过程控制与自动化仪表课件 第1章_绪论.ppt

教学理念: 教书育人要义传道授业释疑;  师生齐心协力, 共探过控真谛。 熟悉仪表原理, 统领系统设计; 理论实践结合,思维创新第一。
《过程控制与自动化仪表》
第1章绪论
本章要点
1)掌握过程控制的定义、要求和任务,
了解过程控制的发展状况;
2)掌握过程控制系统的组成、特点、类型及其性能指标;
3)了解过程控制系统设计步骤和仪表的类型与发展;
4)掌握仪表的信号制及防爆系统的构成。
过程控制概述、任务及功能要求
一、什么是过程控制?它有何作用?适用的生产过程?
二、过程控制的特点、任务及功能要求
(一) 过程控制的特点
(过程,系列化仪表);
(过程的复杂性,模型的不精确性);
(控制方案丰富);
、参量控制;

(二) 过程控制的要求、任务及功能
(安全性、稳定性、经济性),
(了解工艺、获取模型、分析设计、物理实现);
(图1-1)
(1)测量变送与执行;
(2)操作安全与环保;
(3)常规与高级控制;
(4)实时优化;
(5)决策与计划

(一)加热炉过程控制(图1-2)
(二)设计步骤

1)热油出口温度稳定;
2)出口温度与烟道气含氧量稳定;
3)温度稳定与热效率最高。

直接参数与间接参数
3 选择控制量
燃料油流量与冷油流量→出口温度
挡板开度与送风挡板→含氧量

简单与复杂、单输入与多输入、最优控制

PID、高级过程控制

气动与电动

高、低限值;加热炉停车程序:停燃油泵→关燃油阀→停引风机→切断热油阀

、调试和整定参数
过程控制的发展概况
(一)基于仪表的局部自动化阶段
(50年代,基地、单元组合、气动式,单输入/单输出、4大参数稳定、经典控制理论)
(二)基于仪表/计算机的综合自动化阶段
(60年代,单元组合、组装式,高性能、特殊要求控制,计算机控制,多输入/多输出,现代控制理论)
(三)基于网络的全盘自动化阶段
(70年代,智能仪表、成分在线、安全防爆、集散控制、现场总线控制、CIPS)
过程控制系统的组成、分类及性能指标(一)过程控制系统的组成(图1-3、图1-4)
(1)被控参数(亦称系统输出)y(t): 被控过程内要求保持稳定的工艺参数;
(2)控制参数(亦称操作变量控制介质)q(t):使被控参数保持期望值的物料量或能量;
(3)干扰量f(t):除被控参数外,作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因数;
(4)设定值r(t):与被控参数相对应的设定值;
(5)反馈值z(t):被控参数经测量变送后的实际测量值;
(6)偏差e(t):设定值与反馈值之差;
(7)控制作用u(t):控制器的输出值。
(二)过程控制系统的分类
(被控量名称、多少、特定工艺、工具);
:
1)反馈控制;
2)前馈控制;
3)复合控制。
:
1)定值控制;
2)伺服控制;
3)顺序控制。
(三) 过程控制系统的性能指标
(稳定性、快速性和准确性;
单项和综合指标)
1. 单项时域性能指标: (1)衰减比n(衰减率φ)
两个相邻的同向波峰值之比:
衰减率定义为一个周期后波动幅度衰减的程度:
衰减比与衰减率的单值对应关系,如衰减比为4:1或10:1时,。
(2)最大动态偏差和超调量:
二阶系统:
(3)残余偏差(稳态误差、静差):
定值系统:
(4)调节时间、上升时间、振荡频率
(基于偏差积分最小,适用衰减、无静差系统)
(1) 偏差绝对值积分:
(2)偏差平方值积分:
(3) 偏差绝对值与时间乘积积分:
(4) 时间乘偏差平方积分:
缺点:不能保证衰减率
自动化仪表概述
自动化仪表的分类及发展
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(基地式、单元组合式
(图1-8)、组装式、集中/分散式)
补充:转换单元、运算单元