1、1.過程控制與儀表的基本知識,過程控制的基本要求 安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟性 過程控制的組成及基本概念 系統(tǒng)方塊圖、被控對象、被控變量、操縱變量、擾動量、設定值、偏差 過程控制過渡過程的性能指標 衰減比、余差、超調(diào)量、調(diào)節(jié)時間 測量誤差 絕對誤差、相對誤差、引用誤差 儀表精度 如何確定儀表的精度等級？ 如何選擇儀表的精度等級？ 儀表基本概念 測量范圍、量程、零點遷移、量程遷移、靈敏度、分辨率,1,練習題,簡述被控對象、被控變量、操縱變量、擾動（干擾）量、設定（給定）值和偏差的含義？,2,練習題,簡述被控對象、被控變量、操縱變量、擾動（干擾）量、設定（給定）值和偏差的含義？ 被控對象 自動控制系統(tǒng)中

2、，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設備或機器等。 被控變量 被控對象內(nèi)要求保持設定數(shù)值的工藝參數(shù)。 操縱變量 受控制器操縱的，用以克服擾動的影響，使被控變量保持設定值的物料量或能量。 擾動量 除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。 設定值 被控變量的預定值。 偏差 被控變量的設定值與實際值之差。,3,練習題,什么是儀表的測量范圍及上、下限和量程？彼此有什么關系？,4,練習題,什么是儀表的測量范圍及上、下限和量程？彼此有什么關系？ 用于測量的儀表都有測量范圍，測量范圍的最大值和最小值分別稱為測量上限和測量下限，量程是測量上限值和測量下限值的差，用于表示測量范圍的大小。 已知上、下限可

3、以確定量程，但只給出量程則無法確定儀表的上、下限以及測量范圍。,5,練習題,什么是儀表的靈敏度和分辨率？兩者間存在什么關系？,6,練習題,什么是儀表的靈敏度和分辨率？兩者間存在什么關系？ 靈敏度是儀表對被測參數(shù)變化的靈敏程度，用儀表輸出變化量和引起此變化的輸入變化量（被測參數(shù)變化）之比表示。 儀表分辨率是儀表輸出能夠響應和分辨的最小輸入量，也稱為儀表靈敏限。 分辨率是靈敏度的一種反映，一般來說儀表的靈敏度高，則其分辨率也高。因此實際上主要希望提高儀表的靈敏度，從而保證其分辨率較好。,7,習題：,1.某測溫儀表的準確度等級為1.0級，絕對誤差為1，測量下限為負值（下限的絕對值為測量范圍的10），

4、試確定該表的測量上限值、下限值和量程。 （90， 10， 100 ）,8,2.用測量范圍為50+150kPa的壓力表測量140kPa壓力時，儀表示值為+142kPa，求該示值的絕對誤差、實際相對誤差和引用相對誤差。 （+2kPa， +1.43%， +1.0% ）,9,3.某1.5級測量范圍為0100kPa的壓力表，在50kPa、80kPa、100kPa三點校驗時，其示值絕對誤差分別為0.8kPa、+1.2kPa、+1.0kPa，試問該表是否合格？,因為1.21.5%，所以該表合格。,儀器基本誤差小于允許誤差，儀器合格；反之則不合格。,10,4.現(xiàn)有2.5級、2.0級、1.5級三塊測溫儀表，對應

5、的測量范圍分別為100+500、50550、01000，現(xiàn)要測量500的溫度，其測量值的相對誤差不超過2.5%，問選用哪塊表最合適？ 解：(500+100)2.5%=15，15500100%=3%； (550+50)2.0%=12， 12500100%=2.4%； (10000)1.5%=15， 15500100%=3%； 所以準確度2.0級量程范圍50550的測溫儀表最合適。,11,練習題,用標準壓力表來校準工業(yè)壓力表時，應如何選用標準壓力表精度等級？可否用一臺精度等級為 0.2級，量程為25MPa 的標準表來檢驗一臺精度等級為 1.5 級，量程為2.5MPa的壓力表？為什么？,12,練習題

6、,用標準壓力表來校準工業(yè)壓力表時，應如何選用標準壓力表精度等級？可否用一臺精度等級為 0.2級，量程為25MPa 的標準表來檢驗一臺精度等級為 1.5 級，量程為2.5MPa的壓力表？為什么？ 標準表可能產(chǎn)生的最大絕對誤差為 max1=(25-0)0.2%=0.05 (MPa) 被校表允許的最大絕對誤差為 max2=(2.5-0)1.5%=0.0375 (MPa) max1 max2 ，這種選擇是不合適的。,13,過渡過程的品質(zhì)指標有哪些？請結(jié)合下圖解釋各種品質(zhì)指標的含義。,14,2.過程參數(shù)檢測技術(shù),溫度的檢測 熱電偶、熱電阻的測溫原理、分度號的意義 熱電偶產(chǎn)生熱電勢的條件 熱電偶的應用定則

7、 常用的冷端溫度補償方法 壓力的檢測 彈性式壓力計的測壓原理 常用的彈性元件：彈簧管、膜片、波紋管 常用壓力計的選型與使用,15,流量的檢測 差壓式流量計：工作原理、流量基本方程式 轉(zhuǎn)子流量計：工作原理、流量基本方程式、 指示值的修正 物位的檢測 差壓式液位變送器的工作原理 零點遷移的含義及正、負遷移的計算,2.過程參數(shù)檢測技術(shù),16,用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償?其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N?,17,用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償?其冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ心膸追N? 熱電勢是熱端溫度和冷端溫度的函數(shù)，熱電偶的分度表是按照冷端溫度是0度來設計的，但是通常冷端不是0度或者不恒定

8、，所以要進行冷端溫度補償。 冷端溫度補償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N：(1)冷端溫度修正方法；（2)冷端恒溫法；(3)校正儀表零點法；(4)補償電橋法；(5)補償熱電偶法。,18,差壓式液位計的工作原理是什么？當測量密閉有壓容器的液位時，差壓計的負壓室為什么一定要與氣相相連接？,19,練習題,差壓計三閥組的安裝示意圖如圖所示， 它包括兩個切斷閥和一個平衡閥。 安裝三閥組的主 要目的是為了在開停表時，防止差壓計單向受到很大的靜壓力，使儀表產(chǎn)生附加誤差，甚至損壞。為此，必須正確地使用三閥組。 具體步驟是： *先開平衡閥3，使正負壓室連通；然后再依次逐漸打開壓側(cè)的切斷閥1和負壓側(cè)的切斷閥2，使差壓計的正負壓室承

9、受同樣的壓力；最后再漸漸地關閉平衡閥3，差壓計即投人運行。 *當差壓計需要停用時，應先打開平衡閥3，然后再關閉切斷閥1和2。,20,練習題,根據(jù)熱電偶的基本性質(zhì)，求回路熱電勢： 已知: eAB(240)=9.747mv eAB(50)=2.023mv eAC(50)=3.048mv eAC(10)=0.591mv 未知： eBC(50) 求：EABC=?,21,解法一、利用中間導體定則,在BC接點處斷開，加入熱電極A，使該電極兩端溫度為50 ，則根據(jù)中間導體定則，總回路熱電勢不變。 EABC=eAB(240)+eBA(50) +eAC(50)+eCA(10) =eAB(240)-eAB(50)

10、 +eAC(50)-eAC(10) =10.181mV,A,C,B,10,240,50,50,A,22,解法二、 利用熱電偶基本性質(zhì),直接對回路求總電勢： EABC=eAB(240)+eBC(50)+eCA(10) 當回路各接點都是50時： EABC=eAB(50)+eBC(50)+eCA(50) =0 則： eBC(50)=-eAB(50)-eCA(50) EABC= eAB(240)-eAB(50)-eCA(50)+eCA(10) =eAB(240)-eAB(50)+eAC(50)-eAC(10) =10.181mV,23,3、調(diào)節(jié)控制單元,n 熟悉比例度、積分時間、微分時間對控制系統(tǒng)的影

11、響, 雙位控制 比例控制P 積分控制I 微分控制D 比例積分控制PI 比例微分控制PD 比例積分微分控制PID,n 掌握各種基本控制規(guī)律及其特點,24,主要內(nèi)容,基本的控制規(guī)律 比例度、積分時間TI、微分時間TD的含義 改變、TI、TD的大小，對控制作用的影響 PID控制器參數(shù)整定的方法,25,主要內(nèi)容,基本的計算公式 P： PI： PID：,26,試寫出PID控制器的輸入、輸出之間的數(shù)學表達式，并說明其中KP、TI、TD的意義。當調(diào)整其中某一個參數(shù)時，對三作用PID控制器的控制作用有什么影響？ PID調(diào)節(jié)器、TI、TD對控制性能的影響是：減小，比例作用增強，上升速度加快，但過小容易引起被控量

12、振蕩，甚至導致系統(tǒng)不穩(wěn)定；TI減小，積分作用增強，積分作用能消除余差，但降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；TD加大，微分作用加強，微分作用能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，抑制振蕩、抑制超調(diào)。,27,一臺具有比例積分控制規(guī)律的DDZ-III型控制器，其比例度為200%時，穩(wěn)態(tài)輸出為5mA。在某瞬間，輸入突然變化了0.5 mA，經(jīng)過30s后，輸出由5mA變?yōu)?mA，試問該控制器的積分時間TI為多少？,練習題,28,比例積分控制器，列寫出PI控制算式。KP =1，TI=2分鐘，當輸入是幅值為A的階躍信號時，2分鐘后輸出的變化量是多少？,29,寫出位置式和增量式數(shù)字PID控制算法表達式。在過程計算機控制系統(tǒng)中增量式較位置式數(shù)

13、字PID控制算法有什么優(yōu)點？ 增量式的優(yōu)點在于： 能更好地克服系統(tǒng)的積分飽和現(xiàn)象，減小超調(diào)； 增量只與最近幾次采樣值有關，容易獲得較好的控制效果。,30,3、執(zhí)行單元,n理解氣動執(zhí)行器的氣開、氣關型式及其選擇原則,n了解控制閥的流量特性的意義,31,主要內(nèi)容,氣動執(zhí)行器的結(jié)構(gòu) 控制閥的理想流量特性 直線、等百分比（對數(shù)）、拋物線、快開 如何選擇執(zhí)行器的氣開、氣關？ 主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)。原則是：當信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的安全。 * 若無信號壓力時，希望閥全關，則應選擇氣開閥；若無信號壓力時，希望閥全開，則應選擇氣關閥。,32,什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關式？其選擇原則是什么？ 隨著送往執(zhí)行器的氣壓信號的增加，閥逐漸打開的稱為氣開式，反之稱為氣關式。 氣開、氣關式的選擇主要是由工藝生產(chǎn)上安全條件決定的。一般來講，若無信號壓力，閥全開時，生產(chǎn)過程或設備比較危險的選氣開式；若無信號壓力，閥全關時，生產(chǎn)過程或設備比較危險的應選氣關式；,33,4、簡單控制系統(tǒng),n 了解簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組成及作用,n 掌握簡單控制系統(tǒng)中被控變量、操縱變量選擇的一般原則,n 掌握控制器正、反作用確定的方法,n 了解各種基本控制規(guī)律的特點及應用場合,n 掌握控制器參數(shù)工程整定的方法,34,主要內(nèi)容,分析給定的系統(tǒng) 制定控制方案 被控對象、被控變量、操縱變量、執(zhí)行器、控制器 畫出