过程控制系统设计的主要任务在于制订正确的控制方案，建立合理的控制回路结构，选用适当的过程检测和控制仪表，组成先进、可靠和经济的控制系统。了解了过程控制系统设计的任务，接下来看设计的具体内容和步骤。

1.熟悉系统的技术要求和性能指标

系统的技术要求或性能指标通常是由用户或被控对象的设计制造单位提出来的。系统设计者对此必须全面了解和掌握，这是控制方案设计的基本依据。当然，技术要求必须切合实际，性能指标必须有充足的依据，否则就很难制定出切实可行的控制方案。

实际被控对象在控制方式和控制品质方面都存在着差异，即使是同一类被控对象，由于其大小、容量等的不同，系统控制要求也会有许多差别。但概括说来，系统必须具备的基本品质可归纳为3个方面：稳、准、快。所谓“稳”是指稳定性或平稳性，任何控制系统首先必须是稳定的，并要具有一定的稳定裕度。如果系统不能保证稳定运行，谈论别的性能都是毫无意义的。所谓“准”是指系统被控变量的实际运行状况与希望状况之间的偏差应尽量小，具体可分为动态偏差和稳态偏差（或称余差）。所谓“快”是指系统从一种状态过渡到另外一种状态的时间应尽量短。

在实际工程中，上述3种要求往往是需要相互平衡的。例如，为了保证平稳运行，系统的快速性就可能降低；而为了提高控制精度，系统的平稳性就可能受到影响。因此，在设计过程控制系统时应根据工程实际情况折中考虑，或分清主次，优先满足最重要的控制要求。

实际生产过程中的控制系统多为恒值调节系统。因此，在过程控制系统中更多地采用衰减率ψ来表示调节系统的稳定度。所谓衰减率就是指每经过1个振荡周期以后，过程波动幅度衰减的百分数。在生产中，衰减率ψ的取值一般在0.75～0.9之间，也就是经过1～2个振荡周期以后就看不出波动了，在稳定的前提下，尽量满足准确性和快速性的要求。

2.对工艺过程、设备以及对象的动、稳态特性进行深入的了解

设计一个控制系统，首先应对被控对象进行全面的了解。我们知道，生产过程是由各个环节或工艺设备构成的，各个工艺设备之间必然相互联系、相互影响。因此，在进行系统总体设计和布局时，应全面考虑这些联系和影响，明确局部自动化和全过程自动化之间的关系，从生产过程的全局出发，考虑整个系统的布局，合理设计每个控制系统。

为了满足系统的控制要求，还必须深入了解系统的动、稳态特性，建立系统的数学模型。数学模型是系统理论分析和设计的基础，只有采用恰当的数学模型来描述系统，系统的理论分析和设计才能深入。这里所要求的数学模型主要是为控制系统分析与设计服务的，不同控制算法（包括参数整定方法）采用的模型形式、类型以及复杂程度可能是不同的。例如，许多先进控制器都采用基于模型的控制算法，对模型的要求就相对较高。

总之，了解被控对象的特性，并建立适当的数学模型是十分重要的，必须给予足够的重视。从某种意义上讲，系统控制方案确定的合理与否在很大程度上取决于对被控对象认识的深入程度以及数学模型的精度。精度越高，方案设计就越趋合理，反之亦然。(www.daowen.com)

3.确定控制方案

设计控制系统的关键就是制订控制方案，这其中包括系统被控对象的选择、控制变量的选择、测量信息的获取和变送、调节阀（执行器）的选择和调节规律的确定等内容。制订控制方案时，不仅要依据被控对象的特性、控制任务和技术指标的要求，还要综合考虑方案的简单性、经济性以及技术实施的可行性等，并经反复研究和比较，制订出比较合理的控制方案。一旦确定了系统的控制方案，系统的组成以及控制方式就决定了。

4.控制器参数整定

根据系统的技术指标要求，通过对系统的动态和稳态特性进行分析，确定控制器的控制规律等，可初步确定系统的控制方案。而采用理想的控制规律并不一定就可取得良好的控制效果，还需要进一步确定最佳的控制器参数，使其与被控对象获得最佳匹配。因此，控制器参数的整定是在控制方案合理制订的基础上，使系统运行在最佳状态的重要步骤，也是系统设计的重要环节。

5.实验验证

实验验证是检验系统理论分析、综合设计过程正确与否的重要步骤。许多在理论设计中难以考虑或考虑不周的因素，可以通过实验加以补充完善，以便最终确定系统的控制方案并进行过程实施。

在上述过程控制系统的设计步骤当中，控制方案的确定、控制器的设计和参数整定是过程控制系统设计的最重要的内容。

总之，过程控制系统设计是一个从理论设计到工程实践，再从工程实践到理论设计的多次反复和实验过程。