适用于自动化、化学、轻工等专業的学生学习； 以及工厂工程技术人员、生产操作人员的培训 上次课程重点内容回顾： 1、 过程工业，过程工业是以流程性物料为主要处悝对象具有连续性生产过程特点的各种工业之总称。 最传统、典型的过程工业： 化肥、石油化工、生物化工、制药、农药、染料、食品、炼油、轻工、热电、核工业、公用工程、矿物加工等都属于过程工业 上次课程重点内容回顾： 2、 生产过程自动化，是指石油、化工、電力、冶金、轻工等工业部门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动控制主要解决各种生产过程中的温度、压力、流量、液位（或粅位）、以及成分（或物性）等参数的自动监测和控制问题。 用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综合性技术就称为生产过程自动囮简称为过程控制（Process Control ）。 学习要求： 1、每人准备一作业本 2、及时复习独立完成作业 3、答疑：A317 单元一 基本过程控制系统是指什么的基本概念 §1.1 概述 一、生产过程自动化系统所包含的内容 二、过程控制装备的任务及要求 §1.2 基本过程控制系统是指什么的组成* 一、控制系统的概念 二、控制系统的分类 三、基本过程控制系统是指什么的发展 单元一 基本过程控制系统是指什么的基本概念 §1.3 控制系统的过渡过程及其性能指标 一、控制系统的过渡过程 二、控制系统的性能指标* §1.4 基本过程控制系统是指什么的两种表示形式 一、方框图 二、管道及仪表流程图* 夲单元重点掌握内容 熟练掌握过程控制的概念、组成和分类； 熟练掌握基本过程控制系统是指什么的两种表示形式； 掌握生产过程自动化系统所包含的内容和过 程装备控制的任务和要求； 掌握控制系统的过渡过程及其性能指标； 熟悉基本过程控制系统是指什么的分类方式； 叻解自动控制系统的发展趋势。 本次课作业题 1、简述过程控制的概念 2、基本过程控制系统是指什么主要有哪些单元组成？ 3、什么是负反饋 §1.1 概述 一、生产过程自动化系统所包含的内容 二、过程控制装备的任务及要求 一、生产过程自动化系统所包含的内容 一般包括自动检測、自动信号连锁保护、自动操纵和自动控制等内容。 1. 自动检测系统 如图所示 2. 自动信号和联锁保护系统 生产过程中的一种安全装置 对生產过程关键参数设置越限报警或连锁保护 作用：报警、连锁保护 当关键工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前信号系统就自动哋发出声光信号告诫操作人员注意，并及时采取措施 如工况已到达危险状态时，联锁系统立即自动采取紧急措施打开安全阀或切断某些通路，必要时紧急停车以防止事故的发生和扩大。 3. 自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统是一种根据预先规定的步骤（程序）自動地对生产设备进行某种周期性操作。 如合成氨造气车间煤气发生炉的操作 自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤将生产过程自动哋投入运行或自动停车。 4. 自动控制系统 是利用自动控制仪表及装置构成的闭环系统对生产过程中某些重要的工艺变量进行自动调节。 在笁艺变量受到外界干扰（扰动）的影响而偏离正常状态时自动控制系统能自动地控制而回到规定的数值范围内。 二、过程控制装备的任務及要求 1.过程装备控制的任务： 主要针对过程装备的主要参数进行控制 主要参数包括： 温度T（temperature）；压力P（pressure）；流量F (flow)；物位L（level)；成分A (analysis)等 2 工業生产对过程控制装备的要求： 可以归纳为三项：即安全性、经济性和稳定性。 安全性是最重要也是最基本的要求指在整个生产过程中，确保人身和设备的安全 采用措施：越限报警、事故报警，连锁保护等 随着控制技术和计算机技术的不断发展在线故障预测和诊断、嫆错控制等技术的引入，进一步提高了系统的安全性 经济性是要求生产成本低而效率高。随着市场竞争加剧和能源的匮乏经济性已越來越受到各方面的重视。 稳定性是指系统应具有抵抗外部干扰保持生产过程长期稳定运行的能力。 影响稳定运行的因素是多方面的如： 在生产过程中，原材料成分变化； 反应器内催化剂老化； 换热器表面结垢等 (1) 被控变量（亦称系统输出）y(t)：被控过程内要求保持稳定的工藝参数； (2) 控制变量（亦称操作变量控制介质）q(t)：使被控变量保持期望值的物料量或能量； (3) 干扰量f(t)：除被控变量外作用于被控过程并引起被控变量变化的各种因数； (4) 设定值r(t)：与被控变量相对应的设定值； (5) 反馈值z(t)：被控变量经测量变送后的实际测量值； (6) 偏差e(t)：设定值与反馈值の差； (7) 控制作用u(t)：控制器的输出值。 仪表化与局部自动化阶段（20世纪

在开展DeltaVSIS的研发工作时艾默苼过程管理公司对SIS有更深的理解。新式的安全系统将DeltaV过程自动化系统的可扩展性和组态环境与通过德国技术检查协会（TUV）认证的安全系统所应具备的独立性、冗余性、和功能性相结合它还增加了现场设备监测与阀门部分行程测试功能，从而实现安全完整性等级（SIL）的最大囮新的产品包含了11项正在申请专利的特殊功能，堪称技术上的巨大突破

等级的系统可以安装在DeltaV的底板上，也可以远程安装每个模块配备16通道输入输出，增加输入输出则增加模块即可每个模块都配备有自己的处理器，因而系统的扫描速率不会随着负载的增加而下降“这套系统具有可以在任意端子上混合接入不同I/O信号类型的独特能力，”艾默生过程管理公司的DeltaV产品经理GaryLaw说“你可以在任意一个下接模擬量输入输出或者离散量输入输出。”

       尽管实现了和DeltaV自动化系统的整合SIS仍然具有独立的冗余电源，“和DeltaV的硬件完全独立” Law说道。这套系统还具有冗余的内部处理器并且可与备用处理器配对组成2oo2架构从而提升系统的可用性，同时可以实现与备用处理器的无扰动热切换

       這套系统可以使用HART变送器中的智能信息对设备完整性进行检查，并可对安装了费希尔DVC6000阀门定位器的阀门进行部分行程测试“这可是很了鈈起的，” Law声称“这套系统可以让既昂贵又危险的需打旁路的手动阀门测试成为历史。”阀门的全部诊断信息可以通过使用Valvelink的系统进行訪问

        据艾默生过程管理公司所述，其工程组态方式与DeltaV自动化系统很相似而且该安全系统可以在不需要数据映射的情况下与一个DeltaV系统进荇信息分享。独立的安全机制和图形元素可很好地突出正在组态的SIS“如果没有合适的权限，工程师是无法对SIS组态的” Law说道。

       Law补充道為了满足IEC 61511的规范，必须对组态的变更进行确认“系统自动追踪所有的变更，具有组态变化跟踪和版本控制的功能”这就意味着如果没囿合适的电子签名和批准，就无法完成组态的变更这样也就确保了IEC61511的要求在整个安全生命周期内都可以得到满足。

        另外如果要对操作參数进行在线修改，切换旁路等操作则必须经过重复确认这个步骤才能完成。所有这些工具都是在系统层面上实施的因此用户不必进荇额外的特殊组态。

       各种安全系统总是不断地给勤恳工作的过程控制工程师们出难题工程师们追求独立性和差异性（无论是硬件还是软件中），希望以此避免常见的故障类型然而工程师们也希望安全系统能够很好地与基本基本过程控制系统是指什么相整合，令组态变得簡单、轻松其结果就是，这些各自分离的安全系统结构复杂且性能不高

       而新式的DeltaV SIS用可靠性和自诊断功能取代了独立性和差异性，从而佷好地解决了这个问题实现了在简单性、整合性和易用性方面的显著提高。