过程装备成套技术07章-过程控制工程设计.教学提纲

1、过程装备成套技术过程装备成套技术07章章-过程过程控制工程设计控制工程设计.过程控制工程设计一般应包括以下六部分内容：过程控制工程设计一般应包括以下六部分内容：确定自动化水平确定自动化水平确定各种检测参数确定各种检测参数主要参数控制方案的设计主要参数控制方案的设计信号联锁系统的设计，信号联锁系统的设计，控制室、仪表盘的设计，控制室、仪表盘的设计，节流装置、调节阀的计算。节流装置、调节阀的计算。 在进行设计时在进行设计时，必须加强经济观念，对自必须加强经济观念，对自动化仪表（包括计算机）的投资进行经济动化仪表（包括计算机）的投资进行经济核算，认真进行技术经济分析，比较各种核算，认真进行技术经济分

2、析，比较各种方案的经济效果。方案的经济效果。一般工程建设项目按两个阶段进行设计一般工程建设项目按两个阶段进行设计初步设计初步设计，确定控制方案，正确选择仪表和其他自动化，确定控制方案，正确选择仪表和其他自动化技术工具，进行主要材料的选型，确定中央控制室设置技术工具，进行主要材料的选型，确定中央控制室设置的水平、动力供应、环境特性，找出存在问题并提出试的水平、动力供应、环境特性，找出存在问题并提出试验项目。验项目。施工图设计施工图设计是进行施工用的技术文件，是在初步设计完是进行施工用的技术文件，是在初步设计完成以后，经过审批，再进一步编制的图纸资料。因此，成以后，经过审批，再进一步编制的图纸资料

3、。因此，必须从施工的角度出发解决设计中的细节问题。在施工必须从施工的角度出发解决设计中的细节问题。在施工图设计完成后，不应再留下技术上未解决的问题。图设计完成后，不应再留下技术上未解决的问题。2. 过程控制工程设计的基本程序过程控制工程设计的基本程序7.2 信号联锁系统的设计信号联锁系统的设计1. 信号联锁系统设计的原则信号联锁系统设计的原则 信号联锁系统是为了满足生产过程对工艺参数超限信号联锁系统是为了满足生产过程对工艺参数超限报警或联锁保护而设计的。为了确保生产安全，对报警或联锁保护而设计的。为了确保生产安全，对重要的工艺参数选用信号报警。重要的工艺参数选用信号报警。当发生事故时，操作人员

4、有可能来不及处理或对生当发生事故时，操作人员有可能来不及处理或对生产过程有严重危险的场合，可考虑采用自动联锁保产过程有严重危险的场合，可考虑采用自动联锁保护装置。护装置。设计时防止两种不良倾向。设计时防止两种不良倾向。 一种是到处使用信号联锁系统，这一方面使设计一种是到处使用信号联锁系统，这一方面使设计投资增加，另一方面会给工艺开车和正常生产带来不投资增加，另一方面会给工艺开车和正常生产带来不少困难，经常出现动辄停车的现象；少困难，经常出现动辄停车的现象；另一种是对信号联锁系统不重视，认为可有可无，结另一种是对信号联锁系统不重视，认为可有可无，结果会造成严重的生产事故或人身伤亡事故。果会造成严

5、重的生产事故或人身伤亡事故。 信号联锁系统按其构成的元件不同，可分成接点式信号联锁系统按其构成的元件不同，可分成接点式和无接点式两类（或是混合式）。无接点式或无触点式和无接点式两类（或是混合式）。无接点式或无触点式可用晶体管或软、硬件逻辑元组成。可用晶体管或软、硬件逻辑元组成。 以继电器组成的接点式线路为例介绍它们的基本组以继电器组成的接点式线路为例介绍它们的基本组成环节。其基本组成环节大致可分为：成环节。其基本组成环节大致可分为： 信号接受环节、信号接受环节、 光显示环节、光显示环节、 音响环节、音响环节、 记忆环节、记忆环节、 切换环节、切换环节、 互锁环节、互锁环节、 执行环节等几种执行

6、环节等几种 2. 信号联锁系统的基本组成环节信号联锁系统的基本组成环节7.3 过程控制系统的设计过程控制系统的设计 过程控制系统的设计是工程设计的一个重要环过程控制系统的设计是工程设计的一个重要环节，该设计的正确与否将直接影响到项目建成后能节，该设计的正确与否将直接影响到项目建成后能否投入正常运行。因此要求过程控制专业人员必须否投入正常运行。因此要求过程控制专业人员必须根据生产过程的特点、工艺对象的特性和生产操作根据生产过程的特点、工艺对象的特性和生产操作的规律，的规律， 正确运用过程控制理论、合理选用自动正确运用过程控制理论、合理选用自动化技术工具，化技术工具， 才能做出技术先进、经济合理、

7、符合才能做出技术先进、经济合理、符合生产需要的控制系统的设计。生产需要的控制系统的设计。人工人工自动控制自动控制第一，观察玻璃管液位计第一，观察玻璃管液位计的指示值（测量）的指示值（测量）第二，将指示值与给定值第二，将指示值与给定值比较并算出两者差值比较并算出两者差值第三，开大或关小阀门第三，开大或关小阀门第四，重复上述工作第四，重复上述工作调节器调节器变送器变送器自动调节器自动调节器调节阀调节阀1. 过程工艺分析过程工艺分析确定关键工艺参数确定关键工艺参数 专业会审专业会审7.3 过程控制系统的设计过程控制系统的设计7.3.1过程控制系统方案的确定过程控制系统方案的确定2. 过程控制分析过程

8、控制分析 根据工艺流程制订各种控制系统方案。控制方案就是根据工艺流程制订各种控制系统方案。控制方案就是用自动化技术工具代替人工操作的方案，保证整个生产过用自动化技术工具代替人工操作的方案，保证整个生产过程在预先规定的一定状况下操作或使整个装置在操作过程程在预先规定的一定状况下操作或使整个装置在操作过程中将一系列参数保持在界限内的一整套办法。中将一系列参数保持在界限内的一整套办法。常用两种方法：常用两种方法： 类比法：类比法：是现场已有相同的控制对象，其控制系统是是现场已有相同的控制对象，其控制系统是行之有效的。行之有效的。 创新法：创新法：是新的生产过程和新的控制对象。必需熟悉是新的生产过程和

9、新的控制对象。必需熟悉工艺，掌握对象特性，正确地选择被控变量和操纵变量，工艺，掌握对象特性，正确地选择被控变量和操纵变量，分析各种干扰因素，分析负荷变化和滞后对控制系统的影分析各种干扰因素，分析负荷变化和滞后对控制系统的影响，选择合适的自动化技术工具，规定合理的控制方案。响，选择合适的自动化技术工具，规定合理的控制方案。7.3.2过程控制系统设计中的注意事项过程控制系统设计中的注意事项1. 确定安全措施确定安全措施各种生产过程在正常操作遭到破坏时，轻则会使产品质各种生产过程在正常操作遭到破坏时，轻则会使产品质量不合格，重则会造成设备损坏，甚至引起火灾、爆炸或人量不合格，重则会造成设备损坏，甚至

10、引起火灾、爆炸或人身事故。尤其对于一些在高温、高压下操作，原料、中间体、身事故。尤其对于一些在高温、高压下操作，原料、中间体、产品有毒、易燃、易爆的生产过程，在控制系统设计中，对产品有毒、易燃、易爆的生产过程，在控制系统设计中，对于安全措施应给予充分的重视。于安全措施应给予充分的重视。a.a.硬保护系统：硬保护系统：为了保证安全生产，需设置必要的自动为了保证安全生产，需设置必要的自动联锁停机系统，以保护局部装置的安全。但是这种硬保护系联锁停机系统，以保护局部装置的安全。但是这种硬保护系统若设置得过多，表面上看局部虽然统若设置得过多，表面上看局部虽然“安全安全”了，而对整个了，而对整个生产过程来

11、说却又造成了不安全，有可能出现动辄停车，以生产过程来说却又造成了不安全，有可能出现动辄停车，以致整个装置无法投入正常运行。致整个装置无法投入正常运行。 b.软保护系统：软保护系统：由工艺生产过程中的限制条件所构由工艺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中去。当生产操成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统中去。当生产操作趋向限值条件时，一个用于不安全情况下的控制系统将自作趋向限值条件时，一个用于不安全情况下的控制系统将自动取代正常情况下工作的控制系统，以达到既能起自动保护动取代正常情况下工作的控制系统，以达到既能起自动保护作用，又不造成停车事故。作用，又不造成停车事故。

12、 为了保证安全生产，需设置必要的为了保证安全生产，需设置必要的自动联锁停机系统自动联锁停机系统，以保护局部装置的安全。但是对于这类系统的设计要作慎重以保护局部装置的安全。但是对于这类系统的设计要作慎重考虑，因为这种考虑，因为这种硬保护系统硬保护系统若设置得过多，表面上看局部虽若设置得过多，表面上看局部虽然然“安全安全”了，而对整个生产过程来说却又造成了不安全，了，而对整个生产过程来说却又造成了不安全，有可能出现动辄停车，以致整个装置无法投入正常运行。有可能出现动辄停车，以致整个装置无法投入正常运行。 在短期内生产不太正常的情况，可设计在短期内生产不太正常的情况，可设计选择性控制系统选择性控制系

13、统即即软保护系统软保护系统。这种控制系统是把由工艺生产过程中的限制条。这种控制系统是把由工艺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中去。当件所构成的逻辑关系，叠加到正常的自动控制系统中去。当生产操作趋向限值条件时，一个用于不安全情况下的控制系生产操作趋向限值条件时，一个用于不安全情况下的控制系统将自动取代正常情况下工作的控制系统，以达到既能起自统将自动取代正常情况下工作的控制系统，以达到既能起自动保护作用，又不造成停车事故。动保护作用，又不造成停车事故。2. 控制方案的经济性比较控制方案的经济性比较 衡量一个控制系统设计方案好坏的标准是要看该方衡量一个控制系统设计方案好

14、坏的标准是要看该方案在技术上是否先进、可靠，而且在经济上是否合理。案在技术上是否先进、可靠，而且在经济上是否合理。7.3.3单回路控制系统的设计原则单回路控制系统的设计原则 单回路控制系统是指由控制对象、测量变送元件、调节单回路控制系统是指由控制对象、测量变送元件、调节器和调节阀等四部分所组成的单回路反馈控制系统，它是实器和调节阀等四部分所组成的单回路反馈控制系统，它是实现过程控制的最基本的自动化单元。其方块图如图现过程控制的最基本的自动化单元。其方块图如图7.67.6所示所示在单回路控制系统中，由于调节器可以实现比例、比例积分、比在单回路控制系统中，由于调节器可以实现比例、比例积分、比例积分

15、微分三种控制规律，调节阀特性有线性、等百分比、快开例积分微分三种控制规律，调节阀特性有线性、等百分比、快开和抛物线等型式，对于不同的控制对象，为了达到控制目的，只和抛物线等型式，对于不同的控制对象，为了达到控制目的，只要选择合适的控制规律、阀门特性、测量变送元件和操作参数，要选择合适的控制规律、阀门特性、测量变送元件和操作参数，采用单回路控制系统，其被控变量一般可以得到较好的控制质量，采用单回路控制系统，其被控变量一般可以得到较好的控制质量，因此目前在过程控制设计中所占比例很高。因此目前在过程控制设计中所占比例很高。人工人工自动控制自动控制调节器调节器变送器变送器自动调节器自动调节器调节阀调节

16、阀对象对象11234给定值给定值偏差偏差测量值测量值干扰干扰单回路控制系统设计应考虑下列原则单回路控制系统设计应考虑下列原则(1)1. 1. 合理选择被控变量合理选择被控变量 1) 对于定值控制，其被控变量往往可按工艺要求直接选定。对于定值控制，其被控变量往往可按工艺要求直接选定。 2) 对于产品质量控制系统，最好直接用质量指标作为被控对于产品质量控制系统，最好直接用质量指标作为被控变量。变量。 3) 选择被控变量时，还应考虑到工艺过程的合理性和国内选择被控变量时，还应考虑到工艺过程的合理性和国内仪表生产的现状。仪表生产的现状。2. 2. 合理选择操纵变量合理选择操纵变量 1) 选择的操纵变量

17、应以对克服主要干扰最有效为原则，即选择的操纵变量应以对克服主要干扰最有效为原则，即选择的操纵变量应使对象调节通道的放大倍数为最大。选择的操纵变量应使对象调节通道的放大倍数为最大。 2) 选择操纵变量应使对象干扰通道的时间常数越大越好，选择操纵变量应使对象干扰通道的时间常数越大越好，而对象调节通道的时间常数应当小一些。而对象调节通道的时间常数应当小一些。 3) 要考虑工艺上的合理性，一般避免选用主物料流量为操要考虑工艺上的合理性，一般避免选用主物料流量为操纵变量。纵变量。单回路控制系统设计应考虑下列原则单回路控制系统设计应考虑下列原则(2)3. 3. 正确选择测量元件和确定合适的安装位置正确选择

18、测量元件和确定合适的安装位置 测量元件的滞后会引起控制系统过渡时间和超调量的增大，测量元件的滞后会引起控制系统过渡时间和超调量的增大，当被测参数变化频繁时还会引起记录值的严重失真，容易造成当被测参数变化频繁时还会引起记录值的严重失真，容易造成操作人员判断错误而产生事故。一般以选快速测量元件为宜，操作人员判断错误而产生事故。一般以选快速测量元件为宜，测量元件时间常数为对象调节通道时间常数的测量元件时间常数为对象调节通道时间常数的1/10则更好。则更好。 控制系统总的纯滞后总是降低控制质量的，因此在选择测量控制系统总的纯滞后总是降低控制质量的，因此在选择测量元件安装位置时，应将测量元件安装在具有代

19、表性的点上，尽元件安装位置时，应将测量元件安装在具有代表性的点上，尽量减少纯滞后。量减少纯滞后。 4. 4. 正解预估负荷变化对控制质量的影响正解预估负荷变化对控制质量的影响 一般工业装置的控制对象，其特性大部分为一般工业装置的控制对象，其特性大部分为非线性非线性的，当的，当负荷大幅度、频繁变化时，会引起对象负荷大幅度、频繁变化时，会引起对象特性漂移特性漂移，从而影响控，从而影响控制系统的正常运行。目前应用的方法是用制系统的正常运行。目前应用的方法是用选择调节阀的特性选择调节阀的特性来来补偿补偿由于负荷变化所引起的对象特性漂移或可采用其它控制规由于负荷变化所引起的对象特性漂移或可采用其它控制规

20、律律,以满足工业控制对象的要求。以满足工业控制对象的要求。单回路控制系统设计应考虑下列原则单回路控制系统设计应考虑下列原则(3) 5. 5. 正确选用调节器的控制规律正确选用调节器的控制规律 调节器的控制规律选择将直接影响控制调节器的控制规律选择将直接影响控制质量。控制规律的选用可大致归纳如下：质量。控制规律的选用可大致归纳如下： 1) 当对象调节通道和测量元件时间常数较当对象调节通道和测量元件时间常数较大，纯滞后较小时，应用大，纯滞后较小时，应用微分作用微分作用可以获得可以获得相当良好的效果。相当良好的效果。 2) 当对象调节通道时间常数较小，系统负当对象调节通道时间常数较小，系统负荷变化较

21、大时，为了消除余差，可选用荷变化较大时，为了消除余差，可选用比例比例积分积分作用（如流量控制系统）。作用（如流量控制系统）。 3) 当对象调节通道时间常数较小时，采用当对象调节通道时间常数较小时，采用反微分反微分作用可以收到良好的效果。作用可以收到良好的效果。 单回路控制系统设计应考虑下列原则单回路控制系统设计应考虑下列原则(3) 4) 对于一个控制系统来说，比例作用是主要的、对于一个控制系统来说，比例作用是主要的、基本的。为了消除余差，可引入基本的。为了消除余差，可引入积分积分作用，但积作用，但积分作用的引入总是使其他控制质量变差。分作用的引入总是使其他控制质量变差。 5) 如果对象调节通道

22、纯滞后很大，负荷变化也如果对象调节通道纯滞后很大，负荷变化也很大，这时单回路控制系统无法满足工艺要求，很大，这时单回路控制系统无法满足工艺要求，需设计更需设计更复杂的控制系统复杂的控制系统。 自动化系统设计内容可归纳为：被调参数的确定、自动化系统设计内容可归纳为：被调参数的确定、操纵变量的选定、测量元件选择、调节器及调节规律操纵变量的选定、测量元件选择、调节器及调节规律的确定、调节系统结构的确定等。的确定、调节系统结构的确定等。小结小结7.3.4单回路控制系统设计举例单回路控制系统设计举例 7.4 自动化装置的选型自动化装置的选型7.4.1 7.4.1 仪表选型仪表选型 1. 1. 选型原则选

23、型原则 1) 1) 根据工艺对变量的要求根据工艺对变量的要求 需经常监视的变量选用指示型仪表；要求计量或经济需经常监视的变量选用指示型仪表；要求计量或经济核算的选累计功能仪表；需要经常了解其变化趋势的变量核算的选累计功能仪表；需要经常了解其变化趋势的变量宜选用记录型仪表；对变化范围较大且必须操作的变量选宜选用记录型仪表；对变化范围较大且必须操作的变量选手动遥控型仪表；对工艺过程影响较大，需随时进行监控手动遥控型仪表；对工艺过程影响较大，需随时进行监控的变量选用控制型仪表；对可能影响生产或安全的变量宜的变量选用控制型仪表；对可能影响生产或安全的变量宜选用报警型仪表。选用报警型仪表。 仪表的精确度

24、应按工艺过程的要求和变量的重要程度仪表的精确度应按工艺过程的要求和变量的重要程度合理选择。合理选择。以下布置学生课外自学，教师可作适当提示。以下布置学生课外自学，教师可作适当提示。 2) 2) 仪表系列的选择仪表系列的选择 基地式仪表的功能往往限于单回路基地式仪表的功能往往限于单回路控制，适用于中小型生产装置或大型生产中的一些就地控控制，适用于中小型生产装置或大型生产中的一些就地控制场合。制场合。电动单元组合仪表可编程控制器、微型计算机控制是以微电动单元组合仪表可编程控制器、微型计算机控制是以微处理机为控制核心，具有多功能、自诊断功能的特色。能处理机为控制核心，具有多功能、自诊断功能的特色。能

25、够适应复杂控制系统，尤其是同一系统要求功能较多的场够适应复杂控制系统，尤其是同一系统要求功能较多的场合。合。计算机配上计算机配上D/AD/A、A/DA/D转换器及操作台就构成了计算机控制转换器及操作台就构成了计算机控制系统。它可以实现实时数据采集、实时决策和实时控制，系统。它可以实现实时数据采集、实时决策和实时控制，具有计算精度高、存贮信息容量大、逻辑判断能力强及通具有计算精度高、存贮信息容量大、逻辑判断能力强及通用灵活等特点，广泛地应用于各种过程控制领域。用灵活等特点，广泛地应用于各种过程控制领域。 3) 3) 根据自动化水平选用仪表根据自动化水平选用仪表 自动化水平和投资规模决自动化水平和

26、投资规模决定着仪表的选型。根据自动化水平分为就地检测与控制；定着仪表的选型。根据自动化水平分为就地检测与控制；机组集中控制；中央控制室集中控制等类型。机组集中控制；中央控制室集中控制等类型。2. 2. 温度测量仪表的选型温度测量仪表的选型工业温度检测主要采用热电偶和热电阻。选型可参考表工业温度检测主要采用热电偶和热电阻。选型可参考表7.17.17.37.3及有关文献。及有关文献。3. 3. 压力测量仪表的选型压力测量仪表的选型根据使用环境和测量介质的性质选择根据使用环境和测量介质的性质选择 根据显示方式及其它要求选择压力表根据显示方式及其它要求选择压力表 3) 3) 精确度等级的选择精确度等级

27、的选择 一般选用一般选用1.51.5级或级或2.52.5级；级； 精密测量精密测量选选O.1O.1、O.5O.5或或O.16O.16级。级。4) 4) 测量范围的选择测量范围的选择 测量稳定压力时，正常操作压力值应在测量稳定压力时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的仪表测量范围上限值的2/32/31/31/3。测量脉动压力（如泵、压缩。测量脉动压力（如泵、压缩机、风机等出口处压力）时，正常操作压力值应在仪表测量范机、风机等出口处压力）时，正常操作压力值应在仪表测量范围上限值的围上限值的1/21/21/31/3。测量高、中压力（大于。测量高、中压力（大于4MPa4MPa）时，正常）时，正常操

28、作压力值不应超过仪表测量范围上限值的操作压力值不应超过仪表测量范围上限值的1/21/2。5) 5) 压力变送器、传感器的选择压力变送器、传感器的选择 必须根据介质的特性选择。必须根据介质的特性选择。6) 6) 安装附件的选择安装附件的选择 安装压力表时，应根据使用环境条件和安装压力表时，应根据使用环境条件和介质特性选择安装附件。介质特性选择安装附件。 4. 4. 流量测量仪表的选型流量测量仪表的选型 参考有关文献参考有关文献3 3 。 5. 5. 物位测量仪表的选型物位测量仪表的选型 参考表参考表7.47.4及有关文献及有关文献 6. 6. 过程分析仪表的选型过程分析仪表的选型 参考表参考表7

29、.57.5及文献及文献11 7. 7. 显示调节仪表的选型显示调节仪表的选型 7.4.2 控制阀的选型控制阀的选型 一、控制阀结构型式的选择一、控制阀结构型式的选择控制阀结构型式的选型不当就会造成控制阀寿命缩短或经控制阀结构型式的选型不当就会造成控制阀寿命缩短或经常发生故障。常发生故障。 控制阀结构型式的选择主要依据工艺变量（温度、压力、控制阀结构型式的选择主要依据工艺变量（温度、压力、压降和流速等）、流体特性（粘度、腐蚀性、毒性、含悬压降和流速等）、流体特性（粘度、腐蚀性、毒性、含悬浮物或纤维等）以及控制系统的要求（可调比、泄漏量和浮物或纤维等）以及控制系统的要求（可调比、泄漏量和噪声等）、

30、控制阀管道连结形式等方面综合考虑。噪声等）、控制阀管道连结形式等方面综合考虑。 一般情况下优先选用体积小，流通能力大，技术先进的一般情况下优先选用体积小，流通能力大，技术先进的直通单、双座控制阀和普通套筒阀，也可以选用低直通单、双座控制阀和普通套筒阀，也可以选用低S值节值节能阀和精小型控制阀。表能阀和精小型控制阀。表7.7中列出了常用阀的特点及适用中列出了常用阀的特点及适用场合，可供选用时参考。场合，可供选用时参考。二、控制阀理想流量特性的选择二、控制阀理想流量特性的选择控制阀的理想流量特性有直线、等百分比、快开及抛物线控制阀的理想流量特性有直线、等百分比、快开及抛物线等几种。一般按控制系统特

31、性、干扰源和等几种。一般按控制系统特性、干扰源和S（阀阻比）值（阀阻比）值二方面综合考虑。快开特性的控制阀基本上作为双位式控二方面综合考虑。快开特性的控制阀基本上作为双位式控制用，抛物线特性控制阀作为三通阀用。控制阀理想流量制用，抛物线特性控制阀作为三通阀用。控制阀理想流量特性选择原则为：特性选择原则为： 1) 当阀上压差变化小，给定值变化小，工艺过程主要变当阀上压差变化小，给定值变化小，工艺过程主要变量的变化小，量的变化小，S O.75的控制对象时，宜选用直线流量特的控制对象时，宜选用直线流量特性。性。 2) 慢速的生产过程，当慢速的生产过程，当SO.4时，宜选用直线流量特性。时，宜选用直线

32、流量特性。 3) 可调范围要求大，管道系统压力损失大，开度变化及可调范围要求大，管道系统压力损失大，开度变化及阀上压差变化相对较大的场合，选用等百分比流量特性。阀上压差变化相对较大的场合，选用等百分比流量特性。 4) 快速的生产过程，当系统动态过程不太了解时，宜选快速的生产过程，当系统动态过程不太了解时，宜选用等百分比流量特性。用等百分比流量特性。 5) 根据经验可按表根据经验可按表7.8选择流量特性。选择流量特性。 三、执行机构的选择三、执行机构的选择执行机构在阀全关时的输出推力执行机构在阀全关时的输出推力F（或力矩（或力矩M）应满足）应满足以下公式的要求：以下公式的要求： F1.1（Ft

33、F0）或）或 Ml.1（Mt M0） （71） 式中式中 Ft,Mt,一阀不平衡力或力矩；一阀不平衡力或力矩； F0,M0阀座压紧力或力矩。阀座压紧力或力矩。四、控制阀附件的选择四、控制阀附件的选择控制阀的附件较多，常用的是阀门定位器和继动器。控制阀的附件较多，常用的是阀门定位器和继动器。 阀门定位器通常用于缓慢过程需提高控制阀响应速度阀门定位器通常用于缓慢过程需提高控制阀响应速度的场合，的场合， 继动器用于快速过程需要提高控制阀响应速度的场合。继动器用于快速过程需要提高控制阀响应速度的场合。五、控制阀气开、气关形式的选择五、控制阀气开、气关形式的选择 控制阀控制阀气开气开、气关气关形式的选择

34、原则是：形式的选择原则是：当仪表供气系统发生故障或控制信号突然中断时，控制当仪表供气系统发生故障或控制信号突然中断时，控制阀的开度应处于使生产装置安全的位置。阀的开度应处于使生产装置安全的位置。气开气开是指控制是指控制信号中断时控制阀处于关闭状态，信号中断时控制阀处于关闭状态，气关气关是指控制信号中是指控制信号中断时控制阀处于开启状态。断时控制阀处于开启状态。 7.5 微机控制系统设计步骤框微机控制系统设计步骤框 1. 1. 系统分析设计图系统分析设计图 2. 2. 总体方案设计总体方案设计 1) 1) 完善的中断系统完善的中断系统 2) 2) 足够的存贮容量足够的存贮容量 3) 3) 完备的

35、输入输出通道完备的输入输出通道 3. 3. 硬件设计硬件设计 主要包括输入、输出接口电路设计，输入、输出通道主要包括输入、输出接口电路设计，输入、输出通道设计和操作控制台的设计。系统硬件必须认真做好元件的设计和操作控制台的设计。系统硬件必须认真做好元件的选定、筛选、印刷电路板制作、单元电路设计和试验以及选定、筛选、印刷电路板制作、单元电路设计和试验以及每一块单板的焊接调试等每一个环节，才能保证硬件的质每一块单板的焊接调试等每一个环节，才能保证硬件的质量。量。 4. 4. 软件设计软件设计 微机控制系统是一个实时系统，要求软件具有实时性、微机控制系统是一个实时系统，要求软件具有实时性、可靠性和灵

36、活性。可靠性和灵活性。 5. 5. 系统联调系统联调7.6 DCS及及FCS 7.6.17.6.1基本概念基本概念 DCS即集散控制系统又称分布式计算机控制系统即集散控制系统又称分布式计算机控制系统其实质是利用计算技术对生产过程进行集中监视、操作、其实质是利用计算技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一种控制技术。它是由计算机技术、管理和分散控制的一种控制技术。它是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接信号处理技术、测量控制技术、通信网络技术和人机接口技术相互发展、渗透而产生的，既不同于分散的仪表口技术相互发展、渗透而产生的，既不同于分散的仪表控制系统，又不

37、同于集中式计算控制系统。它吸收了两控制系统，又不同于集中式计算控制系统。它吸收了两者的优点发展起来的系统工程技术，具有很强的生命力者的优点发展起来的系统工程技术，具有很强的生命力和显著的优点。自和显著的优点。自7070年代发展到今天，已达到十分成熟年代发展到今天，已达到十分成熟的状况。世界上，几十家公司生产的状况。世界上，几十家公司生产DCSDCS，产品品种已有，产品品种已有5050多种。大型工艺生产流程大部分已使用了多种。大型工艺生产流程大部分已使用了DCSDCS系统，获得系统，获得了很大利益。了很大利益。 FCS 可根据国际电工委员会（可根据国际电工委员会（International In

38、ternational Electromechanical CommissionElectromechanical Commission）IEC61158IEC61158定义为：安定义为：安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。由现场总线组成的控制系统称为场总线。由现场总线组成的控制系统称为FCSFCS。因而，从。因而，从本质上讲，传统的本质上讲，传统的4 420mA20mA模拟信号制将逐步被双向数字模拟信号制将逐步被双向数字现场总线