绪论及第1章 节 过程控制基础知识 过程控制系统课件.ppt

;绪论 第1章 过程控制基础知识 第2章 简单控制系统 第3章 串级控制系统 第4章 前馈控制系统 第5章 比值控制系统 第6章 其他控制系统 第7章 典型化工单元的控制 第8章 控制系统工程设计 附录A 工艺流程图上常用设备和机器图例符号 附录B 工艺流程图上常用物料代号 附录C 工艺流程图上管道、管件、阀门及附件图例符号 附录D 过程控制范例——识读工业锅炉工艺控制流程图 附录E 某自控设计的自控设备表（表一）（部分） 附录F 某自控设计的自控投备表（表二）（部分） 参考文献 ;绪 论;0.1 过程控制的定义和任务;2． 过程控制的研究对象与任务 过程控制是自动化的一门分支学科，是对过程控制系统进行分析与综合。在这里，“综合”主要是指方案设计。有关过程控制系统的设计内容和步骤将在第2章、第8章中予以专门介绍。 3．过程控制的目的 生产过程中，对各个工艺过程的物理量（或称工艺变量）有着一定的控制要求。有些工艺变量直接表征生产过程，对产品的数量与质量起着决定性的作用。例如，精馏塔的塔顶或塔釜温度，一般在操作压力不变的情况下必须保持一定，才能得到合格的产品；加热炉出口温度的波动不能超出允许范围，否则将影响后一工段的效果；化学反应器的反应温度必须保持平稳，才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接地影响产品的质量和数量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。 ; 如果一切条件（包括给水流量、蒸汽量等）都近乎恒定不变，只要将进水阀置于某一适当开度，则汽包液位能保持在一定高度。但实际生产过程中这些条件是变化的，如进水阀前的压力变化、蒸汽流量的变化等。此时若不进行控制（即不去改变阀门开度），则液位将偏离规定高度。因此，为保持汽包液位恒定，操作人员应根据液位高度的变化情况，控制进水量 在此，工艺所要求的汽包液位高度称为设定值；所要求控制的液位参数称为被控变量或输出变量；那些影响被控变量使之偏离设定值的因素统称为扰动作用，如给水量、蒸汽量的变化等（设定值和扰动作用都是系统的输入变量）；用以使被控变量保持在设定值范围内的作用称为控制作用。 为了保持液位为定值，手工控制时主要有三步： ① 观察被控变量的数值，即汽包的液位； ② 把观察到的被控变量值与设定值加以比较，根据两者的偏差大小或随时间变化的情况，作出判断并发布命令； ③ 根据命令操作给水阀，改变进水量，使液位回到设定值。 如采用检测仪表和自动控制装置来代替手工控制，就成为自动控制系统。 ;现以图0.2所示的锅炉汽包液位过程控制系统为例，说明过程控制系统的原理。当系统受到扰动作用后，被控变量（液位）发生变化，通过检测仪表得到其测量值z；在自动控制装置（液位控制器LC）中，将测量值z与设定值x比较，得到偏差e=z-x；经过运算后，发出控制信号，这一信号作用于执行器（在此为控制阀），改变给水量，以克服扰动的影响，使被控变量回到设定值。这样就完成了所要求的控制任务。这些自动控制装置和被控的工艺对象就组成了一个过程控制系统。; 通常，设定值是系统的输入变量，而被控变量是系统的输出变量。输出变量通过适当的检测仪表，又送回输入端，并与输入变量相比较，因此称为反馈。二者相加称为正反馈，二者相减称为负反馈。输出变量与输入变量相比较所得的结果叫做偏差，控制装置根据偏差的方向、大小或变化情况进行控制，使偏差减小或消除。发现偏差，然后去除偏差，这就是反馈控制的原理。利用这一原理组成的系统称为反馈控制系统，通常也称为自动控制系统。在一个过程控制系统中，实现自动控制的装置可以各不相同，但反馈控制的原理却是相同的。由此可见，有反馈存在和按偏差进行控制，是过程控制系统最主要的特点。 4．过程控制的特点 生产过程的自动控制，一般是要求保持过程进行中的有关参数为一定值或按一定规律变化。显然，过程参数的变化，不但受外界条件的影响，它们之间往往也相互影响，这就增加了某些参数自动控制的复杂性和难度。过程控制有如下特点。 ; ; （3）对象特性的非线性 对象特性往往是随负荷而变的。当负荷不同时，其动态特性有明显的差别，即具有非线性特性。如果只以较理想的线性对象的动态特性作为控制系统的设计依据，则难以达到控制目的。 （4） 控制系统比较复杂 由于生产安全上的考虑，生产设备的设计制造都力求使各种参数稳定，不会产生振荡，所以作为被控对象就具有非振荡环节的特性。热工对象往往具有