過程控制及自動(dòng)化儀表PPT

1、1自動(dòng)化儀表自動(dòng)化儀表與與過程控制過程控制 過程控制與自動(dòng)化儀表l自動(dòng)化：機(jī)器設(shè)備、系統(tǒng)或過程（生產(chǎn)、管理過程）在沒有人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動(dòng)檢測(cè)、信息處理、分析判斷、操縱控制，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)的過程。2過程控制運(yùn)動(dòng)控制自動(dòng)化電力電力冶金冶金石油石油煤炭煤炭鋼鐵鋼鐵化工化工過程控制與自動(dòng)化儀表3l過程控制過程控制-泛指石油、化工、電力、冶金、核能泛指石油、化工、電力、冶金、核能等工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)等工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過程自動(dòng)控制，其被控量通常為壓力、液位、流量、過程自動(dòng)控制，其被控量通常為壓力、液位、流量、溫度、溫度、PH值等

2、過程變量，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成值等過程變量，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。部分。l作用作用-在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中，過程控制在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中，過程控制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效技術(shù)可實(shí)現(xiàn)各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、提高經(jīng)濟(jì)效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)益和勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來(lái)越大的作用。環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來(lái)越大的作用。過程控制與自動(dòng)化儀表4l自動(dòng)化儀表自動(dòng)化儀表 用于用于生產(chǎn)過程自動(dòng)化生產(chǎn)過程自動(dòng)化的儀器或設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)的儀器或設(shè)備，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化的必要手段和技術(shù)工具。企業(yè)自動(dòng)化的必要手段和技術(shù)工具

3、。l特點(diǎn)特點(diǎn) 兼容性、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)兼容性、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)過程控制與自動(dòng)化儀表5系統(tǒng)由被控過程與系列化生產(chǎn)的自動(dòng)化儀表組成特點(diǎn)1過程控制與自動(dòng)化儀表6特點(diǎn)2 被控過程復(fù)雜多樣，通用控制系統(tǒng)難以設(shè)計(jì)某自治區(qū)“十二五”循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃 煤電化體化循環(huán)經(jīng)濟(jì)鏈條過程控制與自動(dòng)化儀表7特點(diǎn)3 控制方案豐富多彩，控制要求越來(lái)越高單輸入/單輸出系統(tǒng)多輸入/多輸出系統(tǒng)自適應(yīng)控制預(yù)測(cè)控制分布參數(shù)控制非線性控制連續(xù)攪拌釜模型過程控制與自動(dòng)化儀表8特點(diǎn)4 控制過程大多屬于慢變過程與參量控制大慣性大時(shí)延（滯后）溫度壓力物位流量特點(diǎn)5 定值控制是過程控制的主要形式過程控制與自動(dòng)化儀表9(中國(guó))特點(diǎn)6 相關(guān)企業(yè)污染嚴(yán)重過程控制與自動(dòng)

4、化儀表10特點(diǎn)7：工業(yè)4.0過程控制與自動(dòng)化儀表SIMATIC PCS 711過程控制與自動(dòng)化儀表12王宇雷，男，1985年生，吉林大學(xué)，通信工程學(xué)院控制理論與控制工程系講師。2004/09-2008/06，南開大學(xué)學(xué)士；2008/09-2013/10，哈爾濱工業(yè)大學(xué)，航天學(xué)院控制科學(xué)與工程專業(yè)，博士。2010年至2012年在德國(guó)杜伊斯堡埃森大學(xué)AKS研究中心聯(lián)合培養(yǎng)。自2013年起，在吉林大學(xué)從事汽車仿真與控制等的教學(xué)和科研工作。先后發(fā)表學(xué)術(shù)論文20篇，其中SCI收錄5篇，EI收錄14篇，核心收錄2篇。我在日內(nèi)瓦車展上課時(shí)間：周二第周二第5、6節(jié)節(jié)第第1-10周周周四第周四第5、6節(jié)節(jié)第第1

5、-10周周上課地點(diǎn)：南嶺一教南嶺一教 301過程控制與自動(dòng)化儀表過程控制與自動(dòng)化儀表實(shí)驗(yàn)課實(shí)驗(yàn)課 第第11-14周周具體時(shí)間另行通知過程控制與自動(dòng)化儀表13l參考書1.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)與裝置. 張宏建等. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2004.72.自動(dòng)化儀表與過程控制. 施仁等. 電子工業(yè)出版社. 2009.23.自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)及儀表控制系統(tǒng). 張毅等. 化學(xué)工業(yè)出版社. 2005.34.過程控制與自動(dòng)化儀表過程控制與自動(dòng)化儀表.潘永湘等.機(jī)械工業(yè)出版社. 2008.5過程控制與自動(dòng)化儀表14 1.課堂測(cè)驗(yàn) 20%2.實(shí)驗(yàn)報(bào)告 10%3.期末考試 70% 官方說(shuō)法：官方說(shuō)法：實(shí)際情況：實(shí)際情況： 1.成績(jī)高

6、斯分布2.平均值70分上下3.不及格率10%左右過程控制與自動(dòng)化儀表回顧回顧l控制方向分為運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制與過程控制過程控制l過程控制的被控量：壓力、液位、流量、溫度、壓力、液位、流量、溫度、PH值值等過程變量等過程變量l過程控制儀表：調(diào)節(jié)器（控制器）、執(zhí)行器、安全柵調(diào)節(jié)器（控制器）、執(zhí)行器、安全柵等等儀表儀表l被控過程復(fù)雜性：基于系統(tǒng)辨識(shí)的控制策略：基于系統(tǒng)辨識(shí)的控制策略15過程控制與自動(dòng)化儀表16l所謂自動(dòng)控制,就是在沒有人直接參與的情況下,利用外加的設(shè)備或裝置 (控制裝置) ,使機(jī)器、設(shè)備或生產(chǎn)過程 (控制對(duì)象) 的某個(gè)工作狀態(tài)或參數(shù) (被控量) 自動(dòng)地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行。l現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)

7、的眾多領(lǐng)域中,自動(dòng)控制技術(shù)起著越來(lái)越重要的作用.如數(shù)控車床按預(yù)定程序自動(dòng)切削,人造衛(wèi)星準(zhǔn)確進(jìn)入預(yù)定軌道并回收,雷達(dá)自動(dòng)跟蹤空中的飛行體等,所有這些都離不開自動(dòng)控制技術(shù)。第一節(jié)第一節(jié) 自動(dòng)控制的基本概念自動(dòng)控制的基本概念過程控制與自動(dòng)化儀表17自動(dòng)控制的發(fā)展歷史自動(dòng)控制的發(fā)展歷史l第一階段：上世紀(jì)40-60年代，“經(jīng)典控制理論”，單輸入單輸出問題，采用傳遞函數(shù)、頻域特性、根軌跡為基礎(chǔ)的頻域分析方法，研究線性定常系統(tǒng)。l第二階段：上世紀(jì)60-70年代，“現(xiàn)代控制理論”，計(jì)算機(jī)發(fā)展驅(qū)動(dòng)空間技術(shù)發(fā)展，狀態(tài)空間法-極大值原理、動(dòng)態(tài)規(guī)劃、卡爾曼濾波。l第三階段：上世紀(jì)70年代末至今。向“大系統(tǒng)理論”和“智

8、能控制”方向發(fā)展，隨機(jī)森林、深度學(xué)習(xí)和增強(qiáng)學(xué)習(xí)等智能方法與控制相結(jié)合。過程控制與自動(dòng)化儀表18第二節(jié)第二節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及方塊圖 n人工操作與自動(dòng)控制比較圖（液位控制）人工操作與自動(dòng)控制比較圖（液位控制）圖1-1 人工操作圖圖1-2 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)圖控制速度和精度不能滿足大型控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要過程控制與自動(dòng)化儀表19自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成自動(dòng)控制系統(tǒng)的組成組組成成自動(dòng)化裝置自動(dòng)化裝置被控對(duì)象被控對(duì)象測(cè)量元件與變送器測(cè)量元件與變送器自動(dòng)控制器自動(dòng)控制器執(zhí)行器執(zhí)行器過程控制與自動(dòng)化儀表20液位自動(dòng)控制的方塊圖液位自動(dòng)控制

9、的方塊圖l在研究自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，為了便于對(duì)系統(tǒng)分析研究，一般都用方塊圖來(lái)表示控制系統(tǒng)的組成。l下圖為液位自動(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖，每個(gè)環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個(gè)部分，稱為“環(huán)節(jié)”。圖1-3 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖其中：其中：x 指設(shè)定值；z 指輸出信號(hào)；e 指偏差信號(hào)；p 指發(fā)出信號(hào)；q 指出料流量信號(hào)；y 指被控變量；f 指擾動(dòng)作用。當(dāng)x 取正值，z取負(fù)值，e= x- z，負(fù)反饋；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反饋。過程控制與自動(dòng)化儀表21圖1-2 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)流程圖流程圖圖1-3 液位自動(dòng)控制系統(tǒng)方塊圖系統(tǒng)方塊圖出料流量液位高度數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)過程控制與自動(dòng)化儀表22圖1-4 蒸汽

10、加熱器溫度控制系統(tǒng)流程圖圖1-5 加熱爐過程控制系統(tǒng)流程圖l畫系統(tǒng)控制方塊圖過程控制與自動(dòng)化儀表23l注意！方塊圖中的每一個(gè)方塊都代表一個(gè)具體的裝置。n方塊與方塊之間的連接線，只是代表方塊之間的信號(hào)聯(lián)系，并不代表方塊之間的物料聯(lián)系。方塊之間連接線的箭頭也只是代表信號(hào)作用的方向，與工藝流程圖上的物料線是不同的。n工藝流程圖上的物料線是代表物料從一個(gè)設(shè)備進(jìn)入另一個(gè)設(shè)備，而方塊圖上的線條及箭頭方向有時(shí)并不與流體流向相一致。n自動(dòng)控制系統(tǒng)通常是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。過程控制與自動(dòng)化儀表24l小結(jié)l自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 l與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱等開環(huán)系統(tǒng)比較，最本質(zhì)的區(qū)別，就在于自動(dòng)控制

11、系統(tǒng)有負(fù)反饋，開環(huán)系統(tǒng)中，被控（工藝）變量是不反饋到輸入端的。舉例舉例化肥廠的造氣自動(dòng)機(jī)就是典型的開環(huán)系統(tǒng)的例子化肥廠的造氣自動(dòng)機(jī)就是典型的開環(huán)系統(tǒng)的例子自動(dòng)操縱裝置自動(dòng)操縱裝置對(duì)象對(duì)象操縱作用操縱作用工藝參數(shù)工藝參數(shù)操縱指令操縱指令過程控制與自動(dòng)化儀表25開環(huán)系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)：自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，自動(dòng)機(jī)在操作時(shí)，一旦開機(jī)，就只能是按照預(yù)一旦開機(jī)，就只能是按照預(yù)先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地先規(guī)定好的程序周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量如果發(fā)運(yùn)轉(zhuǎn)。這時(shí)被控變量如果發(fā)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)生了變化，自動(dòng)機(jī)不會(huì)自動(dòng)地根據(jù)被控變量的實(shí)際工況地根據(jù)被控變量的實(shí)際工況來(lái)改變自己的操作。來(lái)改變自己的操作。比較比較閉環(huán)系統(tǒng)

12、閉環(huán)系統(tǒng)：有針對(duì)性有針對(duì)性地根據(jù)被控變量的變地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作化情況而改變控制作用的大小和方向，從用的大小和方向，從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近于所始終等于或接近于所希望的狀態(tài)。希望的狀態(tài)。過程控制與自動(dòng)化儀表26第三節(jié)第三節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類l幾種分類方法l按被控變量來(lái)分類，如溫度、壓力等控制系統(tǒng)；l按控制器具有的控制規(guī)律來(lái)分類，如比例、比例積分、比例微分、比例積分微分等控制系統(tǒng)；l將控制系統(tǒng)按照工藝過程需要控制的被控變量的給定值是否變化和如何變化來(lái)分類，這樣可將自動(dòng)控制系統(tǒng)分為三類，即定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。其中

13、第三種分類方法最普遍其中第三種分類方法最普遍過程控制與自動(dòng)化儀表27 “定值” 是恒定給定值的簡(jiǎn)稱。工藝生產(chǎn)中，若要求控制系統(tǒng)的作用是使被控制的工藝參數(shù)保持在一個(gè)生產(chǎn)指標(biāo)上不變，或者說(shuō)要求被控變量的給定值不變，就需要采用定值控制系統(tǒng)。13 給定值隨機(jī)變化，該系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準(zhǔn)確而快速地跟隨給定值的變化而變化。過程控制與自動(dòng)化儀表283.3.程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)） 給定值變化，但它是一個(gè)已知的時(shí)間函數(shù)，即生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)需按一定的時(shí)間程序變化。這類系統(tǒng)在間歇生產(chǎn)過程中應(yīng)用比較普通。過程控制與自動(dòng)化儀表29第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)目標(biāo)控制

14、系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)目標(biāo)當(dāng)一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)的輸入（給定和干擾）和輸出均恒定不變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)就處于一種相對(duì)穩(wěn)定的平衡狀態(tài)，系統(tǒng)的各個(gè)組成環(huán)節(jié)如變送器、控制器、控制閥都不改變其原先的狀態(tài)，它們的輸出信號(hào)也都處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，這種狀態(tài)就是靜態(tài)。 l一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制目的：自動(dòng)控制目的：希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給希望將被控變量保持在一個(gè)不變的給定值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量（或能量）定值上，這只有當(dāng)進(jìn)入被控對(duì)象的物料量（或能量）和流出對(duì)象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。和流出對(duì)象的物料量（或能量）相等時(shí)才有可能。 靜態(tài)靜態(tài)被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)（變化被控變量不隨時(shí)

15、間而變化的平衡狀態(tài)（變化率為率為0 0，不是靜止）。，不是靜止）。過程控制與自動(dòng)化儀表30動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)被控變量隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài) 。 從干擾作用破壞靜態(tài)平衡，經(jīng)過控制，直到系統(tǒng)重新建立平衡，在這一段時(shí)間中，整個(gè)系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)和信號(hào)都處于變動(dòng)狀態(tài)之中，這種狀態(tài)叫做動(dòng)態(tài)。結(jié)論：結(jié)論：在自動(dòng)化工作中，了解系統(tǒng)的靜態(tài)是必要的，但是了解系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)更為重要。因?yàn)樵谏a(chǎn)過程中，干擾是客觀存在的，是不可避免的，就需要通過自動(dòng)化裝置不斷地施加控制作用去對(duì)抗或抵消干擾作用的影響，從而使被控變量保持在工藝生產(chǎn)所要求控制的技術(shù)指標(biāo)上。過程控制與自動(dòng)化儀表31l二、控制系統(tǒng)的過渡過程l系統(tǒng)

16、由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀系統(tǒng)由一個(gè)平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)的過程。態(tài)的過程。 當(dāng)干擾作用于對(duì)象，系統(tǒng)輸出y發(fā)生變化，在系統(tǒng)負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，?jīng)過一段時(shí)間，系統(tǒng)重新恢復(fù)平衡。舉例舉例圖1-6 控制系統(tǒng)方塊圖過程控制與自動(dòng)化儀表32干擾形式干擾形式l系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變系統(tǒng)在過渡過程中，被控變量是隨時(shí)間變化的。被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取化的。被控變量隨時(shí)間的變化規(guī)律首先取決于作用于系統(tǒng)的決于作用于系統(tǒng)的干擾形式干擾形式。其次。其次l在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，在生產(chǎn)中，出現(xiàn)的干擾是沒有固定形式的，且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和設(shè)計(jì)控制且多半屬于隨機(jī)性質(zhì)。在分析和

17、設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)，為了安全和方便，常選擇一些定系統(tǒng)時(shí)，為了安全和方便，常選擇一些定型的干擾形式，其中常用的是型的干擾形式，其中常用的是階躍干擾階躍干擾。 過程控制與自動(dòng)化儀表33采用階躍干擾的優(yōu)點(diǎn)：采用階躍干擾的優(yōu)點(diǎn)： 這種形式的干擾比較突然、危險(xiǎn)，且對(duì)被控變量的影響也最大。如果一個(gè)控制系統(tǒng)能夠有效地克服這種類型的干擾，那么一定能很好地克服比較緩和的干擾。 這種干擾的形式簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，便于分析、實(shí)驗(yàn)和計(jì)算。圖1-7 階躍干擾作用過程控制與自動(dòng)化儀表34l 自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下過渡過程的四種形式非周期衰減過程非周期衰減過程衰減震蕩過程衰減震蕩過程等幅震蕩過程等幅震蕩過程 發(fā)散震蕩過程發(fā)散

18、震蕩過程X X？對(duì)于控制質(zhì)量要求不對(duì)于控制質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合，如果被控高的場(chǎng)合，如果被控變量允許在工藝許可變量允許在工藝許可的范圍內(nèi)振蕩（主要的范圍內(nèi)振蕩（主要指在位式控制時(shí)），指在位式控制時(shí)），才可采用。才可采用。 過程控制與自動(dòng)化儀表1/18/202235預(yù)備知識(shí)一、控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程二、非線性數(shù)學(xué)模型的線性化三、拉氏變換和拉氏反變換四、傳遞函數(shù)五、系統(tǒng)方框圖和信號(hào)流圖六、控制系統(tǒng)傳遞函數(shù)推導(dǎo)舉例、數(shù)學(xué)模型的基本概念 微分方程微分方程 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 脈沖響應(yīng)函數(shù)脈沖響應(yīng)函數(shù)過程控制與自動(dòng)化儀表36原函數(shù)（微分方程的解）象函數(shù)微分方程象函數(shù)的代數(shù)方程拉氏反變換拉氏變換解代數(shù)方程拉氏變

19、換法求解線性微分方程的過程過程控制與自動(dòng)化儀表37圖1-9 過渡過程品質(zhì)指標(biāo)示意圖 假定自動(dòng)控制系統(tǒng)在階躍輸入作用下，被控變量的變化曲線如上圖所示，這是屬于衰減振蕩的過渡過程多數(shù)情況下，希望得到衰減振蕩過程，在此取這種過程形式討論控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)。l三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)l控制系統(tǒng)的過渡過程是衡量品質(zhì)的依據(jù)。過程控制與自動(dòng)化儀表38五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一五種重要品質(zhì)指標(biāo)之一1. 最大動(dòng)態(tài)偏差或超調(diào)量最大動(dòng)態(tài)偏差或超調(diào)量 最大動(dòng)態(tài)偏差最大動(dòng)態(tài)偏差是指在過渡過程中，被控變量偏離穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值的幅度。在衰減振蕩過程中，最大偏差就是第一個(gè)波的峰值。特別是對(duì)于一些有約束條件的系統(tǒng)，如化學(xué)反應(yīng)器的化合物爆炸

20、極限、觸媒燒結(jié)溫度極限等，都會(huì)對(duì)最大偏差的允許值有所限制。 超調(diào)量超調(diào)量也可以用來(lái)表征被控變量偏離穩(wěn)態(tài)值穩(wěn)態(tài)值的程度。過程控制與自動(dòng)化儀表392. 衰減比n（衰減率） 衰減比衰減比是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰是衰減程度的指標(biāo)，它是前后相鄰兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為兩個(gè)峰值的比。習(xí)慣表示為 n n:1:1，一般，一般 n n 取取為為4 41010之間為宜。之間為宜。五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二五種重要品質(zhì)指標(biāo)之二12BnB122BBB過程控制與自動(dòng)化儀表40五種重要品質(zhì)指標(biāo)之三3. 余差 當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的當(dāng)過渡過程終了時(shí)，被控變量所達(dá)到的新的穩(wěn)態(tài)值與給定值之間的偏差叫做新的穩(wěn)態(tài)值與給

21、定值之間的偏差叫做余差余差，或，或者說(shuō)余差就是過渡過程終了時(shí)的者說(shuō)余差就是過渡過程終了時(shí)的殘余偏差殘余偏差。有。有余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱余差的控制過程稱為有差調(diào)節(jié)，相應(yīng)的系統(tǒng)稱為有差系統(tǒng)。反之就為無(wú)差調(diào)節(jié)和無(wú)差系統(tǒng)。為有差系統(tǒng)。反之就為無(wú)差調(diào)節(jié)和無(wú)差系統(tǒng)。 ( )( )ery 過程控制與自動(dòng)化儀表41五種重要品質(zhì)指標(biāo)之四4. 過渡時(shí)間 從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新從干擾作用發(fā)生的時(shí)刻起，直到系統(tǒng)重新建立新的平衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間叫建立新的平衡時(shí)止，過渡過程所經(jīng)歷的時(shí)間叫過渡時(shí)間過渡時(shí)間。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個(gè)小范。一般在穩(wěn)態(tài)值的上下規(guī)定一個(gè)小范圍，當(dāng)被控變

22、量進(jìn)入該范圍并不再越出時(shí)，就圍，當(dāng)被控變量進(jìn)入該范圍并不再越出時(shí)，就認(rèn)為被控變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說(shuō)過認(rèn)為被控變量已經(jīng)達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值，或者說(shuō)過渡過程已經(jīng)結(jié)束這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的渡過程已經(jīng)結(jié)束這個(gè)范圍一般定為穩(wěn)態(tài)值的（也有的規(guī)定為（也有的規(guī)定為）。）。 st過程控制與自動(dòng)化儀表42五種重要品質(zhì)指標(biāo)之五5.峰值時(shí)間 峰值時(shí)間是指系統(tǒng)過渡過程曲線達(dá)到第峰值時(shí)間是指系統(tǒng)過渡過程曲線達(dá)到第一個(gè)峰值所需要的時(shí)間，它的大小反映系統(tǒng)響一個(gè)峰值所需要的時(shí)間，它的大小反映系統(tǒng)響應(yīng)的應(yīng)的靈敏程度靈敏程度。pt過程控制與自動(dòng)化儀表43某換熱器的溫度控制系統(tǒng)在單位階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖所示。試分別

23、求出最大偏差、余差、衰減比、峰值時(shí)間和過渡時(shí)間（給定值為200）。圖1-10 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線過程控制與自動(dòng)化儀表44解解 最大動(dòng)態(tài)偏差最大動(dòng)態(tài)偏差A(yù) A230-205230-2052525余差余差C C205-200205-200由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值由圖上可以看出，第一個(gè)波峰值B B230-205230-2052525，第二個(gè)波峰值第二個(gè)波峰值BB21021020520555，故衰減比應(yīng)為故衰減比應(yīng)為B:BB:B25:525:55:15:1。峰值時(shí)間峰值時(shí)間 5minpt過渡時(shí)間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)，假定被過渡時(shí)間與規(guī)定的被控變量限制范圍大小有關(guān)，假定被控變量進(jìn)入

24、額定值的控變量進(jìn)入額定值的2 2，就可以認(rèn)為過渡過程已，就可以認(rèn)為過渡過程已經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為經(jīng)結(jié)束，那么限制范圍為200200（2 2）44，這時(shí)，可在新穩(wěn)態(tài)值（這時(shí)，可在新穩(wěn)態(tài)值（205205）兩側(cè)以寬度為）兩側(cè)以寬度為畫一區(qū)域，上圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被畫一區(qū)域，上圖中以畫有陰影線的區(qū)域表示，只要被控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再越出，過濾過程就可以認(rèn)控變量進(jìn)入這一區(qū)域且不再越出，過濾過程就可以認(rèn)為已經(jīng)結(jié)束。因此，從圖上可以看出，過渡時(shí)間為已經(jīng)結(jié)束。因此，從圖上可以看出，過渡時(shí)間 22minst過程控制與自動(dòng)化儀表45l四、綜合性能指標(biāo) 系統(tǒng)的綜合性能是在基于偏差積分最小的原系統(tǒng)的

25、綜合性能是在基于偏差積分最小的原則下制定、用以衡量控制系統(tǒng)性能則下制定、用以衡量控制系統(tǒng)性能“優(yōu)良度優(yōu)良度”的的一些指標(biāo)。這些指標(biāo)只適用于衰減、無(wú)靜差系統(tǒng)。一些指標(biāo)。這些指標(biāo)只適用于衰減、無(wú)靜差系統(tǒng)。020020IAE=( )minISE=( )minITAE=( )minITSE=( )mine t dte t dtt e t dtte t dt偏差絕對(duì)值積分：偏差平方積分：偏差絕對(duì)值與時(shí)間乘積積分：時(shí)間乘偏差平方積分：過程控制與自動(dòng)化儀表46系統(tǒng)由被控過程和檢測(cè)控制儀表組成系統(tǒng)由被控過程和檢測(cè)控制儀表組成過程控制采用各種檢測(cè)儀表、控制儀表和計(jì)算機(jī)等自動(dòng)化工具，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過過程控制采用各種檢

26、測(cè)儀表、控制儀表和計(jì)算機(jī)等自動(dòng)化工具，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)監(jiān)督和自動(dòng)控制。程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)監(jiān)督和自動(dòng)控制。檢測(cè)儀表檢測(cè)儀表把工藝參數(shù)電信號(hào)或氣信號(hào)，把工藝參數(shù)電信號(hào)或氣信號(hào)，反映生產(chǎn)過程狀況；反映生產(chǎn)過程狀況；控制儀表控制儀表接受檢測(cè)信號(hào)對(duì)過程進(jìn)行控制。接受檢測(cè)信號(hào)對(duì)過程進(jìn)行控制。被控過程的多樣性被控過程的多樣性生產(chǎn)規(guī)模不同、工藝要求各異、產(chǎn)品品種多樣導(dǎo)致過程的結(jié)構(gòu)性、動(dòng)態(tài)特性多生產(chǎn)規(guī)模不同、工藝要求各異、產(chǎn)品品種多樣導(dǎo)致過程的結(jié)構(gòu)性、動(dòng)態(tài)特性多樣。通常被控過程屬于樣。通常被控過程屬于多變量、大慣性、大時(shí)延、多性能指標(biāo)多變量、大慣性、大時(shí)延、多性能指標(biāo)特征，還有特征，還有機(jī)理機(jī)

27、理模型難以描述、非線性與時(shí)變模型難以描述、非線性與時(shí)變等特性。（鍋爐、熱交換器、精餾塔）等特性。（鍋爐、熱交換器、精餾塔）控制方案的多樣性控制方案的多樣性被控對(duì)象復(fù)雜導(dǎo)致控制方案多樣性。單被控對(duì)象復(fù)雜導(dǎo)致控制方案多樣性。單/ /多變量控制系統(tǒng)、常規(guī)儀表控制多變量控制系統(tǒng)、常規(guī)儀表控制/ /計(jì)算計(jì)算機(jī)集散控制系統(tǒng)機(jī)集散控制系統(tǒng)(DCS)(DCS)、提高控制品質(zhì)的和實(shí)現(xiàn)特定要求的控制系統(tǒng)。單回路、提高控制品質(zhì)的和實(shí)現(xiàn)特定要求的控制系統(tǒng)。單回路、串級(jí)、前饋、比值、均勻、分程、選擇性、大時(shí)延、多變量系統(tǒng)，還有先進(jìn)過串級(jí)、前饋、比值、均勻、分程、選擇性、大時(shí)延、多變量系統(tǒng)，還有先進(jìn)過程控制系統(tǒng)程控制系統(tǒng)

28、( (自適應(yīng)、預(yù)測(cè)、智能、非線性控制等自適應(yīng)、預(yù)測(cè)、智能、非線性控制等) )。過程控制與自動(dòng)化儀表47 安全性安全性 針對(duì)易燃易爆特點(diǎn)設(shè)計(jì)；參數(shù)越線報(bào)警、鏈鎖保護(hù)；故障針對(duì)易燃易爆特點(diǎn)設(shè)計(jì)；參數(shù)越線報(bào)警、鏈鎖保護(hù)；故障診斷，容錯(cuò)控制。診斷，容錯(cuò)控制。穩(wěn)定性穩(wěn)定性抑制外界干擾，保證正常運(yùn)行。抑制外界干擾，保證正常運(yùn)行。經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性降低成本提高效率。掌握工藝流程和被控對(duì)象靜態(tài)、動(dòng)態(tài)降低成本提高效率。掌握工藝流程和被控對(duì)象靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，運(yùn)用控制理論和一定的技術(shù)手段（計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化儀表）特性，運(yùn)用控制理論和一定的技術(shù)手段（計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化儀表）設(shè)及合理系統(tǒng)。設(shè)及合理系統(tǒng)。過程控制與自動(dòng)化儀表48 測(cè)量

29、變送與執(zhí)行測(cè)量變送與執(zhí)行測(cè)量變送裝置與執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)測(cè)量變送裝置與執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn) 操作安全與環(huán)保操作安全與環(huán)保保證生產(chǎn)安全、滿足環(huán)保要求的設(shè)備保證生產(chǎn)安全、滿足環(huán)保要求的設(shè)備（獨(dú)立運(yùn)行）（獨(dú)立運(yùn)行） 常規(guī)與高級(jí)控制常規(guī)與高級(jí)控制實(shí)現(xiàn)對(duì)過程參數(shù)的控制，滿足控制要求。實(shí)現(xiàn)對(duì)過程參數(shù)的控制，滿足控制要求。 實(shí)時(shí)優(yōu)化實(shí)時(shí)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)最優(yōu)操作工況（時(shí)間，成本，設(shè)備實(shí)現(xiàn)最優(yōu)操作工況（時(shí)間，成本，設(shè)備損耗）而設(shè)計(jì)的方案損耗）而設(shè)計(jì)的方案 決策與計(jì)劃調(diào)度決策與計(jì)劃調(diào)度對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行合理計(jì)劃調(diào)度和正確決對(duì)整個(gè)過程進(jìn)行合理計(jì)劃調(diào)度和正確決策，使企業(yè)利益最大化。策，使企業(yè)利益最大化。過程控制與自動(dòng)化儀表49加熱爐過程控制系

30、統(tǒng)加熱爐過程控制系統(tǒng)冷設(shè)計(jì)步驟：設(shè)計(jì)步驟：1.1.確定控制目標(biāo)確定控制目標(biāo) 1 1）熱油出口溫度穩(wěn)定； 2 2）出口溫度與煙道氣含氧量穩(wěn)定； 3 3）溫度穩(wěn)定與熱效率最高。2.2.選擇被控參數(shù)選擇被控參數(shù)直接參數(shù)（直接參數(shù)（油出口溫度、煙道氣含氧量、燃油壓力）間接參數(shù)（間接參數(shù)（熱效率）3 3 選擇控制量選擇控制量燃料油流量還是(冷)油流量出口溫度擋板開度還是送風(fēng)擋板含氧量4.4.確定控制方案確定控制方案過程控制與自動(dòng)化儀表50控制精度和干擾系統(tǒng)簡(jiǎn)單與復(fù)雜方案一：溫度PID控制/高級(jí)控制方案二：溫度、含氧量MIMO解耦控制方案三：溫度、含氧量、熱效率最優(yōu)控制5.5.選擇控制策略選擇控制策略多數(shù)

31、采用PID；復(fù)雜過程高級(jí)過程控制6.6.選擇執(zhí)行器選擇執(zhí)行器氣動(dòng)/電動(dòng)，執(zhí)行器特性與過程特性匹配。7.7.設(shè)計(jì)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)高、低限值；加熱爐停車程序：停燃油泵關(guān)燃油閥停引風(fēng)機(jī)切斷熱油閥8.8.工程化設(shè)計(jì)工程化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖樣資料和文件資料表達(dá)設(shè)計(jì)思想主管部門審批施工單位。9.9.系統(tǒng)投運(yùn)、調(diào)試和整定參數(shù)系統(tǒng)投運(yùn)、調(diào)試和整定參數(shù)加熱爐過程控制系統(tǒng)加熱爐過程控制系統(tǒng)過程控制與自動(dòng)化儀表51 20世紀(jì)世紀(jì)50年代前后年代前后(儀表化與局部自動(dòng)化階段儀表化與局部自動(dòng)化階段)：過程控制發(fā)展的第一個(gè)階段，實(shí)現(xiàn)了儀表化儀表化和局部自動(dòng)化局部自動(dòng)化。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：檢測(cè)和控制儀表檢

32、測(cè)和控制儀表-采用基地式儀表和部分單元組合儀表(多數(shù)是氣動(dòng)儀表)；過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-單輸入、單輸出系統(tǒng)；被控參數(shù)被控參數(shù)-溫度、壓力、流量和液位參數(shù)；控制目的控制目的-保持這些參數(shù)的穩(wěn)定，消除或者減少對(duì)生產(chǎn)過程的主要擾動(dòng)；理論理論-基于傳遞函數(shù)的經(jīng)典控制理論，解決單輸入單輸出的定值控制系統(tǒng)的分析和綜合問題。過程控制與自動(dòng)化儀表52 20世紀(jì)世紀(jì)60年代年代(綜合自動(dòng)化階段綜合自動(dòng)化階段)：檢測(cè)和控制儀表檢測(cè)和控制儀表-采用單元組合儀表(氣動(dòng)、電動(dòng))和組裝儀表；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制(DDC)和計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制(SCC)。過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-多變量系統(tǒng)

33、，各種復(fù)雜控制系統(tǒng)，如串級(jí)、比值、均勻控制、前饋、自動(dòng)選擇性控制系統(tǒng)?？刂颇康目刂颇康?提高控制質(zhì)量或?qū)崿F(xiàn)特殊要求。理論理論-除經(jīng)典控制理論，現(xiàn)代控制理論開始應(yīng)用。過程控制過程控制現(xiàn)代控制理論現(xiàn)代控制理論計(jì)算機(jī)技術(shù)計(jì)算機(jī)技術(shù)過程控制與自動(dòng)化儀表53集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集中集中/分散控制系統(tǒng)分散控制系統(tǒng) DCS全盤自動(dòng)化階段全盤自動(dòng)化階段20世紀(jì)世紀(jì)70年代以來(lái)年代以來(lái)(全盤自動(dòng)化階段全盤自動(dòng)化階段)：過程控制最優(yōu)化與現(xiàn)代化的集中調(diào)度管理相結(jié)合的全盤自動(dòng)化。過程控制最優(yōu)化與現(xiàn)代化的集中調(diào)度管理相結(jié)合的全盤自動(dòng)化。主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)：檢測(cè)和控制儀表檢測(cè)和控制儀表-以微處理器為核

34、心的智能單元組合儀表；成分在線檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理技術(shù)；模擬調(diào)節(jié)器品種、可靠性提高；電動(dòng)儀表實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全防爆過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)-由單一儀表控制計(jì)算機(jī)/儀表分布控制，比如：集中/分散型控制(DCS)、現(xiàn)場(chǎng)總線(Fieldbus)控制等。理論理論-現(xiàn)代控制理論的主要內(nèi)容：系統(tǒng)辨識(shí)、最優(yōu)控制、最優(yōu)估計(jì)以及故障診斷與容錯(cuò)控制等。過程控制與自動(dòng)化儀表54集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)外設(shè)外設(shè)過程控制計(jì)算機(jī)過程控制計(jì)算機(jī)AIDIAODO 被控過程（對(duì)象）被控過程（對(duì)象）被控變量被控變量操作變量操作變量輸入子系統(tǒng)輸入子系統(tǒng)輸出子系統(tǒng)輸出子系統(tǒng)優(yōu)越性：優(yōu)越性： 從表面上看從表面上看信息集中，

35、集中型計(jì)算機(jī)控制可以實(shí)現(xiàn)各種更復(fù)雜控制功能；便于實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制和優(yōu)化生產(chǎn)。問問 題：題：由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)總體性能低，容量小，容易出現(xiàn)負(fù)荷過載，控制集中直接導(dǎo)致危險(xiǎn)集中，高度集中使系統(tǒng)變得十分“脆弱”。由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)體積龐大，價(jià)格非常昂貴，為了使計(jì)算機(jī)控制能與常規(guī)儀表控制相競(jìng)爭(zhēng)，企圖用一臺(tái)計(jì)算機(jī)來(lái)控制盡可能多的控制回路。過程控制與自動(dòng)化儀表55 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng) DCS 80年代年代-集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)(DCS) 集散控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng) 是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)為一體的裝置。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是分散的(生產(chǎn)過程是分散系統(tǒng))，但過程控制的監(jiān)視、管理是集中的。l優(yōu)點(diǎn)：

36、 將計(jì)算機(jī)分布到車間或裝置。使系統(tǒng)的危險(xiǎn)分散，提高系統(tǒng)的可靠性，方便靈活地實(shí)現(xiàn)各種新型的控制規(guī)律與算法，實(shí)現(xiàn)最佳管理。 過程控制與自動(dòng)化儀表56 控制層網(wǎng)絡(luò)控制層網(wǎng)絡(luò) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層 操作站操作站 工程師站工程師站DCSDCS的物理層次示意的物理層次示意管理層網(wǎng)絡(luò)管理層網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)Web服務(wù)器服務(wù)器Internet過程控制與自動(dòng)化儀表57 90年代以來(lái)年代以來(lái) 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) FCS (fieldbus control system) 是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和現(xiàn)代儀器儀表技術(shù)的最新發(fā)展成果。它將具有數(shù)字通信能力數(shù)字通信能力的現(xiàn)場(chǎng)智能儀表連成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

37、，并同上一層監(jiān)控級(jí)、管理級(jí)聯(lián)系起來(lái)成為全分布式的新型控制網(wǎng)絡(luò)。過程控制與自動(dòng)化儀表58現(xiàn)場(chǎng)總現(xiàn)場(chǎng)總線式變線式變送器送器現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線式式閥門定閥門定位器位器安安全全防防爆爆工業(yè)以工業(yè)以太網(wǎng)太網(wǎng)安安全全防防爆爆總總線線非安全防爆總線非安全防爆總線過程控制與自動(dòng)化儀表59控制室控制室控制臺(tái)控制臺(tái)流程圖流程圖過程控制與自動(dòng)化儀表60儀表盤儀表盤操作員站操作員站過程控制與自動(dòng)化儀表61操作員站操作員站CRT工業(yè)流程圖工業(yè)流程圖過程控制與自動(dòng)化儀表62 現(xiàn)在現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)集成過程控制網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)集成過程控制 CIPS (compututer intergrated process system) 以企業(yè)

38、整體優(yōu)化為目標(biāo)（市場(chǎng)營(yíng)銷、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、原材料選擇、產(chǎn)品分配、成本管理、工藝過程控制與優(yōu)化），以計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)為主要技術(shù)實(shí)現(xiàn)管理與控制一體化。過程工業(yè)大數(shù)據(jù)過程工業(yè)大數(shù)據(jù) 相比較互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)近年從無(wú)到有的迅猛發(fā)展，過程工業(yè)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)更好。 過程工業(yè)大數(shù)據(jù)價(jià)值產(chǎn)生方式主要是通過集成設(shè)計(jì)與運(yùn)行時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)、采購(gòu)的原料數(shù)據(jù)及銷售過程中積累的點(diǎn)擊流和用戶行為數(shù)據(jù)等。例如：Vestas 風(fēng)力發(fā)電機(jī)制造公司對(duì)天氣數(shù)據(jù)與其渦輪儀表多時(shí)空大數(shù)據(jù)交叉分析，改進(jìn)發(fā)電機(jī)的布局并進(jìn)行起、停、改變迎風(fēng)角等運(yùn)行決策，提高發(fā)電機(jī)布局的效率、增加電力輸出和延長(zhǎng)壽命。過程控制與自動(dòng)化儀表63自動(dòng)化儀表概述自動(dòng)化儀表概述自動(dòng)化儀表

39、（自動(dòng)化儀表（Automation InstrumentationAutomation Instrumentation） 用于過程自動(dòng)化的儀器或設(shè)備。過程控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的平臺(tái)過程控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化的平臺(tái), ,而自動(dòng)化儀表而自動(dòng)化儀表與裝置是過程控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。與裝置是過程控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。 調(diào)節(jié)閥傳感器變送器執(zhí)行器控制器自動(dòng)化儀表被控過程自動(dòng)化儀表的構(gòu)成自動(dòng)化儀表的構(gòu)成過程控制與自動(dòng)化儀表64過程控制儀表的分類及特點(diǎn) 1.現(xiàn)場(chǎng)儀表（一次儀表） 2.控制室儀表（二次儀表） 1.氣動(dòng)控制儀表氣動(dòng)控制儀表 2.電動(dòng)控制儀表 3.液動(dòng)控制儀表（少）

40、 1.模擬控制儀表 2.數(shù)字控制儀表數(shù)字控制儀表 1.基地式控制儀表 2.單元組合式控制儀表單元組合式控制儀表 3.組裝式綜合控制裝置 4.集中/分散式儀表(集中計(jì)算機(jī)控 制儀表、集散控制儀表、現(xiàn)場(chǎng)總線控制儀表)過程控制與自動(dòng)化儀表65電動(dòng)控制儀表電動(dòng)控制儀表： 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 信號(hào)快速，遠(yuǎn)距離傳輸 易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜規(guī)律的信號(hào)處理 易于與其它裝置相連 供電用電方便 無(wú)需空壓機(jī)和油泵、水泵 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 不天然防爆 易受電磁干擾 功率不易大 *近年的電動(dòng)儀表多采用了安全防爆措施，應(yīng)用更加廣泛 液動(dòng)儀表液動(dòng)儀表 ：以高壓油和高壓水為能源 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率大，防爆 缺點(diǎn)缺點(diǎn)：精度不高氣動(dòng)

41、控制儀表氣動(dòng)控制儀表：以壓縮空氣為能源 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，可靠性高，價(jià)格便宜，本質(zhì)防爆 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：精度不高過程控制與自動(dòng)化儀表66模擬式控制儀表模擬式控制儀表是傳統(tǒng)的儀表，傳輸信號(hào)通常為連續(xù)變化的模擬量。如電流、電電流、電壓、氣壓壓、氣壓等。模擬式電動(dòng)控制儀表以模擬電子元件為組成元件，運(yùn)算放大器是信息處理的核心部件。這類儀表線路較簡(jiǎn)單，操作方便，價(jià)格較低，使用上有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。數(shù)字式控制儀表數(shù)字式控制儀表以微處理器微處理器為核心，傳輸信號(hào)為斷續(xù)變化的數(shù)字量。由于有微處理器的存在，任何復(fù)雜的信息處理都易實(shí)現(xiàn)，硬件不變，軟件千變?nèi)f化，這類儀表的特色就是高度集成、豐富的功能，易于網(wǎng)絡(luò)

42、互聯(lián)。它能解決模擬式儀表難以解決的問題，滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)過程的高質(zhì)量控制要求。過程控制與自動(dòng)化儀表671.基地式控制儀表基地式控制儀表 安裝在現(xiàn)場(chǎng)，集檢測(cè)、指示、控制于一身。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：一般結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜它不僅能對(duì)某些工藝變量進(jìn)行指示或記錄，而已還具有控制功能，因此它比較適用于單變量的就地控制系統(tǒng)。2.單元組合控制儀表單元組合控制儀表 將整套儀表劃分成能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)一定功能的若干單元，各單元之間采用統(tǒng)一信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系。使用時(shí)可根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，對(duì)各單元進(jìn)行選擇和組合，從而構(gòu)成多種多樣的、復(fù)雜程度各異的自動(dòng)檢測(cè)和控制系統(tǒng)。常用電動(dòng)單元組合電動(dòng)單元組合儀表儀表(DDZ(DDZ型型) )和氣動(dòng)單

43、元組合氣動(dòng)單元組合儀表儀表(QDZ(QDZ型型) )。特點(diǎn)：特點(diǎn)：使用靈活，通用性強(qiáng)，同時(shí)，使用、維護(hù)更作也很方便。它適用于各種企業(yè)的自動(dòng)控制。單元組合儀表分為單元組合儀表分為：變送單元、給定單元、控制單元、執(zhí)行單元、轉(zhuǎn)換單變送單元、給定單元、控制單元、執(zhí)行單元、轉(zhuǎn)換單元、運(yùn)算單元、顯示單元和輔助單元。元、運(yùn)算單元、顯示單元和輔助單元。過程控制與自動(dòng)化儀表682.單元組合控制儀表單元組合控制儀表變送單元：變送單元：把各種被測(cè)量（溫度、壓力、流量、液位）變換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。把各種被測(cè)量（溫度、壓力、流量、液位）變換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)。控制單元控制單元：將測(cè)量信號(hào)和設(shè)定信號(hào)之差運(yùn)算后去控制執(zhí)行單元。將

44、測(cè)量信號(hào)和設(shè)定信號(hào)之差運(yùn)算后去控制執(zhí)行單元。執(zhí)行單元：執(zhí)行單元：按照控制信號(hào)按照控制信號(hào) 或手動(dòng)信號(hào)去改變控制量大小?；蚴謩?dòng)信號(hào)去改變控制量大小。轉(zhuǎn)換單元：轉(zhuǎn)換單元：實(shí)現(xiàn)不同物理信號(hào)到標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，不同標(biāo)準(zhǔn)之間轉(zhuǎn)換。氣實(shí)現(xiàn)不同物理信號(hào)到標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)轉(zhuǎn)換，不同標(biāo)準(zhǔn)之間轉(zhuǎn)換。氣電電運(yùn)算單元：運(yùn)算單元：信號(hào)加減乘除，信號(hào)補(bǔ)償。信號(hào)加減乘除，信號(hào)補(bǔ)償。給定單元：給定單元：輸出被控量的設(shè)定值輸出被控量的設(shè)定值。顯示單元：顯示單元：參數(shù)指示、報(bào)警、記錄。參數(shù)指示、報(bào)警、記錄。輔助單元：輔助單元：特殊需要的（操作器、特殊需要的（操作器、限幅器、安全防爆柵）。限幅器、安全防爆柵）。過程控制與自動(dòng)化儀表693. 組

45、裝式控制儀表組裝式控制儀表 一種功能分離、結(jié)構(gòu)組件化的成套儀表裝置。高密度安裝，結(jié)一種功能分離、結(jié)構(gòu)組件化的成套儀表裝置。高密度安裝，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于復(fù)雜控制和集中顯示操作的大、中型企業(yè)生產(chǎn)構(gòu)緊湊，適用于復(fù)雜控制和集中顯示操作的大、中型企業(yè)生產(chǎn)4 .集中計(jì)算機(jī)控制儀表集中計(jì)算機(jī)控制儀表 以數(shù)字計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字控制儀表。其外形結(jié)構(gòu)、面板布置以數(shù)字計(jì)算機(jī)為核心的數(shù)字控制儀表。其外形結(jié)構(gòu)、面板布置保留了模擬式儀表的一些特征，但其運(yùn)算、控制功能更為豐富，通保留了模擬式儀表的一些特征，但其運(yùn)算、控制功能更為豐富，通過組態(tài)可完成各種運(yùn)算處理和復(fù)雜控制。過組態(tài)可完成各種運(yùn)算處理和復(fù)雜控制。測(cè)量變送與執(zhí)行單

46、元采用測(cè)量變送與執(zhí)行單元采用模擬儀表，調(diào)節(jié)單元采用數(shù)字儀表。模擬儀表，調(diào)節(jié)單元采用數(shù)字儀表。QDZQDZ QDZDDZDDZ DDZ單元組合式儀表發(fā)展階段單元組合式儀表發(fā)展階段過程控制與自動(dòng)化儀表705.集散型控制儀表集散型控制儀表 將集中一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)分派給各個(gè)微型過程控制計(jì)算機(jī)，將集中一臺(tái)計(jì)算機(jī)完成的任務(wù)分派給各個(gè)微型過程控制計(jì)算機(jī)，再配上數(shù)字總線以及上一級(jí)過程控制計(jì)算機(jī)，組成各種各樣的、能再配上數(shù)字總線以及上一級(jí)過程控制計(jì)算機(jī)，組成各種各樣的、能適應(yīng)于不同過程的積木式分級(jí)分布計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了適應(yīng)于不同過程的積木式分級(jí)分布計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了“控制控制分散分散”或或“危險(xiǎn)分散

47、危險(xiǎn)分散”，管理高度集中。，管理高度集中。測(cè)量變送與執(zhí)行單元采用測(cè)量變送與執(zhí)行單元采用模擬儀表，調(diào)節(jié)單元采用數(shù)字儀表。模擬儀表，調(diào)節(jié)單元采用數(shù)字儀表。6.現(xiàn)場(chǎng)總線控制儀表現(xiàn)場(chǎng)總線控制儀表 是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和現(xiàn)代儀器儀表技是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和現(xiàn)代儀器儀表技術(shù)的最新發(fā)展成果。它將具有數(shù)字通信能力的現(xiàn)場(chǎng)智能儀表連成網(wǎng)術(shù)的最新發(fā)展成果。它將具有數(shù)字通信能力的現(xiàn)場(chǎng)智能儀表連成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并同上一層監(jiān)控級(jí)、管理級(jí)聯(lián)系起來(lái)成為全分布式的新型絡(luò)系統(tǒng)，并同上一層監(jiān)控級(jí)、管理級(jí)聯(lián)系起來(lái)成為全分布式的新型控制網(wǎng)絡(luò)。采用全數(shù)字化、雙向傳輸、多分支的通信網(wǎng)絡(luò)。通信協(xié)控制網(wǎng)絡(luò)。采用全數(shù)

48、字化、雙向傳輸、多分支的通信網(wǎng)絡(luò)。通信協(xié)議規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、公開化，使各種控制系統(tǒng)通過總線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、議規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、公開化，使各種控制系統(tǒng)通過總線實(shí)現(xiàn)互聯(lián)、互換和互操作?；Q和互操作。過程控制與自動(dòng)化儀表71壓力壓力變送器變送器壓力壓力變送器變送器常用的控制儀表及裝置 過程控制與自動(dòng)化儀表72模擬模擬儀表的信號(hào)制儀表的信號(hào)制 氣動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)氣動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)IEC384制定了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)制定了我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB777工業(yè)自動(dòng)化儀表用模擬氣工業(yè)自動(dòng)化儀表用模擬氣動(dòng)信號(hào)動(dòng)信號(hào)規(guī)定規(guī)定統(tǒng)一使用統(tǒng)一使用0.02M Pa(0.2Kgf/cm2)0.1M Pa (1.0Kgf/cm2)的模擬氣壓信號(hào)。的模擬氣壓信號(hào)。 電動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn) 直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓直流電流、直流電壓、交流電流、交流電壓直流比交流信號(hào)優(yōu)越直流比交流信號(hào)優(yōu)越 直流信號(hào)不受交流感應(yīng)影響，因此抗干擾能力強(qiáng)。直流信號(hào)不受交流感應(yīng)影響，因此抗干擾能力強(qiáng)。 直流信號(hào)傳輸不受線路電感電容等影響，無(wú)相移問直流信號(hào)傳輸不受線路電感電容等影響，無(wú)相移問 題。題。 直流信號(hào)便于模數(shù)轉(zhuǎn)換并與