计算机过程控制学习课件教学课件PPT简单控制系统设计.pptxVIP

三、简单控制系统的设计1、过程控制系统设计步骤2、 被控变量的选择3、 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择4 、 控制阀的选择5、 测量、传送滞后对控制质量的影响及其克服办法6、 控制器参数对系统控制质量的影响及控制规律的选择7 、 系统的关联及其消除方法8 、 单回路系统的投运和整定 1、过程控制系统设计步骤确定控制方案 调研，论证包括被控变量的选择与确认﹑操纵变量的选择与确认﹑检测点的初步选择、绘制出带控制点的工艺流程图和编写初步控制方案设计说明书等等。 仪表及装置的选型 要考虑到供货方的信誉﹑产品的质量﹑价格﹑可靠性﹑精度﹑供货方便程度﹑技术支持﹑维护等因素。相关工程内容的设计包括控制室设计﹑供电和供气系统设计﹑仪表配管和配线设计和联锁保护系统设计等等，提供相关的图表。1、过程控制系统设计步骤初步设计初步设计的主要目的是上报审批，并为定货做准备。施工图设计是在项目和方案获批后，为工程施工提供有关内容详细的设计资料。设计文件和责任签字包括设计﹑校核﹑审核﹑审定﹑各相关专业负责人员的会签等，以严格把关，明确责任，保持协调。参与施工和试车设计代表应该到现场配合施工，并参加试车和考核。设计回访在生产装置正常运行一段时间后，应去现场了解情况，听取意见，总结经验。1、过程控制系统设计步骤以加热炉的控制为例◆确定控制目标⑴ 在安全运行条件下，保证热油出口温度稳定；⑵ 在安全运行条件下，保证热油出口温度稳定、烟气含氧量稳定；⑶ 在安全运行条件下，保证热油出口温度稳定，而且加热炉热效率最高；ORC：氧气流量控制器TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器 北京石油化工学院自动化系1、过程控制系统设计步骤◆选择测量参数（被控量）对于目标⑴： 热油出口温度 对于目标⑵ ： 热油出口温度、烟气含氧量对于目标⑶： 热油出口温度、加热炉热 效率（烟气含氧量、排烟 温度、一氧化碳含量等综合计算）ORC：氧气流量控制器TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器1、过程控制系统设计步骤◆操作量的选择对于目标⑴： 燃油流量 或 热油流量对于目标⑵ ： 燃油流量 或 热油流量、 氧气流量（烟道挡板、送 风挡板） 对于目标⑶： 燃油流量 或 热油流量、 氧气流量（烟道挡板、送 风挡板）ORC：氧气流量控制器TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器1、过程控制系统设计步骤◆控制方案的确定对于目标⑴： a: 温度单回路控制系统 b: 温度流量串级控制系统对于目标⑵ ： a: 温度单回路和烟气含氧 量单回路控制系统 b: 将系统看作MIMO进行建模对于目标⑶： 与目标⑵中a方案类似，但 烟气含氧量的控制属于随 动系统ORC：氧气流量控制器TRC：温度控制器 PC：燃料压力控制器1、过程控制系统设计步骤◆选择控制算法PID、内模控制、推理控制、预算控制、解耦控制等等◆执行器的选择根据工艺介质等要求选择调节阀的气开、气关方式，流量特性等◆设计报警和联锁保护系统◆控制系统的调试和投运控制参数整定等2 被控变量的选择●控制系统的设计目标 即，要控制什么 基于工艺要求，选择的结果直接影响生产（产品产量、质量、生产安全）2 被控变量的选择●分类直接控制 最基本的热工参数，一般是可以直接进行测量和控制的参数 温度、压力、液位、流量间接控制 质量指标，以及一些特殊的参数成份、物性参数等，在一般条件下，无法直接测量和控制 应根据工艺参数的关系，用可测的参数，间接进行控制2 被控变量的选择●选择被控变量的原则（1）尽可能选择直接质量指标参数； （2）必须选择间接量指标参数时，选择对目标参数影响最显著的可控参数，单值对应关系最好； （3）灵敏度好，反映产品质量变化，易于控制； （4）考虑工艺的合理性、测量仪表的选择。操纵变量的选择：（1）一般选系统中可以调整的物料量或能量参数，多是流量；（2）不止一个，重要因素3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择●对象特性分析对于实际过程，影响输出的因素一般不只一个，因此，实际上都是多输入系统（MIMO)F1YF2Fn精馏塔: 影响塔顶成分的有,温度、压力、 进料流量、进料成分等 3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择设计单回路控制系统: 必须从影响被控量的诸多影响参数中 选择一个，作为操纵变量 其它影响量则只能视作干扰量了控制： 用操纵量克服干扰量对被控变量的影响F1(s)F2 (s)Y(s)U(s)Y(s)=GPC(s)U(s)+GPD1(s) F1(s) +GPD2(s) F2 (s)3 对象特性对控制质量的影响及操纵变量的选择通道的概念：通道就是某个参数影响另外一个参数的通路操纵量—输出：控制通道干扰量—输出：干扰通道干扰作用与控制作用相互对立而存在问题：如何选择一个良好的操纵变量。分析通道特性F(s)GPD(s)Y