4. 定值控制
被控参数的设定值为一个定值，减小或消除外界干扰，
使被控量尽量保持接近或等于设定值。
如蒸汽锅炉中的液位控制
第一章 概述--过程控制
5．过程控制多种分类方法 按被控参数分类：
温度、压力、流量、液位或物位控制系统、物性 控制系统、成分控制系统 按被控量数分类： 单变量过程控制系统、多变量过程控制系统 按设定值分类： 定值控制系统、随动（伺服）控制系统
y() t
第一章 概述--过程控制
1．衰减比和衰减率
衰减比等于两个相邻 y 同向波峰值之比。
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
电加热锅炉控制方案
人工液位调节
电加热器加热水 产生一定压力的 热水或蒸汽，并 通过输汽管供给 用户或下一个工 序，为了及时补 充因蒸发而不断 减少的锅炉水量， 用水泵连续地加
入冷水。
电加热锅炉的简易流程图
始终保持一定高度 冶炼好的铁水和炉渣定期或连续排出
其间涉及多种参数的控制
流量、压力、温度、物位（液位）等
什么是过程控制
过程控制(Process Control)
是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部 门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动 控制。
主要解决
各种生产过程中的温度、压力、流量、液位(或 物位)、以及成分等参数的自动监测和控制问题。
1.3 过程控制系统的性能指标
稳定性、准确性和快速性
定值控制系统在于恒定，要求克服干扰，使系 统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于 设定值。
随动（伺服）控制系统的主要目标是跟踪，即 稳、准、快地跟踪设定值。
第一章 概述--过程控制
y
r
y1
y3
0
ts
图1.4 过程控制系统阶跃响应曲线
眼、脑、手分别担负了检测、运算和执行三个任务， 来完成测量、求偏差、再控制以纠正偏差的全过程。
电加热锅炉控制方案
液位自动控制
由检测/变 送、控制 器、执行 器三个部 分组成的 自动化装 置完成液 位的自动 控制。
电加热锅炉控制方案 液位自动控制
LT 表示液位变送器 控制
器
检测/ 变送
保护
LC 表示液位控制器
（3）SiO2与CaCO3分解产生的CaO反应生成硅酸钙 CaCO3高温===CaO+CO2↑；CaO+SiO2==CaSiO3 ；炉渣主要成分
炼铁过程
高炉物料流程及设备示意图
连续生产过程
高炉生产是连续生产过程
热风不断从风口鼓入 高炉下部的焦炭不断燃烧 矿石不断溶化而下降 炉料从炉顶一批批装入，使高炉内料柱
第一章 概述--过程控制
r
u
控制器
执行机构
被控过程
y
检测与变送仪表 图1.1 过程控制系统基本结构图
第一章 概述--过程控制
1.2 过程控制系统的组成与特点
1.2.1 系统组成 1.2.2 过程控制系统特点
第一章 概述--过程控制
一、过程工业的特点
生产过程的连续性 复杂的大系统， 存在不确定性、时变性以及非
线性等因素 生产环境恶劣，生产条件苛刻
高温、低温、高压、真空、易爆、有毒……
所以，工业过程控制的特点 强调实时性和整体性 全局优化的重要性 安全性要求
第一章 概述--过程控制
二、过程控制系统的特点
1. 被控过程的多样性 石油化工过程、钢铁生产中的冶炼过程…… 被控量的多样性：压力 温度 流量 液位 ……
1.1 过程控制的任务与目标
过程控制的任务
在充分了解生产过程的工艺流程和动静态特性的 基础上，应用控制理论对系统进行分析与综合， 以生产过程中物流变化信息量作为被控量，选用 适宜的技术手段和自动化装置，达到优质、高产、 低耗的控制目标。
过程控制的目标
安全性 越限、事故报警；连锁保护；故障预测与诊断；容错 稳定性 抑制干扰、保持生产过程的稳定运行 经济性 低成本、高效益、少能耗
过程控制
est
1 概述
est
第一章 概述--过程控制
本章学习内容
1.1 过程控制的任务与目标 1.2 过程控制系统的组成与特点 1.3 过程控制系统的性能指标 1.4 过程控制的进展
第一章 概述--过程控制
1.1 过程控制的任务与目标
自动化技术在工业领域的广泛应用
自动化技术应用于冶金工业
2. 控制方案的多样性 系统硬件 调节仪表、控制器、执行机构（调节阀）、检测与变
送仪表
控制算法 PID控制、复杂控制、先进控制、智能控制等 软件设计
第一章 概述--过程控制
3. 被控过程属慢过程、多参数控制
连续工业过程大惯性和大滞后决定了被控过程为慢过程 被控量有压力、流量、液位、温度、成分等多个
物料
产品
生产过程
物理变化 化学变化 生化反应 物质能量的传递

第一章 概述--过程控制
炼铁过程
铁矿石、焦炭、石灰石和空气
铁矿石
生铁
还原过程
（1）焦炭燃烧产生热量并生成还原剂 C+O2点燃===CO2；CO2+C高温===2CO
（2）氧化铁被CO还原成铁 Fe2O3+3CO高温===2Fe+3CO2
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于石油化工
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于电力工业
第一章 概述--过程控制 自动化技术的广泛应用
自动化技术应用于轻工业
自动化技术的两个重要分支
自动化 技术
运动控制
过程控制
第一章 概述--过程控制 工业生产过程
装置
被测 变量
L 液位 F 流量 P 压力 T 温度
仪表 功能
T 变送 C 控制 I 指示 R 记录 A 报警
执行 机构
带控制点的工艺流程图 被控 对象
第一章 概述--过程控制
过程控制系统由以下几部分组成： 1．被控过程（或对象）； 2．用于生产过程参数检测的检测与变送仪表； 3．控制器； 4．执行机构； 5．报警、保护和连锁等其它部件.
如锅炉燃烧中空气量随燃料量的随机变化而变化，以保证燃料的充分燃烧
第一章 概述--过程控制
按参数性质分类： 集中参数控制系统、分布参数控制系统
按控制算法分类： 简单控制系统、复杂控制系统、先进或高级控制 系统
按控制器形式分类： 常规仪表过程控制系统、计算机过程控制系统
第一章 概述--过程控制