中控DCS基础知识

DCS基 础 知 识 孟 庆 浩2015年 03月 内 容 提 要 DCS系 统 概 述 及 特 点 DCS系 统 发 展 历 史 DCS基 础 知 识 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 简 单 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统 DCS系 统 概 述 及 特 点 DCS是 分 布 式 控 制 系 统 的 英 文 缩 写（ Distributed Control System） ， 在 国 内 自 控行 业 又 称 之 为 集 散 控 制 系 统 。 它 是 一 个 由 过 程 控 制 级 和 过 程 监 控 级 组 成的 以 通 信 网 络 为 纽 带 的 多 级 计 算 机 系 统 ，综 合 了 计 算 机 (Computer)、 通 讯(Communication)、 显 示 (CRT)和 控 制 (Control)等 4 C技 术 ， 其 基 本 思 想 是 分 散 控 制 、 集 中操 作 、 分 级 管 理 、 配 置 灵 活 、 组 态 方 便 。 DCS系 统 概 述 及 特 点 高 可 靠 性由 于 DCS将 系 统 控 制 功 能 分 散 在 各 台 计 算 机上 实 现 ， 系 统 结 构 采 用 容 错 设 计 ， 因 此 某 一台 计 算 机 出 现 的 故 障 不 会 导 致 系 统 其 它 功 能的 丧 失 。 此 外 ， 由 于 系 统 中 各 台 计 算 机 所 承担 的 任 务 比 较 单 一 ， 可 以 针 对 需 要 实 现 的 功能 采 用 具 有 特 定 结 构 和 软 件 的 专 用 计 算 机 ，从 而 使 系 统 中 每 台 计 算 机 的 可 靠 性 也 得 到 提高 。 DCS系 统 概 述 及 特 点 开 放 性DCS采 用 开 放 式 、 标 准 化 、 模 块 化 和 系 列 化设 计 ， 系 统 中 各 台 计 算 机 采 用 局 域 网 方 式 通信 ， 实 现 信 息 传 输 ， 当 需 要 改 变 或 扩 充 系 统功 能 时 ， 可 将 新 增 计 算 机 方 便 地 连 入 系 统 通信 网 络 或 从 网 络 中 卸 下 ， 几 乎 不 影 响 系 统 其他 计 算 机 的 工 作 。 DCS系 统 概 述 及 特 点 灵 活 性通 过 组 态 软 件 根 据 不 同 的 流 程 应 用 对 象 进行 软 硬 件 组 态 ， 即 确 定 测 量 与 控 制 信 号 及 相互 间 连 接 关 系 、 从 控 制 算 法 库 选 择 适 用 的 控制 规 律 以 及 从 图 形 库 调 用 基 本 图 形 组 成 所 需的 各 种 监 控 和 报 警 画 面 ， 从 而 方 便 地 构 成 所需 的 控 制 系 统 。 DCS系 统 概 述 及 特 点 易 于 维 护功 能 单 一 的 小 型 或 微 型 专 用 计 算 机 ， 具 有维 护 简 单 、 方 便 的 特 点 ， 当 某 一 局 部 或 某 个计 算 机 出 现 故 障 时 ， 可 以 在 不 影 响 整 个 系 统运 行 的 情 况 下 在 线 更 换 ， 迅 速 排 除 故 障 。 DCS系 统 概 述 及 特 点 协 调 性各 工 作 站 之 间 通 过 通 信 网 络 传 送 各 种 数 据 ，整 个 系 统 信 息 共 享 ， 协 调 工 作 ， 以 完 成 控 制系 统 的 总 体 功 能 和 优 化 处 理 。 DCS系 统 概 述 及 特 点 控 制 功 能 齐 全控 制 算 法 丰 富 ， 集 连 续 控 制 、 顺 序 控 制 和批 处 理 控 制 于 一 体 ， 可 实 现 串 级 、 前 馈 、 解耦 、 自 适 应 和 预 测 控 制 等 先 进 控 制 ， 并 可 方便 地 加 入 所 需 的 特 殊 控 制 算 法 。 DCS发 展 历 史 1 9 7 5 年 美 国 最 大 的 仪 表 控 制 公 司 Honeyw ell 首 次 向 世 界 推 出 了 它 的 综 合 分 散 控 制 系 统TDC2 0 0 0 ( Toal Distributed Control-2 0 0 0 ),这一 系 统 的 发 表 ,立 即 引 起 美 国 工 业 控 制 界 高度 评 价 ， 称 之 为 “ 最 鼓 舞 人 心 的 事 件 ” 。世 界 各 国 的 各 大 公 司 也 纷 纷 仿 效 ， 推 出 了一 个 又 一 个 集 散 系 统 ， 从 此 过 程 控 制 进 入了 集 散 系 统 的 新 时 期 。 DCS发 展 历 史 第 一 阶 段1 9 7 5 -1 9 8 0 ， 在 这 个 时 期 集 散 控 制 系 统 的 技 术特 点 表 现 为 ：1 ） 采 用 微 处 理 器 为 基 础 的 控 制 单 元 ， 实 现 分散 控 制 ， 有 各 种 各 样 的 算 法 ， 通 过 组 态 独 立 完 成回 路 控 制 ， 具 有 自 诊 断 功 能2 ） 采 用 带 CRT显 示 器 的 操 作 站 与 过 程 单 元 分离 ， 实 现 集 中 监 视 ， 集 中 操 作3 ） 采 用 较 先 进 的 冗 余 通 信 系 统 DCS发 展 历 史 第 二 阶 段1 9 8 0 1 9 8 5 .， 在 这 个 时 期 集 散 控 制 系 统 的技 术 特 点 表 现 为 ：1 ） 微 处 理 器 的 位 数 提 高 ， CRT显 示 器 的 分辨 率 提 高2 ） 强 化 的 模 块 化 系 统3 ） 强 化 了 系 统 信 息 管 理 ， 加 强 通 信 功 能 DCS发 展 历 史 第 三 阶 段1 9 8 5 -2 0 0 0 ， 集 散 系 统 进 入 第 三 代 ， 其 技 术特 点 表 现 为 ：1 ） 采 用 开 放 系 统 管 理2 ） 操 作 站 采 用 3 2 位 微 处 理 器3 ） 采 用 实 时 多 用 户 多 任 务 的 操 作 系 统 DCS发 展 历 史 第 四 阶 段2 0 0 0 年 以 后 ， DCS系 统 进 入 第 四 代 ， 技 术 特 点主 要 表 现 为 ：体 系 结 构 主 要 分 为 四 层 结 构 ： 现 场 仪 表 层 、控 制 装 置 单 元 层 、 工 厂 （ 车 间 ） 层 和 企 业 管 理 层 。一 般 DCS厂 商 主 要 提 供 除 企 业 管 理 层 之 外 的 三 层功 能 ， 而 企 业 管 理 层 则 通 过 提 供 开 放 的 数 据 库 接口 ， 连 接 第 三 方 的 管 理 软 件 平 台 （ ERP、 CRM、SCM等 ） 。 所 以 说 ， 当 今 DCS主 要 提 供 工 厂 （ 车间 ） 级 的 所 有 控 制 和 管 理 功 能 ， 并 集 成 全 企 业 的信 息 管 理 功 能 。 DCS发 展 历 史 DCS基 础 知 识 仪 表 功 能 标 志 仪 表 功 能 常 用 字 母 附 加 功 能 符 号 （ 字 母 Y） 仪 表 常 用 缩 写 字 母 仪 表 常 用 图 形 符 号 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 DCS基 础 知 识 仪 表 功 能 标 志 仪 表 功 能 标 志 组 成仪 表 功 能 标 志 由 一 个 首 字 母 及 一 个 或 二 至 三 个 后 继字 母 组 成 。 示 例 如 下 ：例 1 PI-功 能 标 志 P-首 位 字 母 （ 表 示 被 测 变 量 类 型 为 压 力 ） I-后 继 字 母 （ 表 示 指 示 功 能 ）例 2 TIC-功 能 标 志 T-首 位 字 母 （ 表 示 被 测 变 量 类 型 为 温 度 ） IC-后 继 字 母 （ 表 示 指 示 功 能 +控 制 功 能 ） DCS基 础 知 识 仪 表 功 能 标 志 仪 表 功 能 标 志 组 成例 3 HIC-功 能 标 志 H-首 位 字 母 （ 表 示 手 动 操 作 ） IC-后 继 字 母 （ 表 示 指 示 功 能 +控 制 功 能 ）例 4 FFICA-功 能 标 志 FF-首 位 字 母 （ 表 示 被 测 变 量 类 型 为 流量 +修 饰 字 母 功 能 为 比 值 ） ICA-后 继 字 母 （ 表 示 指 示 功 能 +控 制 功 能+报 警 功 能 ） DCS基 础 知 识 仪 表 功 能 标 志 仪 表 位 号仪 表 位 号 由 仪 表 功 能 标 志 与 仪 表 回 路 编 号 两 部 分 组成 。 示 例 如 下 ：例 1 FIC-1 2 0 6 -仪 表 位 号 FIC-功 能 标 志 1 2 0 6 -回 路 编 号例 2 1 2 TIC1 0 0 1 -仪 表 位 号 TIC-功 能 标 志 1 2 +1 0 0 1 -回 路 编 号 DCS基 础 知 识 仪 表 功 能 标 志 仪 表 位 号回 路 编 号 可 以 用 工 序 号 加 仪 表 顺 序 号 组 成 （ 例 1 ） ，也 可 用 其 他 规 定 的 方 法 进 行 编 号 。 示 例 如 下 ：例 1 FIC-1 2 0 6 -仪 表 位 号 1 2 -工 序 号 （ 一 般 用 两 位 数 字 ， 也 可 用三 位 数 字 ） 0 6 -仪 表 顺 序 号 （ 一 般 用 两 位 数 字 ， 也可 用 三 位 数 字 ）例 2 1 2 TIC1 0 0 1 -仪 表 位 号 1 2 -工 序 号 1 0 0 1 -仪 表 顺 序 号 DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 字 母 功 能 字 母 代 号 首 位 字 母 后 继 字 母被 测 变 量 修 饰 词 读 出 功 能 输 出 功 能 修 饰 词A 分 析 报 警C 控 制D 密 度 差F 流 量 比 值H 手 动 高 I 指 示L 物 位 低P 压 力 DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 字 母 功 能 字 母 代 号 首 位 字 母 后 继 字 母被 测 变 量 修 饰 词 读 出 功 能 输 出 功 能 修 饰 词Q 累 计S 联 锁T 温 度 变 送V 振 动 阀 门X X轴 Y Y轴Z 位 置 Z轴 DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 字 母 常 用 组 合 字 母 表首 位 字 母 后 继 字 母被 测 变 量 读 出 功 能 输 出 功 能检 测元 件E 指 示I 记 录R 报 警 A 变 送器 T 控 制 器 C 功 能Y 阀 门V 联 锁 SAH AL 指 示I 记 录R SH SLA分 析 AE AI AR AAH AAL AT AIC ARC AY AV ASH ASL D密 度 DE DI DR DAH DAL DT DIC DRC DY DV DSH DSLF流 量 FE FI FR FAH FAL FT FIC FRC FY FV FSH FSLFF流 量 比 FFE FFI FFR FFAH FFAL FFT FFIC FFRC FFY FFV FFSH FFSLH手 动 HIC HVL物 位 LE LI LR LAH LAL LT LIC LRC LY LV LSH LSL DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 字 母 常 用 组 合 字 母 表首 位 字 母 后 继 字 母被 测 变 量 读 出 功 能 输 出 功 能检 测元 件E 指 示I 记 录R 报 警 A 变 送器 T 控 制 器 C 功 能Y 阀 门V 联 锁 SAH AL 指 示I 记 录R SH SLP压 力 PE PI PR PAH PAL PT PIC PRC PY PV PSH PSL PD压 差 PDE PDI PDR PDAH PDAL PDT PDIC PDRC PDY PDV PDSH PDSLT温 度 TE TI TR TAH TAL TT TIC TRC TY TV TSH TSLV振 动 VE VI VR VAH VAL VT VY VZ VSHW质 量 WE WI WR WAH WAL WT WIC WRC WY WV WSH WSLZ位 置 ZE ZI ZR ZAH ZAL ZT ZIC ZRC ZY ZV ZSH DCS基 础 知 识 附 加 功 能 符 号 （ 字 母 Y） 附 加 功 能 符 号 （ 字 母 Y） HG/T 2 0 5 0 5 -2 0 0 0序 号 功 能 符 号 数 学 方 程 式 说 明1 和 M=X1 +X2 +.Xn 输 出 等 于 输 入 信 号 的 代 数 和2 平 均 值 /n 输 出 等 于 输 入 信 号 的 代 数 和 除 以 输 入 信 号的 数 目3 差 M=X 1 -X2 输 出 等 于 输 入 信 号 的 代 数 差4 比 值 K 1 :1 2 :1 M=Kx 输 入 与 输 入 成 正 比5 乘 法 x M=X1 X2 输 出 等 于 两 个 输 入 信 号 的 乘 积6 除 法 输 出 等 于 两 个 输 入 信 号 的 商7 高 选 M=X1 当 X1 X2M=X2 当 X2 X1 输 出 等 于 几 个 输 入 信 号 中 最 大 值8 低 选 M=X1 当 X1 X2M=X 2 当 X2 X1 输 出 等 于 几 个 输 入 信 号 中 最 小 值 DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 缩 写 字 母 仪 表 常 用 缩 写 字 母序 号 缩 写 说 明1 AC 交 流 电2 A/M 自 动 /手 动3 AND “ 与 ” 门4 AVG 平 均 值 5 DC 直 流 电6 FC 故 障 关7 FI 故 障 保 持8 FO 故 障 开9 H 高1 0 HH 高 高 DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 缩 写 字 母 仪 表 常 用 缩 写 字 母序 号 缩 写 说 明1 1 IA 仪 表 空 气1 2 IN 输 入1 3 L 低1 4 LL 低 低 1 5 MAX 最 大1 6 MIN 最 小1 7 NOT “ 非 ” 门1 8 OR “ 或 ” 门1 9 OUT 输 出2 0 PID 比 例 积 分 微 分 调 节 DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 图 形 符 号 仪 表 常 用 图 形 符 号常 规 仪 表 图 形 为 细 实 线 圆 圈 ， 图 例 如 下 ：DCS图 形 由 细 实 线 正 方 形 与 内 切 圆 组 成 ， 图 例 如 下 ：可 编 程 逻 辑 控 制 器 图 形 由 细 实 线 正 方 形 与 内 接 四 边 形 组 成 ， 图 例 如 下 ： 联 锁 系 统 图 形 为 细 实 线 菱 形 ， 菱 形 中 标 注 “ I” （ Interlock缩 写 ） ， 在 局 部 联 锁 系 统 多 时 ，应 将 联 锁 系 统 编 号 ， 图 例 如 下 ：I I xxx DCS基 础 知 识 仪 表 常 用 图 形 符 号 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 监 控 界 面 简 介 工 具 栏 鼠 标 放 至 图 标 上 方 对 应 画 面 名 称 即 有 提 示 工 具 栏 可 实 现 画 面 选 择 、 切 换 、 操 作 、 设 置 等 。 信 息 栏 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 HMI控 制 台 右 上 角 的 编 辑 框 用 于 显 示 系 统 当 前 位 号 ， 编 辑框 右 边 的 按 钮 和 下 拉 菜 单 用 于 进 行 对 当 前 位 号 的 操 作 。 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 报 警 确 认 ： 点 击 后 确 认 当 前 报 警 （ 当 前 显 示 的 报 警 中被 选 中 的 那 一 个 报 警 ） ， 当 前 用 户 有 确 认 权 限 的 才 能 进 行确 认 。 取 消 报 警 选 中 ： 点 击 后 释 放 选 中 状 态 （ 即 当 前 显 示 的报 警 中 被 选 中 的 那 一 个 报 警 取 消 选 中 ） 。 过 程 报 警 ： 弹 出 过 程 报 警 表 ， 显 示 当 前 操 作 小 组 下 的所 有 过 程 报 警 信 息 。 系 统 报 警 ： 弹 出 系 统 报 警 表 ， 若 产 生 了 系 统 报 警 则 按钮 背 景 显 示 红 色 ， 若 有 未 确 认 的 系 统 报 警 ， 则 背 景 红 色 闪烁 。 状 态 表 ： 弹 出 各 状 态 表 （ 强 制 表 、 OOS表 、 故 障 安 全 、故 障 恢 复 、 报 警 屏 蔽 表 、 抖 动 开 关 量 表 、 超 量 程 表 、 仿 真表 ） 。 可 显 示 各 种 状 态 的 实 时 和 历 史 记 录 。 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 报 警 确 认 ： 点 击 后 确 认 当 前 报 警 （ 当 前 显 示 的 报 警 中被 选 中 的 那 一 个 报 警 ） ， 当 前 用 户 有 确 认 权 限 的 才 能 进 行确 认 。 取 消 报 警 选 中 ： 点 击 后 释 放 选 中 状 态 （ 即 当 前 显 示 的报 警 中 被 选 中 的 那 一 个 报 警 取 消 选 中 ） 。 过 程 报 警 ： 弹 出 过 程 报 警 表 ， 显 示 当 前 操 作 小 组 下 的所 有 过 程 报 警 信 息 。 系 统 报 警 ： 弹 出 系 统 报 警 表 ， 若 产 生 了 系 统 报 警 则 按钮 背 景 显 示 红 色 ， 若 有 未 确 认 的 系 统 报 警 ， 则 背 景 红 色 闪烁 。 状 态 表 ： 弹 出 各 状 态 表 （ 强 制 表 、 OOS表 、 故 障 安 全 、故 障 恢 复 、 报 警 屏 蔽 表 、 抖 动 开 关 量 表 、 超 量 程 表 、 仿 真表 ） 。 可 显 示 各 种 状 态 的 实 时 和 历 史 记 录 。 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 AI位 号 仪 表 面 板 及 说 明 AO位 号 仪 表 面 板 及 说 明 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面 DI位 号 仪 表 面 板 及 说 明 DO位 号 仪 表 面 板 及 说 明 DCS基 础 知 识 ECS-7 0 0 流 程 图 画 面每 个 仪 表 面 板 中 都 有 四 个 跳 转 按 钮 ，其 功 能 分 别 打 开 与 位 号 关 联 的 各 个 画 面流 程 图 趋 势 图 历 史 报 警调 整 画 面 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 程 序 概 述 编 程 语 言 数 据 类 型 变 量 类 型 逻 辑 运 算 功 能 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 程 序 概 述 IEC 6 1 1 3 1 - 3 是 可 编 程 序 控 制 器 的 编 程 语 言 的 标 准 ，它 将 现 代 软 件 的 概 念 和 现 代 软 件 工 程 的 机 制 与 传统 的 PLC编 程 语 言 成 功 地 结 合 ， 使 它 在 工 业 控 制 领域 的 影 响 越 出 PLC的 界 限 ， 成 为 DCS、 IPC、 PAC、PC控 制 、 运 动 控 制 以 及 SCADA的 编 程 系 统 事 实 上的 标 准 。 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 编 程 语 言 图 形 化 编 程 语 言 功 能 块 图 （ FBD:Function Block Diagram） 梯 形 图 （ LD ： Ladder Diagram） 顺 控 图 （ SFC： Sequential Function Chart） 文 本 化 编 程 语 言 结 构 化 文 本 （ ST： Structured Text） 指 令 表 （ IL ： Instruction List） 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 编 程 语 言 VisualField系 统 软 件 符 合 IEC6 1 1 3 1 -3 标 准 ， 为 用 户提 供 高 效 的 图 形 编 程 环 境 。 编 辑 工 具 ： 功 能 块 图 （ FBD） 、 梯 形 图 （ LD） 、 顺 控 图 （ SFC ） 、 结 构 化 文 本 （ ST） 。 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 数 据 类 型 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 变 量 类 型 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 逻 辑 运 算 功 能 与 门 是 对 两 个 BOOL 型 的 变 量 进 行 逻 辑 与 运 算 。 逻 辑 符 号 真 值 表 输 入 A 输 入 B 输 出 Y 0 0 00 1 01 0 01 1 1 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 逻 辑 运 算 功 能 或 门 是 对 两 个 BOOL 型 的 变 量 进 行 或 运 算 。 逻 辑 符 号 真 值 表 输 入 A 输 入 B 输 出 Y 0 0 00 1 11 0 11 1 1 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 逻 辑 运 算 功 能 非 门 是 对 输 入 BOOL 型 的 变 量 进 行 逻 辑 非 运 算 。 逻 辑 符 号 真 值 表 输 入 A 输 出 Y0 11 0 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 逻 辑 运 算 功 能 RS触 发 器 复 位 优 先 型 RS 触 发 器 是 最 基 本 的 时 序 逻 辑 装 置 ， 任 意 时刻 ， 功 能 块 的 输 出 不 仅 与 该 时 刻 的 输 入 BOOL 型 变 量 有 关 ， 还 与 原 来 的 状态 有 关 ， 是 一 种 双 稳 态 触 发 器 。 在 RS 触 发 器 中 ， 由 于 输 入 信 号 的 触 发 ，它 的 输 出 从 一 个 稳 态 转 换 到 另 一 个 稳 态 ， 并 长 期 保 持 ， 直 到 下 一 个 触 发信 号 来 临 ， 具 有 记 忆 功 能 。 逻 辑 符 号 真 值 表 S R Q1 1 01 0 1 0 1 00 0 保 持 联 锁 逻 辑 基 础 知 识 逻 辑 运 算 功 能 SR触 发 器 置 位 优 先 型 SR 触 发 器 是 最 基 本 的 时 序 逻 辑 装 置 ， 任 意 时刻 ， 功 能 块 的 输 出 不 仅 与 该 时 刻 的 输 入 BOOL 型 变 量 有 关 ， 还 与 原 来 的 状态 有 关 ， 是 一 种 双 稳 态 触 发 器 。 在 SR 触 发 器 中 ， 由 于 输 入 信 号 的 触 发 ，它 的 输 出 从 一 个 稳 态 转 换 到 另 一 个 稳 态 ， 并 长 期 保 持 ， 直 到 下 一 个 触 发信 号 来 临 ， 具 有 记 忆 功 能 。 逻 辑 符 号 真 值 表 S R Q1 1 11 0 1 0 1 00 0 保 持 简 单 控 制 系 统 概 述 简 单 控 制 系 统 的 几 大 参 数 三 种 控 制 器 的 比 较 简 单 控 制 系 统 概 述 简 单 控 制 系 统 通 常 是 指 由 一 个 测 量 元 件 、 变 送 器 、 一 个 控 制 器 、 一 个控 制 阀 和 一 个 对 象 所 构 成 的 单 闭 环 控 制 系 统 。 简 单 控 制 系 统 概 述 简 单 控 制 系 统 通 常 是 指 由 一 个 测 量 元 件 、 变 送 器 、 一 个 控 制 器 、 一 个控 制 阀 和 一 个 对 象 所 构 成 的 单 闭 环 控 制 系 统 。 简 单 控 制 系 统 简 单 控 制 系 统 的 几 大 参 数 从 上 图 中 可 知 简 单 控 制 系 统 由 四 个 基 本 环 节 组 成 ， 即 被 控 对 象 、 测 量变 送 装 置 、 控 制 器 和 执 行 器 。 被 控 变 量生 产 过 程 中 希 望 借 助 自 动 控 制 保 持 恒 定 值 （ 或 按 一 定 规 律 变 化 ） 的 变 量称 为 被 控 变 量 。 执 行 器接 受 控 制 器 的 输 出 信 号 ,直 接 控 制 能 量 或 物 料 等 调 节 介 质 的 输 送 量 ,达 到控 制 温 度 、 压 力 、 流 量 、 液 位 等 工 艺 参 数 的 目 的 。 测 量 变 送 器用 于 检 测 各 被 控 变 量 （ 如 流 量 、 温 度 、 压 力 、 液 位 ） 工 艺 参 数 各 类 仪 表 。 对 象 工 艺 上 所 需 控 制 的 各 类 设 备 如 塔 、 罐 等 。 简 单 控 制 系 统 简 单 控 制 系 统 的 几 大 参 数 控 制 器对 于 生 产 装 置 的 温 度 、 压 力 、 流 量 、 液 位 等 工 艺 变 量 常 常 要 求 维 持 在 一定 的 数 值 上 ， 或 按 一 定 的 规 律 变 化 ， 以 满 足 生 产 工 艺 的 要 求 。 PID控 制 器是 根 据 PID控 制 原 理 对 整 个 控 制 系 统 进 行 偏 差 调 节 ， 从 而 使 被 控 变 量 的 实际 值 与 工 艺 要 求 的 预 定 值 一 致 。 不 同 的 控 制 规 律 适 用 于 不 同 的 生 产 过 程 ，必 须 合 理 选 择 相 应 的 控 制 规 律 ， 否 则 PID控 制 器 将 达 不 到 预 期 的 控 制 效 果 。 控 制 器 有 三 种 ： 比 例 控 制 器 、 比 例 积 分 控 制 器 、 比 例 积 分 微 分 控 制 器 简 单 控 制 系 统 三 种 控 制 器 性 能 比 较 表特 点 适 用 于比 例 控制 器 控 制 器 的 输 出 与 偏 差 成 比 例 ,阀 门 位 置与 偏 差 之 间 有 一 一 对 应 关 系 。 当 负 荷变 化 时 ,比 例 控 制 器 克 服 干 扰 能 力 强 ,过 渡 过 程 时 间 短 。 纯 比 例 控 制 器 在 过渡 过 程 终 了 时 存 在 余 差 。 调 节 通 道 滞 后 较 小 、 负荷 变 化 不 大 、 工 艺 上 没有 提 出 无 差 要 求 的 系 统 。 比 例 积分 控 制器 积 分 作 用 使 控 制 器 输 出 与 偏 差 的 积 分成 比 例 , 过 渡 过 程 结 束 时 无 余 差 。 但使 稳 定 性 降 低 。 调 节 通 道 滞 后 较 小 、 负荷 变 化 不 大 、 工 艺 参 数不 允 许 有 余 差 的 系 统 。 比 例 积分 微 分控 制 器 微 分 作 用 使 控 制 器 的 输 出 与 偏 差 变 化速 度 成 比 例 。 它 对 克 服 容 量 滞 后 有 显著 效 果 。 在 比 例 的 基 础 上 加 上 微 分 作 用 能 提 高 稳 定 性 ,再 加 上 积 分 作 用 可 以消 除 余 差 。 容 量 滞 后 较 大 、 负 荷 变化 大 、 控 制 质 量 要 求 较高 的 系 统 简 单 控 制 系 统 流 程 图 简 单 控 制 系 统 功 能 块 复 杂 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 分 程 控 制 系 统 选 择 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 -两 只 调 节 器 串 联 起 来 工 作 ， 其 中 一 个 调 节 器 的 输 出 作为 另 一 个 调 节 器 的 给 定 值 的 系 统 。 复 杂 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 例 ： 加 热 炉 出 口 温 度 与 炉 膛 温 度 串 级 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 基 本 概 念 即 组 成 结 构串 级 控 制 系 统 采 用 两 套 检 测 变 送 器 和 两 个 调 节 器 ， 前一 个 调 节 器 的 输 出 作 为 后 一 个 调 节 器 的 设 定 ， 后 一 个 调 节器 的 输 出 送 往 调 节 阀 。前 一 个 调 节 器 称 为 主 调 节 器 ， 它 所 检 测 和 控 制 的 变 量称 主 变 量 （ 主 被 控 参 数 ） ， 即 工 艺 控 制 指 标 ； 后 一 个 调 节器 称 为 副 调 节 器 ， 它 所 检 测 和 控 制 的 变 量 称 副 变 量 （ 副 被控 参 数 ） ， 是 为 了 稳 定 主 变 量 而 引 入 的 辅 助 变 量 。整 个 系 统 包 括 两 个 控 制 回 路 ， 主 回 路 和 副 回 路 。 副 回路 由 副 变 量 检 测 变 送 、 副 调 节 器 、 调 节 阀 和 副 过 程 构 成 ；主 回 路 由 主 变 量 检 测 变 送 、 主 调 节 器 、 副 调 节 器 、 调 节 阀 、副 过 程 和 主 过 程 构 成 。 复 杂 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 的 工 业 应 用1 . 用 于 克 服 被 控 过 程 较 大 的 容 量 滞 后2 . 用 于 克 服 被 控 过 程 的 纯 滞 后3 . 用 于 抑 制 变 化 剧 烈 幅 度 较 大 的 扰 动4 . 用 于 克 服 被 控 过 程 的 非 线 性 复 杂 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统 串 级 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统 分 程 控 制 系 统 分 程 控 制 系 统 -一 般 来 说 ， 一 台 调 节 器 的 输 出 仅 操 纵 一 只 调 节 阀 ， 若一 只 调 节 器 去 控 制 两 个 以 上 的 阀 并 且 是 按 输 出 信 号 的 不 同 区 间 去 操 作 不 同 的阀 门 ， 这 种 控 制 方 式 习 惯 上 称 为 分 程 控 制 。 复 杂 控 制 系 统 分 程 控 制 系 统 调 节 系 统 分 类分 程 控 制 系 统 中 ， 阀 的 开 闭 形 式 ， 可 分 同 向 和 异 向 两 种 ， 见 图 。一 般 调 节 阀 分 程 动 作 采 用 同 向 规 律 的 是 为 了 满 足 工 艺 上 扩 大 可 调 比 的 要 求 ；反 向 规 律 的 选 择 是 为 了 满 足 工 艺 的 特 殊 要 求 。 复 杂 控 制 系 统 分 程 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统 分 程 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统 选 择 控 制 系 统 选 择 性 控 制 -是 把 工 业 生 产 过 程 中 的 限 制 条 件 所 构 成 的 逻 辑 关 系 ，叠 加 到 正 常 的 自 动 控 制 系 统 上 去 的 一 种 组 合 控 制 方 法 。 即 在 一 个 过 程控 制 系 统 中 ， 设 有 两 个 调 节 器 (或 两 个 以 上 的 变 送 器 )， 通 过 高 、 低 值选 择 器 选 出 能 适 应 生 产 安 全 状 况 的 控 制 信 号 ， 实 现 对 生 产 过 程 的 自 动控 制 。 称 为 自 动 保 护 系 统 或 称 为 软 保 护 系 统 。 构 成 选 择 性 控 制 系 统 应 具 备 两 方 面 :一 是 生 产 操 作 上 有 一 定 的 选 择 性规 律 ； 二 是 组 成 控 制 系 统 的 各 个 环 节 中 ， 必 须 包 含 具 有 选 择 性 功 能 的选 择 单 元 。 结 构 特 点 ： 有 一 个 选 择 器 ， 通 常 是 两 个 输 入 信 号 ， 一 个 输 出 信 号 。 复 杂 控 制 系 统 选 择 控 制 系 统 高 选 器 ： 输 出 信 号 Y等 于 X1 和 X2 中 数 值 较 大 的 一 个 ， 如 X1 =5 mA，X2 =4 mA， 则 Y=5 mA。 低 选 器 ： 输 出 信 号 Y等 于 X1 和 X2 中 数 值 较 小 的 一 个 。 谢 谢