第1章 绪论PPt(1).ppt

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1、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》西安理工大学潘永湘杨延西赵跃制作第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。1.1过程控制概述1.1.1过程控制的特点、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

2、能要求（一）过程控制的特点1.组成（过程，系列化仪表）；2.设计难（过程的复杂性，模型的不精确性）；3.要求高（控制方案丰富）；4.慢过程、参量控制；5.定值控制（二）过程控制的要求、任务及功能1.要求与任务（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）；2.功能（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）决策与计划三.过程控制系统设计概述（一）加热炉过程控制（图1－2）（二）设计步骤1.确定控制目标1）热油出口温度稳定；2）出口温度与烟道气含氧量稳

3、定；3）温度稳定与热效率最高。2.选择被控参数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4.确定控制方案简单与复杂、单输入与多输入、最优控制5.选择控制策略PID、高级过程控制6.选择执行器气动与电动7.设计报警与联锁保护系统高、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8.工程化设计9.系统投运、调试和整定参数1.1.2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/

4、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）1.1.3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

5、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1.分类方法（被控量名称、多少、特定工艺、工具）；2.安结构分类：1）反馈控制；2）前馈控制；3）复合控制。3.安设定值分类：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

6、: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，则衰减率为0.75或0.9。（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2.综合性能指标（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1.2自动化仪表概述1.2.1自动化仪表的分类及发展1.按安装场地分;2.按能源分;3.按信号类型分;4.

7、按结构形式分(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2）电动仪表（直流电压与电流的优点：无感应、无相移、易转换、易获基准）2）安全火花型防爆等级：30V●DC;最小引爆电流（表1－1）1.2.2自动化仪表的信号制与能源供给1.模拟仪表的信号制1）气动仪表2.数字式仪表的通信标准（不统一；内容：信息格式、编码方式、信号发送与接收、接口标准等）3.能源供给直流集中供电的优点：1）体积↓、重量↓、温升↓2）防停电能力↑3）无交流，易于防爆1.2.3防爆仪表与防爆系统1.安全防爆的基本概念1）防

8、爆性能：本质安全与非本质安全；2.安全火花型防爆系统（图1－9）条件:现场仪表为安全火花型；安全防爆栅隔离。表1-1爆炸性混合物最小引爆电流的等级如DDZ-Ⅲ型仪表防爆等级为“HⅢe”：“H”-安全火花型；“Ⅲ”－最小引爆电流为Ⅲ级，即低于70mA；e-周围气体