工业过程控制工程课件第一章工业过程控制工程绪论

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1、《工业过程控制工程》中南林业科技大学电信学院周国雄第一章绪论1.1工业生产过程控制概述1.2工业生产过程操作功能1.3工业生产过程控制系统发展过程1.4工业生产过程自动化1.5过程控制的学习现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强化，对产品质量的严格要求，以及各公司之间的激烈竞争，人工操作与控制已远远不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系统已成为工业生产过程必不可少的设备，因为，它是保证现代企业安全、优化、低消耗和高效益生产的主要技术手段。什么是过程控制？☆工业生产过程指原材料经过若干加工步骤转变成产品并具有一定生产规模的过程。工业生产过程可分为：▲连续生产过程和离散生产过程；

2、▲连续生产过程、离散生产过程和间歇生产过程（批量生产过程）。1.1工业生产过程控制概述☆工业生产过程的目标在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径将原材料加工成预期的合格产品。原材料合格产品理想条件干扰产品？控制过程控制过程控制主要是指连续过程工业的过程控制图1.1-1工业生产过程示意图一座以煤作燃料的发电厂，如图1.1-2所示。在这一工业生产过程中，原料是煤和水，产品是电能，整个生产过程由储仓、锅炉、汽轮机、发电机、水冷凝器和循环水泵、相应的管道以及控制系统等组成。煤通过在炉膛中燃烧产生热能从而加热水使之变成高压蒸汽用以推动汽轮机。汽轮机通过连接轴带动发电机发出电能。所产生的电能送给电网

3、再供给各种各样的用户，如有的用于照明，有的用于驱动马达，有的用作家电产品的电源等。图1.1-2发电厂示意图对发电厂来说，它的工作目标是：安全生产锅炉、汽轮机等必须绝对安全运作；单位电能的煤耗要求煤耗小，能量转换效率高；排出烟气对环境污染烟气中灰尘及硫化物含量要低。上述目标，只有通过良好的自动控制系统才能实现。在运作一个工业生产过程时，希望达到：安全生产；单位产品的原材料和能源消耗尽量少；副产品、特别是废物如污水最好不要产生，防止对环境的污染。生产设备的利用率高。为了达到预期的生产目标，，必须对整个工业生产过程进行谨慎的操作，严格的控制。对工业生产过进行仔细操作和准确的控制：首先，要对整个工业生

4、产的物料流（气体、液体、固体）、能源流（电、蒸汽、煤气等）和生产过程中的有关状态[如温度、压力、流量]进行准确的测量和计量。根据测量到的数据和信息，用生产过程工艺和控制理论的知识管理、控制该生产过程。工程上是通过工业过程控制系统来操作和控制实际的工业生产过程。☆过程控制的任务：在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性基础基础上，应用理论对系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段，实现生产过程的控制目标。图1.1-3工业生产过程控制与其它学科的关系1.2工业生产过程运行操作1.2.1工业生产操作功能1.2.2影响工业生产过程稳定因素1.2.3影响工业生产过程控

5、制的因素1.2.1工业生产操作功能对于大工业生产过程，特别是现代化工业，其生产操作过程越来越复杂和多样化，一般来说现代工业生产过程有下述的一些操作和控制的问题：生产过程的开车和停车；间歇生产过程操作；设备之间的切换；生产负荷的改变在连续生产过程和间歇生产过程中，开车和停车都有自己的一套顺序和操作步骤，特别是大型的石油化生产过程，其开停车要花很长时间，若不按照一定的步骤和顺序进行，就会出现生产事故，延长开车时间。对于间歇生产过程，其往复循环操作更频繁。而在某些连续生产过程，也包含着间歇操作的设备和单元。有时，要改变生产品种和生产负荷，这些都要求按一定的顺序规划进行操作。一般说来，顺序操作包括一系

6、列的阶段或操作步骤这些阶段，有些是由过程事件来决定，而有些根据特定的时间间隔来激发。除了上述顺序操作要求之外，工业生产过程还要求：监视和管理整个生产过程（监视生产过程的变化，收集生产过程的历史数据，对寻找出过程的扰动因素和优化工艺条件以及分析过程操作都是极为有用的。）对生产过程进行规划、调度和决策（一个工厂可能由许多生产过程所组成调度全厂原材料、能源、水、电的分配，如何根据市场需求和原料状况，编排生产计划，对一个工厂来说具有很大的经济意义。）生产过程的优化操作与控制（一个生产过程的优化操作点往往是时变的，因此，针对工业生产过程具体情况，进行连续寻优是十分重要的。）1.2.2影响工业生产过程稳定

7、因素在生产过程中，产品的质量、产量和产率等都会随着生产过程的各种扰动（干扰）和生产过程工艺设备等特性的改变而波动。工业生产过程的扰动作用使得生产过程操作不稳定，从而影响工厂生产过程的经济效益，扰动主要来自下述几个方面。原材料的组成变化：在工业生产过程中都是依一定的原料性质生产一定规格的产品，然而，由于原料性质的改变会严重影响产品的规格、质量和产率。产品质量与规格的变化：随着市场对产品质量与规格要求