《过程控制工程设计》课件.pptVIP

**********************过程控制工程设计过程控制工程设计是现代工业生产的关键环节，涉及自动化控制、优化、安全等多方面。课程简介介绍过程控制工程设计的基础知识涵盖过程控制系统的基本原理、结构、设计方法和应用实例。培养学生过程控制系统设计的能力通过理论讲解、案例分析、实验练习等方式，帮助学生掌握过程控制系统的设计方法和技巧。了解过程控制工程设计在工业领域的应用将理论知识与实际应用相结合，培养学生分析问题、解决问题的能力。学习目标理解过程控制系统原理掌握过程控制系统的基本概念、组成、工作原理、控制策略等。掌握常见控制元件学习PID控制器、流量计、压力传感器等常见过程控制元件的结构、工作原理、应用场景等。过程控制系统概述过程控制系统是工业自动化领域的核心组成部分，负责对生产过程进行实时监控、控制和优化。通过测量、分析和调节过程参数，过程控制系统可以实现稳定、高效、安全和经济的生产目标。仪表和控制设备压力传感器压力传感器用于测量过程流体或气体的压力，并将其转换为电信号输出。温度传感器温度传感器用于测量过程流体或气体的温度，并将其转换为电信号输出。流量计流量计用于测量过程流体或气体的流量，并将其转换为电信号输出。控制阀控制阀用于调节过程流体或气体的流量，根据控制信号的指令进行开闭或调节。常见控制元件阀门控制流体流量，调节流速或压力。压力表测量系统压力，提供实时数据。温度传感器监测系统温度，实现温度控制。液位传感器测量容器液位，用于控制液位。PID控制器原理1比例控制控制偏差与输出成比例2积分控制消除稳态误差3微分控制抑制超调PID控制器是一种闭环反馈控制系统，广泛应用于过程控制工程。通过比例、积分、微分三种控制作用，实现对过程变量的稳定控制。PID调节器的调校方法比例调节根据偏差的大小进行调节，比例系数越大，调节速度越快。积分调节消除静差，积分系数越大，消除静差速度越快。微分调节抑制振荡，微分系数越大，抑制振荡效果越好。调节方法常用的方法包括试凑法、阶跃响应法、频率响应法等。过程控制系统结构过程控制系统结构是整个系统的框架，它决定了各个组件之间的连接方式和信息传递方式。常见的结构包括集中式控制系统、分散式控制系统和混合式控制系统。集中式控制系统将所有控制功能集中在一个中央控制器上，分散式控制系统则将控制功能分配到多个子系统中，混合式控制系统则结合了两种系统的优点。常见控制回路开环控制开环控制系统中，控制器的输出不受被控对象的反馈信号影响。例如，恒温箱，设定温度后，加热器直接运行，无需考虑箱内实际温度。闭环控制闭环控制系统中，控制器根据被控对象的反馈信号调整输出，形成闭环回路。例如，空调系统，通过传感器感知室内温度，控制空调的制冷或制热功能。串联控制串联控制系统中，多个控制器级联排列，前一个控制器的输出作为后一个控制器的输入。例如，压力控制系统，通过温度控制来控制压力。前馈控制前馈控制系统中，根据影响被控对象输出的干扰信号，提前进行调节。例如，在液位控制系统中，根据进料流量，提前调节排放量。信号转换与隔离信号转换过程控制系统中，不同设备使用的信号类型可能不同，需要进行信号转换。例如，将模拟信号转换为数字信号，或将电流信号转换为电压信号。隔离隔离是指将信号从一个电路传输到另一个电路，而不会影响两个电路之间的电气连接。隔离可以防止干扰和噪声进入控制系统，提高系统可靠性。现场总线技术11.概述现场总线技术是现代工业自动化系统的重要组成部分，它将多个现场设备连接到控制系统，实现数据传输和控制指令传递。22.主要特点现场总线技术具有数字化、高速率、高可靠性、多功能、开放性等特点，为工业自动化系统提供了高效、灵活的通信解决方案。33.应用场景现场总线技术广泛应用于各种工业领域，包括过程控制、制造自动化、物流仓储、电力能源等。44.常见类型常见的现场总线类型包括PROFIBUS、CANopen、Modbus、Ethernet/IP等，每种类型都有其独特的优势和应用场景。现场设备连接1连接方式常见的连接方式包括模拟信号、数字信号和网络连接。模拟信号通常用于温度、压力等参数的传输，数字信号则用于开关量和数据传输，而网络连接则用于远程控制和数据采集。2连接器现场设备的连接器种类繁多，需要根据设备类型和信号类型选择合适的连接器，以确保连接可靠性。3接线规范现场设备的接线必须严格按照规范进行，避免接线错误或接线松动造成故障。控制系统设计步骤11.需求分析确定系统功能22.系统方案设计选择