过程控制培训

工业生产过程控制工程
是一门采用自动化工具、应用自动控制理论、结合工业 生产知识，解决工业生产中自动控制系统的设计、分析、实施、 运行等问题的学科。
相关学科的关系
工程
水利工程
控制工程 化学工程 土木工程
运动控制工程 工业过程控制工程 电气控制工程
自动化工具
自动控制理论
工业过程知识
工业生产过程
具有一定规模的，以流体为主要处理对象的，采用化 学（反应）的、物理（分离、混合、相变）的方法把原材料 转变成产品的过程。
第一章 绪论
1 工业生产过程控制工程概述 2 工业生产过程运行操作 3 工业生产过程控制设备发展过程 4 工业过程控制技术发展过程
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1.1工业过程控制工程概述
工程的概念
① 具体的基本建设项目。如:三峡水利工程、京九铁路工 程。（有分项工程，子项工程）
② 将自然科学的理论应用到具体工农业生产部门中形成 的各学科的总称。这些学科应用数学、物理、化学等基础科 学的原理，结合生产实践中积累的经验解决实践中遇到的具 体问题。如:水利工程、化学工程、土木建筑工程、遗传工程、 控制工程――亦称“工程学”
u Gv(s) q Gp(s)
y
z Gm(s)
4、注意流程图与方框图之间的差异
2.1 控制系统组成
方框图相关术语
扰动：影响受控变量的各种
f 输入变量（操纵变量除外）
Gpd(s)
+
给变测检定 量r量 测值 的值 变－+： 设： 送即 定被 后z偏 与被值控 的e控差 测控变 信制量值量 号器值：经：G之给过c差定(程s值)控制控 一仪u制定表执频变算器行量法、装GG：得可置mv到根((控：s的据s))硅控输偏扰之）制出差调量间动阀值值之节关通（操节、间通系道q变纵介经关道的：变质系：相影G量的影关响p：相响c工扰(即关s操艺动)调工纵设与艺变备受设量+及控备与部变及受受 统件量部控控 的件变变 输量 出：y 控制系
自控设备测测仪量表变送：过程检
受控对象
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压力系统
温度系统
液位系统
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流程图 文字代号： 参数类型（T，P ，L ，F，A）
反应物A
反应物B 功能（T，C，I，R，A）
TI 11
反 应 器
TAC 01
TC 02
FT
FfY
01
01
精
馏
塔
LIC 01
生成物
热水
TV－02A 冷水
LV－01TV－02B
其它零极点的分布
-180°
ωb
ωc γ
原材料
能源
产品
工业生产过程
副产品、废物
工业生产实例及工作目标
1、锅炉
工作目标： 安全——防止汽包、炉膛爆炸 稳定——产量、质量 环保——烟气灰尘、硫化物含量 优质——蒸汽温度、压力符合要求 低耗——单位蒸汽的电耗、煤耗
2、奶粉干燥
工作目标： 稳定——产量、质量 优质——奶粉含水量符合要求 低耗——单位奶粉的电耗、气耗
3、集成元件(70)年代：电动（DDZ－III型）仪表；DCS； 4P、LC通讯、网络技术(80)年代：数字化、智能化仪表 5、智能技术(90)年代：FCS、虚拟仪器、分析仪器
1.3 工业生产过程控制设备发展过程
计算机在过程控制中的地位和作用
60年代：常规的DDC控制 70年代：常规的DCS控制 80年代：先进的DCS控制 90年代：FCS、综合自动化
采用计算机控制，在提高产品质量、保证 安全运行、减少原料和能量消耗、控制和减少 环境污染、提高企业的管理水平方面正在并将 发挥越来越重要的作用。
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1.4 工业生产过程控制技术发展过程
常规控制：经典PID单变量控制 先进控制：解决常规控制不适应的控制，进一步稳定产品质 量、产量、动态优化 优化控制：实现装置的整体操作优化（静态优化） 决策调度：参与调度、经营管理
常规控制、先进控制、优化控制的关系
控制指标关系
投资效益关系 效益
常规控制 先进控制
常规 先进 优化
投资
课程的性质：专业课、技术课 课程的任务：应用自动化基础理论、工业控制仪表技术结合
生产过程知识ห้องสมุดไป่ตู้解决自动化工程的有关问题。
课程的基础课程： 自动控制原理、过程检测仪表、过程控
制仪表、计算机控制技术、化工原理
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锅炉点火程序
是
开始 否
允许点火
正常
炉膛吹扫 10～20s
点火变压器工作
3～6s
点火气打开
5～10s 火焰检测
异常
故障报警 停止
工作气打开 3～5s
关闭点火变压器、点火气
关闭点火变压器、点火气 是 允许再点火 否
点火结束
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1.3 工业生产过程控制设备发展过程
自动化仪表技术的发展
1、电子真空管(50)年代：气动仪表、就地控制仪表 2、晶体管分立元件(60)年代：电动（DDZ－II型）仪表；操 作室控制；计算机DDC开始应用
课程的学习方法： 复习相关基础知识；做习题、实验；阅
读有关期刊杂志。
实践环节教学
单独设课综合实验 课程设计
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第二章 控制系统组成及性能指标
2.1 控制系统的组成 2.2 控制系统的性能指标
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2.1 控制系统的组成
1、控制系统实例
2、控制系统流程图表示
3、控制系统方框图表示
f Gf(s)
r
e Gc(s)
负荷改变
经营决策
操作条件改变
影响生产过程稳定的基本因素是物料、能量平衡。 主要因素有：
1、原材料规格的变化
2、产品质量指标要求的变化
3、装置之间的关联
4、生产设备、控制设备特性的漂移或故障
1.2 工业生产过程运行操作
影响控制系统方案设计的因素
信号测量：可测、防护、抗干扰 大纯滞后 过程特性差异大：静态特性、动态特性、干扰因素 非线性特性（包括变送器、执行器） 时变性 分布参数特性 开环不稳定性 耦合、关联特性
控制系统设计的关键
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锅炉流程
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牛奶干燥流程
高位槽 鼓风机
过滤器 A B
V 2
V 1
干燥器
风管
V
换热器
3 蒸汽
产品
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1.2 工业生产过程运行操作
基本操作与控制内容 操作与控制要求
开车与停车（锅炉点火）
集中监视、管理整个生产过程
间隙式生产的循环操作
生产过程的优化操作
设备切换（奶粉干燥的过滤器） 生产调度
FRC 02
蒸汽 FV－02
图例：仪表设备及信号线
2.2控制性能指标
1.控制系统的动态与静态
2.阶跃输入和过渡过程
ee 非振荡过程
r
M
0 t0 阶跃输入
t
振荡过程
0
t
0
tt
衰发等减散幅振稳不荡定稳定
2.2控制性能指标
3.性能指标
3
频率域：相稳定余度φ 、幅
稳定余度γ 、带宽
ωb
0
根平面：主导极点的位置及