过程控制与自动化仪表(第3版)第1章 课件.ppt

过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件过程控制与自动化仪表西安理工大学 杨延西 2017制作过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件目录:第1章 绪论第2章 过程参数的检测与变送第3章 过程控制仪表第4章 被控过程的数学模型第5章 简单控制系统的设计第6章 常用高性能过程控制系统第7章 实现特殊工艺要求的过程控制系统第8章 复杂过程控制系统第9章 基于网络的过程计算机控制系统第10章 典型生产过程控制与工程设计过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件主要参考书v施仁， 自动化仪表与过程控制 电子工业出版社 ，2003v潘永湘， 过程控制与自动化仪表 机械工业出版社 ，2007v历玉鸣， 化工仪表与自动化 化学工业出版社 ，2003v马昕，深入浅出过程控制小锅带你学过控 高等教育出版社 ，2013v戴连奎等，过程控制工程 化学工业出版社 ，2012 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件 本章要点1）掌握过程控制的概念、要求和任务， 了解过程控制的发展状况；2）掌握过程控制系统的组成、特点、类型及其性能指标；3）了解过程控制系统设计步骤和仪表的类型与发展；4）掌握仪表的信号制及防爆系统的构成过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件电站锅炉及其辅助设备系统 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件电站锅炉及其辅助设备系统简图 煤斗；给煤机；磨煤机；空气预热器；排粉风机；燃烧器；炉膛；水冷壁；屏式过热器；高温过热器；低温过热器；省煤器；除尘器；吸风机； 烟囱；送风机；汽包；下降管；顶棚过热器；排渣室 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件电站锅炉及其辅助设备系统简图 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件直拉单晶炉工艺 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件直拉单晶模拟演示过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件太阳能光热发电过程过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件第1章 绪论 过程控制（Process control）是指连续生产过程的自动控制石油、化工、水利、电力、冶金、轻工、纺织、制药、建材、核能、环境工程等许多领域的自动控制系统，都属于过程控制系统 连续生产过程的特征是：生产过程中的各种流体在连续（或间歇）的流动过程中进行着物理化学反应、物质能量的转换或传递 例如室内温度的控制过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件图1为人工控制室温假设在冬季，室内加温是通过热水加热器，将送风加热后源源不断送往恒温室为保证恒温室温符合要求，操作人员要随时观察温度计的指示值，并随时判断和决定如何操作阀门来保证恒温要求，然后进行操作 在此人的作用可分为三步： 眼看 脑想 动手送风回风恒温室温度计阀门图1 室温人工控制示意图过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件眼看用传感器或变送器将温度信号转换为控制器可接受的信号脑想控制器将输入的实测温度信号和要求值进行比较（相减求偏差) ,并按偏差值计算出控制量动手人工调整阀门开口，执行器完成控制器命令人工控制受制于人的经验和注意力，控制不精确而自动控制按设定好的方案进行计算控制，可以做到精确的、恰当的控制过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件过程控制系统的定义： 为实现对某个工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的 一个整体。

图2为室温自动控制系统，自动化仪表代替了人回风恒温室23送风热水M回水41图2 室温自动控制系统示意图1热水加热器；3控制器；2传感变送器；4执行器TCTT过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件 一般用原理框图来表示控制系统原理 如图2的室温控制系统是由温度变送器、控制器、电动调节阀和加热器及房间组成温度给定值房间温度干扰f 控制器温度变送器调节阀加热器及房间 +e实测值过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件 用通用名称表示为： 给定值被控变量干扰f 控制器 变送器执行器被控对象+e实测值 过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化 过程控制系统原理方框图过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1）被控参数（亦称系统输出）y(t)： 被控过程内要求保持稳定的工艺参数；（2）控制参数（亦称操作变量、控制介质）q(t)：使被控参数保持期望值的物料量或能量；（3）干扰量f(t)：除被控参数外，作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因数；（4）设定值r(t)：与被控参数相对应的设定值；（5）反馈值z(t)：被控参数经测量变送 后的实际测量值；（6）偏差e(t)：设定值与反馈值之差；（7）控制作用u(t)：控制器的输出值。

过程控制系统的组成过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1.1 过程控制的特点过程控制系统具有以下特点：1控制对象复杂、控制要求多样；2控制方案丰富；3控制对象大多属于慢过程；4大多数工艺要求定值控制；5大多使用标准化的检测、控制仪表及装置过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1.2 过程控制的发展概况 过程控制的发展历程，就是过程控制装置（自动化仪表）与系统的发展历程1.2.1过程控制装置与系统的发展过程1局部自动化阶段 （20世纪 5060年代）q自动化仪表安装在现场生产设备上，只具备简单的测控功能q适用于小规模、局部过程控制过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件特点：q自动化仪表划分成各种标准功能单元，按需要可以组合成各种控制系统q控制仪表集中在控制室，生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，送往控制室。

操作人员可以在控制室监控生产流程各处的状况q适用于生产规模较大的多回路控制系统2模拟单元仪表控制阶段（20世纪6070年代）过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件渭河电厂过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件巴基斯坦贾姆肖罗电厂 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件哈尔滨伊兰煤气过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件3集散控制阶段（20世纪70年代中期至今）计算机的出现，大大简化了控制功能的实现最初，人们设想用一台计算机取代所有回路的控制仪表，实现直接数字控制（ DDC， Direct Digital Control ） 但DDC系统的故障危险高度集中，一旦计算机出现故障，就会造成所有控制回路瘫痪，使生产过程风险加大。

因此， DDC系统并未得到广泛应用 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件 80年代初，随着计算机性能提高、体积缩小，出现了内装CPU的数字控制仪表基于 “集中管理，分散控制” 的理念，在数字控制仪表和计算机与网络技术基础上，开发了集中、分散相结合的集散型控制系统（ DCS， Distributed Control System） DCS系统实行分层结构，将控制故障风险分散、管理功能集中得到广泛应用过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件随着CPU进入检测仪表和执行器，自动化仪表彻底实现了数字化、智能化控制系统也出现了由智能仪表构成的现场总线控制系统（FCS，Fieldbus Control System) FCS系统把控制功能彻底下放到现场，依靠现场智能仪表便可实现生产过程的检测、控制。

而用开放的、标准化的通信网络现场总线，将分散在现场的控制系统的通信连接起来，实现信息集中管理过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件巢湖电厂目前运行室 过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件兰州石化过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件过程控制实验室过程控制系统与仪表 第1章严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件1.2.2过程控制策略与算法发展 伴随着自动化仪表的发展，过程控制策略与算法也经历了由简单到复杂的发展历程。

以经典控制理论为基础的PID （Proportional Integral Derivative）控制算法，。