1、自動(dòng)化修訂器和過(guò)程控制、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化是指石油、化工、電力、冶金、輕工等工業(yè)部門(mén)以連續(xù)性物流為主要特征的生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制，主要是各種生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位(或物位)和成分(或物性) 用自動(dòng)化裝置管理連續(xù)或間歇的生產(chǎn)過(guò)程的綜合技術(shù)稱(chēng)為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化，簡(jiǎn)稱(chēng)過(guò)程控制(Process Control )。 過(guò)程控制，過(guò)程控制-是指在石油、化工、電力、冶金、原子能等工業(yè)生產(chǎn)中通過(guò)連續(xù)或一定周期的過(guò)程進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制，其控制量通常是壓力、液位、流量、溫度、PH等過(guò)程變量，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。 在作用-現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化中，過(guò)程控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)了各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在提高經(jīng)濟(jì)

2、效益和勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)約能源、改善勞動(dòng)條件、保護(hù)環(huán)境衛(wèi)生等方面發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。 自動(dòng)化修訂器，自動(dòng)化修訂器-生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的機(jī)器或設(shè)備是實(shí)現(xiàn)工業(yè)企業(yè)自動(dòng)化所必需的手段和技術(shù)工具。 特點(diǎn)-兼容性、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、一、生產(chǎn)過(guò)程及其特征連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程主要有以下形式： 1傳熱過(guò)程通過(guò)冷熱物流之間的傳熱，達(dá)到控制介質(zhì)溫度、改變介質(zhì)相態(tài)或回收熱量的目的。 典型的設(shè)備：熱交換器2的燃燒過(guò)程是通過(guò)燃料和空氣的混合燃燒來(lái)給生產(chǎn)過(guò)程提供動(dòng)力和熱源。 典型設(shè)備：加熱爐，三化工藝是由兩種以上材料化合成一種以上更有價(jià)值產(chǎn)品的反應(yīng)工藝。 典型設(shè)備：反應(yīng)器4精餾過(guò)程精餾為分離過(guò)程。 典型設(shè)備：精餾塔5傳遞過(guò)程中不同成分的分離與

3、結(jié)合，如液體與氣體之間的解吸、釋放、脫濕或濕潤(rùn)、不同非溶液體的提取、液體與固體之間的結(jié)晶、蒸汽或干燥等都是傳遞過(guò)程。 其目的是獲得純粹的出口品種。 一、生產(chǎn)過(guò)程及其特征，一、生產(chǎn)過(guò)程及其特征，生產(chǎn)過(guò)程的特征：連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程具有復(fù)雜性、相關(guān)性、時(shí)變性、非線性、不確定性，如果存在某種高溫高壓或有害介質(zhì)，則還存在相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性。 生產(chǎn)過(guò)程的這些特點(diǎn)極大地促進(jìn)了過(guò)程控制技術(shù)的發(fā)展，過(guò)程控制在自動(dòng)控制領(lǐng)域乃至國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極其重要的地位。參考書(shū)、教材過(guò)程控制和自動(dòng)化修訂器.潘永湘等.機(jī)械工業(yè)出版社. 2008.5參考書(shū)1 .自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和裝置.張宏建等.化學(xué)工業(yè)出版社. 2004.72 .自動(dòng)化修訂器和過(guò)程

4、控制.實(shí)仁等.電子工業(yè)出版社. 2009.23 .自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)和修訂器控制系統(tǒng).邵裕森上海審查方式，1 .點(diǎn)名工作20%2.考試成績(jī)10%3.期末考試70%，第一章過(guò)程控制和自動(dòng)化修正器概要，系統(tǒng)由被控制過(guò)程和檢查控制修正器組成的過(guò)程控制采用各種檢查修正器、控制修正器和修正器等自動(dòng)化工具，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)進(jìn)行檢測(cè)受控工藝的多樣性生產(chǎn)規(guī)模不同，工藝要求不同，產(chǎn)品種類(lèi)多樣，工藝結(jié)構(gòu)性、動(dòng)態(tài)特性多樣。 通常，受控進(jìn)程屬于多變量、最大慣性、最大延遲特性、非線性和時(shí)變特性。 (鍋爐、換熱器、精餾塔)控制方案的多樣性被控制對(duì)象復(fù)雜，導(dǎo)致控制方案的多樣性。 單/多變量控制系統(tǒng)、常規(guī)校正裝置控制/校正機(jī)集散控制系統(tǒng)

5、、提高控制質(zhì)量并實(shí)現(xiàn)特定要求的控制系統(tǒng)。 單環(huán)、串行、前饋、比率、均勻、劃分、選擇性、最大延遲、多變量系統(tǒng)和先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)(自適應(yīng)、預(yù)測(cè)、補(bǔ)償、智能、非線性控制等)。過(guò)程控制的特點(diǎn)、安全性是針對(duì)易燃易爆的特點(diǎn)而設(shè)定的殘奧儀表越線報(bào)警鏈鎖保護(hù)故障診斷、容錯(cuò)控制。 控制穩(wěn)定性干擾，保證正常運(yùn)行。 經(jīng)濟(jì)性、成本降低、效率提高。 掌握工藝流程和被控對(duì)象的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)特性，采用控制理論和一定的技術(shù)手段(修正機(jī)、自動(dòng)修正機(jī))建立合理的系統(tǒng)。過(guò)程控制要求和任務(wù)、12、2、生產(chǎn)過(guò)程控制要求生產(chǎn)過(guò)程控制最主要的要求可以歸納為安全性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性三個(gè)方面。 (1)安全性是指在生產(chǎn)運(yùn)行中能及時(shí)預(yù)測(cè)、監(jiān)測(cè)和防止任何

6、事故發(fā)生，確保生產(chǎn)設(shè)備和操作人員的安全，這是最重要和最基本的要求。 (2)穩(wěn)定性是指即使工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境發(fā)生變化或受到隨機(jī)因素的干擾和影響，生產(chǎn)過(guò)程也能不間斷地平穩(wěn)運(yùn)行，保持穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。 (13 )經(jīng)濟(jì)性是指在保證生產(chǎn)安全和產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上，以最小的投資、最小的能源消耗和最低的成本，使生產(chǎn)裝置在高效運(yùn)行中獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。 過(guò)程控制任務(wù)：在理解和掌握過(guò)程流程和生產(chǎn)過(guò)程的各種特性的基礎(chǔ)上，根據(jù)過(guò)程生產(chǎn)提出的要求，應(yīng)用控制理論進(jìn)行控制系統(tǒng)的分析、設(shè)置修正和綜合，用相應(yīng)的自動(dòng)化裝置和適當(dāng)?shù)目刂剖侄螌?shí)現(xiàn)，最終達(dá)到良好二、生產(chǎn)過(guò)程控制的要求、過(guò)程控制的功能構(gòu)成、測(cè)量轉(zhuǎn)換和執(zhí)行測(cè)量轉(zhuǎn)換裝置和執(zhí)行裝置實(shí)現(xiàn)

7、操作安全和環(huán)境保護(hù)保證生產(chǎn)安全，滿足環(huán)境保護(hù)要求的設(shè)備(獨(dú)立運(yùn)行)通常和高級(jí)控制實(shí)現(xiàn)過(guò)程殘奧儀表的控制，滿足控制要求。 為實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)優(yōu)化最佳運(yùn)行狀況(時(shí)間、成本、設(shè)備損失)而修訂的方案決策和修訂計(jì)劃對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行合理的修訂計(jì)劃和準(zhǔn)確的決策，使企業(yè)利益最大化。 過(guò)程控制發(fā)展概況，20世紀(jì)40年代前后(手工作業(yè)階段):手工作業(yè)狀態(tài)，經(jīng)驗(yàn)性地手工控制生產(chǎn)過(guò)程，勞動(dòng)生產(chǎn)率低。 20世紀(jì)50年代前后(修裝化和局部自動(dòng)化階段):在過(guò)程控制發(fā)展的第一階段，實(shí)現(xiàn)了修裝化和局部自動(dòng)化。 主要特征：修正器的檢測(cè)和控制-采用基地式修正器和部分單元組合修正器(多為空氣修正器)的過(guò)程控制系統(tǒng)構(gòu)成-單輸入、單輸出系統(tǒng)被控制

8、殘奧計(jì)-溫度、壓力， 流量和液位殘奧表控制目的-維持這些殘奧表的穩(wěn)定，消除或減少對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的主要干擾的理論-頻率法和根軌跡法的經(jīng)典控制理論，解決了單輸入單輸出恒值控制系統(tǒng)的分析和綜合問(wèn)題。 16、回顧了生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的發(fā)展歷史，大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。初級(jí)階段，1950年以前，簡(jiǎn)單的檢測(cè)器和沉重的基地式修正器，20世紀(jì)60年代(綜合自動(dòng)化階段): 采用檢測(cè)和控制修正器-單元組合修正器(氣壓，電動(dòng))和組裝修正器，直接實(shí)現(xiàn)了數(shù)字控制(DDC )的過(guò)程控制系統(tǒng)構(gòu)成-多變量西控制目的-提高控制質(zhì)量或?qū)崿F(xiàn)特殊要求。 理論-除了古典控制理論，現(xiàn)代控制理論開(kāi)始應(yīng)用。 前饋控制-通過(guò)干擾進(jìn)行控制，在能夠測(cè)定干

9、擾的情況下，能夠提高控制質(zhì)量。 選擇性控制-在生產(chǎn)過(guò)程中遇到異常情況和被控制量達(dá)到安全界限時(shí)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)保護(hù)性控制。18、改裝階段，50年代至70年代，單元組合儀表和循環(huán)檢測(cè)儀表。 集中監(jiān)視和操作，19，綜合自動(dòng)化階段： 70年代以來(lái)，多功能組裝修訂，數(shù)字修訂，智能修訂。 70年代中期出現(xiàn)了DCS。 90年代以來(lái)，規(guī)制一體化成為可能。 20世紀(jì)70年代以來(lái)(全面自動(dòng)化階段):發(fā)展為現(xiàn)代過(guò)程控制的新階段，這是過(guò)程控制發(fā)展的第三個(gè)階段。主要特征：修正器-新型修正器、智能化修正器、檢測(cè)和控制微機(jī)的過(guò)程控制系統(tǒng)構(gòu)成-單多變量系統(tǒng)、基于PID控制規(guī)則的特殊控制規(guī)則、基于一定值的最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制、 基于

10、修訂控制系統(tǒng)的智能修訂機(jī)分布式控制系統(tǒng)理論-現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于狀態(tài)空間分析、系統(tǒng)標(biāo)識(shí)和狀態(tài)估計(jì)、最優(yōu)過(guò)濾和預(yù)報(bào)等過(guò)程控制領(lǐng)域。 集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)集散控制系統(tǒng)DCS FCS現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)、全自動(dòng)化階段、集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)大型、非常昂貴，為了使計(jì)算機(jī)控制能夠與普通的校正裝置控制競(jìng)爭(zhēng)，在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上優(yōu)勢(shì)：信息表面集中，集中式計(jì)算機(jī)控制能夠?qū)崿F(xiàn)各種更復(fù)雜的控制功能，使最佳控制和生產(chǎn)優(yōu)化變得容易。 問(wèn)題：由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)整體性能低、容量小，容易發(fā)生負(fù)載過(guò)載，控制集中會(huì)導(dǎo)致直接危險(xiǎn)集中，高度集中會(huì)使系統(tǒng)非常“脆弱”。 集散控制系統(tǒng)DCS、80年代-集散控制系統(tǒng)(DCS )集散控制系

11、統(tǒng)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)與圖形顯示技術(shù)于一體的裝置。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分散(生產(chǎn)過(guò)程為分散系統(tǒng))，但過(guò)程控制的監(jiān)控、管理集中。 優(yōu)點(diǎn)：將計(jì)算機(jī)分散到工廠或設(shè)備中。 分散系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，提高系統(tǒng)可靠性，靈活實(shí)現(xiàn)各種新的控制規(guī)則和算法，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)管理。 控制分散管理集中，集散控制系統(tǒng)的組成：流程輸入輸出接口：又稱(chēng)數(shù)據(jù)采集站，數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的進(jìn)一步加工，操作站的顯示和打印。 過(guò)程控制單元：又稱(chēng)基本控制器，是集散控制系統(tǒng)的核心。 由于分散控制系統(tǒng)的不同差異很大。 高速數(shù)據(jù)通路：實(shí)現(xiàn)集散控制系統(tǒng)各處理器之間的數(shù)據(jù)傳輸。 管理(上級(jí))計(jì)算機(jī)：集中管理和最佳控制，將信息-控制-管理一體化。 CRT操

12、作站：集散控制系統(tǒng)的人-機(jī)械接口裝置。 執(zhí)行監(jiān)視操作、系統(tǒng)構(gòu)成、編程、動(dòng)態(tài)流程圖顯示以及部分生產(chǎn)管理?？刂茖泳W(wǎng)絡(luò)、管理層網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、DCS的物理層模式，90年代以來(lái)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS(fieldbus control system )是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)和現(xiàn)代糾錯(cuò)技術(shù)的最新發(fā)展成果。 將具有數(shù)字通信能力的現(xiàn)場(chǎng)智能儀表與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)連接，結(jié)合同一級(jí)別的監(jiān)視級(jí)別、管理級(jí)別，成為全分散型的新控制網(wǎng)絡(luò)。 計(jì)算機(jī)集成過(guò)程控制CIPS (computerintergratedprocesssystem )旨在優(yōu)化整個(gè)企業(yè)(營(yíng)銷(xiāo)、生產(chǎn)訂單計(jì)劃、原材料選擇、產(chǎn)品分配、成本管理、過(guò)程控制和

13、優(yōu)化)，計(jì)算機(jī)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS )是連接智能現(xiàn)場(chǎng)裝置和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)。 支持雙向、多節(jié)點(diǎn)、總線式全數(shù)字通信，雙向數(shù)據(jù)通信能力反復(fù)進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換將控制任務(wù)轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)測(cè)控一體化的全分散、本質(zhì)、特征、評(píng)價(jià)，成為全球自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線式閥門(mén)作為工業(yè)以太網(wǎng)、安全防爆總線、非安全防爆總線、控制室、控制臺(tái)、流程圖、儀表板、操作站、操作站CRT、工業(yè)流程圖、32、技術(shù)人員，學(xué)習(xí)和掌握生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的相關(guān)知識(shí)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化是由自動(dòng)控制理論、校正機(jī)科學(xué)、儀器校正器技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)知識(shí)相結(jié)合而構(gòu)成的綜合性技術(shù)科學(xué)。 現(xiàn)代工藝工業(yè)中，自動(dòng)化裝置、生

14、產(chǎn)工藝和設(shè)備相結(jié)合成為有機(jī)的整體。過(guò)程控制系統(tǒng)設(shè)定修訂概要、加熱爐過(guò)程控制系統(tǒng)、冷、設(shè)定修訂步驟：1.確定控制目標(biāo)1 )熱油出口溫度穩(wěn)定2 )出口溫度和煙道氣體含氧量穩(wěn)定3 )溫度穩(wěn)定和熱效率最高。 2 .被控制殘奧儀表直接選擇殘奧儀表(油出口溫度、煙道氣體氧含量、燃?jí)?間接殘奧儀表(熱效率) 3控制量燃料油流量、冷油流量出口溫度風(fēng)門(mén)開(kāi)度還是送風(fēng)風(fēng)門(mén)氧含量，4 .確定了控制方案的控制精度和干涉決定系統(tǒng)的簡(jiǎn)單和復(fù)雜。 溫度、效率、氧含量等多個(gè)要求多輸入/多輸出。 溫度、氧含量的一定值控制，也要求效率最佳控制。 5、選擇控制策略多采用PID的復(fù)雜過(guò)程高級(jí)過(guò)程控制6 .選擇致動(dòng)器空氣和電動(dòng)，使運(yùn)行期

15、特性和過(guò)程特性相一致。 7 .設(shè)定預(yù)警和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)的高、低限值的加熱爐停車(chē)程序：停止燃油泵關(guān)閉燃油閥關(guān)閉鼓風(fēng)機(jī)關(guān)閉熱油閥8 .工程化設(shè)施修訂圖案資料和文件資料表現(xiàn)設(shè)施修訂思想主管部門(mén)批準(zhǔn)施工單位。 9、系統(tǒng)的輸入、調(diào)整和調(diào)整殘奧表、冷、35、過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成和分類(lèi)，一、過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成以液體貯槽的液位控制為例說(shuō)明過(guò)程控制系統(tǒng)的基本構(gòu)成。 貯槽液位的概念圖如圖所示。 36、人工控制方式：眼觀察玻璃管水平修正(測(cè)定元件)指示高度腦將液位的高度與期望的高度進(jìn)行比較，考慮應(yīng)該變更的流出量進(jìn)行推定，根據(jù)發(fā)出動(dòng)作命令的命令變更出口閥的開(kāi)度，與此相應(yīng)地增減流出量，將液位保持在合理的范圍內(nèi)。 一、過(guò)程控

16、制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，37，自動(dòng)控制方式：一、過(guò)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，38，自動(dòng)控制方式：液位變送器檢測(cè)，變換為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)發(fā)送到控制器的自動(dòng)控制器將接收變送器信號(hào)與液位期待值進(jìn)行比較，根據(jù)偏差以某種規(guī)則進(jìn)行運(yùn)算， 運(yùn)算結(jié)果傳送至執(zhí)行元件(調(diào)節(jié)閥)的執(zhí)行元件將控制器指令信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的位移信號(hào)，使閥動(dòng)作，改變液體流出量，實(shí)現(xiàn)液位的自動(dòng)控制。 另一方面，過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成，39，液體貯槽的液位控制可知，過(guò)程控制系統(tǒng)是被控制對(duì)象，由測(cè)量和變換裝置、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成。 將測(cè)量轉(zhuǎn)換裝置、控制器和致動(dòng)器統(tǒng)稱(chēng)為自動(dòng)化裝置，過(guò)程控制系統(tǒng)由被控制對(duì)象和自動(dòng)化裝置兩部分構(gòu)成。 過(guò)程控制系統(tǒng)的作用：被控制對(duì)象受到干擾，被

17、控制變量(溫度、壓力、流量、液位、成分等)產(chǎn)生偏差時(shí)，即時(shí)檢測(cè)，通過(guò)合理調(diào)節(jié)控制變量，將被控制變量恢復(fù)到規(guī)定的值。 一、過(guò)程控制系統(tǒng)的組成，40、自控常用術(shù)語(yǔ)： (1)被控對(duì)象：需要實(shí)現(xiàn)控制的設(shè)備、機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程稱(chēng)為被控對(duì)象，簡(jiǎn)稱(chēng)對(duì)象。 像本例的液體貯槽那樣。 (2)被控制變量：將對(duì)象物中需要控制的(保持值在某范圍內(nèi)或根據(jù)預(yù)定規(guī)則變化的)物理量稱(chēng)為被控制變量。 如本例的貯槽液位那樣。 (3)操作變量：由控制裝置操作，用于將被控制變量保持為設(shè)定值的材料或者能量變量稱(chēng)為操作變量。 如本例所示的液體流出量。 另一方面，過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成，41，(4)干擾(干擾): 除了操作變量以外，將作用于對(duì)象使被控制變量變化的要素稱(chēng)為