過程控制工程考點精講班——緒論都會考什麼

東南大學邵裕森,戴先中教授主編的《過程控制工程》第2版中,緒論部分佔了9頁,在這9頁中總共有6個大的考點,在期末考試的10道簡答題中可能會出現1~2道,今天就著力於拿下這10分的簡答題,對可能會考察的6大知識點以例題的方式列出,幫助大家記憶。

【例1】試簡述過程控制的發展概況及各個階段的主要特點。

(1)第一個階段是50年代前後:實現了儀表化和局部自動化。

這個階段的主要特點為:

①過程檢測控制儀表採用基地式儀表和部分單元組合儀表;

②過程控制系統結構大多數是單輸入、單輸出系統;

③被控參數主要是溫度,壓力,流量和液位四種參數;

④控制的目的是保持這些過程參數的穩定,消除或減少主要擾動對生產過程的影響;

⑤過程控制理論是以頻率法和根軌跡法為主體的經典控制理論,主要解決單輸入,單輸出的定值控制系統的分析和綜合問題。

(2)第二個階段是60年代以來,開始大量採用氣動和電動單元組合儀表。

這個階段的主要特點為:

①過程控制儀表開始將各個單元劃分為更小的功能塊,以適應比較複雜的模擬和邏輯規律相結合的控制系統的需要;

②計算機系統開始用於運動控制;

③過程控制系統方面為了提高控制質量和實現一些特殊的工藝要求,相繼開發和應用了各種複雜的過程控制系統,如串級控制,比值控制,均勻控制,前饋控制和選擇性控制等;

④在過程控制理論方面,現代控制理論得到了應用。

(3)第三個階段是70年代以來,過程控制發展到現代過程控制的新階段——計算機時代。

這個階段的主要特點為:

①對全工廠或整個工藝流程的集中控制,應用計算機系統進行多參數綜合控制或者由多臺計算機對生產過程進行控制和經營管理;

②在自動化技術工具方面有了新的發展,以微處理器為核心的智能單元組合儀表得到了開發和廣泛應用;

③在線成分檢測與數據處理的測量變送器的應用;

④集散控制系統的廣泛應用

(4)第四個階段是80年代以後,工業過程控制得到了一個飛躍的發展。

這個階段的主要特點為:

①現代控制理論大大促進了過程控制的發展;

②過程控制的結構已從包括許多手動控制的分散局部控制站改變為具有高度自動化的集中、運動控制中心。

③過程控制的概念有了很大的發展,它不僅包括數據採集與管理,基本過程控制,而且包括先進的管理系統、調度和優化等。

【例2】與其他自動控制相比,過程控制有哪些主要特點?

答:與其他自動控制相比,過程控制的主要特點有以下6點:

1.連續生產過程的自動控制

2.過程控制系統由過程檢測,控制儀表組成

3.被控過程是多種多樣的,非電量的

4.過程控制的過程多屬慢過程,而且多半為參量控制

5.過程控制方案十分豐富

6.定值控制是過程控制的一種常用形式

【例3】為什麼說過程控制的控制過程多屬慢過程?

答:由於被控過程具有大慣性、大滯後(大時延)等特性,因此決定了過程控制的控制過程多數為慢過程。們的動態特性多數具有大慣性、大滯後、非線性特性。

【例4】什麼是過程控制系統?

答:過程控制系統通常是指工業生產過程中自動控制系統的被控量是溫度,壓力,流量,液位,成分,粘度,溼度和PH等這樣一些過程變量的系統。

【例5】過程控制系統的基本分類方法有哪幾種?

答:按過程控制系統的結構特點分為反饋控制系統,前饋控制系統,複合控制系統(前饋-反饋控制系統);按給定值信號的特點分為定製控制系統,程序控制系統和隨動控制系統。

【例6】何謂集散控制系統(DCS)?試述其基本組成與各部分的作用原理。

集散控制系統(DCS)是把自動化技術,計算機技術,通信技術,故障診斷技術,冗餘技術和圖形顯示技術融為一體的裝置。

集散控制系統經歷了三代的發展,但從基本機構上來看,他們有相同的特性,其基本結構可分為三大部分:

現場控制裝置:完成模擬量與數字量的相互轉換,完成控制算法的各種運算,對輸入量和輸出量進行有關的軟件濾波及其他的一些運算。

操作管理裝置:操作員通過操作管理裝置瞭解生產的運行狀況,併發出操作指令給生產過程。生產過程的各種參數在操作管理裝置上顯示,以便於操作人員監視和操作。

通信系統:過程控制裝置與操作管理之間需要有一個橋樑來完成數據之間的傳遞和交換,這就是通信系統。

【例7】試說明圖1-2b供氧量控制系統框圖中被控“過程”包含哪些管道設備以及圖中各符號的含義。

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答:“過程”(又稱對象)包含測量溫度的熱電阻溫度計到調節閥之間的管道設備,即包括過熱器,減溫器及到調節閥前一段的管道。

x(t)是給定值;

e(t)表示偏差信號;

調節器的輸出u(t)表示控制作用信號;

q(t)稱為操作變量,也叫控制參數,表示調節閥的流量信號;

f(t)表示擾動作用;

y(t)表示過過程的輸出信號,即熱蒸汽的溫度;

z(t)表示測量信號

【例8】在過程控制中,為什麼要由控制系統流程圖畫出其框圖?

參考答案:為了更清楚地表示控制系統各環節的組成、特性和相互間的信號聯繫,這樣也便於其他人的理解。

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