过程控制讲义课件(全套)
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过程控制讲义课件(全套)
前馈—反馈控制系统
29
1.4 过程控制系统的分类
6. 按给定信号的特点分类 ： 定值控制系统 程序控制系统 随动控制系统
（1）定值控制系统：就是系统被控量的给定值保持在规定 值不变，或在小范围附近不变。定值控制系统是过程控 制中应用最多的一种控制系统，因为在工业生产过程中 大多要求系统被控量的给定值保持在某一定值，或在某 很小范围内不变。 例如过热蒸汽温度控制系统、转炉供氧量控制系统 均为一个定值控制系统。
30
1.4 过程控制系统的分类
（2）程序控制系统：它是被控量的给定值按预定的时 间程序变化工作的。控制的目的就是使系统被控量按 工艺要求规定的程序自动变化。 例如同期作业的加热设备(机械、冶金工业中的热 处理炉)，一般工艺要求加热升温、保温和逐次降温 等程序，给定值就按此程序自动地变化，控制系统按 此给定程序自动工作，达到程序控制的目的。
4. 按被控制量的多少分类：
单变量控制系统 多变量控制系统
25
1.4 过程控制系统的分类
5. 按系统的结构分类：
反馈控制系统 前馈控制系统 复合控制系统 单回路控制系统 串级控制系统
26
1.4 过程控制系统的分类
（1）反馈控制系统
它是过程控制系统中的一种最基本的控制结构形 式。反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作 的，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差 的目的。如过热蒸汽温度控制系统就是一个反馈控制 系统。另外，反馈信号也可能有多个，从而可以构成 多个闭合回路，称其为多回路控制系统。
23
1.4 过程控制系统的分类
1. 按被控量分类 ：
温度控制系统 压力控制系统 流量控制系统 液位控制系统等
2. 按完成的功能分类：
29
1.4 过程控制系统的分类
6. 按给定信号的特点分类 ： 定值控制系统 程序控制系统 随动控制系统
（1）定值控制系统：就是系统被控量的给定值保持在规定 值不变，或在小范围附近不变。定值控制系统是过程控 制中应用最多的一种控制系统，因为在工业生产过程中 大多要求系统被控量的给定值保持在某一定值，或在某 很小范围内不变。 例如过热蒸汽温度控制系统、转炉供氧量控制系统 均为一个定值控制系统。
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1.4 过程控制系统的分类
（2）程序控制系统：它是被控量的给定值按预定的时 间程序变化工作的。控制的目的就是使系统被控量按 工艺要求规定的程序自动变化。 例如同期作业的加热设备(机械、冶金工业中的热 处理炉)，一般工艺要求加热升温、保温和逐次降温 等程序，给定值就按此程序自动地变化，控制系统按 此给定程序自动工作，达到程序控制的目的。
4. 按被控制量的多少分类：
单变量控制系统 多变量控制系统
25
1.4 过程控制系统的分类
5. 按系统的结构分类：
反馈控制系统 前馈控制系统 复合控制系统 单回路控制系统 串级控制系统
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1.4 过程控制系统的分类
（1）反馈控制系统
它是过程控制系统中的一种最基本的控制结构形 式。反馈控制系统是根据系统被控量的偏差进行工作 的，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差 的目的。如过热蒸汽温度控制系统就是一个反馈控制 系统。另外，反馈信号也可能有多个，从而可以构成 多个闭合回路，称其为多回路控制系统。
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1.4 过程控制系统的分类
1. 按被控量分类 ：
温度控制系统 压力控制系统 流量控制系统 液位控制系统等
2. 按完成的功能分类：
《过程质量控制》课件
04
CATALOGUE
过程质量控制实践
生产过程中的质量控制
生产流程监控
对生产过程中的各个环节进行实时监控，确保 各工序符合质量要求。
关键工序控制
对关键工序进行重点控制，确保其质量稳定可 靠，预防不合格品的产生。
设备维护与校准
定期对生产设备进行维护和校准，确保设备处于良好状态，保证产品质量。
质量检验与验收
过程控制图的应用
01
过程控制图是一种用于监控和诊断生产过程的工具。
02
通过在图上绘制关键工序的数据点和控制界限，过程控制图可以直观 地展示生产过程的稳定性和异常趋势。
03
过程控制图的应用有助于及时发现异常情况，采取措施调整工艺参数 ，确保生产过程的稳定性和产品质量的一致性。
04
控制图还可以用于评估生产过程的性能和改进潜力，为企业持续改进 提供支持。
创新与实验
鼓励员工提出创新性想法，通过实验验证改 进措施的有效性。
质量文化建设的重要性
提高员工质量意识
通过质量文化的建设，使员工认识到质量对 组织的重要性，增强质量意识。
促进跨部门合作
质量文化的建设有助于打破部门壁垒，促进 不同部门之间的协作与沟通。
提升客户满意度
通过持续改进和追求卓越，提高产品和服务 质量，从而提升客户满意度。
02
03
目标制定依据
目标分解
根据市场需求、客户反馈、竞争 对手分析以及企业战略规划等因 素制定质量目标。
将整体质量目标分解为具体的、 可衡量的子目标，以便于实施和 监控。
制定质量控制计划
质量控制计划
制定详细的质量控制计划，明确控制对象、控制方法 、控制频次和验收标准等。
资源安排
《过程控制》课件
感谢观看
THANKS
通过精确控制冶金过程中的各种参数，实现 高效、低耗、高质量的冶金生产。
详细描述
在冶金过程中，自动化控制系统通过对熔炼 、连铸、轧制等环节的温度、压力、流量、 成分等参数的监测和调节，实现高效、低耗 、高质量的生产。这有助于提高冶金产品的 质量和降低生产成本。
电力过程控制实例
总结词
通过自动化技术实现对电力生产过程的控制 ，确保电力供应的稳定和安全。
工业4.0与过程控制的融合发展
总结词
工业4.0强调的是数字化、智能化和互联化，与过程控制技术的融合将推动工业生产的进一步升级。
详细描述
工业4.0通过物联网、边缘计算等技术，实现设备间的互联互通和数据共享，为过程控制提供了更广阔的应用场 景。同时，工业4.0也促进了生产过程的自动化和智能化，提高了生产效率和产品质量。
工业网络与安全问题挑战
工业网络安全挑战
随着工业自动化和信息化的发展，工业控制系统越来 越多地通过网络进行数据交换和远程控制，这使得工 业控制系统面临网络安全威胁和攻击的挑战。
数据安全挑战
工业控制系统中的数据涉及到企业的核心机密和生产 安全，一旦泄露或被篡改，将给企业带来巨大的经济 损失和安全风险。
要点二
稳定性挑战
在某些情况下，控制系统可能受到外部干扰或内部参数变 化的影响，导致系统稳定性下降，甚至出现振荡或发散。
复杂过程与非线性系统挑战
复杂过程挑战
许多实际的过程控制系统具有非线性、时变、不确定性 和耦合等特性，这使得对系统的建模和战
非线性系统在控制过程中表现出复杂的动态行为，如跳 跃、分岔和混沌等，这使得传统的线性控制方法难以应 对。
化工过程控制实例
总结词
《过程控制系统设计》PPT课件
▪ 孔板、文丘里管、喷嘴
❖ 命题
▪ 确定所要求取的参数——流量、孔径、压差
❖ 从层流到紊流的分界线取决于
▪ 流量、流体的密度、粘度和管道内径
❖ 雷诺数Re
▪ Re〈2300 层流 ▪ Re〉4000 紊流
46微米厚的液晶层的流动。 当电场强度平缓增加时 •层流（右上） •弱的湍流（左下） •方格状对流（右下） 下侧两图混沌→湍流
ppt课件
14
3 过程控制系统设计
(2) 雷诺数Re（续）
ppt课件
8
3 过程控制系统设计
(3) 推断控制 当被控变量不能直接测量使用，利用辅助变 量的测量值来调节控制变量，使不可测的被控变 量保持在预期值。
ppt课件
9
3 过程控制系统设计
3.3 过程控制系统硬件选择
根据过程控制的输入输出变量以及控制要求，可
以选定系统硬件，包含：
保护
❖ 控制装置
装置
❖ 测量仪表、传感器 ❖ 执行机构
ppt课件
11
3 过程控制系统设计
3.3.2 测量仪表和传感器的选型原则
❖ 检测部件一般宜采用定型产品，设计过程控 制系统时，根据控制方案选择测量仪表和传 感器
❖ 选型原则：
▪ 可靠性 ▪ 实用性 ▪ 先进性
ppt课件
12
3 过程控制系统设计
3.4 流量计选择
3.4.1 流量计算有关的基本概念
(1) 流量Q 流体在单位时间内流过管道或设备某处横断面 的数量成为流量。
ε 可膨胀系数
a 节流装置开孔截面积
ρ1 流体流过节流装置前的密度
Δp 节流元件前后压力差
ppt课件
23
3 过程控制系统设计
❖ 命题
▪ 确定所要求取的参数——流量、孔径、压差
❖ 从层流到紊流的分界线取决于
▪ 流量、流体的密度、粘度和管道内径
❖ 雷诺数Re
▪ Re〈2300 层流 ▪ Re〉4000 紊流
46微米厚的液晶层的流动。 当电场强度平缓增加时 •层流（右上） •弱的湍流（左下） •方格状对流（右下） 下侧两图混沌→湍流
ppt课件
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3 过程控制系统设计
(2) 雷诺数Re（续）
ppt课件
8
3 过程控制系统设计
(3) 推断控制 当被控变量不能直接测量使用，利用辅助变 量的测量值来调节控制变量，使不可测的被控变 量保持在预期值。
ppt课件
9
3 过程控制系统设计
3.3 过程控制系统硬件选择
根据过程控制的输入输出变量以及控制要求，可
以选定系统硬件，包含：
保护
❖ 控制装置
装置
❖ 测量仪表、传感器 ❖ 执行机构
ppt课件
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3 过程控制系统设计
3.3.2 测量仪表和传感器的选型原则
❖ 检测部件一般宜采用定型产品，设计过程控 制系统时，根据控制方案选择测量仪表和传 感器
❖ 选型原则：
▪ 可靠性 ▪ 实用性 ▪ 先进性
ppt课件
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3 过程控制系统设计
3.4 流量计选择
3.4.1 流量计算有关的基本概念
(1) 流量Q 流体在单位时间内流过管道或设备某处横断面 的数量成为流量。
ε 可膨胀系数
a 节流装置开孔截面积
ρ1 流体流过节流装置前的密度
Δp 节流元件前后压力差
ppt课件
23
3 过程控制系统设计
过程控制课件资料PPT教案
4. 适用于非线性过程
特点：负荷或操作条件改变导致过程 特性改变。 若：单回路控制，需随时改变调节器 整定参数以保证系统的衰减率不变
16:37
换热器呈非线性特性
第19页/共27页
20
6.1.4 串级控制系统的设计
问题：副参数如何选择？主、副 回路的联系？调节器如何选择？ 正、反作用如何选择？
1. 副回路的设计与副参数的选择 选择原则：
用同样的分析方法，可得：
串级控制系统：
16:37
单 0' 1 '2
1 '2 T01 T02
2 '
T01T02
串 0 1 2
1 2 T01 T02 '
2
T01T02 '
第14页/共27页
15
若两种方案的阻尼系数相同，则有：
结论：
G单串02'(s)TT00111TTK0K022'cc22KKTT0v0v11KKTT0m002222'
结论：提高了控制质量
16:37
10
第9页/共27页
2.能改善控制通道的动态特性，提高工作频率 （1）等效时间常数减小，响应速度加快；
串级控制系统
单回路系统
GG020' 2'ssXY2XY222ssss11GGcG2cG2c2sc2ssGsGvGvGsvsvsGsG0G20G202s02ssGsGm2m2ssGGc2c(2s()sG)Gv(vs()sG)G020(2s()s)
主、副被控过程时常不能太大也 不能太小
频率的比值大于3，时常的比值在3～ 10范围内选择
16:37
第22页/共27页
23
（4）应综合考虑控制质量和经济性要求
特点：负荷或操作条件改变导致过程 特性改变。 若：单回路控制，需随时改变调节器 整定参数以保证系统的衰减率不变
16:37
换热器呈非线性特性
第19页/共27页
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6.1.4 串级控制系统的设计
问题：副参数如何选择？主、副 回路的联系？调节器如何选择？ 正、反作用如何选择？
1. 副回路的设计与副参数的选择 选择原则：
用同样的分析方法，可得：
串级控制系统：
16:37
单 0' 1 '2
1 '2 T01 T02
2 '
T01T02
串 0 1 2
1 2 T01 T02 '
2
T01T02 '
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若两种方案的阻尼系数相同，则有：
结论：
G单串02'(s)TT00111TTK0K022'cc22KKTT0v0v11KKTT0m002222'
结论：提高了控制质量
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10
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2.能改善控制通道的动态特性，提高工作频率 （1）等效时间常数减小，响应速度加快；
串级控制系统
单回路系统
GG020' 2'ssXY2XY222ssss11GGcG2cG2c2sc2ssGsGvGvGsvsvsGsG0G20G202s02ssGsGm2m2ssGGc2c(2s()sG)Gv(vs()sG)G020(2s()s)
主、副被控过程时常不能太大也 不能太小
频率的比值大于3，时常的比值在3～ 10范围内选择
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（4）应综合考虑控制质量和经济性要求
过程控制(关键质量控制点的识别及管控)课件
案例三：食品加工过程的关键质量控制点
总结词
食品加工过程中的关键质量控制点主要涉及原料质量 、加工工艺、卫生条件和储存运输等方面。
详细描述
在食品加工过程中，关键质量控制点包括原料验收、加 工工艺控制、卫生条件保持和成品储存运输等。原料验 收涉及原料质量、新鲜度等方面的检测；加工工艺控制 涉及加热、冷却、杀菌等方面的工艺参数控制；卫生条 件保持涉及设备清洁、人员卫生等方面的管理；成品储 存运输涉及温度、湿度、安全等方面的控制。这些关键 质量控制点对于保证食品安全和质量至关重要。
REPORT
CATALOG
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
06
总结与展望
课程总结
关键质量控制点的重要性
识别并管控关键质量控制点是确保生产过程稳定、产品合格的关 键措施。
课程内容的回顾
本课件介绍了如何识别关键质量控制点、如何制定有效的管控措施 以及实施过程中的注意事项等内容。
实际应用案例分析
DATE
ANALYSIS
SUMMAR Y
04
关键质量控制点的管控
预防措施
制定预防措施计划
01
针对关键质量控制点，制定预防措施计划，明确责任人、时间
节点和实施方案。
培训员工
02
对员工进行关键质量控制点相关知识和技能的培训，提高员工
的质量意识和操作技能。
定期检查设备
03
对关键设备进行定期检查和维护，确保设备处于良好状态，避
案例二：电子产品生产过程的关键质量控制点
总结词
电子产品生产过程中的关键质量控制点主要涉及电路 设计、元件选择、生产工艺和测试等方面。
详细描述
在电子产品生产过程中，关键质量控制点包括电路设 计审核、元件质量检测、生产环境控制和成品测试等 。电路设计审核涉及电路原理、布线设计等方面；元 件质量检测涉及元件规格、性能检测等方面；生产环 境控制涉及温度、湿度、洁净度等方面的控制；成品 测试涉及功能测试、性能测试等方面。这些关键质量 控制点对于保证电子产品性能和可靠性至关重要。
《过程控制基础知识》PPT课件
综合控制指标又称为偏差的积分性能指标，常用 于分析系统的动态响应性能。
名称
公式
特点
控制结果
适用范围
绝对偏差积分
鉴定指标（IAE）
IAE e(t)dt
把不同时刻、不同 幅值的偏差等同对 待
0
各方面的性能比较 均衡
一般用于评定定值 控制系统的质量指 标
偏差平方积分
鉴定指标（ISE）
IAE e2 (t)dt
控制系统的 动态过程
被控变量不随时间变化的 平衡状态
被控变量随时间变化的状 态
1.静态（或稳 态） 在自动控制系统中，被控变量不随时间变化的平 衡状态，称为系统的静态（或稳态）.
在保持平衡时环节的输出与输入关系称为环 节的静态特性。
2.动态（或暂 态） 在自动控制系统中，被控变量随时间变化的状态， 称为系统的动态（或暂态）.
执行控制器指 令，改变操纵 变量，对生产 过程实施控制 作用
对被控变量进 行检测并转换 成标准统一号 送控制器
1.1.2 过程控制系统组成 在生产过程中有各种各样的控制系统，
下图所示为几个简单控制系统的示例。
1.1.3自动控制系统的方框图
控制理论中的常用术语：
• 给定值：生产过程中所期望的参数值。 • 测量值：测量变送输出值。 • 偏差：给定值与测量值之差。 • 被控变量：生产过程希望控制好的变量。 • 操纵变量：控制阀操纵的变量。 • 扰动量：破坏系统平衡状态的外界因素。 • 控制作用：控制器输出对生产过程的影响。 • 扰动作用：扰动量对生产过程的影响。
系统的动 态特性
系统处于动态时的输出与输入之间的 关系称为系统的动态特性。
3．静态与动态的辩证关系
以哲理的观点看，在自动控制系统中，静态是暂时的、相对的、 有条件的，动态才是普遍的、绝对的、无条件的。
名称
公式
特点
控制结果
适用范围
绝对偏差积分
鉴定指标（IAE）
IAE e(t)dt
把不同时刻、不同 幅值的偏差等同对 待
0
各方面的性能比较 均衡
一般用于评定定值 控制系统的质量指 标
偏差平方积分
鉴定指标（ISE）
IAE e2 (t)dt
控制系统的 动态过程
被控变量不随时间变化的 平衡状态
被控变量随时间变化的状 态
1.静态（或稳 态） 在自动控制系统中，被控变量不随时间变化的平 衡状态，称为系统的静态（或稳态）.
在保持平衡时环节的输出与输入关系称为环 节的静态特性。
2.动态（或暂 态） 在自动控制系统中，被控变量随时间变化的状态， 称为系统的动态（或暂态）.
执行控制器指 令，改变操纵 变量，对生产 过程实施控制 作用
对被控变量进 行检测并转换 成标准统一号 送控制器
1.1.2 过程控制系统组成 在生产过程中有各种各样的控制系统，
下图所示为几个简单控制系统的示例。
1.1.3自动控制系统的方框图
控制理论中的常用术语：
• 给定值：生产过程中所期望的参数值。 • 测量值：测量变送输出值。 • 偏差：给定值与测量值之差。 • 被控变量：生产过程希望控制好的变量。 • 操纵变量：控制阀操纵的变量。 • 扰动量：破坏系统平衡状态的外界因素。 • 控制作用：控制器输出对生产过程的影响。 • 扰动作用：扰动量对生产过程的影响。
系统的动 态特性
系统处于动态时的输出与输入之间的 关系称为系统的动态特性。
3．静态与动态的辩证关系
以哲理的观点看，在自动控制系统中，静态是暂时的、相对的、 有条件的，动态才是普遍的、绝对的、无条件的。
第3讲-过程控制策略PPT课件
简单控制系统解决了大量定值控制问题，是控制 系统中最基本和使用最广泛的一种形式。但生产 的发展对操作条件要求更加严格，为适应生产发 展，出现了复杂控制系统。
主要介绍常用复杂控制系统中串级控 制系统、均匀控制系统、比值控制系统、 前馈控制系统、分程控制系统、选择性控 制系统基本原理、结构、性能分析和工程 设计及应用。
一般的反馈控制系统
被控过程
DVs
干扰通道
ysp + _
控制器
u(t) 执行机构 MV
+ 控制通道 +
y(t)
ym(t) 传感变送器
“反馈控制”是信号沿前向通道（或称前向通路）和 反馈通道进行闭路传递，从而形成一个闭合回路的控制方法。
为了和给定信号比较，必须把反馈信号转换 成与给定信号具有相同量刚和相同量级的信号。 控制器根据反馈信号和给定信号相比较后得到的 偏差信号，经运算后输出控制作用去消除偏差， 使被控量（系统的输出）等于给定值。
蒸汽加热器温度反馈控制方案
TC u(t)
22
Tsp Tm
TT 22
T
蒸汽 RV
凝液
RF , Ti
工艺 介质
若工艺介质入口温度Ti下降，被控变量工艺介质出口温度T开始 下降，温度控制器的测量信号发生变化，控制器发出控制命令去增 加蒸汽阀的开度，蒸汽量随之增大。
图1-11
可以看到，反馈控制的优势在于它能够补偿任意的 扰动。但是，只有当扰动引起被控变量偏离设定值后，控 制器才能开始实施对扰动的补偿，因此这种控制作用是有 滞后的。
前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了 解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补 偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的， 并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多 数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化， 所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。
主要介绍常用复杂控制系统中串级控 制系统、均匀控制系统、比值控制系统、 前馈控制系统、分程控制系统、选择性控 制系统基本原理、结构、性能分析和工程 设计及应用。
一般的反馈控制系统
被控过程
DVs
干扰通道
ysp + _
控制器
u(t) 执行机构 MV
+ 控制通道 +
y(t)
ym(t) 传感变送器
“反馈控制”是信号沿前向通道（或称前向通路）和 反馈通道进行闭路传递，从而形成一个闭合回路的控制方法。
为了和给定信号比较，必须把反馈信号转换 成与给定信号具有相同量刚和相同量级的信号。 控制器根据反馈信号和给定信号相比较后得到的 偏差信号，经运算后输出控制作用去消除偏差， 使被控量（系统的输出）等于给定值。
蒸汽加热器温度反馈控制方案
TC u(t)
22
Tsp Tm
TT 22
T
蒸汽 RV
凝液
RF , Ti
工艺 介质
若工艺介质入口温度Ti下降，被控变量工艺介质出口温度T开始 下降，温度控制器的测量信号发生变化，控制器发出控制命令去增 加蒸汽阀的开度，蒸汽量随之增大。
图1-11
可以看到，反馈控制的优势在于它能够补偿任意的 扰动。但是，只有当扰动引起被控变量偏离设定值后，控 制器才能开始实施对扰动的补偿，因此这种控制作用是有 滞后的。
前馈的缺点是在使用时需要对系统有精确的了 解，只有了解了系统模型才能有针对性的给出预测补 偿。但在实际工程中，并不是所有的干扰都是可测的， 并不是所有的对象都是可得到精确模型的，而且大多 数控制对象在运行的同时自身的结构也在发生变化， 所以仅用前馈并不能达到良好的控制品质。
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3. 过程控制：
为了按所希望的效率，质量和产量生产出产品， 将过程内各部分的变量控制在所希望的值．即完成对 诸如温度，压力，流量，液位（物位）等参数量的生 产过程的自动调节。
4
1.2 过程控制的任务
4. 过程控制的任务：
在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特 性基础上，根据生产工艺的要求，应用控制理论对系统
计算机过程控制系统框图
计算机代替模拟调节 器 计算机过程控 制系统
15
1.3 过程控制系统的组成
例3 集散控制系统（DCS)
(1)过程输入－输出接口 (2)过程控制单元 (3)数据高速通路 (4)CRT操作站 (5)管理计算机(－上位机)
集散控制系统基本组成框图
16
1.3 过程控制系统的组成
(1) 过程输入—输出接口：它是带有微处理器的智能装置， 主要用于采集过程信息(模拟量和数字量)，故又称其为 数据采集站。它能完成数据采集与预处理，对实时数据 作进一步的加工，提供CRT操作站的显示与打印。同时， 在有管理计算机的情况下，它可以用模拟量与开关量的 方式向过程终端输出计算机的控制指令。
过程控制
第一章
本章主要内容
1. 过程控制的基本概念 2. 过程控制的任务 3. 过程控制系统的组成 4. 过程系统的分类 5. 过程控制的特点 6. 过程控制的发展状况 7. 课程内容简介
绪论
2
1.1 过程控制的基本概念
1. 工业自动化：
利用各种自动化装置对工厂或企业的生产设备或生 产过程进行的自动监测,自动调节,自动控制,自动显示 及管理等。
13
1.3 过程控制系统的组成
转炉供氧量控制系统框图
控制系统均由测量元件、变送器、调节器、调节阀和 被控过程等环节构成。如果把测量元件、变送器、调 节器和调节阀统称为过程检测控制仪表，则一个简单 的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两 部分组成的。
14
1.3 过程控制系统的组成
计算机过程控制系统
7
1.3 过程控制系统的组成
➢ 每种锅炉与汽轮机组都有一个规定的运行温度，在这 个温度下运行，机组的效率最高。如果过热蒸汽的温度 过高，会使汽轮机的寿命大大缩短；如果温度过低，当 过热蒸汽带动汽轮机作功时，会使部分过热蒸汽变成小 水滴，小水滴冲击汽轮机叶片，会造成生产事故。所以 必须对过热蒸汽的温度进行控制。
12
1.3 过程控制系统的组成
转炉供氧量控制系统
控制流程图
控制过程：
采用节流装置1来测量氧气流量，并 送至流量变送器(FT)2，再经开方器3 后作为流量调节器(FC)4的测量值， 其测量值与供氧量的给定值进行比较 得到偏差，调节器按此偏差输入信号 以PID某种控制规律进行运算并输出 控制信号去控制调节阀5的开度，从 而改变供氧量的大小，以满足生产工 艺要求。
进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。 值得指出的是，为适应当前生产对控制的要求愈来愈高 的趋势，必须充分注意现代控制技术在过程控制中的应
用，因此可以说，过程控制是控制理论、工艺知识、计 算机技术和仪器仪表等知识相结合而构成的一门应用科 学。
5
1.3 过程控制系统的组成
过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制 系统的被控量是温度、压力、流量、成分、粘度、湿 度和pH值(酸碱度或氢离子浓度)等这样一些过程变量 的系统。 例如：发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统
➢ 过热器之前或中间部分串接一个减温器，通过控制减温 水流量的大小来控制过热蒸汽的温度。
8
.3 过程控制系统的组成
4—调节阀
3—温度调节器 2— 温度变送器
饱和蒸汽
1—热电阻
加温 过热蒸汽温度控制系统控制流程图
9
1.3 过程控制系统的组成
控制过程：
本系统采用DDZ-Ⅲ 型电动单元组合仪表。系统中过 热蒸汽温度采用热电阻温度计1来测量，并经温度变送 器2（TT)将测量信号送至调节器（TC)3的输入端，与过 热蒸汽温度的给定值进行比较得到其偏差，调节器按此 输入偏差以某种控制规律进行运算后输出控制信号，以 控制调节阀4的开度，从而改变减温水流量大小，达到 控制过热蒸汽温度的目的。
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1.3 过程控制系统的组成
过热蒸汽温度控制系统控制框图
➢ “过程”(又称对象)―被控制的装置或设备 ➢ y(t)―被控参数：过热蒸汽的温度 ➢ f(t)―扰动作用 ➢ q(t)―操纵变量（控制参数） ➢ μ(t)―称为控制作用 ➢ 测量变送器―将y(t)成比例地转换为测量信号z(t) ➢ x(t)―给定值
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1.3 过程控制系统的组成
(2) 过程控制单元(基本控制器，控制站)：它相当于若 干台常规调节器，能完成常规调节器的全部运算与控 制功能，通过软件组态能灵活地构成满足各种不同控 制要求的复杂控制系统。它接受现场的各种信号，并 进行转换，再通过内部微处理器进行各种运算处理， 输出转换为DC4—20mA或接点信号，去操作各类执行 器，实现自动控制。过程控制单元是集散控制系统的 核心。
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1.3 过程控制系统的组成
例2 转炉供氧量控制系统
转炉是炼钢工业生产过程中的一种重要设备。熔 融的铁水装入转炉后，可以通过氧枪供给转炉一定的 氧气量，在氧气的作用下，铁水中的碳逐渐氧化燃烧， 从而使铁水中的含碳量不断地降低，控制吹氧量和吹 氧时间就可以控制冶炼钢水的含碳量，于是就可以获 得不同品种的钢。
工业自动化涉及的范围极广，可分为：生产过程自 动化、电气传动自动化、电力系统自动化、生产管理自 动化、楼宇自动化等等。
生产过程自动化是其中的重要分支。它主要针对温 度、压力、流量、液位（或物位），成分和物性等参数 的控制问题进行研究。
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1.1 过程控制的基本概念
2. 何谓过程:
将原料(物质)接收过来,利用能源进行诸如加热、 冷却等处理,使其发生化学的或物理的变化,最终生产 出所需要的物质或能源的系统。
转炉供氧量控制系统 集散控制系统(DCS)
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1.3 过程控制系统的组成
例1 发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统 ➢ 锅炉是电力、冶金、石油化工等工业部门不可缺少的动
力设备，其产品是蒸汽。发电厂从锅炉汽鼓（汽包）中 出来的饱和蒸汽经过过热器继续加热成为过热蒸汽。过 热蒸汽的温度是火力发电厂生产工艺的重要参数。 ➢ 过热蒸汽温度控制是保证汽轮机组（发电设备）正常运 行的一个重要条件。通常过热蒸汽的温度应达到460℃ 左右再去推动汽轮机做功。
为了按所希望的效率，质量和产量生产出产品， 将过程内各部分的变量控制在所希望的值．即完成对 诸如温度，压力，流量，液位（物位）等参数量的生 产过程的自动调节。
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1.2 过程控制的任务
4. 过程控制的任务：
在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特 性基础上，根据生产工艺的要求，应用控制理论对系统
计算机过程控制系统框图
计算机代替模拟调节 器 计算机过程控 制系统
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1.3 过程控制系统的组成
例3 集散控制系统（DCS)
(1)过程输入－输出接口 (2)过程控制单元 (3)数据高速通路 (4)CRT操作站 (5)管理计算机(－上位机)
集散控制系统基本组成框图
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1.3 过程控制系统的组成
(1) 过程输入—输出接口：它是带有微处理器的智能装置， 主要用于采集过程信息(模拟量和数字量)，故又称其为 数据采集站。它能完成数据采集与预处理，对实时数据 作进一步的加工，提供CRT操作站的显示与打印。同时， 在有管理计算机的情况下，它可以用模拟量与开关量的 方式向过程终端输出计算机的控制指令。
过程控制
第一章
本章主要内容
1. 过程控制的基本概念 2. 过程控制的任务 3. 过程控制系统的组成 4. 过程系统的分类 5. 过程控制的特点 6. 过程控制的发展状况 7. 课程内容简介
绪论
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1.1 过程控制的基本概念
1. 工业自动化：
利用各种自动化装置对工厂或企业的生产设备或生 产过程进行的自动监测,自动调节,自动控制,自动显示 及管理等。
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1.3 过程控制系统的组成
转炉供氧量控制系统框图
控制系统均由测量元件、变送器、调节器、调节阀和 被控过程等环节构成。如果把测量元件、变送器、调 节器和调节阀统称为过程检测控制仪表，则一个简单 的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两 部分组成的。
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1.3 过程控制系统的组成
计算机过程控制系统
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1.3 过程控制系统的组成
➢ 每种锅炉与汽轮机组都有一个规定的运行温度，在这 个温度下运行，机组的效率最高。如果过热蒸汽的温度 过高，会使汽轮机的寿命大大缩短；如果温度过低，当 过热蒸汽带动汽轮机作功时，会使部分过热蒸汽变成小 水滴，小水滴冲击汽轮机叶片，会造成生产事故。所以 必须对过热蒸汽的温度进行控制。
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1.3 过程控制系统的组成
转炉供氧量控制系统
控制流程图
控制过程：
采用节流装置1来测量氧气流量，并 送至流量变送器(FT)2，再经开方器3 后作为流量调节器(FC)4的测量值， 其测量值与供氧量的给定值进行比较 得到偏差，调节器按此偏差输入信号 以PID某种控制规律进行运算并输出 控制信号去控制调节阀5的开度，从 而改变供氧量的大小，以满足生产工 艺要求。
进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。 值得指出的是，为适应当前生产对控制的要求愈来愈高 的趋势，必须充分注意现代控制技术在过程控制中的应
用，因此可以说，过程控制是控制理论、工艺知识、计 算机技术和仪器仪表等知识相结合而构成的一门应用科 学。
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1.3 过程控制系统的组成
过程控制系统通常是指工业生产过程中自动控制 系统的被控量是温度、压力、流量、成分、粘度、湿 度和pH值(酸碱度或氢离子浓度)等这样一些过程变量 的系统。 例如：发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统
➢ 过热器之前或中间部分串接一个减温器，通过控制减温 水流量的大小来控制过热蒸汽的温度。
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.3 过程控制系统的组成
4—调节阀
3—温度调节器 2— 温度变送器
饱和蒸汽
1—热电阻
加温 过热蒸汽温度控制系统控制流程图
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1.3 过程控制系统的组成
控制过程：
本系统采用DDZ-Ⅲ 型电动单元组合仪表。系统中过 热蒸汽温度采用热电阻温度计1来测量，并经温度变送 器2（TT)将测量信号送至调节器（TC)3的输入端，与过 热蒸汽温度的给定值进行比较得到其偏差，调节器按此 输入偏差以某种控制规律进行运算后输出控制信号，以 控制调节阀4的开度，从而改变减温水流量大小，达到 控制过热蒸汽温度的目的。
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1.3 过程控制系统的组成
过热蒸汽温度控制系统控制框图
➢ “过程”(又称对象)―被控制的装置或设备 ➢ y(t)―被控参数：过热蒸汽的温度 ➢ f(t)―扰动作用 ➢ q(t)―操纵变量（控制参数） ➢ μ(t)―称为控制作用 ➢ 测量变送器―将y(t)成比例地转换为测量信号z(t) ➢ x(t)―给定值
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1.3 过程控制系统的组成
(2) 过程控制单元(基本控制器，控制站)：它相当于若 干台常规调节器，能完成常规调节器的全部运算与控 制功能，通过软件组态能灵活地构成满足各种不同控 制要求的复杂控制系统。它接受现场的各种信号，并 进行转换，再通过内部微处理器进行各种运算处理， 输出转换为DC4—20mA或接点信号，去操作各类执行 器，实现自动控制。过程控制单元是集散控制系统的 核心。
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1.3 过程控制系统的组成
例2 转炉供氧量控制系统
转炉是炼钢工业生产过程中的一种重要设备。熔 融的铁水装入转炉后，可以通过氧枪供给转炉一定的 氧气量，在氧气的作用下，铁水中的碳逐渐氧化燃烧， 从而使铁水中的含碳量不断地降低，控制吹氧量和吹 氧时间就可以控制冶炼钢水的含碳量，于是就可以获 得不同品种的钢。
工业自动化涉及的范围极广，可分为：生产过程自 动化、电气传动自动化、电力系统自动化、生产管理自 动化、楼宇自动化等等。
生产过程自动化是其中的重要分支。它主要针对温 度、压力、流量、液位（或物位），成分和物性等参数 的控制问题进行研究。
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1.1 过程控制的基本概念
2. 何谓过程:
将原料(物质)接收过来,利用能源进行诸如加热、 冷却等处理,使其发生化学的或物理的变化,最终生产 出所需要的物质或能源的系统。
转炉供氧量控制系统 集散控制系统(DCS)
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1.3 过程控制系统的组成
例1 发电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统 ➢ 锅炉是电力、冶金、石油化工等工业部门不可缺少的动
力设备，其产品是蒸汽。发电厂从锅炉汽鼓（汽包）中 出来的饱和蒸汽经过过热器继续加热成为过热蒸汽。过 热蒸汽的温度是火力发电厂生产工艺的重要参数。 ➢ 过热蒸汽温度控制是保证汽轮机组（发电设备）正常运 行的一个重要条件。通常过热蒸汽的温度应达到460℃ 左右再去推动汽轮机做功。