过程控制系统的分类——复合控制
《过程控制工程》课程组
前馈能及时克服主要扰 动的影响，反馈能检查 控制效果，提高控制质 量
工业生产过程控制系统发展过程
自19世纪世界工业革命以后，工业生产过程由简单
到复杂，规模由小到大。至今，已有各种各样的工 业生产过程，生产出多种多样的产品满足人们的生 活需要。作为工业生产过程一部分的工业生产过程 控制系统也在不断发展和提高。现就工业自动化仪 表和计算机控制技术应用两方面介绍工业生产过程 控制系统发展过程。
•电动仪表(III) •CAD •自动机械工具 •机器人 •DCS，PLC
•数字化仪表，各种通信协议， 如RS-232 •智能化仪表，危机化仪表 •先进控制软件 •DCS功能扩展
•现场总线 •分析仪器的在线作用 •优化控制
自动化仪表技术的发展
我国首创的无纸 无笔记录仪
《过程控制工程》课程组
微机化的记录、控制仪 表（智能化仪表）
控制方案的多样性
——传统的模拟式过程检测控制仪表已经不能满足控制要求，因而采用计算机作为控制 器组成计算机过程控制系统。） ——从控制方法的角度看，有单变量过程控制系统，也有多变量过程控制系统。 ——控制算法多种多样，有PID控制、复杂控制，也有包括智能控制的先进控制方法等 等。
《过程控制工程》课程组
•电动仪表开始应用(II) •仪表控制室 •模拟流程图 •DDC
自动化仪表技术的发展
20世纪70年代
20世纪80年代 20世纪90年代
•集成电路技术 •微处理器 •能源危机 •工业现代化 •微机广泛应用
•办公自动化 •数字化技术 •通讯，网络技术 •对环境的重视
•智能控制 •工业控制高要求
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被控参数种类
主要针对所谓六大参数 温度 压力 流量 液位(或物位) 成分 物性（粘度，干点，冰点等）
《过程控制工程》课程组
过程控制的认识
过程控制领域
◎石油化工：输油，炼油，乙烯，合成橡胶，合成氨 ◎电力：火电厂 ◎冶金：炼钢，炼铁，铝厂 ◎生化：啤酒，制药 ◎轻工：食品，漂染 ◎环境：水处理，大气监测 ◎其它：农业，养殖业
工业生产过程自动化（PA），工厂自动化（FA） 计算机集成制造技术（CIMS，CIPS） 企业资源规划（ERP） 现场总线控制技术发展（Field Bus）
DCS CONTROL SYSTEM
《过程控制工程》课程组
工业生产过程自动化
为了使一个工业生产过程或一个企业良好、高效地运行，都离不 开对整个生产过程物料、能源、人力等的管理、组织和运作。要 达到此目的，必须对工业生产过程的信息、数据进行及时的检测 和控制。因此，生产计划、生产调度、安全稳定地生产与操作等 ，都离不开自动化技术。一个企业生产过程管理与控制的递阶（ 分层）结构如下图所示。
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绪论
现代工业生产过程，随着生产规模的不断扩大，生产过程的强 化，对产品质量的严格要求，以及各公司之间的激烈竞争，人 工操作与控制已不能满足现代化生产的要求，工业过程控制系 统已成为工业生产过程必不可少的设备，因为，它是保证现代 企业安全，优化，低消耗和高效益生产的主要技术手段。
《过程控制工程》课程组
什么叫工业生产过程？
通常把原材料转变成产品并具有一定生产规模的过程叫工业
生产过程。
能源Βιβλιοθήκη 原料 公用工程生产过程 （连续或间歇）
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付产品
产品
市场
废物
（气、液、固）
《过程控制工程》课程组
过程控制的认识
过程控制
——一般是指工业生产中连续的或按一定程序周期进行的生产过程的自 动控制。
《过程控制工程》课程组
自动化仪表技术的发展
年代 20世纪50年代
20世纪60年代
《过程控制工程》课程组
工业发展状况
化工 钢铁 纺织 造纸 电子管时代
规模较小
•半导体技术（分立元件） •石油化工 •计算机 •大型电站 •过程工业大型化
仪表技术
•仪表信号传输标准 •（0.2~1.0kgf/cm2气动信 号 •采用真空电子管 •记录仪表为自动平衡型 •气动仪表控制器
《过程控制工程》课程组
企业生产过程管理与控制的递阶结构
《过程控制工程》课程组
决策 调度 优化监控 先进控制 常规控制
生产过程
过程控制与其它相关学科
控制原理 与方法
最优化 方法与技术
系统仿真 技术
计算机控制技术应用的发展
年代 20世纪60年代
20世纪70年代 20世纪80年代 20世纪90年代
《过程控制工程》课程组
计算机应用技术
计算机控制时代开始 主要用于直接数字控制（DDC）
微型计算机的产生 微处理机技术用于工业控制 集散型计算机控制系统产生（DCS） 小型机开始在企业管理中应用
微机广泛在工厂管理信息系统中应用（MIS） DCS大量在工业控制中应用 先进控制技术在工业上的应用
《过程控制工程》课程组
过程控制系统的分类——反馈控制
《过程控制工程》课程组
以偏差为依据，以减少或消除偏 差为目的。在扰动未引起被控量 变化前，无控制作用，使控制不 及时。！！闭环
过程控制系统的分类——前馈控制
《过程控制工程》课程组
扰动作为依据，以减少扰 动对被控量的影响。无法 消除偏差。！！开环
过程控制系统的分类
按被控参数分类：温度、压力、流量过程控制系统等 按被控变量数分类：单变量和多变量过程控制系统 按设定值分类：定值过程控制系统、随动（伺服）过程控制系统、程序过
程控制系统 按参数性质分类：集中参数和分布参数过程控制系统 按控制算法分类：简单、复杂、先进（高级）过程控制系统 按控制器形式分类：常规仪表和计算机控制系统 按系统结构特点分类：反馈控制、前馈控制和复合控制
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过程控制的特点
被控过程的多样性
——工业生产过程涉及到各种工业部门，其物料加工成的产品是多样的。 ——生产工艺各不相同，这些过程的机理不同，执行机构也不同。
被控过程属慢过程，且多属参数控制
——连续工业生产过程大惯性和大滞后的特点决定了被控过程为慢过程。 ——被控过程是物流变化的过程，伴随物流变化的信息（物性、成分、温度、压力、流 量、液位或物位）表征为被控过程状态的参数，也是过程控制系统的被控变量。