1、 第第1 1章章 緒論緒論過(guò)程控制概述過(guò)程控制概述過(guò)程控制的特點(diǎn)過(guò)程控制的特點(diǎn) 1.1.組成（組成（被控被控過(guò)程，過(guò)程，自動(dòng)自動(dòng)化儀表）；化儀表）； 2. 2.設(shè)計(jì)難（過(guò)程的復(fù)雜性，模型的不精確性）；設(shè)計(jì)難（過(guò)程的復(fù)雜性，模型的不精確性）； 3. 3.要求高（控制方案豐富）；要求高（控制方案豐富）； 4. 4.慢過(guò)程、參量控制；慢過(guò)程、參量控制； 5.5.定值控制定值控制什么是過(guò)程控制？適用的生產(chǎn)過(guò)程什么是過(guò)程控制？適用的生產(chǎn)過(guò)程? ? 過(guò)程控制系統(tǒng)即以表征生產(chǎn)過(guò)程的參量為被控制量使之過(guò)程控制系統(tǒng)即以表征生產(chǎn)過(guò)程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內(nèi)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。接近給定值或保持在

2、給定范圍內(nèi)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。過(guò)程控制在石油、化工、電力、冶金等部門有廣泛的應(yīng)用過(guò)程控制在石油、化工、電力、冶金等部門有廣泛的應(yīng)用 過(guò)程控制的要求、任務(wù)及功能過(guò)程控制的要求、任務(wù)及功能 1 1、要求要求 安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性安全性、穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性 2 2、任務(wù)、任務(wù) 了解工藝、獲取模型了解工藝、獲取模型 分析設(shè)計(jì)、物理實(shí)現(xiàn)分析設(shè)計(jì)、物理實(shí)現(xiàn) 3 3、功能功能 （1 1）決策與計(jì)劃；決策與計(jì)劃； （2 2）實(shí)時(shí)優(yōu)化；實(shí)時(shí)優(yōu)化； （3 3）常規(guī)與高級(jí)控制；常規(guī)與高級(jí)控制； （4 4）操作安全與環(huán)保；操作安全與環(huán)保； （5 5）測(cè)量變送與執(zhí)行測(cè)量變送與執(zhí)行過(guò)程控制概述過(guò)程控制概述 加熱爐過(guò)程控制加熱爐

3、過(guò)程控制 設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟：1 1、確定控制目標(biāo)確定控制目標(biāo) 1 1）熱油出口與熱油出口與煙道氣含氧量穩(wěn)定；煙道氣含氧量穩(wěn)定； 2 2）熱油出口溫度穩(wěn)定；）熱油出口溫度穩(wěn)定； 3 3）加熱爐加熱爐熱效率最高。熱效率最高。2 2、選擇被控參數(shù)選擇被控參數(shù) 直接參數(shù)與間接參數(shù)直接參數(shù)與間接參數(shù)3 3、選擇控制量選擇控制量 煙道煙道擋板開(kāi)度擋板開(kāi)度含氧量含氧量 燃料油流量與燃料油流量與冷冷油流量油流量出口溫度出口溫度過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述4.4.確定控制方案確定控制方案 簡(jiǎn)單與復(fù)雜、單輸入與多輸入簡(jiǎn)單與復(fù)雜、單輸入與多輸入5.5.選擇控制策略選擇控制策略 PIDPID、高級(jí)過(guò)程控制

4、、高級(jí)過(guò)程控制6.6.選擇執(zhí)行器選擇執(zhí)行器 氣動(dòng)與電動(dòng)氣動(dòng)與電動(dòng)7.7.設(shè)計(jì)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)警與聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng) 高、低限值；高、低限值； 加熱爐停車程序：停燃油泵加熱爐停車程序：停燃油泵 關(guān)關(guān)熱熱油閥油閥停引風(fēng)機(jī)停引風(fēng)機(jī)8.8.工程化設(shè)計(jì)工程化設(shè)計(jì)9.9.系統(tǒng)投運(yùn)、調(diào)試和整定參數(shù)系統(tǒng)投運(yùn)、調(diào)試和整定參數(shù)過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述 （一）基于儀表的局部自動(dòng)化階段（一）基于儀表的局部自動(dòng)化階段 5050年代，基地、單元組合、氣動(dòng)式，單輸入年代，基地、單元組合、氣動(dòng)式，單輸入/ /單輸出、單輸出、4 4大參數(shù)穩(wěn)定、經(jīng)典控制理論大參數(shù)穩(wěn)定、經(jīng)典控制理論 （二）基于儀表（二）基于儀表

5、/ /計(jì)算機(jī)的綜合自動(dòng)化階段計(jì)算機(jī)的綜合自動(dòng)化階段 6060年代，單元組合、組裝式，高性能、特殊要求控年代，單元組合、組裝式，高性能、特殊要求控制，計(jì)算機(jī)控制，多輸入制，計(jì)算機(jī)控制，多輸入/ /多輸出，現(xiàn)代控制理論多輸出，現(xiàn)代控制理論 （三）基于網(wǎng)絡(luò)的全盤自動(dòng)化階段（三）基于網(wǎng)絡(luò)的全盤自動(dòng)化階段 7070年代，智能儀表、成分在線、安全防爆、集散控年代，智能儀表、成分在線、安全防爆、集散控制、現(xiàn)場(chǎng)總線控制、制、現(xiàn)場(chǎng)總線控制、CIPSCIPS過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)展概況過(guò)程控制系統(tǒng)發(fā)展概況（1 1）系統(tǒng)輸出系統(tǒng)輸出y(t)y(t)：被控過(guò)程內(nèi)要求保持穩(wěn)定的工藝參數(shù)被控過(guò)程內(nèi)要求保持穩(wěn)定的工藝參數(shù)（2 2）

6、控制參數(shù)控制參數(shù)q(t)q(t)：使被控參數(shù)保持期望值的物料量或能量；使被控參數(shù)保持期望值的物料量或能量；（3 3）干擾量干擾量f(t)f(t)：除被控參數(shù)外，作用于被控過(guò)程并引起被控參數(shù)變化的各除被控參數(shù)外，作用于被控過(guò)程并引起被控參數(shù)變化的各種因數(shù)；種因數(shù)；（4 4）設(shè)定值設(shè)定值r(t)r(t)：與被控參數(shù)相對(duì)應(yīng)的設(shè)定值；與被控參數(shù)相對(duì)應(yīng)的設(shè)定值；（5 5）反饋值反饋值z(mì)(t)z(t)：被控參數(shù)經(jīng)測(cè)量變送后的實(shí)際測(cè)量值；被控參數(shù)經(jīng)測(cè)量變送后的實(shí)際測(cè)量值；（6 6）偏差偏差e(t)e(t)：設(shè)定值與反饋值之差；設(shè)定值與反饋值之差；（7 7）控制作用控制作用u(t)u(t)：控制器的輸出值。控

7、制器的輸出值。過(guò)程控制系統(tǒng)的組成過(guò)程控制系統(tǒng)的組成反饋電位器反饋電位器飛機(jī)示意圖飛機(jī)示意圖給給定定裝裝置置放放大大器器舵機(jī)舵機(jī)飛機(jī)飛機(jī) 反饋電反饋電位器位器 垂直垂直陀螺儀陀螺儀0c擾動(dòng)擾動(dòng)俯仰角控制系統(tǒng)俯仰角控制系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng)的分類過(guò)程控制系統(tǒng)的分類按按結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)不同分分：（1 1）反饋控制系統(tǒng)）反饋控制系統(tǒng)（2 2）前饋控制系統(tǒng)）前饋控制系統(tǒng)按按設(shè)定值不同設(shè)定值不同分分：（1 1）定值控制系統(tǒng)）定值控制系統(tǒng)（2 2）隨動(dòng)控制系統(tǒng)）隨動(dòng)控制系統(tǒng)（3 3）前饋）前饋- -反饋控制系統(tǒng)反饋控制系統(tǒng)（3 3）順序控制系統(tǒng)）順序控制系統(tǒng)過(guò)程控制系統(tǒng)的組成過(guò)程控制系統(tǒng)的組成 電廠鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控

8、制電廠鍋爐過(guò)熱蒸汽溫度控制控制目標(biāo)控制目標(biāo)：對(duì)過(guò)熱蒸汽溫對(duì)過(guò)熱蒸汽溫 度進(jìn)行嚴(yán)格控制度進(jìn)行嚴(yán)格控制被控參數(shù)：被控參數(shù)：過(guò)熱蒸汽溫度過(guò)熱蒸汽溫度反饋：反饋：1 1：監(jiān)測(cè)熱電阻監(jiān)測(cè)熱電阻2 2：溫度變送器溫度變送器3 3：調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器控制控制量：量：減溫器冷水流量減溫器冷水流量 （1 1）衰減比衰減比n n 兩個(gè)相鄰的同向波峰值之比兩個(gè)相鄰的同向波峰值之比:（2 2）最大動(dòng)態(tài)偏差和超調(diào)量最大動(dòng)態(tài)偏差和超調(diào)量: : （3 3）殘余偏差（穩(wěn)態(tài)誤差、靜差）殘余偏差（穩(wěn)態(tài)誤差、靜差）: : （4 4）調(diào)節(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)時(shí)間tsts、上升時(shí)間、上升時(shí)間tptp、振蕩頻率、振蕩頻率12BnB()()100%()py

9、yyt)()(yre過(guò)程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)過(guò)程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)1.1.按安裝場(chǎng)地分按安裝場(chǎng)地分：2.2.按能源分按能源分：3.3.按信號(hào)類型分按信號(hào)類型分：自動(dòng)化儀表概述自動(dòng)化儀表概述4.4.按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分：自動(dòng)化儀表概述自動(dòng)化儀表概述數(shù)字式儀表的通信標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字式儀表的通信標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一不統(tǒng)一：內(nèi)容內(nèi)容、信息格式、編碼方式、信號(hào)發(fā)送與接收、接口標(biāo)準(zhǔn)等信息格式、編碼方式、信號(hào)發(fā)送與接收、接口標(biāo)準(zhǔn)等自動(dòng)化儀表的信號(hào)制自動(dòng)化儀表的信號(hào)制氣動(dòng)儀表氣動(dòng)儀表（0.020.1MPa)0.020.1MPa)模擬儀表的信號(hào)制模擬儀表的信號(hào)制直流電壓與電流的優(yōu)點(diǎn)：直流電壓與電流的優(yōu)點(diǎn)：不受交流不受交流感應(yīng)感應(yīng)影響影響、無(wú)相移、無(wú)相移、便于數(shù)模便于數(shù)模轉(zhuǎn)換、易獲基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換、易獲基準(zhǔn)電壓電壓2 2）電動(dòng)儀表電動(dòng)儀表（420mA 1-5V DC420mA 1-5V DC） 爆炸性混合物最小引爆電流的等級(jí)爆炸性混合物最小引爆電流的等級(jí)（30VDC30VDC）安全防爆的基本概念安全防爆的基本概念安全防爆安全防爆結(jié)構(gòu)性防爆：結(jié)構(gòu)性防爆：