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1、项目一项目一 生产过程控制系统生产过程控制系统【项目学习目标】知识目标：（1）了解过程控制系统发展过程、分类（2）掌握生产过程控制系统的组成、分类、性能指标要求（3）掌握过程控制系统建模方法（4）掌握过程控制系统数学模型参数辨识方法（5）了解过程控制系统种类及特点（6）掌握集散控制系统体系结构技能目标：（1）能熟练完成生产过程控制系统的组成、工作原理等分析工作（2）能熟练完成生产过程控制系统的数学模型建立（3）能熟练进行生产过程控制系统的数学模型参数辨识（4）能对生产过程控制系统的调试运行结果进行控制性能指标分析【项目学习内容】学习生产过程控制系统基本知识，根据所给项目案例，完成工业用电加热炉
2、温度液位控制系统、水箱液位控制系统的数学模型建立与辨识，为后续项目的进行打好基础。要实现的控制系统是什么系统（过程控制系统分类）如何实现控制功能（控制原理）系统结构是什么（组成及其功能）控制系统模型是什么（建模）模型参数是什么（参数辨识）如何衡量控制的性能（性能指标）采用什么系统实施过程控制（过程控制系统介绍）【项目学习计划】学习情境一学习情境一 工业用电加热炉温度、工业用电加热炉温度、液位控制系统液位控制系统：（1）分析工业用电加热炉温度、液位控制系统的控制系统分类（2）分析工业用电加热炉温度、液位控制系统的组成及工作原理（3）建立工业用电加热炉温度、液位控制系统数学模型任务四任务四 生产过
3、程控制系统的建模与参数辨识生产过程控制系统的建模与参数辨识学习情境一工业用电加热炉温度、液位控制系统任务一过程控制系统与生产过程系统任务主要内容：通过资讯：1、了解过程控制系统的定义、分类；2、了解生产过程控制系统与过程控制系统的关系；3、了解手动控制与自动控制的区别与联系；4、定位“工业用电加热炉温度、液位控制系统”属于过程控制系统的哪种类型？其控制方法可以是手动控制，自动控制？任务实施过程资讯资讯查询过程控制系统、生产过程系统相关知识引导问题：引导问题：1、什么是过程控制系统？分类？控制方式？2、什么是生产过程系统？有哪些实例？控制过程？实施实施1、系统定位 2、学习笔记过程控制过程控制过
4、程控制过程控制日常生活中日常生活中日常生活中日常生活中的过程控制的过程控制的过程控制的过程控制手动控制手动控制手动控制手动控制自动控制自动控制自动控制自动控制手动控制手动控制手动控制手动控制自动控制自动控制自动控制自动控制工业生产中工业生产中工业生产中工业生产中的过程控制的过程控制的过程控制的过程控制日常生活中的控制工业生产中的控制人自己实现的控制控制装置实现的控制在现代社会的发展和进步中到处都离不开控制。控制任务资讯（一）在日常生活中：骑自行车时通过人来实现控制车的平衡和方向。电冰箱要控制温度；洗衣机要控制洗涤时间和水量；电饭煲要控制饭的温度；电梯控制楼层的启停等等。是通过控制器来实现控制案
5、例：案例：日常生活中的空气调节器自动控制系统是如何实现控制功能的？夏天用户设定室内温度制冷装置冬天用户设定室内温度加热装置空气调节器空气调节器温度控制系统温度控制系统室温调节过程温度曲线室温调节过程温度曲线首先，一个温度计，用来测量室温；其次，一个控制器，判断室温是否高于或低于用户设定的温度；接着：一个切换开关和控制作用的实施装置，这里是加热装置和制冷装置；最后：是被控制的装置或对象，这里就是装了空调的房间。一个完整的自动控制系统一个完整的自动控制系统学习重点：学习重点：工业生产过程工业生产过程中的中的自动自动控制系统控制系统简称过程控制系统简称过程控制系统DCS控制系统控制系统重点研究的是：
6、在工业生产过程中遇到的控制问题及其解决方案；实现控制所使用的设备和系统；在实施控制系统的过程中将会遇到的问题和如何解决这些问题等。工业生产中的过程控制工业生产中的过程控制在工业生产过程中，现代工业现代工业按所加工的原材料可划分为两大类：一是气体、流体、和粉体；一是对已成型材料的进一步加工或对多种已成型材料（各种元器件）的装配。任务资讯（二）（1）气体、流体、和粉体是石油、化工、制药、轻工、食品、建材等行业的主要工况，主要控制液位、液位、温度、压力、物位、流量、成分温度、压力、物位、流量、成分等参数。学习的重点学习的重点（2）对已成型材料的进一步加工或对多种已成型材料（各种元器件）的装配主要控制
7、位移、速度、角度位移、速度、角度等参数。了解了解但是，无论对何种材料进行控制的生产过程控制生产过程控制：人直接参与的控制系统自动控制系统以液位控制和温度控制为例说明工业生产过程控制系统的控制过程。工业生产有很多储罐和容器（如油罐、水箱、锅炉汽包等）需要控制液位。水槽的人工液位控制系统 任务资讯（二-1）液位控制人工液位控制人工液位控制 机械式液位控机械式液位控制制 仪表液位控制仪表液位控制 人直接参与的控制系统假设工人可以看到液位的高低变化，那么根据液位的高低变化，工人通过手动操作阀门，可以使水槽液位保持在设定高度附近。机械式液位控制系统 用一个浮球眼睛“观测”液位用一个杠杆系统人的手臂和大脑
8、液位自动调节系统其工作原理是：当液位受干扰上升时，浮球上升，杠杆a端上升，b端下降，阀门的阀芯下降，使水槽的进水量减少，进水量的减少使液位下降，最终达到一个稳定的平衡点，实现控制的目的；当液位受干扰下降时，调节过程相反，同样能使液位稳定在平衡点。如果要将液位信号传送到远方的控制室时，就需要将上述机械式液位控制系统电动式液位控制系统。仪表液位控制系统 用一个能送出电信号的液位测量仪表代替浮球；用一个电动调节器代替杠杆；阀门也换成可接受电信号的阀门 目前常见的液位控制系统 LT表示液位测量及信号变换装置LC表示液位控制器。锅炉是电力、冶金、石油化工等工业部门不可缺少的动力设备，其产品是蒸汽。如发电
9、厂从锅炉汽鼓（汽包）中出来的饱和蒸汽饱和蒸汽经过过热器过热器继续加热成为过热过热蒸汽蒸汽，过热蒸汽的温度控制是保证汽轮机组（发电设备）正常运行的一个重要条件。任务资讯（二-2）温度控制通常过热蒸汽的温度应达到460左右去推动汽轮机做功。每种锅炉与汽轮机组都有一个规定的运行温度，在这个温度下运行，机组的效率最高。如果过热蒸汽的温度过高，会使汽轮机的寿命大大缩短；如果温度过低，当过热蒸汽带动汽轮机做功时，会使部分过热蒸汽变成小水滴，小水滴冲击汽轮机叶片，会造成生产事故。所以必须对过热蒸汽的温度进行控制。过热蒸汽温度控制系统控制方案：过热器之前或中间部分串接一个减温器，通过控制减温水流量的大小来控制
10、过热蒸汽的温度。控制原理：控制原理：系统中过热蒸汽温度采用热电阻温度计1来测量，并经温度变送器2（TT）将测量信号送至调节器（TC）3的输入端，与过热蒸汽温度的给定值进行比较得到其偏差，调节器按此输入偏差以某种控制规律进行运算后输出控制信号，以控制调节阀4的开度，从而改变减温水流量的大小，达到控制过热蒸汽温度的目的。工业上生产过程定义：工业上生产过程定义：工业生产过程控制是指石油、化工、电工业生产过程控制是指石油、化工、电力、冶金、纺织、建材、轻工、核能等力、冶金、纺织、建材、轻工、核能等工业部门生产过程的自动化。工业部门生产过程的自动化。任务案例任务案例工业用电加热炉温度、液工业用电加热炉温
11、度、液位控制系统位控制系统 任务实施情境介绍：进水进水排空阀排空阀加热器加热器安全阀安全阀蒸汽输出蒸汽输出工艺基本要求：1）产生的蒸汽必须压力恒定；2）由于用户的蒸汽用量经常变化，造成锅炉液位上下变动而导致危险，应采取措施来保证锅炉的运行安全。工业用电加热炉温度、液位控制系统属工业用电加热炉温度、液位控制系统属于控制系统中的工业控制系统于控制系统中的工业控制系统要完成对该系统温度、液位的控制，可要完成对该系统温度、液位的控制，可以采用人工直接参与的控制，也可以采以采用人工直接参与的控制，也可以采用控制器实现的控制。用控制器实现的控制。任务分析：任务思考？如果采用人工参与的手动方式控制如何实现？采用控制器实现的自动方式又如何实现？对应不同的控制方案，控制系统的结构是什么？工作原理又是什么？