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1.4 过程控制的特点

工业生产过程中的过程控制对生产工艺的要求很高,工业生产的现场环境普遍比较恶劣,对过程控制中的一些可控变量造成了巨大的干扰,也直接影响了过程控制的精度、速度及成本。在此背景下,过程控制在应用的过程中与其他自动控制系统相比,差别可归纳如下。

1.4.1 控制主体复杂、控制要求高

过程控制一般是指对连续生产过程的自动控制,对其被控量须定量控制,而且被控量应是连续可调的。连续生产过程具有多样化的特点,生产规模大小各异,对生产工艺的要求也不尽相同,再加上生产产品的多元化和复杂化,造成了过程控制主体的复杂性。每个连续生产过程需要控制的参数都存在一定的差异,对生产产品的质量和型号也提出了不同的要求,这些参数之间的异同和关联性都为过程控制的实施带来了巨大的挑战,也在无形中提高了对过程控制的要求。

1.4.2 过程控制系统由过程检测和控制仪表组成

过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表(包括电动仪表和气动仪表,模拟仪表和智能仪表)和电子计算机(此处可看作一台仪表)等自动化技术工具,对整个生产过程进行的自动检测、自动监督和自动控制。一个过程控制系统是由被控过程和过程检测控制仪表两部分组成的。过程检测控制仪表包括检测元件、变送器、调节器(包括计算机)、调节阀等。过程控制系统是根据工业过程的特性和工艺要求进行设计的,通过选用过程检测控制仪表构成系统,再设计合适的控制规律,进而实现对生产过程的最佳控制。

1.4.3 被控过程是多种多样的、非电量的

在现代工业生产过程中,工业过程很复杂。由于生产规模大小不同、工艺要求各异、产品品种多样,因此过程控制中的被控过程也是多种多样的。例如,石油化工过程中的精馏塔、化学反应器、流体传输设备,热工过程中的锅炉、热交换器,冶金过程中的转炉、平炉,机械工业中的热处理炉,等等。它们的动态特性多数具有大惯性、大滞后、非线性特性。由于有些机理复杂的过程(如发酵、生化等)至今尚未被人们认识,很难用目前的过程辨识方法建立其精确的数学模型,因此设计出能适应各种过程的控制系统并非易事。

1.4.4 过程控制的控制过程多属慢过程,而且多数为参量控制

在石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、制药等工业生产过程中,过程控制的评定标准往往采用一些物理量和化学量(如温度、压力、流量、液位、成分、pH值等)来表征其生产过程是否正常,因此需要对上述过程参量进行自动检测和自动控制。工业生产过程中表现的各种物理参数指标都具有一定的惯性和滞后性,因此决定了过程控制的控制过程多属慢过程,具有一定的时滞,控制并不能在极短的时间内完成。

1.4.5 过程控制方案十分丰富

随着现代工业生产的迅速发展,工艺条件越来越复杂,对过程控制的要求也越来越高。过程控制方案的制定需要根据生产过程的复杂情况和工艺的使用情况进行适当的调整,生产工艺的多样化和生产过程的复杂化决定了过程控制方案的丰富性。过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据进行的,过程控制方案就是为满足不同生产过程的实施及生产工艺的有效应用而制定的,由于工业过程的复杂、多变,因此其特性多数属于多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。为了满足上述特点与工艺要求,过程控制中的控制方案也随之变得十分丰富了。通常有单变量控制系统,也有多变量控制系统,有仪表过程控制系统,也有计算机集散控制系统,有复杂控制系统,也有满足特定要求的控制系统。总之,过程控制方案随着生产过程和生产工艺的发展而发展,两者是相辅相成、互相支撑的,缺一不可。

1.4.6 定值控制是过程控制的一种常用形式

定值控制是过程控制中一个比较明显且主要的特点。与一般的航空器姿态控制或机器人动作控制相比,过程控制通常将设定值维持在一个相对恒定或变化极小的范围内。在石油、化工、电力、冶金、轻工、环保和原子能等现代工艺生产过程中,过程控制的主要目的在于消除和减小外界干扰对被控量的影响,使被控量能稳定在给定值上,使工业生产能实现优质高产和低功耗的目标,使生产过程长期保持在一个相对稳定的状态,从而有效提高生产效率和生产质量。定值控制仍是目前过程控制的一种常用形式。 SchWLAxZIq9H59DLh+6w7pBsmj7VqmBeGWionddfBMcjwh2eQapecLa8Cu9ySwl1

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