3-项目一学习情境一(任务一)解析.ppt

生产过程控制的设计与运行维护 主讲人：杨润贤 电子信息工程系 项目一 生产过程控制系统 【项目学习目标】 知识目标： （1）了解过程控制系统发展过程、分类 （2）掌握生产过程控制系统的组成、分类、性能指标要求 （3）掌握过程控制系统建模方法 （4）掌握过程控制系统数学模型参数辨识方法 （5）了解过程控制系统种类及特点 （6）掌握集散控制系统体系结构 技能目标： （1）能熟练完成生产过程控制系统的组成、工作原理等分析工作 （2）能熟练完成生产过程控制系统的数学模型建立 （3）能熟练进行生产过程控制系统的数学模型参数辨识 （4）能对生产过程控制系统的调试运行结果进行控制性能指标分析 【项目学习内容】 学习生产过程控制系统基本知识，根据所给项目案例，完成工业用电加热炉温度液位控制系统、水箱液位控制系统的数学模型建立与辨识，为后续项目的进行打好基础。 【项目学习计划】 学习情境一 工业用电加热炉温度、液位控制系统 学习要求：（1）分析工业用电加热炉温度、液位控制系统的控制系统分类（2）分析工业用电加热炉温度、液位控制系统的组成及工作原理（3）建立工业用电加热炉温度、液位控制系统数学模型 日常生活中的控制 工业生产中的控制 人自己实现的控制 控制装置实现的控制 在现代社会的发展和进步中到处都离不开控制。 在日常生活中： 骑自行车时通过人来实现控制车的平衡和方向。 电冰箱要控制温度； 洗衣机要控制洗涤时间和水量； 电饭煲要控制饭的温度； 电梯控制楼层的启停等等。 案例：日常生活中的空气调节器自动控制系统是如何实现控制功能的？ 夏天—用户设定室内温度—制冷装置 冬天—用户设定室内温度—加热装置 首先，一个温度计，用来测量室温； 其次，一个控制器，判断室温是否高于或低于用户设定的温度； 接着：一个切换开关和控制作用的实施装置，这里是加热装置和制冷装置； 最后：是被控制的装置或对象，这里就是装了空调的房间。 一个完整的自动控制系统 学习重点： 工业生产过程中的自动控制系统 ——简称过程控制系统 重点研究的是： 在工业生产过程中遇到的控制问题及其解决方案； 实现控制所使用的设备和系统； 在实施控制系统的过程中将会遇到的问题和如何解决这些问题等。 工业生产中的过程控制 在工业生产过程中，现代工业按所加工的原材料可划分为两大类： 一是气体、流体、和粉体 ； 一是对已成型材料的进一步加工或对多种已成型材料（各种元器件）的装配 。 （1）气体、流体、和粉体 是石油、化工、制药、轻工、食品、建材等行业的主要工况，主要控制液位、温度、压力、物位、流量、成分等参数。 （2）对已成型材料的进一步加工或对多种已成型材料（各种元器件）的装配 主要控制位移、速度、角度等参数。 但是，无论对何种材料进行控制的生产过程控制—— 生产过程控制： 人直接参与的控制系统 自动控制系统 以液位控制和温度控制为例说明工业生产过程控制系统的控制过程。 工业生产有很多储罐和容器（如油罐、水箱、锅炉汽包等）需要控制液位。 水槽的人工液位控制系统 人直接参与的控制系统 假设工人可以看到液位的高低变化，那么根据液位的高低变化，工人通过手动操作阀门，可以使水槽液位保持在设定高度附近。 机械式液位控制系统 用一个浮球——眼睛“观测”液位 用一个杠杆系统——人的手臂和大脑 液位自动调节系统 其工作原理是： 当液位受干扰上升时，浮球上升，杠杆a端上升，b端下降，阀门的阀芯下降，使水槽的进水量减少，进水量的减少使液位下降，最终达到一个稳定的平衡点，实现控制的目的； 当液位受干扰下降时，调节过程相反，同样能使液位稳定在平衡点。 如果要将液位信号传送到远方的控制室时，就需要将上述机械式液位控制系统——电动式液位控制系统。 仪表液位控制系统 用一个能送出电信号的液位测量仪表代替浮球； 用一个电动调节器代替杠杆； 阀门也换成可接受电信号的阀门 目前常见的液位控制系统 LT表示液位测量及信号变换装置 LC表示液位控制器。 锅炉是电力、冶金、石油化工等工业部门不可缺少的动力设备，其产品是蒸汽。 如发电厂从锅炉汽鼓（汽包）中出来的饱和蒸汽经过过热器继续加热成为过热蒸汽，过热蒸汽的温度控制是保证汽轮机组（发电设备）正常运行的一个重要条件。 通常过热蒸汽的温度应达到460℃左右去推动汽轮机做功。每种锅炉与汽轮机组都有一个规定的运行温度，在这个温度下运行，机组的效率最高。 如果过热蒸汽的温度过高，会使汽轮机的寿命大大缩短； 如果温度过低，当过热蒸汽带动汽轮机做功时，会使部分过热蒸汽变成小水滴，小水滴冲击汽轮机叶片，会造成生产事故。 所以必须对过热蒸汽的温度进行控制。 过热蒸汽温度控制系统 控制方案： 过热器之前或中间部分串接一个减