过程控制与仪表课程综述

过程控制与仪表课程综述
课程名称：过程控制工程
系别：电子信息与电气工程系
年级专业：
姓名：
学号：
授课老师：
过程控制与仪表课程综述
摘要：过程控制作为自动化技术的重要组成部分，其发展很快，并已经广泛的用于石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业生产部门生产过程的自动化。

课程主要讲述了过程建模和过程检测技术，简单过程控制系统——单回路控制系统的工程设计，复杂过程控制系统。

随着现代控制技术、计算机技术等的不断发展．过程控制工程已被赋予了新的内涵，最后论述学习的总结。

关键词：过程控制；课程内容；总结
正文：
一、课程理解
本书绪论的第一句话：过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、原子能等工业生产部门生产过程的自动化。

这也是我们第一次接触过程控制过程的第一印象。

《过程控制工程》系统地阐述了过程控制系统的结构、原理、特点、适用场合、系统设计及应用等问题，并在分析稳态和动态数学模型的基础上，探讨了过程工业（石化、化工、轻工、医药等）生产过程中典型单元操作的控制方案，并介绍了典型工业生产过程的控制。

本书的特点是基本理论与领域的最新进展并重，理论与实际结合，内容切合信息时代的需要，并力求深入浅出，着重物理概念。

每章结尾提供了丰富的习题。

对于学完后的感受过程控制工程更是工业生产自动化的技术，也是与我们生活息息相关的技术。

二、过程控制现状与发展状况
在过程控制发展的历程中，生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进，推动了过程控制不断的向前发展。

纵观过程控制的发展历史，大致经历了以下几个阶段：
20世纪40年代：
手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程，操作人员主要根据观测到的反映生产过程的关键参数，用人工来改变操作条件，凭经验去控制生产过程。

20世纪40年代末～50年代：
过程控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统
过程检测：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动Ⅰ型和电动Ⅰ型）；部分生产过程实现了仪表化和局部自动化
控制理论：以反馈为中心的经典控制理论
20世纪60年代：
过程控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。

自动化仪表：单元组合仪表（气动Ⅱ型和电动Ⅱ型）成为主流产品
60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。

控制理论：出现了以状态空间方法为基础，以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域，多输入多输出型等。

20世纪70～80年代：
微电子技术的发展，大规模集成电路制造成功且集成度越来越高（80年代初一片硅片可集成十几万个晶体管，于是32位微处理器问世），微型计算机的出现及应用都促使控制系统发展。

过程控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制自动化仪表：气动Ⅲ型和电动Ⅲ型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。

集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器 (PLC) 、工业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。

集散控制系统实现了控制分散、危险分散，操作监测和管理集中。

控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。

模糊控制、专家系统控制、模式识别技术
20世纪90年代至今：信息技术飞速发展
过程控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方
向。

自动化仪表：总线控制系统的出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。

现场仪表的数字化和智能化，形成了真正意义上的全数字过程控制系统。

各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪
以及人工智能、神经网络控制等。

自动化技术的应用范畴：
1.宇航方面：（现代控制理论）同步卫星与地面接收站直接对应，偏差影响收看效果（随动控制系统）卫星的发射与回收（神州3号卫星，哥伦比亚号航天飞机）自动关机、点火系统
2.军事方面：火炮自动点火、巡航导弹
3.其他方面：农业（病虫害防治、专家系统）社会科学（计划生育，人口增长模型）
4.现代管理：办公自动化（以计算机技术和现代通信技术为主体的综合处理与办公活动相关的语言、数据、图像、文字等人及信息系统。

5.工业生产：自动车床、加热炉、发酵罐
三、课程章节内容
第一章（绪论）：
主要介绍过程控制的发展状况，过程控制的特点，过程控制系统的组成及分类，“过程控制工程”课程的性质和任务。

主要学习是对过程控制的总体感受，理解过程控制的特点以及各类过程控制系统。

第二章（过程建模和过程检测控制仪表）：
主要介绍过程建模的方法（机理分析法、试验法），过程变量检测及变送，过程控制仪表，其他数字式过程控制装置。

被控过程是多种多样的，学会过程控制系统的建模方法。

也学习了各种各样的检测设备，针对温度、压力、流量、液位等物理量。

以及这些物理量的变送。

还有生活中息息相关的调节阀的相关知识。

第三章（简单过程控制系统——单回路控制系统的工程设计）：
主要介绍过程控制系统工程设计概述，控制方案设计，检测、变送器选择，执行器（调节器）选择，控制器（调节器）选择，过程计算机控制系统的设计，过程控制系统的投运和控制器参数整定，单回路控制系统工程设计实例。

F(t)
单回路控制系统方框图
第四章（复杂过程控制系统）：
主要介绍串级控制，前馈控制，大滞后补偿控制，比值控制，分程与选择性控制，多变量解耦控制，模糊控制，预测控制等。

经典的加热炉温度控制系统，串级控制的工业应用。

基于扰动来消除扰动的前馈控制，Smith预估补偿控制消除大滞后的影响等等。

串级控制系统方框图
四、课程总结
本书虽然是过程控制工程，就如老师说的主要介绍了工业、生产过程的自动化，课本也都是工业、生产过程的例题。

在学习的过程中,我逐渐了解了过程控制系统的实用性，设计一个过程控制系统的基本要求。

通过本课程的学习，我掌握了一些过程控制系统的模型和设计方法等。

通过联系实际,让我对过程控制有了更加深的认识。

回忆学过的内容，我对过程控制工程的主要印象就是那些控制框图了，控制对象、调节器、控制器、检测变送。

针对这些也就是每章介绍的内容了。

虽然只有短短的十周，但是觉得过程控制还是很值得学习的一门课程，现代工业离不开自动化，本课程学习的过程控制过程也是基于化工、石油、冶金等工业过程。

相信这门课对自己以后选择就业还是有一定帮助的，马上就要实习了，如果有兴趣，
以后肯定要继续学习。

参考文献:
[1] 邵裕森．过程控制工程[M]．北京：机械工业出版社，2013．8
[2] 施江，刘文江．过程控制[M]．北京：清华大学出版社，1993．
[3] 吴勤勤. 电动控制仪表及装置[M]．北京：化学工业出版社，1990．
[4] 胡寿松．自动控制原理（第六版）[M]. 北京：科学出版社，2013. 3
[5] 潘立登．化工对象动态特性测试方法[M]. 北京：化学工业出版社,2007。