自动化仪表与过程控制介绍.ppt

自动化仪表与过程控制; 生产过程自动化，是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动控制，主要解决各种生产过程中的温度、压力、流量、液位（或物位）、以及成分（或物性）等参数的自动监测和控制问题。 用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制（Process Control ）。;过程控制;自动化仪表;一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式： 1 ．传热过程　　通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换热器 2 ．燃烧过程　　通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力和热源。典型设备：加热炉 ;3 ．化学过程　　由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的产品的反应过程。典型设备：反应器 4 ．精馏过程　　精馏是一种分离过程。典型设备：精馏塔 5 ．传质过程 　　不同组分的分离和结合，如液体和气体之间的解吸、汽提、去湿或润湿，不同非溶液体的萃取、液体与固体之间的结晶、蒸气或干燥等都是传质过程。其目的是获得纯的出口物料。;一、生产过程及其特点;参考书;考核方式;第一章 过程控制与自动化仪表概述; ;*;*;过程控制的功能结构;过程控制发展概况;*;●20世纪60年代(综合自动化阶段)： 检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)； 过程控制系统结构------多变量系统，各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统。 控制目的------提高控制质量或实现特殊要求。 理论-----除经典控制理论，现代控制理论开始应用。 前馈控制-----按扰动来控制，在扰动可测的情况下，可以提高控制质量。 选择性控制-----在生产过程遇到不正常工况或被控量达到安全极限事，自动实现的保护性控制。;*;*;●20世纪70年代以来(全盘自动化阶段)：发展到现代过程控制的新阶段，这是过程控制发展的第三个阶段。主要特点： 检测和控制仪表-----新型仪表、智能化仪表、微型计算机； 过程控制系统结构-------由单→多变量系统，由PID控制规律 →特殊控制规律，由定值控制→ 最优控制、自适应控制，由仪表控制系统→ 智能化计算机分布式控制系统； 理论-----现代控制理论应用到过程控制领域，如状态空间分析，系统辨识与状态估计，最优滤波与预报。;集中型计算机控制系统; 集散控制系统 DCS;集散控制系统的结构组成： 过程输入-输出接口：又叫数据采集站，数据采集与预处理，对实时数据进一步的加工，操作站的显示与打印。 过程控制单元：又称基本控制器，是集散控制系统的核心。不同的集散控制系统其差别较大。 高速数据通路：实现集散控制系统各处理机之间数据传送。 管理(上位)计算机：进行集中管理与最佳控制，实现信息-控制-管理一体化。 CRT操作站：是集散控制系统的人-机接口装置。执行监控操作、系统组态、编程、动态流程图显示以及部分生产管理。; 控制层网络;● 90年代以来 现场总线控制系统FCS(fieldbus control system) 是计算机网络技术、通信技术、控制技术和现代仪器仪表技术的必威体育精装版发展成果。它将具有数字通信能力的现场智能仪表连成网络系统，并同上一层监控级、管理级联系起来成为全分布式的新型控制网络。 计算机集成过程控制CIPS (computer intergrated process system) 以企业整体优化为目标（市场营销、生产计划调度、原材料选择、产品分配、成本管理、工艺过程控制与优化），以计算机和网络为主要技术实现管理与控制一体化。;;定义;;;仪表盘;操作员站CRT;*;过程控制系统设计概述;4.确定控制方案 控制精度和干扰决定→系统的简单与复杂。 温度、效率、含氧量等多于一个要求→多输入/多输出。 如果温度、含氧量定值控制，还要求效率→最优控制。 5.选择控制策略 多数采用→PID；复杂过程→高级过程控制 6.选择执行器 气动与电动，执行期特性与过程特性匹配。 7.设计报警与联锁保护系统 高、低限值；加热炉停车程序：停燃油泵→关燃油阀→停引风机→切断热油阀 8.工程化设计 设计图样资料和文件资料→表达设计思想→主管部门审批→施工单位。 9.系统投运、调试和整定参数 ;*;*;*;*;*;*;*;*;*;过程控制系统的组成、分类及性能指标(一）过程控制系统的组成（图1－3、图1－4） ;*;1.分类方法（被控量名称、多少、特定工艺、工具）； 2.安结构分类： 1）反馈控制； 2）前馈控制； 3）复合控制。 3.安设定值分类： 1）定值控制； 2）伺服控制；