过程控制实验装置装置装置

1. 什么是计算机过程控制系统它由哪几部分组成通过具体示例说明。

计算机过程控制系统，是指由被控对象、测量变送装置、计算机和执行装置组成，以实现生产过程闭环控制为目的的系统。将计算机用于过程控制系统，就称之为计算机过程控制系统。计算机过程控制系统的最基本特征是一个实时系统，计算机过程控制系统由硬件和软件两大部分组成。

1、硬件组成

计算机过程控制系统的硬件一般由被控制对象（生产过程）、过程通道、计算机、人机联系设备，控制操作台等几部分组成。

2、软件组成

计算机控制装置配置了必要的软件，才能针对生产过程的运行状态，按照人的思维和知识进行自动控制，完成预定控制功能。计算机控制装置的软件通常分为两大类：系统软件和应用软件。

计算机过程控制系统能够完成数据采集与处理、顺序控制与数值控制、直接数字控制与监督控制、最优控制与自适应控制、生产管理与经营调度等任务，它的出现不仅给企业带来巨大的经济效益和社会效益，而且给工业生产带来革命性的变化。

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计算机过程控制系统的分类：

(1)数据处理系统(DAS)，对生产过程参数作巡检、分析、记录和报警处理。

(2)操作指导控制系统(OGC)，计算机的输出不直接用来控制生产过程，而只是对过程参数进行收集，加工处理后输出数据，操作人员据此进行必要的操作。

(3)直接数字控制系统(DDC)，计算机从过程输入通道获取数据，运算处理后，再从输出通道输出控制信号，驱动执行机构。

(4)监督控制系统(SCC)，计算机根据生产过程参数和对象的数字模型给出最佳工艺参数，据此对系统进行控制。

(5)多级控制系统，企业经营管理和生产过程控制分别由几级计算机进行控制，一般是三级系统，即经营管理级(MIS)、监督控制级(SCC)和直接数字控制级(DDC)。

(6)集散控制系统(DCS)，以微处理器为核心，实现地理和功能上的分散控制，同时通过高速数据通道将分散的信息集中起来，实现复杂的控制和管理。

(7)监控与数据采集系统(SCADA)，SCADA是以计算机、控制、通讯与CRT技术为基础的一种综合自动化系统,更适用于/点多、面广、线长0的生产过程。由于控制中心和监控点的分散而自然形成了两层控制结构。

(8)现场总线控制系统(FCS)，是新一代分布式控制系统，与DCS的三层结构不同，其结构模式为/工作站)现场总线智能仪表0两层结构，降低了总成本，提高了可靠性，系统更加开放，功能更加强大。在统一的国际标准下，可实现真正的开放式互连系统结构。

(9)计算机集成过程控制系统(CIPS)，利用DCS作基础,开发高级控制策略，实现各层次的优化，利用管理信息系统MIS进行辅助管理和决策，将企业中有关过程控制、计划调度、经营管理、市场销售等信息进行集成，经科学加工后,为各级领导、管理及生产部门提供决策依据，实现控制、管理的一体化。

2. 过程控制系统中对数据采集的装置分三部分

1传感器
2采集器
3PID运算

3. 胡晓敏的科研项目

Orlicz空间内带限制的逼近，院立项基金，0 .6万元，第一，01.9-03.9
齐次平衡原则及其应用的研究，河南省教委自然科学基金，2万元，第四，00.7-03.7
数学分析复习指导系统CAI课件，院立项基金，1 .5万元，第一，03.1-04.1
AE2000过程控制实验装置开发，杭州惠尔仪器设备有限公司，15万元，第三，02.7-03.7
化工原理数据分析处理系统研制，南京工业大学，9 .5万元，第一，03.8-03.12
信息与计算科学课程群建设，院立项基金，5万元，第六，01.8-04.12
复分析中一些问题的研究，国家教委自然科学基金，1 .6万元，第四，03.7-05.7

4. pid三个参数的作用

1、比例调节作用

按比例反应系统的偏差,系统一旦出现了偏差，比例调节立即产生调节作用用以减少偏差。比例作用大,可以加快调节，能迅速反应误差，从而减小稳态误差。但是，比例控制不能消除稳态误差。过大的比例，使系统的稳定性下降，甚至造成系统的不稳定。

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纯滞后控制：

对给定的水位及温度对象设计相应的监控系统，可以对被控过程进行全面的监测及控制。主要内容有水位及温度对象的在线实验建模，并以HJ-2型高级过程控制实验装置中的水位对象及温度对象为被控对象，进行试验研究；

同时以试验求得的数学模型为对象，在MATLAB仿真环境下进行设计。试验结果表明，由于对象存在较大的纯滞后，采用单回路PID控制效果不佳。但常规单回路PID控制对一般对象控制效果较为理想，是生产过程中常用的一种控制方法。

5. 简述基于组态软件的工业控制系统的一般组建过程

组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。

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6. 过程控制系统有哪些环节组成的，各有什么作用

自动控制系统是由：测量元件与变送器、自动调节控制器
、执行器（调节阀）、被控对象的闭环回路构成。
作用：
①调度；
②操作模式确定；
③质量控制；
④反馈控制(自动调节)和顺序控制；
⑤故障的防止和弥补。
过程控制系统的特点：
1、工业过程控制系统组成的特点：由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成。
2、被控过程具有非线性、时变、时滞、不确定等特点，难于获得精确过程数学模型，增加移植控制策略的难度。
3、被控过程多属于慢过程，具有一定的时间常数和时滞，控制并不需在极短时间完成。
4、过程控制方案的多样性，同一被控过程，因受到扰动不同，需采用不同的控制方案。同一控制方案可适用于不同的生产过程。
5、工业生产过程的控制常用形式是定值控制，过程控制的目的是保证被控变量稳定在所需设定值。
6、工业生产过程控制实施手段的多样性，可以方便地在计算机控制装置上实现；可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息；
可以直接进行仪表的校验和调整。
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自动控制系统的分类：
1、按被控变量分类为：温度、压力、流量、液位等控制系统。
2、按控制器采用的控制规律分类为：比例、比例积分、比例积分微分等控制系统。
3、按被控变量的给定值是否变化分类为：定值、随动和程序控制系统。
定值控制系统：生产中，控制系统的作用是使被控变量保持在给定的生产指标上不变。例如前面所述的液位控制和温度控制。
随动控制系统：生产中，控制系统的作用是使被控变量准确而快速的跟随给定值的变化而变化。例如化工生产中的比值系统，甲流体的流量与乙流体的流量保持一定的比值；当乙流体流量变化时，甲流体的流量能快速而准确的随之变化。再如雷达系统、天线接收系统。
程序控制系统：生产中，控制系统的给定值是变化的、已知的时间函数；即被控变量按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中应用较普遍。计算机技术的应用为程序控制提供了良好的技术条件。
参考资料来源：网络-过程控制系统

7. 有国家教学仪器配备标准的大纲吗

教育部教学仪器研究所有，和他们联系：010-62514728

8. 如何对一个具有纯滞后的控制系统进行较好的控制

PID控制:
比例控制能迅速反应误差，从而减小稳态误差。但是，比例控制不能消除稳态误差。比例放大系数的加大，会引起系统的不稳定。积分控制的作用是，只要系统有误差存在，积分控制器就不断地积累，输出控制量，以消除误差。因而，只要有足够的时间，积分控制将能完全消除误差，使系统误差为零，从而消除稳态误差。积分作用太强会使系统超调加大，甚至使系统出现振荡。微分控制可以减小超调量，克服振荡，使系统的稳定性提高，同时加快系统的动态响应速度，减小调整时间，从而改善系统的动态性能。

应用PID控制，必须适当地调整比例放大系数KP，积分时间TI和微分时间TD，使整个控制系统得到良好的性能。
纯滞后控制:
对给定的水位及温度对象设计相应的监控系统，可以对被控过程进行全面的监测及控制。主要内容有水位及温度对象的在线实验建模，并以HJ-2型高级过程控制实验装置中的水位对象及温度对象为被控对象，进行试验研究；同时以试验求得的数学模型为对象，在MATLAB仿真环境下进行设计。试验结果表明，由于对象存在较大的纯滞后，采用单回路PID控制效果不佳。但常规单回路PID控制对一般对象控制效果较为理想，是生产过程中常用的一种控制方法。

9. 过程控制系统有哪些环节组成的,各有什么作用

自动控制系统是由：测量元件与变送器、自动调节控制器 、执行器（调节阀）、被控对象的闭环回路构成。

作用：

①调度；

②操作模式确定；

③质量控制；

④反馈控制(自动调节)和顺序控制；

⑤故障的防止和弥补。

过程控制系统的特点：

1、工业过程控制系统组成的特点：由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成。

2、被控过程具有非线性、时变、时滞、不确定等特点，难于获得精确过程数学模型，增加移植控制策略的难度。

3、被控过程多属于慢过程，具有一定的时间常数和时滞，控制并不需在极短时间完成。

4、过程控制方案的多样性，同一被控过程，因受到扰动不同，需采用不同的控制方案。同一控制方案可适用于不同的生产过程。

5、工业生产过程的控制常用形式是定值控制，过程控制的目的是保证被控变量稳定在所需设定值。

6、工业生产过程控制实施手段的多样性，可以方便地在计算机控制装置上实现；可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息； 可以直接进行仪表的校验和调整。

(9)过程控制实验装置装置装置扩展阅读

自动控制系统的分类：

1、按被控变量分类为：温度、压力、流量、液位等控制系统。

2、按控制器采用的控制规律分类为：比例、比例积分、比例积分微分等控制系统。

3、按被控变量的给定值是否变化分类为：定值、随动和程序控制系统。

定值控制系统：生产中，控制系统的作用是使被控变量保持在给定的生产指标上不变。例如前面所述的液位控制和温度控制。

随动控制系统：生产中，控制系统的作用是使被控变量准确而快速的跟随给定值的变化而变化。例如化工生产中的比值系统，甲流体的流量与乙流体的流量保持一定的比值；当乙流体流量变化时，甲流体的流量能快速而准确的随之变化。再如雷达系统、天线接收系统。

程序控制系统：生产中，控制系统的给定值是变化的、已知的时间函数；即被控变量按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中应用较普遍。计算机技术的应用为程序控制提供了良好的技术条件。