过程控制—概述(ppt文档)
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第一章过程控制系统概述
10:12:42
11
第1章 过程控制系统概述
图为室温自动控制系统，自动化仪表代替了人。 恒温室
3 TC
回 风
1
送风
过程控制系统的定义：
4
M
为实现对某个工艺参数的自 动控制，由相互联系、制约 的一些仪表、装置及工艺对 象、设备构成的 一个整体。
过程控制系统的主要任务 热水 是：对生产过程中的重要参数 回水 （温度、压力、流量、物位、 图2 室温自动控制系统示意图 1—热水加热器；3—控制器； 成分、湿度等）进行控制，使 2—传感变送器；4—执行器 其保持恒定或按一定规律变化。
2．控制方案丰富
生产工业的特点、被控过程的多样性决定控制方案的多样性。系统硬件和控 制算法、软件设计。
3．控制对象大多属于慢过程
连续工业过程大惯性和大滞后的特点决定了被控过程为慢过程。
4．大多数工艺要求定值控制
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，使被控量尽量保持接 近或等于设定值。
5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置
兰州理工大学电信学院
10:12:42
8
第1章 过程控制系统概述
1.开环控制系统 开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控 制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖 将被控量反送回来以形成任何闭环回路。 2.闭环控制系统 闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的 输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环 控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负 反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系 统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。error)描述，它表示系统输出稳态 值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描 述。 闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系 统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种 正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系 统。 3 .阶跃响应 阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统 的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出 之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定 性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应 上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差 来(Steady-state)
11
第1章 过程控制系统概述
图为室温自动控制系统，自动化仪表代替了人。 恒温室
3 TC
回 风
1
送风
过程控制系统的定义：
4
M
为实现对某个工艺参数的自 动控制，由相互联系、制约 的一些仪表、装置及工艺对 象、设备构成的 一个整体。
过程控制系统的主要任务 热水 是：对生产过程中的重要参数 回水 （温度、压力、流量、物位、 图2 室温自动控制系统示意图 1—热水加热器；3—控制器； 成分、湿度等）进行控制，使 2—传感变送器；4—执行器 其保持恒定或按一定规律变化。
2．控制方案丰富
生产工业的特点、被控过程的多样性决定控制方案的多样性。系统硬件和控 制算法、软件设计。
3．控制对象大多属于慢过程
连续工业过程大惯性和大滞后的特点决定了被控过程为慢过程。
4．大多数工艺要求定值控制
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，使被控量尽量保持接 近或等于设定值。
5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置
兰州理工大学电信学院
10:12:42
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第1章 过程控制系统概述
1.开环控制系统 开环控制系统(open-loop control system)是指被控对象的输出(被控 制量)对控制器(controller)的输出没有影响。在这种控制系统中，不依赖 将被控量反送回来以形成任何闭环回路。 2.闭环控制系统 闭环控制系统(closed-loop control system)的特点是系统被控对象的 输出(被控制量)会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。闭环 控制系统有正反馈和负反馈，若反馈信号与系统给定值信号相反，则称为负 反馈( Negative Feedback)，若极性相同，则称为正反馈，一般闭环控制系 统均采用负反馈，又称负反馈控制系统。error)描述，它表示系统输出稳态 值与期望值之差﹔快是指控制系统响应的快速性，通常用上升时间来定量描 述。 闭环控制系统的例子很多。比如人就是一个具有负反馈的闭环控制系 统，眼睛便是传感器，充当反馈，人体系统能通过不断的修正最后作出各种 正确的动作。如果没有眼睛，就没有了反馈回路，也就成了一个开环控制系 统。 3 .阶跃响应 阶跃响应是指将一个阶跃输入（step function）加到系统上时，系统 的输出。稳态误差是指系统的响应进入稳态后﹐系统的期望输出与实际输出 之差。控制系统的性能可以用稳、准、快三个字来描述。稳是指系统的稳定 性(stability)，一个系统要能正常工作，首先必须是稳定的，从阶跃响应 上看应该是收敛的﹔准是指控制系统的准确性、控制精度，通常用稳态误差 来(Steady-state)
《过程控制》课件
感谢观看
THANKS
通过精确控制冶金过程中的各种参数，实现 高效、低耗、高质量的冶金生产。
详细描述
在冶金过程中，自动化控制系统通过对熔炼 、连铸、轧制等环节的温度、压力、流量、 成分等参数的监测和调节，实现高效、低耗 、高质量的生产。这有助于提高冶金产品的 质量和降低生产成本。
电力过程控制实例
总结词
通过自动化技术实现对电力生产过程的控制 ，确保电力供应的稳定和安全。
工业4.0与过程控制的融合发展
总结词
工业4.0强调的是数字化、智能化和互联化，与过程控制技术的融合将推动工业生产的进一步升级。
详细描述
工业4.0通过物联网、边缘计算等技术，实现设备间的互联互通和数据共享，为过程控制提供了更广阔的应用场 景。同时，工业4.0也促进了生产过程的自动化和智能化，提高了生产效率和产品质量。
工业网络与安全问题挑战
工业网络安全挑战
随着工业自动化和信息化的发展，工业控制系统越来 越多地通过网络进行数据交换和远程控制，这使得工 业控制系统面临网络安全威胁和攻击的挑战。
数据安全挑战
工业控制系统中的数据涉及到企业的核心机密和生产 安全，一旦泄露或被篡改，将给企业带来巨大的经济 损失和安全风险。
要点二
稳定性挑战
在某些情况下，控制系统可能受到外部干扰或内部参数变 化的影响，导致系统稳定性下降，甚至出现振荡或发散。
复杂过程与非线性系统挑战
复杂过程挑战
许多实际的过程控制系统具有非线性、时变、不确定性 和耦合等特性，这使得对系统的建模和战
非线性系统在控制过程中表现出复杂的动态行为，如跳 跃、分岔和混沌等，这使得传统的线性控制方法难以应 对。
化工过程控制实例
总结词
过程控制(关键质量控制点的识别及管控)课件
案例三：食品加工过程的关键质量控制点
总结词
食品加工过程中的关键质量控制点主要涉及原料质量 、加工工艺、卫生条件和储存运输等方面。
详细描述
在食品加工过程中，关键质量控制点包括原料验收、加 工工艺控制、卫生条件保持和成品储存运输等。原料验 收涉及原料质量、新鲜度等方面的检测；加工工艺控制 涉及加热、冷却、杀菌等方面的工艺参数控制；卫生条 件保持涉及设备清洁、人员卫生等方面的管理；成品储 存运输涉及温度、湿度、安全等方面的控制。这些关键 质量控制点对于保证食品安全和质量至关重要。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
总结与展望
课程总结
关键质量控制点的重要性
识别并管控关键质量控制点是确保生产过程稳定、产品合格的关 键措施。
课程内容的回顾
本课件介绍了如何识别关键质量控制点、如何制定有效的管控措施 以及实施过程中的注意事项等内容。
实际应用案例分析
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
关键质量控制点的管控
预防措施
制定预防措施计划
01
针对关键质量控制点，制定预防措施计划，明确责任人、时间
节点和实施方案。
培训员工
02
对员工进行关键质量控制点相关知识和技能的培训，提高员工
的质量意识和操作技能。
定期检查设备
03
对关键设备进行定期检查和维护，确保设备处于良好状态，避
案例二：电子产品生产过程的关键质量控制点
总结词
电子产品生产过程中的关键质量控制点主要涉及电路 设计、元件选择、生产工艺和测试等方面。
详细描述
在电子产品生产过程中，关键质量控制点包括电路设 计审核、元件质量检测、生产环境控制和成品测试等 。电路设计审核涉及电路原理、布线设计等方面；元 件质量检测涉及元件规格、性能检测等方面；生产环 境控制涉及温度、湿度、洁净度等方面的控制；成品 测试涉及功能测试、性能测试等方面。这些关键质量 控制点对于保证电子产品性能和可靠性至关重要。
过程控制管理课件
详细描述
过程改进与优化是过程控制管理的持续追求。基于对过程的测量与监控结果，不断分析、总结和改进 过程中存在的问题，优化过程的参数、规则和流程，以提高过程的性能。这有助于提高产品的质量、 降低成本并增强过程的可靠性。
03
过程控制管理的实施步 骤
过程分析与评估
总结词
识别关键过程、确定过程要求和目标
详细描述
控制图显示了过程数据的均值、上控制限和 下控制限。通过监测数据点是否超出控制限 ，控制图可以帮助管理者识别过程的异常波 动，及时采取措施解决问题，确保过程的稳 定性和一致性。
统计过程控制
总结词
统计过程控制是一种系统的方法，用于管理 和改进过程的性能。
详细描述
统计过程控制使用统计技术来分析和控制过 程的各个阶段，通过收集和分析数据来识别 异常波动和改进机会。这种方法有助于减少
改进成果分享
分享改进成果，推广成功经验 ，促进持续改进文化的深入发
展。
跨部门协作与沟通
沟通机制建立
建立有效的沟通机制，如定期召开部门会议 、设立跨部门联络员等。
问题协调与解决
在遇到问题时，及时协调相关部门共同解决 ，确保问题得到妥善处理。
信息共享平台
建立信息共享平台，方便各部门获取相关信 息和数据，提高信息传递效率。
研发项目提供更多的资源和支持。
案例二：研发项目的流程优化
总结词
激发创新思维，培养创新人才
详细描述
为了提高研发项目的创新性和成功率，企业需要激发员工的创新思维和创造力。通过开展创意征集、 头脑风暴等活动，鼓励员工积极提出新的想法和解决方案。同时，建立创新人才培养机制，为企业的 长期发展提供源源不断的创新人才支持。
特点
过程控制管理强调对整个过程的 系统管理和控制，包括对输入、 输出和过程本身的监控和调整， 以确保最终结果符合预期目标。
过程改进与优化是过程控制管理的持续追求。基于对过程的测量与监控结果，不断分析、总结和改进 过程中存在的问题，优化过程的参数、规则和流程，以提高过程的性能。这有助于提高产品的质量、 降低成本并增强过程的可靠性。
03
过程控制管理的实施步 骤
过程分析与评估
总结词
识别关键过程、确定过程要求和目标
详细描述
控制图显示了过程数据的均值、上控制限和 下控制限。通过监测数据点是否超出控制限 ，控制图可以帮助管理者识别过程的异常波 动，及时采取措施解决问题，确保过程的稳 定性和一致性。
统计过程控制
总结词
统计过程控制是一种系统的方法，用于管理 和改进过程的性能。
详细描述
统计过程控制使用统计技术来分析和控制过 程的各个阶段，通过收集和分析数据来识别 异常波动和改进机会。这种方法有助于减少
改进成果分享
分享改进成果，推广成功经验 ，促进持续改进文化的深入发
展。
跨部门协作与沟通
沟通机制建立
建立有效的沟通机制，如定期召开部门会议 、设立跨部门联络员等。
问题协调与解决
在遇到问题时，及时协调相关部门共同解决 ，确保问题得到妥善处理。
信息共享平台
建立信息共享平台，方便各部门获取相关信 息和数据，提高信息传递效率。
研发项目提供更多的资源和支持。
案例二：研发项目的流程优化
总结词
激发创新思维，培养创新人才
详细描述
为了提高研发项目的创新性和成功率，企业需要激发员工的创新思维和创造力。通过开展创意征集、 头脑风暴等活动，鼓励员工积极提出新的想法和解决方案。同时，建立创新人才培养机制，为企业的 长期发展提供源源不断的创新人才支持。
特点
过程控制管理强调对整个过程的 系统管理和控制，包括对输入、 输出和过程本身的监控和调整， 以确保最终结果符合预期目标。
《过程控制方法》课件
保证产品质量：过 程控制可以确保生 产过程中的产品质 量，减少不良品的 产生。
降低生产成本：通 过过程控制，可以 减少浪费，降低生 产成本。
提高企业竞争力： 通过过程控制，可 以提高企业的生产 效率和质量，从而 提高企业的竞争力。
过程控制的应用领域
制造业：生产 过程的控制和
优化
化工行业：化 学反应过程的
过程状态符合要求
比较标准与实际状态
测量实际状态：测量实际过 程中的状态
确定标准：设定一个理想的 标准状态
比较差异：比较标准状态和 实际状态之间的差异
调整控制：根据差异调整控 制策略，使实际状态接近标
准状态
采取行动进行纠正
确定问题原因：分析问题产生的原 因，找出关键因素
实施纠正措施：按照制定的纠正措 施进行实施
过程控制方法
汇报人：
单击输入目录标题 过程控制方法概述 过程控制方法分类 过程控制方法实施步骤 过程控制方法优缺点分析 过程控制方法应用案例分析
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过程控制方法概述
过程控制定义
过程控制：指 对生产过程中 的各种因素进 行监测和控制， 以保证产品质 量和生产效率
过程控制方法： 包括统计过程 控制（SPC）、 实时过程控制
集成化：过程控制与其他领域的集成，如物联网、大数据等，实现跨领域的协同控制
绿色化：注重环保和节能，采用绿色工艺和设备，实现可持续发展
网络化：利用互联网、云计算等技术，实现过程控制的远程监控和诊断，提高生产效率 和安全性
THANK YOU
汇报人：
控制方法：采用PID控制、模糊控制等方法进行过程控制
实施效果：产品质量得到提高，能耗降低，生产效率提升 案例启示：过程控制方法在化工行业中具有广泛的应用前景，能够有效 提高生产效率和产品质量。
1过程控制概述
测量变送 Gm (s)
单回路控制系统方框图
第1章 过程控制概述
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类
控制系统中常用的名词术语
被控对象（对象）：需要实现控制的设备、机器或生产过程， 称为被控对象，例如锅炉． 被控变量（被调量、被调参数）y：指需要控制的工艺参数， 如加热器的温度、锅炉汽包水位等。它是被控对象的输出信 号。在控制系统方块图中，它也是自动控制系统的输出信号。 但它是理论上的真实值，由测量变送器输出的信号是被控变 量的测量值x。 设定值（给定值）：被控变量的目标值（预定值），称为设 定值。当它由工业调节器内部给出时称为内给定值，最常见 的内给定值是一个常数，它对应于被控变量所需保持的工艺 参数值。当它产生于外界某一装置，并输入至调节器时称为 外给定值。
1.2 过程控制的任务及要求
过程控制与其它相关学科
控制原理 与方法 最优化 方法与技术
系统仿真 技术
控制工程
计算机 与网络技术
生产工艺 与对象机理
测量与控制 仪表
第1章 过程控制概述
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类 1.过程控制系统的组成
过程控制
{ 自动化仪表{
第1章 过程控制概述
1.1 过程控制发展概况
直接数字控制DDC和监督控制SCC
显示 计 输出接口 执行器 打印 算 机 输入接口 测量变送 报警
SCC 计 算 机 给定 测量 DDC╱调节器 控制 生 产 过 程
…
生 产 过 程
…
DDC
SCC
第1章 过程控制概述
1.1 过程控制发展概况
3.基于网络的全盘自动化阶段（20世纪70年代中期——） 过程控制发展的高级阶段。主要特点： (1)开始采用智能单元组合仪表； (2)成份在线检测与数据处理技术的应用日益广泛； (3)模拟调节仪表的品种不断增加，可靠性不断提高； (4)电动仪表实现了本质安全防爆； (5)过程控制由单一的仪表控制发展到计算机/仪表 分布式控制，如DCS、FCS； (6)过程辨识、最优控制、最优估计以及多变量解耦 控制等获得广泛应用。
过程控制系统ppt课件
气动执行器：其作用是接受调节器送来的信号， 相应地去改变操纵变量以稳定被控变量。46.
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
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
过程控制技术PPT课件
1.1 过程控制发展简介
过程控制经历了基地式仪表、单元组合仪表、计算机直接数字控制、集散控制、现场总 线和网络控制等几个时期，可将它们大致划分为三个阶段。 1.1.1仪表控制阶段
这个阶段分为基地式仪表和单元组合仪表两个时间段。
1
20 世纪 40 年代前，过程工业生产处在初级阶段，许多作业流程靠手工、凭经验进行。 50年代前后，生产控制开始采用笨重的基地式仪表（Instruments on Base）随设备就地分散 安装，一套生产设备，一套体积不小的检测与控制仪表伴随，不同系统之间没有什么联系，测 量与控制内容大多是一些热工参量的定值控制，其目的是要保证产品质量和数量的稳定。
最大动态偏差maximumdynamicdeviation与超调在阶跃响应中响应曲线被控量随时间的变化规律偏离最终稳态值的最大幅度数值就是最大动态偏差通常是响应的第一个波峰与稳态值的距离如图12中最大偏差占响应曲线稳态值的百分比称为超调量overshoot显然最大动态偏差与超调量之间具有相同的物理含义区别是
Control）等。这对于提高产品质量和生产能力起到了积极的促进作用。
3
1.1.3 网络过程自动化阶段
进入 20 世纪 80 年代以后，集散控制系统进一步发展，同时出现了具有一定智能的仪表 和执行机构。到 80 年代末、90 年代初期，现场总线控制系统（Field-bus Control Systems, FCS）问世，它突破了集散控制系统采用通信专用网络的局限，采用公开化、标准化的网络协 议，实现不同网络的互联互通；它保留集散控制系统的分散布置特点，将集中控制功能彻底下 放到现场，同时加强现场信息采集、数据计算和故障诊断等自治能力。它的基层网络不仅联接 现场检测与控制设备，而且沟通与上层网络的联系，进一步增强了生产现场的控制能力，提高 了系统的灵活性和可靠性。它主要由三部分组成：现场智能仪表、控制器和总线监督与组态计 算机组成。典型的现场总线产品有：Profibus 、基金会现场总线（Foundation Fieldbus, FF）、LonWorks 总线、CAN 总线（Control Area Network）和 HART总线（Highway Addressable Remote Transducer）。
过程控制经历了基地式仪表、单元组合仪表、计算机直接数字控制、集散控制、现场总 线和网络控制等几个时期，可将它们大致划分为三个阶段。 1.1.1仪表控制阶段
这个阶段分为基地式仪表和单元组合仪表两个时间段。
1
20 世纪 40 年代前，过程工业生产处在初级阶段，许多作业流程靠手工、凭经验进行。 50年代前后，生产控制开始采用笨重的基地式仪表（Instruments on Base）随设备就地分散 安装，一套生产设备，一套体积不小的检测与控制仪表伴随，不同系统之间没有什么联系，测 量与控制内容大多是一些热工参量的定值控制，其目的是要保证产品质量和数量的稳定。
最大动态偏差maximumdynamicdeviation与超调在阶跃响应中响应曲线被控量随时间的变化规律偏离最终稳态值的最大幅度数值就是最大动态偏差通常是响应的第一个波峰与稳态值的距离如图12中最大偏差占响应曲线稳态值的百分比称为超调量overshoot显然最大动态偏差与超调量之间具有相同的物理含义区别是
Control）等。这对于提高产品质量和生产能力起到了积极的促进作用。
3
1.1.3 网络过程自动化阶段
进入 20 世纪 80 年代以后，集散控制系统进一步发展，同时出现了具有一定智能的仪表 和执行机构。到 80 年代末、90 年代初期，现场总线控制系统（Field-bus Control Systems, FCS）问世，它突破了集散控制系统采用通信专用网络的局限，采用公开化、标准化的网络协 议，实现不同网络的互联互通；它保留集散控制系统的分散布置特点，将集中控制功能彻底下 放到现场，同时加强现场信息采集、数据计算和故障诊断等自治能力。它的基层网络不仅联接 现场检测与控制设备，而且沟通与上层网络的联系，进一步增强了生产现场的控制能力，提高 了系统的灵活性和可靠性。它主要由三部分组成：现场智能仪表、控制器和总线监督与组态计 算机组成。典型的现场总线产品有：Profibus 、基金会现场总线（Foundation Fieldbus, FF）、LonWorks 总线、CAN 总线（Control Area Network）和 HART总线（Highway Addressable Remote Transducer）。
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4. 定值控制
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，
使被控量尽量保持接近或等于设定值。
如蒸汽锅炉中的液位控制
第一章 概述--过程控制
5．过程控制多种分类方法 按被控参数分类：
温度、压力、流量、液位或物位控制系统、物性 控制系统、成分控制系统 按被控量数分类： 单变量过程控制系统、多变量过程控制系统 按设定值分类： 定值控制系统、随动（伺服）控制系统
y() t
第一章 概述--过程控制
1．衰减比和衰减率
衰减比等于两个相邻 y 同向波峰值之比。
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
电加热锅炉控制方案
人工液位调节
电加热器加热水 产生一定压力的 热水或蒸汽，并 通过输汽管供给 用户或下一个工 序，为了及时补 充因蒸发而不断 减少的锅炉水量， 用水泵连续地加
入冷水。
电加热锅炉的简易流程图
始终保持一定高度 冶炼好的铁水和炉渣定期或连续排出
其间涉及多种参数的控制
流量、压力、温度、物位（液位）等
什么是过程控制
过程控制(Process Control)
是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部 门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动 控制。
主要解决
各种生产过程中的温度、压力、流量、液位(或 物位)、以及成分等参数的自动监测和控制问题。
1.3 过程控制系统的性能指标
稳定性、准确性和快速性
定值控制系统在于恒定，要求克服干扰，使系 统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于 设定值。
随动（伺服）控制系统的主要目标是跟踪，即 稳、准、快地跟踪设定值。
第一章 概述--过程控制
y
r
y1
y3
0
ts
图1.4 过程控制系统阶跃响应曲线
眼、脑、手分别担负了检测、运算和执行三个任务， 来完成测量、求偏差、再控制以纠正偏差的全过程。
电加热锅炉控制方案
液位自动控制
由检测/变 送、控制 器、执行 器三个部 分组成的 自动化装 置完成液 位的自动 控制。
电加热锅炉控制方案 液位自动控制
LT 表示液位变送器 控制
器
检测/ 变送
保护
LC 表示液位控制器
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙 CaCO3高温===CaO+CO2↑；CaO+SiO2==CaSiO3 ；炉渣主要成分
炼铁过程
高炉物料流程及设备示意图
连续生产过程
高炉生产是连续生产过程
热风不断从风口鼓入 高炉下部的焦炭不断燃烧 矿石不断溶化而下降 炉料从炉顶一批批装入，使高炉内料柱
第一章 概述--过程控制
r
u
控制器
执行机构
被控过程
y
检测与变送仪表 图1.1 过程控制系统基本结构图
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
第一章 概述--过程控制
一、过程工业的特点
生产过程的连续性 复杂的大系统， 存在不确定性、时变性以及非
线性等因素 生产环境恶劣，生产条件苛刻
高温、低温、高压、真空、易爆、有毒……
所以，工业过程控制的特点 强调实时性和整体性 全局优化的重要性 安全性要求
第一章 概述--过程控制
二、过程控制系统的特点
1. 被控过程的多样性 石油化工过程、钢铁生产中的冶炼过程…… 被控量的多样性：压力 温度 流量 液位 ……
1.1 过程控制的任务与目标
过程控制的任务
在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性的 基础上，应用控制理论对系统进行分析与综合， 以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用 适宜的技术手段和自动化装置，达到优质、高产、 低耗的控制目标。
过程控制的目标
安全性 越限、事故报警；连锁保护；故障预测与诊断；容错 稳定性 抑制干扰、保持生产过程的稳定运行 经济性 低成本、高效益、少能耗
过程控制
est
1 概述
est
第一章 概述--过程控制
本章学习内容
1.1 过程控制的任务与目标 1.2 过程控制系统的组成与特点 1.3 过程控制系统的性能指标 1.4 过程控制的进展
第一章 概述--过程控制
1.1 过程控制的任务与目标
自动化技术在工业领域的广泛应用
自动化技术应用于冶金工业
2. 控制方案的多样性 系统硬件 调节仪表、控制器、执行机构（调节阀）、检测与变
送仪表
控制算法 PID控制、复杂控制、先进控制、智能控制等 软件设计
第一章 概述--过程控制
3. 被控过程属慢过程、多参数控制
连续工业过程大惯性和大滞后决定了被控过程为慢过程 被控量有压力、流量、液位、温度、成分等多个
物料
产品
生产过程
物理变化 化学变化 生化反应 物质能量的传递
第一章 概述--过程控制
炼铁过程
铁矿石、焦炭、石灰石和空气
铁矿石
生铁
还原过程
（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂 C+O2点燃===CO2；CO2+C高温===2CO
（2）氧化铁被CO还原成铁 Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于石油化工
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于电力工业
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于轻工业
自动化技术的两个重要分支
自动化 技术
运动控制
过程控制
第一章 概述--过程控制 工业生产过程
装置
被测 变量
L 液位 F 流量 P 压力 T 温度
仪表 功能
T 变送 C 控制 I 指示 R 记录 A 报警
执行 机构
带控制点的工艺流程图 被控 对象
第一章 概述--过程控制
过程控制系统由以下几部分组成： 1．被控过程（或对象）； 2．用于生产过程参数检测的检测与变送仪表； 3．控制器； 4．执行机构； 5．报警、保护和连锁等其它部件.
如锅炉燃烧中空气量随燃料量的随机变化而变化，以保证燃料的充分燃烧
第一章 概述--过程控制
按参数性质分类： 集中参数控制系统、分布参数控制系统
按控制算法分类： 简单控制系统、复杂控制系统、先进或高级控制 系统
按控制器形式分类： 常规仪表过程控制系统、计算机过程控制系统
第一章 概述--过程控制
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，
使被控量尽量保持接近或等于设定值。
如蒸汽锅炉中的液位控制
第一章 概述--过程控制
5．过程控制多种分类方法 按被控参数分类：
温度、压力、流量、液位或物位控制系统、物性 控制系统、成分控制系统 按被控量数分类： 单变量过程控制系统、多变量过程控制系统 按设定值分类： 定值控制系统、随动（伺服）控制系统
y() t
第一章 概述--过程控制
1．衰减比和衰减率
衰减比等于两个相邻 y 同向波峰值之比。
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
电加热锅炉控制方案
人工液位调节
电加热器加热水 产生一定压力的 热水或蒸汽，并 通过输汽管供给 用户或下一个工 序，为了及时补 充因蒸发而不断 减少的锅炉水量， 用水泵连续地加
入冷水。
电加热锅炉的简易流程图
始终保持一定高度 冶炼好的铁水和炉渣定期或连续排出
其间涉及多种参数的控制
流量、压力、温度、物位（液位）等
什么是过程控制
过程控制(Process Control)
是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部 门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动 控制。
主要解决
各种生产过程中的温度、压力、流量、液位(或 物位)、以及成分等参数的自动监测和控制问题。
1.3 过程控制系统的性能指标
稳定性、准确性和快速性
定值控制系统在于恒定，要求克服干扰，使系 统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于 设定值。
随动（伺服）控制系统的主要目标是跟踪，即 稳、准、快地跟踪设定值。
第一章 概述--过程控制
y
r
y1
y3
0
ts
图1.4 过程控制系统阶跃响应曲线
眼、脑、手分别担负了检测、运算和执行三个任务， 来完成测量、求偏差、再控制以纠正偏差的全过程。
电加热锅炉控制方案
液位自动控制
由检测/变 送、控制 器、执行 器三个部 分组成的 自动化装 置完成液 位的自动 控制。
电加热锅炉控制方案 液位自动控制
LT 表示液位变送器 控制
器
检测/ 变送
保护
LC 表示液位控制器
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙 CaCO3高温===CaO+CO2↑；CaO+SiO2==CaSiO3 ；炉渣主要成分
炼铁过程
高炉物料流程及设备示意图
连续生产过程
高炉生产是连续生产过程
热风不断从风口鼓入 高炉下部的焦炭不断燃烧 矿石不断溶化而下降 炉料从炉顶一批批装入，使高炉内料柱
第一章 概述--过程控制
r
u
控制器
执行机构
被控过程
y
检测与变送仪表 图1.1 过程控制系统基本结构图
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
第一章 概述--过程控制
一、过程工业的特点
生产过程的连续性 复杂的大系统， 存在不确定性、时变性以及非
线性等因素 生产环境恶劣，生产条件苛刻
高温、低温、高压、真空、易爆、有毒……
所以，工业过程控制的特点 强调实时性和整体性 全局优化的重要性 安全性要求
第一章 概述--过程控制
二、过程控制系统的特点
1. 被控过程的多样性 石油化工过程、钢铁生产中的冶炼过程…… 被控量的多样性：压力 温度 流量 液位 ……
1.1 过程控制的任务与目标
过程控制的任务
在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性的 基础上，应用控制理论对系统进行分析与综合， 以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用 适宜的技术手段和自动化装置，达到优质、高产、 低耗的控制目标。
过程控制的目标
安全性 越限、事故报警；连锁保护；故障预测与诊断；容错 稳定性 抑制干扰、保持生产过程的稳定运行 经济性 低成本、高效益、少能耗
过程控制
est
1 概述
est
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本章学习内容
1.1 过程控制的任务与目标 1.2 过程控制系统的组成与特点 1.3 过程控制系统的性能指标 1.4 过程控制的进展
第一章 概述--过程控制
1.1 过程控制的任务与目标
自动化技术在工业领域的广泛应用
自动化技术应用于冶金工业
2. 控制方案的多样性 系统硬件 调节仪表、控制器、执行机构（调节阀）、检测与变
送仪表
控制算法 PID控制、复杂控制、先进控制、智能控制等 软件设计
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3. 被控过程属慢过程、多参数控制
连续工业过程大惯性和大滞后决定了被控过程为慢过程 被控量有压力、流量、液位、温度、成分等多个
物料
产品
生产过程
物理变化 化学变化 生化反应 物质能量的传递
第一章 概述--过程控制
炼铁过程
铁矿石、焦炭、石灰石和空气
铁矿石
生铁
还原过程
（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂 C+O2点燃===CO2；CO2+C高温===2CO
（2）氧化铁被CO还原成铁 Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于石油化工
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于电力工业
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于轻工业
自动化技术的两个重要分支
自动化 技术
运动控制
过程控制
第一章 概述--过程控制 工业生产过程
装置
被测 变量
L 液位 F 流量 P 压力 T 温度
仪表 功能
T 变送 C 控制 I 指示 R 记录 A 报警
执行 机构
带控制点的工艺流程图 被控 对象
第一章 概述--过程控制
过程控制系统由以下几部分组成： 1．被控过程（或对象）； 2．用于生产过程参数检测的检测与变送仪表； 3．控制器； 4．执行机构； 5．报警、保护和连锁等其它部件.
如锅炉燃烧中空气量随燃料量的随机变化而变化，以保证燃料的充分燃烧
第一章 概述--过程控制
按参数性质分类： 集中参数控制系统、分布参数控制系统
按控制算法分类： 简单控制系统、复杂控制系统、先进或高级控制 系统
按控制器形式分类： 常规仪表过程控制系统、计算机过程控制系统
第一章 概述--过程控制