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第一章绪论 . (2)1.1引言 (2)1.2 国内外控制系统状况 (2)第二章控制系统设计 (4)2.1生产工艺及加热炉简介 (4)2.2 控制系统的设计思想和总体方案 (6)2.2.1 控制系统的设计思想 (6)2.2.2 控制系统的设计方案 (6)2.3 控制回路的参数选择 (9)2.4 主、副调节器调节规律的选择 (9)2.4.1 调节规律分析 (9)2.4.2 调节规律的确定 (10)2.5主、副调节器选用 (11)2.6主、副电路检测变送器的确定 (12)2.6.1 温度检测元件 (12)2.6.2 温度变送器 (13)2.7 调节阀的确定 (13)2.8 联锁保护 (14)第三章结束语 (15)参考文献 (16)第一章绪论1.1引言近年来，轧钢生产中所涌现的新技术、新工艺主要是围绕节约能源、降低成本、提高产品质量、开发新产品所进行的。
在节能降耗上，主要技术是：连铸坯热送热装技术、薄板坯连铸连轧技术、先进的节能加热炉等；在提高产品性能、质量上，主要技术是：TMCP 技术、高精度轧制技术、先进的板形、板厚控制技术、计算机生产管理技术等；在技术装备上，主要是大型化、连续化、自动化，即热轧带钢、冷轧带钢的连续化，实现无头轧制、酸轧联合机组、连续退火及板带涂层技术等。
这些技术的应用可极大地提高产品的竞争能力。
以节能降耗为目标的新技术。
加热炉炉温的控制直接影响到生产质量和能耗的多少。
所以加热炉控制系统的优化控制方案有待解决！1.2 国内外控制系统状况一、国外控制系统的发展情况自 70 年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是在微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国外温度控制系统发展迅速，并在智能化、自适应、参数自整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的控制器及仪器仪表，并在各行业广泛应用。
*****大学《过程控制系统》课程设计文件设计小组名称：设计小组班级：设计小组成员：2016年6月20日一、方案设计依据、范围及相关标准设计依据一个典型的化工生产过程大致有三个组成部分：（1）原料预处理（2）化学反应（3）产物分离很显然，化学反应是化工生产过程的核心，化学反应器是化工生产装置中的关键设备。
反应器各部分控制的选择、设计与操作，涉及如何在工业规模上实现反应过程，以及最有效地把化工原料转化为尽可能多的目的产品，实现经济效益，以满足国民经济需要。
设计范围本设计包括：1、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）2、基础控制系统及开车顺序控制系统的设计（包括控制回路、控制算法、被控变量、操纵变量、控制规律、阀门特性、顺序逻辑、安全保障等功能设计）3、安全系统的设计（包括声光报警、安全联锁、紧急停车、安全仪表等功能设计）4、绿色生产、节能减排降耗方面的考虑设计遵循的标准及规范HG/T20505-2000《过程测量和控制仪表的功能标志及图形符号》GB/T21109-2007《过程工业领域安全仪表系统的功能安全》HG20505-2000《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》HG20559-1993《管道仪表流程图设计规定》GB/Z18718-2002《热处理节能技术导则》GB12241-89《安全阀一般要求》HG/T20511-2014《信号报警及联锁系统设计规范》二、系统分析（包括控制需求分析、对象特性分析、工艺流程分析、系统安全要求等）一、需求分析1、进料流量及比例控制反应器共有两股连续进料。
要求选手设计控制系统克服每股进料的流量扰动。
同时，需要保证两股物料以一定比例进料。
2、反应器液位控制要求选手设计液位控制系统，保证液位处于80％，以获得较大的反应停留时间，保证反应充分进行。
3、反应器压力安全控制为保证反应安全，需要对压力进行安全控制系统的设计。
4、反应器组份控制为得到一定的转化率的产品，要求选手对反应器最终产物的组份进行控制。
dcs控制系统实例DCS（Distributed Control System，分布式控制系统）是一种能够实现对过程控制系统进行集中控制和监控的技术。
DCS的出现使得传统的集中式控制系统发生了质变，提供了更高效、更灵活、更可靠的控制方式。
下面我们将介绍一个DCS控制系统的实例。
在化工厂的生产过程中，存在着多个生产装置，包括反应设备、分离设备、传输设备等。
传统的集中式控制系统在面对这样的多设备、多信号的复杂情况下显得力不从心。
因此，该化工厂决定引入一套DCS控制系统来提高生产效率和质量。
DCS控制系统的实施首先需要进行工程设计。
设计团队对整个生产过程进行分析和细致规划，确定了每个设备的控制目标和要求。
根据实际情况，设计师将生产过程划分为若干控制区域，并在每个控制区域内安装相应的传感器和执行器。
传感器用于采集设备的工艺参数，执行器用于对设备进行控制操作。
此外，设计师还设计了一台主控制器，用于接收和处理各个控制区域传输过来的数据，并发出相应的控制信号。
在该化工厂中，设计师将生产过程划分为三个控制区域，分别为反应区、分离区和传输区。
在反应区，主要涉及反应设备的温度、压力、流量等参数的控制。
设计师在该区域内安装了温度传感器、压力传感器和流量传感器，并配置了温度调节阀、压力控制阀和流量阀等执行器。
主控制器接收到传感器采集的温度、压力和流量数据后，进行处理，并根据设定的控制策略发出相应的控制信号以调节反应设备的工艺参数。
在分离区，主要涉及分离设备的液位、浓度和旋风旋转速度的控制。
设计师在该区域内安装了液位传感器、浓度传感器和旋风转速传感器，并配置了液位调节阀、浓度控制阀和旋风旋转速度调节器等执行器。
主控制器接收到传感器采集的液位、浓度和旋风转速数据后，进行处理，并发出相应的控制信号以调节分离设备的工艺参数。
在传输区，主要涉及传输设备的流量和压力的控制。
设计师在该区域内安装了流量传感器和压力传感器，并配置了流量控制阀和压力控制阀。
一、设计目的与要求：了解并掌握单回路控制系统的构成和控制原理。
了解PID 参数整定的基本方法，如Ziegler-Nichols 整定方法、临界比例度法或衰减曲线法。
学会用matlab 中的Simulink 仿真系统进行PID 参数整定。
二、设计正文：在热工生产过程中，最简单、最基本且应用最广泛的就是单回路控制系统，其他各种复杂系统都是以单回路控制系统为基础发展起来的。
单回路控制系统的组成方框原理图如图1所示，它是由一个测量变送器、一个控制器和一个执行器（包括调节阀），连同被控对象组成的闭环负反馈控制系统。
干扰图1、单回路控制系统组成原理方框图控制器的参数整定可分为理论计算法和工程整定法。
理论计算方法是基于一定的性能指标，结合组成系统各环节的动态特性，通过理论计算求得控制器的动态参数设定值。
这种方法较为复杂繁琐，使用不方便，计算也不是很可靠，因此一般仅作为参考；而工程整定法，则是源于理论分析、结合实验、工程实际经验的一套工程上的方法，较为简单，易掌握，而且实用。
常用的工程整定法有经验法、临界比例度法、衰减曲线法、响应曲线法等等，本设计中主要是应用Ziegler-Nichols 整定方法来整定控制器的参数。
参数整定的基本要求如下所述：1、通过整定选择合适的参数，首先要保证系统的稳定，这是最基本的要求。
2、在热工生产过程中，通常要求控制系统有一定的稳定裕度，即要求过程有一定的衰减比，一般要求4：1~10：1。
3、在保证稳定的前提下，要求控制过程有一定的快速性和准确性。
所谓准确性就是要求控制过程的动态偏差和稳态偏差尽量地小，而快速性就是要求控制时间尽可能地短。
总之，以稳定性、快速性、准确性去选择合适的参数。
目前工程上应用最广泛的控制是PID 控制，这种控制原理简单，使用方便；适应性强；鲁棒性强，其控制品质对被控对象的变化不太敏感。
（1）比例控制（P 控制）：G c (s)=K p =1/δ； （2）比例积分控制（PI 控制）：G c (s)=K p (1+1/T I s)=1/δ(1+1/T I s)； （3）比例积分微分控制（PID 控制）：G c (s)=K p (1+1/T I s+T D s)。
2 目录一、设计目的 2二、设计要求 3三、实现过程3 1、 系统概述 (3)1.1加热炉 (3)1.2加热炉工艺过程 ...................................................... 4 13控制参数的选择及控制燃烧方案的确定 . (5)1.4加热炉的工艺结构及其设备组成 (6)1.5生产线的特点 ........................................................ 6 2、 设计与分析 .. (7)2.1加热炉生产工艺和控制要求 (7)2.2燃烧控制系统及仿真 (7)四、总结 11五、附录 12六、参考文献12 一、设计目的经过一个学期的过程控制系统课程的学习，对过程控制有了一个基本的了 解。
然而仅仅在理论方面是远远不够的，需要将所学的应用于实际生产过程中， 惟独这样才干真正的对过程控制有一个比较深入的认识，为以后的学习和工作打 下一个良好的基础。
通过这次课程设计，我们可以了解具体生产工业过程控制系 统设计的基本步骤和方法。
同时也对氧化铝的生产工艺有一个大概的认识，惟独 弄清晰生产工艺对控制的具体要求，才干去设计一个过程控制系统。
同时：1、 提高对所学自动化仪表和过程控制的原理、结构、特性的认识和理解， 加深对所学知识的巩固和融会贯通。
2、针对一个小型课题的设计开辟，培养查阅参考书籍资料的自学能力，通过独立思量，学会分析问题的方法。
3、综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力。
4、培养学生严谨的工作作风，相互合作的团队精神，提髙其综合素质，获得初级工程应用经验，为将来从事专业工作建立基础。
二、设计要求燃烧量对蒸汽母线压力：G(s)= —?——r+ 100^+11、査阅资料，深入掌握钢铁工业过程的工作原理及控制要求，绘制出钢铁工业生产过程工艺流程图。
2、设计控制方案。
(1)根据燃烧对象特性及控制要求，完成燃烧量的选择、执行器、变送器的选择、控制仪表选择等方案设计。
