工业电气自动化过程控制.ppt
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1、工业电气自动化工业电气自动化过程控制过程控制电信学院电信学院2002级级 电气自动化专业电气自动化专业教教 师师:王王 玉玉联系方式:联系方式:1工业电气自动化过程控制课程安排课程安排简单控制系统简单控制系统复杂控制系统复杂控制系统 过程控制仪表过程控制仪表 典型控制系统实例典型控制系统实例 过程控制单元过程控制单元 模拟式模拟式数字式数字式例:化工生产例:化工生产选料、配料、输送进入反应装置、选料、配料、输送进入反应装置、反应、输出产品反应、输出产品2工业电气自动化过程控制第一章第一章 绪论绪论过程控制的概念过程控制的概念 采用数字或模拟控制方式对生产过程的某采用数字或模拟控制方式对生产过程
2、的某一或某些物理参数进行的自动控制通称为一或某些物理参数进行的自动控制通称为过程控制。过程控制。3工业电气自动化过程控制被控参数种类被控参数种类 温度温度 压力压力 流量流量 液位液位(容器中液体的高度或者液面的位置容器中液体的高度或者液面的位置)成分(产品组成成份等)成分(产品组成成份等)物性(粘度,密度等)物性(粘度,密度等)4工业电气自动化过程控制2020世纪世纪4040年代以前年代以前工业生产大多处于手工操作工业生产大多处于手工操作1 1、局部自动化局部自动化(20(20世纪世纪50506060年代年代)单回路控制系统单回路控制系统气动基地式仪表、气动组合仪表气动基地式仪表、气动组合仪
3、表 根轨迹法和频率法根轨迹法和频率法 19421942年年 PID PID (Proportion Integral DifferentialProportion Integral Differential)1.1 1.1 过程控制的发展过程控制的发展5工业电气自动化过程控制2 2、集中控制阶段、集中控制阶段(20(20世纪世纪60607070年代年代)电子仪表电子仪表 计算机使用计算机使用 复杂的控制(串级控制、前馈控制复杂的控制(串级控制、前馈控制)现代控制理论(计算机仿真技术)现代控制理论(计算机仿真技术)3 3、集散控制阶段、集散控制阶段(20(20世纪世纪7070至今至今)DCS(D
4、istributed Control System)DCS(Distributed Control System)集散型控制系统集散型控制系统 网络网络 数字化仪表数字化仪表 先进控制算法和优化控制算法先进控制算法和优化控制算法6工业电气自动化过程控制现代过程控制现代过程控制7工业电气自动化过程控制1.2 1.2 工业生产中的过程控制系统工业生产中的过程控制系统工业生产按工业生产按加工原料分类加工原料分类气体、液体、粉体气体、液体、粉体(石油、化工、制药、轻(石油、化工、制药、轻工、食品、建材)工、食品、建材)已成型的材料已成型的材料8工业电气自动化过程控制1.2 1.2 工业生产中的过程控制
5、系统工业生产中的过程控制系统 1.2.1 1.2.1 液位控制液位控制图图1-1 1-1 人工液位控制人工液位控制 图图1-2 1-2 机械式液位控制机械式液位控制 9工业电气自动化过程控制图图1-3 1-3 实际生产中的液位控制系统实际生产中的液位控制系统 L TL T液位测量及信号变换装置液位测量及信号变换装置浮球浮球L CL C液位调节器液位调节器杠杆杠杆阀门阀门可接受电信号可接受电信号10工业电气自动化过程控制1.2.2 1.2.2 温度控制温度控制 图图1-4 1-4 换热器温度控制系统换热器温度控制系统 TTTT温度测量装置温度测量装置TCTC温度调节器温度调节器 管道11工业电气
6、自动化过程控制1.3 1.3 反馈原理反馈原理 反馈反馈把输出信号回送到系统的输入端,并把输出信号回送到系统的输入端,并送加到输入信号中送加到输入信号中几乎所有的自动控制系统都是负反馈控制系统几乎所有的自动控制系统都是负反馈控制系统 正反馈正反馈电子振荡器、炸弹电子振荡器、炸弹 图图1-5 1-5 反馈原理反馈原理 12工业电气自动化过程控制1.4 1.4 过程控制系统的特点和分类过程控制系统的特点和分类 1.4.1 1.4.1 过程控制的特点过程控制的特点被控过程多样性被控过程多样性系统有众多过程检测仪表、控制仪表系统有众多过程检测仪表、控制仪表控制方案丰富控制方案丰富 多为慢过程参量控制多
7、为慢过程参量控制 过程控制主要控制形式为定值控制过程控制主要控制形式为定值控制 图图1-6 1-6 过程控制系统的框图过程控制系统的框图 13工业电气自动化过程控制1.4.2 1.4.2 过程控制的分类过程控制的分类按工艺分类(不同被控参数)按工艺分类(不同被控参数)温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统按系统调节器的控制规律分类按系统调节器的控制规律分类 比例控制、前馈控制比例控制、前馈控制按给定值分类按给定值分类按系统克服干扰方式分类按系统克服干扰方式分类 14工业电气自动化过程控制一、给定值特点分类一、给定值特点分类 定值控制系统定值控制系统给定
8、值不变或者变化很小的控制系统给定值不变或者变化很小的控制系统 例:空调控制系统例:空调控制系统图图1-7 1-7 空调室温调节控制系统温度曲线空调室温调节控制系统温度曲线 随动控制系统随动控制系统给定值变化的控制系统给定值变化的控制系统 例例1 1:火箭飞行控制:火箭飞行控制 例例2 2:空调设定室内温度比室外温度低:空调设定室内温度比室外温度低55。15工业电气自动化过程控制程序控制系统程序控制系统程序控制系统程序控制系统给定值是随着事先设定好的程序变化给定值是随着事先设定好的程序变化例:电饭锅例:电饭锅图图1-8 1-8 电饭锅温度控制曲线电饭锅温度控制曲线 电饭锅准备电饭锅准备 启动加热
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