1、第二章第二章 過程建模和過程過程建模和過程 檢測控制儀表檢測控制儀表Wangyu Process Control System主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 1、過程建模、過程建模（*）2 2、過程變量檢測與變送（、過程變量檢測與變送（* *）4 4、其它數(shù)字式過程控制儀表、其它數(shù)字式過程控制儀表3 3、過程控制儀表、過程控制儀表Wangyu Process Control System基本概念基本概念1l 被控過程（對象）被控過程（對象）：指正在運(yùn)行中的多種多樣的被指正在運(yùn)行中的多種多樣的被 控制的生產(chǎn)工藝設(shè)備。控制的生產(chǎn)工藝設(shè)備。l 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 ：指過程在各輸入量的作用下，其相應(yīng)輸指過程在各輸入

2、量的作用下，其相應(yīng)輸 出量變化的函數(shù)關(guān)系數(shù)學(xué)表達(dá)式。出量變化的函數(shù)關(guān)系數(shù)學(xué)表達(dá)式。 參數(shù)模型參數(shù)模型：即用數(shù)學(xué)方程來表示（方便，描述形式有：微分：即用數(shù)學(xué)方程來表示（方便，描述形式有：微分 方程、傳遞函數(shù)、差分方程、脈沖響應(yīng)函數(shù)、狀態(tài)方程等）。方程、傳遞函數(shù)、差分方程、脈沖響應(yīng)函數(shù)、狀態(tài)方程等）。 過程的數(shù)學(xué)模型的兩種描述形式過程的數(shù)學(xué)模型的兩種描述形式： 非參數(shù)模型非參數(shù)模型：即用曲線或數(shù)據(jù)表格來表示（形象、直觀，：即用曲線或數(shù)據(jù)表格來表示（形象、直觀， 但對進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計和綜合不方便）。階躍響應(yīng)曲線、脈沖但對進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計和綜合不方便）。階躍響應(yīng)曲線、脈沖 響應(yīng)曲線、頻率特性曲線。響應(yīng)曲線

3、、頻率特性曲線。Wangyu Process Control Systeml 過程通道過程通道-被控過程輸入量與輸出量之間的信號聯(lián)系。被控過程輸入量與輸出量之間的信號聯(lián)系?？刂仆ǖ溃嚎刂谱饔门c被控變量之間的信號聯(lián)系通道?？刂仆ǖ溃嚎刂谱饔门c被控變量之間的信號聯(lián)系通道。擾動通道：擾動作用與被控變量之間的信號聯(lián)系通道。擾動通道：擾動作用與被控變量之間的信號聯(lián)系通道。 l 外部擾動外部擾動-其他的輸入量則稱為擾動作用其他的輸入量則稱為擾動作用(f1(t)(f1(t) fn(t) fn(t)。外部擾動對過程控制也有很大影響。外部擾動對過程控制也有很大影響。 l 內(nèi)部擾動（基本擾動）內(nèi)部擾動（基本擾動）

4、-通常是一個可控性良好通常是一個可控性良好 的輸入量，選作為控制作用，即調(diào)節(jié)器的輸出量的輸入量，選作為控制作用，即調(diào)節(jié)器的輸出量(u(t)(u(t) 作為控制作用?；緮_動作用于閉合回路內(nèi)，所以對作為控制作用?；緮_動作用于閉合回路內(nèi)，所以對 系統(tǒng)的性能起決定作用。系統(tǒng)的性能起決定作用?；靖拍罨靖拍?Wangyu Process Control System基本概念基本概念3多入單出的系統(tǒng)多入單出的系統(tǒng)： 通常選一個可控性良好的輸入量通常選一個可控性良好的輸入量u(t)u(t)作為控制作用，其余的輸入量則作為控制作用，其余的輸入量則稱為擾動作用。稱為擾動作用。多入多出的系統(tǒng)多入多出的系統(tǒng)：

5、 幾個輸入量將同時影響兩個或兩個以上的被控量，可幾個輸入量將同時影響兩個或兩個以上的被控量，可采用解耦控制等方法解除影響。采用解耦控制等方法解除影響。Wangyu Process Control System被控對象動態(tài)特性的特點(diǎn)被控對象動態(tài)特性的特點(diǎn)u 被控對象所進(jìn)行的過程幾乎都離不開物質(zhì)或能量被控對象所進(jìn)行的過程幾乎都離不開物質(zhì)或能量 的流動。的流動。流入量流入量：從外部流入對象內(nèi)部的物質(zhì)或能量流量。：從外部流入對象內(nèi)部的物質(zhì)或能量流量。流出量流出量: : 從對象內(nèi)部流出的流量。從對象內(nèi)部流出的流量。 u 被控過程大多屬于慢過程，被調(diào)量的變化十分緩慢被控過程大多屬于慢過程，被調(diào)量的變化十分

6、緩慢u 被控對象具有被控對象具有純延遲純延遲，即傳輸延遲。，即傳輸延遲。u 被控對象的動態(tài)特性是不振蕩的。被控對象的動態(tài)特性是不振蕩的。u 被控對象本身是穩(wěn)定的或中性穩(wěn)定的。（自衡與非被控對象本身是穩(wěn)定的或中性穩(wěn)定的。（自衡與非 自衡）自衡）u 被控對象往往具有非線性特性。被控對象往往具有非線性特性。Wangyu Process Control System0tx(t)0tx(t)0ty(t)y(t)0t過程的階躍響應(yīng)曲線：過程的階躍響應(yīng)曲線： 表示在輸入擾動x（其實(shí)應(yīng)該是u或f）作用下，輸出y（被控量）的具有時延的響應(yīng)。 Wangyu Process Control System自衡過程與非

7、自衡過程自衡過程與非自衡過程 如液位系統(tǒng)，出口閥不控，入口流量變化后，液如液位系統(tǒng)，出口閥不控，入口流量變化后，液位為自衡過程；位為自衡過程； 若出口加泵，為非自衡過程。若出口加泵，為非自衡過程。 t 自衡過程自衡過程-指過程在擾動作用下，其平衡狀態(tài)被破壞指過程在擾動作用下，其平衡狀態(tài)被破壞 后不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠其自身重新恢復(fù)后不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠其自身重新恢復(fù) 平衡的過程。平衡的過程。t 非自衡過程非自衡過程-指過程在擾動作用下，其平衡狀態(tài)被指過程在擾動作用下，其平衡狀態(tài)被 破壞后不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠其自身不破壞后不需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠其自身不

8、 能重新恢復(fù)平衡的過程。能重新恢復(fù)平衡的過程。 Wangyu Process Control System過程數(shù)學(xué)模型及其建立方法過程數(shù)學(xué)模型及其建立方法建立數(shù)學(xué)模型的目的建立數(shù)學(xué)模型的目的: 建立工業(yè)過程優(yōu)化操作方案建立工業(yè)過程優(yōu)化操作方案 制訂控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，進(jìn)行仿真研究制訂控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，進(jìn)行仿真研究 進(jìn)行控制系統(tǒng)的調(diào)試和調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定進(jìn)行控制系統(tǒng)的調(diào)試和調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定 設(shè)計工業(yè)過程的故障檢測與診斷系統(tǒng)設(shè)計工業(yè)過程的故障檢測與診斷系統(tǒng) 制訂大型設(shè)備啟動和停車的操作方案制訂大型設(shè)備啟動和停車的操作方案 設(shè)計工業(yè)過程運(yùn)行人員培訓(xùn)系統(tǒng)設(shè)計工業(yè)過程運(yùn)行人員培訓(xùn)系統(tǒng)Wangyu Pro

9、cess Control System被控對象數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式和利用方式被控對象數(shù)學(xué)模型的表達(dá)形式和利用方式表達(dá)形式：表達(dá)形式： 按系統(tǒng)的連續(xù)性劃分：連續(xù)系統(tǒng)模型、離散系統(tǒng)模型按系統(tǒng)的連續(xù)性劃分：連續(xù)系統(tǒng)模型、離散系統(tǒng)模型 按模型的結(jié)構(gòu)劃分按模型的結(jié)構(gòu)劃分: : 輸入輸出模型、狀態(tài)空間模型輸入輸出模型、狀態(tài)空間模型（二（二 次型最優(yōu)控制）次型最優(yōu)控制） 按論域劃分：時域表達(dá)按論域劃分：時域表達(dá)- -階躍響應(yīng)、脈沖響應(yīng)階躍響應(yīng)、脈沖響應(yīng)（預(yù)測控制）（預(yù)測控制） 頻域表達(dá)頻域表達(dá)- -傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)（PIDPID控制、自適應(yīng)控制）控制、自適應(yīng)控制）利用方式：利用方式： 離線離線 在線在線 Wa

10、ngyu Process Control System對被控對象數(shù)學(xué)模型的要求對被控對象數(shù)學(xué)模型的要求 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況提出適當(dāng)要求根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況提出適當(dāng)要求Wangyu Process Control System幾種控制方式幾種控制方式最優(yōu)控制最優(yōu)控制-目的在于使一個機(jī)組、一臺設(shè)備、或一個目的在于使一個機(jī)組、一臺設(shè)備、或一個生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)局部最優(yōu)。最優(yōu)控制問題核心是選擇控制生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)局部最優(yōu)。最優(yōu)控制問題核心是選擇控制函數(shù)函數(shù)u(f)u(f)，使得某一性能指標(biāo)達(dá)到最小或最大值。，使得某一性能指標(biāo)達(dá)到最小或最大值。自適應(yīng)控制自適應(yīng)控制-能適應(yīng)被控過程參數(shù)能適應(yīng)被控過程參數(shù)( (或環(huán)境條件或

11、環(huán)境條件) )的變的變化，自動修正控制器參數(shù)化，自動修正控制器參數(shù)( (控制算法控制算法) )以補(bǔ)償被控過程特以補(bǔ)償被控過程特性變化的一種控制。性變化的一種控制。調(diào)節(jié)器參數(shù)整定調(diào)節(jié)器參數(shù)整定-系統(tǒng)整定的實(shí)質(zhì)，就是通過改變控系統(tǒng)整定的實(shí)質(zhì)，就是通過改變控制參數(shù)使調(diào)節(jié)器特性和被控過程特性配合好，來改善系制參數(shù)使調(diào)節(jié)器特性和被控過程特性配合好，來改善系統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性，求得最佳的控制效果。統(tǒng)的動態(tài)和靜態(tài)特性，求得最佳的控制效果。Wangyu Process Control System過程數(shù)學(xué)模型的求取方法過程數(shù)學(xué)模型的求取方法方法二：方法二：實(shí)驗(yàn)法建模（過程辨識法）實(shí)驗(yàn)法建模（過程辨識法）, ,

12、即根據(jù)過程輸入、即根據(jù)過程輸入、輸出數(shù)據(jù)，通過過程辨識與參數(shù)估計的方法建立被控過程輸出數(shù)據(jù)，通過過程辨識與參數(shù)估計的方法建立被控過程的數(shù)學(xué)模型。的數(shù)學(xué)模型。 方法一：方法一：機(jī)理分析法機(jī)理分析法，即根據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理，通過靜，即根據(jù)過程的內(nèi)在機(jī)理，通過靜 態(tài)與動態(tài)態(tài)與動態(tài)物料平衡和能量平衡物料平衡和能量平衡關(guān)系求取過程的數(shù)學(xué)模型。關(guān)系求取過程的數(shù)學(xué)模型。方法三：上方法三：上兩種方法的結(jié)合兩種方法的結(jié)合，即先通過機(jī)理分析確定模，即先通過機(jī)理分析確定模型的結(jié)構(gòu)形式，再通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定模型中各系數(shù)的型的結(jié)構(gòu)形式，再通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定模型中各系數(shù)的大小。大小。 Wangyu Process Cont

13、rol System機(jī)理分析法建模 l 當(dāng)對一個系統(tǒng)的工作機(jī)理有了清楚全面的認(rèn)識，而且過程當(dāng)對一個系統(tǒng)的工作機(jī)理有了清楚全面的認(rèn)識，而且過程 能用成熟的理論進(jìn)行描述時，便可采用機(jī)理法建模。能用成熟的理論進(jìn)行描述時，便可采用機(jī)理法建模。l 根據(jù)基本的物理定律從系統(tǒng)內(nèi)部工作過程的機(jī)理出發(fā)根據(jù)基本的物理定律從系統(tǒng)內(nèi)部工作過程的機(jī)理出發(fā), ,建立建立 系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法稱為機(jī)理法或系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的方法稱為機(jī)理法或“白盒法白盒法”。它具有較嚴(yán)。它具有較嚴(yán)密密 的理論依據(jù)，在任何狀態(tài)下使用都不會引起定性的錯誤。的理論依據(jù)，在任何狀態(tài)下使用都不會引起定性的錯誤。l 建模時，首先對系統(tǒng)進(jìn)行分析和類比，再作出一些

14、合理的建模時，首先對系統(tǒng)進(jìn)行分析和類比，再作出一些合理的 假設(shè)，以簡化系統(tǒng)并為建模提供一定的理論依據(jù)，然后再假設(shè)，以簡化系統(tǒng)并為建模提供一定的理論依據(jù)，然后再 根據(jù)基本的物理定律（如質(zhì)量守恒、能量守恒、動量守恒根據(jù)基本的物理定律（如質(zhì)量守恒、能量守恒、動量守恒 等）建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。等）建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。Wangyu Process Control System機(jī)理推導(dǎo)的幾類數(shù)學(xué)模型機(jī)理推導(dǎo)的幾類數(shù)學(xué)模型 集中參數(shù)過程集中參數(shù)過程-單個控制參數(shù)的過程控制單個控制參數(shù)的過程控制 分布參數(shù)過程分布參數(shù)過程-多個控制參數(shù)的過程控制多個控制參數(shù)的過程控制 多級過程多級過程-控制過程有多個控制步（相

15、當(dāng)于離散系統(tǒng)）控制過程有多個控制步（相當(dāng)于離散系統(tǒng)） Wangyu Process Control System物料（或能量）平衡關(guān)系物料（或能量）平衡關(guān)系n 動態(tài)物料（或能量）平衡關(guān)系：動態(tài)物料（或能量）平衡關(guān)系： 單位時間內(nèi)進(jìn)入被控過程的物料（或能量）減去單位時間內(nèi)進(jìn)入被控過程的物料（或能量）減去單位時間內(nèi)從被控過程流出的物料（或能量）等于被單位時間內(nèi)從被控過程流出的物料（或能量）等于被控過程內(nèi)物料（或能量）存儲量的變化率。控過程內(nèi)物料（或能量）存儲量的變化率。n 靜態(tài)物料（或能量）平衡關(guān)系靜態(tài)物料（或能量）平衡關(guān)系： 單位時間內(nèi)進(jìn)入被控過程的物料（或能量）等于單位時間內(nèi)進(jìn)入被控過程的物料

16、（或能量）等于單位時間內(nèi)從被控過程流出的物料（或能量）。單位時間內(nèi)從被控過程流出的物料（或能量）。 Wangyu Process Control System（一）自衡過程建模（一）自衡過程建模1 1、單容過程、單容過程-只有一個儲蓄容量的過程只有一個儲蓄容量的過程 A=C輸入q(t)輸出h(t)b b）階躍響應(yīng)）階躍響應(yīng)Wangyu Process Control System模型推導(dǎo)模型推導(dǎo)1 1動態(tài)物料平衡關(guān)系動態(tài)物料平衡關(guān)系及其增量形式及其增量形式：1212dhqqAdtd Vd hqqAdtdt物理原理：物理原理：22hqR其中，其中，R R2 2為閥門為閥門2 2的阻力，稱為液阻或

17、流阻。的阻力，稱為液阻或流阻。 1q -流入量，控制過程的輸入變量流入量，控制過程的輸入變量 - -流出量，中間變量流出量，中間變量 h h -液位，控制過程的輸出變量液位，控制過程的輸出變量 2qWangyu Process Control System模型推導(dǎo)模型推導(dǎo)2 21212( )( )( ).( )hd hqARdtH sQ sAsH sR由式由式( (* *) )可畫出框圖如圖所示。即可畫出框圖如圖所示。即 令過程容量令過程容量 C=AC=A 消去中間變量消去中間變量 ，及拉氏變換后，有，及拉氏變換后，有 2qWangyu Process Control System模型推導(dǎo)模型

18、推導(dǎo)3 3容量或容量系數(shù)容量或容量系數(shù)-被控過程都具有一定貯存物料或能量的被控過程都具有一定貯存物料或能量的 能力，其貯存能力的大小能力，其貯存能力的大小, ,稱為容量或稱為容量或 容量系數(shù)。其物理意義是：引起單位被容量系數(shù)。其物理意義是：引起單位被 控量變化時被控過程貯存量變化的大小?？亓孔兓瘯r被控過程貯存量變化的大小。 CsR2H(s)+H(s)=R2Q1(s) , 故故單容過程的數(shù)學(xué)模型為單容過程的數(shù)學(xué)模型為： 020120( )( )( )11KRH SWsQ sCR sT s式中，式中，T TOO=R=R2 2C C 為液位過程的時間常數(shù)為液位過程的時間常數(shù) , C , C為容量系數(shù)

19、為容量系數(shù)( (或容量或容量) )。 K K0 0=R=R2 2 , , 為液位過程的放大系數(shù)。為液位過程的放大系數(shù)。 Wangyu Process Control System雙容過程的建模 （一）自衡過程建模（一）自衡過程建模2 2、雙容過程、雙容過程b b）階躍響應(yīng)）階躍響應(yīng)輸入輸出Wangyu Process Control System模型推導(dǎo)模型推導(dǎo)1 1 其被控量是第二只水箱的液位其被控量是第二只水箱的液位h h2 2，輸入量為輸入量為q q1 1。根據(jù)物料平衡關(guān)根據(jù)物料平衡關(guān)系可以列出下列方程：系可以列出下列方程： 11211222232233dhqqCd thqRdhqqCd

20、 thqR Wangyu Process Control System模型推導(dǎo)模型推導(dǎo)2 211211222232233d hqqCdthqRd hqqCdthqR雙容過程的數(shù)學(xué)模型為：雙容過程的數(shù)學(xué)模型為：) 1)(1()()()(210120sTsTKsQsHsWT T1 1第一只水箱的時間常數(shù)，第一只水箱的時間常數(shù)， T T1 1=R=R2 2C C1 1 ；T T2 2第二只水箱的時間常數(shù)，第二只水箱的時間常數(shù)， T T2 2=R=R3 3C C2 2 ；KK0 0過程的放大系數(shù)，過程的放大系數(shù)， KK0 0=R=R3 3 ；C C1 1、 C2分別為兩只水箱的容量系數(shù)。分別為兩只水箱

21、的容量系數(shù)。Wangyu Process Control System3 3、具有純滯后單容過程的數(shù)學(xué)模型、具有純滯后單容過程的數(shù)學(xué)模型（一）自衡過程建模（一）自衡過程建模Wangyu Process Control System其數(shù)學(xué)模型為：其數(shù)學(xué)模型為：00010( )( )( )1sKH sW seQ sT s模型推導(dǎo)模型推導(dǎo)T T0 0過程的時間常數(shù)，過程的時間常數(shù)， T T0 0=R=R2 2C C ；KK0 0過程的放大系數(shù)，過程的放大系數(shù)， KK0 0=R=R2 2 ；過程的純滯后時間。過程的純滯后時間。0Wangyu Process Control System（二）無自衡過程

22、建模（二）無自衡過程建模1、單容過程、單容過程b b）階躍響應(yīng)）階躍響應(yīng)Wangyu Process Control System模型推導(dǎo)模型推導(dǎo)在自衡過程下，有在自衡過程下，有 dthdCqq21 而在無自衡過程下，將出口閥而在無自衡過程下，將出口閥2 2換成定量泵，這樣，其流出量換成定量泵，這樣，其流出量q q2 2與液位與液位h h無關(guān)無關(guān)，即這里即這里q q2 2=0=0。傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)： 00011( )( )1( )( )asaW sT sH sW seQ sT s帶有純滯后的過程帶有純滯后的過程Wangyu Process Control System2、雙容過程、雙容過程（

23、二）無自衡過程建模（二）無自衡過程建模b b）階躍響應(yīng)）階躍響應(yīng)Wangyu Process Control System模型推導(dǎo)模型推導(dǎo)1121d hqqCdt122hqR222dhqCdt數(shù)學(xué)模型為：數(shù)學(xué)模型為：) 1(1)(TssTsWaoT Ta a雙容過程積分時間常數(shù)，雙容過程積分時間常數(shù)， T Ta a=C=C2 2 ；TT第一只水箱的時間常數(shù)。第一只水箱的時間常數(shù)。Wangyu Process Control System3、滯后過程、滯后過程 無自衡多容過程具有純滯后時，則其數(shù)學(xué)模型為：無自衡多容過程具有純滯后時，則其數(shù)學(xué)模型為： snaeTssTsW0) 1(1)(0（二）無

24、自衡過程建模（二）無自衡過程建模Wangyu Process Control Systeme.g.推導(dǎo)無自衡單容純滯后過程的數(shù)學(xué)模型推導(dǎo)無自衡單容純滯后過程的數(shù)學(xué)模型（h h為輸出量，為輸出量，q q1 1為輸入量，為輸入量，管道傳輸速度為管道傳輸速度為v v）Wangyu Process Control System自衡過程單容、雙容、多容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型：自衡過程單容、雙容、多容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型：( )1oooKW sT s12( )(1)(1)ooKW sTsT s( )1soooKW seT s12( )(1)(1)sooKW seTsT snTssW) 1(1)(0sneTs

25、sW0) 1(1)(0總結(jié)總結(jié)1 1Wangyu Process Control System無自衡過程單容、雙容、多容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型無自衡過程單容、雙容、多容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型 ：saoeTssTsW) 1(1)() 1(1)(TssTsWao1( )soaWseT s1( )oaWsT snaTssTsW) 1(1)(0snaeTssTsW0) 1(1)(0總結(jié)總結(jié)2 2Wangyu Process Control System試驗(yàn)法建模定義：是在實(shí)際的生產(chǎn)過程（設(shè)備）中，根據(jù)過程輸定義：是在實(shí)際的生產(chǎn)過程（設(shè)備）中，根據(jù)過程輸 入、輸出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即通過過程辨識入、輸出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

26、，即通過過程辨識與參數(shù)與參數(shù) 估計的方法建立被控過程的數(shù)學(xué)模型。估計的方法建立被控過程的數(shù)學(xué)模型。 * *與機(jī)理分析法相比，試驗(yàn)法建模的主要特點(diǎn)是不需要深入與機(jī)理分析法相比，試驗(yàn)法建模的主要特點(diǎn)是不需要深入了解過程的機(jī)理。但是必須設(shè)計一個合理的實(shí)驗(yàn)，以獲取過程了解過程的機(jī)理。但是必須設(shè)計一個合理的實(shí)驗(yàn)，以獲取過程所含的最大信息量，而對此往往是很困難的。因此，在實(shí)際使所含的最大信息量，而對此往往是很困難的。因此，在實(shí)際使用時，用時，試驗(yàn)法和機(jī)理法經(jīng)常是相互補(bǔ)充的試驗(yàn)法和機(jī)理法經(jīng)常是相互補(bǔ)充的。如先通過機(jī)理法確。如先通過機(jī)理法確定模型的結(jié)構(gòu)形式，在通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定模型中各系數(shù)的大定模型的結(jié)構(gòu)形式

27、，在通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定模型中各系數(shù)的大小。小。Wangyu Process Control System試驗(yàn)法類型試驗(yàn)法類型 試驗(yàn)法可分為加專門信號與不加專門信號兩種。試驗(yàn)法可分為加專門信號與不加專門信號兩種。 加專門信號的方法加專門信號的方法在試驗(yàn)過程中改變所研究的過程輸入在試驗(yàn)過程中改變所研究的過程輸入 量，對其輸出量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求得過程的數(shù)學(xué)模型。量，對其輸出量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理求得過程的數(shù)學(xué)模型。 不加專門信號不加專門信號利用過程在正常操作時所記錄的信號，進(jìn)利用過程在正常操作時所記錄的信號，進(jìn) 行統(tǒng)計分析求得過程的數(shù)學(xué)模型，屬于定性分析，精度較行統(tǒng)計分析求得過程的數(shù)學(xué)模型，屬于定性分析，精度

28、較 差。差。專門信號發(fā)生器專門信號發(fā)生器時域信號發(fā)生器：階躍信號、脈沖信號等時域信號發(fā)生器：階躍信號、脈沖信號等頻域信號發(fā)生器：正弦波、梯形波等頻域信號發(fā)生器：正弦波、梯形波等隨機(jī)信號發(fā)生器：白噪聲、偽隨機(jī)信號等隨機(jī)信號發(fā)生器：白噪聲、偽隨機(jī)信號等Wangyu Process Control System 階躍響應(yīng)曲線法階躍響應(yīng)曲線法在被控過程的輸入量作階躍變化時，在被控過程的輸入量作階躍變化時， 測定其輸出量隨時間而變化的曲線。測定其輸出量隨時間而變化的曲線。 （一）響應(yīng)曲線法（一）響應(yīng)曲線法l 通常取階躍信號值為正常輸入信號的通常取階躍信號值為正常輸入信號的5 515%15%， 以不影響生

29、產(chǎn)為準(zhǔn)；以不影響生產(chǎn)為準(zhǔn)； l 在相同的測試條件下重復(fù)幾次；在相同的測試條件下重復(fù)幾次； 正、反方向變化時分別測出其響應(yīng)曲線；正、反方向變化時分別測出其響應(yīng)曲線； 被控過程必須處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。被控過程必須處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。Wangyu Process Control System( (二二) ) 由階躍響應(yīng)曲線確定過程的傳遞函數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定過程的傳遞函數(shù) 復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：自衡過程單容、雙容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型自衡過程單容、雙容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型 ( )1oooKW sT s12( )(1)(1)ooKW sTsT s( )1soooKW seT s12( )(1)(1)sooKW s

30、eTsT s無自衡過程單容、雙容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型無自衡過程單容、雙容及純滯后對象數(shù)學(xué)模型1( )oaW sT s) 1(1)(TssTsWao1( )soaW seT ssaoeTssTsW) 1(1)(Wangyu Process Control System( (二二) ) 由階躍響應(yīng)曲線確定過程的傳遞函數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定過程的傳遞函數(shù) 可見，只要由階躍響應(yīng)曲線求得放大系數(shù)、時間常數(shù)以及可見，只要由階躍響應(yīng)曲線求得放大系數(shù)、時間常數(shù)以及滯后時間，即可確定過程的數(shù)學(xué)模型。滯后時間，即可確定過程的數(shù)學(xué)模型。u 放大系數(shù)放大系數(shù)KK： 在數(shù)值上等于對象處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出變化量與在數(shù)值上等于

31、對象處于穩(wěn)定狀態(tài)時輸出變化量與 輸入變化量之比：輸入變化量之比： 放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。 K=K=輸出的變化量輸出的變化量/ /輸入的變化量輸入的變化量Wangyu Process Control System( (二二) ) 由階躍響應(yīng)曲線確定過程的傳遞函數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定過程的傳遞函數(shù) u 時間常數(shù)時間常數(shù)T T ： 反映被控變量變化快慢的一個重要動態(tài)參數(shù)。反映被控變量變化快慢的一個重要動態(tài)參數(shù)。 指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變 化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間。化，達(dá)

32、到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間。或：當(dāng)對象受到階躍輸入作或：當(dāng)對象受到階躍輸入作 用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值用后，被控變量達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值的的63.2%63.2%所需時間。（一階）所需時間。（一階）u 滯后時間滯后時間： 是純滯后時間是純滯后時間0 0 和容量滯后和容量滯后C C 的總和。的總和。* * 純滯后是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。純滯后是由于介質(zhì)的輸送或熱的傳遞需要一段時間引起的。* * 容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f需要通過一定的阻力容量滯后一般是因?yàn)槲锪匣蚰芰康膫鬟f需要通過一定的阻力 而引起的。而引起的。 滯后時間滯后時間是反映對象動態(tài)特性的另一個重要參數(shù)。是反映對象

33、動態(tài)特性的另一個重要參數(shù)。Wangyu Process Control System1. 1. 由階躍響應(yīng)曲線確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù)( )1oooKWsT s輸入階躍信號輸入階躍信號u u0 0 ，階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值為，階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值為 放大系數(shù)求?。悍糯笙禂?shù)求?。涸跀?shù)值上等于對象處于在數(shù)值上等于對象處于 穩(wěn)定狀態(tài)時輸出變化穩(wěn)定狀態(tài)時輸出變化量量 與輸入變化量之比：與輸入變化量之比： 00( )(0)yyKu 計算法計算法( )y 對一階慣性對象對一階慣性對象Wangyu Process Control System(2)(2) 時間常數(shù)求?。簳r間常數(shù)求?。?過

34、過0 0點(diǎn)作階躍響應(yīng)曲線的切線，點(diǎn)作階躍響應(yīng)曲線的切線， 交穩(wěn)態(tài)的漸近線交穩(wěn)態(tài)的漸近線y y（ ）于于A A點(diǎn)，點(diǎn)， 其投影其投影0B0B即為過程的時間常數(shù)即為過程的時間常數(shù) T T0 0。 或作或作63.2%63.2%線求取。線求取。 l 切線法：切線法：1. 1. 由階躍響應(yīng)曲線確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù)Wangyu Process Control System1. 1. 由階躍響應(yīng)曲線確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù)l 計算法：計算法：)()()(*ytyty0*( )1tTyte 將階躍響應(yīng)曲線標(biāo)準(zhǔn)化將階躍響應(yīng)曲線標(biāo)準(zhǔn)化 y y

35、* *(t)(t)的解為：的解為： 取自然對數(shù)得：取自然對數(shù)得：)(*1ln0tytT 在標(biāo)準(zhǔn)化曲線上選擇兩點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)化曲線上選擇兩點(diǎn)，y y* *(t(t1 1)=0.632, y)=0.632, y* *(t(t2 2)=0.33)=0.33代入上式解得代入上式解得 T T1010=t=t1 1 T T2020=2.5t=2.5t2 2 T T0 0 取平均值：取平均值：T T0 0= =（T T1010+ + T T2020）/2/2 校驗(yàn)：校驗(yàn)：y y*（t t3 3）=0.87=0.87， t t3 3=2T=2T0 0Wangyu Process Control System2.

36、2. 由階躍響應(yīng)曲線確定一階加滯后環(huán)節(jié)的特性參數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定一階加滯后環(huán)節(jié)的特性參數(shù)( )1soooKWseT s 輸入階躍信號輸入階躍信號u u0 0 ，階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)，階躍響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值為值為 。( )y 對一階加滯后慣性對象對一階加滯后慣性對象:（1 1）放大系數(shù)求?。悍糯笙禂?shù)求取：在數(shù)值上等于對在數(shù)值上等于對 象處于穩(wěn)定狀態(tài)象處于穩(wěn)定狀態(tài) 時輸出變化量與時輸出變化量與 輸入變化量之比：輸入變化量之比： 00( )(0)yyKu Wangyu Process Control System2. 2. 由階躍響應(yīng)曲線確定一階加滯后環(huán)節(jié)的特性參數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定一階加滯后環(huán)節(jié)的特性參數(shù)(2)

37、(2) 時間常數(shù)求?。簳r間常數(shù)求?。簂 切線法：切線法： 在階躍響應(yīng)曲線拐點(diǎn)在階躍響應(yīng)曲線拐點(diǎn)D D處作處作一切線，交時間軸于一切線，交時間軸于B B點(diǎn)，交點(diǎn)，交穩(wěn)態(tài)值于穩(wěn)態(tài)值于A A點(diǎn)。點(diǎn)。OBOB即為過程的即為過程的滯后時間滯后時間 ，BABA在時間軸上在時間軸上的投影的投影BCBC即為過程的時間常數(shù)即為過程的時間常數(shù)T T0 0。 Wangyu Process Control Systeml 計算法：計算法：2. 2. 由階躍響應(yīng)曲線確定一階加滯后環(huán)節(jié)的特性參數(shù)由階躍響應(yīng)曲線確定一階加滯后環(huán)節(jié)的特性參數(shù))()()(*ytyty 將階躍響應(yīng)曲線標(biāo)準(zhǔn)化將階躍響應(yīng)曲線標(biāo)準(zhǔn)化00* ( )1tT

38、tytet y y* *(t)(t)的解為：的解為：0T 在標(biāo)準(zhǔn)化曲線上選擇兩點(diǎn)在標(biāo)準(zhǔn)化曲線上選擇兩點(diǎn)y y* *(t(t1 1) )、y y* *(t(t2 2) ) ，讀出對應(yīng)，讀出對應(yīng)t t1 1和和t t2 2， 聯(lián)立聯(lián)立 求解，即可確定求解，即可確定 、 ，一般取，一般取y y* *(t(t1 1)=0.39,y)=0.39,y* *(t(t2 2)=0.63,)=0.63,則可得則可得0212()Ttt122tt 校驗(yàn)：校驗(yàn)：*0(0.8)0.55yT*0(2)0.865yTWangyu Process Control System作業(yè)作業(yè)2-5，2-6，2-13 Wangyu P

39、rocess Control System過程變量檢測與變送過程變量檢測與變送 基本概念、概述基本概念、概述 過程參數(shù)檢測過程參數(shù)檢測-指連續(xù)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流指連續(xù)生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流 量、液位和成分等參數(shù)的檢測量、液位和成分等參數(shù)的檢測 檢測儀表檢測儀表-將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢 測儀表測儀表 一次儀表一次儀表-一般為將被測量轉(zhuǎn)換為便于計量的物理量所使一般為將被測量轉(zhuǎn)換為便于計量的物理量所使 用的儀表，即為檢測元件用的儀表，即為檢測元件 二次儀表二次儀表-將測得的信號變送轉(zhuǎn)換為可計量的標(biāo)準(zhǔn)電氣信號將測得的信號變送轉(zhuǎn)換為可計量的標(biāo)

40、準(zhǔn)電氣信號 并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。 傳感器傳感器Wangyu Process Control System基本概念、概述基本概念、概述 高準(zhǔn)確性，傳感器的輸出信號與被測參數(shù)成嚴(yán)格的單高準(zhǔn)確性，傳感器的輸出信號與被測參數(shù)成嚴(yán)格的單 值函數(shù)關(guān)系。值函數(shù)關(guān)系。 高穩(wěn)定性，不受時間或環(huán)境溫度變化等因素的影響。高穩(wěn)定性，不受時間或環(huán)境溫度變化等因素的影響。 高靈敏度，被測參數(shù)微小變化時，輸出量變化明顯。高靈敏度，被測參數(shù)微小變化時，輸出量變化明顯。 電動儀表：電動儀表：4-204-20mAmA，DCDC（遠(yuǎn)距離）；遠(yuǎn)距離）； 1-5 1-5V V，D

41、CDC（柜內(nèi)傳輸）柜內(nèi)傳輸） 氣動儀表：氣動儀表：20-10020-100Kpa Kpa Wangyu Process Control System基本概念、概述基本概念、概述測量過程測量過程-利用一個已知的單位量利用一個已知的單位量( (即標(biāo)準(zhǔn)量即標(biāo)準(zhǔn)量) )與被測與被測 的同類量進(jìn)行比較的過程。的同類量進(jìn)行比較的過程。 測量誤差測量誤差-在測量過程中測量結(jié)果與被測量的真值之在測量過程中測量結(jié)果與被測量的真值之 間會有一定的差值。它反映了測量結(jié)果的間會有一定的差值。它反映了測量結(jié)果的 可靠程度?？煽砍潭取?絕對誤差與相對誤差絕對誤差與相對誤差 Wangyu Process Control S

42、ystem絕對誤差絕對誤差-指測量結(jié)果與被測量的真值之差指測量結(jié)果與被測量的真值之差。相對誤差相對誤差-指絕對誤差與真值或測量值之百分比。常指絕對誤差與真值或測量值之百分比。常 見有如下三種表示方式：見有如下三種表示方式： 1. 實(shí)際相對誤差實(shí)際相對誤差-是指絕對誤差與被測量的真值是指絕對誤差與被測量的真值( (實(shí)際值實(shí)際值) ) 之百分比。之百分比。2. 標(biāo)稱相對誤差標(biāo)稱相對誤差-是指絕對誤差與儀表示值之百分比是指絕對誤差與儀表示值之百分比。3. 引用相對誤差引用相對誤差-是指絕對誤差與儀表的量程之百分比是指絕對誤差與儀表的量程之百分比?；靖拍睢⒏攀龌靖拍?、概述Wangyu Proces

43、s Control System例例 題題 某壓力表刻度某壓力表刻度0 0100100kPakPa，在在5050kPakPa處測處測量值為量值為49.549.5kPakPa，求在求在5050kPakPa處儀表示值的絕處儀表示值的絕對誤差、實(shí)際相對誤差和引用相對誤差？對誤差、實(shí)際相對誤差和引用相對誤差？ kpa5 . 05 .4950%1%100505 .0%5 . 0%1001005 . 0m 儀表示值的絕對誤差：儀表示值的絕對誤差： 儀表示值的相對誤差：儀表示值的相對誤差： 儀表示值的引用誤差儀表示值的引用誤差 ： Wangyu Process Control System系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差

44、和疏忽誤差系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏忽誤差 系統(tǒng)誤差系統(tǒng)誤差-指測量儀表本身或其他原因指測量儀表本身或其他原因( (如零點(diǎn)沒有如零點(diǎn)沒有 調(diào)整好等調(diào)整好等) )引起的有規(guī)律的誤差。引起的有規(guī)律的誤差。 隨機(jī)誤差隨機(jī)誤差-指在測量中所出現(xiàn)的沒有一定規(guī)律的誤差。指在測量中所出現(xiàn)的沒有一定規(guī)律的誤差。 疏忽誤差疏忽誤差-指觀察人員誤讀或不正確使用儀器與測試指觀察人員誤讀或不正確使用儀器與測試 方案等人為因素所引起的誤差。方案等人為因素所引起的誤差。 基本概念、概述基本概念、概述基本誤差、附加誤差和允許誤差基本誤差、附加誤差和允許誤差 基本誤差基本誤差-指儀表在規(guī)定的正常工作條件下所具有的誤差指儀表在規(guī)定

45、的正常工作條件下所具有的誤差附加誤差附加誤差-指儀表超出規(guī)定的正常工作條件時所增加的誤差指儀表超出規(guī)定的正常工作條件時所增加的誤差允許誤差允許誤差-指儀表的示值或性能不允許超過某個誤差范圍指儀表的示值或性能不允許超過某個誤差范圍Wangyu Process Control System檢測儀表的性能指標(biāo)檢測儀表的性能指標(biāo) 儀表精度是根據(jù)國家規(guī)定的允許誤差大小分成幾個等儀表精度是根據(jù)國家規(guī)定的允許誤差大小分成幾個等級的。某一類儀表的允許誤差是指在規(guī)定的正常情況下允級的。某一類儀表的允許誤差是指在規(guī)定的正常情況下允許的百分比誤差的最大值。許的百分比誤差的最大值。 精度等級精度等級: :0.0050

46、.005、0.020.02、0.10.1、0.350.35、0.50.5、1.01.0、1.51.5、2.52.5、4 4等等, ,級數(shù)越小，精度（準(zhǔn)確度）就越高。級數(shù)越小，精度（準(zhǔn)確度）就越高。 0max( -)=100%=100%-x xa b絕對誤差的最大值儀表精度儀表量程Wangyu Process Control System-在外界條件不變的情況下，用同一儀表對同一個在外界條件不變的情況下，用同一儀表對同一個 量進(jìn)行正、反行程量進(jìn)行正、反行程( (即逐漸由小到大或逐漸由大即逐漸由小到大或逐漸由大 到小到小) )測量時，所得儀表兩值之間的差值。測量時，所得儀表兩值之間的差值。 其中其

47、中x x1 1、x x2 2為正、反測量的示值為正、反測量的示值 通常要求：變差通常要求：變差 儀表精度等級所允許的誤差。儀表精度等級所允許的誤差。 檢測儀表的性能指標(biāo)檢測儀表的性能指標(biāo) Wangyu Process Control System-表示測量儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度。通表示測量儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度。通 常用儀表的輸出變化量，如指針的線位移或角常用儀表的輸出變化量，如指針的線位移或角 位移與引起此位移的被測參數(shù)變化量之比來表位移與引起此位移的被測參數(shù)變化量之比來表 示，即示，即 注意：提高儀表的靈敏度可采用增加放大部分的放大倍數(shù)注意：提高儀表的靈敏度可采用增加放大部分的

48、放大倍數(shù) 來實(shí)現(xiàn)。不過儀表的性能主要取決于儀表的基本誤來實(shí)現(xiàn)。不過儀表的性能主要取決于儀表的基本誤 差。差。 -指引起儀表示值發(fā)生變化的可測參數(shù)的最小變指引起儀表示值發(fā)生變化的可測參數(shù)的最小變 化量。通常其值應(yīng)不大于儀表允許誤差的一半化量。通常其值應(yīng)不大于儀表允許誤差的一半檢測儀表的性能指標(biāo)檢測儀表的性能指標(biāo) Wangyu Process Control System溫度檢測與變送溫度檢測與變送 溫度溫度-是表示物體冷熱程度的物理參數(shù)。是表示物體冷熱程度的物理參數(shù)。 測量溫度的方法測量溫度的方法：（從測量體與被測介質(zhì)接觸與否來分）：（從測量體與被測介質(zhì)接觸與否來分） - -通過測量體與被測介質(zhì)

49、的接觸測量溫度通過測量體與被測介質(zhì)的接觸測量溫度- -通過接收被測物體發(fā)出的輻射熱判斷溫度通過接收被測物體發(fā)出的輻射熱判斷溫度簡單、可靠、測量精度高；滯后，受材料和環(huán)境限制速度快、不受測溫范圍限制、對運(yùn)動體測量；誤差大，受距離、煙塵和輻射等多因素限制電的測溫儀表精度高，信號又便于傳輸：電的測溫儀表精度高，信號又便于傳輸： Wangyu Process Control System熱電偶溫度計 工作原理：工作原理： 熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)兩種不同的導(dǎo)體接觸構(gòu)成回路時，回路中將兩種不同的導(dǎo)體接觸構(gòu)成回路時，回路中將 產(chǎn)生電勢，其大小與兩接點(diǎn)間的溫度差有關(guān)產(chǎn)生電勢，其大小與兩接點(diǎn)間的溫度差有關(guān) 在熱電偶回

50、路中，當(dāng)接觸點(diǎn)在熱電偶回路中，當(dāng)接觸點(diǎn)1 1、2 2溫度不同時，便產(chǎn)溫度不同時，便產(chǎn)生兩個不同的接觸電動勢，回路的總電動勢為生兩個不同的接觸電動勢，回路的總電動勢為 0ABAB0E(t,t )E(t -E(t）Wangyu Process Control System熱電阻溫度計 測溫原理測溫原理：是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻會隨溫度的：是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻會隨溫度的變化而變化的特性。因此只要測出感溫元件熱電阻的阻變化而變化的特性。因此只要測出感溫元件熱電阻的阻值變化，就可測得被測溫度。值變化，就可測得被測溫度。 結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成：一般包括電阻體、絕緣子、保護(hù)套管和接線：一般包括電阻體

51、、絕緣子、保護(hù)套管和接線盒等部分。盒等部分。 特點(diǎn)特點(diǎn)：測量精度高，在測量：測量精度高，在測量500500以下溫度時，它的輸出以下溫度時，它的輸出信號比熱電偶大得多，性能穩(wěn)定，靈敏度高，可在信號比熱電偶大得多，性能穩(wěn)定，靈敏度高，可在- -270270900900范圍內(nèi)測溫。另外熱電阻溫度計的輸出是范圍內(nèi)測溫。另外熱電阻溫度計的輸出是電信號，便于遠(yuǎn)傳，同時又不需要冷端溫度補(bǔ)償。所以電信號，便于遠(yuǎn)傳，同時又不需要冷端溫度補(bǔ)償。所以在中低溫在中低溫(200650)(200650)測量中得到了廣泛的應(yīng)用。測量中得到了廣泛的應(yīng)用。 Wangyu Process Control System壓力檢測與變

52、送壓力檢測與變送 在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到壓力的檢測問題。例：一在生產(chǎn)過程中，經(jīng)常會遇到壓力的檢測問題。例：一些化學(xué)反應(yīng)過程、涉及生產(chǎn)安全的鍋爐壓力等。同時，其些化學(xué)反應(yīng)過程、涉及生產(chǎn)安全的鍋爐壓力等。同時，其它一些過程參數(shù)如溫度、流量、液位等往往也可以通過壓它一些過程參數(shù)如溫度、流量、液位等往往也可以通過壓力來間接測量。力來間接測量。壓力定義壓力定義：物理學(xué)中的壓強(qiáng)。物理學(xué)中的壓強(qiáng)。 壓力單位：壓力單位： 國際單位制（國際單位制（SISI）-帕（帕（PaPa） 工程大氣壓工程大氣壓-at-at 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓-atm-atm 毫米汞柱毫米汞柱-mmHg-mmHg 毫米水柱毫米水柱-mm

53、H2O-mmH2OWangyu Process Control System壓力表示方法：壓力表示方法：絕對壓力、表壓、負(fù)壓或真空度。絕對壓力、表壓、負(fù)壓或真空度。絕對壓力絕對壓力-指介質(zhì)所受的實(shí)際壓力指介質(zhì)所受的實(shí)際壓力表壓表壓-指高于大氣壓的絕對壓力與大氣壓力之差指高于大氣壓的絕對壓力與大氣壓力之差負(fù)壓或真空度負(fù)壓或真空度-指大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差指大氣壓與低于大氣壓的絕對壓力之差按照轉(zhuǎn)換原理不同，壓力檢測儀表可分為：按照轉(zhuǎn)換原理不同，壓力檢測儀表可分為： 被測壓力轉(zhuǎn)換成位移。被測壓力轉(zhuǎn)換成位移。彈簧管式、膜片式、波紋管式彈簧管式、膜片式、波紋管式 液柱式壓力表液柱式壓力表被測壓

54、力轉(zhuǎn)換成液柱高度。被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高度。單管式、單管式、UU型管式、斜管式型管式、斜管式 被測壓力轉(zhuǎn)換成電勢、電容、電阻等電量變化被測壓力轉(zhuǎn)換成電勢、電容、電阻等電量變化 應(yīng)變片式、霍耳片式壓力計，熱電式真空計應(yīng)變片式、霍耳片式壓力計，熱電式真空計 活塞式壓力表活塞式壓力表被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的重量被測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡砝碼的重量壓力檢測與變送壓力檢測與變送 Wangyu Process Control System流量檢測儀表流量檢測儀表 流量流量-指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的物料數(shù)量，即瞬時流量指單位時間內(nèi)流過管道某一截面的物料數(shù)量，即瞬時流量流量的三種表示方法：流量

55、的三種表示方法：體積流量體積流量q qv v-單位時間內(nèi)通過管道某一截面的物料體積（單位時間內(nèi)通過管道某一截面的物料體積（mm3 3/h/h）重量流量重量流量q qGG-單位的間內(nèi)通過管道某一截面物料的重量（單位的間內(nèi)通過管道某一截面物料的重量（N/hN/h）質(zhì)量流量質(zhì)量流量q qmm-單位時間內(nèi)通過管道某一截面物料的質(zhì)量（單位時間內(nèi)通過管道某一截面物料的質(zhì)量（kg/hkg/h） 三者關(guān)系：三者關(guān)系： q qGG=gq=gqv v=gq=gqmmWangyu Process Control System流量檢測儀表流量檢測儀表 按照工作原理不同，流量檢測儀表可分為：按照工作原理不同，流量檢測儀

56、表可分為： 容積式流量計容積式流量計單位時間內(nèi)排出流體的固定容積的數(shù)目。單位時間內(nèi)排出流體的固定容積的數(shù)目。 橢圓齒輪、旋轉(zhuǎn)活塞式、擴(kuò)板式、腰輪流量計橢圓齒輪、旋轉(zhuǎn)活塞式、擴(kuò)板式、腰輪流量計 速度式流量計速度式流量計應(yīng)用流體力學(xué)測量流體在管道內(nèi)的流速。應(yīng)用流體力學(xué)測量流體在管道內(nèi)的流速。、轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、 電磁流量計、靶式流量計、超聲波流量計電磁流量計、靶式流量計、超聲波流量計 質(zhì)量流量計質(zhì)量流量計 直接型直接型 通過直接檢測與質(zhì)量流量成比例的參數(shù)通過直接檢測與質(zhì)量流量成比例的參數(shù) 間接型間接型 通過體積流量計與密度計的組合間接測量通過體積流量計與密度計的組合間

57、接測量Wangyu Process Control System液位檢測儀表液位檢測儀表 液位液位-指密封容器或開口容器中液面的高低指密封容器或開口容器中液面的高低 浮力式液位計浮力式液位計 原理：根據(jù)阿基米德原理工作，即液體對一個物體浮力原理：根據(jù)阿基米德原理工作，即液體對一個物體浮力的大小等于物體所排開液體的重量。的大小等于物體所排開液體的重量。靜壓式液位計靜壓式液位計 原理：對于不可壓縮的液體，液位高度與液體的靜壓力原理：對于不可壓縮的液體，液位高度與液體的靜壓力成正比，所以，測出液體的靜壓力，即可知道液位高度。成正比，所以，測出液體的靜壓力，即可知道液位高度。 激光式液位計激光式液位計

58、 電容式液位計電容式液位計 原理：利用測量電容量的變化測量液位高低原理：利用測量電容量的變化測量液位高低Wangyu Process Control SystemCN213CN213型靜壓式液位變送器型靜壓式液位變送器UYBUYB系列系列 高溫高壓電容式液位變送器高溫高壓電容式液位變送器液位檢測儀表液位檢測儀表 Wangyu Process Control System過程控制儀表過程過程控制控制儀表儀表將來自變送器的測量信號與給定信號相將來自變送器的測量信號與給定信號相比較后產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，輸出比較后產(chǎn)生的偏差進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)信號去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)

59、的動作，以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)信號去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，以實(shí)現(xiàn)對溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的自動控制。對溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的自動控制。過程控制儀表包括過程控制儀表包括調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器（可編程序調(diào)節(jié)器）、（可編程序調(diào)節(jié)器）、執(zhí)行執(zhí)行器器、操作器操作器等各種控制儀表及裝置。等各種控制儀表及裝置。Wangyu Process Control System過程控制儀表的主體是過程控制儀表的主體是氣動控制儀表氣動控制儀表和和電動控電動控制儀表制儀表，它們的發(fā)生和發(fā)展分別經(jīng)歷了，它們的發(fā)生和發(fā)展分別經(jīng)歷了基地式基地式、單元組合式單元組合式(型、型、型、型、型型) )、組裝式組裝式及及數(shù)數(shù)字智能式字智

60、能式等幾個階段。等幾個階段。 過程控制儀表的發(fā)展Wangyu Process Control System 按按能源形式能源形式分類：分類： 液動控制儀表、氣動控制儀表和電動控制儀表。液動控制儀表、氣動控制儀表和電動控制儀表。 按按結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式分類：分類： 基地式控制儀表、單元組合式控制儀表、組件組基地式控制儀表、單元組合式控制儀表、組件組裝式控制儀表、集散控制裝置等。裝式控制儀表、集散控制裝置等。過程控制儀表分類過程控制儀表分類 按按信號形式信號形式分類：分類： 模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。 其中其中DDZDDZ型儀表和型儀表和QDZQDZ型儀表都