设定值不断变化，要求系统的输出随之变化 例：雷达跟踪系统，机器人，机械手的动作控制
程序控制系统
其设定值也是变化的，但它根据需要按一定时间 程序变化。
程序控制机床，冶金工业中退火炉的温度控制
1.2 单回路过程控制系统的组成
设定值
- 控制器
执行机构 被控变量
传感变送
被控对象、传感器和变送器、控制器（调节器）、执行器和控制阀
PLC主要生产厂商
Siemens(西门子)公司 Allen-Bradley(A-B)公司（Rockwell） Schneider(施耐德)公司 Mitsubishi(三菱)公司 Omrom(欧姆龙)公司
DCS系统
Distributed Control System 控制站CS 操作员站OS、工程师站ES （人机接口） 控制网络
3. 被控过程多属慢过程，控制目标多为过程参数
生产过程的物料大多是流体状的，因此能量的交换与传递过 程在时间上往往有比较大的滞后
控制目标间有较强的耦合（关联）
4. 给定值控制是主要的控制形式
控制系统分类－按设定值的不同情况
恒值（定值）控制系统
恒温箱的温度控制 稳压电源的电压稳定控制
随动控制系统
重 相 过量的碳酸钠
夹套温度：130-140 釜内温度：80-90
中和过量乙酸， 溶解乙醇
中和反应产生 乙酸钠、和乙
反应时间：2-3小时
醇
乙酸乙酯生产过程
萃取剂 乙二醇
轻 相 乙酸乙酯、
微量的乙醇、水
筛板塔 轻组分 乙酸乙酯
萃取精馏 重组分 乙二醇、
（提纯乙酸乙酯）
乙醇和微量的水
填料塔 轻组分 乙醇和水 精馏 重组分 乙二醇
流程工业（Flow industry）
也叫过程工业（Process Industry） 通常指化工、石化、炼油、钢铁、冶金、造纸、
制药、食品、电力等连续生产行业 在整个制造业中所占比重大
占全国工业总产值的70％以上 91年以来流程工业的产品销售额前10名中占80-
90%, 利润前20名中占70%
✓原料性质变化需要生产同样的产品 ✓同样的原料又需要生产不同的产品
生产过程的一定限度内的柔性是靠改变各装置间物流的分 配和装置运行的工作点（即工艺操作参数）来实现的
1.1.2 过程工业控制的特点
1. 被控过程具有多样性
化工、冶金、电力、污水处理等。
2. 控制方案具有多样性
反馈、前馈、复合控制 单回路、串级、比值、解耦控制、先进控制等
约束条件控制
通过控制 塔压差来 实现。
液泛限：塔内气相速度过高，液相从下面塔板倒流到 上面塔板。 漏液限：塔内气相速度过低，塔板漏液，板效率下降 压力限：塔的最大操作压力限 临界温差限：再沸器两侧的温差不能低于临界温差
过程工业生产过程的特点
生产过程的工艺流程基本不变，物料流是连续的；在装置 内存在着物理的和化学的变化，并伴随着物质的和能量的 转换与传递。
（回收乙二醇）
循环使用
沸点不同
图片
以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数 作为被控变量的自动控制。
典型过程装置：精馏塔控制
精馏过程---将组分 复杂的混合物通过 传热分离成纯度相 对较高的单一化工 产品的过程
原理-----利用混合物 中各组分相对挥发度 不同，在一定的温度、 压力下通过蒸发与冷 凝，使液相中的轻组 分和气相中的重组分 互相转移，从而实现 分离。
ES
操
作
员
OS
站
UPS
控
配电箱
制
站
CS
控制站硬件总貌
控制站CS
机柜
电源
电源
机笼 主控卡
机笼
数据转发卡 I/O卡
机笼
集线器Hub 接b2
接线端子板
机柜
质量管理
仓库管理
系统结构（示意图）
操作站
操作站 过程控制网
SCnetⅡ
财务管理
Ethernet
工程师站 网 桥
市场竞争对流程工业的压力不断增大
典型工业生产过程举例-乙酸乙酯生产过程
原料：乙酸、乙醇 产品：乙酸乙酯 工艺：
1.酯化反应 2.中和 3.萃取精馏 4.萃取剂回收
乙酸乙酯生产过程
乙酸
催化剂 磷钼酸
反应釜 乙酸
碳酸钠 饱和溶液
轻 相
乙酸乙酯、
中和釜
微量的乙醇、水
乙醇
（酯化反应） 乙醇 乙酸乙酯
1.1 什么是过程控制系统？
过程自动化—过程控制，过程控制系统 电气自动化—电气控制，电力拖动控制系统 控制对象不同：
过程控制：工业生产过程中的物理量 以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数
作为被控变量的自动控制。 电气控制：电动机（直流、交流）
典型流程工业生产过程
化工单元过程 炼油生产过程 火电生产过程控制 制浆造纸过程控制 啤酒及中药生产 水处理过程控制等
控制什么? –对象 如何控制？-算法 用什么控制？-控制平台
1.3 控制平台的类型
控制平台的几种类型
单片机 工控机 PLC DCS FCS
对象规模和要求不同
PLC：可编程控制器
S7-200
PLC：Simatic S7-300
PLC的主要应用场合
PLC用于开关量逻辑控制
取代传统的继电器电路,实现逻辑控制、顺序控制,既可用于单台设备 的控制,也可用于多机群控及自动化流水线。如注塑机、印刷机、订书 机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。
换热器
回流罐
再沸器
精馏塔
精馏过程控制
精馏过程的控制要求
产品质量控制 塔顶或塔底产品之一合乎规定的纯度，另一端产品 维持在规定的范围内。
物料平衡控制 塔顶、塔底采出量和进料量相平衡，维持塔的平稳 操作。 以控制回流罐与塔釜液位介于规定的上下限为目标。
精馏过程控制
精馏过程的控制要求
能量平衡控制 通过控制塔内的操作压力稳定来保证。
现场控制单元
通 接信 口卡SP244
通信 接口卡
SP244
RS485/RS232
PLC 智能仪表
集散控制系统的发展
PLC用于运动控制
PLC可以用于圆周运动或直线运动的控制。一般使用专用的运动控 制模块,如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块,广泛 用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。
PLC用于工业过程控制
在工业生产过程当中,存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等 连续变化的量(即模拟量),PLC采用相应的A/D和D/A转换模块及各种各 样的控制算法程序来处理模拟量,完成闭环控制。