过程控制第1章资料.ppt

* 第一章 绪论 第一节 过程控制发展概论 第二节 过程控制的特点 第三节过程控制系统的组成及其分类 第四节“过程控制工程”课程的性质和任务 思考题与习题 过程控制工程 第一节 过程控制发展概论 过程控制的概念： 通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业部门生产过程的自动化。 1 1 8、提高市场竞争能力等 过程控制技术的优点： 1、自动化技术的重要组成部分 2、实现各种最优技术经济指标 3、提高经济效益和社会效益 4、提高劳动生产率 5、节约能源 6、改善劳动条件 7、保护环境卫生 1 过程控制技术的发展历程： 第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化 其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 1 第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表 其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统2、计算机系统开始运用于过程控制3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制）4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 1 第三个阶段 70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代 其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用4、集散控制系统的广泛应用 1 第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展 其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展 1 第二节 过程控制的特点 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的 1 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制 一个过程控制系统是由被控和过程检测控制仪表两部分组成。 1 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性 1 四、过程控制的控制过程多属慢过程， 而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制 1 五、过程控制方案十分丰富 单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统 1 六、定值控制是过程控制的一种常用方式 过程控制的目的： 消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。 1 第三节 过程控制系统的组成及其分类 一、过程控制系统的组成 过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。 1 1、发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统 过热蒸汽温度控制系统 a)控制流程图 热电阻 温度变送器 温度调节器 调节阀 汽鼓 1 过热蒸汽温度控制系 b)框图 1 2、转炉供氧量控制系统 转炉供氧量控制系统 模拟仪表构成的过程控制系统 1 计算机过程控制系统 计算机过程控制系统框图 1 3、集散控制系统（DCS) 集散控制系统：过程输入—输出接口、过程控制单元、数据高速通路、CRT操作站、管理计算机 集散控制系统基本组成框图 1 1、过程输入—输出接口：采集过程信息，即数据采集站 2、过程控制单元：完成常规调节器的运算和控制功能 3、数据高速通路：数据通信总线 4、CRT操作站：是集散控制系统的人机接口装置 5、管理计算机：下达各级高级命令，进行集中管理与最优控制 1 二、过程控制系统的分类 1、按过程控制系统的结构特点分来 1）反馈控制系统： 是根据系统被控量的偏差进行工作，偏差值是控制的 依据，最后达到消除或减小偏差的目的。 2）前馈控制系统：直