过程控制工程设计
过程控制工程第四版教学设计
过程控制工程第四版教学设计课程简介本课程为过程控制工程相关专业的本科生课程，主要教授过程控制的基本理论、方法和应用技术。
课程内容涵盖传感器、信号处理、过程建模、控制策略等方面，在实验室中进行多种控制实验，以培养学生的实践能力和创新能力。
授课目标1.掌握过程控制中常用的量测量、信号处理和过程建模技术。
2.熟悉传统PID控制和现代控制技术。
3.能够分析、设计和调试简单的过程控制系统。
4.培养学生的实践能力和团队合作能力。
课程内容第一章：过程控制简介1.1 过程控制的定义和作用 1.2 过程控制系统的组成和功能 1.3 过程控制技术的分类和应用第二章：传感器与信号处理2.1 传感器的原理和分类 2.2 传感器的选型和调试 2.3 信号处理的基本原理和方法第三章：过程建模3.1 过程建模的概念和分类 3.2 线性和非线性过程建模方法 3.3 过程识别和参数估计第四章：传统PID控制4.1 PID控制的概念和基本原理 4.2 PID控制器的设计和调试 4.3 自适应PID 控制和增量式PID控制第五章：现代控制技术5.1 非线性控制和自适应控制 5.2 最优控制和预测控制 5.3 模糊控制和神经网络控制第六章：过程控制系统实验6.1 传感器和信号处理实验 6.2 过程建模实验 6.3 PID控制实验 6.4 现代控制技术实验教学方式1.课堂教学：通过多媒体展示、理论讲解和案例分析等方式进行。
2.实验教学：通过实验室教学，让学生亲身体验过程控制系统的设计和调试。
3.课程论文：让学生选择一个过程控制应用进行调研和论文撰写，以提高学生的研究和应用能力。
课程评价1.平时表现：包括出勤率、作业、实验报告、课堂参与等。
2.期末考试：主要考察学生的理论知识掌握程度。
3.课程论文：对学生的研究和应用能力进行评价。
参考教材1.《过程控制工程导论》第四版，刘洪海，机械工业出版社。
2.《过程控制工程技术手册》第三版，罗凯、钟淑敏，中国电力出版社。
过程控制工程第三版课程设计
过程控制工程第三版课程设计前言过程控制工程是化学工业中的一个重要领域，对于希望在化工行业中发展的工程师来说，熟练掌握过程控制工程技能是必不可少的。
为了帮助学生更好的理解和掌握过程控制工程相关知识，我们开设了该课程。
本文将介绍过程控制工程第三版课程设计的相关内容。
课程设计目标本次课程设计的主要目标是让学生在课堂上学到的基础理论知识能够应用到实际场景中，通过实验和模拟，让学生能够深入了解过程控制工程在化工行业中的应用。
设计内容本次课程设计主要分为以下两个阶段：阶段一：仿真模拟设计1.通过 MATLAB/Simulink 对工业级反应釜的运行进行建模和仿真；2.利用上述仿真模型，探讨反应釜中的反应物浓度、温度、气压、物料流速、反应速率和反应转化率之间的函数关系；3.设计、仿真调试一套反应釜控制系统，通过控制系统来调节反应釜中反应物浓度、温度和转化率等参数。
阶段二：实验设计1.学生分为小组，对反应釜进行实验设计，通过合理的实验方案和操作技巧，在实验室环境下，验证仿真模型的正确性；2.分析实际实验数据，与仿真模型结果进行对比，探讨可能存在的误差因素；3.提出针对实验中出现的问题提出解决方案，总结实验中的心得体会。
设计要求1.提交实验报告，报告中应包括对仿真模型的描述、仿真模型结果和实际实验数据及结果的对比分析；2.报告中应包括设计和实验分析中的具体数据和计算过程；3.报告排版美观，应采用 Markdown 文本格式输出。
结语过程控制工程是化工行业中一门重要的学科，本次课程设计旨在帮助学生更好地掌握过程控制工程相关知识，通过实验和模拟，让学生理解过程控制工程在化工行业中的应用。
通过参与本次课程设计，相信学生能够更加深入地了解该领域的知识，为将来的工作打下坚实的基础。
过程控制工程方案设计题
1．考虑如题图1所示的系统，希望将质量分数为50%的NaOH溶液稀释为30%。
NaOH控制阀受其它控制器（未在图中展示）控制。
由于50% NaOH溶液的流量变化频繁，希望设计一个比值控制方案，通过控制稀释水的流量以达到稀释要求。
50%NaOH溶液的标称流量（即设计值）为100 kg/hr。
假设选用的两个流量变送器为质量流量计，其输出信号与质量流量成线性比例关系。
50%NaOH溶液的变送器量程为0到200 kg/hr，水的变送器量程为0到160 kg/hr。
请详细描述其比值控制方案，并计算控制系统所涉及的比值系数。
2题图1 混合过程2． 考虑如题图2所示的制氢反应器。
同锅炉一样，该反应器需要通过燃料和空气进行燃烧才能提供反应所需要的能量（为简单起见，温度控制系统并未全部在图中画出）。
甲烷和水蒸气反应产生氢气，反应方程为4222CH +2H O CO +4H该反应发生在反应器的内部管道中，管道内填充着反应所需的催化剂。
为避免催化剂结焦，保证反应混合物中水蒸气富余十分重要。
如果碳沉积在催化剂表面，将会使催化剂中毒。
通过保证输入混合物中水蒸气富余，就可以避免此种现象。
然而，过多的水蒸气又会引起能量消耗过大。
工程部门估算，应当保证的最佳甲烷-水比为R1（质量比）。
请设计一套控制方案，可使实际比例维持在最佳比例；并且在生产过程中，无论产量增加或减少，都要保证反应混合物中水蒸气富余（即高于最佳比例）。
注意：甲烷需求量由另外专门的信号控制。
题图2 制氢反应器3．氯化反应用于对废水处理厂的最终排放物进行消毒处理。
环保部门要求废水中维持一定的氯含量剩余。
为了达到这个要求，通常在接触池的开始位置，测量废水中的游离氯离子的残余量，如题图3所示。
通常在过滤器的流出物中，加入次氯酸钠水溶液来控制接触池中游离氯离子的残余量。
废水厂有两个平行的过滤水流，它们将在氯接触池中混合。
根据池中的游离氯离子的残余量分别向两个水流中加入次氯酸钠。
过程控制工程课程设计
过程控制工程课程设计介绍过程控制工程是现代工程领域中的一个重要学科，致力于研究与控制工业过程的设计、建模、分析及优化。
在这门课程设计中，我们将学习如何使用各种控制策略来控制和优化工业过程。
设计目的本课程设计旨在通过实际案例分析和仿真实验，培养学生的过程控制能力。
通过设计一个实际工业过程的控制方案，学生将能够应用所学的知识和技能，解决实际问题，提高工程实践能力。
设计内容设计内容包括以下几个方面：1.过程控制系统的建模：通过对目标工业过程进行建模，学生将了解该过程的运行原理和特点，并能够将其抽象为一个数学模型，以便后续的控制系统设计。
2.控制系统设计：根据过程控制系统的模型，学生将设计一个合适的控制策略，以实现对目标过程的控制。
控制策略可以包括PID控制器、模糊控制器、预测控制器等。
3.控制系统仿真：通过使用仿真软件，学生将实现对设计的控制系统的仿真。
通过对仿真结果的分析，学生可以评估控制系统的性能，并对其进行优化。
4.控制系统实现：在仿真结果满足要求后，学生将根据设计的控制方案，实现一个真实的控制系统。
学生需要选择合适的硬件设备，并编写相应的控制程序来实现对目标工业过程的控制。
设计步骤1.确定课程设计的工业过程：学生可以选择一个自己感兴趣的工业过程作为课程设计的对象。
该过程可以是任何能够体现过程控制的工业过程，例如温度控制系统、流量控制系统等。
2.过程建模：学生需要对选择的工业过程进行建模，包括建立数学模型和参数估计。
可以使用传统的物理建模方法，如质量平衡、能量平衡等，也可以利用系统辨识方法进行建模。
3.控制系统设计：根据过程模型，学生需要选择适当的控制策略并进行控制器参数的优化。
学生可以使用MATLAB、Simulink 等软件工具来辅助控制系统设计。
4.控制系统仿真：学生需要将设计的控制系统进行仿真，以评估其性能。
学生可以使用Simulink等软件工具进行仿真实验，并分析仿真结果。
5.控制系统实现：在仿真结果满足要求后，学生需要选择合适的硬件设备，并编写控制程序，实现对工业过程的控制。
《过程控制工程》课程设计参考题目
《过程控制工程》课程设计参考题目14级过程控制课程设计题目1班课程设计参考题目：一、温度控制（单回路、串级、前馈—反馈、比值控制）（40）1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计2班课程设计参考题目：1、换热器出口温度单回路控制方案设计2、乳化物干燥器温度单回路控制方案设计3、精馏塔提馏段温度单回路控制方案设计4、管式加热炉出口温度单回路控制方案设计5、夹套式反应器温度单回路控制控制方案设计6、燃烧式工业窑炉温度单回路控制方案设计7、精馏塔精馏段温度单回路控制方案设计8、流化床反应器温度单回路控制方案设计9、管式热裂解反应器出口温度单回路控制方案设计10、发酵罐温度单回路控制方案设计11、换热器出口温度串级控制方案设计12、乳化物干燥器温度串级控制方案设计13、精馏塔提馏段温度串级控制方案设计14、管式加热炉出口温度串级控制方案设计15、夹套式反应器温度串级控制控制方案设计16、燃烧式工业窑炉温度串级控制方案设计17、精馏塔精馏段温度串级控制方案设计18、流化床反应器温度串级控制方案设计19、发酵罐温度串级控制方案设计20、管式热裂解反应器出口温度串级控制方案设计21、换热器出口温度前馈—反馈控制方案设计22、乳化物干燥器温度前馈—反馈控制方案设计23、精馏塔提馏段温度前馈—反馈控制方案设计24、管式加热炉出口温度前馈—反馈控制方案设计25、夹套式反应器温度前馈—反馈控制控制方案设计26、燃烧式工业窑炉温度前馈—反馈控制方案设计27、精馏塔精馏段温度前馈—反馈控制方案设计28、流化床反应器温度前馈—反馈控制方案设计29、发酵罐温度前馈—反馈控制方案设计30、管式热裂解反应器出口温度前馈—反馈控制方案设计31、换热器出口温度比值控制方案设计32、乳化物干燥器温度比值控制方案设计33、精馏塔提馏段温度比值控制方案设计34、管式加热炉出口温度比值控制方案设计35、夹套式反应器温度比值控制方案设计36、燃烧式工业窑炉温度比值控制方案设计37、精馏塔精馏段温度比值控制方案设计38、流化床反应器温度比值控制方案设计39、发酵罐温度比值控制方案设计40、管式热裂解反应器原料油与蒸汽流量比值控制方案设计41、锅炉出口蒸汽压力单回路控制方案设计42、锅炉出口蒸汽压力串级控制方案设计43、锅炉出口蒸汽压力前馈—反馈控制方案设计44、锅炉出口蒸汽压力比值控制方案设计45、炉膛负压单回路控制方案设计46、炉膛负压前馈—反馈控制方案设计47、离心泵压力定值控制方案设计课程设计教材及主要参考资料：1、戴连奎，《过程控制工程》，化学工业出版社，20122、杜维，《过程检测技术及仪表》，化学工业出版社，20013、姜培正，《过程流体机械》，化学工业出版社，20024、王毅，《过程装备控制技术与应用》，化学工业出版社，20015、厉玉鸣，《化工仪表及自动化》，化学工业出版社，2006一、课程设计教学目的及基本要求：1．课程设计的教学目的培养学生将理论知识应用到解决实际问题的能力，通过该课程的学生，可以很好地训练学生的实际动手能力和解决工程问题的能力，为学生从学校到工厂和技术部门提供前期的训练。
619-过程控制工程设计
业工程设计的设计文件内，但它仍是整个自控设计的龙头。
所以，自控设计人员必须认真仔细地配合工艺、系统设计人员完 成管道仪表流程图（ P&ID）。 工艺专业：工艺流程图（PFD）
自控专业：工艺控制流程图（PCD）
11
§2-2 图例符号的统一规定（重点）
在自控工程设计的图纸上，按设计标准，均有统一规定的图例、 符号。在本节把行业标准《过程检测和控制系统用文字代号和图形符 号》（HG 20505－92）中的一些主要内容作简要介绍，这些文字代 号和图形符号主要用于工艺控制流程图（PCD）、管道仪表流程图 （P&ID）。另外在新体制的设计规定中，专有一个分规定“自控专业 工程设计用图形符号和文字代号”（HG/T 20637.2），列出了：
23
（二）连接线图形符号
仪表圆圈与过程测量点的连接引线，通用的仪表信号线和能源线的 符号是细实线。如图2-5所示。
（线宽（0.25～0.3)b)(b为主线条宽度） 图2－5 连接线通用符号是细实线
1.当有必要标注能源类别时，可采用相应的缩写字标注在能源线符号之上。 例如AS-0.14为0.14MPa的空气源，ES-24DC为24V的直流电源。 2. 当通用的仪表信号线为细实线可能造成混淆时，通用信号线符号可在细 实线上加斜短划线（斜短划线与细实线成45o角）。 当有必要区分信号线的类别时，还可以专门的图形符号来表示，如图26所示。 3.在复杂系统中，当有必要表明信息流动的方向时，应在信号线符号上加 箭头。图2-7所示为通用信号线上加箭头的情况。
一台仪表具有指示、记录功能时，仪表位号的功能字母只标
过程控制工程第三版教学设计 (2)
过程控制工程第三版教学设计介绍过程控制工程作为现代工业的必要部分，涉及各种自动化领域，广泛应用于制造业、供应链管理、交通运输等行业。
本教学设计旨在讲解过程控制工程的基础知识，培养学生对控制系统的建模、仿真、设计和优化的能力。
本文将对本课程的教学内容、教学方法、教学评估等方面进行详细说明。
教学内容第一章：引言•引言和绪论•过程控制系统的组成•过程控制系统的分类第二章：控制系统的数学模型•控制系统的建模•四个基本元素及其表示•闭环系统和开环系统•传递函数和状态空间模型第三章：控制系统的时域分析•阶跃响应和脉冲响应•频域分析及其应用•稳态错误•稳态响应第四章：校准与调节•校准与调节的基础概念•模型参数识别•方法的评估第五章：控制器设计•PID控制器•线性二次调节器•稳定裕度的概念第六章：反馈控制•比例控制•积分控制•微分控制第七章：高级控制技术•前馈控制•向前控制•模型预测控制第八章：实时系统模拟•模拟算法的类型•实时控制器的优化•模拟软件的性能第九章：嵌入式控制系统•嵌入式系统的概念•嵌入式控制器的设计•嵌入式系统的性能评估第十章：工业自动化控制•工业自动化控制的概念•工业自动化系统的组成•工业自动化控制的应用案例教学方法讲授课程讲师通过PPT、教材、案例展示等方式深入浅出地讲解过程控制工程的知识点和相关技术，引导学生理解课程内容。
实践任务讲师会为学生设计一系列实践任务，让学生通过具体场景的模拟实践掌握过程控制工程的技术，如控制系统的建模与仿真、控制器设计、校准与调节等。
讨论课鼓励学生在讨论课上自由发言，互相交流学习成果，共同解决过程控制工程中出现的问题。
课程设计通过小组合作，让学生分别独立完成一项过程控制工程的设计任务，将学习成果应用于实际工程中进行实践。
教学评估课堂测试每周进行一次小测试，以检验学生对课程知识的掌握程度，提高他们的学习积极性。
平时作业安排一些课后作业来强化学生对知识点的理解和掌握，如编写控制系统的模型等。
过程装备与控制工程毕业设计完整版全套
持续学习与创新意识培养
持续学习
过程装备与控制工程领域技术更新换代较快，需要从业者保持持续 学习的态度，不断跟进新技术、新方法。
创新意识
鼓励从业者具备创新意识，敢于尝试新方法、新思路，推动过程装 备与控制工程领域的创新和发展。
跨学科学习
过程装备与控制工程涉及多个学科领域，建议从业者进行跨学科学习 ，拓宽知识面和视野。
拓展应用领域探讨
新能源领域
过程装备与控制工程在新能源领 域具有广阔的应用前景，如太阳 能、风能等清洁能源的开发利用 。
生物医药领域
随着生物医药行业的快速发展， 过程装备与控制工程将在生物医 药生产、研发等方面发挥重要作 用。
智能制造领域
智能制造是未来制造业的发展方 向，过程装备与控制工程将在智 能制造领域发挥核心作用，推动 制造业转型升级。
当前，该领域的研究热点主要集中在智能控制、优化运行、故障诊断与预测等方面 。
课题来源及选题依据
课题来源
企业实际需求、科研项目、教师 自拟等。
选题依据
课题的实用性、创新性、可行性 及对学生的锻炼价值等。
02
过程装备设计基础
过程装备分类及特点
分类
根据过程工业的特点，过程装备可分 为静设备和动设备两大类。静设备包 括反应器、换热器、塔器等；动设备 则包括压缩机、泵、风机等。
控制策略选择与优化
控制策略类型
包括开环控制、闭环控制、自适应控制、智能控 制等。
控制策略选择
根据被控对象的特性、控制精度要求、系统稳定 性等因素选择合适的控制策略。
控制策略优化
针对特定应用场景，通过改进控制算法、调整控 制器参数等方式提高控制性能。
控制器设计与实现
控制器类型
过程控制工程课程设计
过程控制工程 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握过程控制工程的基本概念，理解控制系统的结构、原理及分类。
2. 使学生了解过程控制系统中各环节的作用，掌握主要参数的测定与调整方法。
3. 帮助学生理解过程控制系统的数学模型，并学会运用相关理论分析控制系统的性能。
技能目标：1. 培养学生运用所学理论知识，分析实际过程控制工程问题的能力。
2. 培养学生设计简单的过程控制系统方案，并进行模拟与优化的能力。
3. 培养学生团队协作、沟通表达和动手实践的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制工程的兴趣，激发他们探究未知、解决问题的热情。
2. 培养学生严谨、务实的科学态度，使他们具备良好的工程素养。
3. 引导学生关注过程控制工程在国民经济和生活中的应用，提高他们的社会责任感。
本课程针对高年级学生，结合过程控制工程学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业知识水平、实际操作能力和综合素养。
课程目标明确、具体，便于教师进行教学设计和评估，同时有利于学生明确学习方向，提高学习效果。
二、教学内容1. 过程控制工程基本概念：控制系统定义、分类、性能指标。
教材章节：第一章第一节2. 控制系统数学模型：传递函数、方框图、信号流图。
教材章节：第一章第二节3. 控制系统元件及环节：传感器、执行器、控制器、滤波器等。
教材章节：第二章4. 过程控制系统设计：系统建模、控制器设计、系统仿真。
教材章节：第三章5. 常见过程控制系统分析：PID控制、模糊控制、自适应控制。
教材章节：第四章6. 过程控制系统应用实例：化工、热工、电力等领域。
教材章节：第五章教学内容安排和进度：第一周：过程控制工程基本概念第二周：控制系统数学模型第三周：控制系统元件及环节第四周：过程控制系统设计第五周：常见过程控制系统分析第六周：过程控制系统应用实例教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。
通过制定详细的教学大纲，明确教材章节和内容，有助于教师按计划进行教学，同时便于学生跟进学习进度。
工程设计过程关键点控制
。
质 量特性 包括功 能和性 能的要 求 ，如功 能性 、可信 性 、安 全性 、 设计输入要求 的规定 ，关键 在于是否能 正确完整地 识别和理解 工
品要求评 审到设计 正式开展前 的活 动过程 。设计 策划的结果就 是形成
文件 的 设计计 划 ，又称 设计 大纲 或开 工报 告 。 对 有 特 殊 要 求 的 工 程 项 目还 需 编 制 质 量 计 划 。建 立 对 典 型 工 程 设
计项 目的过程控制 程序 ，具体项 目的设计策划 则是对这 些过 程和程序 的选 择 。当 已制定 的程 序不 能满 足要 求时 ，对特 定的 项 目、特殊 设 计产 品要 求进行 专门的设计策 划，包括设计 过程、验证 的特 殊要求或 资源 配备 情况 的描述 ，这 时设计 策划输 出为 工程设 计质量 计划 。 设计 计划 一般主 要 内容 包括 ： ①工 程设 计阶段 和质 量 目标 。 ② 工程设 计 范 围、要求和 总进 度及 专业 进度 安排 。 ③ 设 计评 审 、验证和 确 认活 动 的安排 。 ④ 工程设 计项 目设计人 员 的组成 。 ⑤ 设计 原则 、质 量要 求、技 术措 旌和 应遵循 的法 律 、法规及 标
置 ；设计 内部 和外 部的接 口管理 ；设计 输入要 求 的确 定；关键设 备 、 材料 相 关参 数 的选择 ；重要 方案 论证 和设计 评 审；设计 的验 证 。工 程设 计产 品实现过 程关键控制 点应从 五方面进 行控制 。
２设 计 输 入 要 求 的 确 定
应确定 与产品要求有 关的输入 ，对 这些输入进行 评审 ，以确保 输
入是 充 分与 适宜 的 。
１设 计 策 划
设计策划是 工程设计 产品实现过程 的关键 ，建 设工程设计行业 繁 多，不 同 的行业 的工 艺设计 、功 能 、使用要 求也 不 同，其主 导专 业
过程控制工程第四版课程设计
过程控制工程第四版课程设计一、概述本文档是对过程控制工程第四版课程设计的说明和实现。
该课程设计旨在通过实例学习，培养学生的过程控制工程设计能力和实践能力，提高学生的综合素质，为其今后从事过程控制工程行业打下基础。
二、课程设计要求1. 课程设计主题课程设计的主题是生产实现一个完整的过程控制工程项目。
该项目包括以下内容：传感器获取数据、PLC控制、人机界面设计等模块。
2. 设计内容2.1 项目设计参考工业领域实际生产需求，对过程控制工程要求进行具体规划和设计，明确项目的功能、要求和流程。
2.2 编程设计使用PLC编程软件，实现数据的采集、处理和传输，控制生产过程。
2.3 人机界面设计通过人机界面，实现对PLC的管理、监控、调试和诊断，方便用户进行操作。
3. 课程设计要求3.1 设计理念设计要以可行性为原则，注重实现过程的可操作性、可维护性和可扩展性，尽可能满足工业应用需求。
3.2 设计模块和功能设计需要分模块实现，可分为数据采集、数据处理、数据传输、控制模块等多个模块。
每个模块需要满足相应的功能需求，模块之间需要具备良好的兼容性。
3.3 设计效果设计需在实体机器上进行验证测试，能正常运行并达到设计效果。
三、实施步骤1. 需求分析通过理解工业过程控制的需求，明确本项目目标，为后续的设计提供依据。
2. 方案设计根据需求分析结果，设计过程控制系统的硬件组成和软件实现。
3. 硬件构建使用所需的硬件，如PLC、传感器、人机界面等，组成过程控制系统。
4. 软件编写使用PLC编程软件编写程序，并进行测试，确保与硬件系统正确互动。
5. 功能测试对系统实际进行运行测试，检查系统的各项功能是否可正常发挥作用。
6. 优化改进根据测试结果及用户反馈，对系统进行调整及优化改进。
7. 可行性验证最终在实际产线应用中对系统进行长期运行测试，验证系统的可用性。
四、总结本次过程控制工程第四版课程设计旨在培养学生的过程控制工程设计能力和实践能力，提高学生的综合素质。
过程控制工程课程设计-锅炉过热蒸汽温度控制系统-要求保证过热蒸汽温度稳定
注：目录没弄……；附图我另传，要的进我文库下摘要过热蒸汽温度的扰动来源很多，蒸汽流量、燃烧工况、进入过热器蒸汽的热焙、流经过热器的烟气温度和流速等的变化都会使过热蒸汽温度发生变化。
而有些扰动间又相互影响，使对象动态过程变得复杂。
但归纳起来，主要有三种扰动：蒸汽量、烟气量和减温水量。
本文是针对锅炉过热蒸汽温度控制系统进行的分析和设计。
控制系统采用串级控制来控制减温器喷水量以提高系统的控制性能。
喷水减温作为调节汽温的手段，根据汽温偏差来改变喷水量。
通过使用该系统，可以使得锅炉过热器出口蒸汽温度在允许的范围内变化，并保护过热器营壁温度不超过允许的工作温度。
关键字：扰动来源过热蒸汽控制串级控制系统调节手段1、生产工艺介绍1.1 锅炉设备介绍锅炉是工业过程必不可少的重要动力设备，它所产生的高压蒸汽既可作为驱动透平的动力源，又可作为精馏、干燥、反应、加热等过程的热源。
随着工业生产规模的不断扩大，作为动力和热源的过滤，也向着大容量、高参数、高效率的方向发展。
锅炉设备根据用途、燃料性质、压力高低等有多种类型和称呼，工艺流程多种多样，常用的锅炉设备的蒸汽发生系统是由给水泵、给水控制阀、省煤器、汽包及循环管等组成。
燃料与空气按照一定比例送入锅炉燃烧室燃烧，生成的热量传递给蒸汽发生系统，产生饱和蒸汽，经过过热器形成过热蒸汽，在汇集到蒸汽母管。
过热蒸汽经负荷设备控制，供给负荷设备用，于此同时，燃烧过程中产生的烟气，除将饱和蒸汽变成过热蒸汽外，还经省煤器预热锅炉给水和空气预热器预热空气，最后经引风送往烟囱排空。
锅炉设备主要工艺流程图锅炉设备的控制任务是根据生产负荷的需要，供应一定压力或温度的蒸汽，同时要使锅炉在安全、经济的条件下运行。
按照这些控制要求，锅炉设备将有如下主要的控制系统：①供给蒸汽量适应负荷变化需要或保持给定负荷。
②锅炉供给用汽设备的蒸汽压力保持在一定范围内。
③过热蒸汽温度保持在一定范围。
④汽包水位保持在一定范围内。
过程控制工程设计—控制室的设计原则
《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。
3
《过程控制工程设计》课件
大庆石化报警管理系统中控室
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《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
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《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。
工程设计和工程咨询过程控制程序
工程设计和工程咨询过程控制程序工程设计和工程咨询是重要的建筑和工程项目环节，在工程项目的整个生命周期中都扮演着重要的角色。
为保证工程设计和工程咨询过程的顺利进行，需要制定一套可靠的过程控制程序。
本文将阐述工程设计和工程咨询过程控制程序的一些核心要素，以帮助项目团队和工程师们更好地掌控这一过程。
1. 制定项目计划工程设计和工程咨询过程的第一步是制定一个清晰的项目计划。
在项目开始之前，项目经理应该明确项目的目标和预期成果，并将其纳入项目计划中。
制定项目计划时，需要考虑到项目要求的时间、成本和质量方面的要素。
同时，将任务分解成小的可管理的部分，并分配给不同的团队成员。
2. 确定项目需求在项目计划制定好之后，下一步是确定项目需求。
这包括确立项目的技术规范、客户需求和工程法规等。
在这个过程中，需要与项目相关的各方进行沟通，包括客户、设计师、建筑师和其他工程师等，以确保每个人都对项目有一个清晰的了解。
3. 进行初步设计在与项目相关的各方了解清楚需求之后，下一步是进行初步设计。
在这个过程中，需要对设计概念进行评估，包括确定设计方案的可行性和合理性。
评估过程还需要考虑到与工程相关的诸多因素，包括建筑规范、可持续性、安全性等。
4. 设计评审设计评审是评估项目设计方案的一种方式，旨在确保设计方案满足项目要求。
此过程通常由一个独立的团队来执行，以确保独立性和客观性。
评审人员应该具备相关的技术专业背景和经验，以确保能够评估和审查设计方案中涉及的各种技术问题。
5. 最终设计设计评审完成后，设计团队将会修改和完善初步设计方案，并生成最终的设计方案。
在完成设计再次评审前，设计团队应该评估方案的绩效指标，包括成本、质量和安全等，并为此制定可行的实施计划。
6. 实施设计实施设计是将设计方案转换为实际建设、安装和运行过程的关键一步。
在这个过程中，需要执行设计分解和任务分配，以确保各个任务按计划实施，并进行必要的现场监督和管理。
7. 过程控制过程控制是确保工程设计和工程咨询过程能够按计划和预期结果顺利完成的最后一步。
过程控制理论课件6-7工程设计实例
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
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§2-1 控制方案的确定
要进行生产过程的自控设计，必须先要了 解生产过程的构成及特点。
现以化工生产过程为例来说明。 化工生产过程的构成可由图2-1表示。
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1 主体——化学反应过程。 2 化学反应过程中所需的化工原料，首先送入输入设备。然后将原料 送入前处理过程，对原料进行分离或精制，使它符合化学反应对 原料提出的要求和规格。 3 化学反应后的生成物进入后处理过程，在此将半成品提纯为合格的 产品并回收未反应的原料和副产品，然后进入输出设备中贮存。 4 同时为了化学反应及前、后处理过程的需要，还有从外部提供必要 的水、电、汽以及能量等能源的公用工程。有时，还有能量回收 提 和三废处理系统等附加部分。分
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控制方案的正确确定应当在与工艺人员共同研究的基础上 进行。要把自控设计提到一个较高的水平，自控设计人员必须：
一、熟悉工艺，这包括了解生产过程的机理，掌握工艺的操作条件 和物料的性质等。
二、应用控制理论与过程控制工程的知识和实际经验，结合工艺情 况确定所需的控制点，并决定整个工艺流程的控制方案。 控制方案的确定主要包括以下几方面的内容： (1) 正确选定所需的检测点及其安装位置；
离 精 制 纯 回 收
化工生产过程的特点：
（1） 产品从原料加工到产品完成，流程都较长而复杂，
并伴有副反应。
（2）工艺内部各变量间关系复杂，操作要求高。 （3）关键设备停车会影响全厂生产。 （4）大多数物料是以液体或气体状态，在密闭的管道、 反应器、塔与热交换器等内部进行各种反应、传热、 传质等过程。 这些过程经常在高温、高压、易燃、易爆、有 毒、有腐蚀、有刺激性臭味等条件下进行。
然而，目前大多数是先定工艺，再确定设备，最后再配自 控系统。由工艺方面来决定自控方案，而自动化方面的考虑不能 影响到工艺设计的做法是较为普遍的状况。从发展的观点来看， 自控人员长期处于被动状态并不是正常的现象。工艺、设备与自 控三者的整体化将是现代工程设计的标志。
3．技术与经济的关系 设计工作除了要在技术上可靠、先进外，还必须考虑到经 济上的合理性。过程中应在深入实际调查研究的基础上，进行方 案的技术、经济性的比较。
①仪表回路图图形符号；②逻辑图图形符号；③仪表位置图图 形符号； ④半模拟流程图和过程显示图形符号；⑤仪表常用电器设备 图形符号和文字代号；⑥其他常用文字代号。 这些内容主要用于化工装置自控工程设计的仪表回路图、仪表 位置图、仪表电缆桥架布置总图、仪表电缆（管缆）及桥架布置图、 现场仪表配线图、逻辑图、半模拟流程图和DCS过程显示、仪表常用 电器设备等图形符号的绘制。 12
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随着计算机技术成功地应用于生产过程的控制后，除了常 规的单回路、串级、比值、均匀、前馈、选择性等控制系统已广 泛应用外， 一些先进的控制算法，如纯滞后补偿、解耦、推断、 预测、自适应、最优等也能借助于计算机的灵活、丰富的功能， 较为容易地在过程控制中实现。 况且，近年来人们对生产过程的认识逐步深化，人工智能 的研究卓有成效，这些都为自动化水平的进一步提高创造了有利 条件。所以，在考虑自控方案时，必须处理好可靠性与先进性之 间的关系，一般来说，可以采用以下两种方法：
管道仪表流程图（P&ID）的绘制是自控工程设计的核心内容， 虽然在设计新体制中，各版管道仪表流程图（P&ID）并不归在自控专
业工程设计的设计文件内，但它仍是整个自控设计的龙头。
所以，自控设计人员必须认真仔细地配合工艺、系统设计人员完 成管道仪表流程图（ P&ID）。 工艺专业：工艺流程图（PFD）
自控专业：工艺控制流程图（PCD）
在设计过程中，将会有两类情况出现，一类是设计的工艺过 程已有相同或类似的装置在生产运转中。此时，设计人员只要深 入生产现场进行调查研究，吸收现场成功的经验与原设计中不足 的教训，其设计的可靠性是较易保证的。
另一类是设计新的生产工艺，则必须熟悉工艺，掌握控制对 象，分析扰动因素，并在与工艺人员密切配合下，确定合理的控 制方案。 可靠性是一个设计成败的关键因素，但是从发展的眼光看， 要推动生产过程自功化水平不断提高，使生产过程处在最佳状态 下运行，获取最大的经济效益，先进性将是衡量设计水平的另一 个重要标准。
一、仪表位号（重点）
在检测、控制系统中，构成一个回路的一组工业自动化仪表，其中 每个仪表（或元件）都用仪表位号来标识。
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§2-2 图例符号的统一规定（重点）
在自控工程设计的图纸上，按设计标准，均有统一规定的图例、 符号。在本节把行业标准《过程检测和控制系统用文字代号和图形符 号》（HG 20505－92）中的一些主要内容作简要介绍，这些文字代 号和图形符号主要用于工艺控制流程图（PCD）、管道仪表流程图 （P&ID）。另外在新体制的设计规定中，专有一个分规定“自控专业 工程设计用图形符号和文字代号”（HG/T 20637.2），列出了：
(2) 合理设计各控制系统，选择必要的被控变量和恰当的操纵变量；
(3) 生产安全保护系统的建立，包括声、光信号报警系统、联锁系 统及其他保护性系统的设计。
在控制方案的确定中还应处理好以下几个关系。
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1．可靠性与先进性的关系
在控制方案确定时，首先应考虑到它的可靠性，否则设计的 控制方案不能被投运、付之实践，将会造成很大的损失。
一种是留有余地，为下步的提高水平创造好条件。也就是在 眼前设计时要为将来的提高工作留出后路，不要造成困难。
另一种是做出几种设计方案，可以先投运简单方案，再投 运下一步的方案。采用DCS等计算机控制系统后，完全可以通过 软件来改变方案，这为方案的改变提供了有利的条件。
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2．自控与工艺、设备的关系
要使自控方案切实可行，自控设计人员熟悉工艺，并与工 艺人员密切配合是必不可少的。
过程控制工程设计
200KW螺旋桨模拟负载装置
过程控制流程图
（P&ID:Process and Instrument drawing）
§2-1 控制方案的确定 §2-2 图例符号的统一规定 §2-3 管道仪表流程图（P&ID）的绘制
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§2 管道仪表流程图（P&ID）