《过程控制技术》课件-过程控制系统的基本组成

Basiccompositionofprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem化工Chemicalengineering

电力Electrical制药Pharmaceuticals谢聪XieCong主讲教师Teacher过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem控制Control温度Temperature

压力Compression液位Fluidlevel过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem过程控制系统Processcontrolsystem过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem基本组成Basiccomposition过程控制系统Processcontrolsystem过程控制系统的基本组成Basiccompositionofprocesscontrolsystem替代人工Replacelabor提升效率与精度Improveefficiencyandaccuracy保障生产安全稳定运行EnsuresafeandstableoperationofproductionDefinitionofprocesscontrolsystem过程控制系统的定义Definitionofprocesscontrolsystem过程控制系统的定义为实现对某个（连续或间歇）工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的检测仪表、控制仪表、控制操作装置及被控过程（对象/设备）构成的一个整体控制系统。Inordertorealizetheautomaticcontrolofacertain(continuousorbatch)processparameter,anintegralcontrolsystemconsistsofinterrelatedandrestricteddetectioninstruments,controlinstruments,controloperatingdevicesandcontrolledprocesses(objects/equipment).Definitionofprocesscontrolsystem过程控制系统的定义因此可以认为：Itcanthereforebeconsideredthat:过程控制系统=检测和控制仪表/装置+被控(对象)过程Processcontrolsystem=detectionandcontrolinstruments/devices+controlled(object)processesBasiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成室温给定值

Givenroomtemperature

被控参数

Controlledparameter

（室温）

(roomtemperature)

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

温度变送器

Temperaturetransmitter

调节阀

Regulatorvalve

空气加热器及房间

Airheaterandroom

+

e

室温实测值

Measuredroomtemperature

－

室温控制系统Roomtemperaturecontrolsystem传感器测实时温度Thesensormeasuresreal-timetemperature控制器对比设定值Thecontrollercomparesthesetvalue执行器（加热器、风机、调节阀）调节Actuator(heater,fan,regulatingvalve)makesadjustment反馈回路修正偏差FeedbacklooptocorrectthedeviationBasiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成室温给定值

Givenroomtemperature

被控参数

Controlledparameter

（室温）

(roomtemperature)

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

温度变送器

Temperaturetransmitter

调节阀

Regulatorvalve

空气加热器及房间

Airheaterandroom

+

e

室温实测值

Measuredroomtemperature

－

检测Detection控制Control执行Implementation反馈FeedbackBasiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成被控对象/工艺过程

Controlledobject/process

自动化仪表与自动化装置

Automationinstrumentsandautomationdevices

给定值

Givenvalue

被控变量

Controlledvariable

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

变送器

Transmitter

执行器

Actuator

被控对象

Controlledobject

+

e

过程实测值

Measuredprocessvalues

（标准信号）

(Standardsignal)

－

过程控制系统原理图

Schematicdiagramofprocesscontrolsystem

控制器

Controller

执行器

Actuator

被控对象

Controlledobject

变送器

Transmitter

Basiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成被控对象/工艺过程

Controlledobject/process

自动化仪表与自动化装置

Automationinstrumentsandautomationdevices

给定值

Givenvalue

被控变量

Controlledvariable

干扰

f

Interferencef

控制器

Controller

变送器

Transmitter

执行器

Actuator

被控对象

Controlledobject

+

e

过程实测值

Measuredprocessvalues

（标准信号）

(Standardsignal)

－

过程控制系统原理图

Schematicdiagramofprocesscontrolsystem

主要任务：对生产过程中的重要（被控）参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其按工艺要求保持恒定或按规定规律变化。Maintask:Tocontroltheimportant(controlled)parameters(temperature,pressure,flowrate,level,composition,humidity,etc.)intheproductionprocess,sothattheycanbekeptconstantaccordingtotheprocessrequirementsorchangebyspecifiedlaw.Basiccompositionoftheprocesscontrolsystem过程控制系统的基本组成Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例人工控制方式ManualcontrolmodeSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveManualoperationMentalanalysisVisualinspectionIntakewater控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例SafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveManualoperationMentalanalysisVisualinspectionIntakewater例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme人工控制方式Manualcontrolmode操作人员以锅炉液位为操作指标，以改变出口阀门开度为控制手段。Anoperatortakestheboilerliquidlevelastheoperatingindexandthechangestheopeningoftheoutletvalveasthecontrolmeans.Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例SafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveManualoperationMentalanalysisVisualinspectionIntakewater人工控制方式Manualcontrolmode例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme检测：通过“眼看”检测液位高低并传递给大脑Detection:Detecttheliquidlevelvisuallyandtransmitittothebrain运算：大脑“脑想”运算得出偏差值并决策Operation:Thebraincalculatestoobtainthedeviationvalueandmakesadecision执行：“手动”执行去调节出口阀门开度，以此改变流出量，最终将液位维持在所需高度Execution:"manually"executetoadjusttheopeningoftheoutletvalve,inthisway,theoutflowischanged,finallytheliquidlevelismaintainedatthedesiredheightExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

核心

是利用自动化装置替代人工操作Itscoreistouseautomateddevicestoreplacemanualoperations.Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

检测/变送器（LT）Detection/transmitter(LT)控制器（LC）Controller(LC)执行器ActuatorExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

代替人眼Replaceobservationhumaneye代替人脑Replacehumanbrain代替人手ReplacehumanhandsExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例检测/变送器（LT）Detection/transmitter(LT)控制器（LC）Controller(LC)执行器Actuator控制方法改进——自动控制Improvementofcontrolmethod-automaticcontrolSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuatorAutomationdeviceSetvalueControllerDetection/TransmitterSafetyValveHeaterOutflowwaterVentingvalveIntakewaterActuator例锅炉液位控制方案Example:Boilerliquidlevelcontrolscheme过程控制系统流程图（工艺管道及控制流程图）

Processcontrolsystemflowchart(processpipelineandcontrolflowchart)

实现了锅炉液位的自动控制Theautomaticcontroloftheboilerliquidlevelisrealized提升了控制的精度和效率Therebyimprovingtheaccuracyandefficiencyofcontrol减少了人工干预的不确定性和劳动强度TheuncertaintyandlaborintensityofmanualinterventionarereducedExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess预期

Expected

目标

Target

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

自动控制流程Automaticcontrolflow分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation工作对象

Workobject

观察

Observations分析决策

Analyticaldecisionmaking

干扰

Interference

Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程AutomaticcontrolflowExampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程Automaticcontrolflow设定

Setting液位

Fluidlevel调节器

Regulator执行

Implementation被控对象

Controlledobject检测

Detection调节器

Regulator干扰

Interference

Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例两种工作方式原理对比Comparisonoftheprinciplesofthetwoworkingmethods分析决策

Analyticaldecisionmaking

执行

Implementation

观察

Observations

工作对象

Workobject

预期

Expected

目标

Target

干扰

Interference

调节器

Regulator

执行

Implementation

检测

Detection

被控对象

Controlledobject

设定

Setting

液位

Fluidlevel

干扰

Interference

人工控制流程Manualcontrolprocess自动控制流程Automaticcontrolflow被控过程

Controlledprocess

检测和控制仪表

Detectionandcontrolinstruments

Exampleofaprocesscontrolsystem过程控制系统的实例Thesignificanceofstudyingthecompositionofprocesscontrolsystem研究过程控制系统组成的重要意义Thesignificanceofstudyingthecompositionofprocesscontrolsystem研究过程控制系统组成的重要意义能深入了解系统各部分功能与工作原理，如明确检测、控制、执行等单元作用，便于精准设计与优化系统，提升控制精度与稳定性。Beabletohaveanin-depthunderstandingofthefunctionsandworkingprinciplesofvariouspartsofthesystem,clarifyingthefunctionsofdetection,control,andexecution,whichfacilitatesaccuratedesignandoptimizationofthesystemandimprovescontrolaccuracyan