过程控制第一章绪论-课件.ppt
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- 过程 控制 第一章 绪论 课件
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1、 过程控制与仪表过程控制与仪表(Process Control and Instrument)第1讲1ppt课件第一章第一章 绪论绪论 第一节第一节 过程控制发展概况过程控制发展概况一、一、过程控制概念过程控制概念 过程控制过程控制(Process control)是指连续生产过程的自动)是指连续生产过程的自动控制。控制。连续生产过程的特征是:生产过程中的各种流体,连续生产过程的特征是:生产过程中的各种流体,在连续(或间歇)的流动过程中进行着物理化学反应、物质在连续(或间歇)的流动过程中进行着物理化学反应、物质能量的转换或传递。能量的转换或传递。凡是采用数字或模拟控制方式对连续生产过程的某一或
2、凡是采用数字或模拟控制方式对连续生产过程的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。2ppt课件二、二、过程控制应用领域过程控制应用领域 石油、化工、水利、电力、冶金、轻工、纺织、制药、石油、化工、水利、电力、冶金、轻工、纺织、制药、建材、核能、环境工程等许多领域的自动控制系统,建材、核能、环境工程等许多领域的自动控制系统,都属于都属于过程控制系统过程控制系统。与。与运动控制系统运动控制系统相比较,过程相比较,过程控制和运动控制控制和运动控制研究对象研究对象不同,过程控制研究石油、不同,过程控制研究石油、化工、电力等工业过程中的化工、电力等工业过
3、程中的温度、压力、流量、物位、温度、压力、流量、物位、成分等变量成分等变量的控制;运动控制研究的控制;运动控制研究速度和位置速度和位置控制,控制,如数控机床、机器人。如数控机床、机器人。3ppt课件扬子石化扬子石化4ppt课件新疆炼油厂新疆炼油厂 5ppt课件武钢武钢 6ppt课件污水处理厂污水处理厂7ppt课件哈尔滨伊兰煤气哈尔滨伊兰煤气 8ppt课件扬子石化扬子石化9ppt课件扬子石化扬子石化 10ppt课件兰州石化兰州石化 11ppt课件三、过程控制的发展概况三、过程控制的发展概况 过程控制的发展历程,就是过程控制装置(自过程控制的发展历程,就是过程控制装置(自动化仪表)与系统的发展历程
4、。动化仪表)与系统的发展历程。1、过程控制装置与系统的发展过程、过程控制装置与系统的发展过程(1)局部自动化阶段)局部自动化阶段 (20世纪世纪 5060年代)年代)q自动化仪表安装在现场生产设自动化仪表安装在现场生产设备上,只具备简单的测控功能。备上,只具备简单的测控功能。q适用于小规模、局部过程控制。适用于小规模、局部过程控制。12ppt课件特点:特点:q自动化仪表划分成各种标准功能单元,按需自动化仪表划分成各种标准功能单元,按需要可以组合成各种控制系统。要可以组合成各种控制系统。q控制仪表集中在控制室,生产现场各处的参控制仪表集中在控制室,生产现场各处的参数通过统一的模拟信号,送往控制室
5、。操作人员数通过统一的模拟信号,送往控制室。操作人员可以在控制室监控生产流程各处的状况。可以在控制室监控生产流程各处的状况。q适用于生产规模较大的多回路控制系统。适用于生产规模较大的多回路控制系统。(2)模拟单元仪表控制阶段)模拟单元仪表控制阶段(20世纪世纪6070年代年代)13ppt课件巴基斯坦贾姆肖罗电厂巴基斯坦贾姆肖罗电厂 14ppt课件计算机的出现,大大简化了控制功能的实现。最初,计算机的出现,大大简化了控制功能的实现。最初,人们设想用一台计算机取代所有回路的控制仪表,人们设想用一台计算机取代所有回路的控制仪表,实现直接数字控制(实现直接数字控制(DDC,Direct Digital
6、 Control )。但但DDC系统的故障危险高度集中,一旦计算机出系统的故障危险高度集中,一旦计算机出现故障,就会造成所有控制回路瘫痪,使生产过程现故障,就会造成所有控制回路瘫痪,使生产过程风险加大。因此,风险加大。因此,DDC系统并未得到广泛应用。系统并未得到广泛应用。(3)集散控制阶段)集散控制阶段(20世纪世纪70年代中期至今)年代中期至今)15ppt课件 80年代初,随着计算机性能提高、体积缩小,年代初,随着计算机性能提高、体积缩小,出现了内装出现了内装CPU的数字控制仪表。基于的数字控制仪表。基于 “集中管集中管理,分散控制理,分散控制”的理念,在数字控制仪表和计算的理念,在数字控
7、制仪表和计算机与网络技术基础上,开发了集中、分散相结合的机与网络技术基础上,开发了集中、分散相结合的集散型控制系统(集散型控制系统(DCS,Distributed Control System)。DCS系统实行分层结构,将控制故障风险分系统实行分层结构,将控制故障风险分散、管理功能集中。目前得到广泛应用。散、管理功能集中。目前得到广泛应用。16ppt课件17ppt课件随着随着CPU进入检测仪表和执行器,自动化仪进入检测仪表和执行器,自动化仪表彻底实现了数字化、智能化。表彻底实现了数字化、智能化。控制系统也出现了由智能仪表构成的现场总控制系统也出现了由智能仪表构成的现场总线控制系统(线控制系统(
8、FCS,Fieldbus Control System)。FCS系统把控制功能彻底下放到现场,依靠系统把控制功能彻底下放到现场,依靠现场智能仪表便可实现生产过程的检测、控制。现场智能仪表便可实现生产过程的检测、控制。而用开放的、标准化的通信网络而用开放的、标准化的通信网络现场总现场总线,将分散在现场的控制系统的通信连接起来,线,将分散在现场的控制系统的通信连接起来,实现信息集中管理。实现信息集中管理。18ppt课件19ppt课件西安仪表厂西安仪表厂20ppt课件21ppt课件22ppt课件巴基斯坦古杜电厂巴基斯坦古杜电厂 23ppt课件 核电厂核电厂 24ppt课件哈尔滨伊兰煤气哈尔滨伊兰煤气
9、25ppt课件哈尔滨第三水厂哈尔滨第三水厂 26ppt课件兰州石化兰州石化27ppt课件自来水厂自来水厂控制柜控制柜28ppt课件控制柜触摸显示屏控制柜触摸显示屏29ppt课件控制柜内部控制柜内部30ppt课件控制柜内控制柜内PLC31ppt课件过程控制实验室过程控制实验室32ppt课件2、过程控制策略与算法发展、过程控制策略与算法发展 伴随着自动化仪表的发展,过程控制策略与算伴随着自动化仪表的发展,过程控制策略与算法也经历了由简单到复杂的发展历程。法也经历了由简单到复杂的发展历程。以经典控制理论为基础的以经典控制理论为基础的PID(Proportional Integral Derivati
10、ve)控制算法,由单回路控制发)控制算法,由单回路控制发展了串级控制、比值控制、前馈控制、均匀控制、展了串级控制、比值控制、前馈控制、均匀控制、Smith预估控制及选择性控制等控制策略。预估控制及选择性控制等控制策略。随着现代控制理论和人工智能技术的发展,解随着现代控制理论和人工智能技术的发展,解耦控制、推断控制、预测控制、模糊控制、自适应耦控制、推断控制、预测控制、模糊控制、自适应控制等控制策略与算法,也日趋完善。控制等控制策略与算法,也日趋完善。33ppt课件现代自动控制技术的主要特点:现代自动控制技术的主要特点:1、功能综合化,控制与管理一体化已成为趋势,功能综合化,控制与管理一体化已成
11、为趋势,其应用领域和规模越来越大。其应用领域和规模越来越大。2、技术密集化、系统集成化,是控制技术、通讯技术密集化、系统集成化,是控制技术、通讯技术、计算机技术相结合的产物。技术、计算机技术相结合的产物。3、系统的智能化程度日益提高,控制精度越来越系统的智能化程度日益提高,控制精度越来越高,控制手段日益丰富。高,控制手段日益丰富。国内外著名仪表生产企业:西安仪表厂、四川仪表国内外著名仪表生产企业:西安仪表厂、四川仪表公司、上海仪表公司、公司、上海仪表公司、Foxboro、Siemens、Yokogawa、Rosemount、Honeywell 等公司。等公司。结束34ppt课件第二节第二节 过
12、程控制的特点过程控制的特点连续生产过程的自动控制:连续生产过程的自动控制:被控量是定值控被控量是定值控制、连续可调。制、连续可调。过程控制系统由过程检测、控制仪表组成过程控制系统由过程检测、控制仪表组成:一个完整的过程控制系统是由被控过程和过程检一个完整的过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表组成。过程检测控制仪表包括检测元测控制仪表组成。过程检测控制仪表包括检测元件、变送器、调节器、调节阀等。件、变送器、调节器、调节阀等。被控过程是多种多样的、非电量的被控过程是多种多样的、非电量的:现代工现代工业,生产规模不同、工业要求各异,过程动态特业,生产规模不同、工业要求各异,过程动态特性机理复杂
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