过程控制系统优秀课件

2、详细工程设计阶段 在详细工程设计阶段，主要完成下列工作： (1)提交仪表连接、安装设计条件； (2)接受管道平面图和分包方技术文件； (3)配合系统专业完成P&ID E版、F版、G版； (4)完成工程设计文件。
六、自控工程设计的方法
1、熟悉工艺流程； 2、确定自控方案，完成工艺控制流程图(PCD)，并 配合工艺系统专业完成各版管道仪表流程图(P&ID) 3、仪表选型，编制有关仪表信息的设计文件； 4、控制室设计； 5、节流装置和调节阀的计算； 6、仪表供电、供气系统的设计； 7、依据施工现场的条件，完成控制室与现场间联 系的相关设计文件；
《化工装置自控工程设计规定》是把自控 专业工程设计阶段应完成的工作，所需涉及 列的设计程序、设计方法、设计内容、设计 管理等方面规定，以及工程设计所需用的图 表、标准规范而综合编制成的行业标准。
本设计标准适用于化工、石油化工、石 油、轻纺、国防等行业的自控专业工程设计。
包括4项化工行业标推，共含22个分规定 1《自控专业设计管理规定》(HG／T20636)(含10个分规定)
二、自控工程设计阶段的工作分为六个方面
(1)根据工艺专业提出的监控条件绘制工艺控制图 (PCD)； (2)配合系统专业绘制各版管道仪表流程图(P&ID)； (3)征集研究用户对P&ID及仪表设计规定的意见； (4)编制仪表采购单，配合采购部门开展仪表和材料 的采购工作；
(5)确定仪表制造商的有关图纸．按仪表制造商返回 的技术文件，提交仪表接口条件，并开展有关设计 工作：
2、《自控专业工程设计文件的编制规定》(HG／T20637) (含8个分规定)
(1)“自控专业工程设计文件的组成和编制”(～.1)； (2)“自控专业工程设计用图形符号和文字代号”(～.2)； (3)“仪表设计规定的编制”(～.3)； (4)“仪表施工安装要求的编制”(～.4)； (5)“仪表采购单的编制”(～.5)： (6)“仪表技术说明书的编制”(～.6)； (7)“仪表安装材料的统计“(～.7)： (8)(仪表辅助设备及电缆、管缆的编号)(～.8) 3、《自控专业工程设计文件深度的规定》(HG／T20638) 4、《自控专业工程设计用典型图表及标准目录》(HG／ T20639) (1)“自控专业工程设计用典型表格”(HG／T20639.1)： (2)“自控专业工程设计用典型条件表”(～.2)； (3)“自控专业工程设计用标准目录”(～.3)。

PID如 何选择？
设定值 控制仪表
—
气开、气 关如何选 择？
如何选 择？
如何选 择？
操纵 执行仪表 变量 被控对象 被控变量
如何构 成负反 馈？
20
测量仪表
测量仪 表如何 选择？
第20页/共53页
一、 阀流量特性的选择
21
第21页/共53页
二、执行器开、闭形式的选择 气动执行器有气开和气关两种工作方式。在控制系统 中，选用气开式还是气关式，主要由具体的生产工艺来 决定。
第3篇 过程控制系统
• 第6章 简单控制系统 • 第7章 复杂控制系统
自动化
• 第8章 先进控制系统
设定值 控制仪表
—
被控变量 执行仪表 操纵 被控对象
变量
仪表
测量仪表
“化工仪表自动化”
1
第1页/共53页
第6章 简单控制系统 须解决的几个问题：
PID如 何选择？
设定值 控制仪表
—
气开、气 关如何选 择？
测量仪 表如何 选择？
第16页/共53页
一、测量变送问题对控制质量的影响 关键问题：测量变送中的纯滞后问题 测量纯滞后是指：被控变量受干扰后，测量环节不能立 即检测，而是隔一段时间后才反映出被控变量的变化。
造成测量纯滞后的原因有： （1）测量元件安装位置不当，远离被控变量的灵敏 变化区； （2）受到工艺条件的限制，无法将测量元件安装在 理想的测量点； （3）成分和物性测量仪表本身存在严重的纯滞后； （4）测量信号的传输线路长造成的传递纯滞后； （5）测量仪表的不灵敏也可能引起纯滞后问题。
3、选择间接参数作为被控变量时，应该具有足够大灵 敏度，以便能反映直接指标参数的变化。

实验原理
３. 跳汰机控制系统 (１) 给煤量控制 (２) 风水控制 (３) 排料控制
三、重介质选煤监测与控制系统
１. 悬浮液密度控制系统
２. 悬浮液煤泥含量控制系统
３. 合格介质桶液位控制系统
４. 真空过滤机液位控制系统
(１) 过滤机真空度随滤盘 转速的提高而提高 (２) 过滤机处理量随滤盘 转速的提高而增加
学习目标
１. 了解过程控制流程图的符号。 ２. 了解控制系统设计的基本步骤。 ３. 了解过程控制系统的一般工艺要求。 ４. 能识读计算机控制流程图。 ５. 掌握控制方案和工程设计中的关键问题。
§６—１ 过程控制系统的识图
一、识图基础
１. 图形符号 (１) 连接线
通用的仪表信号线均以细实线或在细实线上加三条有间隔 的斜线表示；
实验目的
１. 熟悉温度—流量串级控制系统的结构与组成。 ２. 掌握阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控 制量的影响。 ３. 掌握主、副调节器参数的改变对系统性能的影响。 ４. 掌握温度—流量串级控制系统的参数整定与投运。
实验原理
实验５ 液位与流量串级控制系统（选做）
实验目的
１. 了解液位—流量串级控制系统的组成原理。 ２. 了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主 控制量的影响。 ３. 掌握液位—流量串级控制系统采用不同控制方案的实 现过程。 ４. 能进行液位—流量串级控制系统调节器参数的整定与 投运。
１. 了解双闭环液位控制系统的组成与工作原理。 ２. 了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控 制量的影响。 ３. 掌握主、副调节器参数的改变对系统性能的影响。 ４. 掌握液位串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。 ５. 能进行双闭环液位控制系统调节器参数的整定与投运。

(3)当 ij 0或接近 0
则该通道的变量配对不恰当，应当重新选择。
5.变量配对实例
例：三种流体混合过程
假设：
Kv1Kv2Kv31
两侧管道对称
控制要求：1:稳定热量H11和H22 2:稳定总流量Q。
H11
u1 100
100
1 2
u2 100
200
H 22
u3 100
100
1 2
u2 100
200
在相互耦合的 n n维被控过程中选择第 i 个通道，使所有其他控制量
u （k k1,2,,n,kj）都保持不变时将控制量 u j 改变一个Δ u j 所得到的
yi(i1,2,,n)的变化量Δ y i与Δ u j 之比，定义为 u j到 y i 通道的开环增益，
表示为
uk const
kij
yi u j
1前馈补偿设计法
设计方法
G GB B12((ss))G G G G21212211((((ssss)))) 2对角矩阵设计法
GB (s) 的实现问题
解耦 控制器
对角矩阵设计方法
设 Y (s ) dig p a (s i)ig u (s )
令 G 0 (s )G D (s ) d ig P a (s i) ig
0 1 1 (K1)T K1 1 1 1
1 1 0
变量配对实例
H11 1 0 0
K(K1)T Q
0
1
0
H22 0 0 1
U1 U2 U3
控制方案： U2 U1 ,U3
Q H11,H22
是正确的
8.2.2 耦合过程及其要解决的问题
所谓解耦设计，就是设计一个解耦装置，使其中任意一个控制量 的变化只影响其配对的那个被控变量而不影响其他控制回路的被控变 量，即将多变量耦合控制系统分解成若干个相互独立的单变量控制系 统。

减温器 减温器
d/dt T2C 减温水 T1C
T 1 1 0 1 T Gc Gc 1 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2 T 1 1 0 T Gc Gc 1 2i 1 1 1 1 1 K F 2 G 2c 2
16.2
换热器的特性
T1o --G2 ： T1o --G1 ：
16.3.2 蒸汽加热器的控制
② 控制冷凝液排量 热载体的出口控制，通过改变F控制 控制阀控制液体，口径可以小些，液体 控制平稳， 缺点：滞后 蒸汽G2
G1 TC FC 凝液
图16-14 前馈-反馈控制系统
16.3.3 冷凝冷却器的控制
热载体为液态冷却剂，通过在换热器内蒸发，带走介质热量
① 控制载热体流量
U
GmF
GPD
I0
GC1
IF
IC ∑
I
I’F
GC2
GP2
GPC
I0
L
GmF
Gm
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
① 加法器系数C 根据给水流量变化W=蒸汽流量变化 （前馈补偿）
C
D m ax
W m ax
对于I0，正常负荷时 I0与IC抵消
CI F IF
16.4.2 锅炉汽包水位的控制
q=KFΔ T
T T 1 1 0 1 i T T Gc 1 Gc 2i 1 i 1 1 1 1 1 K F 2 Gc 2 2
单程、逆流管式换热器静态特性基本表达式
16.2
换热器的特性
热交换过程的传热速率方程
qK F T m m
K 为传热系数；Fm 为传热面积； ΔTm 为传热壁两侧流体的平均温差.

25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基谢谢！来自过程控制系统设计实例概述
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚

北京科技大学自动化学院
2020/4/13
1. 控制系统对象的机理分析
无 为 1.2 被控对象输出机理分析。输出量是过程参数，但 而 是不一定是系统的目标参数，二者关系需要分析。 治 例如：空调的输出是制冷（热）量，并非是目标参数，
而空调的目标参数是室内温度；
和 加热炉的输出与目标参数是同一个变量，即温度； 谐 炼钢的输出参数是终点碳值、终点温度； 发 炼铁的输出是铁水与炉渣； 展 电动机的输出是速度与电流等。
无
为
而 治
过程控制系统工程设计
和 谐 发 展
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
目录
无
为 控制系统对象的机理分析
而 治
控制目标与性能指标
控制系统的信息反馈与执行机构
和 控制系统的结构设计与功能分配
谐 控制系统的综合指标
发 展
大型控制系统的设计步骤
北京科技大学自动化学院
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400#
原ABPLC5/40L系统 DP+ L1-L5电动活套传动系统profibus DP
图2-1 基础自动化控制系统总体配置图
北京科技大学自动化学院
2020/4/13
5.控制系统的综合指标
无
为 系统性能价格比
而 治
系统安全性指标
系统运行率指标
和 系统可维护性
谐 系统可扩展性
发 展
系统生命周期
直流电动机的输入量是电枢电压、电流、磁场电流等。
输入参数往往也是一个子系统。例如：炼钢中的氧枪，炼 铁中的热风炉。
北京科技大学自动化学院
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2. 控制目标与性能指标
无
为 2.1 控制目标