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1、过程控制 PROCESS CONTROL,东北电力大学自动化工程学院 吕 漫 丽,绪 论,一、什么是过程控制？,工业生产过程 指原材料经过若干加工步骤转变成产品并具有一定生 产 规模的过程。,工业生产过程可分为： 连续生产过程和离散生产过程； 连续生产过程 、离散生产过程 和 间歇生产过程（批量生产过程）。,工业生产过程的目标 在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径将 原材料加工成预期的合格产品。,原材料,合格产品,理想条件,干扰,产品？,控制,过程控制,过程控制主要是指连续工业过程的过程控制,过程控制的任务： 在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性基础上，应用理论对系统进行分析与综合
2、，以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用适宜的技术手段，实现生产过程的控制目标。,凡是采用数字或模拟控制方式对生产过程的某一或某些物理化学参数进行的自动控制通称为过程控制。,过程控制的概念,过程控制的特点,(1)工业生产过程对过程控制的要求是多方面的 安全性、经济性、稳定性 (2)过程多样性，控制方案的丰富性 (3)控制过程多属缓慢过程和参量控制形式，定值控制是过程控制的一种主要控制形式。,过程控制 + 电力院校特点,过程控制 基本理论 + 热工对象,选用教材： 王建国主编.电厂热工过程自动控制 .中国电力出版社.2009,二、选用教材,第一篇 热工过程自动控制的理论基础 第一章 自动控制
3、的基本概念 第二章 热工对象的数学模型 第三章 自动控制器的动态特性 第四章 单回路控制系统 第五章 复杂控制系统 第二篇 单元机组的自动控制系统 第六章 汽包锅炉自动控制系统 第七章 直流锅炉自动控制系统 第八章 机炉辅助设备的自动控制 第九章 单元机组协调控制系统,教材主要内容：,主要参考书目,边立秀等编著. 热工控制系统.北京：中国电力出版社，2002 F.G.Shinskey著. 过程控制系统应用、设计与整定. 第3版. 北京：清华大学出版社，2004 王树青 等编著.工业过程控制工程.北京：化学工业出版社，2003 俞金寿 主编.过程控制系统和应用.北京：机械工业出版社，2003 金
4、以慧主编. 过程控制. 北京：清华大学出版社，1993 李遵基编.热工自动控制系统.北京：中国电力出版社，1997,三、学习方法及要求 1.理解并掌握基本理论 综合性 结合先行课程内容 自控原理热力设备等 实践性 利用创造实践机会 实际设备（模拟） 系统仿真 MATLAB,2.灵活应用，学会设计、分析实际系统 设计：生产过程 控制任务及目标 结合对象确定控制方案 分析：具体系统 抽象出控制方案,3.运用发展的观点来学习 基本控制方案 其它领域对象,控制方案并非一成不变 1）传统PID控制约占90%，先进控制策略不断发展； 2）系统的组成设备不断发展 以现代电子技术的发展为前提（构成自动化设备的
5、基本部件）,20世纪40年代 基地式仪表控制系统 直接安装于生产现场，集检 1 测、变送、显示、控制于一体 60年代 单元组合式仪表控制系统 由具有不同功能的单元组成， DDZ 、 、 不同单元之间采用标准信号连接 70年代 计算机集中式控制系统 1台计算机可替代多台模拟控制器 DDS SCC 80年代 集散式控制系统(DCS) 控制分散，管理集中的分级分布 1 式控制 90年代 现场总线控制系统FCS 现场智能设备互连通信网络 计算机综合自动化系统CIPS 管理与控制一体化,4.过程控制发展概况,初期阶段（3040年代） 简单仪表化阶段（4060年代） 综合自动化阶段（6070年代） 全盘自
6、动化（及智能化）阶段（70年代中期至今）,仪表与局部自动化（5060年代）,主要特点： 基地式仪表和部分单元组合仪表大多为气动仪表 单输入-单输出控制系统 保持温度、压力、流量、液位等工艺参数的稳定，确保生产安全进行 分析和综合的理论基础为经典控制理论,综合自动化（6070年代）,主要特点： 单元组合仪表和组装式仪表、计算机开始应用，出现DDC（直接数字控制）和SPC（生产统计过程控制） 各种复杂控制系统出现（串级、前馈-反馈、Smith、比值、均值） 分析和综合的理论基础发展到现代控制理论,全盘自动阶段（6070年代）,主要特点： 全盘自动化和管-控一体化 智能单元组合仪表（数字调节器、PL
7、C） 电动单元仪表实现了本质安全防爆 定值控制 最优控制、自适应控制 单变量 多变量 仪表控制 计算机分布式控制 现代控制理论和先进控制策略的 应用 计算机集成过程控制DCS,DCSFCS示例,现场总线（FCS）智能延伸,把生产过程作为一个整体来控制和管理。 整个生产过程实现管控一体化,综合自动化技术,四、火电厂自动化的四个基本内容,1自动检测 参数信号 转换、加工处理、显示并记录,2自动调节（控制） 一定范围内自动适应外界条件变化,3. 远方控制及程序（顺序）控制,4自动保护 异常状态,四方面内容既相对独立而又相互配合。 自动调节是主要的，也是基本的内容， 自动检测是基础，自动保护是保障，程序控制是进一步发展。,五、热工自动控制的概念 主要是指对锅炉、汽机及其辅助设备运行的自动控制。控制的目的是使机组自动适应工况的变化，且保持在安全、经济的条件下运行。,六、热力过程实现自动化的益处,1提高机组运行的安全可靠性 2提高机组运行的经济性 3减少运行人员，提高劳动生产率 4改善劳动条件,虽不断提高，但差距仍在，主要表现在： 1机组集中控制方面 机炉电整体控制程度不高 2热工测量及仪表 工艺方面 3安全监视和保护装置 覆盖面窄，功能不全 4机组自动调节 自动投入率低 5、程序控制方面 投入使用少 6、计算机应用 开环应用多,七、我国热工自动化的水平 与国外的差距,
