化工自动化及仪表1第一章精编资料自动控制技术在工业农业国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用自动控制...自动化仪表:总线控制系统的出现引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革....控制总线控制过程控制基本概念教学要求了解过程控制的发展概况及特点掌握过程控制系统各部分作用系统的组成掌握管道及仪表流程图绘制方法认识常见图形符号、文字代号学会绘制简单系统的管道及仪表流程图掌握控制系统的基本控制要求稳定、快速、准确掌握静态、动态及过渡过程概念掌握品质指标的定义学会计算品质指标。重点自动控制系统的组成及各部分的功能负反馈概念控制系统的基本控制要求及质量指标。难点常用术语物理意义操纵变量与扰动量区别根据控制系统要求绘制方框图静态过渡过程概念。自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展自动控制技术的应用日益广泛其重要作用也越来越显著。生产过程自动控制简称过程控制-------自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、化工自动化及仪表2机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用是自动化技术的重要组成部分。§1.1过程控制的发展概况及特点一、过程控制的发展概况在过程控制发展的历程中生产过程的需求、控制理论的开拓和控制技术工具和手段的进展三者相互影响、相互促进推动了过程控制不断的向前发展。纵观过程控制的发展历史大致经历了以下几个阶段20世纪40年代手工操作状态只有少量的检测仪表用于生产过程操作人员主要根据观测到的反映生产过程的关键参数用人工来改变操作条件凭经验去控制生产过程。20世纪40年代末50年代过程控制系统多为单输入、单输出简单控制系统过程检测采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表气动Ⅰ型和电动Ⅰ型部分生产过程实现了仪表化和局部自动化控制理论以反馈为中心的经典控制理论20世纪60年代过程控制系统串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。自动化仪表单元组合仪表气动Ⅱ型和电动Ⅱ型成为主流产品60年代后期出现了专门用于过程控制的小型计算机直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。控制理论出现了以状态空间方法为基础以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域、型、型20世纪7080年代微电子技术的发展大规模集成电路制造成功且集成度越来越高80年代初一片硅片可墒竿蚋鼍骞苡谑?2位微处理器问世微型计算机的出现及应用都促使控制系统发展。过程控制系统最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、模糊控制自动化仪表气动Ⅲ型和电动Ⅲ型以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。集散控制系统DCS、可编程逻辑控制器PLC、工业PC机、和数字控制器等已成为控制装置的主流。集散控制系统实现了控制分散、危险分散操作监测和管理集中。控制理论形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模式识别技术20世纪90年代至今信息技术飞速发展过程控制系统管控一体化现场综合自动化是当今生产过程控制的发展方化工自动化及仪表3向。自动化仪表总线控制系统的出现引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。现场仪表的数字化和智能化形成了真正意义上的全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪人工智能、神经网络控制二、自动化技术的应用范畴1.宇航方面现代控制理论同步卫星与地面接收站直接对应偏差影响收看效果随动控制系统卫星的发射与回收神州3号卫星哥伦比亚号航天飞机自动关机、点火系统2.军事方面火炮自动点火、巡航导弹3.其他方面农业病虫害防治、专家系统社会科学计划生育人口增长模型4.现代管理办公自动化以计算机技术和现代通信技术为主体的综合处理与办公活动相关的语言、数据、图像、文字等人及信息系统。5.工业生产自动车床、加热炉、发酵罐三、过程控制系统的特点过程控制系统与其他自动控制系统相比有如下几个特点1.生产过程的连续性在过程控制系统中大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。2.被控过程的复杂性过程控制涉及范围广石化过程的精馏塔、反应器热工过程的换热器、锅炉等。被控对象较复杂动态特性多为大惯性大滞后形式且具有非线性、分布参数和时变特性。3.控制方案的多样性被控过程对象特性各异工艺条件及要求不同过程控制系统的控制方案非常丰富。包括常规PID控制、改进PID控制、串级控制、前馈-反馈控制、解耦控制为满足特定要求而开发的比值控制、均匀控制、选择性控制、推断控制新型控制系统如模糊控制、预测控制、最优控制等。四、过程控制的主要内容1.自动检测系统———利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录化工自动化及仪表4如加热炉温度、压力检测2