过程控制工程设计40页PPT
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过程控制工程设计简介
下面以“仪表数据表”为例，说明如何表达自控设备。
仪表数据表 01流量计.xls 01热电阻.xls 01压力变送器.xls 01液位计.xls
01自控设备表.xls
安装、调试等工作，在责任划分上会出现交叉，因此设计与施工界线不是很清晰，概念上更多的是强调 ‘实施’。
项目实施过程示意图： 可行性研究
立项
设计
施工
验收
运行
2.设计过程
初步设计
扩大初步设计
施工图设计
基础设计
详细设计
概念设计
详细设计
3.各个专业设计工作关系 设备
土建 工艺 自控
电气
（自控工程设计中所要求的图纸和表格）
例： TRC—201 2工序01号温度记录控制； TRCA—205 2工序05号温度记录控制报警； LRCA—205 2工序05号液位记录控制报警； FIQ—301 3工序01号流量指示累计； FQI—301 3工序01号流量总量指示。
3。系统位号与仪表位号
上面所讲的是系统位号，即表达一个系统（注意包括控制，检测等）的要求。构成该系统会有 很多仪表，相应的各个仪表也都一个位号，即仪表位号。 系统的仪表位号中，变量部分和数字编号部分与系统位号相同，区别在于变量字母后面所跟字 母的不同。
b。字母部分的第二部分是功能要求。例如‘R’为记录；‘C’为控制；‘A’为报警；‘Q’为累计等。功 能要求可有多个，如FRCQ、TRCA。当有多个功能要求时，其排列按IRCTQSA排列。
表示被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
第二位字母
读出变量,引发 修饰词 变量
A 分析
B 烧嘴,火焰
C 电导率 D 密度 E 电压 F 流量 G 供选用
仪表数据表 01流量计.xls 01热电阻.xls 01压力变送器.xls 01液位计.xls
01自控设备表.xls
安装、调试等工作，在责任划分上会出现交叉，因此设计与施工界线不是很清晰，概念上更多的是强调 ‘实施’。
项目实施过程示意图： 可行性研究
立项
设计
施工
验收
运行
2.设计过程
初步设计
扩大初步设计
施工图设计
基础设计
详细设计
概念设计
详细设计
3.各个专业设计工作关系 设备
土建 工艺 自控
电气
（自控工程设计中所要求的图纸和表格）
例： TRC—201 2工序01号温度记录控制； TRCA—205 2工序05号温度记录控制报警； LRCA—205 2工序05号液位记录控制报警； FIQ—301 3工序01号流量指示累计； FQI—301 3工序01号流量总量指示。
3。系统位号与仪表位号
上面所讲的是系统位号，即表达一个系统（注意包括控制，检测等）的要求。构成该系统会有 很多仪表，相应的各个仪表也都一个位号，即仪表位号。 系统的仪表位号中，变量部分和数字编号部分与系统位号相同，区别在于变量字母后面所跟字 母的不同。
b。字母部分的第二部分是功能要求。例如‘R’为记录；‘C’为控制；‘A’为报警；‘Q’为累计等。功 能要求可有多个，如FRCQ、TRCA。当有多个功能要求时，其排列按IRCTQSA排列。
表示被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
第二位字母
读出变量,引发 修饰词 变量
A 分析
B 烧嘴,火焰
C 电导率 D 密度 E 电压 F 流量 G 供选用
第八章控制系统工程设计 过程控制系统课件
第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后，在进行自控系统的工程设计时，一般应按照 以下所述的方法来完成。
（1）熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1．基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是：依据生产工艺的要求， 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨，对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护（如自动信号报警与联锁保护系 统等）等方面的设计，并进行与之配套的相关内容（如控制室、 配电、气源，以及水、蒸汽、原料、成品计量等）的辅助设计。 在实际工作中，必须按照国家的经济政策，结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情，又要符合国情，严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定，在此基础上建树设计 项目的特色。总之，工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。
过程装备与控制工程 ppt课件
▲
1959年美国谢夫隆公司开发出了Isocrosking加氢裂化技术，其后不久环
球油品公司开发出了Lomax加氢裂化技术，联合油公司开发出了Uicraking加
氢裂化技术。加氢裂化技术在世界范围内得到了迅速发展。
▲
早在20世纪50年代，中国就已经对加氢技术进行了研究和开发，早期主
要进行页岩油的加氢技术开发，60年代以后，随着大庆、胜利油田的相继发
PPT课件
10
重点部位
▲ 1．加热炉及反应器区
▲
加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分
加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备，其中大部分设备为高
压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在
的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。
PPT课件
11
PPT课件
6
补充
▲ 英文名称：hydrocracker
▲
说明：加氢是指石油馏分在化学反应的加工过程，加氢过程可分
为加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、加氢异构化等，下面重点介绍加
氢裂化加工过程。
PPT课件
7
发展历程
▲ 加氢技术最早起源于20世纪20年代德国的煤和煤焦油加氢技术，第二次世界 大战以后，随着对轻质油数量及质量的要求增加和提高，重质馏分油的加氢 裂化技术得到了迅速发展。
加氢装置最重要的设备之一。
PPT课件
15
主要设备
▲2
．
高
压
换
热
器
▲
反应器出料温度较高，具有很高热焓，应尽可能回收这部分热量，
因此加氢装置都设有高压换热器，用于反应器出料与原料油及循环氢
换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可
过程控制工程设计—控制室的设计原则
11
《过程控制工程设计》课件
仪表盘的设计 P122
仪表盘的选型 仪表盘的正面布置 报警器灯屏的布置 半模拟盘的正面布置
12
《过程控制工程设计》课件 常用仪表盘 :屏式、框架式、柜式、通道式
框架式仪表盘
通道式仪表盘
13
《过程控制工程设计》课件
仪表盘的正面布置 P123
仪表盘上仪表的排列顺序，应按照工艺流程和操 作岗位进行排列。仪表的布局应方便于操作，盘上仪 表可采取高密度安装。对于相同的生产工序或多条生 产线，盘上仪表的布置应一致。在一个控制室内，仪 表盘之间的排列顺序，同样应按工艺流程顺序从左到 右进行。
要求：接收仪表的输入阻抗要足够高
24
《过程控制工程设计》课件
控制系统仪表之间典型联接方式
Io：发送仪表的输出电流 Ro：发送仪表的输出电阻 Ri：接收仪表的输入电阻 R ：电流∕电压转换电阻， Io=4～20mA时R取250Ω。
25
《过程控制工程设计》课件
在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体。 安装在这种危险场所的仪表如果产生火花，就容 易引起爆炸，因而必须具有防爆性能。 ➢气 动 仪 表 从 本 质 上 来 说 具 有 防 爆 性 能 （ 不 可 能 产 生 火 花）。 ➢电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能，其 防爆措施不同，防爆性能也将不同，适合应用的危险场所 也不同。
3
《过程控制工程设计》课件
大庆石化报警管理系统中控室
4
《过程控制工程设计》课件
常规仪表控制室的设计
控制室设计的一般要求 控制室的平面布局 仪表盘的设计 仪表连接设计
5
《过程控制工程设计》课件
控制室设计的一般要求
1. 控制室的位置应位于安全区域内，选择在接近现场和方便操 作的地方。
《过程控制工程设计》课件
仪表盘的设计 P122
仪表盘的选型 仪表盘的正面布置 报警器灯屏的布置 半模拟盘的正面布置
12
《过程控制工程设计》课件 常用仪表盘 :屏式、框架式、柜式、通道式
框架式仪表盘
通道式仪表盘
13
《过程控制工程设计》课件
仪表盘的正面布置 P123
仪表盘上仪表的排列顺序，应按照工艺流程和操 作岗位进行排列。仪表的布局应方便于操作，盘上仪 表可采取高密度安装。对于相同的生产工序或多条生 产线，盘上仪表的布置应一致。在一个控制室内，仪 表盘之间的排列顺序，同样应按工艺流程顺序从左到 右进行。
要求：接收仪表的输入阻抗要足够高
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《过程控制工程设计》课件
控制系统仪表之间典型联接方式
Io：发送仪表的输出电流 Ro：发送仪表的输出电阻 Ri：接收仪表的输入电阻 R ：电流∕电压转换电阻， Io=4～20mA时R取250Ω。
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《过程控制工程设计》课件
在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体。 安装在这种危险场所的仪表如果产生火花，就容 易引起爆炸，因而必须具有防爆性能。 ➢气 动 仪 表 从 本 质 上 来 说 具 有 防 爆 性 能 （ 不 可 能 产 生 火 花）。 ➢电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能，其 防爆措施不同，防爆性能也将不同，适合应用的危险场所 也不同。
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《过程控制工程设计》课件
大庆石化报警管理系统中控室
4
《过程控制工程设计》课件
常规仪表控制室的设计
控制室设计的一般要求 控制室的平面布局 仪表盘的设计 仪表连接设计
5
《过程控制工程设计》课件
控制室设计的一般要求
1. 控制室的位置应位于安全区域内，选择在接近现场和方便操 作的地方。
过程控制理论课件6-7工程设计实例
pH控制是一个典型的非线性过程。即在给 定值pH＝7附近，被控过程静态增益很大， 而在远离pH＝7处，过程静态增益很小。
广西大学电气工程学院
控制方案的确定
如果采用一般线性调节器，在pH值等于7的 工况下整定，比例增益Kc很小，在其它工况 下必然将使调节速度慢，而且调节偏差大。 反之，如果按pH值远离设定点的情况下整 定调节器，比例增益Kc将很大，当工况变化 到pH值等于7附近时，又将造成控制系统的 不稳定。
旁路 风管
干
TC TT
燥
器
风管 换热器
产品
蒸汽
广西大学电气工程学院
（3）控制器：
高
根据过程特性与工
位 槽
艺要求（偏差
≤±2℃），可选用
PID控制规律。
根据构成系统负反
馈原则，控制器采
鼓 风
用正作用方式。 机
气关阀，为反作用方向； 过程为正作用方向； 所以控制器应选“正作用”； 校核。
（4）控制器参数整定。
过滤器
旁路 风管
干
TC TT
燥
器
风管 换热器
产品
蒸汽
广西大学电气工程学院
课程设计：
P207/6-22 要求：
用A4纸打印； 最后一次课提交。
广西大学电气工程学院
例二：贮槽液位控制系统设计
工艺过程及要求 选择被控参数 选择控制参数 选用过ห้องสมุดไป่ตู้检测控制装置
广西大学电气工程学院
一、工艺过程及要求
第六章
简单控制系统的设计
第七节
简单控制系统 工程设计实例
例一：喷雾式干燥设备控制系统设计
工艺过程及要求 被控参数选择 控制参数选择 过程检测、控制设备的选用
广西大学电气工程学院
控制方案的确定
如果采用一般线性调节器，在pH值等于7的 工况下整定，比例增益Kc很小，在其它工况 下必然将使调节速度慢，而且调节偏差大。 反之，如果按pH值远离设定点的情况下整 定调节器，比例增益Kc将很大，当工况变化 到pH值等于7附近时，又将造成控制系统的 不稳定。
旁路 风管
干
TC TT
燥
器
风管 换热器
产品
蒸汽
广西大学电气工程学院
（3）控制器：
高
根据过程特性与工
位 槽
艺要求（偏差
≤±2℃），可选用
PID控制规律。
根据构成系统负反
馈原则，控制器采
鼓 风
用正作用方式。 机
气关阀，为反作用方向； 过程为正作用方向； 所以控制器应选“正作用”； 校核。
（4）控制器参数整定。
过滤器
旁路 风管
干
TC TT
燥
器
风管 换热器
产品
蒸汽
广西大学电气工程学院
课程设计：
P207/6-22 要求：
用A4纸打印； 最后一次课提交。
广西大学电气工程学院
例二：贮槽液位控制系统设计
工艺过程及要求 选择被控参数 选择控制参数 选用过ห้องสมุดไป่ตู้检测控制装置
广西大学电气工程学院
一、工艺过程及要求
第六章
简单控制系统的设计
第七节
简单控制系统 工程设计实例
例一：喷雾式干燥设备控制系统设计
工艺过程及要求 被控参数选择 控制参数选择 过程检测、控制设备的选用
过程装备与控制工程第章ppt课件
在第二章会详细介绍简单系统的设计与工程整定等知 识，较为详细地介绍几种复杂类型的控制系统。
12
过程装备控制技术与应用
13
过程装备控制技术与应用
1.4.4 按系统克服干扰的方法分 1.反馈控制系统（FBC） 2.前馈控制系统（FFC，属于复杂系统在第二章 详细介绍） 3.前馈-反馈控制系统（FBC-FFC）
5
过程装备控制技术与应用
§1.1.2 过程装备控制的任务和要求
过程装备控制是针对过程装备的主要参数,即温度、 压力、流量、液位、成分和物性参数进行控制。 过程装备控制要求：安全性、经济性和 稳定性。 自动控制系统的要求：稳、准、快。
控制的任务：在了解、掌握工艺流程和生产过程的 静态和动态特性的基础上，根据上述三项要求，应 用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用合适 的技术手段加以实现
回顾:《机械控制工程基础》§3.5 控制系统的动 态响应指标
20
过程装备控制技术与应用
偏差积分性能指标
误差： e(t)r(t)y(t) e(t)y( )y(t)
平方误差积分性能指标(ISE) 时间平方误差积分性能指标(ITSE) 绝对误差积分性能指标(IAE) 时间绝对误差积分性能指标(ITAE)
衰减振荡过程( 0 1)
非振荡的单调过程( 1)
回顾：《机械控制工程基础》§3.4.2 二阶系统的单位阶跃 响应
17
过程装备控制技术与应用
18
过程装备控制技术与应用
19
过程装备控制技术与应用
过渡， ):
衰减比n ：过渡过程曲线上同方向的相邻两个 波峰之比,一般用n:1表示. 回复时间(过渡过程时间、调整时间) 余差：过渡过程终了时，被控变量新的稳态值 与设定值之差。 振荡周期T：
12
过程装备控制技术与应用
13
过程装备控制技术与应用
1.4.4 按系统克服干扰的方法分 1.反馈控制系统（FBC） 2.前馈控制系统（FFC，属于复杂系统在第二章 详细介绍） 3.前馈-反馈控制系统（FBC-FFC）
5
过程装备控制技术与应用
§1.1.2 过程装备控制的任务和要求
过程装备控制是针对过程装备的主要参数,即温度、 压力、流量、液位、成分和物性参数进行控制。 过程装备控制要求：安全性、经济性和 稳定性。 自动控制系统的要求：稳、准、快。
控制的任务：在了解、掌握工艺流程和生产过程的 静态和动态特性的基础上，根据上述三项要求，应 用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用合适 的技术手段加以实现
回顾:《机械控制工程基础》§3.5 控制系统的动 态响应指标
20
过程装备控制技术与应用
偏差积分性能指标
误差： e(t)r(t)y(t) e(t)y( )y(t)
平方误差积分性能指标(ISE) 时间平方误差积分性能指标(ITSE) 绝对误差积分性能指标(IAE) 时间绝对误差积分性能指标(ITAE)
衰减振荡过程( 0 1)
非振荡的单调过程( 1)
回顾：《机械控制工程基础》§3.4.2 二阶系统的单位阶跃 响应
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过程装备控制技术与应用
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过程装备控制技术与应用
19
过程装备控制技术与应用
过渡， ):
衰减比n ：过渡过程曲线上同方向的相邻两个 波峰之比,一般用n:1表示. 回复时间(过渡过程时间、调整时间) 余差：过渡过程终了时，被控变量新的稳态值 与设定值之差。 振荡周期T：
过程装备与控制工程课件
过程装备控制系统的设计与实现
设计原则
确保控制系统的稳定性、可靠性和经济性。
控制方案确定
根据工艺要求和设备特性，选择合适的控制 方案。
控制算法选择
根据控制要求，选择合适的控制算法，如 PID控制、模糊控制等。
控制界面设计
设计操作简便、直观的控制界面。
过程装备控制系统的调试与优化
01
系统调试
对控制系统进行调试，确保系统正 常运行。
紧急处理措施
在故障发生时，采取紧急处理措施，防止事故扩大。
故障预防与改进
对故障进行总结和归纳，采取预防措施，改进设备设计、制造和运行管理。
06
案例分析与实践操作
典型过程装备的控制案例分析
案例一
反应釜控制系统的案例分析
案例二
离心机控制系统的案例分析
案例四
压缩机控制系统的案例分析
案例三
换热器控制系统的案例分析
过程装备的控制算法
控制算法的基本概念
指用于实现控制策略的数学模型或计算方法。
控制算法的分类
包括线性控制算法和非线性控制算法。
控制算法的选择与实现
需要根据被控对象的特性和控制要求进行选择和调整。
05
过程装备的安全与维护
过程装备的安全管理
安全管理原则
制定和执行安全规章制度，确保过程装备的 安全运行。
过程装备与控制工程 课件
目 录
• 过程装备与控制工程概述 • 过程装备基础知识 • 过程控制基础知识 • 过程装备的控制技术 • 过程装备的安全与维护 • 案例分析与实践操作
01
过程装备与控制工程概 述
定义与特点
定义
过程装备与控制工程是一门涉及化学、机械、材料、计算机等多个学科领域的 综合性工程学科，主要研究工业生产过程中的装备设计、制造、运行控制以及 生产过程优化等方面的理论和实践问题。
过程控制系统工程设计PPT课件
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
1. 控制系统对象的机理分析
无 为 1.2 被控对象输出机理分析。输出量是过程参数，但 而 是不一定是系统的目标参数，二者关系需要分析。 治 例如：空调的输出是制冷（热）量，并非是目标参数，
而空调的目标参数是室内温度；
和 加热炉的输出与目标参数是同一个变量，即温度； 谐 炼钢的输出参数是终点碳值、终点温度； 发 炼铁的输出是铁水与炉渣； 展 电动机的输出是速度与电流等。
无
为
而 治
过程控制系统工程设计
和 谐 发 展
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
目录
无
为 控制系统对象的机理分析
而 治
控制目标与性能指标
控制系统的信息反馈与执行机构
和 控制系统的结构设计与功能分配
谐 控制系统的综合指标
发 展
大型控制系统的设计步骤
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
400#
原ABPLC5/40L系统 DP+ L1-L5电动活套传动系统profibus DP
图2-1 基础自动化控制系统总体配置图
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
5.控制系统的综合指标
无
为 系统性能价格比
而 治
系统安全性指标
系统运行率指标
和 系统可维护性
谐 系统可扩展性
发 展
系统生命周期
直流电动机的输入量是电枢电压、电流、磁场电流等。
输入参数往往也是一个子系统。例如：炼钢中的氧枪，炼 铁中的热风炉。
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
2. 控制目标与性能指标
无
为 2.1 控制目标
过程控制课件
思考题与习题
1.1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 1.2 与其他自动控制相比，过程控制有哪些主要特点？为什么 说过程控制的控制过程多属慢过程？ 1.3 什么是过程控制系统？其基本分类方法有哪几种？ 1.4 何谓集散控制系统（DCS）？试述其基本组成及各部分的 作用与原理。 1.5 试说明图1-2（b）供氧量控制系统框图中，被控“过程” 包含哪些管道设备，以及图中各符号的含义。 1.6 在过程控制中，为什么要由系统控制流程图画出其框图？
国内外著名仪表生产企业：西安仪表厂、四川仪表 公司、上海仪表公司、Foxboro 、 Siemens 、 Yokogawa 、 Rosemount 、 Honeywell 等公司。
核电厂
兰州石化
自来水厂
控制柜
控制柜触摸显示屏
控制柜内部
控制柜内PLC
前馈控制系统
1.4 “过程控制”课程的性质和任务
基地式仪表(压力控制器）
基地式仪表(温度控制器）
单元组合仪表
流量控制器
流量传感器
执行器
第四个阶段 80年代以后：飞跃发展阶段 其特点：
1、现代控制理论的应用，人工智能技术的发展促进了 过程控制的发展 2、过程控制的结构成为具有高度自动化的集中、运动 控制中心
1.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 过程控制的特点
1.3 过程控制的组成及其分类
饱和 蒸汽
460°C 过热蒸汽
过热蒸汽温度控制系统结构框图。
计算机过程控制系统
计算机
干扰f
+
给定值
e
－
被控变量
控制器
D/A转换器
执行器
被控对象
实测值
A/D转换器
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