实现特殊工艺要求的过程控制系统课件
合集下载
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控制系统课件
2、单闭环比值控制系统
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
4
制系统
问题：可以精确的控制q1与q2的比值关系，但q1的值不可控，主 流量可以因干扰作用或负荷的升降而任意变化。适用于负荷变化不 大的场合。
丁烯洗涤塔的任务是除去丁烯馏分中所夹带的乙腈，为了保证洗 涤质量，要求根据进料流量配以一定比例的洗涤水量。
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
22
制系统
2. 均匀控制的特点
1、结构上无特殊性 同样一个单回路液位控制系统，由于控制作用强弱不一，既
可以是单回路定值控制系统，也可以是均匀控制系统。因此均匀 控制是靠降低控制回路的灵敏度而不是靠结构变化获得的。
2、参数有变化，而且是缓慢地变化 因为均匀控制是前后设备物料供求之间的均匀，所以表征
2 20
3、比值控制系统中的动态补偿
在某些特殊的生产工艺中，对比值控制的要求非常高，即不仅在
静态工况下要求两种物料流量的比值一定，而且在动态情况下也要求
两种物料流量的比值一定。
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
15
制系统
为实现动态比值一定，必须满足
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
8
制系统
硝酸生产控制系统
氧化炉温度串级－比值控制流程图
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
9
制系统
在变换炉生产过程中，半水煤气与水蒸气的量需保持一定的比值， 但其比值系数要随一段触媒层的温度变化而变化，才能在较大负荷变 化下保持良好的控制质量。在这里，蒸汽与半水煤气的流量经测量变 送后，送往除法器，计算得到它们的实际比值，作为流量比值控制器 FC的测量值。而FC的给定值来自温度控制器TC，最后通过调整蒸汽 量（实际上是调整了蒸汽与半水煤气的比值）来使变换炉触媒层的温 度恒定在规定的数值上。
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
4
制系统
问题：可以精确的控制q1与q2的比值关系，但q1的值不可控，主 流量可以因干扰作用或负荷的升降而任意变化。适用于负荷变化不 大的场合。
丁烯洗涤塔的任务是除去丁烯馏分中所夹带的乙腈，为了保证洗 涤质量，要求根据进料流量配以一定比例的洗涤水量。
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
22
制系统
2. 均匀控制的特点
1、结构上无特殊性 同样一个单回路液位控制系统，由于控制作用强弱不一，既
可以是单回路定值控制系统，也可以是均匀控制系统。因此均匀 控制是靠降低控制回路的灵敏度而不是靠结构变化获得的。
2、参数有变化，而且是缓慢地变化 因为均匀控制是前后设备物料供求之间的均匀，所以表征
2 20
3、比值控制系统中的动态补偿
在某些特殊的生产工艺中，对比值控制的要求非常高，即不仅在
静态工况下要求两种物料流量的比值一定，而且在动态情况下也要求
两种物料流量的比值一定。
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
15
制系统
为实现动态比值一定，必须满足
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
8
制系统
硝酸生产控制系统
氧化炉温度串级－比值控制流程图
过程控制及自动化仪表第七章实现特殊工艺要求的过程控
9
制系统
在变换炉生产过程中，半水煤气与水蒸气的量需保持一定的比值， 但其比值系数要随一段触媒层的温度变化而变化，才能在较大负荷变 化下保持良好的控制质量。在这里，蒸汽与半水煤气的流量经测量变 送后，送往除法器，计算得到它们的实际比值，作为流量比值控制器 FC的测量值。而FC的给定值来自温度控制器TC，最后通过调整蒸汽 量（实际上是调整了蒸汽与半水煤气的比值）来使变换炉触媒层的温 度恒定在规定的数值上。
过程控制系统ppt课件
2、调节原理 二、稳定边界法（临界比例度法）
4、变送器：一般为“＋”； 一般控制系统中，有效办法是采用串级控制。
当口径A和差压(P1-P2)一定时，流量Q仅随阻尼的
变化而变化。改变阀门的开启程度，可改变流通阻力而 控制介质流量。
二、控制阀的流量特性
1、概念
l Q ,L Q max
Ql f( )(33)
§2-2 被控参数和控制参数的选择
一、被控参数(即被控量)的选择
1.选择的意义
2. 选择方法
(1).选直接参数
即能直接发映生产过程产品产量和质量，以及安全 运行的参数。(如锅炉锅筒的水位控制。)
(2).选间接参数
当选直接参数有困难时采用。(如用反应釜的温度 控制间接实现化学反应的质量控制。)
3. 选间接参数的原则
它是每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即：
B1 B2
B1
2．超调量和最大动态偏差：
随动控制系统中，超调量（Overshoot）σ定义为：
B1 100%
C
定值控制系统采用最大动态偏差A表示超调程度。即：
3．余差：
A B1 C
它是控制系统的最终稳态偏差e(∞)。在阶跃输入作
用下，余差（Steady-state error）为：
以液体储槽的水位控制为例进行说明。
1、控制原理(如下图)
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方块图
1-1典型单回路控制系统
3、主要组成部分
(1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2)、检测变送单元： (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。常见的
• 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。 • 间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。 • 间接参数要有足够的灵敏度。
4、变送器：一般为“＋”； 一般控制系统中，有效办法是采用串级控制。
当口径A和差压(P1-P2)一定时，流量Q仅随阻尼的
变化而变化。改变阀门的开启程度，可改变流通阻力而 控制介质流量。
二、控制阀的流量特性
1、概念
l Q ,L Q max
Ql f( )(33)
§2-2 被控参数和控制参数的选择
一、被控参数(即被控量)的选择
1.选择的意义
2. 选择方法
(1).选直接参数
即能直接发映生产过程产品产量和质量，以及安全 运行的参数。(如锅炉锅筒的水位控制。)
(2).选间接参数
当选直接参数有困难时采用。(如用反应釜的温度 控制间接实现化学反应的质量控制。)
3. 选间接参数的原则
它是每经过一个周期后，波动幅度衰减的百分数，即：
B1 B2
B1
2．超调量和最大动态偏差：
随动控制系统中，超调量（Overshoot）σ定义为：
B1 100%
C
定值控制系统采用最大动态偏差A表示超调程度。即：
3．余差：
A B1 C
它是控制系统的最终稳态偏差e(∞)。在阶跃输入作
用下，余差（Steady-state error）为：
以液体储槽的水位控制为例进行说明。
1、控制原理(如下图)
液位变送器 液位控制器
执行器
2、系统方块图
1-1典型单回路控制系统
3、主要组成部分
(1)、被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。 (2)、检测变送单元： (3)、控制器：实时地对被控系统施加控制作用。 (4)、执行器：将控制信号进行放大以驱动控制阀。常见的
• 必须考虑工艺生产的合理性和仪表的现状。 • 间接参数应与直接参数有某种单值函数关系。 • 间接参数要有足够的灵敏度。
特殊过程及关键工序控制程序
特殊过程及关键工序控制程序-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN特殊过程及关键工序控制程序版本D修订 01.目的为了确保中建七局有限公司总部所承接的工程项目在产品的实现过程中，特殊过程及关键工序处于受控状态，特制定特殊过程及关键工序控制程序。
2.适用范围本特殊过程及关键工序控制程序适用于:公司总部、直营公司、事业部(项目部)在施工过程各个阶段的特殊过程及关键工序的确认与控制。
3 术语解释一般过程:是指按常规管理其质量较易控制的过程。
关键工序:是指对产品的性能或外观有重要影响的工序。
特殊过程:对形成的产品是否合格不易或不能经济地进行检验、验收的过程。
4.职责技术质量部技术质量部是本程序的归口管理部门;编制特殊过程及关键工序质量控制文件。
对直营公司(项目部)针对特殊过程及关键工序编制的单项施工技术方案(措施)实施情况进行监督、检查。
人力资源部负责特殊过程及关键工序实施人员的培训工作。
直营公司、事业部(项目部) 编制针对特殊过程及关键工序的单项施工技术方案(措施)，实施特殊过程及关键工序的具体控制活动。
5.工作程序特殊过程及关键工序的确认原则关键工序的确认原则a.影响结构安全的工序。
如:深基坑支护、后浇带施工、转换梁施工、钢筋混凝土结构中的钢筋施工、模板支设、混凝土浇筑等。
b.影响建筑使用功能的过程。
如:电梯井垂直度控制、屋面防水、山墙渗水等。
c.影响建筑工程观感质量的过程。
如:外装饰工程。
d.影响工序交接质量的工序。
如:水电、暖通管道预埋件设置。
特殊过程的确认原则a.产品质量特性无法检验或无法经济检验的工序;b.产品质量特性需经使用后才能暴露出来的工序;c.产品质量特性需经破坏性试验才能暴露出来的工序。
如:基础灌注桩、地下室防水、钢筋焊接、预应力结构、大体积混凝土工程等。
关键工序及特殊过程的施工控制关键工序的施工控制a.项目部应在《施工组织设计》中明确界定关键工序。
实现特殊工艺要求的过程控制系统课件
信息技术
信息技术的发展为实现特殊工艺要求的过程控制系统的智能 化和自主化提供了强有力的支持，如大数据、云计算、物联 网等技术的应用，使得过程控制系统的数据处理能力、信息 传递速度和系统稳定性得到极大提升。
自动化技术
自动化技术的发展为实现特殊工艺要求的过程控制系统的自 动化和自主化提供了新的机遇，如智能传感器、执行器、控 制器等设备的应用，使得过程控制系统的响应速度、控制精 度和可靠性得到极大提升。
实现特殊工艺要求的过程控制系统课件
$number {01}
目录
• 引言 • 特殊工艺要求 • 过程控制系统基本组成 • 实现特殊工艺要求的过程控制系
统设计
目录
• 典型特殊工艺要求的过程控制系 统案例分析
• 实现特殊工艺要求的过程控制系 统的未来发展与挑战
01 引言
课程背景
工业发展的重要性
随着现代工业的不断发展，过程控制 技术已经成为各种工业领域中不可或 缺的一部分，尤其在特殊工艺要求方 面，如化工、石油、食品等行业。
04
实现特殊工艺要求的过程控 制系统设计
过程控制系统设计的基本原则
安全性
确保系统在各种条件下都能保持 安全稳定，避免潜在的风险和事
故。
可靠性
设计系统时考虑到冗余和备份， 确保系统的稳定运行，减少故障
率。
灵活性
系统应具备适应各种工艺流程和 变化的能力，方便进行参数调整
和扩展。
经济性
在满足功能需求的前提下，尽可 能降低系统的成本，提高性价比
详细描述
石油化工行业的反应控制系统是一个复杂的多变量控制系统，需要同时控制多个变量，如温度、压力、液位等。 为了实现精确控制，通常需要采用先进的控制算法，如神经网络、模糊控制等。此外，由于石油化工行业的反应 过程具有非线性特性，因此需要采用非线性控制方法来实现控制。
信息技术的发展为实现特殊工艺要求的过程控制系统的智能 化和自主化提供了强有力的支持，如大数据、云计算、物联 网等技术的应用，使得过程控制系统的数据处理能力、信息 传递速度和系统稳定性得到极大提升。
自动化技术
自动化技术的发展为实现特殊工艺要求的过程控制系统的自 动化和自主化提供了新的机遇，如智能传感器、执行器、控 制器等设备的应用，使得过程控制系统的响应速度、控制精 度和可靠性得到极大提升。
实现特殊工艺要求的过程控制系统课件
$number {01}
目录
• 引言 • 特殊工艺要求 • 过程控制系统基本组成 • 实现特殊工艺要求的过程控制系
统设计
目录
• 典型特殊工艺要求的过程控制系 统案例分析
• 实现特殊工艺要求的过程控制系 统的未来发展与挑战
01 引言
课程背景
工业发展的重要性
随着现代工业的不断发展，过程控制 技术已经成为各种工业领域中不可或 缺的一部分，尤其在特殊工艺要求方 面，如化工、石油、食品等行业。
04
实现特殊工艺要求的过程控 制系统设计
过程控制系统设计的基本原则
安全性
确保系统在各种条件下都能保持 安全稳定，避免潜在的风险和事
故。
可靠性
设计系统时考虑到冗余和备份， 确保系统的稳定运行，减少故障
率。
灵活性
系统应具备适应各种工艺流程和 变化的能力，方便进行参数调整
和扩展。
经济性
在满足功能需求的前提下，尽可 能降低系统的成本，提高性价比
详细描述
石油化工行业的反应控制系统是一个复杂的多变量控制系统，需要同时控制多个变量，如温度、压力、液位等。 为了实现精确控制，通常需要采用先进的控制算法，如神经网络、模糊控制等。此外，由于石油化工行业的反应 过程具有非线性特性，因此需要采用非线性控制方法来实现控制。
《复杂过程控制系统》课件
系统集成与优化
1 2 3
系统架构优化
研究和发展适用于复杂过程控制系统的架构，如 模块化、层次化和网络化架构，提高系统的可扩 展性和可维护性。
信息集成与共享
通过标准化和开放化的信息接口实现不同设备和 系统间的信息集成与共享，提高系统的协同工作 能力。
系统性能优化
研究和发展系统性能优化技术，如系统辨识、参 数优化和性能评价等，提高系统的整体性能和运 行效率。
06
结论
课程总结
复杂过程控制系统是工业自动化 领域中的重要分支，涉及多种学
科和技术。
通过本课程的学习，学生可以了 解复杂过程控制系统的基本概念
、原理、组成和设计方法。
本课程重点介绍了先进控制算法 、工业网络通信、系统集成等方 面的知识，为学生今后从事相关
领域的工作打下基础。
学习建议
01
深入理解基本概念和原理，掌握复杂过程控制系统 的核心知识点。
智能化与自动化
智能传感器与执行器
自动化决策支持
研发具有自感知、自适应和自决策功 能的智能传感器和执行器，提高系统 的感知和执行能力。
利用人工智能技术实现自动化决策支 持，减轻人工干预，提高系统的自主 决策能力。
智能控制算法
研究和发展适用于复杂过程的智能控 制算法，如模糊控制、神经网络控制 等，实现系统的自主调节和优化。
数据采集与处理
数据采集
通过传感器和变送器实时采集系统 中的各种参数，如温度、压力、流
量等。
数据处理
对采集到的原始数据进行滤波、去 噪、归一化等处理，提取出有用的
信息。
数据存储与备份
将处理后的数据存储在数据库中， 并定期进行备份，确保数据安全。
数据挖掘与分析
特殊过程控制程序
5.7.2 工艺人员依据鉴定报告编制《铆接作业参数标准规范》，设定铆接参数。 5.8 粘结作业参数设定的确认 5.8.1 粘结作业分为：蒙皮粘结，铝材粘结、玻璃粘结、地板粘结及内饰件粘结等。 5.8.2 工艺人员根据不同的粘结作业制定鉴定准备。 5.8.3 操作者按工艺人员的要求完成各类试样粘结，工艺人员组织对粘结试件进行质量实验 和检查。 5.8.4 工艺人员在作业及存放过程记录温度、湿度等环境条件参数。 5.8.2 工艺人员依据鉴定报告编制《粘结作业参数标准规范》，设定粘结参数。 5.9 特殊过程的再鉴定 5.9.1 每年对特殊过程的能力进行鉴定确认。 5.9.2 当改变工艺条件、使用材料或过程不稳定时，要及时进行再鉴定。
5.1.4 质量部对鉴定件或产品进行常规检测，公司内无法完成的检测内容由工艺人员负责到 有资质的部门进行检测，工艺人员对检测结果进行记录、分析。 5.1.5 对鉴定过程中所得过程参数、设备参数、检验结果数据，分别由工艺人员、质量人员 及设备员签字确认。 5.1.6பைடு நூலகம்鉴定过程完成后，由工艺人员填写特殊工序过程鉴定单，编制鉴定报告。 5.2 鉴定报告的内容及要求 5.2.1 鉴定报告的内容必须有鉴定日期、鉴定方法、参加人员、鉴定过程、鉴定结果及结论 分析。 5.2.2 鉴定报告要附有供货厂家提供的材质报告。 5.3 操作人员确定 5.3.1 人力资源部对特殊过程相关人员资格进行认定后方可上岗，要求：焊工上岗必须具备 国家劳动部颁发的焊工证；油漆工、铝铆工、粘结工上岗必须经专业知识培训并经公司考核 合格； 5.3.2 生产部编制《特殊过程人员清单》，至少两年一次对特殊过程人员进行考核，对其资 格进行再确认并记录 5.4 设备的确定 设备部按《设备管理程序》对设备进行认可及参数设定。 5.5 焊接作业参数设定的确认 5.5.1 操作者按工艺人员的要求完成各类试样焊接，工艺人员组织对焊接试件进行质量实验 和检查。 5.5.2 工艺人员依据鉴定报告编制《焊接作业参数标准规范》，设定焊接参数。 5.6 涂漆作业参数设定的确认 5.6.1 根据各材料及工艺要求，设定各工序的作业参数。 5.6.2 通过对产品的验证来确认作业参数设定的有效性。 5.6.3 制做试板样件，对涂装样件进行检验或委外检验（如漆膜厚度,外观光泽、颗粒、流 挂，漆膜硬度、附着力，漆膜耐水性、耐腐蚀性）。 5.6.4 依据实验结果编制《涂漆作业参数标准规范》，明确相关参数。 5.7 铆接作业参数设定的确认 5.7.1 操作者按工艺人员的要求完成各类试样铆接，工艺人员组织对铆接试件进行质量实验 和检查。
特殊过程控制资料PPT课件
4、特殊过程的识别
特殊过程的识别：是对特殊过程进行监控和确认的首要工作，关系 到特殊过程是否能得到应有的安排和控制的关键环节。
特殊过程识别三原则： 原则一：该过程是否形成了那些顾客要求的、产品的真正质量特性？与产品真正质量特性 无关的过程不是特殊过程。 例如（1）金属材料的表面磷化处理过程如果是为如汽车覆盖件的表面处理作准备，那么， 此过程对汽车覆盖件的表面处理质量亦即真正质量特性的形成至关重要，应为特殊过程。 如果磷化仅是为拉拔、冲压提高进一步加工时的润滑能力，并不形成产品的真正质量特性， 则不属特殊过程。 （2）气体保护焊焊丝拉制过程中的热处理退火过程，顾客对保护焊丝成品要求的真正质 量特性很明确，主要是化学成份和外径尺寸，对硬度和强度基本无要求。拉制过程中退火 的目的是降低材料在拉制过程中的硬度，为下一步的继续拉拨作准备而已，该过程根本不 形成产品的真正质量特性，因此他不应该是特殊过程。
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
18
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
划格法
盐雾试验
拉力试验
5、特殊过程的确认——实施要求、确认内容
组织应规定确认这些过程（工序）的安排，包括：
A）为过程（工序）的评审和批准所规定的准则； B）设备的认可和人员资格的鉴定； C）使用特定的方法和程序； D）记录的要求； E）再确认。
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）。
《过程控制系统概述》PPT课件
电气信息学院测控系
本课程在自动化类专业中的地位和作用
➢与自动控制理论的联系（思考自控的内容）； ➢与运动控制系统的区别； ➢主要应用场合； ➢支撑课程以及相关基础课程。 ➢在整个自动化大类专业中的地位；
电气信息学院测控系
本课程主要内容
➢基本概念
▪ 过程控制系统的概念和发展状况 ▪ 控制对象的数学模型
采集到的氧气流量，送入 流量变送器FT，再经过开 方器，其结果送到流量控 制器（调节器）FC作为流 量反馈值，与供氧量的设 定值比较，得到偏差值， 经过流量控制器（调节器） FC进行PID运算，输出控制 信号，去控制调节阀的开 度，从而改变供氧量的大 小，以满足生产工艺要求。
3
FC 4
2 FT
5
氧
气
界干扰，使被控量尽量保持接近或等于设定值。
电气信息学院测控系
5．过程控制有多种分类方法
• 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、程序控 制系统。
电气信息学院测控系
1.1 过程控制的任务与目标
• 生产过程：
– 是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。
• 生产过程的总目标：
– 以最经济的途径将原物料加工成预期的产品。
• 过程控制的任务:
– 了解工艺流程和动静态特性， – 实现生产过程的控制目标。
电气信息学院测控系
• 生产过程的要求：安全性,稳定性,经济性。
计算机控制技术。
电气信息学院测控系
二、过程控制的特点
1、被控过程的多样性 石油化工过程、钢铁生产中的冶炼和轧制过程、核
本课程在自动化类专业中的地位和作用
➢与自动控制理论的联系（思考自控的内容）； ➢与运动控制系统的区别； ➢主要应用场合； ➢支撑课程以及相关基础课程。 ➢在整个自动化大类专业中的地位；
电气信息学院测控系
本课程主要内容
➢基本概念
▪ 过程控制系统的概念和发展状况 ▪ 控制对象的数学模型
采集到的氧气流量，送入 流量变送器FT，再经过开 方器，其结果送到流量控 制器（调节器）FC作为流 量反馈值，与供氧量的设 定值比较，得到偏差值， 经过流量控制器（调节器） FC进行PID运算，输出控制 信号，去控制调节阀的开 度，从而改变供氧量的大 小，以满足生产工艺要求。
3
FC 4
2 FT
5
氧
气
界干扰，使被控量尽量保持接近或等于设定值。
电气信息学院测控系
5．过程控制有多种分类方法
• 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、程序控 制系统。
电气信息学院测控系
1.1 过程控制的任务与目标
• 生产过程：
– 是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。
• 生产过程的总目标：
– 以最经济的途径将原物料加工成预期的产品。
• 过程控制的任务:
– 了解工艺流程和动静态特性， – 实现生产过程的控制目标。
电气信息学院测控系
• 生产过程的要求：安全性,稳定性,经济性。
计算机控制技术。
电气信息学院测控系
二、过程控制的特点
1、被控过程的多样性 石油化工过程、钢铁生产中的冶炼和轧制过程、核
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（1）流量与检测信号呈非线性关系
K'K
q 1max q 2max
2
I24 I14
说明：当物料流量的比值一定、流量与其 检测信号呈平方关系时，比值器的参数与 物料流量的实际比值和最大值之比的乘积 也呈平方关系。
（2）流量与检测信号呈线性关系
K'
K q1max q2 max
I
' 2
4
I1' 4
说明：当物料流量的比值一定、流量与 其测量信号呈线性关系时，比值器的参 数与物料流量的实际比值和最大值之比 的乘积也呈线性关系。
（3）实例计算
已知某流量比值系统采用差压式流量计测量主副流量， 其最大量程分别为：
Q1max 12.5m3 / h Q2max 20m3 / h
工艺要求
K Q2 1.4 Q1
试计算不加开方器与加开方器后仪表的比值系数K’。
解: 不加开方器时:
K'
K2
Q2 1 max
Q2 2 max
1.42 12.52 202
0.766
加开方器后: K ' 1.4 12.5 0.875
20
2、比值控制系统中的非线性补偿
比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而 变化的特性，在设计比缓慢地变化 因为均匀控制是前后设备物料供求之间的均匀，所以表征
两个物料的参数都不应是某一固定值。那种试图把两个参数都 稳定不变的想法绝非均匀控制的目的。无需将两个参数平均分 配，而是视前后设备的特性及重要件等因素来确定其主次。
（1）测量变送环节的非线性特性
流量与测量信号无论是呈线性关系还是 呈非线性关系，其比值系数与负荷的大 小无关，均保持其为常数。但是，当流 量与测量信号呈非线性关系时对过程的 动态特性却是有影响的。
其输入－输出关系有：
p p
2 2
max
kq22 kq22max
采用DDZ－Ⅲ型仪表将差压信号 线性地转换为电流信号：
偿以及实施方案等； 4）了解均匀控制的特点及设计方法； 5）了解分程控制的特点及应用场合； 6）了解自动选择性控制的特点及应用场合。
7.1 比值控制系统
7.1.1比值控制系统概述
工艺要求。。。
1、开环比值控制系统
问题：Q2容易受干扰和非线性的影响 而破坏Q1与Q2的比值关系。
2、单闭环比值控制系统
终目的，而第三参数y(s)往往是产品质量指标。 在有些生产过程中，要求两种物料的流量比随第三个工艺参数的
要求而变化，也就是比值系数不是固定的而是随工况而变化的，这就是 变比值控制。
实例 硝酸生产控制系统
氧化炉温度串级－比值控制流程
7.1.2比值控制系统的设计
1、比值器参数的计算
如上所述，比值控制是解决不同物料流量之间的比例关系问题。当 使用单元组合仪表时，因输入－输出参数均为统一标准信号，所以，比 值器参数必须由实际物料流量的比值系数折算成仪表的标准统一信号。 以下分两种情况。
差压变送器的输出电流信号与开方器的输出电流信号之间的关系为：
I
' 2
4
I2 4
测量变送环节和开方器串接后总的静态放大系数为：
K
' 2
I
' 2
q2
q
q
4 q2 max
2 20
常量，它已不再受负荷变化的影响
3．比值控制系统中的动态补偿
在某些特殊的生产工艺中，对比值控制的要求非常高，即不仅在静 态工况下要求两种物料流量的比值一定，而且在动态情况下也要求两种 物料流量的比值一定。
《过程控制与自动化仪表》
教学理念：
教书育人要义 传道授业释疑； 师生同心协力, 共探过控真谛 。
熟悉仪表原理, 统领系统设计； 理论实践结合， 思维创新第一。
第7章 实现特殊要求过程控制系统
本章要点
1）了解比值控制的工业应用背景，熟悉比值控 制系统的结构类型；
2）掌握比值控制系统中比值器参数计算方法； 3）了解比值控制系统中的非线性补偿、动态补
图a图c是普通的单回路控制系统的控制结果，只有图b才体现 了均匀控制的思想，即L和F都缓慢波动且都稳定在一定范围内。
2. 均匀控制的特点
1、结构上无特殊性 同样一个单回路液位控制系统，由于控制作用强弱不一，既
可以是单回路定值控制系统，也可以是均匀控制系统。因此均匀 控制是靠降低控制回路的灵敏度而不是靠结构变化获得的。
图示
控制目标：
1、 稳定塔A的液位 解决的方法：
增加中间储存容器 2、稳定塔B的进料流量 解决的方法： 采用均匀控制
均匀控制的设计思想： 将液位控制与流量控制统一在一个控制系统中，从系统内部解决两种 工艺参数供求之间的矛盾，即使A塔的液位在允许的范围内波动的同 时，也使流量平稳缓慢地变化。 液位控制时前后设备的液位、流量关系
为实现动态比值一定，必须满足
Q2 Q1
s s
K
K为常数
动态补偿器的传递函数为
GZ
s
1
Gc2
Gm1
s
s G02 Gc2
s
sGm2 s G02 s
q2max q1max
注意：由于从动流量总要滞后于主动流量，所以动态补偿器一般应具有超前 特性。
4．比值控制系统的实现 比值控制的具体实现方案有两 种: 一、把两个流量的测量值相除，其商 作为调节器的反馈值，称为相除控制 方案。
问题：这种单闭环 比值控制系统可以 精确的控制Q1与 Q2的比值关系但 Q1的值不可控。
3、双闭环比值控制系统
问题：该控制方案 所用仪表较多，投 资较高。
比值设定方法：
F1T
给定值
F2T
F2C
相乘比值
F1T
F2T
F2C 给定值
相除比值
4、 变比值控制系统。。。 基于除法器的变比值控制
应该注意: 在变比值控制系统中，比值通常只是一种控制手段不是最
二、把一个流量的测量值乘以比值系 数，其乘积作为副调节器的设定值， 称为相乘控制方案。
在工程上，具体实现比值控制时，通常有比值器、乘法器或除法器等 单元仪表可供选用，相当方便。
7.2 均控制系统
7.2.1 均匀控制的提出与特点
1．均匀控制的提出
均匀控制系统具有使控制量与被控制量均匀缓慢地在一定范 围内变化的特殊功能。
I2
p2 p2 max
(20
4)
4
测量变送环节是非线性的，其静态放大系数为：
K2
I 2 q 2
q2 q20
32
q2 2 max
q20
问题：当负荷增大时，调节器的整定参数如果不能随之改变，则系统的
运行质量就会下降 。
（2）非线性补偿
为了克服这一不利影响，通常用开方器进行补偿，即在差压变送器后 串接一个开方器，使流量与测量信号之间呈现线性关系。