自动化仪表与过程控制 ppt
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过程控制与自动化仪表——执行器仪表_图文
快开流量特 积分 性阀加工最为简单 但不能用于调节阀 多用于开关阀
快开流量特性研究
阀门的工作流量特性
工作流量特性 在实际使用时,调节阀安装在管道上, 或者与其他设备串联,或者与旁路管道并联,因而调节 阀前后的压差是变化的。此时,调节阀的相对流量与阀 芯相对开度之间的关系称为工作流量特性。
阀门的工作流量特性
阀门的工作流量特性
阀门的工作流量特性
并联管道的情况
克服调节阀的非线性
如果系统对调 节阀线性度的要求 比较高则可以采用 左图的处理方法,组 成流量调节子回路, 这时流量的大小是 由检测仪表来保证 的,在这种情况下调 节阀最好采用等百 分比阀.
调节阀的尺寸选择
2.调节阀尺寸的选择
令
C为调节阀的结构参数称为流通能力
机械效率较低，在小 流量时不宜使用
泵不容易超压 可以使用小口径高压 阀进行调节。
其他常用执行器介绍
c 调速控制法
效率高能耗小，适用 于流量大范围波动的场合 。
设备费用高。 被控制系统响应速度慢。
其他常用执行器介绍
d 离心风机的喘振
其他常用执行器介绍
管路特性
其他常用执行器介绍
2 液压系统
控制力：阀门开度改变时，相对流量的改变比值。
10%处： （6.58%-4.68%）/4.68%≈41% 50%处： （25.7%-18.2%）/18.2%≈41% 80%处： （71.2%-50.6%）/50.6%≈41%
Q/Q100
s=1 L/Lmax
快开流量特性研究
开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快 就达到最大，故称为快开特性。适用于迅速启闭的切断阀或 双位控制系统。
其他常用执行器介绍
快开流量特性研究
阀门的工作流量特性
工作流量特性 在实际使用时,调节阀安装在管道上, 或者与其他设备串联,或者与旁路管道并联,因而调节 阀前后的压差是变化的。此时,调节阀的相对流量与阀 芯相对开度之间的关系称为工作流量特性。
阀门的工作流量特性
阀门的工作流量特性
阀门的工作流量特性
并联管道的情况
克服调节阀的非线性
如果系统对调 节阀线性度的要求 比较高则可以采用 左图的处理方法,组 成流量调节子回路, 这时流量的大小是 由检测仪表来保证 的,在这种情况下调 节阀最好采用等百 分比阀.
调节阀的尺寸选择
2.调节阀尺寸的选择
令
C为调节阀的结构参数称为流通能力
机械效率较低，在小 流量时不宜使用
泵不容易超压 可以使用小口径高压 阀进行调节。
其他常用执行器介绍
c 调速控制法
效率高能耗小，适用 于流量大范围波动的场合 。
设备费用高。 被控制系统响应速度慢。
其他常用执行器介绍
d 离心风机的喘振
其他常用执行器介绍
管路特性
其他常用执行器介绍
2 液压系统
控制力：阀门开度改变时，相对流量的改变比值。
10%处： （6.58%-4.68%）/4.68%≈41% 50%处： （25.7%-18.2%）/18.2%≈41% 80%处： （71.2%-50.6%）/50.6%≈41%
Q/Q100
s=1 L/Lmax
快开流量特性研究
开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快 就达到最大，故称为快开特性。适用于迅速启闭的切断阀或 双位控制系统。
其他常用执行器介绍
精品课件-4自动化仪表与过程控制-.2被控变量与操纵变量的选择
纵变量； 控制通道纯滞后 0的影响——选择 0小的可控变量作为
操 纵变量；
干扰通道时间常数Tf的影响——使Tf大些为好； 干扰通道纯滞后 f基本无影响。
干扰响应曲线
操纵变量响应曲线 图9-10 纯滞后 o对控制质量的影图响9-11干扰通道纯滞后 f的影响
4．操纵变量的选择原则 工艺上允许加以控制的可控变量； 对被控变量影响较灵敏、及时的变量（放大系数Kc大、
智能仪表与过程控制
四 简单控制系统 ▬▬ 4.2 被控变量与操纵变量的选择
4.2被控变量与操纵变量的选择
4.2.1 被控变量的选择 4.2.2 操纵变量的选择 4.2.3 测量元件特性的影响
4.2.1 被控变量的选择
1.自动控制的目的： 使生产过程自动按照预定的目标进行，并使工艺参数保持
在预先规定的数值上。 生产过程中希望借助自动控制保持恒定值(或按一定规律变化)
塔顶（或塔底）馏出 物 的组分xD（或xW）应作为 被控变量，进行直接指标 控制。但有困难！
图9-4 精馏过程示意图 1-精馏塔；2-蒸汽加热器
间接指标控制 被控变量的选取
图9-5 苯-甲苯溶液的T-x图
图9-6 苯-甲苯溶液的p-x图
3．被控变量选择的一般原则 被控变量应能代表一定的工艺操作指标或反映工艺操作
的变量称为被控变量。 被控变量是 “关键”变量。 控制类型：
直接指标控制 被控变量本身就是需要控制的工艺指标， 如物料平衡控制 ；
间接指标控制 选取与直接质量指标有单值对应关系而 反应又快的另一变量，作为间接控制指标，进行间接指标控 制，如产品质量指标控制。
2.被控变量的选择 实例： 精馏过程
影响提馏段温度T灵的各种因素： 可控因素：Q蒸、Q回 Q蒸（操纵变量）； 不可控因素：Q入、
操 纵变量；
干扰通道时间常数Tf的影响——使Tf大些为好； 干扰通道纯滞后 f基本无影响。
干扰响应曲线
操纵变量响应曲线 图9-10 纯滞后 o对控制质量的影图响9-11干扰通道纯滞后 f的影响
4．操纵变量的选择原则 工艺上允许加以控制的可控变量； 对被控变量影响较灵敏、及时的变量（放大系数Kc大、
智能仪表与过程控制
四 简单控制系统 ▬▬ 4.2 被控变量与操纵变量的选择
4.2被控变量与操纵变量的选择
4.2.1 被控变量的选择 4.2.2 操纵变量的选择 4.2.3 测量元件特性的影响
4.2.1 被控变量的选择
1.自动控制的目的： 使生产过程自动按照预定的目标进行，并使工艺参数保持
在预先规定的数值上。 生产过程中希望借助自动控制保持恒定值(或按一定规律变化)
塔顶（或塔底）馏出 物 的组分xD（或xW）应作为 被控变量，进行直接指标 控制。但有困难！
图9-4 精馏过程示意图 1-精馏塔；2-蒸汽加热器
间接指标控制 被控变量的选取
图9-5 苯-甲苯溶液的T-x图
图9-6 苯-甲苯溶液的p-x图
3．被控变量选择的一般原则 被控变量应能代表一定的工艺操作指标或反映工艺操作
的变量称为被控变量。 被控变量是 “关键”变量。 控制类型：
直接指标控制 被控变量本身就是需要控制的工艺指标， 如物料平衡控制 ；
间接指标控制 选取与直接质量指标有单值对应关系而 反应又快的另一变量，作为间接控制指标，进行间接指标控 制，如产品质量指标控制。
2.被控变量的选择 实例： 精馏过程
影响提馏段温度T灵的各种因素： 可控因素：Q蒸、Q回 Q蒸（操纵变量）； 不可控因素：Q入、
自动化仪表与过程控制培训课件课件(PPT165页)
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT1 65页) 工作培 训教材 工作汇 报课件 管理培 训课件 安全培 训讲义P PT服务 技术
过程控制与自动化仪表
8
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT1 65页) 工作培 训教材 工作汇 报课件 管理培 训课件 安全培 训讲义P PT服务 技术
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
产品的反应过程。典型设备：反应器
4 ．精馏过程 精馏是一种分离过程。典型设备：精馏塔
5 ．传质过程 不同组分的分离和结合，如液体和气体之间的解
吸、汽提、去湿或润湿，不同非溶液体的萃取、液体 与固体之间的结晶、蒸气或干燥等都是传质过程。其 目的是获得纯的出口物料。
过程控制与自动化仪表
6
一、生产过程及其特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
➢被控过程的多样性
生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构性、动态特性多 样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延特征，还有非线性与时变特性。 （锅炉、热交换器、精馏塔）
➢控制方案的多样性
被控对象复杂导致控制方案多样性。单/多变量控制系统、常规仪表控制/计算 机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、 前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统，还有先进过程控制 系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。
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过程控制及自动化仪表总结(课堂PPT)
解：(500+100)×2.5%=15，15÷500×100%=3%；
(550+50)×2.0%=12， 12÷500×100%=2.4%；
(1000－0)×1.5%=15， 15÷500×100%=3%；
所以准确度2.0级量程范围－50~550℃的测温仪表最 合适。
2021/3/29
11
练习题
❖ 用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用 标准压力表精度等级？可否用一台精度等级为 0.2级，量程为25MPa 的标准表来检验一台精 度等级为 1.5 级，量程为2.5MPa的压力表？ 为什么？
1.过程控制与仪表的基本知识
★过程控制的基本要求 安全性、稳定性、经济性
★过程控制的组成及基本概念 系统方块图、被控对象、被控变量、操纵变量、扰动量、设
定值、偏差 ★过程控制过渡过程的性能指标
衰减比、余差、超调量、调节时间 ★测量误差
绝对误差、相对误差、引用误差 ★仪表精度
如何确定仪表的精度等级？ 如何选择仪表的精度等级？ ★仪表基本概念 2021测/3/2量9 范围、量程、零点迁移、量程迁移、灵敏度、分辨率1
2021/3/29
12
练习题
❖ 用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用 标准压力表精度等级？可否用一台精度等级为 0.2级，量程为25MPa 的标准表来检验一台精 度等级为 1.5 级，量程为2.5MPa的压力表？ 为什么？
▪ 标准表可能产生的最大绝对误差为
△max1=(25-0)×0.2%=0.05 (MPa)
2021/3/29
4
练习题
❖ 什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？
▪ 用于测量的仪表都有测量范围，测量范围的最 大值和最小值分别称为测量上限和测量下限， 量程是测量上限值和测量下限值的差，用于表 示测量范围的大小。
(550+50)×2.0%=12， 12÷500×100%=2.4%；
(1000－0)×1.5%=15， 15÷500×100%=3%；
所以准确度2.0级量程范围－50~550℃的测温仪表最 合适。
2021/3/29
11
练习题
❖ 用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用 标准压力表精度等级？可否用一台精度等级为 0.2级，量程为25MPa 的标准表来检验一台精 度等级为 1.5 级，量程为2.5MPa的压力表？ 为什么？
1.过程控制与仪表的基本知识
★过程控制的基本要求 安全性、稳定性、经济性
★过程控制的组成及基本概念 系统方块图、被控对象、被控变量、操纵变量、扰动量、设
定值、偏差 ★过程控制过渡过程的性能指标
衰减比、余差、超调量、调节时间 ★测量误差
绝对误差、相对误差、引用误差 ★仪表精度
如何确定仪表的精度等级？ 如何选择仪表的精度等级？ ★仪表基本概念 2021测/3/2量9 范围、量程、零点迁移、量程迁移、灵敏度、分辨率1
2021/3/29
12
练习题
❖ 用标准压力表来校准工业压力表时，应如何选用 标准压力表精度等级？可否用一台精度等级为 0.2级，量程为25MPa 的标准表来检验一台精 度等级为 1.5 级，量程为2.5MPa的压力表？ 为什么？
▪ 标准表可能产生的最大绝对误差为
△max1=(25-0)×0.2%=0.05 (MPa)
2021/3/29
4
练习题
❖ 什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？
▪ 用于测量的仪表都有测量范围，测量范围的最 大值和最小值分别称为测量上限和测量下限， 量程是测量上限值和测量下限值的差，用于表 示测量范围的大小。
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT165页)
策，使企业利益最大化。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
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 ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
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 ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
自动化仪表培训(全)ppt课件
CHAPTER 05
自动化仪表在工业生产中的 应用案例
石油化工行业应用案例
原油储罐液位测量
采用雷达液位计进行连续测量，实现 高精度、高可靠性的液位监测。
化学反应釜温度控制
采用温度变送器和控制器实现精确控 温，确保产品质量和生产安全。
石油管道流量测量
采用质量流量计进行贸易交接计量， 确保计量准确、公正。
CHAPTER 04
自动化仪表选型与使用注意 事项
选型原则及步骤
明确测量需求
根据工艺要求，确定测量参数（如压力、温 度、流量等）及测量范围。
选择合适型号
根据测量需求和仪表性能，选择适合的型号 和规格。
了解仪表性能
熟悉不同类型自动化仪表的测量原理、精度 等级、稳定性等性能指标。
考虑环境因素
根据安装环境和使用条件，选择具有相应防养建议
使用注意事项
遵守操作规程，避免超量程使用；保持仪表清洁干燥，防止腐蚀和损 坏。
日常维护
定期检查仪表显示是否正常，接线是否松动；清理表面积尘和油污等 杂物。
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法进行保养，包括更换易损件、清洗内 部管路等。
故障处理
发现故障时及时停机检查，根据故障代码或现象判断故障原因并排除 ；若无法自行解决，请联系厂家或专业维修人员进行维修。
自动化仪表培训(全 )ppt课件
目 录
• 自动化仪表概述 • 自动化仪表基本原理 • 自动化仪表组成结构 • 自动化仪表选型与使用注意事项 • 自动化仪表在工业生产中的应用案例 • 自动化仪表市场前景与发展趋势
CHAPTER 01
自动化仪表概述
定义与分类
定义
自动化仪表是用于测量、显示、 记录和控制各种工业过程参数的 设备，具有自动化、智能化、高 精度等特点。
过程控制与自动化仪表教学课件5
(a)理想特性为直线型
(b)理想特性为等百分比型
图5-12 并联管道时控制阀的工作流量特性
5.2 气动执行器
（3）调节阀的可调比（R）
调节阀的可调比（可调范围）R为
①理想可调比
R＝Qmax/Qmin
调节阀前后压差一定时的可调比称为理想可调比，以R
表示，即
R Qmax K max Qmin K min
（2）按照控制功能分类：可分为位置型执行器（如阀门 开度控制）、速度型执行器（如电机的转速控制）和功率型 控制器（引水机水温控制）。
5.1 概 述
5.1.3 执行器的分类
（3）按执行动作所需能量分类：可分为手动操作器(各种开关、按钮、 旋钮、闸刀等)、电动执行器、气动执行器和液动执行器（少用）等。
p Kmax p Kmin
（5-18）
式中，Kmax和Kmin分别是调节阀的最大流量系数与最小流 量系数。
国产调节阀的理想可调比主要有30和50两种 。
5.2 气动执行器
②实际可调比
调节阀在实际使用时，串联管路系统中管路部分的阻力
变化，将使调节阀前后压差发生变化，从而使调节阀的可
调比也发生相应的变化，这时的可调比称实际可调比，以
5.2 气动执行器
2.控制阀的流量系数（反映调节阀的流通能力）
流量系数Kv定义为：采用国际单位制，在控制阀全开 ， 调节阀前后压差为100kPa，流体密度为1g/cm3(即5～40℃的
水)的条件下，每小时通过阀门的流体量(m3/h)。该定义下的
流量系数Kv即额定流量系数
Kv的计算：若将式(5-5)中p的单位取为kPa，则可得不
大流量Qmax为参比值。
5.2 气动执行器
并联管道时控制阀的工作流量特性曲线
过程控制的发展概述 自动化仪表与过程控制 教学课件
布式控制 4. 所依赖的理论：状态反馈、最优控制、解藕控
制、自适应控制
１－2 过程控制的特点 任务和 要求
过程控制的特点 1. 系统由系列化生产的过程检测仪表组成 2. 被控过程复杂多样：多惯性环节、大惯性、 大时延、非线性（水流在雷诺数以上阻力增 大）、分布参数系统（温度场的控制）、时变 系统（飞船的质量在不断减少） 3. 控制方案十分丰富 4.控制过程多属慢参量控制 5.定值控制是主要形式
σ |emax| ：动态误差
残余偏差
e(∞)＝r－ y(∞)
r 为设定值给定的输出量 当为定值调节时，r＝0，则e(∞)＝－ y(∞)
e(∞)为静态偏差
调节时间和振荡频率
ts ：当y(t)进入y(∞) 的5％或2％时所用 的时间。
当n不变时，振荡频率越高，调节时间越短， 故振荡频率也可表示调节的快速性。
图1-6
衰减比和衰减率
衰减比：n=y1/y3, 常用n= 4 : 1 衰减率： ψ=(y1-y3)/y1, 常用ψ=0.75=75% n和值阶跃：超调量 σ＝y1/y(∞) × 100%
对二阶系统： 1/ n10% 0
扰动值阶跃：动态误差|emax|=|y1+ y(∞) |
上面的ts，ωc表明快速性
误差积分指标
误差积分： IE=∫e(t)dt 只表示误差 绝对积分: IAE=∫|e (t)|dt 全部误差 平方误差积分ISE=∫e2(t)dt 强调动差 时间与绝对误差积分ITAE=∫t|e(t)|dt 强调静
差
作业 P8 1-4
（SPC） 3.采用复杂控制：串级、前馈－反馈复合控制、
Smith预估控制、比值、均匀、选择性控制 4. 所依赖的理论向现代控制理论过渡
制、自适应控制
１－2 过程控制的特点 任务和 要求
过程控制的特点 1. 系统由系列化生产的过程检测仪表组成 2. 被控过程复杂多样：多惯性环节、大惯性、 大时延、非线性（水流在雷诺数以上阻力增 大）、分布参数系统（温度场的控制）、时变 系统（飞船的质量在不断减少） 3. 控制方案十分丰富 4.控制过程多属慢参量控制 5.定值控制是主要形式
σ |emax| ：动态误差
残余偏差
e(∞)＝r－ y(∞)
r 为设定值给定的输出量 当为定值调节时，r＝0，则e(∞)＝－ y(∞)
e(∞)为静态偏差
调节时间和振荡频率
ts ：当y(t)进入y(∞) 的5％或2％时所用 的时间。
当n不变时，振荡频率越高，调节时间越短， 故振荡频率也可表示调节的快速性。
图1-6
衰减比和衰减率
衰减比：n=y1/y3, 常用n= 4 : 1 衰减率： ψ=(y1-y3)/y1, 常用ψ=0.75=75% n和值阶跃：超调量 σ＝y1/y(∞) × 100%
对二阶系统： 1/ n10% 0
扰动值阶跃：动态误差|emax|=|y1+ y(∞) |
上面的ts，ωc表明快速性
误差积分指标
误差积分： IE=∫e(t)dt 只表示误差 绝对积分: IAE=∫|e (t)|dt 全部误差 平方误差积分ISE=∫e2(t)dt 强调动差 时间与绝对误差积分ITAE=∫t|e(t)|dt 强调静
差
作业 P8 1-4
（SPC） 3.采用复杂控制：串级、前馈－反馈复合控制、
Smith预估控制、比值、均匀、选择性控制 4. 所依赖的理论向现代控制理论过渡
2024版化工自动化过程控制系统PPT课件
6
02
过程控制系统基本原理
Chapter
2024/1/30
7
过程控制系统组成要素
被控对象
需要控制的工艺设备或生产过程， 如反应器、精馏塔等。
控制器
接收测量变送器的信号，与设定 值进行比较，并按照一定的控制 规律输出控制信号。
2024/1/30
01 02 03 04
测量变送器
将被控对象的参数（如温度、压 力、流量等）转换为标准信号， 传递给控制器。
化工自动化过程控制系统PPT课件
2024/1/30
1
目录
2024/1/30
• 化工自动化概述 • 过程控制系统基本原理 • 常见过程控制策略及方法 • 过程控制仪表与装置选型与应用 • 过程控制系统设计与实施案例分析 • 过程控制系统运行维护与故障诊断 • 总结与展望
2
01
化工自动化概述
Chapter
认识
掌握了自动化控制系统的基本 原理和过程控制策略，能够分
析和解决实际问题
通过实验和案例分析，加深了 对理论知识的理解和应用
提高了自己的实践能力和综合 素质，为未来的学习和工作打
下了坚实的基础
2024/1/30
35
行业发展趋势预测
化工自动化过程控制将越来越 普及，成为化工行业的重要发 展方向
随着人工智能、大数据等技术 的不断发展，化工自动化过程 控制将更加智能化、精细化
5
化工自动化发展趋势
实现化工生产过程的全流程集成， 包括设备层、控制层、管理层等 多个层次的集成。
利用工业互联网技术，实现化工 生产过程的远程监控、故障诊断 和预防性维护。
2024/1/30
智能化 集成化 绿色化 网络化
02
过程控制系统基本原理
Chapter
2024/1/30
7
过程控制系统组成要素
被控对象
需要控制的工艺设备或生产过程， 如反应器、精馏塔等。
控制器
接收测量变送器的信号，与设定 值进行比较，并按照一定的控制 规律输出控制信号。
2024/1/30
01 02 03 04
测量变送器
将被控对象的参数（如温度、压 力、流量等）转换为标准信号， 传递给控制器。
化工自动化过程控制系统PPT课件
2024/1/30
1
目录
2024/1/30
• 化工自动化概述 • 过程控制系统基本原理 • 常见过程控制策略及方法 • 过程控制仪表与装置选型与应用 • 过程控制系统设计与实施案例分析 • 过程控制系统运行维护与故障诊断 • 总结与展望
2
01
化工自动化概述
Chapter
认识
掌握了自动化控制系统的基本 原理和过程控制策略，能够分
析和解决实际问题
通过实验和案例分析，加深了 对理论知识的理解和应用
提高了自己的实践能力和综合 素质，为未来的学习和工作打
下了坚实的基础
2024/1/30
35
行业发展趋势预测
化工自动化过程控制将越来越 普及，成为化工行业的重要发 展方向
随着人工智能、大数据等技术 的不断发展，化工自动化过程 控制将更加智能化、精细化
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化工自动化发展趋势
实现化工生产过程的全流程集成， 包括设备层、控制层、管理层等 多个层次的集成。
利用工业互联网技术，实现化工 生产过程的远程监控、故障诊断 和预防性维护。
2024/1/30
智能化 集成化 绿色化 网络化
过程控制与自动化仪表PPT课件
块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间
的作用信号。
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第二节过程控制系统的组成及其分类
液位自动控制的方块图
• 方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差 信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被 控变量；f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正 反馈。
第二节 过程控制系统的组成及其分 类
1.定值控制方法
“定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使 被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不 变，就需要采用定值控制系统。
2.随动控制系统（自动跟踪系统）
给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟 随给定值的变化而变化。
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第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重 新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和 信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。
结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是了 解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存 在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控 制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持 在工艺生产所要求控制的技术指标上。
图1-11 温度控制系统过渡过程曲线
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第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指 标
解 最大偏差A＝230-200＝30℃ 余差C＝205-200＝５℃ 由图上可以看出，第一个波峰值B＝230-205＝25℃， 第二个波峰值B′＝210－205＝5℃， 故衰减比应为B:B′＝25:5＝5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔， 故周期T＝20-5＝15（min）
过程控制及自动化仪表总结38页PPT
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
3法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫 拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
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过程控制与自动化仪表
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过程控制的要求与任务
➢安全性
针对易燃易爆特点设计；参数越线报警、链锁保护；故障诊 断，容错控制。 ➢稳定性
抑制外界干扰，保证正常运行。 ➢经济性
降低成本提高效率。掌握工艺流程和被控对象静态、动态特 性，运用控制理论和一定的技术手段（计算机、自动化仪表）设 及合理系统。
过程控制与自动化仪表
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
● 20世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控
制发展的第一个阶段，实现了仪表化和局部自动化。 主要特点：检测和控制仪表-----采用基地式仪表和
过程控制与自动化仪表
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过程控制的功能结构
◆ 测量变送与执行 测量变送装置与执行装置实现 ◆ 操作安全与环保 保证生产安全、满足环保要求的设备
（独立运行） ◆ 常规与高级控制 实现对过程参数的控制，满足控制要求。 ◆ 实时优化 实现最优操作工况（时间，成本，设备
损耗）而设计的方案 ◆ 决策与计划调度 对整个过程进行合理计划调度和正确决
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
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过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量 、温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组 成部分。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制技
产品的反应过程。典型设备：反应器
4 ．精馏过程 精馏是一种分离过程。典型设备：精馏塔
5 ．传质过程 不同组分的分离和结合，如液体和气体之间的解
吸、汽提、去湿或润湿，不同非溶液体的萃取、液体 与固体之间的结晶、蒸气或干燥等都是传质过程。其 目的是获得纯的出口物料。
过程控制与自动化仪表
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一、生产过程及其特点
自动化仪表 与
过程控制
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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
过程控制与自动化仪表
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二、生产过程对控制的要求
(3)经济性 是指在保证生产安全和产品质量的前提 下，以最小的投资、最少的能耗和最低的成本，使生 产装置在高效率运行中获取最大的经济收益。
过程控制的任务:就是在了解、掌握工艺流程和生产 过程的各种特性的基础上，根据工艺生产提出的要 求，应用控制理论对控制系统进行分析、设计和综 合，并采用相应的自动化装置和适宜的控制手段加 以实现，最终达到优质、高产、低耗的控制目标。
参考书 1.自动检测技术与装置. 张宏建等. 化学工业出版社. 2004.7 2.自动化仪表与过程控制. 施仁等. 电子工业出版社. 2009.2 3.自动检测技术及仪表控制系统. 张毅等. 化学工业出 版社. 2005.3 4.过程控制及仪表. 邵裕森. 上海交大出版社
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考核方式
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一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式：
1 ．传热过程 通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温
度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换 热器
2 ．燃烧过程 通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力
和热源。典型设备：加热炉
过程控制与自动化仪表
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一、生产过程及其特点
3 ．化学过程 由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的
➢被控过程的多样性
生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构性、动态特性多 样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延特征，还有非线性与时变特性。 （锅炉、热交换器、精馏塔）
➢控制方案的多样性
被控对象复杂导致控制方案多样性。单/多变量控制系统、常规仪表控制/计算 机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、 前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统，还有先进过程控制 系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。
术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益 和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环 境卫生等方面起着越来越大的作用。
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自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
过程控制与自动化仪表
策，使企业利益最大化。
过程控制与自动化仪表
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日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行
被控过程
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过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
生产过程特点：连续生产过程具有复杂性、关联性、 时变性、非线性、不确定性，在某些高温高压或有害 介质存在的场合，还具有相当的危险性。
生产过程的这些特点极大地促进了过程控制技术的发 展，使得过程控制在自动控制领域乃至国民经济中都 占有极其重要的地位。
过程控制与自动化仪表
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参考书
教材 过程控制与自动化仪表.潘永湘等.机械工业出版社. 2008.5
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二、生产过程对控制的要求 生产过程对控制最主要的要求可以归结为三个方面，
即：安全性、稳定性和经济性。 (1)安全性 是指在整个生产运行过程中，能够及时
预测、监控和防止任何事故的发生，以确保生产设 备和操作人员的安全，这是最重要也是最基本的要 求。 (2) 稳定性 是指当工业生产环境发生变化或受到随 机因素的干扰和影响时，生产过程仍能不间断地平 稳运行，并保持稳定的产品质量。