过程控制系统复习总结.docx

过程控制系统知识点总结一、概论1、过程控制概念：五大参数过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度、压力、流虽、液位和成分等工艺参数作为被控变虽的自动控制2、简单控制系统框图控制仪表的定义：接收检测仪表的测虽信号，控制生产过程正常进行的仪表主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置给定值.11/.I1I被J4.jhiJ)―J控制器LL—1►执行器►被控对象——►ikAfit控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生产过程进行控制3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图第--个字母：参数类型T――温度(Temperature)P一压力(Pressure)L—物位(Level)F—-流量(Flow)W重量(Weight)T变送器C控制器R-记录仪A?te映一报警器第二个字母：功能符号(transmitter)(Controller)(Indicator)(Recorder)(Alarm)4、DDZv型仪表的电压信号制，电流信号制QDZ-IH型仪表的信号制它们之间联用要采用电气转换器5、电信号的传输方式，各自特点电压传输特点：1) .某台仪表故障时基本不影响其它仪表；.有公共接地点；.传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。

电流信号的特点：1) .某台仪表出故障时，影响其他仪表；.无公共地点若要实现仪表各自的接地点，则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施6、变送器有四线制和二线制之分1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求2、两线制：节省电缆及安装费用，有利于防爆活零点，两条线既是信号线又是电源线7、本安防爆系统的2个条件1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能虽8安全栅的作用、种类安全栅的作用:1、安全栅作为本安仪表的关联设备，可用于传输信号2、控制流入危险场所的能虽在爆炸性气体或混合物的点火能虽以下，以确保系统的本安防爆性能安全栅的种类：齐纳式安全栅、隔离式安全栅二、基型调节器1、基型调节器组成：控制单元和指示单元基型调节器控制单元构成基型控制器又称基型调节器，对来自变送器的1-5V直流电压信号与给定值相比较所产生的偏差进行PID运算，输出4-20mA（DC直流控制信号控制单元：输入电路（偏差差动和电平移动电路）、PID运算电路（由PD与PI运算电路串联）、输出电路（电压、电流转换电路）以及硬、软手操电路；指示单元：测虽信号指示电路、设定信号指示电路。

2、测虽信号、内给定信号范围；外给定信号范围测虽和内给定信号：1~5V（DC）;外给定信号：4?20mA直流电流它经过250Q精密电阻转换成1?5V直流电压）3、输入电路、输出电路的作用输入电路作用：1）.信号综合将（U-U）后放大两倍反相以Uoi输出，即U0i=-2（Ui-Us）2）.电平转换将以0V为基准的输入信号转换为以Ub（10V）为基准的输出信号UU电平转换的目的：使运算放大器工作在允许的共模输入电压范围内输出电路作用：把PID输出^003（以UB为基准）转换成输出实现电压一电流转换4、放大系数和比例度比例度maxmin100%输入的相对变化输出的相对变化比例度的一般表达式:式时ymaxymin-偏差变化范围；ymaxymin一输出信号变化范围在单元组合仪表中，maxminmaxminYmaxYmin此时比例度可表示为:100%即与Kp成反比，5、基型调节器PD运算，可设置TPDKp愈小，Kp愈大，比例作用就越强电路的阶跃响应曲线形状；比例分虽；t=TD/KD时的微分分虽；微分时间作用：对Uo1进行D、Kp（或比例度）TD为微分时间；Kp为比例系数微分作用：快速的调节作用，超前作用。

6、基型调节器PI电路的阶跃响应曲线形状间尤比例例分虽一Kc=CI/CM;t=T时的积分分光积分时Kd微分时间：TD=nRG7、积分饱和调整R（）和勺输出加以电从可改变使其不超过额定■间最大值或最小值；2）限制积分容两端的充电电压；3）切除积分作用8微分时间对微分作用的影响，积分时间对积分作用的影响微分时间越小，微分作用越强；积分时间越大，积分作用越强9、软手操电路和硬手操电路软手动操作电路是积分电路硬手动操作电路是比例电路作业2-4某P控制器的输入信号是4mA~20m，输出信号为1V~5V当比例度S=60%寸，输入变化所引起的输出变化是多少解：根据比例度的公式:x1yxmaxxminXmaxymaxxmin100%ymin(ymaxymin)061(51)0.25V204602-7某PID控制器（正作用）输入、输出信号均为4mA~20m，控制器的初始值li=lo=4mA,S=200%T=Tr=2min,K=10在t=0时输入/Ii=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s时：①PI工况下的输出值；②PD工况下的输出值解：①PI工况下P分虽=KpIi-Ii21mATi时：P分虽=I200%分虽；则Ti时,PI分虽=2mA012sTit(s)12001.1mAPI直线过（0,1）和（120,2）两点则t=12s时的输出变化虽为：I。

112t=12s时的输出为Io=初值+Io=4+=①PD工况下11P分虽=KpIi-IiJL21mA200%Ti=2x60=120sP分虽=Ii1mA解得5KdTdKd2601012sl(mA)°WKcf12t(S)则t=12s时的输出变化虽为：I0.368但hP分虽Kd101t=12s时的输出为：lo=初值+140.3685218.312mA10三、变送器1、变送器的结构变送器的作用构成原理：变送器是基于负反馈原理工作的，其构成原理如图所示，它包括测虽部分（既输入转换部分）、放大器和反馈部分变送器和转换器的作用是分别将各种工艺变虽（如温度、压力、流虽、液位）和电信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号，以供显示、记录和控制之用2、变送器的输入输出关系yK（zzZf）K（CxzFy）3、虽程调整的目的；零点调整/迁移使变送器的输出信号下限值『min与测虽范围的下限值Xmin相对应，在Xmin=0时，称为零点调整，在Xmin工0时，称为零点迁移零点调整使变送器的测虽起始点为零零点迁移是把测虽的起始点由零迁移到某一数值4、差压变送器的作用；差动变压器的作用差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流虽、液位等工艺变虽转换成统一的标准信号，作为指示记录仪、调节器或计算机装置的输入信号，以实现对上述变虽的显示、记录或自动控制。

差动变压器是由检测片（衔铁）、上、下罐形磁芯和四组线圈构成其作用是将检测片的位移s转换成相应的电压彳号Ucm5、温度变送器的品种、结构（虽程单元和放大单元）；四线制温度变送器的特点各类变送器分为三个品种：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器和热电阻温度变送器四线制温度变送器有如下特点：（1）主放大器为低漂移、高增益的运算放大器，使仪表具有良好的可靠性和稳定性2）在热电偶和热电阻温度变送器中采用了线性化电路，从而使变送器的输出信号和被测温度呈线性关系,便于指示和记录3）变送器的输入、输出之间具有隔离变压器，采用了安全隔离变压器，并采用了安全火花防爆措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测虽来自危险场所的直流毫伏或温度信号6、热电偶温度变送器以及热电阻温度变送器的虽程单元7、气动仪表的基本元件由气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构和功率放大器等基本元件组成8弹性元件、喷嘴挡板机构、电气转换器弹性元件作用：将压差转换成位移，在仪器的连接处产生一定的操作力喷嘴挡板机构作用：将微小的位移转换成相应的压力信号电/气转换器工作原理是基于力矩平衡原理工作的四、运算器和执行器1开方器应用场合、作用开方器主要应用在流虽测虽与控制系统中,开方器对差压变送器的输出信号进行开方运算，从而得到与被测流虽成比例关系的电压或电流信号。

2、执行器的结构、分类LfQ执行器分为两部分：执行机构和调节机构气动执彳亍器按能源分：Q电动执行器lifLfQf直行程（直线位移）角彳亍程（角位移）（两者减速器不同）3、液动执行器角行程电动执行机构的结构4〜20itA〜220VA伺服放大器布行程电动执行机构方框图放大;JS4、标准气压信号范围（20kPa-100kPa），气源信号（140kPa）5、气动执行机构的种类气动执行机构有薄膜式和活塞式两种，常见的气动执行机构均属薄膜式薄膜式特点为：结构简单、动作可靠、维修方便、价格低，但输出行程较小，只能直接带动阀杆6、调节阀的正反作用、正装阀/反装阀、气开/气关7、气开阀/气关阀的选择原则调节阀气开、气关阀选择，主要根据工艺生产的需要和安全要求来决定的；原则是当信号压力中断时，应能确保工艺设备和生产的安全如果阀门处于全开位置安全性高，贝U应选用气关阀，反之，则应选用气开阀8阀门定位器的作用阀门定位器可以增加执行器的输出功率，减小信号传递滞后，加快阀杆的位移速度，提高线性度，克服摩擦力影响，保证阀位正确到位9、控制阀的工作原理；流虽特性；理想流虽特性、工作流虽特性控制阀体就是依据执行机构输出的推杆位移虽来改变阀门的开启程度,从而改变流通阻力以达到控制流体介质流虽的目的。

控制阀的流虽特性，是指控制介质流过阀门的相对流虽与阀门相对开度（即推杆的相对位移）之间的函数关系理想流虽特性：阀前后差压不变时的流虽特性（固有流虽特性）工作流虽特性：阀装在管道中，前后差压变时的流虽特性，也叫实际流虽特性10、控制阀的流虽特性类型、各自特点理想流虽特性，通常有四种典型形式：（1）直线特性-流虽与阀芯位移成直线关系；（2）对数特性-流虽与阀芯位移成对数关系，引起的流虽变化的百分比相等；（3）快开特性-开度较小时流虽变化较大，随开度增大很快达到最大值4）抛物线特性-介于直线流虽特性与对数流虽特性之间，从而弥补了直线流虽特性小开度时控制性能差的特点11、控制阀的可调比（可控比）R=Qmai，可调比（可控比），即阀所能控制的流虽上限与流虽下限之比CU为流虽下限，不是泄漏Qmin阀刖后压差始终不变直线变为快开；对数变为直线；12、控制阀串联管道工作流虽特性的特点S=1，理想流虽特性P全开P系统RgSP阀，特性曲线下移，流虽特性畸变S太小，流虽变化范围减小，对控制不利S一般不小于13、控制阀出厂时标注的为理想流虽特性五、过程控制系统绪论1、控制通道、干扰通道O干扰通道：被控：fi与扰动之间控制通道：被控虽与输入控制作用之间的联系被称为“控制通道”的联系被称为“干扰通道”。

2、过程控制系统的组成扰助d3、控制器正反作用的确定依据：（控制器土）X（对象土）=（―）4、过程控制系统按设定值的形式分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统5、过程控制系。