过程控制系统应用实例

dcs控制系统实例DCS（分布式控制系统）是一种用于监视和控制工业过程的自动化系统，具有分布式、网络化、可靠性高等特点。

它由中央处理器、输入输出模块、通信网络、工作站和操作站等组成，广泛应用于石油、化工、电力、冶金等领域的过程控制系统中。

下面我们将以炼油厂的DCS控制系统升级为例，介绍DCS控制系统的一次质变。

一、项目背景炼油厂为了提高生产自动化水平和生产效率，决定对现有的过程控制系统进行升级改造。

原有系统由于采用传统的集中控制系统，存在设计不合理、维护困难、可靠性差等问题，严重影响了生产稳定运行。

为了解决这些问题，炼油厂决定采用DCS控制系统进行一次全面的质变。

二、系统升级方案1.系统结构升级：原有的集中控制系统改为分布式控制系统，采用单一主控制台和多个分散的操作站，中心控制室与现场操作站之间通过通信网络连接，架构更加灵活可靠。

2.硬件设备更新：将原有的老旧IO模块、控制器等设备进行全面更换，采用新型的高性能硬件设备，提升数据采集和处理能力，并兼容新旧设备的接口。

3.通信网络升级：将原有的串行通信方式改为以太网通信，提高数据传输速度和稳定性，同时支持远程监控和维护。

4.软件系统升级：进行DCS软件系统的全面升级，采用新一代的DCS 软件平台，具备更强大的数据处理和分析功能，支持更丰富的控制策略和算法，并提供更友好的界面和操作方式。

5.数据集中管理：将原有的分散数据存储方式改为集中式数据库，提供更高效的数据管理和查询功能，方便历史数据的分析和决策支持。

三、实施过程1.需求确认与系统设计：与炼油厂相关工程师和技术人员进行详细沟通，了解需求和问题，并根据需求设计出相应的DCS控制系统方案。

2.硬件设备采购和更换：按照设计方案，采购新的硬件设备，同时对现有的硬件设备进行更换和调试，并进行接口适配和测试。

3.软件系统开发和调试：根据需求和设计方案，进行DCS软件系统的开发和调试，包括控制逻辑、监视界面、报警系统等。

DCS和PLC实现、设计案例分析04083134 张晓辉一、DCS控制系统A）DCS控制系统：DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。

即所谓的分布式控制系统，或在有些资料中称之为集散系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。

它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

在系统功能方面，DCS和集中式控制系统的区别不大，但在系统功能的实现方法上却完全不同。

首先，DCS的骨架—系统网络，它是DCS的基础和核心。

由于网络对于DCS整个系统的实时性、可靠性和扩充性，起着决定性的作用，因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。

对于DCS的系统网络来说，它必须满足实时性的要求，即在确定的时间限度内完成信息的传送。

这里所说的“确定”的时间限度，是指在无论何种情况下，信息传送都能在这个时间限度内完成，而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。

因此，衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率，即通常所说的每秒比特数（bps），而是系统网络的实时性，即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。

系统网络还必须非常可靠，无论在任何情况下，网络通信都不能中断，因此多数厂家的DCS均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。

为了满足系统扩充性的要求，系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。

这样，一方面可以随时增加新的节点，另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态，以确保系统的实时性和可靠性。

在系统实际运行过程中，各个节点的上网和下网是随时可能发生的，特别是操作员站，这样，网络重构会经常进行，而这种操作绝对不能影响系统的正常运行，因此，系统网络应该具有很强在线网络重构功能。

pid实际使用案例介绍
PID控制器在工业自动化中有广泛的应用。

以下是一些实际使用案例的介绍：
1. 温度控制：在许多加热或冷却过程中，需要通过PID控制器来维持稳定的温度。

例如，工业炉炉温控制、恒温水槽控制等。

2. 压力控制：在一些流体系统中，需要通过PID控制器来维持稳定的压力。

例如，蒸汽锅炉的压力控制、液体供应系统的压力控制等。

3. 流量控制：在一些工艺过程中，需要通过PID控制器来维持稳定的流量。

例如，化工生产中的液体流量控制、风机的风量控制等。

4. 位置控制：在许多机械系统中，需要通过PID控制器来实现位置控制。

例如，机械臂的位置控制、电梯的楼层控制等。

5. 转速控制：在一些旋转设备中，需要通过PID控制器来控制转速。

例如，电机的转速控制、风力发电机组的转速控制等。

这些都是仅仅是一些常见的应用案例，PID控制器在各种工业自动化领域都有广泛的应用。

通过PID控制器，可以实现对各种参数的精确控制，提高工业生产过程的稳定性和效率。

过程控制系统教案一、教学目标1. 理解过程控制系统的概念及其重要性。

2. 掌握过程控制系统的分类和基本组成。

3. 了解过程控制系统的性能指标和应用领域。

4. 学会使用过程控制系统的基本工具和软件。

二、教学内容1. 过程控制系统的概念及其重要性1.1 定义及作用1.2 过程控制系统与自动控制系统的区别2. 过程控制系统的分类和基本组成2.1 连续过程控制系统2.2 离散过程控制系统2.3 开环控制系统与闭环控制系统2.4 过程控制系统的硬件和软件组成三、教学方法1. 讲授法：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

2. 案例分析法：分析实际应用中的过程控制系统案例，加深学生对过程控制系统的理解。

3. 实验法：安排实验室实践，让学生动手操作过程控制系统。

4. 小组讨论法：分组讨论过程控制系统的设计和应用，提高学生的团队协作能力。

四、教学资源1. 教材：过程控制系统相关教材。

2. 课件：制作精美的课件，辅助讲解过程控制系统相关知识。

3. 实验室设备：供学生进行实验操作的过程控制系统设备。

4. 网络资源：查找与过程控制系统相关的视频、案例等资源，用于课堂拓展。

五、教学评价1. 平时成绩：考察学生的课堂表现、发言和作业完成情况。

2. 实验报告：评估学生在实验室实践过程中的操作能力和分析问题能力。

4. 期末考试：设置相关试题，测试学生对过程控制系统的理解和掌握程度。

六、教学安排1. 课时：本课程共计32课时，包括理论讲授16课时，实验操作16课时。

2. 授课计划：第1-8课时：讲解过程控制系统的概念、分类和基本组成。

第9-16课时：分析过程控制系统的性能指标和应用领域。

第17-24课时：学习过程控制系统的设计方法和工具。

第25-32课时：实验室实践和案例分析。

七、教学注意事项1. 确保学生掌握基本概念和原理，避免过于深入的技术细节。

2. 注重理论与实践相结合，让学生在实际操作中巩固知识。

3. 鼓励学生提问和参与讨论，提高课堂互动性。

第6章 过程控制系统的应用实例6.1 精馏塔的控制精馏是石油化工、炼油生产过程中的一个十分重要的环节，其目的是将混合物中各组分分离出来，达到规定的纯度。

精馏过程的实质就是迫使混合物的气、液两相在塔体中作逆向流动，利用混合液中各组分具有不同的挥发度，在互相接触的过程中，液相中的轻组分逐渐转入气相，而气相中的重组分则逐渐进入液相，从而实现液体混合物的分离。

一般精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐等设备组成，如图6.1所示。

图6.1 简单精馏控制示意图进料流量F从精馏塔中段某一塔板上进入塔内，这块塔板称为进料板。

进料板将精馏塔分为上下两段，进料板以上部分称为精馏段，进料板以下部分称为提馏段。

溶液中组分的数目可以是两个或两个以上。

实际工业生产中，只有两个组分的溶液不多，大量需要分离的溶液往往是多组分溶液。

多组分溶液的精馏在基本原理方面和两组分溶液的精馏是一样的。

本节只讨论两组分溶液的精馏。

6.1.1 精馏原理在恒定压力下，单组分液体在沸腾时虽然继续加热，其温度却保持不变，即单组分液体的沸点是恒定的。

对于两组分的理想溶液来说，在恒定压力下，其沸点却是可变的。

例如对于A、B两种混合物的分馏，纯A的沸点是140℃，纯B的沸点是175℃。

如果两组分的混合比发生变化，混合溶液的沸点也随之发生变化，如图6.2中的液相曲线所示。

第6章 过程控制系统的应用实例·333··333·150140160170180020406080100100806040200A ：B ：组分/(％)温度/℃图6.2 A 、B 两组分混合物温度-浓度曲线设原溶液中A 占20%，B 占80%，此混合液的沸点是164.5℃，加热使混合液体沸腾。

这时，与液相共存的气相组分比是A 占45.8%，B 占54.2%。

这些气体单独冷凝后所形成的混合液体中，A 占45.8%，B 占54.2%；如果使此冷凝后的混合液体沸腾，其沸点是154.5℃。

第7章 思考题与习题1．基本练习题（1）什么叫比值控制系统？它有哪几种类型？画出它们的原理框图。

答：1）比值控制系统就是实现副流量2F 与主流量1F 成一定比值关系，满足关系式：21F K F的控制系统。

2）比值控制系统的类型：开环比值控制系统、单闭环比值控制系统、双闭环比值控制系统、变比值控制系统。

3）结构原理图分别如图7-1，图7-2，图7-3，图7-4所示：图7-1开环比值控制系统（a ）开环比值控制系统原理图（b ）开环比值控制系统方框图图7-2单闭环比值控制系统（a）单闭环比值控制系统原理图 （b ）单闭环比值控制系统方框图（a ）原理图（b ）方框图(a) 原理图(b) 方框图（b）方框图图7-3双闭环比值控制系统（a）双闭环比值控制系统原理图（b）双闭环比值控制系统方框图（b）方框图图7-4变比值控制系统（a）变比值控制系统原理图（b）变比值控制系统方框图（2）比值控制中的比值与比值系数是否是一回事？其关系如何？答：1）工艺要求的比值系数K，是不同物料之间的体积流量或重量流量之比，而比值器参数K’，则是仪表的读数。

它与实际物料流量的比值K，一般情况下并不相等。

因此，在设计比值控制系统时，必须根据工艺要求的比值系数K计算出比值器参数K’。

当使用单元组合仪表时，因输入-输出参数均为统一标准信号，所以比值器参数K’必须由实际物料流量的比值系数K折算成仪表的标准统一信号。

2）当物料流量的比值K一定、流量与其检测信号呈平方关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈平方关系。

当物料流量的比值K一定，流量与其检测信号呈线性关系时，比值器的参数与物料流量的实际比值和最大值之比的乘积也呈线性关系。

（3）什么是比值控制中的非线性特性？它对系统的控制品质有何影响？在工程设计中如何解决？答：1）比值控制系统中的非线性特性是指被控过程的静态放大系数随负荷变化而变化的特性。

2）非线性特性使系统的动态特性变差。

过程控制系统范文过程控制系统是一个广泛应用于工业生产中的自动化系统。

它通过监控、调节和控制工艺过程中的各种参数和变量，实现对工艺过程的自动化控制。

过程控制系统在工业生产中起到了至关重要的作用，对于提高生产效率、保障产品质量、降低生产成本具有重要的意义。

过程控制系统通常由以下几个主要组成部分构成：传感器与执行器、控制器、人机界面和通信网络。

其中，传感器与执行器用于监测、采集和控制工艺过程中的各种参数和变量，控制器用于对传感器和执行器进行控制和调节，人机界面用于显示和操作控制系统的相关信息，通信网络用于实现各个组成部分之间的数据传输和通讯。

过程控制系统的工作过程通常包括三个阶段：测量与采集、控制与调节、显示与记录。

在测量与采集阶段，传感器通过测量和采集工艺过程中的各种参数和变量，将其转换为电信号，并传送给控制器进行处理。

在控制与调节阶段，控制器根据测量与采集的数据进行计算和判断，并通过输出控制信号，控制执行器对工艺过程进行调节和控制。

在显示与记录阶段，人机界面将控制系统的运行状态、参数和变量信息进行显示和记录，供操作人员进行观察和分析，以及进行实时的监控和控制。

1.自动化控制：过程控制系统能够实现对工艺过程的自动化调节和控制，减少人工干预，提高生产效率和产品质量。

2.实时监控：过程控制系统能够实时监测工艺过程中的各种参数和变量，并及时采取相应的措施进行调整和控制，以保证工艺过程的稳定性和可靠性。

3.精确度高：过程控制系统具有高精度的测量、控制和调节能力，能够对工艺过程中的各种参数和变量进行准确的测量和控制，提高产品质量和生产效率。

4.灵活性强：过程控制系统能够根据不同的工艺要求和生产需求进行灵活的设置和调整，以适应不同产品的生产过程的变化和调整。

过程控制系统的应用广泛，在各个工业领域都有所涉及。

例如，石油化工、电力、冶金、制药、食品等行业都需要使用过程控制系统进行生产过程的监控和控制。

过程控制系统还广泛应用于环境保护和安全监测领域，用于监测和控制大气污染、废水处理、排放浓度等环境因素，以实现对环境的保护和管理。

过程控制工程 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握过程控制工程的基本概念，理解控制系统的结构、原理及分类。

2. 使学生了解过程控制系统中各环节的作用，掌握主要参数的测定与调整方法。

3. 帮助学生理解过程控制系统的数学模型，并学会运用相关理论分析控制系统的性能。

技能目标：1. 培养学生运用所学理论知识，分析实际过程控制工程问题的能力。

2. 培养学生设计简单的过程控制系统方案，并进行模拟与优化的能力。

3. 培养学生团队协作、沟通表达和动手实践的能力。

情感态度价值观目标：1. 培养学生对过程控制工程的兴趣，激发他们探究未知、解决问题的热情。

2. 培养学生严谨、务实的科学态度，使他们具备良好的工程素养。

3. 引导学生关注过程控制工程在国民经济和生活中的应用，提高他们的社会责任感。

本课程针对高年级学生，结合过程控制工程学科特点，注重理论与实践相结合，旨在提高学生的专业知识水平、实际操作能力和综合素养。

课程目标明确、具体，便于教师进行教学设计和评估，同时有利于学生明确学习方向，提高学习效果。

二、教学内容1. 过程控制工程基本概念：控制系统定义、分类、性能指标。

教材章节：第一章第一节2. 控制系统数学模型：传递函数、方框图、信号流图。

教材章节：第一章第二节3. 控制系统元件及环节：传感器、执行器、控制器、滤波器等。

教材章节：第二章4. 过程控制系统设计：系统建模、控制器设计、系统仿真。

教材章节：第三章5. 常见过程控制系统分析：PID控制、模糊控制、自适应控制。

教材章节：第四章6. 过程控制系统应用实例：化工、热工、电力等领域。

教材章节：第五章教学内容安排和进度：第一周：过程控制工程基本概念第二周：控制系统数学模型第三周：控制系统元件及环节第四周：过程控制系统设计第五周：常见过程控制系统分析第六周：过程控制系统应用实例教学内容根据课程目标进行选择和组织，确保科学性和系统性。

通过制定详细的教学大纲，明确教材章节和内容，有助于教师按计划进行教学，同时便于学生跟进学习进度。

过程控制系统范文1.传感器和执行器：传感器用于监测过程中的各种参数，如温度、压力、液位等；执行器用于对过程进行控制和调节，如阀门、电机等。

传感器和执行器通常通过信号传输设备与控制系统连接。

2.控制器：控制器是过程控制系统的核心部分，它接收传感器传来的数据，并通过算法和逻辑运算得出控制命令，再将命令发送给执行器。

控制器通常分为两种类型：集中式控制器和分散式控制器。

集中式控制器将所有的数据和控制命令集中在一个中央处理器上，而分散式控制器则将数据和命令分散在多个处理器上。

3.人机界面：人机界面是用户与过程控制系统交互的界面，它可以是一个触摸屏、计算机终端或者移动设备。

人机界面通常提供实时的过程监测和控制功能，以及报警和故障诊断等功能。

4.数据存储和处理：过程控制系统会将过程中的各种参数数据进行存储和处理，以便后续的分析和决策。

数据存储设备可以是硬盘、闪存等，而数据处理通常涉及到数据采集、滤波、计算和统计等操作。

1.监测和测量：过程控制系统能够实时监测和测量过程中的各种参数，以获取准确的数据。

2.控制和调节：根据实时监测到的数据，过程控制系统能够对过程进行控制和调节，以实现目标设定。

3.报警和故障诊断：过程控制系统能够检测到过程中的异常现象，并及时发送报警信号，以便及时采取措施。

同时，它还能够对故障进行诊断和定位，以缩短故障恢复时间。

4.数据分析和优化：过程控制系统能够对过程中的数据进行分析和优化，以找出潜在问题和改进控制策略。

1.自动化程度高：过程控制系统能够自动监测和控制过程中的各种参数，减少了人工干预的需要，提高了生产效率和产品质量。

2.实时性好：过程控制系统能够实时监测和控制生产过程，对异常情况能够及时发现和处理。

3.灵活性强：过程控制系统能够根据生产需求和工艺特点进行灵活调整和变化，增加了生产的适应性。

4.可靠性高：过程控制系统采用了多重冗余机制和故障恢复策略，能够保证系统的稳定性和可靠性。

然而，过程控制系统也存在一些挑战和问题：1.复杂性：过程控制系统通常由多个硬件和软件组成，涉及的技术领域较广，对工程师的要求较高。

DCS系统在制氧厂应用实例———工艺流程前言：随着电子技术的不断创新，计算机技术飞速发展, 空分工艺技术更是突飞猛进,随着大型制氧机组的出现对制氧机的工艺参数控制要求更加精细化、而电器、仪表和工艺设备的连锁也更加复杂。

因此,传统仪表控制方法已无法满足现在空分系统过程高自动化水准控制的要求。

而DCS控制系统既沿袭了传统仪表的优点,又将飞速发展的计算机控制技术融入其中,做到了数据集中运算参数集中管理,仪表设备和执行机构分散控制(Distributed control system)。

因此DCS控制系统已成为现代制氧机工程中自动化控制系统的首选方案。

DCS 技术也在不断变化和创新。

浙大中控有限公司的控制技术在天丰钢铁氧气厂中得到了运用。

公司简介：本公司属天津友发集团、(天丰钢铁有限公司)年产能钢坯200万吨，年生产总值64亿元。

氧气是炼钢吹炼必不可少的辅助能源，本公司有三套制氧设备1#空分6 000 m3 /h制氧机组，（2#；3#空分）两套10 000 m3 /h空分装置及其共用的公辅系统组成。

1#空分装置控制系统采用国产浙大中控公司的控制系统是JX-300X系统。

2#；3#空分装置控制系统采用国产浙大中控有限公司的升级过程控制系统JX-300XP。

三套装置的工艺设备基本相同都是用于完成从空压机、空气分离系统(包括空气预冷、分子筛系统、空分塔、氩塔等) 、氧气压缩、氮气压缩机、液体储存、气化等全过程的数据采集、设备（执行机构，电器仪表设备等）控制、逻辑控制、联锁、上至管理网等功能，实现各个生产流程的监视控制。

老系统简述：1# 空分设备由开元空分有限公司成套供应, 其控制系统是JX-300X系统、软件—Advantrol3.16。

1 #空分设备DCS 系统共配备两台主控室操作站, 供操作员监视现场的工艺参数及调节状态, 也可通过AO.DO模块实现对现场阀门的开关、设备的启停, 还可以查看某些参数的历史趋势图形、报警信息等;控室内设1 台非独立的工程师站, 主要用于计算机工程师进行系统组态和参数的浏览及修改。