过程控制系统基本概念
自动化仪表及过程控制
第一章绪论本章提要1.过程控制系统的基本概念2.过程控制的发展概况3.过程控制系统的组成4.过程控制的特点及分类5.衡量过程控制系统的质量指标授课内容第一节过程控制的发展概况1.基本概念过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。
(P3) 过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。
(P3)2.过程控制的重要性z进入90年代以来自动化技术发展很快,是重要的高科技技术。
过程控制是自动化技术的重要组成部分。
在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。
3.过程控制的发展概况z19世纪40年代前后(手工阶段):手工操作状态,凭经验人工控制生产过程,劳动生产率很低。
z19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段):过程控制发展的第一个阶段,一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。
主要特点:检测和控制仪表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表);过程控制系统结构------单输入、单输出系统;被控参数------温度、压力、流量和液位参数;控制目的------保持这些参数的稳定,消除或者减少对生产过程的主要扰动;理论-----频率法和根轨迹法的经典控制理论,解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。
z19世纪60年代(综合自动化阶段):过程控制发展的第二个阶段,工厂企业实现车间或大型装置的集中控制。
主要特点:检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表,计算机控制系统的应用,实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC);过程控制系统结构------多变量系统,各种复杂控制系统,如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统;控制目的------提高控制质量或实现特殊要求;理论-----除经典控制理论,现代控制理论开始应用。
过程控制基本概念
过程控制基本概念自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用,自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。
随着国民经济和国防建设的发展,自动控制技术的应用日益广泛,其重要作用也越来越显著。
生产过程自动控制(简称过程控制)-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用,是自动化技术的重要组成部分。
§1.1 过程控制的发展概况及特点一、过程控制的发展概况在过程控制发展的历程中,生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进,推动了过程控制不断的向前发展。
纵观过程控制的发展历史,大致经历了以下几个阶段:20世纪40年代:手工操作状态,只有少量的检测仪表用于生产过程,操作人员主要根据观测到的反映生产过程的关键参数,用人工来改变操作条件,凭经验去控制生产过程。
20世纪40年代末~50年代:过程控制系统:多为单输入、单输出简单控制系统过程检测:采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表(气动Ⅰ型和电动Ⅰ型);部分生产过程实现了仪表化和局部自动化控制理论:以反馈为中心的经典控制理论20世纪60年代:过程控制系统:串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。
自动化仪表:单元组合仪表(气动Ⅱ型和电动Ⅱ型)成为主流产品60年代后期,出现了专门用于过程控制的小型计算机,直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。
控制理论:出现了以状态空间方法为基础,以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域,、型、型20世纪70~80年代:微电子技术的发展,大规模集成电路制造成功且集成度越来越高(80年代初一片硅片可集成十几万个晶体管,于是32位微处理器问世),微型计算机的出现及应用都促使控制系统发展。
过程控制系统:最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制自动化仪表:气动Ⅲ型和电动Ⅲ型,以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。
PID控制算法(PID控制原理与程序流程)
PID控制算法(PID控制原理与程序流程)⼀、PID控制原理与程序流程(⼀)过程控制的基本概念过程控制――对⽣产过程的某⼀或某些物理参数进⾏的⾃动控制。
1、模拟控制系统图5-1-1 基本模拟反馈控制回路被控量的值由传感器或变送器来检测,这个值与给定值进⾏⽐较,得到偏差,模拟调节器依⼀定控制规律使操作变量变化,以使偏差趋近于零,其输出通过执⾏器作⽤于过程。
控制规律⽤对应的模拟硬件来实现,控制规律的修改需要更换模拟硬件。
2、微机过程控制系统图5-1-2 微机过程控制系统基本框图以微型计算机作为控制器。
控制规律的实现,是通过软件来完成的。
改变控制规律,只要改变相应的程序即可。
3、数字控制系统DDC图5-1-3 DDC系统构成框图DDC(Direct Digital Congtrol)系统是计算机⽤于过程控制的最典型的⼀种系统。
微型计算机通过过程输⼊通道对⼀个或多个物理量进⾏检测,并根据确定的控制规律(算法)进⾏计算,通过输出通道直接去控制执⾏机构,使各被控量达到预定的要求。
由于计算机的决策直接作⽤于过程,故称为直接数字控制。
DDC系统也是计算机在⼯业应⽤中最普遍的⼀种形式。
(⼆)模拟PID调节器1、模拟PID控制系统组成图5-1-4 模拟PID控制系统原理框图2、模拟PID调节器的微分⽅程和传输函数PID调节器是⼀种线性调节器,它将给定值r(t)与实际输出值c(t)的偏差的⽐例(P)、积分(I)、微分(D)通过线性组合构成控制量,对控制对象进⾏控制。
a、PID调节器的微分⽅程式中b、PID调节器的传输函数a、⽐例环节:即时成⽐例地反应控制系统的偏差信号e(t),偏差⼀旦产⽣,调节器⽴即产⽣控制作⽤以减⼩偏差。
b、积分环节:主要⽤于消除静差,提⾼系统的⽆差度。
积分作⽤的强弱取决于积分时间常数TI,TI越⼤,积分作⽤越弱,反之则越强。
c、微分环节:能反应偏差信号的变化趋势(变化速率),并能在偏差信号的值变得太⼤之前,在系统中引⼊⼀个有效的早期修正信号,从⽽加快系统的动作速度,减⼩调节时间。
过程控制系统 (2)
图7-1 定值控制系统阶跃响应过渡过程曲线
7.2 过程参数的检测与变送
在化工生产过程中,为了有效地进行生产操作和自动控制, 需要对工艺生产中的压力、流量、液位、温度等参数进行 测量。用来测量这些参数的仪表称为检测仪表,经常与变 送器配合使用。
将上述数据代入,得
EK (800,30) EK (800,0) EK (30,0) 32.074mV
例7-2 今用一只S型热电偶测温,已知冷端温度 t0 30C 测得热电势 Es (t,t0) 14.195mV
t 求被测介质的实际温度
解 由相应的分度表可知:
Es (30,0) 0.173mV
7.1.4 过程控制系统的性能指标
控制性能良好的过程控制系统,在受到外来干扰作用或者 给定值发生变化后,应能够平稳、迅速、准确地回到给定 值上。
在衡量一个控制方案时,必须给出相应的性能指标。 控制性能指标是根据生产工艺过程的实际需要确定的,过
渡过程是衡量控制系统性能指标的依据,一般采用定值控 制系统阶跃响应过渡过程曲线来讨论控制系统的性能指标。
数据代入变换,得
Es (t,0) Es (t,30) Es (30,0) 14.195 0.173 14.368(mV )
再由附录可以查得l4.368mV对应的温度t为1400℃。
工业常用的热电偶有铂铑 10
铂热电偶,分度号为S;镍铬一镍硅热电偶,分度号为K;镍铬一康铜热电 偶,分度号为E,选用时根据要求而定。
(3)利用热阻效应测温,它利用导体或半导体的电阻随温 度变化的性质制成。
(4)利用热辐射原理测温,利用物体辐射能随温度变化而 变化的性质制成,属于非接触式温度计.
过程控制系统及其应用
习题
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第三章 过程通道信号处理及调节仪表
第一节 温度变送器 一、概述 二、放大单元工作原理 三、热电偶温度变送器量程单元 四、变送器的信号调试方法 五、DBW型温度变送器的型号表示 六、DCW型温度变送器
第二节 DDZ-Ⅲ型全刻度指示调节器 一、概述 二、基型调节器的工作原理 三、可编程序数字调节器
器驱动调节阀,改变输入对象的操纵量q,使 被控量受到控制。
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第三节 过程控制的分类
一、各种分类方法
1)按被控量分类:温度控制系统,压力控制系统, 流量控制系统,液位控制系统等。
2)按控制系统回路分类:开环控制系统及闭环控制 系统,单回路控制和多回路控制。
3)按控制器的控制算法分类:比例控制系统,比例 积分控制系统,比例积分微分控制系统及位式控制 系统等。
过程控制系统及其应用
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目录
第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成
一、被控对象 二、 传感器和变送器 三、 控制器 四、 执行器 五、 控制阀
第三节 过程控制的分类 一、各种分类方法 二、设定值分类
第四节 生产对过控制的要求和指标 一、生产对过程控制的要求 二、过程控制系统的品质指标
第三节 变风量空调系统 一、变风量空调系统概述 二、变风量空调系统的自动控制
参考文献
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第一章 过程控制的基本概念
第一节 过程控制的发展概况 第二节 过程控制系统的组成 第三节 过程控制的分类 第四节 生产对过程控制的要求和指标
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第一节 过程控制的发展概况
自20世纪50年代以来,由于计算机技术的发 展,带来了自动化发展的惊人成就。自动化的发
过程控制第1章_绪论
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§1-3 方块图与流程图
反馈: 闭环控制系统中,输出变量(或信号)沿着回路中的 信号流动方向总会返回到系统的输入端,与给定值进 行比较。这种把系统(或方块)的输出信号引回到系 统输入端的做法叫做反馈。
若反馈信号(被控变量测量值z)与给定值信号的方 向相反,即反馈信号z 取负值,则叫做负反馈。 测量信号与给定值信号方向相同,则叫做正反馈。 闭环控制系统是靠负反馈来达到控制的目的。 例:储槽液位控制系统;炉温控制系统
1
一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式: 1 .传热过程 通过冷热物流之间的热量传递,达到控制介质温 度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备:换 热器 2 .燃烧过程 通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力 和热源。典型设备:加热炉
2
一、生产过程及其特点 3 .化学过程 由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的 产品的反应过程。典型设备:反应器
按被控变量的名称分类 温度,压力,流量,液位,成分等控制系统
按被控变量的数量分类 单变量控制系统,多变量控制系统
按控制器的控制规律分类 比例P控制系统,比例积分PI控制系统,比例微积分PID 控制系统 按控制系统的结构分类 反馈控制系统,前馈控制系统,前馈-反馈控制系统,
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二、过程控制系统的分类
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§1-3 方块图与流程图
图1-7 液体贮槽的工艺控制流程图
图中所示,工艺控制流程图主要是由工艺设备、 管道、元件以及构成控制系统的仪表符号及信号线等 图形符号组成。
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§1-3 方块图与流程图 仪表图形符号: 仪表图形符号可用来表达工业自动化仪表所 处理的被测变量和功能,还可以表示仪表或元件 的名称。 仪表图形符号是直径为12mm的细实圆圈, 并在其中标有仪表位号。 仪表位号由字母代号和数字编号组成,如下例所示:
过程控制系统 复习总结!
过程控制系统知识点总结)一、概论1、过程控制概念:五大参数。
过程控制的定义:工业中的过程控制是指以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。
2、简单控制系统框图。
控制仪表的定义:接收检测仪表的测量信号,控制生产过程正常进行的仪表。
主要包括:控制器、变送器、运算器、执行器等,以及新型控制仪表及装置。
控制仪表的作用:对检测仪表的信号进行运算、处理,发出控制信号,对生产过程进行控制。
3、能将控制流程图(工程图、工程设计图册)转化成控制系统框图。
4、DDZ -Ⅲ型仪表的电压信号制,电流信号制。
QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。
它们之间联用要采用电气转换器。
5、电信号的传输方式,各自特点。
电压传输特点:1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表; 2). 有公共接地点;3). 传输过程有电压损耗,故电压信号不适宜远传。
电流信号的特点:1).某台仪表出故障时,影响其他仪表;2).无公共地点。
若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。
6、变送器有四线制和二线制之分。
区别。
1、四线制:电源与信号分别传送,对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。
2、两线制:节省电缆及安装费用,有利于防爆。
活零点,两条线既是信号线又是电源线。
7、本安防爆系统的2个条件。
1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。
2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅,以限制流入危险场所的能量。
第一个字母:参数类型 T ——温度(Temperature ) P ——压力(Pressure ) L ——物位(Level ) F ——流量(Flow ) W ——重量(Weight ) 第二个字母:功能符号 T ——变送器(transmitter ) C ——控制器(Controller ) I ——指示器(Indicator ) R ——记录仪(Recorder ) A ——报警器(Alarm )加热炉8、安全栅的作用、种类。
基本过程控制系统
给定值
基本过程控制系统 名词术语
给定值
控制 广义被控对象
被调量
1.生产过程(被控对象)
生产设备以及所发生的物理和化学变化的过程。
被置于控制系统中过程称为被控对象 2.控制系统 控制仪表和生产过程通过信号的传递互相联系起来就构成控 制系统。 3.被调量(被控制量)
基本过程控制系统
给定值+ 控制器 测量变送器 执行器 调节阀
TI:积分时间 TD:微分时间 KD:微分增益
实际PID
基本过程控制系统 2.PID调节的优点
原理简单(适用和实现方便)
鲁棒性强(对过程参数变化不敏感) 3.调节器偏差的定义 按仪表制造业的规定: 调节器偏差=测量值-给定值,即 工业调节器的基本构成
r + y 反
e(t) = y(t) - r(t)
基本过程控制系统
火力发电厂热工过程控制
基本过程控制系统
什么是过程控制?
工业生产过程 指原材料经过若干加工步骤转变成产品的过程。 工业生产过程可分为: 连续生产过程 离散生产过程 间歇生产过程(批量生产过程)。
基本过程控制系统 工业生产的目标 在可能获得的原料和能源条件下,以最经济的途径将原材 料加工成预期的合格产品。 理想条件
正
-1 1 u
|PID|
设置正反作用开关的目的:使控制系统构成闭环负反馈系统
基本过程控制系统
K= y Δμ 0
T
τ 的作图法
Y
b
Y∞
τ
T
t
c
基本过程控制系统
Ke-τs (2)确定 G(s) = 参数的两点法 Ts + 1 y(t) * y t = • 将响应曲线标幺 y()
过程控制与系统(整理)
S10过程控制系统的基本概念1、过程控制仪表与装置的分类及特点按能源形式分类:可分为电动、气动、液动和机械式;按信号类型分类:模拟式和数字式(数字式调节器、工业控制计算机(IPC)、集散型控制系统DCS、现场总线控制系统FCS)两大类;按结构形式分类:单元组合式控制(变送单元、转换单元、调节单元、运算单元、显示单元、给定单元、执行单元、辅助单元)仪表、基地式控制仪表、集散系统(DCS系统是一种以微型计算机为核心的计算机控制装置。
其基本特点是分散控制、集中管理。
)、现场总线控制系统(FCS系统是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。
其特点是现场控制和双向数字通讯)2、信号制即信号标准,是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。
目的:达到通用性和相互兼容性的要求,以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中,实现系统的功能3单元组合仪表可分为:变送单元:它能将各种被测参数,如温度,压力,流量,液位等变换成相应的标准统一信号(4-20mA,0-10mA或20-100kPa)传送到接收仪表,以供指示、记录或控制。
执行单元:它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号,操作执行元件,改变控制变量的大小。
调节单元:它将测量信号与给定信号进行比较,按偏差控制执行器的动作,使测量值与给定值相等。
(品种有:P、PI、、PD、PID)转换单元:将电压,频率等电信号转换为标准统一信号,或者进行标准统一信号之间的转换。
运算单元:它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算,适用于多种参数综合控制、配比控制、流量信号的温度压力水补偿计算等。
显示单元:它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算,供操作人员监视控制系统工况之用。
给定单元:输出标准统一信号,作为被控变量的给定值送到调节单元,实现定值控制。
其输出信号可以供给其它仪表作为参考基准值。
辅助单元:辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表(操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等)。
1-3 自动化仪表基础知识
在测量系统中,当被测量随 时间变化时,在测量信号的转换 和传递过程中,会遇到各种运动 惯性和时间上的滞后,使得表示 值(输出量)在时间上不能与被 测量的实际值(输入量)精确吻 合。
3-4 基本技术指标
1 量程 量程:该仪表按规定的精度进行测量 的被测变量的范围。 测量下限:测量范围的最小值,简称 下限。 测量上限:测量范围的最大值,简称 上限。
按使用能源分:
液动仪表、气动仪表和电动仪表 按结构形式分:
基地式仪表、单元组合式仪表和 组装式仪表等
按信号类型分: 模拟式仪表和数字式仪表
按单元组合方式分: 气动单元组合仪表和电动单元组 合仪表
标准信号:
气动控制仪表:0.02~0.1MPa 的模拟气压信号,作为仪表间
的标准联络信号。
电动控制仪表:
2 1 100% 2% 100 0 2 2 100% 1% 300 100
一台仪表的精度等级为2.5级,而另一 台仪表的精度等级为1级。
去掉最大引用误差的“%”号, 其数值分别为2和1,由于国家规定 的精度等级中没有2级仪表,同时该 仪表的误差超过了1.5级仪表所允许 的最大误差,所以这台仪表的精度 等级为2.5级,而另一台仪表的精度 等级正好为1级。
3-3 测量基本知识
1、分类 (1)直接测量 (2)间接测量 (3)组合测量
按被测量在测量过程中的状态 (1)动态测量 (2)静态测量
2、组成
(1)传感器 (2)变送器 (3)传输通道 (4)显示装置
3、误差
(1) 绝对误差和相对误差
绝对误差:测量结果与被测量的 真值之间的差值。 绝对误差=测量值-真值 相对误差:测量的绝对误差与约 定值的百分比。
max
过程控制系统基本概念(讲座20)
4
图 4 温度控制系统过渡过程曲线 解:最大偏差 A=230-200=30℃ 余差 C=205-200=5℃
由图上可以看出,第一个波峰值 B=230-205=25℃, 第二个波峰值 B′=210-205=5℃, 故衰减比应为 B:B′=25:5=5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔,故周期 T=20-5=15(min) 分析:过渡时间与规定的被控变量限制范围大小有关,假定被控变量进入额 定值的±2%,就可以认为过渡过程已经结束,那么限制范围为 200×(±2%) =±4℃,这时,可在新稳态值(205℃)两侧以宽度为±4℃画一区域,上图中 以画有阴影线的区域表示,只要被控变量进入这一区域且不再越出,过滤过程就 可以认为已经结束。因此,从图 4 可以看出,过渡时间为 22min。 4、影响控制系统过渡过程品质的主要因素 一个自动控制系统可以概括成两大部分,即工艺过程部分(被控对象)和自 动化装置部分。前者指与该自动控制系统有关的部分。后者指为实现自动控制所 必需的自动化仪表设备,通常包括测量与变送装置、控制器和执行器等三部分。 对于一个自动控制系统,过渡过程品质的好坏,在很大程度上决定于对象的 性质。例如在前所述的温度控制系统中,属于对象性质的主要因素有:换热器的 负荷大小,换热器的结构、尺寸、材质等,换热器内的换热情况、散热情况及结 垢程度等。不同自动化系统要具体分析。 5、工艺管道及控制流程图 工艺流程和控制方案的确定后,根据工艺设计给出的流程图,按其流程顺序 标注出相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号与联锁保护系统等,便成了 工艺管道及控制流程图(PID 图) 。 6、自动控制系统的基本组成及方块图 液位自动控制的方块图为例
副变量类型 温度 压力 流量 液位
副控制器比例度 δ2/% 20 ~60 30 ~70 40 ~80 20 ~80
第一章过程控制系统基本概念介绍
特点:有较高的控制精度和较好的适应能力,有很强的抗干 扰能力 ;当系统的惯性滞后和纯滞后较大时,控制作用对 扰动的克服不及时,从而使其控制质量大大降低。
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闭环控制系统分类
分三类: 定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
定值控制系统: 设定值保持不变(为一恒定值)的反馈控 制系统称为定值控制系统。 程序控制系统:设定值也是变化的,但它是一个已知的时 间函数,即根据需要按一定时间程序变化。 随动控制系统:设定值不断变化,且事先是不知道的,并 要求系统的输出(被控变量)随之而变化。 注意它们的区别和联系
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图1-1 锅炉汽包水位控制示意图
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二、过程控制系统组成
1、控制系统常用术语(教材P4)
①被控过程(对象):自动控制系统中,工艺参数需要 控制的生产过程设备或机器。 ②被控变量:被控过程内要求保持设定值的工艺参数。 ③给定值:工艺参数所要求保持的数值。 ④操纵变量:受控制器操纵,用以克服干扰的影响使被 控变量保持设定值的物料量或能量(流过控制阀介质 的流量)。 ⑤扰动量:除操纵变量外,作用于被控过程并引起被控 变量变化的因素(使被控变量偏离给定值)。 ⑥偏差:测量值与设定值之差。
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§1-1过程控制系统组成和表示形式
一、过程控制系统定义 第一章-1-23分钟.wmv
过程控制:工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制。 过程控制系统:在工业生产中在没有人直接参与的条件下, 工艺参数能自动按照预定的规律变化的控制系统。实例
过程控制的作用:
1、实现最优技术指标,提高产品质量。 2、提高经济效益 3、提高劳动生产率 4、改善劳动条件 5、保护环境
过程控制系统的概念及组成
过程控制系统的概念及组成
过程控制系统是一种能够对实时运行的工业过程进行控制和监测的系统,能够确保工
业过程的稳定运行和质量的保证。
其主要功能是收集、处理、传输和控制信息,以实现对
工业过程的控制。
过程控制系统主要由控制模块、执行元件和信号设备等多种组件构成。
控制模块包括控制器和计算机等硬件和软件系统,是过程控制的核心部分,主要负责
处理传感器和执行元件反馈的数据,将其转换为控制指令,并向执行元件发出控制信号,
从而保证工业过程的正常运行。
计算机控制系统主要采用全自动控制,电子计算机能处理
大量复杂的信息,通过汇集、整理、分析大量数据,对控制系统进行优化。
执行元件是控制模块转换的控制指令的执行设备,包括电动执行机构、气动执行机构、液动执行机构和手动执行机构等,它们通过对工业过程中传递的能量进行定量调节,对过
程进行控制,实现对工业过程的调节和控制。
信号设备包括收集和处理过程信息的各种传感器和执行元件,如温度传感器、压力传
感器、液位传感器、流量传感器、电动执行机构和液压执行机构等。
以及各种报警装置、
显示设备、操作面板等,用来监控和调节工业过程的各项参数和指标。
过程控制系统在实际工业生产中应用广泛,可以有效提高工业过程的响应速度、自动
化程度和稳定性,使工业生产更加安全、高效、环保和经济。
过程控制系统的发展,将有
助于促进工业生产的转型和升级,实现智能化制造。
过程控制系统ppt课件
自动控制系统是采用自动化装置来代替人手操作的系统。 自动控制系统由被控对象和能实现过程控制的自动化装 置组成
液位控制系统的工作过程
学习要点2:识读带控制点的工艺流程图
精馏塔控制方案常采用(温度)控制来保证产品的纯度。
z(t)
量
值
测量元件或变送器
自动化装置
工艺对象
自动控制系统组成:由被控对象和能实现过程控制的自动
化装置组成
控制系统的作用:自动控制装置是能克服(偏差) 使被控变量回到给定值的装置。
控制系统特点:(被控变量)是指对象内要求保持给定值的 物理量。
操纵变量是指受控制器操纵,用于克服干扰使被控变量 保持设定值的物理量和能量。
控制
1.(√ )自动控制系统是采用自动化装置来代替人手操作的系统。
变送器、调节器、执行器的作用 2.自动控制系统组成,以下(由被控对象和能实现过程控制的自动化装置组成)项是正确的。
变送器:将非电压或者电流信号转换成标准的 4-20mA的电流信号。
调节器:是一种工业控制仪表, 用于温度,压力, 流量,液位等参数的控制,带有自整定PID算法, 具有RS485通讯功能。
过程控制系统稳定性
63.一个线性系统的稳定性(稳定或不稳定)取决于( )。
A.干扰作用的形式 B.干扰作用的强弱 C.系统本身的结构及参数 D.干扰作用的形式及强弱和系统本身的结构及参数
自动控制系统的分类(正负反馈)
开环控制系统
按照是否有反馈分类
闭环控制系统 按照设定值的不同分类
定随 程 值动 序 控控 控 制制 制 系系 系 统统 统
(d)非周期衰减过程
过程控制系统的基本概念
一、过程控制系统
二、过程控制系统的组成 三、控制系统方框图
四、过程控制系统的系统
自动控制:就是在没有人直接参与的情况下, 利用外加的设备或装置(控制装置),使机器、 设备或生产过程(控制对象)的某个工作状态或 参数(被控量)按照预定的规律自动地运行。
文本 本次讲课到此结束 谢谢您的聆听
自动控制系统的未来发展前景 : 现代化工厂向规模集约化方向发展时,生产 工艺对控制系统的可靠性、运算能力、扩展能 力、开放性、操作及监控水平等方面提出了越 来越高的要求。传统的DCS系统已经不能满足 现代工业自动化控制的设计标准和要求。随着 工业自动化控制理论、计算机技术和现代通信 技术的迅速发展,自动控制系统的未来发展方 向将向智能化、网络化、全集成自动化等方向 发展。
自动控制系统:是在无人直接参与下可使生产过 程或其他过程按期望规律或预定程序进行的控制 系统。
过程控制系统:以表征生产过程的参量为被 控制量使之接近给定值或保持在给定范围内 的自动控制系统。
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二、控制系统的组成
对象:被控制的装置或设备,其输出即为被控量; 检测元件及变送器:检测元件的功能是感受并测 出被控量的大小,变送器的作用则是检测元件测 出的被控量变换成控制器所需要的信号形式; 控制器:它将检测元件或变送器送来的信号与被 控变量的设定值信号进行比较得出偏差信号,根 据这个偏差信号的大小按一定的运算规律计算控 制信号u,然后将控制信号传送给执行器。 执行器:其作用是接受控制器发出的控制信号u, 直接改变操纵量q(例如电流、重油、煤气等的 量),即调整能量或物料的平衡,使被控量回复 至设定数值。
2010年服务工作总结
三、控制系统方框图
四、过程控制系统的分类
第2章-过程控制系统基本概念解析
智能建筑环境检测与控制技术
2.4.2 按给定信号的特点分类
(3)程序控制系统 程序控制系统的给定量按照已知的规律变化, 要求其输出量与给定量的变化规律相同,如数控 机床的程序控制系统、造纸中制浆蒸煮的温度控 制、程序控制电液伺服系统和周期性工作的加热 设备等。程序控制系统的设定值按照预先设定的 程序自动改变,系统按设定程序自动运行,直至 全部程序运行完为止。程序控制系统可以是开环 的,也可以是闭环的。
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2.2 过程控制系统的特点
连续型生产过程的基本特征是过程参数的变 化不仅受过程内部环境和条件的影响,也会受到 外界因素的影响,而且在很多情况下影响生产的 参数大多不止一个,其作用也各不相同,这些都 造成了过程控制系统的复杂性和多样性。因此, 过程控制系统与其他自动控制系统相比,除了具 有一般自动化技术所具有的共性之外,还具有其 自身的特点。
(1)反馈控制系统 在过程控制系统中,反馈控制系统是一种最 基本的控制结构形式。反馈控制系统依据被控参 数与设定值之间的偏差进行工作,系统运行的最 终目标是减小或消除偏差。锅炉液位控制系统就 是一个反馈控制系统。如果反馈信号不止一个, 就构成了多个闭合回路,也称多回路控制系统。
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2.2 过程控制系统的特点
(5)过程控制多属慢过程参数控制 在过程控制系统中,通常用温度、流量、压 力、转速、液位、浓度等物理量来表征生产过程 的正常与否。由于被控过程大多具有大惯性、大 滞后等特点,使得多半过程控制具有慢过程控制 参数控制的特点。
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2.1 过程控制系统的发展概况
过程控制(process control)通常是指石油、 化工、电力、冶金、轻工、纺织、造纸、医药、 建材、核能等工业生产中连续的或按照一定周期 程序进行的生产过程的自动控制。
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任课教师:黄学章、张建智
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前言
❖ 课程简介及课程内容 ❖ 课程的重要性 ❖ 教学团队 ❖ 课程安排 ❖ 参考文献 ❖ 考核办法
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课程简介及课程内容
❖ 过程控制仪表+过程控制系统 (Process Control Instrument and System)
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教学团队
❖ 任课教师:黄学章;张建智;宋彦坡 ❖ 联系方式:
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课程安排
❖ 请参考教学日历(40学时)
❖ 绪论(4学时)+过程控制仪表(8学时)+过 程控制系统(14学时)+计算机控制系统(4 学时)+工程应用(6学时)+机动(2学时)+ 复习(2学时)
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参考文献
[1] 刘玉长主编,自动检测和过程控制,第四版,冶金工业出版社,2010 [2] 周泽魁主编,控制仪表与计算机控制装置,化学工业出版社,2002 [3] 何衍庆、俞金寿主编,工业生产过程控制,化学工业出版社,2004 [4] 潘永湘主编,过程控制与自动化仪表第2版,机械工业出版社,2007 [5] 曹润生等编,过程控制仪表,浙江大学出版社,1987 [6] 徐春山主编,过程控制仪表,冶金工业出版社,1995. [7] 吴勤勤主编,控制仪表及装置,第二版,化学工业出版社,2002 [8] 方康玲主编,过程控制系统,武汉理工大学出版社,2002 [9] 王骥程、祝和云主编,化工过程控制工程,化工出版社,1981 [10] 向婉成主编,过程控制调节装置,机械工业出版社,1987 [11] 涂植英等主编,过程控制系统, 机械工业出版社,1988 [12] 金以慧主编,过程控制,清华大学出版社,1993.4 [13] 孟华主编,工业过程检测与控制,北京航空航天大学出版社,2002 [14] 俞金寿、蒋慰孙编著,过程控制工程,电子工业出版社,2007 [15] 林德杰主编,过程控制仪表及控制系统,机械工业出版社,2004 [16] 侯志林,过程控制与自动化仪表,机械工业出版社,2007
炉墙
省 煤
热空气 送往炉膛
器 空气预热器
给水
冷空气
烟气 (经引风机送往烟囱)
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锅炉设备的三大控制系统
负 荷
给水量 减温水 燃料量 送风量 引风量
锅炉设备
水位 蒸汽温度 蒸汽压力 过剩空气 炉膛负压
主要控制系统:(1)锅炉汽包水位的控制;
(2)锅炉燃烧系统的控制;
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变 送 器
执 行 器
调 节 器
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水槽液位控制
F1
F1
L C
F2
工作过程:
F1增加 → L增加 → 变送器输出信号增加 → 偏差(测 量值-设定值)为正、增加 → 控制器输出增加 →阀开 度增加 → F2增加 → L降低;
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1.1.1 过程控制系统
例2:锅炉汽包水位控制
汽包
❖ 课程简介:本课程为专业基础课,具有较高的理论性与实践性。 其目的和任务是通过本课程的学习,学生将掌握单回路和常见复 杂过程控制系统的组成、工作过程、特点以及应用等知识,为毕 业设计及将来学习和工作打下过程控制的专业基础。
❖ 主要内容: ①过程控制仪表与装置:包括过程控制仪表的组成与分类、控制 器(可编程调节器)与控制规律、变送器、执行机构与调节阀等; ②过程控制系统:包括过程控制系统的组成、单回路过程控制系 统的设计、要求和参数整定;常用复杂过程控制系统的原理和特 点,以及设计和应用。此外,还要了解计算机控制系统(PLC)、 先进的过程控制系统和智能控制系统,以及各类过程控制系统在 工业生产过程中的实际应用。
❖ 本课程是培养学生综合应用所学知识设计工业生产过程 控制系统的专业课,具有很强实践性。
❖ 涉及的学科面广,是一门与材料科学、计算机技术、信 息技术密切相关的快速发展的学科。
❖ 与专业方向相关:热能工程;电厂动力;内燃机;制冷 与低温工程;环境与设备工程;热工自动化;新能源科 学与工程。
❖ 与学术研究相关:热工过程与设备的计算机仿真与优化; 节能与环保新技术;热工过程检测;诊断与智能决策; 现代热物性测试技术;新型制冷系统与装置;空调系统 与设备节能新技术;CFD建筑能耗分析与管理研究;建 筑室内外空气品质及其控制。
蒸汽 玻璃管液位计
省煤器
给水 (a)手动控制
汽包
蒸汽 LT LC
省煤器 (b)自动控制
给水
锅炉汽包液位控制
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1.1.1 过程控制系统
锅炉
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14
锅炉
1.1.1 过程控制系统
汽 包
热空气 燃料
炉 膛燃料嘴负荷设备源自调节阀DPM 减温器
过热蒸汽送 负荷设备
过热器
(3)过热蒸汽系统的控制。 16
1.1.1 过程控制系统
例2:锅炉汽包水位控制
汽包
蒸汽 玻璃管液位计
省煤器
给水 (a)手动控制
汽包
蒸汽 LT LC
省煤器 (b)自动控制
给水
锅炉汽包液位控制
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1.1.1 过程控制系统
例3:加热炉的温度控制
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相关课程
前期课程
•计算机应用基础 •计算机程序设计
•流体力学 •传热学
•工程热力学 •自动控制原理 •热工测试技术
Text
热工过程 控制工程
后续课程
•计算机控制技术 •内燃机电控技术 •数据采集与处理技术 •工程数据分析方法
•课程设计 •毕业设计
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课程的重要性
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考核办法
❖ 平时成绩(30%)+期末笔试(70%) ❖ 平时成绩:考勤(5分/次)
作业(5分/次) 回答问题(5分/次) 课堂秩序(5分/次) ❖ 考勤有4次未到者或平时成绩不及格者,取消考试资格
附加题:1、教室照明节电自动控制系统设计
2、校园厕所节水自动控制系统设计
3、公交车实时信息预报系统的研究和设计
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第一章 过程控制系统的基本概念
1.1 过程控制系统的组成与分类 1.2 过程控制系统的过渡过程和品质指标 1.3 被控对象特性 1.4 被控过程的数学模型
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1.1.1 过程控制系统
例1:水槽液位控制
进
进
料
料
口
口
玻璃管液位计
H 出 料 口
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