过程控制与自动化仪表课件第一.pptVIP

第1章 绪论 过程控制概述 过程控制的特点 1.组成（被控过程，自动化仪表）； 2.设计难（过程的复杂性，模型的不精确性）； 3.要求高（控制方案丰富）； 4.慢过程、参量控制； 5.定值控制 过程控制概述 过程控制的要求、任务及功能 1、要求 安全性、稳定性、经济性 2、任务 了解工艺、获取模型 分析设计、物理实现 3、功能 （1）决策与计划； （2）实时优化； （3）常规与高级控制； （4）操作安全与环保； （5）测量变送与执行 过程控制系统设计概述 加热炉过程控制 设计步骤： 1、确定控制目标 1）热油出口与烟道气含氧量稳定； 2）热油出口温度稳定； 3）加热炉热效率最高。 2、选择被控参数 直接参数与间接参数 3、选择控制量 烟道挡板开度→含氧量 燃料油流量与冷油流量→出口温度 过程控制系统设计概述 4.确定控制方案 简单与复杂、单输入与多输入 5.选择控制策略 PID、高级过程控制 6.选择执行器 气动与电动 7.设计报警与联锁保护系统 高、低限值； 加热炉停车程序：停燃油泵→ 关热油阀→停引风机 8.工程化设计 9.系统投运、调试和整定参数 过程控制系统发展概况 （一）基于仪表的局部自动化阶段 50年代，基地、单元组合、气动式，单输入/单输出、4大参数稳定、经典控制理论 （二）基于仪表/计算机的综合自动化阶段 60年代，单元组合、组装式，高性能、特殊要求控制，计算机控制，多输入/多输出，现代控制理论 （三）基于网络的全盘自动化阶段 70年代，智能仪表、成分在线、安全防爆、集散控制、现场总线控制、CIPS 过程控制系统的组成 （1）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。 飞机示意图 俯仰角控制系统 过程控制系统的分类 过程控制系统的组成 过程控制系统的性能指标 稳定性、准确性和快速性; （1）衰减比n 两个相邻的同向波峰值之比: （2）最大动态偏差和超调量: （3）残余偏差（稳态误差、静差）: （4）调节时间ts、上升时间tp、振荡频率 自动化仪表概述 自动化仪表概述 复习 * * 什么是过程控制？适用的生产过程? 过程控制系统即以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。 过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用 反馈电位器 给定装置 放大器 舵机 飞机 反馈电位器 垂直陀螺仪 θ0 θc 扰动 按结构不同分： （1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 按设定值不同分： （1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）前馈-反馈控制系统 （3）顺序控制系统 电厂锅炉过热蒸汽温度控制 控制目标：对过热蒸汽温 度进行严格控制 被控参数：过热蒸汽温度 反馈： 1：监测热电阻 2：温度变送器 3：调节器 控制量：减温器冷水流量 自动化仪表的分类 1.按安装场地分：现场、控制室 2.按能源分：气动、电动、液动 3.按信号类型分：模拟、数字 自动化仪表的分类 4.按结构形式分：基地式、单元组合式组装式、集中/分散式 数字式仪表的通信标准 不统一：内容、信息格式、编码方式、信号发送与接收、接口标准等 自动化仪表的信号制 1）气动仪表（0.02~0.1MPa) 模拟仪表的信号制 直流电压与电流的优点： 不受交流感应影响、无相移、便于数模转换、易获基准电压 2）电动仪表（4~20mA 1-5V DC） 爆炸性混合物最小引爆电流的等级（30VDC） 氢，乙炔，二硫化碳，市用煤气，水煤气等 i≤70 Ⅲ 乙烯，乙醚，丙烯腈等 70＜i≤120 Ⅱ 甲烷，乙烷，汽油，甲醇，乙醇，丙酮，氨，一氧化碳等 i＞120 Ⅰ 爆炸性混合物种类 最小引爆电流（mA） 级别 安全防爆的基本概念 安全防爆 结构性防爆：充油型、充气型 本质性防爆：把短路断路产生的火花限制在爆炸气体点火能量以下 安全防爆系统 安全防爆 * * *