过程控制讲义课件(全套)

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。
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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
计算机过程控制系统框图
计算机代替模拟调节 器 计算机过程控 制系统
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1.3 过程控制系统的组成
例3 集散控制系统（DCS)
(1)过程输入－输出接口 (2)过程控制单元 (3)数据高速通路 (4)CRT操作站 (5)管理计算机(－上位机)
集散控制系统基本组成框图
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1.3 过程控制系统的组成
(1) 过程输入—输出接口：它是带有微处理器的智能装置， 主要用于采集过程信息(模拟量和数字量)，故又称其为 数据采集站。它能完成数据采集与预处理，对实时数据 作进一步的加工，提供CRT操作站的显示与打印。同时， 在有管理计算机的情况下，它可以用模拟量与开关量的 方式向过程终端输出计算机的控制指令。
过程控制
第一章
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
绪论
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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。
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1.3 过程控制系统的组成
转炉供氧量控制系统框图
控制系统均由测量元件、变送器、调节器、调节阀和 被控过程等环节构成。如果把测量元件、变送器、调 节器和调节阀统称为过程检测控制仪表，则一个简单 的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两 部分组成的。
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1.3 过程控制系统的组成
计算机过程控制系统
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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。
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1.3 过程控制系统的组成
转炉供氧量控制系统
控制流程图
控制过程：
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。
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。
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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(酸碱度或氢离子浓度)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
➢ 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。
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.3 过程控制系统的组成
4—调节阀
3—温度调节器 2— 温度变送器
饱和蒸汽
1—热电阻
加温 过热蒸汽温度控制系统控制流程图
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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。
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1.3 过程控制系统的组成
过热蒸汽温度控制系统控制框图
➢ “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
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1.3 过程控制系统的组成
(2) 过程控制单元(基本控制器，控制站)：它相当于若 干台常规调节器，能完成常规调节器的全部运算与控 制功能，通过软件组态能灵活地构成满足各种不同控 制要求的复杂控制系统。它接受现场的各种信号，并 进行转换，再通过内部微处理器进行各种运算处理， 输出转换为DC4—20mA或接点信号，去操作各类执行 器，实现自动控制。过程控制单元是集散控制系统的 核心。
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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。
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。
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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。
转炉供氧量控制系统 集散控制系统(DCS)
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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。