《過程控制系統(tǒng)參數(shù)》課件

過程控制系統(tǒng)參數(shù)過程控制系統(tǒng)參數(shù)是保證系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵要素。這些參數(shù)控制著系統(tǒng)對過程變量的響應(yīng)速度，穩(wěn)定性，和精度。課程目標(biāo)理解過程控制系統(tǒng)了解參數(shù)在過程控制系統(tǒng)中的重要性，以及參數(shù)選擇的意義掌握參數(shù)的定義與分類學(xué)習(xí)不同類型參數(shù)的特性，并掌握選擇合適參數(shù)的依據(jù)學(xué)習(xí)參數(shù)選擇與測量掌握參數(shù)選擇的原則和方法，以及常見參數(shù)的測量技術(shù)參數(shù)的定義與分類參數(shù)的定義參數(shù)是指描述過程變量的特征量，表示過程狀態(tài)和變化的數(shù)值。參數(shù)用于衡量過程的性能和控制過程的行為。參數(shù)的分類參數(shù)可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，例如：按物理量分類、按測量方法分類、按控制方式分類等。常見的參數(shù)分類包括：溫度參數(shù)、壓力參數(shù)、流量參數(shù)、液位參數(shù)、成分參數(shù)等。參數(shù)選擇的依據(jù)過程控制要求參數(shù)選擇應(yīng)符合過程控制的要求，例如控制精度、響應(yīng)速度和穩(wěn)定性等。測量精度選擇能夠滿足測量精度要求的傳感器，確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。設(shè)備特性考慮設(shè)備的特性，例如工作溫度、壓力、流量等，選擇相應(yīng)的參數(shù)和傳感器?？刂葡到y(tǒng)選擇與控制系統(tǒng)兼容的參數(shù)和傳感器，確保信號傳輸和數(shù)據(jù)處理的可靠性。典型過程參數(shù)1溫度溫度是化學(xué)反應(yīng)速率的主要影響因素之一，因此溫度控制在許多工業(yè)過程中至關(guān)重要。2壓力壓力控制可以確保反應(yīng)容器的完整性，防止爆炸和泄漏，并優(yōu)化反應(yīng)過程。3流量流量控制可以確保反應(yīng)物和產(chǎn)品的準(zhǔn)確計量，防止材料浪費和產(chǎn)品質(zhì)量波動。4液位液位控制可以確保反應(yīng)容器內(nèi)液體的合適水平，避免溢出或干涸，并確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定。溫度參數(shù)溫度測量溫度是過程控制中最重要的參數(shù)之一。它反映了過程的熱量狀態(tài)，直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量、效率和安全。溫度傳感器常見的溫度傳感器包括熱電偶、熱電阻和熱敏電阻等，它們根據(jù)溫度的變化產(chǎn)生相應(yīng)的電信號。溫度控制溫度控制系統(tǒng)通過測量溫度信號，并根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證過程溫度在設(shè)定范圍內(nèi)。壓力參數(shù)壓力傳感器壓力傳感器用于測量過程中的壓力變化，通常使用壓力傳感器測量。壓力控制壓力控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)閥等裝置，將壓力維持在設(shè)定值。壓力單位常用的壓力單位包括帕斯卡(Pa)、千帕(kPa)、兆帕(MPa)、巴(bar)、公斤力每平方厘米(kgf/cm2)。流量參數(shù)流量定義流量是指在單位時間內(nèi)通過某一截面的流體量，單位通常為立方米每小時或噸每小時。流量是過程控制系統(tǒng)中重要的參數(shù)之一。流量測量流量測量是通過流量計來實現(xiàn)的，常見的流量計類型包括差壓式流量計、渦街流量計、電磁流量計等。流量控制流量控制是指通過調(diào)節(jié)閥門或其他控制裝置來控制流體的流量，以滿足工藝需求。流量參數(shù)的應(yīng)用流量參數(shù)在工業(yè)過程控制中有著廣泛的應(yīng)用，例如，用于控制生產(chǎn)速度、調(diào)節(jié)原料供應(yīng)、監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量等。液位參數(shù)液位測量液位參數(shù)測量在許多工業(yè)過程中至關(guān)重要，包括化工、制藥和食品飲料?？刂坪捅O(jiān)測液位參數(shù)的測量和控制對于確保工藝安全、效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。液位傳感器多種液位傳感器技術(shù)可用于測量液位，包括超聲波傳感器、壓力傳感器和浮球傳感器。其他常見參數(shù)濃度參數(shù)濃度參數(shù)反映物質(zhì)在混合物中的含量，如溶液中的溶質(zhì)濃度、氣體混合物中的氣體成分比例等。速度參數(shù)速度參數(shù)反映物質(zhì)運動快慢，如流體的流速、機(jī)械部件的轉(zhuǎn)速等。位置參數(shù)位置參數(shù)反映物體或物質(zhì)在空間中的位置，如機(jī)械部件的位移、液位的變化等。時間參數(shù)時間參數(shù)反映時間變化過程，如反應(yīng)時間、延遲時間等。參數(shù)選擇的一般原則11.準(zhǔn)確性參數(shù)選擇的首要原則，確保測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。22.穩(wěn)定性選擇穩(wěn)定性強(qiáng)的參數(shù)，減少測量誤差，確保過程控制的可靠性。33.經(jīng)濟(jì)性兼顧成本和效率，選擇性價比高的參數(shù)和檢測設(shè)備。44.安全性選擇安全可靠的參數(shù)，保障人員安全和設(shè)備安全。參數(shù)選擇的影響因素過程類型不同的過程具有不同的特性，例如溫度、壓力、流量等參數(shù)的變化范圍。選擇合適的參數(shù)可以有效地控制過程，確保其穩(wěn)定運行。控制目標(biāo)控制目標(biāo)是指希望通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)的目標(biāo)，例如維持溫度、壓力等參數(shù)在設(shè)定范圍內(nèi)。根據(jù)不同的控制目標(biāo)，需要選擇合適的參數(shù)，以實現(xiàn)最佳的控制效果。參數(shù)測量的基本方法直接測量使用傳感器直接測量參數(shù)值，例如溫度計測量溫度。間接測量通過測量與參數(shù)相關(guān)的物理量來間接推算參數(shù)值，例如通過測量電阻來推算溫度。組合測量結(jié)合多種測量方法，更準(zhǔn)確地獲取參數(shù)值，例如流量計測量流量。溫度參數(shù)的測量溫度測量是過程控制系統(tǒng)中一項重要任務(wù)，它直接影響著生產(chǎn)過程的安全性和產(chǎn)品質(zhì)量。1選擇傳感器根據(jù)測量范圍、精度要求、環(huán)境條件等因素選擇合適的溫度傳感器。2安裝傳感器將傳感器安裝在被測對象的合適位置，并確保良好的熱傳導(dǎo)。3校準(zhǔn)傳感器使用標(biāo)準(zhǔn)溫度計或其他已知溫度的物體校準(zhǔn)傳感器，確保其讀數(shù)準(zhǔn)確。4信號處理將傳感器輸出的信號轉(zhuǎn)換成可用于控制系統(tǒng)的信號，并進(jìn)行必要的濾波和補(bǔ)償。溫度測量需要考慮環(huán)境因素的影響，例如溫度波動、濕度變化、振動等，并采取相應(yīng)的措施降低誤差。壓力參數(shù)的測量1壓力傳感器壓力傳感器用于測量壓力。常用的壓力傳感器包括電阻應(yīng)變式、壓電式、電容式和差壓式等，選擇合適的傳感器類型取決于測量范圍、精度和環(huán)境條件。2壓力變送器壓力變送器將壓力信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電信號，例如4-20mA或0-10V。變送器可用于遠(yuǎn)距離傳輸壓力信息，并與其他控制系統(tǒng)集成。3壓力測量系統(tǒng)壓力測量系統(tǒng)包括壓力傳感器、壓力變送器、信號處理電路和顯示設(shè)備等。選擇合適的系統(tǒng)取決于測量精度、可靠性和成本等因素。流量參數(shù)的測量流量計的選擇選擇合適的流量計至關(guān)重要，需要考慮流體特性、流量范圍、精度要求、成本等因素。安裝和調(diào)試根據(jù)流量計類型進(jìn)行正確的安裝，并進(jìn)行調(diào)試以確保其正常工作，并校準(zhǔn)以確保其準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)采集和處理流量計通常會輸出模擬或數(shù)字信號，需要進(jìn)行采集和處理，以獲得準(zhǔn)確的流量信息。流量控制根據(jù)流量信息，可以實現(xiàn)流量控制，例如調(diào)節(jié)閥門開度或改變泵的速度，以達(dá)到所需的流量值。液位參數(shù)的測量1液位傳感器測量液位信號2信號轉(zhuǎn)換器將液位信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號3數(shù)據(jù)處理將數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)液位參數(shù)的測量通常使用液位傳感器，它可以測量液位的變化。傳感器將液位信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號，然后由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接收和處理。其他參數(shù)的測量除了溫度、壓力、流量和液位參數(shù)之外，過程控制系統(tǒng)中還可能需要測量其他參數(shù)，例如：密度、濃度、成分、pH值、電導(dǎo)率、粘度、濁度等。1密度測量利用振動頻率變化來測量密度2濃度測量利用折射率、吸收光譜等方法測量3成分分析利用色譜、質(zhì)譜等方法分析物質(zhì)成分4pH值測量利用玻璃電極測量溶液中的氫離子濃度5電導(dǎo)率測量利用電極測量溶液的導(dǎo)電能力參數(shù)檢測設(shè)備的選型準(zhǔn)確性設(shè)備應(yīng)滿足過程控制所需的精度要求，確保測量結(jié)果的可靠性。穩(wěn)定性設(shè)備應(yīng)具備良好的抗干擾能力，在惡劣環(huán)境下也能保持穩(wěn)定的性能?？煽啃栽O(shè)備應(yīng)具備高可靠性，確保長時間運行的穩(wěn)定性和故障率。兼容性設(shè)備應(yīng)與現(xiàn)有控制系統(tǒng)兼容，并能與其他設(shè)備進(jìn)行有效的信息交互。溫度檢測設(shè)備1熱電偶熱電偶是最常用的溫度傳感器，其原理是基于兩種不同金屬的接觸點產(chǎn)生的熱電勢與溫度之間的關(guān)系。2熱電阻熱電阻利用金屬電阻隨溫度變化而變化的特性來測量溫度，具有精度高、穩(wěn)定性好的特點。3鉑電阻鉑電阻是一種金屬電阻式溫度傳感器，具有高精度、高穩(wěn)定性、耐腐蝕等優(yōu)點。4半導(dǎo)體溫度傳感器半導(dǎo)體溫度傳感器利用半導(dǎo)體材料的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度，具有響應(yīng)速度快、體積小等優(yōu)點。壓力檢測設(shè)備壓力傳感器壓力傳感器將壓力信號轉(zhuǎn)換為電信號，用于測量和控制過程參數(shù)。壓力變送器壓力變送器將壓力信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號，例如4-20mA電流信號，便于傳輸和處理。壓力開關(guān)壓力開關(guān)是根據(jù)壓力變化觸發(fā)開關(guān)動作的設(shè)備，用于控制過程參數(shù)或發(fā)出報警信號。流量檢測設(shè)備11.流量計流量計是測量流體流量的儀器，其種類繁多，如渦輪流量計、渦街流量計、超聲波流量計等，不同類型流量計適用于不同的流體特性和測量范圍。22.流量傳感器流量傳感器是將流體流量轉(zhuǎn)換為電信號的裝置，其類型多樣，如差壓式流量傳感器、電磁式流量傳感器、熱式流量傳感器等，選擇合適的流量傳感器取決于所測流體的性質(zhì)和測量精度要求。33.流量變送器流量變送器將流量傳感器輸出的電信號轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號，通常是4-20mA或數(shù)字信號，便于與控制系統(tǒng)進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)處理。液位檢測設(shè)備浮球式液位計結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，適用于一般液體液位的測量。差壓式液位計測量精度較高，適用于各種液體和固體粉料的液位測量。超聲波液位計非接觸式測量，不受介質(zhì)性質(zhì)影響，適用于各種液體的測量。雷達(dá)液位計測量范圍廣，抗干擾能力強(qiáng)，適用于各種惡劣環(huán)境下的液位測量。其他檢測設(shè)備pH傳感器用于測量溶液的酸堿度，在化學(xué)、生物、食品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。電導(dǎo)率傳感器測量溶液中離子濃度，用于水質(zhì)監(jiān)測、電鍍行業(yè)等。濁度傳感器測量液體中懸浮顆粒物的含量，應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測、廢水處理等。密度傳感器測量液體的密度，應(yīng)用于石油化工、食品工業(yè)等。參數(shù)檢測信號的處理信號轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，便于計算機(jī)處理。信號濾波去除信號中的噪聲，提高信號質(zhì)量。信號分析提取信號的特征，用于控制系統(tǒng)的優(yōu)化。模擬信號處理信號放大放大信號幅度，提高信號強(qiáng)度，避免信號在傳輸過程中衰減。信號濾波濾除信號中的噪聲，保證信號的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。信號轉(zhuǎn)換將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，以便于計算機(jī)處理。數(shù)字信號處理1數(shù)字化將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號2數(shù)據(jù)處理使用數(shù)字算法進(jìn)行信號處理3模擬化將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號數(shù)字信號處理在過程控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。它允許系統(tǒng)以更高精度和靈活性處理來自傳感器的數(shù)據(jù)。參數(shù)檢測系統(tǒng)的設(shè)計系統(tǒng)功能需求確定檢測系統(tǒng)需要測量哪些參數(shù)，參數(shù)的精度和響應(yīng)時間要求。明確系統(tǒng)功能需求，例如數(shù)據(jù)采集、存儲、處理、顯示等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計選擇合適的傳感器、信號處理電路、數(shù)據(jù)采集模塊等。根據(jù)具體應(yīng)用場景，確定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，例如集中式或分布式。軟件開發(fā)設(shè)計數(shù)據(jù)采集、處理、分析算法，開發(fā)用戶界面等。選擇合適的軟件開發(fā)平臺，例如LabVIEW、Python、MATLAB等。系統(tǒng)調(diào)試與驗證對系統(tǒng)進(jìn)行全面調(diào)試，確保其能夠正常運行。進(jìn)行系統(tǒng)測試，驗證其功能是否滿足需求。檢測系統(tǒng)的選型系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)應(yīng)該可靠，能夠穩(wěn)定運行，確保參數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。測量精度根據(jù)工藝要求，選擇合適的傳感器和儀表，確保測量精度滿足工藝需求。系統(tǒng)可擴(kuò)展性考慮未來生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和技術(shù)升級，選擇可擴(kuò)展性強(qiáng)的系統(tǒng)。系統(tǒng)安裝布置1環(huán)境準(zhǔn)備確保安裝環(huán)