过程控制系统基本概念

❖ 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。
❖ 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。
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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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 调节阀
D
PM 减温器
过热蒸汽送 负荷设备
过热器
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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
（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
பைடு நூலகம்
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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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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过程控制仪表与系统
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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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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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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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
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
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•计算机应用基础 •计算机程序设计
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•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