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
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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
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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
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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。
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2. 控制目标与性能指标
无
为 2.1 控制目标
而 治
控制目标一般比较明确，就是控制的主要目的。
例如：空调的控制目的就是稳定室内温度；
和
调速电机的控制目的是速度稳定；
合同与技术附件。
在很多系统设计时，将设计。
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控制系统工程设计
无
为
而
治
和 谐
谢谢！
发
展
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和
多数系统控制是反馈控制系统，也只有反馈控制系统 才具有较高的精确性和鲁棒性。设计控制系统时要特
谐 别关注本项设计。
发 反馈信息与过程检测仪表相关，很多工业现场的反馈 展 信息是间接测量的，或者是软测量获得的。
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3.控制系统的信息反馈与执行机构
无
为 3.2 控制系统执行机构
而 治
执行机构是指单驱动器和执行子系统，单执行机 构不外乎电动、电磁、气动、液压控制装置。而
和 子系统也是由若干控制装置组成。 谐 例如：电动的有直流、交流、步进、特种电机；
发 液压的有开关、比例、伺服系统、液压马达等。
展
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4. 控制系统的结构设计与功能分配
无 为 系统硬件拓扑结构（集中、分布式、几层、工 而 作站数量、CPU数量、过程I/O接口，特种模 治 块）；
现代系统的通讯结构（网络结构、通讯协议选
和 取、速度、兼容性）； 谐 系统软件结构（系统、工具、功能函数、应用 发 软件、功能分配）； 展 系统操作结构（人机接口设置、画面设计）。
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和 动态精度，节能性，最佳燃烧）；
谐 发 展
极值连续型性能指标函数（变分、泛函）； 极值离散型性能指标函数（规划、排队）；
统计概率型性能指标函数（方差、概率）。
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3.控制系统的信息反馈与执行机构
无
为 3.1控制系统的信息反馈
而 完备的控制系统=对象模型+检测仪表+控制器 治 对于控制系统设计来说，反馈信息十分重要，因为大
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1. 控制系统对象的机理分析
无
为 1.3 被控对象输入机理分析。输入量是过程参数，是控制 而 系统行为的手段，但是不一定是系统的执行机构。 治 例如：加热炉的输入是重油（煤气、电力），而执行机构
是各类阀门；
和 谐 发 展
炼钢输入参数是氧气、废钢、云石；
炼铁的输入参数是焦碳、烧结矿石、热风量；
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6. 大型控制系统的设计步骤
无
为 初步设计书（论述控制方法的可行性、可实现性、预 而 计达到到性能指标、系统的先进性等） 治 基本设计书（系统结构、软件结构、通讯结构、操作
结构、功能分配及基本描述）
和 谐 发 展
详细设计书（信息表格、编程框图、硬件接线土图、 人机画面等）
谐
轧钢质量控制目的是厚度、板形、表面公
发 差小；
展
加热炉的目标是温度稳定等。
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2. 控制目标与性能指标
无 为 2.2 控制系统性能指标 而 单目标性能指标（调速电机的超调、静差、稳 治 态误差、调节时间、动态速降等）；
多目标性能指标（加热炉温度稳定精度，温度
1. 控制系统对象的机理分析
无
为 1.1 被控对象的物理化学运动过程分析
而 例如：炼钢过程是去杂质、定碳的过程；
治
炼铁过程是熔化过程；
和 谐 发 展
轧钢过程是压力作用下的朔性变形的过程；
加热炉是温度场的升稳降温的过程等。
对于某些非工业过程系统，被控对象的运动过程并不 一定符合物理化学特性，甚至是非物质性的。例如社 会学系统。本课程面向工业过程系统。
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系统硬件拓扑结构
无 为 而 治
和 谐 发 展
410# 电动APC AGC SML
420# 主速度 活套
SG_APC
430#
F1,F2,F3 液压APC
440#
F4,F5,F6 液压APC
内存映象光纤网 170Mb/s
F1-F6主传动系统 TCP/IP 主操纵台和HMI TCP/IP 快速换辊系统 TCP/IP