过程控制 课件 541P.pptx

过程控制

国海峰;

课程名称：过程控制

授课对象：电气工程及自动化专业

先修课程：电子技术基础

检测与信号处理技术

自动控制理论

主要教材及参考书：

邵裕森，《过程控制工程》

机械工业出版社;第一章绪论

第二章过程模型和过程检测控制仪表

第三章简单过程控制系统

第四章复杂过程控制系统;

第一章绪论

本章主要内容

1.过程控制的基本概念

2.过程控制的任务

3.过程控制系统的组成

4.过程系统的分类

5.过程控制的特点

6.过程控制的发展状况

7.课程内容简介;

1.1过程控制的基本概念

1.工业自动化：

利用各种自动化装置对工厂或企业的生产设备或生产过程进行的自动监测,自动调节,自动控制,自动显示及管理等。

工业自动化涉及的范围极广，可分为：生产过程自动化、电气传动自动化、电力系统自动化、生产管理自动化、楼宇自动化等等。

生产过程自动化是其中的重要分支。它主要针对温度、压力、流量、液位（或物位），成分和物性等参数的控制问题进行研究。;

1.1过程控制的基本概念

2.何谓过程:

将原料(物质)接收过来,利用能源进行诸如加热、冷却等处理,使其发生化学的或物理的变化,最终生产出所需要的物质或能源的系统。

3.过程控制：

为了按所希望的效率，质量和产量生产出产品，

将过程内各部分的变量控制在所希望的值．即完成对诸如温度，压力，流量，液位（物位）等参数量的生产过程的自动调节。;

1.2过程控制的任务

4.过程控制的任务：

在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特性基础上，根据生产工艺的要求，应用控制理论对系统进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。

值得指出的是，为适应当前生产对控制的要求愈来愈高的趋势，必须充分注意现代控制技术在过程控制中的应用，因此可以说，过程控制是控制理论、工艺知识、计算机技术和仪器仪表等知识相结合而构成的一门应用科学。;

1.3过程控制系统的组成

过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、成分、粘度、湿度和pH值(酸碱度或??离子浓度)等这样一些过程变量的系统。

例如：发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统

转炉供氧量控制系统

集散控制系统(DCS);

1.3过程控制系统的组成

例1发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统

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。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。过热蒸汽的温度是火力发电厂生产工艺的重要参数。

过热蒸汽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℃左右再去推动汽轮机做功。;

1.3过程控制系统的组成

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作功时，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。

过热器之前或中间部分串接一个减温器，通过控制减温水流量的大小来控制过热蒸汽的温度。;;

1.3过程控制系统的组成

控制过程：

本系统采用DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表。系统中过热蒸汽温度采用热电阻温度计1来测量，并经温度变送器2（TT)将测量信号送至调节器（TC)3的输入端，与过热蒸汽温度的给定值进行比较得到其偏差，调节器按此输入偏差以某种控制规律进行运算后输出控制信号，以控制调节阀4的开度，从而改变减温水流量大小，达到控制过热蒸汽温度的目的。;

“过程”(又称对象)―被控制的装置或设备

y(t)―被控参数：过热蒸汽的温度

f(t)―扰动作用

q(t)―操纵变量（控制参数）

μ(t)―称为控制作用

测量变送器―将y(t)成比例地转换为测量信号z(t)

x(t)―给定值;

1.3过程控制系统的组成

例2转炉供氧量控制系统

转炉是炼钢工业生产过程中的一种重要设备。熔融的铁水装入转炉后，可以通过氧枪供给转炉一定的氧气量，在氧气的作用下，铁水中的碳逐渐氧化燃

烧，从而使铁水中的含碳量不断地降低，控制吹氧量和吹氧时间就可以控制冶炼钢水的含碳量，于是就可以获得不同品种的钢。;

采用节流装置1来测量氧气流量，并

送至流量变送器(FT)2，再经开方器3后作为流量调节器(FC)4的测量值，

其测量值与供氧量的给定值进行比较得到偏差，调节器按此偏差输入信号以PID某种控制规律进行运算并输出控制信号去控制调节阀5的开度，从而改变供氧量的大小，以满足生产工艺要求。