)：控制阀传递函数
E(S)：偏差的拉氏变换式 Gm(S) 变送器传递函数
U(S)：控制信号的拉氏变换式 Go(S)：对象控制通道的传函 Q(S)：操纵变量的拉氏变换式 Gf(S)：对象扰动通道的传函
1 目录
1 引言----------------------------------------------------------2
2 系统变量的确定------------------------------------------------2
3 控制方案的确定------------------------------------------------2
4 被控对象的特性------------------------------------------------3
5 调节器控制规律的确定------------------------------------------5
5.1 PID调节原理----------------------------------------------5
5.2 PID调节器的参数整定--------------------------------------6
（1）各个环节传递函数及各个参数的确定------------------------6
(2)整定过程-------------------------------------------------7
6 仪表的选型----------------------------------------------------10
6.1调节器的选用---------------------------------------------10
6.2执行器的选择---------------------------------------------11
6.3液位变送器-----------------------------------------------12
7 总结-----------------------------------------------------------14
过程控制实验报告
学 院：
学 号：
姓 名：
实验指导老师：
日 期：
一、 实验要求与简介 .................................. 3
二、 控制原理 ......................................... 4
三、 实验设备详细介绍 .................................. 6
四． 实验过程调试……………………………………………………..15
五．单回路控制系统……………………………………………………16
六．课程总结…………………………………………………………..16
一． 实验要求与简介
要求：设计液位控制系统，利用实验室过程控制设备构建单回路PID液位控制系统。了解设备的结构框架，学习对象模型建立的方法和技术、PID参数整定技术、自动化仪表选择相关技能。根据实验条件和系统配置确定实验过程性能指标。综合考虑抗干扰问题、系统稳定性问题、动态性能、稳态偏差等，对实验结果进行分析。实验目标如下：
A. 了解实验设备，能够根据实物画出系统框图；
B. 了解和掌握P909自动化仪表的应用场合和使用方法；
C. 熟悉PID参数整定技术，在实验中正确运用，分析参数整定的作用和效果；
D. 熟悉液位控制系统中各种自动化测量点、调节阀的相关技术参数；
E. 实现单回路液位控制，有基本的系统调节能力。
液位的自动控制在工业生产领域应用的非常普遍，就控制系统本身而言，其含有压力传感器、计算机与采集板组成的控制器、执行器（水泵）、控制对象（水箱）等。本次实验的主要任务是了解一个完整的液位系统的组成、构成液位控制系统的各个部件的工作原理及连接方式、工业上离散控制系统的通信标准、熟悉p909仪表的操作并实现单回路液位控制，有基本的液位调节能力。
精馏塔PID控制系统简介
一、PID控制系统
单回路控制系统通常是指由一个检测元件及一个变送器、一个控制器、一个执行器、一个被控对象所组成的一个闭合回路的控制系统，又称简单控制系统或单参数控制系统。单回路控制系统是所有过程控制系统中最简单、最基本、应用最广泛和最成熟的一种，约占控制回路的80%以上，适用于被控对象滞后时间较小、负荷和干扰变化不大、控制质量要求不很高的场合。控制器在冶金、石油、化工、电力等各种工业生产中应用极为广泛。要实现生产过程自动控制，无论是简单的控制系统，还是复杂的控制系统，控制器都是必不可少的。控制器是工业生产过程自动控制系统中的一个重要组成部分。它把来自检测仪表的信号进行综合，按照预定的规律去控制执行器的动作，使生产过程中的各种被控参数，如温度、压力、流量、液位、成分等符合生产工艺要求。主要介绍在工业控制中有一定影响力的DDZ-Ⅲ型控制器的控制规律、构成原理和使用方法。
二、控制器的控制规律：
在自动控制系统中，由于扰动作用的结果使被控参数偏离给定值，从而产生偏差，控制器将偏差信号按一定的数学关系，转换为控制作用，将输出作用于被控过程，以校正扰动作用所造成的影响。被控参数能否回到给定值上，以怎样的途径、经过多长时间回到给定值上来，即控制过程的品质如何，不仅与被控过程的特性有关，而且也与控制器的特性，即控制器的规律有关。
所谓控制器的控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。这种规律反映了控制器本身的特性。
控制器的基本控制规律由比例（P）、积分（I）、微分（D）三种。这三种控制规律各有其特点。
三、精馏塔主要测量控制点的测控方法、装置和设备的报警连锁简介
1、塔釜上升蒸汽量的控制：
塔釜上升蒸汽量是由塔釜加热电压来决定的，控制塔釜加热电压即可控制塔釜上升蒸汽量
2、回流比控制：
3、塔釜液位控制液位设置有上、下限报警功能：
