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《过程控制与自动化仪表》西安理工大学 杨延西 2017制作第1章 绪论第2章 过程参数的检测与变送第3章 过程控制仪表第4章 被控过程的数学模型第5章 简单控制系统的设计第6章 常用高性能过程控制系统第7章 实现特殊工艺要求的过程控制系统第8章 复杂过程控制系统第9章 基于网络的过程计算机控制系统第10章 典型生产过程控制与工程设计目录:主要参考书施仁， 《自动化仪表与过程控制》 电子工业出版社 ，2003潘永湘， 《过程控制与自动化仪表》 机械工业出版社 ，2007历玉鸣， 《化工仪表与自动化》 化学工业出版社 ，2003马昕，《深入浅出过程控制—小锅带你学过控》 高等教育出版社 ，2013戴连奎等，《过程控制工程》 化学工业出版社 ，2012 本章要点1）掌握过程控制的概念、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。电站锅炉及其辅助设备系统 电站锅炉及其辅助设备系统简图 ①─煤斗；②─给煤机；③─磨煤机；④─空气预热器；⑤─排粉风机；⑥─燃烧器；⑦─炉膛；⑧─水冷壁；⑨─屏式过热器；⑩─高温过热器；⑾─低温过热器；⑿─省煤器；⒀─除尘器；⒁─吸风机； ⒂─烟囱；⒃─送风机；⒄─汽包；⒅─下降管；⒆─顶棚过热器；⒇─排渣室 电站锅炉及其辅助设备系统简图 直拉单晶炉工艺 直拉单晶模拟演示太阳能光热发电过程第1章 绪论 过程控制（Process control）是指连续生产过程的自动控制。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，都属于过程控制系统。 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、物质能量的转换或传递。 例如室内温度的控制。送风恒温室阀门温度计回风图1 室温人工控制示意图图1为人工控制室温。假设在冬季，室内加温是通过热水加热器，将送风加热后源源不断送往恒温室。为保证恒温室温符合要求，操作人员要随时观察温度计的指示值，并随时判断和决定如何操作阀门来保证恒温要求，然后进行操作。 在此人的作用可分为三步： 眼看 脑想 动手眼看——用传感器或变送器将温度信号转换为控制器可接受的信号。脑想——控制器将输入的实测温度信号和要求值进行比较（相减求偏差) ,并按偏差值计算出控制量。动手——人工调整阀门开口，执行器完成控制器命令。人工控制受制于人的经验和注意力，控制不精确。而自动控制按设定好的方案进行计算控制，可以做到精确的、恰当的控制。送风恒温室14M3TC2回水回风TT热水图2 室温自动控制系统示意图1—热水加热器；3—控制器；2—传感变送器；4—执行器图2为室温自动控制系统，自动化仪表代替了人。过程控制系统的定义： 为实现对某个工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的 一个整体。干扰f e+加热器及房间控制器调节阀温度给定值－房间温度 实测值温度变送器 一般用原理框图来表示控制系统原理。 如图2的室温控制系统是由温度变送器、控制器、电动调节阀和加热器及房间组成。干扰f e+控制器执行器被控对象给定值－被控变量实测值 变送器 用通用名称表示为： 过程控制系统原理方框图 过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。过程控制系统的组成（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。1.1 过程控制的特点过程控制系统具有以下特点：1．控制对象复杂、控制要求多样；2．控制方案丰富；3．控制对象大多属于慢过程；4．大多数工艺要求定值控制；5．大多使用标准化的检测、控制仪表及装置。1.2 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（自动化仪表）与系统的发展历程。1.2.1过程控制装置与系统的发展过程1．局部自动化阶段 （20世纪 50～60年代）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。适用于小规模、局部过程控制。2．模拟单元仪表控制阶段（20世纪60～70年代）特点：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。控制仪表集中在控