过程控制系统及应用编写提纲123
《过程控制系统及应用技术》编写提纲 编写提纲 编写说明 第一篇过程控制原理 本篇用一个项目分三个 任务教学单元完成过程 控制系统的组成及基本 理论的讲述(以高职学生 够用为度确定教学内 容)。 项目一:过程控制原理基础知识 绪论 一、自动控制系统的基本概念 二、自动控制系统在工业生产中的应用和发展 三、本课程的内容、任务和学习方法 任务一:简单控制系统的基本组成 让学生了解生产过程的 要求;根据生产要求,实 现手动控制过程;自动控 制系统的组成、自动控制 系统常用术语;控制系统 分类:开环、闭环控制系 统,定值、随动、顺序控 制等分类方式;简单控制 系统的方块图;典型输入 信号;控制系统过渡过程 及质量指标。 任务提出 锅炉汽泡水位的手动、自动调节 相关知识 一、锅炉生产水蒸汽的工艺过程简介,生产过程提 出的控制要求。 二自动控制系统的组成(用自动化装置实现自动控 制) 一、自动控制系统各环节的作用 四、汽泡水位的自动控制过程 二、自动控制系统的分类 三、反馈控制的意义 四、自动控制系统的质量评价。 其他案例 1、水槽水位控制系统 2、压力罐压力控制系统 3、换热器温度控制系统 突出分析控制系统的被 控变量、控制系统的四个 基本环节。 问题提出 1、自动控制系统如何实现环节与环节间信息的准 确传递? 2、自动控制系统如何实现准确的控制? 以问题提出方式引入下 文 任务二:自动控制系统数学模型的建立 液位对象、RC电路、直 接加热器对象数模建立; 突出具体生产过程到抽 象的数学关系;传递函数 的定义、性质、典型环节 传递函数的输入、输出关 系(比例、积分、微分、 一阶环节、二阶环节、纯 滞后环节);方块图的等 效变换。控制系统传递函 数(定值、随动、偏差传 递函数)求取。 任务提出 贮槽水位的自动控制系统 相关知识 一、被控对象数学模型建立 二、传递函数的定义,典型环节传递函数 三、复杂环节传递函数的求取,方块图的等效变换。 四、其他环节数学模型 方案实施 一、自动控制系统数学模型 二、对象特性的实验求取 任务三:控制系统过渡过程及质量分析 任务提出 简单加热炉温度控制质量评估 以具体温度控制系统为 例,说明系统数学模型建 立,系统质量评估(重点 是一阶、二阶系统质量分 相关知识 1、温度控制系统数学模型建立 2、用时或分析法分析控制系统质量 1)通过求解微分方程,绘制过渡过程曲线了解系 编写提纲 编写说明 统质量; 2)不求微分方程,用二阶系统的曰、3。定量计算, 了解系统质量。 3、控制系统稳定性分析 4、常规控制规律对系统质量的影响 析);对线性二阶系统, 从&、3。定量计算系统 过渡过程形式和质量指 标,从特征根分布和C取 值分析控制系统稳定性。 重点分析控制参数对系 统质量的影响。 方案实施 1、用MATLAB计算得到控制系统过渡过程曲线 评估系统质量; 2、用MATLAB计算了解常规控制规律对系统质 量的影响。 可安排成仿真实验。 项目小结 本项目教学单元的主要内容,重点、难点。 思考题与练习题 第二篇《过程控制系统》 项目二:如何组建简单控制系统 任务提出 任务一:换热器的温度控制 蒸汽加热器的工作过程 对自动控制提出的要求。 被控变量的直接、间接选 择原则;从对象特性对系 统质量影响考虑操纵变 量选择; 相关知识 1、被控对象的确定: 1)被控变量的选择原则; 2)操纵变量的选择。 2、测量变送环节选择 3、控制阀流量特性及选择原则 4、常规控制规律选择及控制器正、反作用的确定 5、控制系统间的关联 方案实施 1、合理选择被控变量和操纵变量 2、现场仪表的选择及根据控制系统要求选择其他功 能的仪表(如显示、报警) 3、控制规律选择及控制器正、反作用的确定 蒸汽加热器的温度控制 的仪表选择、信号连线, 控制策略。(被控变量直 接选择示例) 任务二:精信塔组分分离过程的控制 方案实施 1、合理选择被控变量和操纵变量 2、现场仪表的选择及根据控制系统要求选择其他功 能的仪表(如显示、报警) 3、控制规律选择及控制器正、反作用的确定 (被控变量间接选择示 例) 其他控制 方案介绍 1、液位控制系统 2、流量控制系统 王务三:简单控制系统的投运和参数整定 相关知识 1、系统投运前的准备工作及投运过程; 2、控制器参数整定; 3、控制系统常见故障分析。 经验法、临界比例度法、 衰减曲线法,反应曲线 法、自整定法。 项目小结 本项目教学单元的主要内容,重点、难点。 思考题与练习题 项目三:复杂控制系统设计 任务一:串级控制系统分析与设计 编写提纲 编写说明 方案引出 管式加热炉温度控制 相关知识 1、串级控制系统的结构形式和控制过程 2、串级控制系统的特点; 1、串级控制系统的设计 串级控制系统特点、设计 方法;管式加热炉温度控 制方案的选择;串级控制 方案的实现;串级控制系 统的工程应用。 方案实施 1、合理确定控制方案 (管式加热炉几种串级控制系统的分析比较) 2、串级控制系统方案设施 3、串级控制系统的实际工程应用 任务二:比值控制系统 方案引出 合成氨生产过程中,转换工段水蒸汽/天然气比值控 制 比值控制的几种控制方 案;比值系数计算;变比 值控制系统的实现;比值 控制系统应用示例:自来 水厂氯气注入量与自来 水量的比值控制方案;药 剂配制过程中的比值勤 控制系统。 相关知识 1、比值控制系统的基本概念 2、比值控制的基本方案 3、比值系数(信号比值)的计算 方案实施 1,比值方案实施中的几个问题 2、比值控制应用举例 任务三:均匀控制系统 方案引出 精镭塔间的流量、液位控制 均匀控制的基本思想,想 要解决的矛盾、实现的基 本方法;常用的均匀控制 方案,引入双冲量的概念 相关知识 1、均匀控制的基本思想 2、如何实现均匀控制 方案实施 1、均匀控制的基本方案 2、均匀控制系统的投运和参数整定 任务四:前馈控制系统 方案引出 换热器温度控制 相关知识 1、前馈控制的基本思想,前馈、反馈控制的比较 2、前馈补偿数学模型的计算 3、前馈一反馈控制系统的特点 4、前馈控制系统设计 前馈控制的基本思想,与 反馈控制的区别;前馈反 馈控制的特点,与串级、 比值控制系统的比较。工 程应用:汽泡锅炉三冲量 控制 方案实施 1、换热器温度控制(前馈反馈方案实施) 2、前馈-反馈方案与串级控制系统方案、比值控制 方案的比较。 其他工程 案例 1、管式加热炉前馈-反馈控制系统; 2、锅炉汽泡水位控制的前馈-反馈控制系统。 任务五:分程控制系统 方案引出 氮封罐压力控制系统 氮封