过程控制系统

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1、《过程控制系统》第一章（2）1.3过程控制系统概述控制工程与其它相关学科本课程的教学要求了解控制系统的设计目的，掌握控制系统方块图描述法掌握过程对象的建模方法掌握PID类常规控制策略，能够结合具体的工业过程设计合理的控制方案了解先进控制算法，掌握其设计思想、概念、特点及适用场合了解控制系统的设计与实施内容纲要控制系统的由来以及发展过程控制的目标过程控制中的常用术语控制系统的主要分类控制系统的设计与实施控制系统的由来传感测量：液位计+人眼控制器：大脑执行机构：手+手动阀差压传感变送器电动调节器自动调节阀控制在日常生活中无处不在！控制系统的

2、目标过程控制系统的目标：在扰动存在的情况下，通过调节操纵变量使被控变量保持在其设定值。应用过程控制系统的主要原因：（1）安全性：确保生产过程中人身与设备的安全，保护或减少生产过程对环境的影响；（2）稳定性：确保产品质量与产量的长期稳定，以抑制各种外部干扰；（3）经济性：实现效益最大化或成本最小化。举例：闪蒸分离过程控制目标安全性环保设备保护稳定性产品质量利润分离器中过高的压力非常危险控制目标安全性环保设备保护稳定性产品质量利润不能将碳氢化合物释放到空气中控制目标安全性环保设备保护稳定性产品质量利润没有流体将会损坏泵控制目标安全性环保设备

3、保护稳定性产品质量利润使物料的流速保持平稳控制目标安全性环保设备保护稳定性产品质量利润通过调节解热量来保证关键组分的含量控制目标安全性环保设备保护稳定性产品质量利润节约热能控制系统的发展史开大阀门还是逃命？温度指示手动操作机械装置气动设备电动设备数字计算数字计算和通讯冷却阀由人直接根据指示来调节阀门控制设备发展史手动操作机械装置气动设备电动设备数字计算数字计算和通讯浮子用来测量液位闸门的位置决定流量支点的位置决定：闸门的变化/液位变化怎样改变设定值？变量的值由装置的位置来表达控制设备发展史手动操作机械装置气动设备电动设备数字计算数字计算

4、和通讯管道中的信号为3-15psi的气压气压改变阀门开度怎样执行PID计算？变量大小与气压成比例(50–150℃=3–15psi)。控制设备发展史手动操作机械装置气动设备电动设备数字计算数字计算和通讯电线中的信号为4-20mA的电流电流转变为气压来操纵阀门怎样执行PID计算？变量大小与电流或电压成比例(50–150℃=4–20mA)。PID的模拟计算气动电动控制设备发展史手动操作机械装置气动设备电动设备数字计算数字计算和通讯电线中的信号为4-20mA的电流电流转变为气压来操纵阀门采用电动信号传输进行数字计算数字计算和通讯手动操作机械装置

5、气动设备电动设备数字计算数字计算和通讯电流转变为气压来操纵阀门数字PID信号采用数字传输信号在局域网中传输，传感器和阀门也可带有微处理器！数字控制A/DA/DD/AD/A现场控制器A/DA/DD/AD/A现场控制器特殊目的处理器*信号采集*安全控制操作站操作站多功能计算机数字通讯过程…………*监视*历史记录*优化数字控制采用分布式网络结构为什么？分布式网络结构分布式结构的特点对过程控制的好处数个处理器并行运算控制计算比只用一个处理器快每个处理器只执行有限个控制器计算控制系统更安全，因为一个处理器故障只影响有限个控制回路最小系统只需要少量

6、的设备系统可以很容易地进行扩展每种处理器可以配不同的硬件和软件可以根据具体的应用，比如控制、监视、操作等来选择硬件和软件控制在哪里实现的？现场显示现场调节电缆，可能有几百米长中央控制室中进行变量显示、计算以及操纵阀门传感器、现场显示和阀门都在生产现场控制在哪里实现的？中央控制室现场显示现场调节电缆，可能有几百米长中央控制室中进行变量显示、计算以及操纵阀门传感器、现场显示和阀门都在生产现场过程控制系统的重要术语被控变量-CV(ControlledVariable)设定值-SP(Setpoint)操纵变量-MV(ManipulatedVar

7、iable)扰动变量-DV(DisturbanceVariable)控制变量-ControlVariable测量信号-Measurement控制系统的分类定值控制（RegulatoryControl,“调节控制”）与伺服控制（ServoControl,“跟踪控制”）对照举例：连续过程与间歇过程或飞行控制。前馈控制（FeedforwardControl）与反馈控制（FeedbackControl）对照举例：热交换器的出口温度控制。前馈与反馈控制系统举例前馈控制反馈控制控制系统的分类（续）开关量控制（SwitchControl）与连续量控制

8、（ContinuousControl）举例：热水器的控制连续时间控制（Continuous-TimeControl）与离散时间控制（Discrete-TimeControl,也称“采样控制”/“数字控制”）