自動化儀表與過程控制複習資料
1、過程控制的特點？
答：①物件複雜②物件存在滯後③ 物件特性具有非線性④控制系統複雜
2、過程控制系統的3個主要發展階段
答：①儀表自動化階段②計算機控制階段③綜合自動化階段
3、過程控制系統的基本組成
答：①被控物件②感測器和變送器③控制器（調節器）④執行器⑤控制閥
4、定值控制系統、隨動系統、程式控制系統的定義
答：①定值控制系統：設定值保持不變（為一恆定值）的反饋控制系統稱為定值控制系統。
②隨動系統：設定值不斷變化，且事先是不知道的，並要求系統的輸出（被控變數）隨之而變化。③程式控制系統：
設定值也是變化的，但它是乙個已知的時間函式，即根據需要按一定時間程式變化。
5、遞減比（衰減比）、超調量、過渡過程時間、靜態偏差、相應曲線評價準則（iae/ise/itae）。
答：（1）遞減比：根據實際操作經驗，為保持足夠的穩定裕度，一般希望過渡過程有兩個波左右，與此對應的衰減比在4:1到10:1的範圍內。
（2）超調量：最大動態偏差佔設定值的百分比稱為超調量。（不能過大）
（3）過渡過程時間：原處於平衡的控制系統受擾動後，由於系統的控制作用，被控量過渡到被控量穩態值的2％～5％時，達到新的平衡狀態所經歷的時間，也稱為過渡過程時間、穩定時間。
（4）靜態偏差：過渡過程結束，設定值與被控引數的穩態值之差。
（5）相應曲線評價準則：誤差積分ie（不合理）；絕對誤差積分iae（公認，常用）；平方誤差積分ise（抑制大誤差）；偏差絕對值與時間乘積積分（itae）（抑制長時間過渡過程）。
1、量程調整的目的：使變送器的輸出訊號上限值與測量範圍的上限值相對應。量程調整相當於改變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變變送器輸出訊號y與輸入訊號x之間的比例係數。
2、零點調整和零點遷移：零點調整使變送器的測量起點為零，而零點遷移是把測量的起始點由零遷移到某一數值（正值或負值）。測量的起始點由零變為某一正值，稱為正遷移；反之稱為負遷移。
遷移的目的：使變送器輸出的起點與被測量起點相對應。
零點遷移以後，變送器的輸入輸出特性沿x座標向右或向左平移了一段距離，其斜率並沒有改變，即變送器的量程不變。進行零點遷移，再輔以量程調整，可以提高儀表的測量精度。
1、節流現象：流體在流過節流裝置時，在節流裝置前後的管壁處，流體的靜壓力產生差異的現象稱為節流現象。節流裝置包括節流件和取壓裝置。
2、節流件是能使管道中的流體產生區域性收縮的元件，應用最廣泛的是孔板，其次是噴嘴、文丘里管等。
節流原理：具有一定能量的流體，才可能在管道中流動。流動著的流體含有兩種能量——靜壓能和動能。
3、體積流量質量流量：
結論：流量與節流件前後壓差的平方根成正比。只要測得差壓（p1-p2）便可測得流量。
4、 標準節流裝置：包括標準節流件和標準取壓裝置。節流裝置標準化的具體內容有：
節流裝置的結構、尺寸、公差、光潔度、取壓孔位置和使用條件等。標準節流件有：孔板、噴嘴、文丘里管、節流裝置、導壓管。
5、標準取壓方式：國家規定標準的取壓方式有角接取壓、法蘭取壓和d－d/2取壓。
6、轉子流量計的特點
①轉子流量計主要適合於檢測中小管徑、較低雷諾數的中小流量；
②流量計結構簡單，使用方便，工作可靠，儀表前直管段長度要求不高；
③流量計的基本誤差約為儀表量程的土2％，量程比可達10：1
④流量計的測量精度易受被測介質密度、粘度、溫度、壓力、純淨度、安裝質量等的影響。
7、流量測量：差壓式流量計、轉子流量計、靶式流量計、橢圓齒輪流量計、渦輪流量計、電磁流量計、渦街流量計、超聲波流量計
1、控制規律：控制規律是指控制器的輸出訊號與輸入偏差訊號隨時間變化的規律。如pid控制規律。
2、控制器的作用：對來自變送器的測量訊號與給定值相比較所產生的偏差進行控制規律（pid）運算，並輸出控制訊號至執行器。
3、內、外給定訊號：給定訊號由調節器內部提供，稱為內給定訊號（如單迴路定值控制系統）；當給定訊號來自調節器外部，稱為外給定訊號（如隨動控制系統）；轉換通過內外給定開關完成。
4、正、反作用調節器：控制器的輸入e與輸出δy的變化方向相同，為正作用控制器；如果輸入e與輸出δy變化方向相反，為反作用控制器。
5、控制規律有斷續控制和連續控制兩類：
一、斷續控制——控制器輸出接點訊號，如雙位控制、三位控制。
二、連續控制——控制器輸出連續訊號，如比例控制、比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制。
所謂比例度就是指控制器輸入偏差的相對變化值與相應的輸出相對變化值之比，用百分數表示。
，式中e為輸入偏差；y為控制器輸出的變化量；（xmax - xmin）為測量輸入的最大變化量，即控制器的輸入量程；（ymax –ymin）為輸出的最大變化量，即控制器的輸出量程。
6、微分對靜態偏差毫無控制能力。當偏差存在，但不變化時，微分輸出為零，因此不能單獨使用。必須和p或pi結合，組成pd控制或pid控制。
微分作用根據偏差變化速度進行調節，即使偏差很小，只要出現變化趨勢，就有調節輸出，故有超前調節之稱。在偏差恆定不變時，微分作用為0，故不能單獨使用。
將比例、積分、微分三種控制規律結合在一起，只要三項作用的強度配合適當，既能快速調節，又能消除餘差，可得到滿意的控制效果。
①kp大，系統反應靈敏，過渡過程快，穩定性差
②td大，克服容量和測量滯後效果好，但對於突變訊號反應過大，降低穩定性。
③ti小，消除餘差快，穩定性下降，振盪加劇
微分作用只對測量值有效，在設定值變化時沒有針對它的微分作用。
1、ddz-ⅲ型儀表的特點：
1）採用統一訊號標準：4~20ma dc和1～5v dc。這種訊號制的主要優點是電氣零點不是從零開始，容易識別斷電、斷線等故障。
同樣，因為最小訊號電流不為零，可以使現場變送器實現兩線制。
2）廣泛採用積體電路，儀表的電路簡化、精度提高、可靠性提高、維修工作量減少。
3）可構成安全火花型防爆系統，用於危險現場。
2、模擬調節器各部分電路
（1）輸入電路：輸入電路的首要任務是求偏差 e ：v01 = k ( v給定－ v測量 )，電路的特點1）輸入阻抗高；2）求偏差；3）將偏差放大；4）消除傳輸線上壓降的影響；5）進行電平移動；
（2）pid運算電路；
（3）輸出電路：其任務是將pid電路輸出電壓vo3 =1～5v變換為4～20ma的電流輸出，並將基準電平移至0v。在a4後面用vt1、vt2組成復合管，進行電流放大，同時以強烈的電流負反饋來保證良好的恆流特性；
（4）手動操作電路及無擾切換；（5）測量及給定指示電路；
1、調節閥的流量特性：調節閥的閥芯位移與流量之間的關係，對控制系統的調節品質有很大影響。
流量特性的定義：被控介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關係稱為調節閥的流量特性q/qmax —相對流量，l/l — 相對開度。
相對流量q/qmax 是控制閥某一開度流量q與全開時流量qmax之比；相對開度l/l 是控制閥某一開度行程l與全開行程l之比。
2、固有（理想）流量特性
在將控制閥前後壓差固定時得到的流量特性稱為固有流量特性。它取決於閥芯的形狀。
（1）直線特性（2）等百分比特性（3）快開特性（4）拋物線特性
1、執行器的選擇：控制閥結構形式及材料、口徑、氣開氣關形式、流量特性四個方面選擇。控制訊號為連續模擬量時，選用比例式執行機構，而控制訊號為斷續（開/關）形式時，應選擇積分式執行機構。
控制閥流量特性的選擇目前較多採用經驗法，一般可以從下面的幾個方面來考慮：根據過程特性選擇；根據配管情況選擇；根據負荷變化情況選擇。
2、流量係數c的定義：在閥兩端壓差100kpa，流體為水（103kg／m3）的條件下，閥門全開時每小時能通過調節閥的流體流量（m3 /h）。
例某供暖系統，流過加熱盤管的水流量為q=31m3/h熱水為80℃，pm-pr=1.7×100kpa，所裝閥門取多大？
解：pm-pr是管網入口壓差，設配管s=0.5～0.7，p=（0.5～0.7）×1.7×100kpa≈ 100kpa。
80℃熱水的密度ρ=971kg/m3，代入得得c≈31 ，取標準c=32在此檔中，選取和管道直徑相配的口徑。
3、液體流量係數c值換算公式
1、控制系統由被控物件，變送器，控制器，執行器組成。
被控物件：指工業生產過程中的各種裝置和裝置（加熱爐，鍋爐等）
被控量：溫度，壓力，流量，液位，成分，轉速等。
控制物件的動態特性：物件在各個輸入量發生擾動時，被控量隨時間變化的規律。
通道：被控物件輸入量與輸出量之間的訊號聯絡稱為「通道」。
控制通道：控制作用與被控變數之間的訊號聯絡稱為控制通道。
干擾通道：干擾作用與被控變數之間的訊號聯絡稱為干擾通道。
2、物件具有容量係數，阻力，傳輸距離，故表現為慣性，自平衡和遲延這三個重要動態特性。描述物件動態特性的三個特徵引數為：放大係數k，時間常數t，遲延時間τ
容量係數c：指被控量變化乙個單位量時，所需物件物質或能量儲存量的改變量。是反應被控物件慣性的量。
阻力r：被控量變化dy時，會引起流量（流入量或流出量）變化dq，二者比值即為物件的阻力。
容量係數——反映物件儲存能量的能力。阻力係數——反映物件對物料或能量傳遞的阻力。
阻力係數影響時間常數和放大係數，容量係數影響時間常數。凡是只有乙個儲存容積同時還有阻力的被控物件都屬於有自平衡能力的單容物件。
被控量變化的時刻落後於擾動發生的時刻的現象，稱為物件的遲延（或滯後）。物質（或能量）由於傳輸距離而產生的遲延，稱為傳輸遲延或純遲延。
3、自平衡能力的物件自身具有內部負反饋
1、當某個環節的輸入增加時，其輸出也
增加，稱該環節為「正作用」；反之，稱
為「反作用」，按此定義：1）變送器都
是正作用；2）氣開閥是正作用，氣關閥
是反作用；3）被控物件有的正作用，有
的反作用。
2、物件正反作用判斷：當通過控制閥的
物料或能量增加時，按工藝機理分析，若
被控量隨之增加為「正作用」，反之為「負作用」；
3、調節器正反作用的確定原則：保證系統構
成負反饋。簡單的判定方法：閉合迴路中有
奇數個反作用環節。
1、過程控制系統方案設計的基本要求
生產過程對過程控制系統的要求可簡要歸納為安全性、穩定性和經濟性三個方面。
特殊過程控制
第一章特殊過程控制指導書 一 原材料控制 主要原材料及主要輔材 鋼材 水泥 焊條 由材料 部門採購且應 三證 產品合格證 檢驗報告 產品說明書 齊全，嚴格按 採購程式 執行。現場材料員應嚴格驗收，合格後標識 堆放，並按 檢驗和試驗控制程式 執行。二 材料檢驗 用於特殊過程的原 輔材料必須按國家及行業...
過程控制內容總結
一 現場儀表 儀表的發展 ddz,qdz，dcs，fcs p6 p11 檢測變送的功能 轉化為標準訊號 24v dc電源供電，4 20 ma 電流訊號1 5v dc 電壓訊號.氣動執行器 20 100 kpa p13 儀表的指標 防爆系統的概念，誤差，精度，特性曲線，零點，量程，測量範圍 p14 p...
過程控制習題答案
答 影響物料出口溫度的因素主要有蒸汽的流量和溫度 攪拌器的攪拌速度 物料的流量和入口溫度。被控變數應選擇物料的出口溫度，操縱變數應選擇蒸汽流量。物料的出口溫度是工藝要求的直接質量指標，測試技術成熟 成本低，應當選作被控變數。可選作操縱變數的因數有兩個 蒸汽流量 物料流量。後者工藝不合理，因而只能選蒸...