“工业搅拌过程”控制系统设计
“化工混料过程”控制系统设计 1 分析研究被控对象与明确控制任务
1.1分析研究被控对象
图1.1.1是一个典型的化工混料过程，两种配料（配料A和配料B）在一个混合罐中由搅拌器混合，混合后的产品通过一个排料阀排出混料罐。
图1.1.1 搅拌系统示意图
系统中各个区域被控对象的工艺要求描述如下：
配料A和配料B区域：
z每种配料的管道都配备有一个入口阀、一个进料泵以及一个进料阀；
z进料管安装有流量传感器；
z当急停按钮被按下时，进料泵运行立即停止；
z当罐的液面传感器指示罐满时，进料泵运行立即停止；
z当排料阀打开时，进料泵运行立即停止；
z在启动进料泵后最开始的1秒中内必须打开入口阀和进料阀。
z在进料泵停止后（来自流量传感器的信号）阀门必须立即被关闭以防止配料从泵中泄露。
z进料泵的启动与时间监控功能相结合，换句话说，在泵启动后的7秒之内，流量传感器会报告溢出。
z当进料泵运行时，如果流量传感器没有流量信号，进料泵必须尽可能快地断开。
z进料泵启动地次数必须进行计数。（维护间隔）
混合罐区域：
z当急停按钮被按下时，搅拌电机的启动必须被锁定。
z当罐的液面传感器指示“液面低于最低限”时，搅拌电机的启动必须被锁定。
z当排料阀打开时，搅拌电机的启动必须被锁定。
z搅拌电机在达到额定速度时要发出一个响应信号。如果在电机启动后10秒内还未接收到信号，则电机必须被断开。
z必须对搅拌电机的启动次数进行计数（维护间隔）。
z在混合罐中必须安装三个传感器：
――罐装满：一个常闭触点。当达到罐的最高液面时，该触点断开。
――罐中液面高于最低限：一个常开触点。如果达到最低限，该触点
关闭。
――罐非空：一个常开触点，如果罐不空，该触点闭合。
排料区域：
z罐内产品的排出由一个螺线管阀门控制。
z这个螺线管阀门由操作员控制，但是最迟在“罐空”信号产生时，该阀门必须被关闭。
z当急停按钮被按下时，打开排料阀必须被锁定。
z当罐的液面传感器指示罐空时，打开排料阀必须被锁定。
z当搅拌电机在工作时，打开排料阀必须被锁定。
1.2明确控制任务
该“工业搅拌过程”是一个典型的顺序控制，本次设计，准备采用“上位机监控” + “下位机控制” + “操作面板”的方式对整个“工业搅拌过程”进行控制。
2 控制任务的分解与被控对象的描述
2.1 控制任务的分解
在定义了要控制的过程之后，将项目分割成相关的组或区域。我们可把系统分为四部分，如图2.1.1所示：
图2.1.1 系统划分示意图
2.2 被控对象的描述
配料A和配料B区域的流程图如图 2.2.1所示：
图2.2.1 配料A和配料B区域的流程图
图2.2.2 混合罐区域流程图
图2.2.3 排料区域流程图
3 系统硬件设计
3.1操作面板设计
要让一个操作员启动、停止和监控过程，就需要一个操作站。操作站有一下配备：
z用于控制过程中最重要的阶段的开关。使用“reset maintenance display （复位维护显示）”开关，你可以关掉电机的维护显示灯，复位相应的
计数器，使维护间隔为0。
z指示过程状态的指示灯。
z紧急停机开关。
根据系统的要求，可设计工业搅拌控制系统操作站如图3.1.1所示。
图3.1.1 系统操作站操作面板
3.2 工业现场系统硬件结构设计
工业现场系统结硬件构设计如图3.2.1所示：
图3.2.1 工业现场系统结构设计
如图3.2.1所示，该图是实际工业现场的硬件结构框图，由三部分组成：监控单元、控制单元和现场设备。
（1） 监控单元
一台安装了WinCC组态软件的PC机，上面显示用于监控“工业搅拌过程”的工艺画面。
（2） 控制单元
由一个S7-300的CPU和对应的I/O模块组成，主要用于过程控制。
（3） 现场设备
包括现场工业搅拌过程和操作员站两个部分。
3.3 系统硬件资源分配
“工业搅拌过程”控制系统的I/O地址表如表3.3.1所示:
表3.3.1 “工业搅拌过程”控制系统的I/O地址表
4 系统软件设计
4.1 系统软件结构图
系统软件结构图如图4.1.1所示：
图4.1.1 系统软件结构图
在本系统中，通过在一台PC机上安装三个工控软件，从而模拟工业现场的实际情况，使学生在没有相关硬件的情况下，也能通过软件模拟的方式，完成整个“工业搅拌过程”控制系统的设计。
在图4.1.1中，给出了软件模拟方式下三个工控软件与实际工业现场不同部分的对应关系。即WinCC组态软件对应WinCC组态软件，实现过程监控；PLCSim工控软件对应实际的控制单元，实现控制任务；Simit工控软件对应实际工业搅拌过程和操作员站，实现被控对象的仿真。
具体在一台PC机上，安装三个工控软件的时候，有一些注意事项。
（1） WinCC组态软件的安装
安装WinCC组态软件，使用的版本是WinCC V6 SP2英文版。
安装WinCC需要满足一定的软件要求，即在安装WinCC前就应安装所需的
软件并正确配置。安装WinCC的机器上应先安装Microsoft消息队列服务（操作系统盘提供）和SQL Server 2000（WinCC安装文件提供）。
（2）PLCSim工控软件的安装
PLCSim V5.2集成在西门子工控软件Step7 V5.2中，所以这里主要指Step7 V5.2的安装。通过运行Step7的安装文件，完成Step 7的安装。安装完毕后，接下来安装授权文件，包括Step7 V5.2的授权和S7 PLCSim V5.2的授权。
（3）Simit工控软件的安装
在安装Simit V5.0 sp1前，需要先安装C编译器，C编译器的安装文件位于Simit安装目录下。安装完C编译器后，即可安装Simit软件，在安装过程中，会弹出安装“加密狗”驱动程序的对话框，请选择其中的USB驱动选项。安装完毕后，将USB加密狗插入PC的USB口，即可运行Simit软件。
4.2 PLC控制程序设计
在为某项过程控制或某种机器控制进行程序设计时，我们会发现部分控制逻辑常常被重复使用。此种情况的程序设计可用结构化编程方法设计用户程序。这样可编一些通用的指令块以便控制一些相似或重复的功能，避免重复程序的设计工作。
本次以该“工业搅拌过程”控制系统应用实例为例,具体的讲述在Step 7中“结构化编程”的方法。
4.2.1定义逻辑块
图4.2.1.1所示为结构化编程的块的分层调用结构。
图4.2.1.1 结构化编程的块的分层调用结构
OB1：与CPU操作系统的接口，包含主要程序。在OB1中调用块FB1和FC1并传送控制过程所需的特定参数。
FB1：配料A的进料泵，配料B的进料泵和搅拌电机的控制由于要求一致（接通、断开、计数应用程序等）可以通过同一功能块实现。
背景DB1－3：用于控制配料A、配料B的进料泵和搅拌电机的实参及静态数据各不相同，因此分别存储在与FB1相关的三个背景DB中。
FC1：配料A和B的入口阀和进料阀以及排料阀也共同使用一个逻辑块。由于只需编辑“打开和闭合”功能，一个FC就足够了。
4.2.2 编写符号表
在Step7中定义的符号表如图4.2.2.1所示：
表4.2.2.1 Step7中定义的符号表
4.2.3 生成电机的FB
该FB的要求：
电机的FB包括以下逻辑功能：
z有启动和停止输入。
z允许设备操作的一系列互锁（泵和搅拌电机）。互锁状态存储在OB1的临时局域数据（L堆栈）中（“Motor_enable”、“Valve_enable”），并
且当电机的FB被处理时与启动和停止输入进行逻辑组合。
z来自设备的反馈必须在一个特定的时间内出现，否则就假定有故障或错误出现。该功能则停下电机。
z时间点和响应时间或错误/故障循环持续时间都必须被指定。
z如果启动按钮被按下并且电机被使能，设备自行接通并运行直至按下停止按钮。
z当设备接通时，一个定时器启动运行，如果在定时器的时间达到之前未接到来自设备的响应信号，则停机。
指定输入和输出
图4.2.3.1所示是电机通用FB的输入和输出。
图4.2.3.1电机通用FB的输入和输出
定义FB的参数
如果电机（用于控制泵和电机）使用多重背景的FB，你必须为输入和输出定义通用参数名。
用于该过程中的电机的FB需要以下各项：
z它必须有来自操作站的信号可以停止和启动电机和泵。
z它需要来自电机和泵的响应信号以指示电机再运行。
z它必须计算从发出启动电机的信号到接收到响应信号的时间。如果在这一时间内没有收到响应信号，则电机必须关断。
z它必须能接通或断开操作站上的指示灯。
z它提供一个信号启动电机。
这些要求可以被定义为FB的输入和输出。表4.1.3.1所示为该过程中电机的FB的参数。
表4.2.3.1 电机的FB的参数
为电机的FB声明变量
你必须为电机的FB声明输入、输出和入/出参数，如表4.1.3.2所示：
表4.2.3.2 FB的输入、输出和入/出参数
FB的输入、输出、入/出和静态变量存储在调用语句中指定的背景DB中，临时变量存储在L堆栈中。
为电机编程FB
在Step7中，每一个被不同的块调用的块一定要在调用它的块之前生成。因此在程序中必须在OB1之前先生成电机的FB。
具体程序，请参见参考程序。
生成背景数据块
生成三个数据块并依次打开。在“New Data Block（新数据块）”对话框中选择选项“Data block referencing a function block（参考一个功能块的数据块）”，在“Reference（参考）”列表框中选择“FB1”。则数据块被指定为具有固定赋值的FB1的背景数据块，如图4.2.3.2所示：
图4.2.3.2 FB1的背景数据块
4.2.4 为阀门生成FC
该FC的要求：
这个入口和进料阀以及排料阀的功能包含以下逻辑功能：
z一个用于打开阀门的输入一个用于关闭阀门的输入。
z互锁允许阀门被打开。互锁状态存储在OB1的临时局域数据（L堆栈）中（“Valbe_enable”）并且在阀门的FC被处理时与打开和关闭的输入进
行逻辑组合。
表4.1.4.1所示为必须传给FC的参数。
具体程序，请参见参考程序。
表4.2.4.1 FC的参数
指定输入和输出
图4.1.4.1所示为阀门的通用FC的输入和输出。调用电机的FB的设备传给输入参数。阀门的FC返回输出参数。
图4.2.4.1 FC的输入和输出
为阀门的FC声明变量
就像为电机的FB一样，你必须为阀门的FC声明输入、输出和入/出参数，变量声明表如表4.1.4.2所示：
表4.2.4.2 FC的变量声明表
在FC中，临时变量存储在L堆栈。输入、输出和入/出变量则作为调用FC 的逻辑块的指针存储。L堆栈中另外的存储空间（在临时变量之后）用于存储这些变量。
为阀门编程FC
由于被调用的块必须在调用块之前生成，所以阀门的FC1功能必须在OB1之前生成。
4.2.5 生成OB1
OB1决定程序的结构。OB1中也包含要传送给各个功能的参数，例如：
z为进料泵和搅拌电机而编制的程序段中为电机FB提供起动（“Start”）、停止（“Stop”），响应（“Respense”）以及复位维护显示
（“Reset_Maint”）的输入参数。PLC的每一个循环周期都会处理这个
电机的FB。
z如果电机的FB被处理，则输入Timer_No和Response_Time指示所使用的定时器功能以及要测量的时间。
z因为阀门的FC和电机的FB是在OB1中调用的，所以他们在每个程序循环都会被可编程控制器处理。
程序为处理进料泵和搅拌电机的控制任务，使用电机的FB时分别配备了不同的背景DB。
为OB1声明变量
OB1的变量声明表如表4.2.5.1所示。前20个字节包含OB1的启动信息，不能够被修改。
表4.2.5.1 OB1的变量声明
生成OB1程序
在Step7中，每个被不同的块调用的块必须在调用它的块之前生成。在该程序中，你必须在编制OB1之前生成电机的FB和阀门FC。FB1和FC1在OB1中不止一次地被调用，FB1的调用使用了不同的背景DB。如图4.2.5.1所示：
图4.2.5.1 OB1程序
5程序调试
当“工业搅拌过程”控制系统的软件设计完毕后，接下来的工作，就是对程序进行调试。这个环节，在整个系统设计过程中，起着非常重要的作用。
5.1 程序调试的内容
程序设计时，一般情况下，是三个人同时进行的。一个人负责设计PLC控制程序，一个人负责设计WinCC监控程序，一个人负责设计Simit被控对象仿真程序。他们设计的共同依据就是“工业搅拌过程”控制系统的I/O地址表（表3.3.1）。因为三个人的进度可能不一样，所以程序调试分为“单独调试”和“联合调试”。
“
过程控制工程课程设计
过程控制工程 课程设计任务书 设计名称：扬子烯烃厂丁二烯装置控制模拟设计设计时间：2006.2.20~2006.3.10 姓名：毛磊 班级：自动化0201 学号：05号 南京工业大学自动化学院 2006年3月
1.课程设计内容： 学习《过程控制工程》课程和下厂毕业实习2周后，在对扬子烯烃厂丁二烯装置的实际过程控制策略、实习环节的控制系统以及相应的组态软件有一定的认识和了解的基础上，针对扬子烯烃厂丁二烯装置，设计一个复杂控制系统（至少包含一个复杂回路和3-5个简单回路），并利用组态软件进行动态仿真设计，调节系统控制参数，使控制系统达到要求的控制效果。 1)独立完成设计任务，每个人根据下厂具体实习装置，确定自己的课程设 计题目，每1-3人/组； 2)选用一种组态软件（例如：采用力控组态软件）绘制系统工艺流程图； 3)绘制控制系统原有的控制回路； 4)利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利用组态软 件，对控制系统进行组态； 5)改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 6)调节控制参数，使性能指标达到要求； 7)写出设计工作小结。对在完成以上设计过程所进行的有关步骤：如设计 思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出 说明，并对所完成的设计做出评价，对自己整个设计工作中经验教训， 总结收获。 2. 进度安排（时间3周） 1)第1周选用一种组态软件绘制系统工艺流程图；绘制控制系统原有的 控制回路； 2)第2周利用下厂收集的实际数据和工艺要求，选择被控对象模型，利 用组态软件，对控制系统进行组态； 3)第3周(1-3) 改进原有的控制回路，增加1-2个复杂回路，并进行组态； 调节控制参数，使性能指标达到要求； 4)第3周(4) 书写课程设计说明书 5)第3周(5) 演示、答辩
过程控制系统课程设计报告报告实验报告
成都理工大学工程技术学院《过程控制系统课程设计实验报告》 名称：单容水箱液位过程控制 班级：2011级自动化过程控制方向 姓名： 学号：
目录 前言 一．过程控制概述 (2) 二．THJ-2型高级过程控制实验装置 (3) 三．系统组成与工作原理 (5) （一）外部组成 (5) （二）输入模块ICP-7033和ICP-7024模块 (5) （三）其它模块和功能 (8) 四．调试过程 (9) （一）P调节 (9) （二）PI调节 (10) （三）PID调节 (11) 五．心得体会 (13)
前言 现代高等教育对高校大学生的实际动手能力、创新能力以及专业技能等方面提出了很高的要求，工程实训中心的建设应紧紧围绕这一思想进行。 首先工程实训首先应面向学生主体群，建设一个有较宽适应面的基础训练基地。通过对基础训练设施的 集中投入，面向全校相关专业，形成一定的规模优势，建立科学规范的训练和管理方法，使训练对象获得机械、 电子基本生产过程和生产工艺的认识，并具备一定的实践动手能力。 其次，工程实训的内容应一定程度地体现技术发展的时代特征。为了适应现代化工业技术综合性和多学科交叉的特点，工程实训的内容应充分体现机与电结合、技术与非技术因素结合，贯穿计算机技术应用，以适应科学技术高速发展的要求。应以一定的专项投入，建设多层次的综合训练基地，使不同的训练对象在获得对现代工业生产方式认识的同时，熟悉综合技术内容，初步建立起“大工程”的意识，受到工业工程和环境保护方面的训练，并具备一定的实用技能。 第三，以创新训练计划为主线，依靠必要的软硬件环境，建设创新教育基地。以产品的设计、制造、控制乃至管理为载体，把对学生的创新意识和创新能力的培养，贯穿于问题的观测和判断、创造和评价、建模和设计、仿真和建造的整个过程中。
过程控制系统习题解答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？ 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
“工业搅拌过程”控制系统设计
“化工混料过程”控制系统设计 1 分析研究被控对象与明确控制任务 1.1分析研究被控对象 图1.1.1是一个典型的化工混料过程，两种配料（配料A和配料B）在一个混合罐中由搅拌器混合，混合后的产品通过一个排料阀排出混料罐。 图1.1.1 搅拌系统示意图 系统中各个区域被控对象的工艺要求描述如下： 配料A和配料B区域： z每种配料的管道都配备有一个入口阀、一个进料泵以及一个进料阀； z进料管安装有流量传感器； z当急停按钮被按下时，进料泵运行立即停止； z当罐的液面传感器指示罐满时，进料泵运行立即停止； z当排料阀打开时，进料泵运行立即停止； z在启动进料泵后最开始的1秒中内必须打开入口阀和进料阀。 z在进料泵停止后（来自流量传感器的信号）阀门必须立即被关闭以防止配料从泵中泄露。 z进料泵的启动与时间监控功能相结合，换句话说，在泵启动后的7秒之内，流量传感器会报告溢出。
z当进料泵运行时，如果流量传感器没有流量信号，进料泵必须尽可能快地断开。 z进料泵启动地次数必须进行计数。（维护间隔） 混合罐区域： z当急停按钮被按下时，搅拌电机的启动必须被锁定。 z当罐的液面传感器指示“液面低于最低限”时，搅拌电机的启动必须被锁定。 z当排料阀打开时，搅拌电机的启动必须被锁定。 z搅拌电机在达到额定速度时要发出一个响应信号。如果在电机启动后10秒内还未接收到信号，则电机必须被断开。 z必须对搅拌电机的启动次数进行计数（维护间隔）。 z在混合罐中必须安装三个传感器： ――罐装满：一个常闭触点。当达到罐的最高液面时，该触点断开。 ――罐中液面高于最低限：一个常开触点。如果达到最低限，该触点 关闭。 ――罐非空：一个常开触点，如果罐不空，该触点闭合。 排料区域： z罐内产品的排出由一个螺线管阀门控制。 z这个螺线管阀门由操作员控制，但是最迟在“罐空”信号产生时，该阀门必须被关闭。 z当急停按钮被按下时，打开排料阀必须被锁定。 z当罐的液面传感器指示罐空时，打开排料阀必须被锁定。 z当搅拌电机在工作时，打开排料阀必须被锁定。 1.2明确控制任务 该“工业搅拌过程”是一个典型的顺序控制，本次设计，准备采用“上位机监控” + “下位机控制” + “操作面板”的方式对整个“工业搅拌过程”进行控制。
过程控制课程设计汇本(脱丙烷塔控制系统设计有图)
成绩： 《过程控制工程》 课程设计报告 题目：脱丙烷塔控制系统设计 学院：计算机与电子信息学院 班级：自动化 姓名： 学号： 指导教师： 起止日期：2012年12月31日～2013年01月4日
目录 一、设计任务书 (2) 二、设计说明书 (5) 1、摘要 2、基本控制方案的设计与分析 3、节流装置的计算 4、蒸汽流量控制阀口径的计算 三、参考文献 (11) 四、附图 (15)
一、设计题目： 《脱丙烷塔控制系统设计》 二、设计目的： 1、掌握控制系统的基本构成、原理及设计的方法和步骤。 2、掌握控制方案的设计、仪表选型的方法及管道流程图、仪表接线图、仪表安装等 图的绘制方法。 3、掌握节流装置和调节阀的计算。 4、了解信号报警及联锁系统的设计和顺序控制系统的设计。 5、通过理论联系实际，掌握必须的工程知识，加强对学生实践动手能力和独立完成 工程设计任务能力的培养。 三、设计所需数据： 1、主要工艺流程和环境特征概况 脱丙烷塔的主要任务是切割C3和C4混合馏分，塔顶轻关键组分是丙烷，塔釜重关键是组分丁二烯。主要工艺流程如图1所示：第一脱乙烷塔塔釜来的釜液和第二蒸出塔的釜液混合后进入脱丙烷塔，进料为气液混合状态，液化率为0.28。进料温度为32℃，塔顶温度为8.9℃，塔釜温度为72℃。塔操作压力为0.75MPa(绝压)。采用的回流比约为1.13。冷凝器由0℃丙烯蒸发制冷,再沸器加热用的0.15 MPa(绝压)减压蒸汽由来自裂解炉的0.6 MPa(绝压)低压蒸汽与冷凝水混合制得的。和其他精馏塔一样，脱丙烷塔也是一个高阶对象，具有对象通道多、在机理复杂、变量间相互关联、动态响应慢、控制要求高等特点。脱丙烷塔的自动控制应满足质量指标、物料指标、能量平衡及约束条件等要求。 脱丙烷塔所处的环境为甲级防爆区域,工艺介质为多种烃类混合物,沸点低、易挥发、易燃、易爆，生产装置处于露天，低压、低温。主导风向由西向东。 2、仪表选型说明 所选仪表应具有本质安全防爆性能等特点，电动Ⅲ型仪表在安全性、可靠性等方面已能满足要求。电动仪表信号传送快且距离远，易与计算机配合使用，除控制阀外，最好全部选用电动Ⅲ型仪表。采用安全栅，可构成本质安全防爆系统。
过程控制系统习题解答教程文件
过程控制系统习题解 答
《过程控制系统》习题解答 1-1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答：第一个阶段 50年代前后：实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定，消除或减少主要扰动对生产过程的影响 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论，主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段 60年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表，其特点： 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制 3、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） 4、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段70年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 4、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段 80年代以后：飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展，包括先进的管理系统、调度和优化等。 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？
工业过程控制系统发展与趋势交大理工
华东交通大学理工学院 Institute of Technology. East China Jiaotong University 课程（论文） 题目工业过程控制系统发展与趋势 分院：电信分院 专业：电力牵引与传动控制 班级：12电牵1班 学号： 学生姓名： 指导教师：李杰 起讫日期：2015.11-2015.12
摘要 工业自动化技术的应用与发展，是工业技术改造﹑技术进步的主要手段和技术发展方向。本文主要介绍了工业自动化技术的特点及其对现阶段我国产业结构优化升级的重大推动作用。 关键词：工业自动化技术；技术进步；产业结构
Abstract The application and development of industrial automation technology is the main method and technology development direction of industrial technological transformation and technological progress. This paper mainly introduces the characteristics of industrial automation technology and its important role in promoting China's industrial structure optimization and upgrading at present. Key words: industrial automation technology; technological progress; industrial structure
过程控制系统
《控制系统》课程设计课题：加热炉温度控制系统 系别：电气与电子工程系 专业：自动化 姓名： 学号：1214061（44、32、11） 指导教师 河南城建学院 2010年12月29日
成绩评定· 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。 二、评分（按下表要求评定） 评分项目 设计报告评分答辩评分平时表现评分 合计 （100分）任务完成 情况 （20分） 课程设计 报告质量 （40分） 表达情况 （10分） 回答问题 情况 （10分） 工作态度与 纪律 （10分） 独立工作 能力 （10分） 得分 课程设计成绩评定 班级姓名学号 成绩：分（折合等级） 指导教师签字年月日
一、设计目的： 通过对一个使用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求： 设计一个加热炉温度控制系统，确定系统设计方案，画出系统框图，完成元器件的选择和调节器参数整定。 三、总体设计： 1．控制系统的设计思想 串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。前一个调节器称为主调节器，它所检测和控制的变量称主变量（主被控参数），即工艺控制指标；后一个调节器称为副调节器，它所检测和控制的变量称副变量（副被控参数），是为了稳定主变量而引入的辅助变量。整个系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。 2 .加热炉控制系统原理 加热炉控制系统以炉内温度为主被控对象，燃料油流量为副被控对象的串级控制系统。该控制系统的副回路由燃料油流量控制回路组成，因此，当扰动来自燃料油上游侧的压力波动时，因扰动进入副回路，所以，能迅速克服该扰动的影响。 由于炉内温度的控制不是单一因素所能实现的，所以，还要对空气的流量进行控制。空气的控制直接影响炉内燃烧的状况，不仅影响炉温，还直接影响了能源的利用率和环境的污染。所以，对空气的控制很有必要，其原理和燃料控制相同。
过程控制系统论文关于过程控制的论文
过程控制系统论文关于过程控制的论文 高炉TRT过程控制系统的研究与应用 摘要：TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公的节能环保装置。TRT机组运行的关键是：在任何时刻，都不能影响高炉的炉顶压力。 关键词：PLC；可靠性；PID；自动控制 1 概述 TRT为高炉煤气余压能量回收透平发电装置的简称，它是把高炉出口煤气中所蕴含的压力能和热能，通过透平膨胀机作功，驱动发电机发电的一种能量回收装置。从而达到节能、降噪、环保的目的，具有很好的经济效益和社会效益，是目前现代国际、国内钢铁企业公认的节能环保装置。 2 高炉TRT过程控制系统工艺简介 目前，作为我国高炉节能、降噪、环保的能量回收装置TRT，不可避免在运行过程中出现紧急停机现象。特别是目前高炉普遍的塌料现象，如果对于系统的过程控制方案采取不当，将会导致高炉炉顶压力迅间增大，以至“憋压”。当压力超上限，就迫使TRT紧急跳车，使机组及时的退出静叶对高炉顶压的自动调节。当快切阀门关闭以后，调节高炉顶压的控制权就交给两个液压伺服控制的旁通阀（快开阀）。在国内TRT的发展历史上，由于所选择的控制系统方案不当而导致了多次事故的发生，一般情况下很容易将透平止推瓦损坏，更为严重的是由于炉顶压力的迅间增大，给高炉造成了极大的危险和危害，以至被迫停炉，影响了生产。 3 关键技术 通过参照TRT工艺的要求，对机组紧急停机时的高炉顶压调节采取了前馈-反馈（FFC-FBC）控制方案。该控制方案综合了前馈控制与反馈控制的优点，将反馈控制不易克服的干扰（高炉煤气流量）进行前馈控制，快速打开旁通阀，使高炉煤气形成畅通。但是由于前馈控制属于开环控制，尽管可以消除这一不安全因素，但不能完全保证顶压稳定，如果顶压波动较大，势必影响高炉生产，因此就对该过程采取了前馈-反馈控制（也称为复合控制）。机组发电运行阶段，高炉顶压的控制权交给了透平静叶，具有一定的干扰。如果不选择合适的控制方案，则也将影响高炉炉顶压力。为了提高系统的抗干扰能力，我们对这一过程采取了串级控制通过静叶来调节高炉顶压，目前，在国内很多公司TRT控制设备通常在TRT自动投入的时候，通常采取顶压功率复合控制，他们把功率PID调节器输出与顶压PID调节器输出的最小值作为顶压功率复合调节的输出。这种控制方案的实施在抗干扰能力方面稍逊于串级控制思想方案的调节。因为一般在设备运行过程中，高炉煤气发生量随时变化，除此之外，煤气的温度及透平入口的压力也时刻在发生变化，这将会造成静叶的开度时刻的改变，这就是调节过程中产生的干扰因素。为此要克服对高炉顶压调节的干扰，采取串级控制回路调节是山东莱钢银前1000m3高炉TRT系统控制的一大亮点。这种调节方案的实施稳定的调节高炉的炉顶压力，设备运行稳定，也给操作人员带来了便利。从高炉TRT串级调节系统方框途中可以看出，该系统有两个环路，一个内环（副环）和一个外环（主环）。PID调节器是主调节器，伺服控制器是副调节器。主被控变量为高炉炉顶压力，透平静叶的开度为副变量。主控制器的输出是副控制器的给定，而副控制器的输出直接送到电液伺服阀。在该串级控制系统中，主环是一个定值控制系统，而副回路是一个随动系统。对于本系统采取串级控制思路有如下好处：首先，从TRT系统的串级调节方框图上可以看出，由于副回路的存在，改善了对象（高炉炉
工业过程控制系统(DCS)
工业过程控制系统(DCS) ?西门子PCS7系统介绍 ?PCS7系统高达的应用 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 西门子PCS7系统介绍 西门子为了应对制造业、过程工业和楼宇自动化行业中的挑战，提出了自己的独特解决方案—全集成自动化（TIA）和全集成能源管理（TIP）的驱动与自动化的解决方案，适用于各种行业。 SIMATIC PCS7过程控制系统是全集成自动化（TIA）的核心部分，为生产、过程控制和综合工业中所有领域实现统一且符合客户要求的自动化平台。 通过采用 SIMATIC PCS 7 的全集成自动化解决方案，可实现一致性的数据管理、通讯和组态，性能优异并可前瞻性地确保满足典型的过程控制系统应用需求。 ?简单而可靠的过程控制 ?用户友好的操作和可视化，并可通过因特网实现 ?系统范围内功能强大、快速、一致性的工程与组态 ?系统范围内的在线修改 ?在各个层级的系统开放性 ?灵活性和可扩展性 ?与安全相关的自动化解决方案 ?广泛的现场总线集成 ?仪表与控制设备的资产管理（诊断、预防性维护和维修） 1. PCS7工程组态系统—ES SIMATIC管理器是工程组态控制的控制中心，是工程组态工具套件的综合平台，同时也是SIMATIC PCS7过程控制系统所有工程组态任务的组态基础。SIMATIC PCS7项目各个方面的创建、管理、归档和记录都在这里进行。
过程控制系统方案设计
过程控制仪表与系统 题目：工业含硫废气控制系统方案设计 学院：信息科学与工程学院 专业班级：测控技术与仪器1503班 学号： 7 学生姓名：王哲 教师：李飞
工业含硫废气控制系统方案设计 摘要：许多化工厂在厂区内燃料燃烧和生产工艺过程中都会产生各种含有污染的有害气体，其中含硫的气体对环境造成的污染尤为严重。因此对含硫废气正确合理的处理至关重要。在我国工业含硫废气一般多采用焚烧工艺，经焚烧炉焚烧，使污染性气体转换成安全物质。经方案论证后，本设计采用双闭环串级控制系统，控制目标温度在600-800℃设定尾气焚烧炉炉温波动范围不超过±30℃。该控制系统中运用PID算法，传感器将检测到的模拟信号送到变送器，变送器输出4～20mA的电流信号。将变送器输出的标准信号送入控制器中，控制器通过分析比较所测参数与预设参数之后输出控制信号，执行器根据传送过来的信号进行变化，最终达到对系统温度的控制。 关键词：双闭环串级控制系统；炉温控制；流量控制；变送器 1 引言 含硫废气与加氢反应器出口过程器被加热至270-320℃左右与外补富氢气混合后进入加氢反应器在加氢催化剂的作用下转化为H2S。加氢反应为放热反应，离开反应器的尾气-换热器换冷却后进入冷凝塔。 废气在冷凝塔中利用循环机冷水来降温。70℃冷凝水自冷凝塔底部流出，经济冷泵加压后经急冷水冷却器用循环水冷却至40℃，循环至冷却塔顶。部分急冷水经急冷水过滤器过滤后返回急冷水泵入口。尾气中的水蒸气被冷凝，产生的酸性水由急冷水泵送至酸性水处理处。为防止酸性水对设备的腐蚀，需向急冷水中注入氨根据ph值大小决定注入氨的量。 冷凝后的尾气离开冷凝塔进入回收塔，用30%的甲基二乙醇胺溶液吸收废气中的硫化氢，同时吸收部分二氧化碳。吸收塔底富液用富液泵送至溶剂再生部分统一处理。从塔顶出来的净化气经尾气分液罐分液后进入焚烧炉燃烧，有燃料气流量控制炉膛温度；废气中残留的硫化氢几乎全转化成二氧化硫，最后再对二氧化硫进行处理。 焚烧炉要控制温度在600-800℃，保证尾气可以充分燃烧，对环境和人的健康都没有危害。 温度控制系统可采用的方法有双闭环串级控制系统、前馈控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统、分程控制系统等。
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安徽工业大学 设计(论文)任务书 课题名称面粉生产过程控制系统设计 学院电气信息学院 专业班级测控技术与仪器081 姓名李赟 学号089064013 指导教师张英杰老师 设计(论文)的主要内容及要求： 1．查阅资料了解面粉生产过程控制系统的发展历史和发展现状； 2．查阅资料分析面粉生产工艺流程； 3．设计面粉生产过程总体控制方案； 4．选择合适的PLC，完成硬件组态、编写相应的控制程序并进行及仿真; 5．使用组态软件对整个生产过程进行组态； 6．整理论文资料并书写设计论文; 7．查阅英文材料并进行翻译； 起止时间： 20XX 年2 月 18 日至 20XX 年 6 月 9 日共 16 周 指导教师签字系主任 签字 院长 签字
摘要 面粉加工是食品生产的重要原料工业，是粮食生产向人类消费过渡的传统行业。由于种种原因，其生产过程的自动化远远落后于同期实现机械化生产的纺织业。进入九十年代以来，为了降低成本，提高产品质量，适应不断变化的市场经济，我国的大中型面粉厂相继进行了电气自动化系统的改造，PLC开始被广泛的应用于我国面粉行业。 可编程控制器（Programmable Controller）简称PLC,是一台有别于普通微机的专用计算机，它能直接在工业环境中应用，不需要专门的空调和恒温环境，它专为工业环境控制而设计制造，具有丰富的输入输出接口和较强的输出驱动能力。由于它具有很多优点，目前已被广泛应用于全世界工业生产的各个领域。本文先介绍了PLC系统的硬件组成、工作原理、软件编程等，并详细介绍了利用PLC控制技术实现面粉生产过程的自动控制。 关键词：自动控制系统，面粉生产，iFIX，PLC
集散控制系统工程设计
合肥学院HEFEI UNIVERSITY 集散控制系统的工程设计 班级： 10 姓名： 学号： 10 指导教师： 完成时间：
集散控制系统的工程设计 现代科学技术领域中，计算机技术和自动化技术被认为是发展较快的两个分支，工业自动化根据生产过程的特点可分为过程控制和制造工业自动化及自动化测量系统。过程控制自动化是以流程工业为对象，流程工业自动化控制一般采用集散控制系统(DCS)。 一、DCS控制系统介绍 集散控制系统（Distributed control system）是以微处理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。 DCS的工程设计主要有12项内容，按先后顺序排列如下：方案论证，DCS 评估，DCS询价，技术谈判，合同签订，开工会议，系统设计，组态编程，安装调试，现场投运，整理文件，工程验收。 1.1集散控制系统的组成 1、现场控制级 又称数据采集装置，主要是将过程非控变量进行数据采集和预处理，而且对实时数据进一步加工处理，供CRT操作站显示和打印，从而实现开环监视，并将采集到的数据传输到监控计算机。输出装置在有上位机的情况下，能以开关量或者模拟量信号的方式，向终端元件输出计算机控制命令。 在DCS系统中，这一级别的功能就是服从上位机发来的命令，同时向上位机反馈执行的情况。至于它与上位机交流，就是通过模拟信号或者现场总线的数字信号。由于模拟信号在传递的过程或多或少存在一些失真或者受到干扰，所以目前流行的是通过现场总线来进行DCS信号的传递。
过程控制系统课程设计
步进式加热炉控制系统设计 一、步进式加热炉工艺流程 1. 步进式加热炉简介 ⑴步进式加热炉步进式加热炉是一种靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作 把料坯一步一步地移送前进的连续加热炉。 炉子有固定炉底和步进炉底，或者有固定梁和步进梁。前者叫做步进底式炉，后者叫做步进梁式炉。轧钢用加热炉的步进梁通常由水冷管组成。步进梁式炉可对料坯实现上下双面加热。 （2）步进式炉的几种类型 步进式炉从炉子构造上分目前有：单面供热步进式炉、两面供热步进式炉、钢料可以翻转的步进式炉、交替步进式炉、炉底分段的步进式炉等等。 单面供热步进式炉也称步进底式炉，钢料放置在耐火材料炉底或铺设在炉底上的钢枕上。钢坯吸热主要来自上部炉膛，由于一面受热，这种炉子的炉底强度较低。它适用于加热薄板坯、小断面方坯或有特殊要求的场合。 两面供热步进式炉也称步进梁式炉，活动梁和固定梁上都安设有能将钢坏架空的炉底水管。在钢坯的上部炉膛和下部炉膛都设置烧嘴，因此炉底强度较高，适用于产量很高的板坯或带钢轧前加热。 钢坯可以翻转的步进式炉是每走一步炉内钢料可以翻转某一角度，步进梁和固定梁都带有锯齿形耐热钢钢枕，这是加热钢管的步进式炉，每走一步钢管可以在锯齿形钢枕上滚动一小段距离，使受热条件较差的底面逐步翻转到上面，以求加热均匀。 交替步进式炉则有两套步进机构交替动作。运送过程中，钢坯不必上升和下降，振动较小，底面不会被划伤，表面质量较好 炉底分段的步进式炉的加热段和预热段可以分开动作。例如预热段每走一步，加热段可以
走两步或两步以上。这种构造是专门为易脱碳钢的加热而设计的。钢坯在预热段放置较密，可以得到正常的预热作用，在加热段钢坯前进较快，达到快速加热，以减少脱碳。 （3）步进式炉的优缺点 步进式炉是借机械将炉内钢坯托着一步一步前进，因此钢坯与钢坯还不必紧挨着，其间距可根据需要加以改变。 原始的步进式炉只用于加热推钢机无法推进的落板坯或异形坯，随着轧机的大型化和连续化，推钢式炉已不能满足轧机产量和质量的要求。在这种情况下，近十年来造价较高的步进式炉得到了快速发展，其结构也日趋完善。 步进式炉具有以下特点：（1）炉子长度不受钢坯厚度的限制，不会拱钢，炉子可以建得很长，目前有些炉子已接近60 米长，一个步进式炉可以代替1.5—2 个推钢式炉。（2）操作上灵活性较大，可以通过改变装料间隙调节钢坯加热时间，且更换品种方便。（3）炉内钢料易于清空，减少停炉时清除炉内钢料的时间。（4）钢坯在炉内不与水管摩擦，不会造成通过轧制还不能消除的伤痕。（5）水管黑印小，即能得到尺寸准确的轧材。（6）两面加热步进式炉可以不要实底均热段，因此加热能力比推钢式炉稍大。（7）没有出料滑坡，减少了由于滑坡高差作用而吸入炉内的冷空气。（8）钢坯有侧面加热，这样可实现三面或四面加热，因此加热时间短，钢坯氧化少。（ 9）生产能耗大幅度降低,从炼钢连铸后开始全连续的直接生产。（ 10）产量大幅度提高,在100* 104t/a 以上。（ 11）生产自动化水平非常高，原加热炉的控制系统大都是单回路仪表和继电器逻辑控制系统，传动系统也大多是模拟量控制式供电装置，现在的加热炉的控制系统大多数都具有二级过程控制系统和三级生产管理系统，传动系统都是全数字化的直流或交流供电装置。 步进式炉的缺点是炉底机械设备庞大，维护和检修都较复杂，炉子造价太高。两面供热的步进式炉炉底水管较多，热损失大。单面供热的步进式炉虽然无水冷热损失，但产量较低。因此，尽管步进式炉有很多优点，仅由于它造价太高，目前在中小型厂全面推广还不适宜。
过程控制系统习题解答
《过程控制系统》习题解答 1－1 试简述过程控制的发展概况及各个阶段的主要特点。 答:第一个阶段5０年代前后:实现了仪表化和局部自动化，其特点： 1、过程检测控制仪表采用基地式仪表和部分单元组合式仪表? 2、过程控制系统结构大多数是单输入、单输出系统 3、被控参数主要是温度、压力、流量和液位四种参数? 4、控制的目的是保持这些过程参数的稳定,消除或减少主要扰动对生产过程的影响? 5、过程控制理论是以频率法和根轨迹法为主体的经典控制理论,主要解决单输入、单输出的定值控制系统的分析和综合问题 第二个阶段6０年代来：大量采用气动和电动单元组合仪表,其特点: 1、过程控制仪表开始将各个单元划分为更小的功能，适应比较复杂的模拟和逻辑规律相结合的控制系统 2、计算机系统开始运用于过程控制?３、过程控制系统方面为了特殊的工艺要求，相继开发和应用了各种复杂的过程控制系统（串级控制、比值控制、均匀控制、前馈控制、选择性控制） ４、在过程控制理论方面，现代控制理论的得到了应用 第三个阶段７0年代以来：现代过程控制的新阶段——计算机时代，其特点： 1、对全工厂或整个工艺流程的集中控制、应用计算系统进行多参数综合控制 2、自动化技术工具方面有了新发展，以微处理器为核心的智能单元组合仪表和开发和广泛应用 3、在线成分检测与数据处理的测量变送器的应用 ４、集散控制系统的广泛应用 第四个阶段８0年代以后:飞跃的发展，其特点： 1、现代控制理论的应用大大促进了过程控制的发展 2、过程控制的结构已称为具有高度自动化的集中、远动控制中心 3、过程控制的概念更大的发展,包括先进的管理系统、调度和优化等。 １-2 与其它自动控制相比,过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程? 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制,其被控量需定量控制,而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异,产品多种多样;动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理(如发酵等)复杂,很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中,采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制,所以过程控制多半为参量控制。 五、过程控制方案十分丰富 过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。 过程特性:多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。
《过程控制系统》习题解答
《过程控制系统》习题解答 1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？ 过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。 一、连续生产过程的自动控制 连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。 二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成 过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。 三、被控过程是多种多样的、非电量的 现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。 四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制 因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。 五、过程控制方案十分丰富 过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。 过程特性：多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。
单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统。 六、定值控制是过程控制的一种常用方式 过程控制的目的：消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。 1-3 什么是过程控制系统，其基本分类方法有哪些？ 过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。 1、按过程控制系统的结构特点分 1）反馈控制系统：是根据系统被控量的偏差进行工作，偏差值是控制的依据，最后达到消除或减小偏差的目的。 2）前馈控制系统：直接根据扰动量的大小进行工作，扰动是控制的依据。 3、前馈—反馈控制系统（复合控制系统）：充分结合两者的有点，大大提高控制质量。 2、按给定值信号的特点来分类 定值控制系统：是指系统被控量的给定值保持在规定值不变，或在小范围附近不变。 2、程序控制系统：是被控量的给定值按预定的时间程序变化工作，目的是使系统被控量按工艺要求规定的程序自动变化。加热升温或逐次降温等。 3、随动控制系统：是一种被控量的给定值随时间任意变化的控制系统，主要作用是克服一切扰动，使控量快速跟随给定值而变化。空气量与燃料量的关系。 1-5 试说明图1-2b供氧量控制系统框图中被控“过程”包含哪些管道设备以及图中各符号的含义。
过程控制系统设计
过程控制系统设计 仿真实验报告 实验名称：单回路控制系统PID控制器仿真实验 姓名：罗一弘 学号：20091593 班级：2009034
一、实验目的 1. 熟悉简单控制系统响应曲线法和临界比例度法整定PID 参数过程。 2. 掌握采用Matlab 仿真工具进行PID 参数整定的方法和过程。 3. 掌握PID 控制器中不同参数对控制系统性能的影响。 二、实验步骤 （一）、响应曲线法求PI 和PID 控制器的参数 1、PI 控制参数 1681)(3000+= +=--s e s T e k s G s s τ P 0= %5.12%1001 =?k P=1.1 00 P T τ=4.4% T i =3.30τ=9.9s 2、PID 控制参数 P=0.85 00 P T τ=3.4% T i =20τ=6s T d =0.50τ=1.5s 图1-系统simulink 模型 （二）、稳定边界法求PI 和PID 控制器的参数 1、PI 控制参数 首先取T i =∞,T d =0,根据广义对象特性选择一个较大的P 值，待系统运行平稳后，逐渐减小P ，直至系统出现等幅震荡（图2）。
图2-系统等幅震荡曲线 由结果记录下P m=2.062,T m=10.406s。 P=2.2P m=4.54% T i=0.85T m=8.85s 2、PID控制参数 P=1.7P m=3.51%T i=0.50T m=5.2s T d=0.125 T m=1.3s （三）、实际微分算法实现PID控制 采用经验法进行参数整定，并使用实际微分算法（图3） 图3-采用实际微分算法的系统模型 1、先置T i=∞,T d=0，不断调节K p，使过渡过程达到4:1至10:1的衰减比。 2、将获得的K p缩小10%-20%，T i由大至小逐步增加，直至获得衰减比为4:1至10:1的过程。 3、将K p增大10%-20%，T i适当缩短后，逐步调节T d的值，直至获得满意的过渡过程。
棒材生产线二级过程控制系统的设计和应用
棒材生产线二级过程控制系统的设计和应用 摘要：结合某钢厂结构调整高速棒材生产线建设，阐述了建立二级过程控制系统在高速棒材生产中的作用,详细介绍了二级过程控制系统的结构和应用功能，并分析该钢厂棒材二级过程控制系统在网络通讯中的应用特点。 关键词：二级过程控制系统功能网络 1、前言 该钢厂结构调整于2011年投入一条年产50万吨的棒材生产线，这条棒材生产线是该钢厂首次投入了二级过程自动化控制系统，该系统与一级基础设备控制系统相结合共同完成生产的控制和管理。二级过程控制系统的投入，为以后建立完善的四级自动化控制平台打下良好基础，逐步实现经营和生产等管控一体化，对企业的优化运行、优化控制与优化管理以及全面提升企业现代管理水平和综合竞争能力，起到举足轻重的作用。 2、二级过程控制系统的相关技术 二级过程控制系统主要由硬件环境配置和软件环境配置组成。 2.1硬件配置 在硬件配置方面，出于对系统的安全和稳定考虑，避免在生产过程中任何非计划的停机都会造成数据丢失，二级控制系统的核心设备由高档的工业PC服务器组成。该钢厂二级过程控制系统选取了HP ProLiant ML370 G6专业服务器，具体配置如下：Intel Xeon E5620 2.4GHz CPU、4G内存、5*300GB硬盘，五块硬盘组成RAID 5，这是一种存储性能、数据安全和存储成本均兼顾的存储解决方案，保证数据不丢失。显示器选取HP 2311F（宽屏16:9、全高清Full HD 1080p 最高可达1920*1080分辨率、2.5ms）。 2.2软件配置 软件方面操作系统使用Windows Server 2003；数据库平台为Oracle 10g ；数据库的编程语言为PL/SQL；应用程序的编程环境为Visual Studio 2008，编程语言为C++。 3、二级过程控制系统的应用功能 结合该钢厂棒材生产线的需求和现场的实际情况，棒材生产线的二级过程控制系统具备了生产计划、物料跟踪、设定值下发、轧制参数查询、报表等功能，同时实现了轧机状态监控、HMD和CMD信号监控、飞剪的剪切长度和状态信号等有效数据的记录和处理。 3.1 生产计划 在该钢厂棒材生产线没有建立生产制造执行系统( MES)和企业资源计划系统（ERP）的情况下，二级过程控制系统的生产计划主要靠手动录入，然后储存于数据库中，该数据可以随时查询、添加、修改和删除。在生产过程中会将部分数据下发给一级，整个生产按照计划有序进行。生产计划的内容包括订单号、钢坯规格、批次号、钢种、生产数量、生产规格等。 3.2 物料跟踪 在物料跟踪方面，该棒材生产线采用一套二级过程控制系统进行数据处理，从热送辊道或者冷坯上料台架到卸卷调运入库。物料跟踪可以实时反应全线每个批次和坯料的生产情况，同时把轧制时间、钢种、坯料规格、重量等相关信息记录在数据库中，便于统计分析。物料跟踪采用首尾信号控制方式，将生产线分为
过程控制系统课程设计题目
过程控制系统课程设计题目 要求： （一）采用MATLAB 仿真；所有仿真，都需要做出以下结果： （1） 超调量 （2） 峰值时间 （3） 过渡过程时间 （4） 余差 （5） 第一个波峰值 （6） 第二个波峰值 （7） 衰减比 （8） 衰减率 （9） 振荡频率 （10） 全部P 、I 、D 的参数 （11） PID 的模型 （二）每人一个题目，自己完成课程设计报告，报告的格式如图论文格式 一． 液氨的水温控制系统设计 液氨蒸发器主、副对象的传递函数分别为： 011()(201)(301)G s s s = ++， 0.1021 ()0.21 s G s e s -=+ 主、副扰动通道的传递函数分别为： 11 ()0.21 f G s s = +， 2()1f G s = 试分别采用单回路控制和串级控制设计温度控制系统，具体要求如下：
（1） 分别进行控制方案设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定，给出相应的闭 环系统原理图； （2） 进行仿真实验，分别给出系统的跟踪性能和抗干扰性能（包括一次扰动和二次 扰动）； （3） 说明不同控制方案对系统的影响。 二．炉温控制系统设计 设计任务：某加热炉的数学模型为1507 ()3201 s G s e s -=+，试设计大时延控制系统，具体要求 如下： （1） 仿真分析以下控制方案对系统性能的影响：PID 、微分先行、中间微分、 Smith 预估、增益自适应预估；给出相应的闭环控制系统原理图； （2） 在不同控制方式下进行仿真实验，比较系统的跟踪性能和抗干扰性能； 选择一种较为理想的控制方案进行设计，包括调节阀的选择、控制器参数整定。 三．锅炉夹套与被加热介质的温度控制 1.设计任务（可2人选此题） 了解、熟悉锅炉夹套与内胆温度控制系统的工艺流程和生产过程的静态、动态特性，根据生产过程对控制系统所提出的安全性、经济性和稳定性要求，结合所学知识实现温度的控制。 2.设计要求 （1） 从组成、工作原理上对工业型传感器、执行机构有一定的了解和认识。 （2） 分析控制系统各环节动态特性，建立被控对象的数学模型，选定被控规律、正定调 节器参数。 （3） 在Matlab 上进行仿真，调节控制器参数，获得最佳控制效果。