《过程控制系统参数》课件

过程控制系统参数过程控制系统参数是保证系统正常运行的关键要素。这些参数控制着系统对过程变量的响应速度，稳定性，和精度。课程目标理解过程控制系统了解参数在过程控制系统中的重要性，以及参数选择的意义掌握参数的定义与分类学习不同类型参数的特性，并掌握选择合适参数的依据学习参数选择与测量掌握参数选择的原则和方法，以及常见参数的测量技术参数的定义与分类参数的定义参数是指描述过程变量的特征量，表示过程状态和变化的数值。参数用于衡量过程的性能和控制过程的行为。参数的分类参数可以根据不同的标准进行分类，例如：按物理量分类、按测量方法分类、按控制方式分类等。常见的参数分类包括：温度参数、压力参数、流量参数、液位参数、成分参数等。参数选择的依据过程控制要求参数选择应符合过程控制的要求，例如控制精度、响应速度和稳定性等。测量精度选择能够满足测量精度要求的传感器，确保测量结果的准确性和可靠性。设备特性考虑设备的特性，例如工作温度、压力、流量等，选择相应的参数和传感器。控制系统选择与控制系统兼容的参数和传感器，确保信号传输和数据处理的可靠性。典型过程参数1温度温度是化学反应速率的主要影响因素之一，因此温度控制在许多工业过程中至关重要。2压力压力控制可以确保反应容器的完整性，防止爆炸和泄漏，并优化反应过程。3流量流量控制可以确保反应物和产品的准确计量，防止材料浪费和产品质量波动。4液位液位控制可以确保反应容器内液体的合适水平，避免溢出或干涸，并确保生产过程的稳定。温度参数温度测量温度是过程控制中最重要的参数之一。它反映了过程的热量状态，直接影响产品的质量、效率和安全。温度传感器常见的温度传感器包括热电偶、热电阻和热敏电阻等，它们根据温度的变化产生相应的电信号。温度控制温度控制系统通过测量温度信号，并根据设定的目标温度进行调节，保证过程温度在设定范围内。压力参数压力传感器压力传感器用于测量过程中的压力变化，通常使用压力传感器测量。压力控制压力控制系统通过调节阀等装置，将压力维持在设定值。压力单位常用的压力单位包括帕斯卡(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)、巴(bar)、公斤力每平方厘米(kgf/cm²)。流量参数流量定义流量是指在单位时间内通过某一截面的流体量，单位通常为立方米每小时或吨每小时。流量是过程控制系统中重要的参数之一。流量测量流量测量是通过流量计来实现的，常见的流量计类型包括差压式流量计、涡街流量计、电磁流量计等。流量控制流量控制是指通过调节阀门或其他控制装置来控制流体的流量，以满足工艺需求。流量参数的应用流量参数在工业过程控制中有着广泛的应用，例如，用于控制生产速度、调节原料供应、监控产品质量等。液位参数液位测量液位参数测量在许多工业过程中至关重要，包括化工、制药和食品饮料。控制和监测液位参数的测量和控制对于确保工艺安全、效率和产品质量至关重要。液位传感器多种液位传感器技术可用于测量液位，包括超声波传感器、压力传感器和浮球传感器。其他常见参数浓度参数浓度参数反映物质在混合物中的含量，如溶液中的溶质浓度、气体混合物中的气体成分比例等。速度参数速度参数反映物质运动快慢，如流体的流速、机械部件的转速等。位置参数位置参数反映物体或物质在空间中的位置，如机械部件的位移、液位的变化等。时间参数时间参数反映时间变化过程，如反应时间、延迟时间等。参数选择的一般原则11.准确性参数选择的首要原则，确保测量结果准确可靠。22.稳定性选择稳定性强的参数，减少测量误差，确保过程控制的可靠性。33.经济性兼顾成本和效率，选择性价比高的参数和检测设备。44.安全性选择安全可靠的参数，保障人员安全和设备安全。参数选择的影响因素过程类型不同的过程具有不同的特性，例如温度、压力、流量等参数的变化范围。选择合适的参数可以有效地控制过程，确保其稳定运行。控制目标控制目标是指希望通过控制系统实现的目标，例如维持温度、压力等参数在设定范围内。根据不同的控制目标，需要选择合适的参数，以实现最佳的控制效果。参数测量的基本方法直接测量使用传感器直接测量参数值，例如温度计测量温度。间接测量通过测量与参数相关的物理量来间接推算参数值，例如通过测量电阻来推算温度。组合测量结合多种测量方法，更准确地获取参数值，例如流量计测量流量。温度参数的测量温度测量是过程控制系统中一项重要任务，它直接影响着生产过程的安全性和产品质量。1选择传感器根据测量范围、精度要求、环境条件等因素选择合适的温度传感器。2安装传感器将传感器安装在被测对象的合适位置，并确保良好的热传导。3校准传感器使用标准温度计或其他已知温度的物体校准传感器，确保其读数准确。4信号处理将传感器输出的信号转换成可用于控制系统的信号，并进行必要的滤波和补偿。温度测量需要考虑环境因素的影响，例如温度波动、湿度变化、振动等，并采取相应的措施降低误差。压力参数的测量1压力传感器压力传感器用于测量压力。常用的压力传感器包括电阻应变式、压电式、电容式和差压式等，选择合适的传感器类型取决于测量范围、精度和环境条件。2压力变送器压力变送器将压力信号转换为标准的电信号，例如4-20mA或0-10V。变送器可用于远距离传输压力信息，并与其他控制系统集成。3压力测量系统压力测量系统包括压力传感器、压力变送器、信号处理电路和显示设备等。选择合适的系统取决于测量精度、可靠性和成本等因素。流量参数的测量流量计的选择选择合适的流量计至关重要，需要考虑流体特性、流量范围、精度要求、成本等因素。安装和调试根据流量计类型进行正确的安装，并进行调试以确保其正常工作，并校准以确保其准确性。数据采集和处理流量计通常会输出模拟或数字信号，需要进行采集和处理，以获得准确的流量信息。流量控制根据流量信息，可以实现流量控制，例如调节阀门开度或改变泵的速度，以达到所需的流量值。液位参数的测量1液位传感器测量液位信号2信号转换器将液位信号转换为标准信号3数据处理将数据传输到控制系统液位参数的测量通常使用液位传感器，它可以测量液位的变化。传感器将液位信号转换为标准信号，然后由数据处理系统接收和处理。其他参数的测量除了温度、压力、流量和液位参数之外，过程控制系统中还可能需要测量其他参数，例如：密度、浓度、成分、pH值、电导率、粘度、浊度等。1密度测量利用振动频率变化来测量密度2浓度测量利用折射率、吸收光谱等方法测量3成分分析利用色谱、质谱等方法分析物质成分4pH值测量利用玻璃电极测量溶液中的氢离子浓度5电导率测量利用电极测量溶液的导电能力参数检测设备的选型准确性设备应满足过程控制所需的精度要求，确保测量结果的可靠性。稳定性设备应具备良好的抗干扰能力，在恶劣环境下也能保持稳定的性能。可靠性设备应具备高可靠性，确保长时间运行的稳定性和故障率。兼容性设备应与现有控制系统兼容，并能与其他设备进行有效的信息交互。温度检测设备1热电偶热电偶是最常用的温度传感器，其原理是基于两种不同金属的接触点产生的热电势与温度之间的关系。2热电阻热电阻利用金属电阻随温度变化而变化的特性来测量温度，具有精度高、稳定性好的特点。3铂电阻铂电阻是一种金属电阻式温度传感器，具有高精度、高稳定性、耐腐蚀等优点。4半导体温度传感器半导体温度传感器利用半导体材料的电阻随温度变化的特性来测量温度，具有响应速度快、体积小等优点。压力检测设备压力传感器压力传感器将压力信号转换为电信号，用于测量和控制过程参数。压力变送器压力变送器将压力信号转换为标准信号，例如4-20mA电流信号，便于传输和处理。压力开关压力开关是根据压力变化触发开关动作的设备，用于控制过程参数或发出报警信号。流量检测设备11.流量计流量计是测量流体流量的仪器，其种类繁多，如涡轮流量计、涡街流量计、超声波流量计等，不同类型流量计适用于不同的流体特性和测量范围。22.流量传感器流量传感器是将流体流量转换为电信号的装置，其类型多样，如差压式流量传感器、电磁式流量传感器、热式流量传感器等，选择合适的流量传感器取决于所测流体的性质和测量精度要求。33.流量变送器流量变送器将流量传感器输出的电信号转换为标准信号，通常是4-20mA或数字信号，便于与控制系统进行通信和数据处理。液位检测设备浮球式液位计结构简单，价格低廉，适用于一般液体液位的测量。差压式液位计测量精度较高，适用于各种液体和固体粉料的液位测量。超声波液位计非接触式测量，不受介质性质影响，适用于各种液体的测量。雷达液位计测量范围广，抗干扰能力强，适用于各种恶劣环境下的液位测量。其他检测设备pH传感器用于测量溶液的酸碱度，在化学、生物、食品等领域应用广泛。电导率传感器测量溶液中离子浓度，用于水质监测、电镀行业等。浊度传感器测量液体中悬浮颗粒物的含量，应用于水质监测、废水处理等。密度传感器测量液体的密度，应用于石油化工、食品工业等。参数检测信号的处理信号转换将模拟信号转换为数字信号，便于计算机处理。信号滤波去除信号中的噪声，提高信号质量。信号分析提取信号的特征，用于控制系统的优化。模拟信号处理信号放大放大信号幅度，提高信号强度，避免信号在传输过程中衰减。信号滤波滤除信号中的噪声，保证信号的质量和准确性。信号转换将模拟信号转换为数字信号，以便于计算机处理。数字信号处理1数字化将模拟信号转换为数字信号2数据处理使用数字算法进行信号处理3模拟化将数字信号转换为模拟信号数字信号处理在过程控制系统中起着至关重要的作用。它允许系统以更高精度和灵活性处理来自传感器的数据。参数检测系统的设计系统功能需求确定检测系统需要测量哪些参数，参数的精度和响应时间要求。明确系统功能需求，例如数据采集、存储、处理、显示等。系统结构设计选择合适的传感器、信号处理电路、数据采集模块等。根据具体应用场景，确定系统结构，例如集中式或分布式。软件开发设计数据采集、处理、分析算法，开发用户界面等。选择合适的软件开发平台，例如LabVIEW、Python、MATLAB等。系统调试与验证对系统进行全面调试，确保其能够正常运行。进行系统测试，验证其功能是否满足需求。检测系统的选型系统可靠性系统应该可靠，能够稳定运行，确保参数监测数据的准确性。测量精度根据工艺要求，选择合适的传感器和仪表，确保测量精度满足工艺需求。系统可扩展性考虑未来生产规模的扩大和技术升级，选择可扩展性强的系统。系统安装布置1环境准备确保安装环