过程控制系统的基本概念
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过程控制装备
适用于自动化、化学、轻工等专业的学生学习； 以及工厂工程技术人员、生产操作人员的培训。
承德石油高等专科学校 电气电子系 自动化教研室 2015年3月
上次课程重点内容回顾：
• 1、 过程工业，过程工业是以流程性物料为主要 处理对象，具有连续性生产过程特点的各种工业 之总称。
• 最传统、典型的过程工业： • 化肥、石油化工、生物化工、制药、农药、染料、
• 一、生产过程自动化系统所包含的内容 • 二、过程控制装备的任务及要求
一、生产过程自动化系统所包含的内容
一般包括自动检测、自动信号连锁保护、自动操纵和自动 控制等内容。
1. 自动检测系统 ，如图所示
•利用各种检测仪表对主要工 艺参数进行测量、指示或记 录的，称为自动检测系统。
•它代替了操作人员对工艺参 数的不断观察与记录，起到 人的眼睛的作用。
程装备控制的任务和要求； 掌握控制系统的过渡过程及其性能指标； 熟悉过程控制系统的分类方式； 了解自动控制系统的发展趋势。
本次课作业题
• 1、简述过程控制的概念。 • 2、过程控制系统主要有哪些单元组成？ • 3、什么是负反馈？
技能提高部分：
1、能绘制系统方框图 2、能识读简单的管道仪表流程图
§1.1 概述
食品、炼油、轻工、热电、核工业、公用工程、 矿物加工等都属于过程工业。
上次课程重点内容回顾：
• 2、 生产过程自动化，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（或物性）等参数的自动监测和控制问题。 用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的 综合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程 控制（Process Control ）。
单元一 过程控制系统的基本概念
§1.3 控制系统的过渡过程及其性能指标 • 一、控制系统的过渡过程 • 二、控制系统的性能指标* • §1.4 过程控制系统的两种表示形式 • 一、方框图 • 二、管道及仪表流程图*
本单元重点掌握内容
熟练掌握过程控制的概念、组成和分类； 熟练掌握过程控制系统的两种表示形式； 掌握生产过程自动化系统所包含的内容和过
– 经济性是要求生产成本低而效率高。随着市场竞 争加剧和能源的匮乏，经济性已越来越受到各方 面的重视。
– 稳定性是指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产 过程长期稳定运行的能力。
• 影响稳定运行的因素是多方面的。如： – 在生产过程中，原材料成分变化； – 反应器内催化剂老化； – 换热器表面结垢等
§1.2 过程控制系统的组成
急停车，以防止事故的发生和扩大。
3. 自动操纵及自动开停车系统
• 自动操纵系统是一种根据预先规定的步骤（程 序），自动地对生产设备进行某种周期性操作。
• 如合成氨造气车间煤气发生炉的操作 • 自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，
将生产过程自动地投入运行或自动停车。
4. 自动控制系统
– 是利用自动控制仪表及装置构成的闭环系统， 对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调 节。
一、控制系统的概念 二、控制系统的分类 三、过程控制系统的发展
一、控制系统的概念
什么是控制系统？
先来看一些具体例子，再得出一些基本的概念。
如何使房间保暖？ 温度有什么样的动态特 性？
什么是控制系统？
在生产过程中，所有的变量像这 样是否足够好？
Leabharlann Baidu 什么是控制系统？
在控制系统中有三个基本部分，分别用来 模拟人的眼、脑、手的功能 。
图1-1 热交换器自动检测系统示意图
2. 自动信号和联锁保护系统
– 生产过程中的一种安全装置 • 对生产过程关键参数设置越限报警或连锁保护 • 作用：报警、连锁保护
• 当关键工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生 以前，信号系统就自动地发出声光信号告诫操作人
员注意，并及时采取措施。
• 如工况已到达危险状态时，联锁系统立即自动采取 紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧
– 在工艺变量受到外界干扰（扰动）的影响而偏 离正常状态时，自动控制系统能自动地控制而 回到规定的数值范围内。
二、过程控制装备的任务及要求
1.过程装备控制的任务： – 主要针对过程装备的主要参数进行控制。 主要参数包括： 温度T（temperature）；压力P（pressure）；流量F (flow)；物位L （level)；成分A (analysis)等
什么是控制系统？
在生产过程中，典 型的执行器有哪些？
在这里 “箭头” 代表什么？
怎样选择传感 器的位置？
什么是控制系统？
自动控制系统这三部分可以说是构成了自动控制 系统了吗？
在自动控制系统中，除了上述三部分自动化装置 之外，还必须具有所要控制的生产设备，才能构成一 个自动控制系统。
学习要求：
• 1、每人准备一作业本 • 2、及时复习，独立完成作业 • 3、答疑：A317
教学计划：展示
单元一 过程控制系统的基本概念
• §1.1 概述 • 一、生产过程自动化系统所包含的内容 • 二、过程控制装备的任务及要求 • §1.2 过程控制系统的组成* • 一、控制系统的概念 • 二、控制系统的分类 • 三、过程控制系统的发展
上次课程重点内容回顾：
课程学习的主要目的：
通过课程学习掌握过程控制系统的组成、原理及各环节的作用； 能了解过程工业生产对象的基本特性及其对控制质量的影响； 掌握生产过程常见参数的测量方法及仪表原理、特点，在此基 础上能合理地选择过程控制系统中使用的自动化仪表；
掌握简单过程控制系统的设计、投运及参数整定熟悉并了解过 程工业中应用广泛的过程控制装备的构成和控制方法；能根据 工艺和过程控制两方面的要求和自控设计人员共同讨论、拟订 合理可行的各种自动控制方案。
2 工业生产对过程控制装备的要求： 可以归纳为三项：即安全性、经济性和稳定性。 – 安全性是最重要也是最基本的要求。指在整个生产过程中，确保人身和设 备的安全。 • 采用措施：越限报警、事故报警，连锁保护等 – 随着控制技术和计算机技术的不断发展，在线故障预测和诊断、容错控制 等技术的引入，进一步提高了系统的安全性。
适用于自动化、化学、轻工等专业的学生学习； 以及工厂工程技术人员、生产操作人员的培训。
承德石油高等专科学校 电气电子系 自动化教研室 2015年3月
上次课程重点内容回顾：
• 1、 过程工业，过程工业是以流程性物料为主要 处理对象，具有连续性生产过程特点的各种工业 之总称。
• 最传统、典型的过程工业： • 化肥、石油化工、生物化工、制药、农药、染料、
• 一、生产过程自动化系统所包含的内容 • 二、过程控制装备的任务及要求
一、生产过程自动化系统所包含的内容
一般包括自动检测、自动信号连锁保护、自动操纵和自动 控制等内容。
1. 自动检测系统 ，如图所示
•利用各种检测仪表对主要工 艺参数进行测量、指示或记 录的，称为自动检测系统。
•它代替了操作人员对工艺参 数的不断观察与记录，起到 人的眼睛的作用。
程装备控制的任务和要求； 掌握控制系统的过渡过程及其性能指标； 熟悉过程控制系统的分类方式； 了解自动控制系统的发展趋势。
本次课作业题
• 1、简述过程控制的概念。 • 2、过程控制系统主要有哪些单元组成？ • 3、什么是负反馈？
技能提高部分：
1、能绘制系统方框图 2、能识读简单的管道仪表流程图
§1.1 概述
食品、炼油、轻工、热电、核工业、公用工程、 矿物加工等都属于过程工业。
上次课程重点内容回顾：
• 2、 生产过程自动化，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（或物性）等参数的自动监测和控制问题。 用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的 综合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程 控制（Process Control ）。
单元一 过程控制系统的基本概念
§1.3 控制系统的过渡过程及其性能指标 • 一、控制系统的过渡过程 • 二、控制系统的性能指标* • §1.4 过程控制系统的两种表示形式 • 一、方框图 • 二、管道及仪表流程图*
本单元重点掌握内容
熟练掌握过程控制的概念、组成和分类； 熟练掌握过程控制系统的两种表示形式； 掌握生产过程自动化系统所包含的内容和过
– 经济性是要求生产成本低而效率高。随着市场竞 争加剧和能源的匮乏，经济性已越来越受到各方 面的重视。
– 稳定性是指系统应具有抵抗外部干扰，保持生产 过程长期稳定运行的能力。
• 影响稳定运行的因素是多方面的。如： – 在生产过程中，原材料成分变化； – 反应器内催化剂老化； – 换热器表面结垢等
§1.2 过程控制系统的组成
急停车，以防止事故的发生和扩大。
3. 自动操纵及自动开停车系统
• 自动操纵系统是一种根据预先规定的步骤（程 序），自动地对生产设备进行某种周期性操作。
• 如合成氨造气车间煤气发生炉的操作 • 自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，
将生产过程自动地投入运行或自动停车。
4. 自动控制系统
– 是利用自动控制仪表及装置构成的闭环系统， 对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调 节。
一、控制系统的概念 二、控制系统的分类 三、过程控制系统的发展
一、控制系统的概念
什么是控制系统？
先来看一些具体例子，再得出一些基本的概念。
如何使房间保暖？ 温度有什么样的动态特 性？
什么是控制系统？
在生产过程中，所有的变量像这 样是否足够好？
Leabharlann Baidu 什么是控制系统？
在控制系统中有三个基本部分，分别用来 模拟人的眼、脑、手的功能 。
图1-1 热交换器自动检测系统示意图
2. 自动信号和联锁保护系统
– 生产过程中的一种安全装置 • 对生产过程关键参数设置越限报警或连锁保护 • 作用：报警、连锁保护
• 当关键工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生 以前，信号系统就自动地发出声光信号告诫操作人
员注意，并及时采取措施。
• 如工况已到达危险状态时，联锁系统立即自动采取 紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，必要时紧
– 在工艺变量受到外界干扰（扰动）的影响而偏 离正常状态时，自动控制系统能自动地控制而 回到规定的数值范围内。
二、过程控制装备的任务及要求
1.过程装备控制的任务： – 主要针对过程装备的主要参数进行控制。 主要参数包括： 温度T（temperature）；压力P（pressure）；流量F (flow)；物位L （level)；成分A (analysis)等
什么是控制系统？
在生产过程中，典 型的执行器有哪些？
在这里 “箭头” 代表什么？
怎样选择传感 器的位置？
什么是控制系统？
自动控制系统这三部分可以说是构成了自动控制 系统了吗？
在自动控制系统中，除了上述三部分自动化装置 之外，还必须具有所要控制的生产设备，才能构成一 个自动控制系统。
学习要求：
• 1、每人准备一作业本 • 2、及时复习，独立完成作业 • 3、答疑：A317
教学计划：展示
单元一 过程控制系统的基本概念
• §1.1 概述 • 一、生产过程自动化系统所包含的内容 • 二、过程控制装备的任务及要求 • §1.2 过程控制系统的组成* • 一、控制系统的概念 • 二、控制系统的分类 • 三、过程控制系统的发展
上次课程重点内容回顾：
课程学习的主要目的：
通过课程学习掌握过程控制系统的组成、原理及各环节的作用； 能了解过程工业生产对象的基本特性及其对控制质量的影响； 掌握生产过程常见参数的测量方法及仪表原理、特点，在此基 础上能合理地选择过程控制系统中使用的自动化仪表；
掌握简单过程控制系统的设计、投运及参数整定熟悉并了解过 程工业中应用广泛的过程控制装备的构成和控制方法；能根据 工艺和过程控制两方面的要求和自控设计人员共同讨论、拟订 合理可行的各种自动控制方案。
2 工业生产对过程控制装备的要求： 可以归纳为三项：即安全性、经济性和稳定性。 – 安全性是最重要也是最基本的要求。指在整个生产过程中，确保人身和设 备的安全。 • 采用措施：越限报警、事故报警，连锁保护等 – 随着控制技术和计算机技术的不断发展，在线故障预测和诊断、容错控制 等技术的引入，进一步提高了系统的安全性。