过程控制第1章

1、第一章第一章 绪论绪论第一节第一节 过程控制发展概论过程控制发展概论第二节第二节 过程控制的特点过程控制的特点第三节过程控制系统的组成及其分类第三节过程控制系统的组成及其分类第四节第四节“过程控制工程过程控制工程”课程的性质和任课程的性质和任务务思考题与习题思考题与习题过程控制工程过程控制工程第一节第一节 过程控制发展概论过程控制发展概论过程控制的概念：过程控制的概念： 通常是指石油、化工、电力、冶金、石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。118、提高市场竞争能力等过程控制技术的优点：过程控制技术的优点：1、自动化技术的重要组成部

2、分2、实现各种最优技术经济指标3、提高经济效益和社会效益4、提高劳动生产率5、节约能源6、改善劳动条件7、保护环境卫生1过程控制技术的发展历程：过程控制技术的发展历程： 第一个阶段第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化实现了仪表化和局部自动化其特点：其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问

3、题1第二个阶段第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表大量采用气动和电动单元组合仪表其特点：其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统2、计算机系统开始运用于过程控制3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制）4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 1第三个阶段第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段现代过程控制的新阶段计算机时代计算机时代其特点：其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控

4、制2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用4、集散控制系统的广泛应用1第四个阶段第四个阶段80年代以后：飞跃的发展飞跃的发展其特点：其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心3、过程控制的概念更大的发展1第二节第二节 过程控制的特点过程控制的特点一、连续生产过程的自动控制一、连续生产过程的自动控制连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的1二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成二、过程控制系统由过程检测、

5、控制仪表组成过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制一个过程控制系统是由被控和过程检测控制仪表两部分组成。1三、被控过程是多种多样的、非电量的三、被控过程是多种多样的、非电量的现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性1四、过程控制的控制过程多属慢过程，四、过程控制的控制过程多属慢过程， 而且多半为参量控制而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要

6、对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制1五、过程控制方案十分丰富五、过程控制方案十分丰富单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统1六、定值控制是过程控制的一种常用方式六、定值控制是过程控制的一种常用方式过程控制的目的： 消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。1第三节第三节 过程控制系统的组成及其分类过程控制系统的组成及其分类 一、过程控制系统的组成一、过程控制系统的组成过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位

7、、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。11、发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统过热蒸汽温度控制系统过热蒸汽温度控制系统 a)控制流程图控制流程图热电阻热电阻温度变送器温度变送器温度调节器温度调节器调节阀调节阀汽鼓1过热蒸汽温度控制系过热蒸汽温度控制系 b)框图框图12、转炉供氧量控制系统转炉供氧量控制系统转炉供氧量控制系统模拟仪表构成的过程控制系统模拟仪表构成的过程控制系统 1计算机过程控制系统计算机过程控制系统计算机过程控制系统框图计算机过程控制系统框图13、集散控制系统（DCS)集散控制系统：集散控制系统：过程输入过程输入输出输出接口、过程控制接口、过程控制单元、数据高速单元、数据

8、高速通路、通路、CRT操作操作站、管理计算机站、管理计算机集散控制系统基本组成框图集散控制系统基本组成框图11、过程输入、过程输入输出接口：输出接口：采集过程信息，即数据采集站2、过程控制单元：、过程控制单元：完成常规调节器的运算和控制功能3、数据高速通路：数据高速通路：数据通信总线4、CRT操作站：操作站：是集散控制系统的人机接口装置5、管理计算机：、管理计算机：下达各级高级命令，进行集中管理与最优控制1二、过程控制系统的分类二、过程控制系统的分类 1、按过程控制系统的结构特点分来、按过程控制系统的结构特点分来 1）反馈控制系统：）反馈控制系统： 是根据系统被控量的偏差进行工作，偏差值是控制

9、的 依据，最后达到消除或减小偏差的目的。2）前馈控制系统：）前馈控制系统：直接根据扰动量的大小进行工作，扰 动是控制的依据， 如图：1计算机过程控制系统框图计算机过程控制系统框图13、前馈、前馈反馈控制系统（复合控制系统）：反馈控制系统（复合控制系统）： 充分结合两者的有点，大大提高控制质量，如图：前馈前馈 - 反馈控制系统反馈控制系统12、按给定值信号的特点来分类、按给定值信号的特点来分类定值控制系统：定值控制系统：是指系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在小范围附近不变。2、程序控制系统：、程序控制系统：是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作，目的是使系统被控量按工艺要求规定的程序自动变化。3、随动控制系统：、随动控制系统：是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统，主要作用是克服一切扰动，使控量快速跟随给定值而变化。1第四节第四节 “ “过程控制工程过程控制工程”课程的性质和任务课程的性质和任务一、过程控制工程课程的性质一、过程控制工程课程的性质1、是工业自动化专业的专业必修课2、自动化仪表、微型计算机是构成过程控制的重要自动化技术工具，是实现工业生产过程自动化的重要装置，也是实现过程控制的前提3、在工业生产过程中，将生产过程控制在最佳的工况下运行，减少原材料和动力的消耗，降低成本，实现优质、高产、低耗，保证安全生产，防止事故发生，延长设备使用寿命，提高设备