《过程控制系统概述》课件.ppt

*******************过程控制系统概述过程控制系统，也称为工业控制系统，是现代工业生产中不可或缺的一部分。它通过监测和控制生产过程中的各种参数，确保产品质量和生产效率，实现自动化控制。课程介绍和学习目标课程介绍本课程主要讲解过程控制系统的基本概念、原理、应用和发展趋势，旨在为学生提供全面、系统的过程控制知识。学习目标通过学习，学生将能够理解过程控制系统的基本原理，掌握过程控制系统的常见技术和应用，并能独立分析和解决实际过程控制问题。学习内容课程内容涵盖过程控制系统的组成、控制方法、典型应用、最新技术等多个方面。过程控制系统的基本概念1过程控制系统概述过程控制系统是一种自动化系统，用于控制和优化工业过程中的关键参数，例如温度、压力、流量和液位。2应用领域过程控制系统广泛应用于化工、石油、电力、冶金、食品、制药等各个行业，对生产效率和产品质量起着至关重要的作用。3控制目标过程控制系统的目标是使过程变量保持在设定值，提高生产效率，降低能耗，并确保生产安全。4基本原理过程控制系统通过测量过程变量，并根据设定值和偏差信号进行调节，实现对过程的控制。过程控制系统的组成过程控制系统由测量元件、最终控制元件、信号传输和处理以及控制器组成。测量元件负责测量过程变量，例如温度、压力、流量和液位。最终控制元件根据控制器的指令改变过程变量。信号传输和处理系统将测量元件的信号传递给控制器，并将控制器的指令传递给最终控制元件。控制器是过程控制系统的核心，它根据测量信号和设定值计算出控制指令，以调节最终控制元件。测量元件温度传感器用于测量过程流体的温度，例如热电偶和热电阻。压力传感器用于测量过程流体的压力，例如压力变送器。流量计用于测量过程流体的流量，例如涡轮流量计和电磁流量计。液位计用于测量容器或管道中的液位，例如超声波液位计和浮球液位计。最终控制元件执行机构执行机构直接作用于被控对象，根据控制信号进行操作，改变被控变量。常见的执行机构包括阀门、电机、加热器等。调节器调节器是过程控制系统中重要的组成部分，接收来自控制器的信号，并对执行机构进行控制，以改变被控变量。控制系统控制系统包含多个元件，共同作用以实现对被控对象的控制，最终控制元件是其中的一部分。信号传输和处理1传感器数据采集测量元件采集过程变量数据，转换为电信号。2信号传输通过电缆、无线网络等传输到控制中心。3信号处理控制器接收并处理信号，进行数据转换、滤波、校准等操作。反馈控制系统系统组成反馈控制系统包括测量元件、控制器、执行器等。测量元件用于采集被控变量的信息，控制器根据偏差进行运算，执行器执行控制指令。工作原理反馈控制系统根据实际值与设定值之间的偏差进行调整，通过闭环控制来实现对系统状态的调节。反馈信号不断校正控制过程，使系统趋于稳定状态。开环和闭环控制1开环控制开环控制系统中，控制器根据预设的指令进行操作，无需反馈实际输出信息。2闭环控制闭环控制系统利用传感器反馈实际输出信息，与设定值比较，调整控制指令以达到控制目标。3优点和缺点开环控制系统简单，成本低，但精确度低。闭环控制系统精确度高，但结构复杂，成本高。比例控制比例控制原理比例控制根据偏差的大小，输出相应的控制量。控制量与偏差成正比，比例系数越大，控制作用越强。比例控制特点比例控制简单易行，适用于大多数过程控制系统。但存在稳态误差，不能完全消除偏差。积分控制消除稳态误差积分控制可以消除稳态误差，使系统输出值最终稳定在期望值上。累积偏差积分作用会累积过程变量与设定值的偏差，并通过控制输出来抵消误差。时间响应积分控制会使系统响应时间变长，但可以提高系统的稳态精度。微分控制预测趋势微分控制预测系统变化趋势，并根据趋势提前做出调整。快速响应微分控制能够快速响应系统变化，抑制波动，提高系统稳定性。调节速度微分控制通过调节控制速度来控制系统的动态性能，例如调节阀的开度。PID控制比例控制(P)控制偏差与输出成比例。偏差越大，输出越大。优点：简单易懂，响应速度快。缺点：容易产生稳态误差。积分控制(I)累积控制偏差，消除稳态误差。优点：可以消除稳态误差。缺点：响应速度较慢，容易引起超调。微分控制(D)控制偏差变化率，预测未来的偏差。优点：可以提高系统响应速度，抑制超调。缺点：对噪声敏感，容易引起振荡。自动调节1定义系统通过自动调节器自动调整控制参数，以保持被控变量稳定在设定值。2类型常见的自动调节类型包括比例调节、积分调节、微分调节和PID调节。3应用在各种工业流程和