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过程控制系统的特点及发展

想要深入了解了过程控制系统的概念和安全相关知识,我们首先得了解一下过程控制系统的特点及其发展历史,它可以帮助我们加深对自动控制系统的了解。

一、过程控制系统的特点

1、工业过程控制系统组成的特点:由过程检测、变送和控制仪表、执行装置等组成。

2、被控过程具有非线性、时变、时滞、不确定等特点,因此难以获得精确过程数学模型,同时还增加了移植控制策略的难度。

3、被控过程多属于慢过程,具有一定的时间常数和时滞,控制并不需在极短时间完成。

4、过程控制方案的多样性,同一被控过程,因受到扰动不同,需采用不同的控制方案。同一控制方案可适用于不同的生产过程。

5、工业生产过程控制的常用形式是定值控制,过程控制的目的是保证被控变量稳定在所需设定值。

6、因为工业生产过程控制实施手段的多样性,所以可以方便地在计算机控制装置上实现;可以方便地在控制室或现场获得仪表的信息; 可以直接进行仪表的校验和调整。


二、工业生产过程控制的发展和趋势

1、自动化技术发展的特点

同步性:控制理论、技术工具和手段、应用需要,三者之间的同步。

综合性:应用领域的多,相关学科的交流和汇合。

2、工业生产过程控制发展史

30-50年代:

采用的控制理论:经典控制理论。

研究的方法:微分方程解析法。

采用的技术工具:基地式大型仪表。

研究的内容:控制系统的稳定性和单输入单输出系统。

50-60年代:

采用的控制理论:经典控制理论。

研究的方法:经典的根轨迹和频率法。

采用的技术工具:气动和电动单元组合仪表。

研究的内容:从随动控制系统到定值控制系统; 从单回路到常用的复杂 控制系统;从PID控制规律到特殊的控制规律。

60-70年代:

采用的控制理论:现代控制理论。

研究的方法:状态空间、动态规划、极小值原理。

采用的技术工具:电动III型仪表和DDC、SCC。

研究的内容:先进控制系统(状态反馈、动态计算机控制等)。

70年代后:

采用的控制理论:大系统理论、非线性和分布参数系统等。

研究的方法:人工智能、鲁棒控制、模糊控制、 多变量频域、神经网络等。

采用的技术工具:DCS、PLC、MIS。

研究的内容:包括预测控制、自适应控制、管控一体化、生产优化、故障检测和诊断、生产计划与调度等。

80年代以来:

CIMS、CIPS、FCS、ERP、APC、PA、FA、BA等。

三、工业生产过程控制的发展趋势

1、综合自动化是当代工业自动化的主要潮流。

综合自动化控制系统以生产过程的整体优化为目标,以计算机为主要技术工具,以生产过程的管理和控制的自动化为主要内容,是由生产计划和调度、操作优化、先进控制和基层控制等内容组成的递阶控制系统。又称为:计算机集成过程控制系统(CIMS)。

2、自动化装置将采用全数字、智能的、具有双向通信功能的现场总线智能仪表。

现场总线是开放式的互联网络。是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。

它的特点是:可靠性高、维护性好、抗扰性强、精度高、安装费用低等;良好的互操作性;彻底的分散控制和丰富的检测、控制和运算功能。

3、INTERNET和INTRANET将在综合自动化系统中发挥重要作用,正在发展互联网、大数据技术应用。

工业生产过程控制(Industrial Process Control)是自动化的一门分支学科,是一门综合性的工程学科。



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