过程控制工程设计简介ppt课件
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过程系统工程PPT课件
根据控制方案，选择合适的 传感器、控制器、执行器和 人机界面等硬件设备，并进 行合理配置。
系统软件设计
设计系统的软件部分，包括 数据采集、数据处理、控制 算法实现和人机界面开发等。
过程控制系统优化
控制系统性能评估
对现有控制系统的性能进行评估，包括 稳定性、精度、响应速度和安全性等方
面。
控制系统优化实施
经济性原则
确保系统的稳定性和安全性，降低故障和 事故发生的概率。
在满足功能和性能要求的前提下，尽可能 降低系统的成本。
过程系统设计的实例
石油化工过程系统设计
涉及多个单元操作和化学反应，需要综合考虑物料平衡、能量平 衡和工艺流程等因素。
生物反应过程系统设计
针对生物反应的特点，需要合理选择反应器类型、控制策略和操作 条件等。
智能制造
智能制造是数字化转型的核心。通过智能制造技术，企业可以实现生产过程的自动化和智 能化，提高生产线的柔性化和个性化生产能力。
工业互联网
工业互联网是实现数字化转型和智能制造的重要平台。通过工业互联网，企业可以实现设 备连接、数据采集、远程控制等功能，提高生产过程的协同性和效率。
THANKS
感谢观看
综合考虑多种因素，如能耗、环境影响、经 济性等，进行多目标优化。
03
过程系统建模与仿真
过程系统建模的方法
01
数学模型法
通过建立数学方程描述系统的动 态行为，如传递函数、状态方程 等。
物理模型法
02
03
黑箱模型法
根据系统物理性质建立物理模型， 通过实验研究系统的动态特性。
通过输入输出数据建立模型，适 用于对系统内部结构不清楚的情 况。
资源高效利用
过程装备与控制工程专业介绍-PPT精选文档
三 传 一 反
能量传递 动量传递 化学反应
化学过程及设备
专业内涵
学科交叉性
混合工程、反应工程、分离工程及设备——学科独有
d
学 过程机器（压缩机、风机、泵）——流体机械与工程学科 科 Evaluation only. 主 压力容器设计计算——工程力学学科 with 要Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 过程装备选材与腐蚀防护——材料科学与工程学科 内 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 容 过程装备检验——检测技术与自动化学科
过程控制技术的创新 理论基础
流程性产品制造：化学、固体力学、流体力学、热力学、机械学、
化学工程与工艺学、电工电子学和信息技术科学 硬件产品制造：侧重于固体力学、材料与加工学、机械机构学、 电工电子学和信息技术科学
专业内涵
过程装备——组成过程工业的工作母机群 由一系列过程机器和过程设备，按一定的流程方式用管 道、阀门等连接起来的一个独立的密闭连续系统，再配以必 要的控制仪表和设备。
Evaluation only. 流体动力过程及设备 d with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5 过 Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd. 传热过程及设备 热量传递
程 装 备 分 类
传质过程及设备 热力过程及设备 机械过程及设备
d
5
Copyright 2019-2019 Aspose Pty Ltd.
1954年苏联专家杜马什涅夫来华讲学，重新修订专业教学 计划 —— 化工系统自己的机械师 2019年专业调整，更名为“过程装备与控制工程”专业， 归入机械学科教学指导委员会。 （目前有85所高校开设）
过程控制工程设计简介
下面以“仪表数据表”为例，说明如何表达自控设备。
仪表数据表 01流量计.xls 01热电阻.xls 01压力变送器.xls 01液位计.xls
01自控设备表.xls
安装、调试等工作，在责任划分上会出现交叉，因此设计与施工界线不是很清晰，概念上更多的是强调 ‘实施’。
项目实施过程示意图： 可行性研究
立项
设计
施工
验收
运行
2.设计过程
初步设计
扩大初步设计
施工图设计
基础设计
详细设计
概念设计
详细设计
3.各个专业设计工作关系 设备
土建 工艺 自控
电气
（自控工程设计中所要求的图纸和表格）
例： TRC—201 2工序01号温度记录控制； TRCA—205 2工序05号温度记录控制报警； LRCA—205 2工序05号液位记录控制报警； FIQ—301 3工序01号流量指示累计； FQI—301 3工序01号流量总量指示。
3。系统位号与仪表位号
上面所讲的是系统位号，即表达一个系统（注意包括控制，检测等）的要求。构成该系统会有 很多仪表，相应的各个仪表也都一个位号，即仪表位号。 系统的仪表位号中，变量部分和数字编号部分与系统位号相同，区别在于变量字母后面所跟字 母的不同。
b。字母部分的第二部分是功能要求。例如‘R’为记录；‘C’为控制；‘A’为报警；‘Q’为累计等。功 能要求可有多个，如FRCQ、TRCA。当有多个功能要求时，其排列按IRCTQSA排列。
表示被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
第二位字母
读出变量,引发 修饰词 变量
A 分析
B 烧嘴,火焰
C 电导率 D 密度 E 电压 F 流量 G 供选用
仪表数据表 01流量计.xls 01热电阻.xls 01压力变送器.xls 01液位计.xls
01自控设备表.xls
安装、调试等工作，在责任划分上会出现交叉，因此设计与施工界线不是很清晰，概念上更多的是强调 ‘实施’。
项目实施过程示意图： 可行性研究
立项
设计
施工
验收
运行
2.设计过程
初步设计
扩大初步设计
施工图设计
基础设计
详细设计
概念设计
详细设计
3.各个专业设计工作关系 设备
土建 工艺 自控
电气
（自控工程设计中所要求的图纸和表格）
例： TRC—201 2工序01号温度记录控制； TRCA—205 2工序05号温度记录控制报警； LRCA—205 2工序05号液位记录控制报警； FIQ—301 3工序01号流量指示累计； FQI—301 3工序01号流量总量指示。
3。系统位号与仪表位号
上面所讲的是系统位号，即表达一个系统（注意包括控制，检测等）的要求。构成该系统会有 很多仪表，相应的各个仪表也都一个位号，即仪表位号。 系统的仪表位号中，变量部分和数字编号部分与系统位号相同，区别在于变量字母后面所跟字 母的不同。
b。字母部分的第二部分是功能要求。例如‘R’为记录；‘C’为控制；‘A’为报警；‘Q’为累计等。功 能要求可有多个，如FRCQ、TRCA。当有多个功能要求时，其排列按IRCTQSA排列。
表示被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
第二位字母
读出变量,引发 修饰词 变量
A 分析
B 烧嘴,火焰
C 电导率 D 密度 E 电压 F 流量 G 供选用
第八章控制系统工程设计 过程控制系统课件
第八章 控制系统工程设计
8.1.3 自控系统工程设计的方法
接到一个工程项目后，在进行自控系统的工程设计时，一般应按照 以下所述的方法来完成。
（1）熟悉工艺流程 熟悉工艺流程是自控设计的第一步。自控设计人员对工艺流程熟悉
和了解的深度将决定设计的好坏与成败。在此阶段还需收集工艺中有关的 物性参数和重要数据。
而文字资料则是对设计第八章控制系统工程设计表81被测变量和仪表功能的字母代号首位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词a分析报警b喷嘴火焰供选用供选用供选用c电导率控制d密度差e电压电动势检测元件f流量比分数g供选用视镜观察h手动高i电流指示j功率扫描第八章控制系统工程设计自动手动操作器k时间时间程序变化速率l物位指示灯低m水分或湿度瞬动中中间n供选用供选用供选用供选用oo供选用节流孔p压力真空连接或测试点q数量积算累计r核辐射记录s速度频率安全开关联锁第八章控制系统工程设计t温度传送变送u多变量多功能多功能多功能v振动机械监视阀风门百叶窗w重量或力套管x未分类x轴未分类未分类未分类y供选用y轴继动器继电器计算器转换器z位置尺寸z轴驱动器执行元件第八章控制系统工程设计对于表81中所涉及的内容简要说明如下
第八章 控制系统工程设计
8.1.1 工程设计的基本任务和设计步骤
1．基本任务与设计宗旨 自控系统工程设计的基本任务是：依据生产工艺的要求， 以企业经济效益、安全、环境保护等指标为设计宗旨，对生产 工艺过程中的温度、压力、流量、物位、成分及火焰、位置、 速度等各类质量参数进行自动检测、反馈控制、顺序控制、程 序控制、人工遥控及安全保护（如自动信号报警与联锁保护系 统等）等方面的设计，并进行与之配套的相关内容（如控制室、 配电、气源，以及水、蒸汽、原料、成品计量等）的辅助设计。 在实际工作中，必须按照国家的经济政策，结合工艺特点 进行精心设计。一切设计既要注意厂情，又要符合国情，严格 以科学的态度执行相关技术标准和规定，在此基础上建树设计 项目的特色。总之，工程设计的宗旨应切合实际、技术上先进、 系统安全可靠、经济投入/效益比要小。
619-过程控制工程设计
管道仪表流程图（P&ID）的绘制是自控工程设计的核心内容， 虽然在设计新体制中，各版管道仪表流程图（P&ID）并不归在自控专
业工程设计的设计文件内，但它仍是整个自控设计的龙头。
所以，自控设计人员必须认真仔细地配合工艺、系统设计人员完 成管道仪表流程图（ P&ID）。 工艺专业：工艺流程图（PFD）
自控专业：工艺控制流程图（PCD）
11
§2-2 图例符号的统一规定（重点）
在自控工程设计的图纸上，按设计标准，均有统一规定的图例、 符号。在本节把行业标准《过程检测和控制系统用文字代号和图形符 号》（HG 20505－92）中的一些主要内容作简要介绍，这些文字代 号和图形符号主要用于工艺控制流程图（PCD）、管道仪表流程图 （P&ID）。另外在新体制的设计规定中，专有一个分规定“自控专业 工程设计用图形符号和文字代号”（HG/T 20637.2），列出了：
23
（二）连接线图形符号
仪表圆圈与过程测量点的连接引线，通用的仪表信号线和能源线的 符号是细实线。如图2-5所示。
（线宽（0.25～0.3)b)(b为主线条宽度） 图2－5 连接线通用符号是细实线
1.当有必要标注能源类别时，可采用相应的缩写字标注在能源线符号之上。 例如AS-0.14为0.14MPa的空气源，ES-24DC为24V的直流电源。 2. 当通用的仪表信号线为细实线可能造成混淆时，通用信号线符号可在细 实线上加斜短划线（斜短划线与细实线成45o角）。 当有必要区分信号线的类别时，还可以专门的图形符号来表示，如图26所示。 3.在复杂系统中，当有必要表明信息流动的方向时，应在信号线符号上加 箭头。图2-7所示为通用信号线上加箭头的情况。
一台仪表具有指示、记录功能时，仪表位号的功能字母只标
业工程设计的设计文件内，但它仍是整个自控设计的龙头。
所以，自控设计人员必须认真仔细地配合工艺、系统设计人员完 成管道仪表流程图（ P&ID）。 工艺专业：工艺流程图（PFD）
自控专业：工艺控制流程图（PCD）
11
§2-2 图例符号的统一规定（重点）
在自控工程设计的图纸上，按设计标准，均有统一规定的图例、 符号。在本节把行业标准《过程检测和控制系统用文字代号和图形符 号》（HG 20505－92）中的一些主要内容作简要介绍，这些文字代 号和图形符号主要用于工艺控制流程图（PCD）、管道仪表流程图 （P&ID）。另外在新体制的设计规定中，专有一个分规定“自控专业 工程设计用图形符号和文字代号”（HG/T 20637.2），列出了：
23
（二）连接线图形符号
仪表圆圈与过程测量点的连接引线，通用的仪表信号线和能源线的 符号是细实线。如图2-5所示。
（线宽（0.25～0.3)b)(b为主线条宽度） 图2－5 连接线通用符号是细实线
1.当有必要标注能源类别时，可采用相应的缩写字标注在能源线符号之上。 例如AS-0.14为0.14MPa的空气源，ES-24DC为24V的直流电源。 2. 当通用的仪表信号线为细实线可能造成混淆时，通用信号线符号可在细 实线上加斜短划线（斜短划线与细实线成45o角）。 当有必要区分信号线的类别时，还可以专门的图形符号来表示，如图26所示。 3.在复杂系统中，当有必要表明信息流动的方向时，应在信号线符号上加 箭头。图2-7所示为通用信号线上加箭头的情况。
一台仪表具有指示、记录功能时，仪表位号的功能字母只标
过程装备与控制工程 ppt课件
▲
1959年美国谢夫隆公司开发出了Isocrosking加氢裂化技术，其后不久环
球油品公司开发出了Lomax加氢裂化技术，联合油公司开发出了Uicraking加
氢裂化技术。加氢裂化技术在世界范围内得到了迅速发展。
▲
早在20世纪50年代，中国就已经对加氢技术进行了研究和开发，早期主
要进行页岩油的加氢技术开发，60年代以后，随着大庆、胜利油田的相继发
PPT课件
10
重点部位
▲ 1．加热炉及反应器区
▲
加氢装置的加热炉及反应器区布置有加氢反应加热炉、分馏部分
加热炉、加氢反应加热器、高压换热器等设备，其中大部分设备为高
压设备，介质温度比较高，而且加热炉又有明火，因此，该区域潜在
的危险性比较大，主要危险为火灾、爆炸是安全上重点防范的区域。
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11
PPT课件
6
补充
▲ 英文名称：hydrocracker
▲
说明：加氢是指石油馏分在化学反应的加工过程，加氢过程可分
为加氢精制、加氢裂化、临氢降凝、加氢异构化等，下面重点介绍加
氢裂化加工过程。
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7
发展历程
▲ 加氢技术最早起源于20世纪20年代德国的煤和煤焦油加氢技术，第二次世界 大战以后，随着对轻质油数量及质量的要求增加和提高，重质馏分油的加氢 裂化技术得到了迅速发展。
加氢装置最重要的设备之一。
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15
主要设备
▲2
．
高
压
换
热
器
▲
反应器出料温度较高，具有很高热焓，应尽可能回收这部分热量，
因此加氢装置都设有高压换热器，用于反应器出料与原料油及循环氢
换热。现在的高压换热器多为U型管式双壳程换热器，该种换热器可
过程控制工程3
4、复杂控制系统
负荷变化大，纯滞后大，采用PID达不到要求时采用。
37
第三节 控制器的选型
五、控制器正、反作用的选择
原则：使整个单回路构成负反馈系统---乘积为负。
1、控制阀：气开式为“＋”，气关式为“-”； 2、控制器：正作用为“＋”，反作用为“-”；
3、被控对象：物料或能量增加时，被控参数随之增加为“＋”，
3.时间常数匹配对控制质量影响
30
第二节 单回路控制系统方案设计
(四).选择控制参数的一般原则
1.控制量应具有可控性，工艺操作的合理性和经济性 2.控制通道的放大系数K0要适当选大一些；时间常数T0要适当小一 些；纯滞后时间0越小越好，0与T0之比应小于1. 2.扰动通道的放大系数Kf应尽可能小；时间常数Tf要大；扰动引入 系统的位置要远离控制过程(即靠近调节阀)；容量滞后愈大， 愈有利于控制。 3.如果有N个干扰同时作用于控制系统,由于由检测元件处进入干 扰时被控制量的影响最严重,因此在选择时,应尽力使干扰远离 被控量而诹执行器近些。 4.如果广义对象由几个时间常数环节串联而成，选择控制量时应 尽可能避免几个T相等或相近的状况，越错开越好。
Kf Wf (s) Tf s 1
Ko Wo (s) To s 1
则在定值控制下输出对干扰的闭环传递函数为
Wf (s ) Y(s ) F( s ) 1 Wc (s )Wo (s ) K f (To s 1) ......... (To s 1)(Tf s 1) K c K o (Tf s 1)
31
第二节 单回路控制系统方案设计
(五).实例讨论
例：喷雾式乳粉干燥设备的控制。
1.工艺流程：参见图 2.控制要求：干燥后的产品含水 量波动要小。 3.被控参数选择：干燥器里的 温度
过程装备与控制工程介绍PPT99页
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
过程装备与控制工程介绍
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
▪Leabharlann 谢谢！99
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修饰词
低 中,中间 供选用
高
表示被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母 读出变量, 修饰词 引发变量 U 多变量 V 振动,机械 监视 W 重力,力 X 未分类 X轴 Y 事件,状态 Y轴
Z 位置,尺寸 Z轴
第二位字母 读出功能 输出功能
修饰词
多功能
多功能 阀,风门,百叶窗
多功能
套管 未分类
供选用
精品课件
3。系统位号与仪表位号
上面所讲的是系统位号，即表达一个系统（ 注意包括控制，检测等）的要求。构成该系 统会有很多仪表，相应的各个仪表也都一个 位号，即仪表位号。 系统的仪表位号中，变量部分和数字编号部 分与系统位号相同，区别在于变量字母后面 所跟字母的不同。
现场 控制室
表盘正面
中央控制室 仪表盘后面
中央 仪
精品课件 现场控制室
现
还有一些变形符号。
DCS功能
PLC功能
计
算功能
这些图形中间也可以没有线、有虚线、有细 实线；可以是双线，也可以是单线。
精品课件
复用仪表或多功能仪表
多个相切在一起的圆表示复用仪表或多功能 仪表。即表示一台仪表同时处理多个变量， 或者同时具有多个功能。
供选用
未分类
未分类
继动器,计算器,转换 器
驱动器,执行机构未 分类的最终执行元件
精品课件
2。数字部分。数字部分的第一部分是工序号，由1到2 位组成，最大可表示0到99个工序。数字部分的第 二部分是序号，由1到3位组成，最大可表示0到999 个变量。位号编排的原则是必须保证位号的唯一性 。 即相同变量不能有相同编号，即便是功能要求不同 也不能重号。但不同变量可有相同编号。例如 TRC—201与TIA—201就是相同的温度标号，即2工 序01号温度分配给了两个温度。但是TRC—201与 PRC—201则是合法的。
过程自控工程设计
精品课件
过程自动控制工程简介
一、自控工程概述 每个工程项目（Project）项目由若干工程组成。例如土建工
程、管道工程、公用工程、数据采集与监控工程等。自动控制工程 （有时也叫做仪表工程）是这些工程中的一项，可下图表示这个概 念。
精品课件
1.项目过程
过程工程设计是项目实施过程的一个阶段。 工程设计过程是用图纸、图表等表达技术实施方 案的过程。
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半模拟盘正面布置图 继电器箱正面布置图 总供电箱接线图 分供电箱接线图 仪表回路接线图 报警器回路接线图 仪表盘端子图 仪表盘穿板接头图 半模拟盘端子图（或背面电气接线图）
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继电器箱端子图（或电气接线图） 接线箱接线图 空气分配器接管图 仪表供气空视图 伴热保温供汽空视图 接地系统图 控制室电缆、管缆平面 敷设图 电缆、管缆平面敷设图 （带位号的）仪表安装图*
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非标部件安装制造图 管道及仪表流程图
*应包括挠性管连接图 共计40个设计文件
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.图例符号介绍
过程控制中常常采用中央控制方式，既由 中央控制室内的控制装置对生产过程进行控 制。 某些时候也可根据需要设置现场控制室（现 场仪表室）。 过程控制工程中每个系统、每台仪表都有一 个唯一的标识，这个标识叫作位号基础设计Fra bibliotek详细设计
概念设计
详细设计
精品课件
3.各个专业设计工作关系
土建
设备
工艺 自控
电气
精品课件
（自控工程设计中所要求的图纸和表格）
自控图纸目录 说明书 自控设备表 节流装置数据表 调节阀数据表 差压式液位计计算数据表 综合材料表 电气设备材料表 电缆表 管缆表
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测量管路表 绝热伴热表 铭牌注字表 信号及联锁原理图 半模拟盘信号原理图 控制室仪表盘正面布置总图 仪表盘正面布置图 架装仪表布置图 报警器灯屏布置图
高
表示被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
第二位字母
读出变量, 修饰词 引发变量
读出功能
K 时间,时序 变化速率
L 物位
灯
M 水分,湿度 瞬动
N 供选用
供选用
O 供选用
节流孔
P 压力,真空
连接,测试 点
Q 数量
积算,累计
R 核辐射
记录
S 速度,频率 安全
T 温度
精品课件
输出功能 操作器 供选用
开关,联锁 传送
精品课件
标识有两种表示方法：图形表示与文字表示 。 1。图形表示。用一个直径为12或10 毫米的 圆圈表示一个系统或仪表。该圆分成两部分 ，上部分是位号的文字代号；下部分是数字 代号。
精品课件
例如：
TIS
PN
FRCQ
101
211
456
这是几种基本的图形精品标课件 识。
该圆中间有五种情况，分别表示：
精品课件
表示被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
第二位字母
读出变量, 引发变量 A 分析
B 烧嘴,火焰 C 电导率 D 密度 E 电压 F 流量 G 供选用 H 手动 I 电流 J 功率
修饰词 读出功能 输出功能
报警 供选用 供选用
控制 差
检测元件 比(分数)
视镜,观察
扫描
指示
精品课件
修饰词 供选用
根据各种技术数据和技术文件，设计阶段产 生出相应的设计文件。现代自动化工程中的设计 、供货、安装、调试等工作，在责任划分上会出 现交叉，因此设计与施工界线不是很清晰，概念 上更多的是强调‘实施精’品课件。
项目实施过程示意图：
可行性研究
立项
设计
施工
验收
运行
精品课件
2.设计过程
初步设计
扩大初步设计 施工图设计
TR
FR
TRC
TS
201
201
315
315
精品课件
2。文字表示
文字代号由两部分组成：字母部分与数字部分
字母部分即圆中上部分代号；数字部分即圆中 下部分代号。
a。字母部分由两部分，第一个字母为所处理 的变量，例如温度T、压力P、物位L、流量F。 需要时其后面可跟一个修饰字母，例如‘F’ 表示‘比’、‘D’表示‘差’、‘Q’表示‘ 累计’。
精品课件
同种变量应从小到大顺序编号，必要时中间可不连 续。
字母部分与数字部分之间用‘—’连接。
例：
TRC—201
2工序01号温度记录控制；
TRCA—205 2工序05号温度记录控制报警；
LRCA—205 2工序05号液位记录控制报警；
FIQ—301 3工序01号流量指示累计；
FQI—301 3工序01号流量总量指示。
例如：FRC表示流量记录控制，而FFRC则表示 流量比记录控制。TRC表示温度记录控制，而 TDRC表示温差记录控制。PDIC则代表了压差指 示控制；
精品课件
b。字母部分的第二部分是功能要求。例如 ‘R’为记录；‘C’为控制；‘A’为报警； ‘Q’为累计等。功能要求可有多个，如FRCQ 、TRCA。当有多个功能要求时，其排列按 IRCTQSA排列。