过程控制第一讲：过程控制系统综述lyz

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1、第一讲：过程控制系统综述ProcessControlSystem主讲老师：廉迎战副教授一、过程控制的发展状况过程控制是工业生产过程的自动化（人为干预和控制）。过程控制系统是工业生产过程参数（T、P、L、H）的实时控制自动控制系统。过程控制系统={电子技术、自动控制技术、计算机技术、网络通信技术}?发展经历三个阶段?仪表化与局部自动化阶段年代：50~60年代组成：基地仪表（多数是气动仪表）——机构部件特点：单输入——单输出的单回路定值控制系统；对生产过程的热工参数，如温度，压力，流量和液位进行自动控制；控制目的是保持这些参数的稳定

2、。理论：频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论。一、过程控制的发展状况发展经历三个阶段?综合自动化阶段（局部自动化、智能化）年代：70~80年代组成：电子仪表、智能仪表（多数是电动）——机构部件特点：大量采用单元组合仪表（包括气动和电动）和组装式仪表；实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；系统结构方面采用复杂控制系统，例如，串级、比值、均匀和前馈—反馈控制等；。理论：除经典控制理论外，现代控制理论以解决实际生产过程中遇到的更为复杂的问题。一、过程控制的发展状况发展经历三个阶段?全盘自动化阶段（集散系统、现场总线）年代：

3、90~组成：微型计算机特点：对整个工艺流程，全工厂，乃至整个企业集团公司进行集中控制和经营管理以及应用多台微机对生产过程进行控制和多参数综合控制。在检测变送方面，除了热工参数的检测变送以外，粘度、湿度、PH值及成分的在线检测与数据处理的应用日益广泛。模拟过程检测控制仪表的品种、规格增加，可靠性提高，具有安全火花防爆(DDZ—Ш)性能，可用于易燃易爆场合。以微处理器为核心的单元组合仪表正向着微型化，数字化，智能化和具有通讯能力方向发展。过程控制系统的结构方面，也从单参数单回路的仪表控制系统发展到多参数多回路的微机控制系统。现场总线

4、控制系统是一种全分散、全数字化、智能化、双向、互联、多变量、多点和多站的通讯和控制系统。它的出现给过程控制系统带来了一次全新的革命性的变化。是过程控制系统的发展方向。理论：除经典控制理论外，现代控制理论以解决实际生产过程中遇到的更为复杂的问题。二、过程控制组成锅炉过热蒸汽温度控制系统?组成目标过热蒸汽=Tc原因：t>Tc汽轮机寿命t

5、(t)给定的信号；u(t)控制信号；控制过程：从被控参数检测点至调节阀之间的管道或设备，称为被控过程，可简称过程；作用于过程且使被控参数变化的作用称为扰动。控制参数的作用是使被控参数稳定于给定值附近，称为内部扰动；扰动作用企图使被控参数偏离给定值，称为外部扰动。控制系统中控制作用就是要克服外部扰动对被控参数的影响，保证其尽快回到给定值。三、过程控制特点1．系统由过程检测控制仪表组成系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。2．被控过程的多样性被控过程的形式是多种多样的。有些生产过程具有大惯性、大延时（大滞后）的动态特性和严

6、重的非线性的特点；有些生产过程的工作机理复杂（如发酵、生化过程等）。3．控制方案的多样性常有单变量控制系统、多变量控制系统、常规仪表控制系统、计算机集散控制系统和现场总线控制系统等。4．控制过程多属慢过程和参量控制被控过程决定了控制过程是一个缓慢的过程。常用参量来表征其生产过程是否正常，因此过程控制多半属参量控制。5．定值控制是过程控制的一种主要形式在生产过程，定值控制是过程控制的主要形式。四、过程控制分类（一）按系统的结构分类1．反馈控制系统反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到消除或减小偏差的目的，偏差

7、值是控制的依据。它是最常用、最基本的一种过程控制系统。由于该系统由被控量的反馈构成一个闭合回路，故又称为闭环控制系统。反馈信号也可有多个，构成一个以上闭环回路，称为多回路反馈控制系统。2．前馈控制系统前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。它是开环控制系统，无法检查其控制效果，故不能单独应用。3．前馈—反馈控制系统前馈控制主要优点是能迅速及时克服主要扰动对被控量影响，前馈－反馈控制利用反馈控制克服其它扰动，系统稳定时，使被控量迅速而准确地稳定在给定值上提高系统的控

8、制质量。四、过程控制分类（二）按给定值信号分类1．定值控制系统工业生产过程中大多数工艺要求系统的被控量能稳定在某一给定值上，定值控制系统是应用最多的一种控制系统。若由于扰动作用，偏差一旦出现，系统便产生控制作用克服扰动对被控量的影响，使被控量稳定在给定值。2．随