4. Process Control rev0 _ 系统控制原理
过程控制系统PCS(Process Control System)的介绍及应用
过程控制系统PCS(ProcessContro1System)的介绍及应用过程控制系统(ProcessContro1System,PCS)是在自动化技术的支持下对生产过程进行实时监测、控制和优化的一种系统。
PCS通过传感器、执行器、计算机和网络等技术手段，对现场各种参数进行实时监测、分析和控制，以确保产品质量、提高生产效率和降低成本。
以下是PCS的介绍及应用。
1.过程控制系统的基础功能核心模块：输入模块、控制模块和输出模块这三个模块是过程控制系统的基础。
其中输入模块主要负责采集现场的数据，如温度、压力、流量等；控制模块则对这些数据进行处理、分析，并制定相应的控制策略；输出模块则将控制信号传送给执行器，如阀门、电机等，来实现对生产过程的控制。
2.过程控制系统的应用2.1化工行业化工行业中存在许多高危作业环节，PCS可以帮助企业降低生产事故风险。
例如，作为一个严格遵循生产规范要求的工业领域，PCS能够在化学反应过程中确保反应的安全性，从而防止不必要的人员伤害和财产损失。
3.2石油行业在石油工业中，过程控制系统也发挥着至关重要的作用。
由于石油生产环境复杂，PCS可以通过对石油采集、加工、储存等环节的实时监测，精准掌握各个环节的生产数据，提高生产效率和节约成本。
4.3电力行业电力行业是一个需要高度自动化技术支持的领域，PCS通常被用来监测、控制和优化发电机组的运行状态。
例如，在燃气发电机组中，使用PCS能够实现自动控制温度、压力和电压等参数，以提高发电效率和减少排放。
5.4制药行业制药行业需要严格遵守安全、卫生、环保等法规标准，PCS在制药过程中的应用非常重要。
例如，通过对药品生产过程进行实时监测和控制，PCS能够确保药品的生产量和质量达到最佳效果，同时满足药品的安全标准。
6.5食品行业食品行业也是PCS的一个重要应用领域。
在生产食品过程中，PCS可以对温度、湿度、氧气等多项参数进行实时监测和控制，提高食品的生产效率和质量，并且确保生产过程符合卫生安全标准。
过程控制系统(DCS系统原理)精选
过程控制系统（DCS系统原理）精选过程控制系统，又称分布式控制系统（DCS），在现代工业生产中发挥着举足轻重的作用。
DCS系统原理以其高度集中、分散控制的特点，为生产过程提供了稳定、高效的保障。
下面，让我们一起来深入了解DCS系统的核心原理。
一、DCS系统概述DCS系统是一种以计算机技术、通信技术和控制技术为基础，实现对生产过程进行实时监控、操作和管理的控制系统。
它将整个生产过程划分为若干个子系统，通过分散控制、集中管理的方式，确保生产过程稳定、高效运行。
二、DCS系统原理1. 分散控制DCS系统采用分散控制原理，将复杂的工业生产过程分解为若干个相对简单的子过程。
每个子过程由相应的控制器进行实时监控和控制，降低了系统故障的风险，提高了生产过程的可靠性。
2. 集中管理虽然DCS系统采用分散控制，但整个生产过程仍需进行集中管理。
DCS系统通过高速通信网络将各子系统的数据实时传输至中央控制室，操作人员可以在中央控制室对整个生产过程进行监控、调整和优化。
3. 模块化设计4. 开放式通信协议DCS系统采用开放式通信协议，便于与其他系统进行集成。
这使得DCS系统可以轻松地与企业管理系统、数据库等实现数据交换，为企业生产提供全面的信息支持。
5. 故障诊断与处理DCS系统具备强大的故障诊断和处理能力，能够实时监测系统运行状态，发现异常情况及时报警，并采取相应措施进行处理，确保生产过程不受影响。
三、DCS系统在现代工业生产中的应用1. 石化行业：DCS系统在石化行业中应用广泛，用于对炼油、化工等生产过程进行控制，提高产品质量和产量。
2. 电力行业：DCS系统在发电厂、电网调度等领域发挥着重要作用，保障电力系统安全、稳定运行。
3. 冶金行业：DCS系统应用于冶金行业的烧结、炼铁、炼钢等工序，提高生产效率，降低能耗。
4. 环保行业：DCS系统在污水处理、烟气脱硫等环保领域具有显著效果，助力企业实现绿色生产。
DCS系统原理在现代工业生产中具有广泛的应用前景，为企业提高生产效率、降低成本、保障安全生产提供了有力支持。
过程控制系统 (2)
过程控制系统简介过程控制系统（Process Control System）是一种用于监控和控制生产过程的系统。
它由多个硬件设备和软件组成，能够实时监测各种传感器和执行器的状态，并根据设定的规则和算法进行自动控制。
过程控制系统广泛应用于工业生产、能源管理、环境监测等领域，能够提高生产效率、降低能源消耗、提升产品质量和安全性。
架构过程控制系统通常由以下几个组件构成：1. 传感器传感器是过程控制系统的输入设备，用于实时监测和采集生产过程中的各种数据。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
这些传感器将检测到的数据传输给控制系统进行处理和分析。
2. 执行器执行器是过程控制系统的输出设备，用于根据系统的控制策略执行操作。
例如，根据温度传感器的数据，过程控制系统可以控制执行器来调节加热或冷却设备的操作，以维持所需的温度。
3. 控制器控制器是过程控制系统的核心组件，负责接收传感器数据、计算控制策略，并通过执行器来实现控制。
控制器可以是硬件控制器，如可编程逻辑控制器（PLC），也可以是软件控制器，如基于计算机的控制系统。
4. 监视界面监视界面是过程控制系统的用户界面，用于显示实时数据、报警信息和操作状态，方便操作人员进行监控和操作。
监视界面通常具有图形化界面，方便用户进行数据浏览、参数调整和报表生成等操作。
5. 数据存储与分析过程控制系统还需要具备数据存储和分析功能，以便后续的监测和分析。
数据存储可以使用数据库或云存储等方式，分析可以使用数据挖掘、统计学等方法，以提供对生产过程的优化建议。
工作原理过程控制系统的工作原理可分为以下几个步骤：1.传感器实时采集生产过程中的数据，如温度、压力、流量等。
2.数据被传输到控制器，控制器将采集到的数据与设定的控制规则进行比较，并计算出相应的控制量。
3.控制器通过执行器来实现控制操作，例如调节温度、打开或关闭阀门等。
4.控制器还会将数据传输到监视界面，以便操作人员实时监测生产过程，并及时处理异常情况。
过程控制系统概述
过程控制系统概述杨峰电信学院06自动化3班学号：40604010321所谓过程控制（Process Control）是指根据工业生产过程的特点，采用测量仪表、执行机构和计算机等自动化工具，应用控制理论，设计工业生产过程控制系统，实现工业生产过程自动化。
一﹑过程控制的特点随着生产过程的连续化﹑大型化和不断强化, 随着对过程内在规律的进一步了解,以及仪表﹑计算机技术的不断发展, 生产过程控制技术近年来发展异常迅速.所谓生产过程自动化, 一般指工业生产中(如石油﹑化工﹑冶金﹑炼焦﹑造纸﹑建材﹑陶瓷及热力发电等)连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制.凡是采用模拟或数字控制方式对生产过程的某一或某些物理参数(如温度﹑压力﹑流量等)进行的自动控制统称为过程控制.生产过程的自动控制, 一般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. 由于被控参数不但受内﹑外界各种条件的影响, 而且各参数之间也会相互影响, 这就给对某些参数进行自动控制增加了复杂性和困难性. 除此之外, 过程控制尚有如下一些特点:1. 被控对象的多样性.对生产过程进行有效的控制, 首先得认识被控对象的行为特征, 并用数学模型给以表征, 这叫对象特性的辨识. 由于被控对象多样性这一特点, 就给辨识对象特性带来一定的困难.2. 被控对象存在滞后.由于生产过程大多在比较庞大的设备内进行, 对象的储存能力大, 惯性也大. 在热工生产过程中, 内部介质的流动和热量转移都存在一定的阻力, 因此对象一般均存在滞后性. 由自动控制理论可知, 如系统中某一环节具有较大的滞后特性, 将对系统的稳定性和动态质量指标带来不利的影响, 增加控制的难度.3. 被控对象一般具有非线性特点.当被控对象具有的非线性特性较明显而不能忽略不计时, 系统为非线性系统, 必需用非线性理论来设计控制系统, 设计的难度较高. 如将具有明显的非线性特性的被控对象经线性化处理后近似成线性对象, 用线性理论来设计控制系统, 由于被控对象的动态特性有明显的差别, 难以达到理想的控制目的.4. 控制系统比较复杂.控制系统的复杂性表现之一是其运行现场具有较多的干扰因素. 基于生产安全上的考虑, 应使控制系统具有很高的可靠性.由于以上特点, 要完全通过理论计算进行系统设计与控制器的参数整定至今乃存在相当的困难, 一般是通过理论计算与现场调整的方法, 达到过程控制的目的.二﹑过程控制系统的组成过程控制系统的组成, 一般可用如下框图表示被控参数（变量）y(t ) ;控制（操纵）参数（变量）q(t) ;扰动量f(t) ;给定值r(t) ;当前值z(t); 偏差e(t) ;控制作用u(t)三、过程控制系统的分类按系统的结构特点来分反馈控制系统，前馈控制系统，复合控制系统（前馈-反馈控制系统）按给定值信号的特点来分定值控制系统，随动控制系统1.反馈控制系统偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的。
操作系统原理术语解析总结
操作系统原理术语解析总结第一篇：操作系统原理术语解析总结1.死锁：各并发进程彼此互相等待对方所拥有的资源，且这些并发进程在得到对方的资源之前不会释放自己所拥有的资源。
从而造成大家都想得到资源而又都得不到资源，各并发进程不能继续向前推进的状态。
2.设备驱动程序：驱动物理设备和DMA控制器或I/O控制器等直接进行I/O操作的子程序的集合。
负责设置相应设备的有关寄存器的值，启动设备进行I/O操作，指定操作的类型和数据流向等。
3.SPOOLING系统：外围设备同时联机操作。
在SPOOLING系统中多台外围设备通过通道或DMA器件和主机与外存连接起来。
作业的输入输出过程由主机中的操作系统控制。
4.覆盖技术：一个程序并不需要一开始就把他的全部指令和数据都装入内存后在执行。
在单CPU系统中，每一时刻事实上只能执行一条指令。
因此可以把程序划分为若干个功能上相对独立的程序段，按照程序的逻辑结构让那些不会同时执行的程序段共享同一块内存区。
通常，这些程序段都被放在外存中，当有关程序段的先头程序段已经执行结束后，再把后续程序段调入内存覆盖前面的程序段。
5.交换技术：先将内存某部分的程序或数据写入外存交换区，再从外存交换区调入指定的程序或数据到内存中来，并让其执行的一种内存扩充技术。
6.进程：并发执行的程序在执行过程中分配和管理资源的基本单位。
7.通道：一个独立于CPU的专管输入输出控制的处理机，他控制设备与内存直接进行数据交换。
他有自己的通道指令，这些通道指令受CPU启动，并在操作结束后向CPU发中断信号。
8.线程：他是进程的一部分，有时被成为轻权进程或轻量级进程，也是CPU调度的基本单位。
9.临界区：不允许多个并发进程交叉执行的一段程序。
10.临界资源：临界区占用的资源11.块设备：将信息存储在固定大小的块中，每个块都有自己的地址。
12.字设备：在I/O传输过程中以字符为单位进行传输的设备。
13.作业：在一次应用业务处理过程中，从输入开始到输出结束，用户要求计算机所做的有关该次业务处理的全部工作称为一个作业。
(完整版)四级操作系统原理
一、操作系统的概念1、操作系统功能：进程管理（处理器管理）、存储管理、文件管理、设备管理。
2、操作系统从计算机系统发展角度看，主要作用是提供虚拟机和扩展机；从软件开发角度看，主要作用是提供软件开发平台；从计算机应用角度看,主要作用是提供人机交互接口；从计算机安全保护角度看，主要作用是提供第一道安全防线。
3、典型操作系统：（1）UNIX操作系统：贝尔实验室的Ken和Dennis设计的，可移植、多用户、多任务、分时操作系统。
（2)MS DOS系统：微软公司设计的单用户、单任务操作系统。
(3）Windows、苹果操作系统都是交互式图形界面操作系统。
(4)Linux操作系统：遵从UNIX标准POSIX，开源。
（5）A ndroid：面向移动设备，基于Linux内核的开源系统.3、操作系统分类：批处理、分时、实时。
（1）批处理操作系统：单道批处理、多道批处理A。
基本工作方式：系统操作员在收到一定数量的用户作业后，组成一批作业,再输入到计算机中，这批作业在系统中形成连续、自动转接的作业流。
B。
特点：成批处理。
C.优点：作业流程自动化高，资源利用率高，作业吞吐量大，提高了系统效率。
D.缺点：用户不能直接与计算机交互，不适合调试程序。
E.作业控制说明书:作业的运行步骤由作业控制说明书传递给监控程序，说明书是由作业控制语言编写的一段程序.F.运行模式：分为用户模式和特权模式,特权模式为系统专用。
相应的，机器指令被分为一般指令和特权指令，用户程序只能执行一般指令，运行在用户模式，只有监控程序才能执行特权指令，运行在特权模式。
G。
多道批处理系统：关键技术是多道程序运行和SPOOLing（假脱机）技术.多道程序运行的基本思想是内存中同时保存多个作业，主机以交替方式同时处理多个作业。
SPOOLing技术的基本思想是主机直接从磁盘选取作业运行,通道负责将作业写入磁盘，与主机并行。
（2）分时系统A.设计思想：将CPU时间划分成若干时间片，以时间片为单位轮流为每个终端用户服务。
控制系统工作原理
控制系统工作原理
控制系统工作原理是指通过运用不同的控制方法和元件，使被控对象按照预定要求进行运行或操作的一种系统。
它主要分为开环控制系统和闭环控制系统两种。
开环控制系统是指控制器的输出不受被控对象的反馈影响。
在该系统中，控制器根据事先设定的规律和输入信号，输出一个指令信号，进而对被控对象进行控制。
开环控制系统在控制过程中缺乏对被控对象输出状态的监测和调整，因此对被控对象的影响较小，但也容易受到外界干扰而产生误差。
闭环控制系统是指控制器的输出受被控对象的反馈影响，并根据反馈信号调整控制器的输出。
在该系统中，控制器输出的指令信号经过被控对象后，被控对象的输出信号被反馈给控制器，控制器根据反馈信号与设定值之间的差异，调整其输出信号，从而对被控对象进行控制。
闭环控制系统通过不断的反馈和调整，能够减小对外界干扰的影响，提高控制精度。
控制系统的工作原理可以简单描述为：首先，通过传感器获取被控对象的状态或输出信号，并将其转化为电信号；然后，控制器接收输入信号和设定值，根据设定的控制规律计算输出信号；接下来，控制器将输出信号转化为能够被被控对象理解的信号，传输给被控对象；最后，被控对象接收并执行控制信号，将其输出信号转化为反馈信号，并通过反馈器传输回控制器。
控制器利用反馈信号与设定值之间的差异来调整输出信号，并不断重复这一过程，以达到对被控对象进行精确控制的目的。
通过不同的控制方法和元件的组合与应用，控制系统可以实现各种控制任务，如温度控制、速度控制、压力控制等。
控制系统的工作原理在现代工业、交通、电力等领域中起着重要的作用，提高了设备的自动化程度，提升了生产效率和质量。
过程控制系统的工作原理
过程控制系统的工作原理过程控制系统是一种用于监测、控制和调节工业过程的系统。
它通过对输入信号进行处理和分析，然后根据预设的控制策略，输出相应的控制信号，以维持和优化工业过程的运行。
本文将介绍过程控制系统的工作原理及其在工业领域中的应用。
过程控制系统的工作原理主要包括传感器、控制器和执行器三个部分。
传感器用于采集工业过程中的各种参数，如温度、压力、流量等，并将其转化为电信号。
控制器接收传感器的电信号，并根据预设的控制算法对其进行处理，以确定下一步的控制策略。
根据控制策略的结果，控制器会输出相应的控制信号给执行器，执行器则根据控制信号对工业过程进行控制和调节。
在过程控制系统中，传感器起到了收集信息的作用。
它们能够实时地监测工业过程中的各种参数，并将其转化为电信号。
传感器的选择要根据具体的工业过程而定，不同的参数需要不同类型的传感器来进行监测。
传感器的准确性和可靠性对于整个系统的运行至关重要。
控制器是过程控制系统的核心部分，它接收传感器的电信号，并根据预设的控制算法对其进行处理。
控制算法可以是简单的比例-积分-微分（PID）算法，也可以是更复杂的模型预测控制（MPC）算法。
控制器根据算法的结果确定下一步的控制策略，并输出相应的控制信号给执行器。
执行器是过程控制系统中的执行部分，它接收控制器输出的控制信号，并对工业过程进行实际的控制和调节。
执行器可以是阀门、马达、电机等，根据不同的工业过程和控制要求而定。
执行器的性能和响应速度直接影响到过程控制系统的控制精度和响应能力。
过程控制系统在工业领域中有着广泛的应用。
它可以用于控制和优化各种工业过程，如化工厂中的反应控制、电力系统中的发电控制、制造业中的生产控制等。
通过过程控制系统，可以提高工业过程的稳定性、安全性和效率，减少能源消耗和资源浪费，并降低人工操作的风险和成本。
总结起来，过程控制系统是一种用于监测、控制和调节工业过程的系统。
它通过传感器采集工业过程中的参数，并经过控制器的处理和分析，输出控制信号给执行器，实现对工业过程的控制和调节。
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High select to override FIC-1101 to prevent overpressure 在系统超压情况 下，撤消FIC-1101连锁以进行系统卸压。
Company Confidential 4
D111
Section 2:
Methanation
甲烷化系统控制
Company Confidential
• D121 inlet temperature controlled by the internal bypass on the Boiler No. 2 (E122). 第一副甲烷化反应器进口温度可以通过调节2号锅炉内部旁通阀实现温 度控制。
Company Confidential
6
Methanation
TV 1302
E163 D121
J101
D402
E141
E123
Company Confidential
7
Methanation
甲烷化系统控制
Bulk Methanator Inlet Temp / Trim Methanator No.1 Inlet Temp 主甲烷化反应器/第一副甲烷化反应器进; MODE SELECT
PY
1104
HS
1101
Normal flow control
FIC
1301A
正常工况：流量控制
FV 1101
E121
D401
FE 1101
PIC
1104
D101
FT 1301
FV 1301A
E101
FIC
1301B FV 1301B
Set at 0.1 MPa above normal pressure – normally inactive during flow control. 设定值为高于工作压力 0.1MPa – 在流量控制时将设为短暂无效。
• Factors affecting inlet temperature include: 影响进口温度因素
• • • • • Recycle flowrate 循环气量 Operation of Recycle Interchanger (E110) 循环气换热器（E110）的操作 Feed gas temperature 系统上游来气温度高导致进系统原料气温度高 Steam drum pressure 汽包压力 Deactivated catalyst in D111. 主甲烷化反应器催化剂失活
5
Methanation
甲烷化系统控制
Bulk Methanator Inlet Temp / Trim Methanator No.1 Inlet Temp 主甲烷化反应器/第一副甲烷化反应器进口温度控制
• Purpose of this control scheme is to: 控制目的
• Maintain Bulk Methanator inlet temperature at 320°C. 控制主甲进口温度在320°C • Maintain Trim Methanator No.1 inlet temperature at 280°C. 控制第一副甲进口温度在 280°C
CO₂ + 4 H₂ ⇌ CH₄ + 2 H₂O We want to prevent potential carbon forming reactions: 应避免以下能导致积碳的 反应：
CH₄ ⇌ C + 2 H₂
2 CO ⇌ C + CO₂
(Thermal Cracking 热裂解)
(Boudouard carbon formation 碳素溶解损失反应)
2
Section 1:
Feed Flow and Pressure Control
流量及压力控制
Company Confidential
3
Flow Control
Start-Up flow control
FIC
1101
流量控制
流量及系统超压控制
Feed Flow and Overpressure Control
• TIC-1302 and TIC-1701 are coupled. TIC-1302及TIC-1701控制器的输 出为互相牵引关系。 • Changes in the output of one controller will change the measured variable of the other. 在TIC-1302及TIC-1701之间，一个控制器的输出 会引起另一控制器的测量变量。 • To avoid the two controllers becoming unstable, the two controllers should have different response times. 为避免以上情况及控制器变得不 稳定，控制器应设置不同的响应时间。 • The dynamic response of E110 will be faster than the response time of E122 boiler bypass, therefore TIC-1302 should be the faster acting control loop. E110的动态响应会比E122锅炉旁路的响应时间更快，因此 TIC-1302应设为动作控制回路。
Company Confidential 9
Methanation
甲烷化系统控制
第二副甲烷化反应器进口温度控制
Trim Methanator No.2 Inlet Temp
• Trim Methanator No.2 inlet temperature is controlled by two control valves using a split range controller, TIC-2001 第二副甲烷化反应器进口温度控制 可以通过调节管线上分程控制阀TIC-2001实现。 • TV-2001B closes to increase D122 inlet temperature. 在第二副甲烷化反应器进口温度过低情况下，可以关闭旁通阀 TV-2001B 以提高进口温度。 • If temperature remains low then TV-2001A opens to increase inlet temperature. 若反应器进口温度维持偏低状态，可以打开热旁通管线控 制阀TV-2001A 来提高进口温度。
Company Confidential
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Carbon Safety Factor
Carbon Formation 积碳
碳含量安全系数
Thermal Carbon 热裂解生成的单质碳
• Forms a layer of carbon on the surface of the catalyst preventing the reactive gases penetrating the internal structure. 将在催化剂表面形成一层碳 层，阻止反应性气体穿透至催化剂内部进行反应。 • Formed through the high temperature thermal cracking of methane. 甲烷在 高温下热裂解，形成单质碳。 碳素溶解反应，堵塞催化剂内部孔道。 • Greatest potential for formation at the exit of the bulk methanators if there is a high temperature excursion. 当主甲烷化反应器出口发生飞温情况时，热裂 解反应将有可能发生，并形成单质碳。
XUZHOU COG
Process Control 过程控制原理
Process Control
Feed Flow Control Methanation
过程控制原理
流量控制 甲烷化系统控制 碳含量安全系数 蒸汽系统控制
Carbon Safety Factor (CSF) Steam System
Company Confidential
甲烷化系统控制
Bulk Methanator Inlet Temp / Trim Methanator No.1 Inlet Temp 主甲烷化反应器/第一副甲烷化反应器进口温度控制
TIC
1205
TIC
1302 TV 1205
Split Range 分程控制
E110 D111
TIC
1701
E101
E122
Valve Closed 阀关
Bulk Inlet Temperature 主甲烷化反应器进口温度
Company Confidential
Note: Plot is indicative only 8
Methanation
甲烷化系统控制
Bulk Methanator Inlet Temp / Trim Methanator No.1 Inlet Temp 主甲烷化反应器/第一副甲烷化反应器进口温度控制
We use a surplus of steam so that the Water-Gas Shift reaction occurs faster than the Boudouard carbon reaction above: 可以通过加入过剩蒸汽来避免以上积 碳反应，相关反应式如下：
CO + H₂O ⇌ CO₂ + H₂ (Steam-Carbon reaction 水气变换反应)
• D111 inlet temperature controlled by bypass on the Recycle Interchanger (E110) and the bypass on the Feed Interchanger (E101) using a split range controller. 主甲烷化反应器进口温度的控制可以通过调节循环气换热器（E110） 及进气换热器（E101）旁通管线上控制阀实现。