第一章_绪论__过程装备控制技术及其应用讲述.ppt

1.2 过程控制系统的基本组成 电动单元组合式仪表发展概况 DDZ-Ⅰ型仪表： 20世纪60年代，放大元件为电子管、磁放大器 DDZ-Ⅱ型仪表： 20世纪70年代 ，采用晶体管放大元件 DDZ-Ⅲ型仪表： 20世纪80年代，采用集成电路 S型仪表： 20世纪90年代，采用微处理器的数字调节器 计算机集中控制系统 集散控制系统（DCS） 现场总线控制系统（FCS） 生产制造管理信息系统——MMS 1.4 过程控制系统的分类 1. 分类方法 按被控变量来分类，如温度、压力等控制系统； 按控制器具有的控制规律来分类，如比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等控制系统； 将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 1.5 控制系统的过渡过程和品质指标 1.控制系统的静态与动态 定值控制系统过渡过程的几种形式(阶跃扰动) y(t) y(t) y(t) y(t) y(t) 1.仪表自动化阶段 20 世纪40 年代前后,生产过程自动化主要是凭生产实际经验,局限于一般的控制元件及机电式控制仪器,采用比较笨重的基地式仪表,实现生产设备就地分散的局部自动控制。 20 世纪50 年代至60 年代,先后出现了电动与气动单元组合仪表和巡回检测装置,采用了集中监控与集中操纵的控制系统, 实现了工厂仪表化和局部自动化。 电厂生产车间 使用常规仪表的中央控制室 仪表集中控制室 仪表集中控制室 2.计算机控制阶段 20 世纪70年代至80年代,由于集成电路与计算机技术的飞速进展,为过程控制的发展创造了条件,开始采用计算机直接数字控制(direct digital control,DDC)系统。 集散控制系统(DCS) 随着现代工业生产的规模不断扩大, 控制要求不断提高, 过程参数日益增多, 致使控制回路更加复杂。为了满足工业生产的监控集中、危险分散的要求, 70年代中期, 集散控制系统( distributed control systems,DCS,也称之为分布式控制系统) 开发问世了。 计算机集中监控室 计算机集中监控室 早期的DCS控制系统 集散控制系统是集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体的装置（4C技术）。其特点: ①结构上是分散的。就是将计算机分布到车间或现场。这不仅使系统的危险分散, 消除了全局性的故障点, 而且提高了系统的可靠性。 ②系统由于是分级的,能实现优化的最佳管理。实现了过程控制最优化和生产调度与经营管理自动化相结合, 使生产过程自动化的发展达到了一个新的水平。 3.综合自动化阶段 从20 世纪90 年代开始, 过程控制进入了综合自动化阶段。 突出特征是在自动化工具上推出了现场总线控制技术。现场总线是智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。它有如下特点: ①用一对N 结构代替一对一结构, ②互换性、互操作性好, ③控制回路彻底分散。 它的出现标志着过程控制进入了真正的计算机时代。 综合自动化系统就是包括生产计划和调度、操作优化、基层控制和先进控制等内容的递阶控制系统, 也称管理控制一体化的系统。这类系统是靠计算机及其网络来实现的, 因此也称为计算机集成过程系统( computer integrated process system, CIPS)。 CIPS 是一种全新的哲理与概念, 它以企业整体优化为目标, 以计算机及网络为主要技术工具, 以生产过程的管理和控制自动化为主要内容, 将过去局部自动化的“孤岛”模式集成为一个整体的系统, 它代表了当代自动化的潮流。 其中第三种分类方法最普遍 “定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不变，就需要采用定值控制系统。 1)定值控制系统 2)随动控制系统（自动跟踪系统） 给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。 3)程序控制系统（顺序控制系统） 给定值变化，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指标需按一定的时间程序变化。这类系统在间歇生产过程中应用比较普通。 2.过程控制的特点: 1)对象复杂多样 生产过程的复杂性 对象的辨识带来困难。 要正确描述对象特性还不完全可能, 2)对象存在滞后 滞后：当流入(或流出) 对象的质量或能量发生变化时, 由于存在容量、惯性和阻力, 被控