过程控制系统范文

过程控制系统范文第1篇

关键词：过程控制 PID控制器 参数整定

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2015）10-0250-01

一、过程控制系简介

1.过程控制的任务

过程控制的任务就是在了解、掌握工艺流程和生产过程的静态和动态特性的基础上，根据工业生产对过程控制安全性、经济性和稳定性的要求，应用理论对控制系统进行分析和综合，最后采用适宜的技术手段加以实现。

2.过程控制系统的组成

过程控制系统是指工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分等这样一些过程变量时的系统。

3.过程控制的特点

（1）系统由过程检测控制仪表组成。（2）被控过程的多样性。（3）控制方案的多样性。（4）过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半属参量控制。（5）定值控制是过程控制的一种主要控制形式。

4.控制系统的控制质量指标

一个控制性能良好的过程控制系统，再受到外来扰动作用或给定值发生变化后，应平稳迅速准确地恢复到给定值上。

二、压力过程控制系统设计

压力的测量和控制在生产过程自动化中具有特殊的地位。保持实际生产过程的压力为一个稳定值，对生产过程有着至关重要的作用。考虑到经济成本等问题，本系统采用单回路控制。下面对整个系统作详细介绍：

1.工作流程

1.1工艺简况

在工业生产过程中，气体测量罐设备应用十分普遍，为了保证生产的正常进行，空气进出量需均衡，以保证过程的物料平衡。因此，工艺要求空气罐内的气体压力需维持在某给定值上下，或在某一小范围内变化，并保证空气罐压力不致过大。本系统要求超调量小于5%。

1.2工作流程

本系统使用的介质为空气。空气从空气压缩机进入系统空气入口，经过节流阀的调节后，进入过滤器过滤，过滤后的空气进入减压阀1，减压阀1的出口压力一般保持在1kg/cm^调节后的空气进入减压阀2，减压阀2的出口压力一般保持在0.55kg/cm^这时空气的流向有两种方式，当扰动电磁阀打开时，空气一部分经过节流阀、扰动电磁阀流向外界；一部分进入控制阀。当扰动电磁阀没有打开时，空气全部进入控制阀，经过控制阀的空气最后流进测量罐中。

2.压力过程控系统建模

用测试法建立被控对象的数学摸型，.首要的问题就是选定模型的结构。

自衡单容过程对象的对象特性的一般形式为 ，为建立其数学模型，可通过测量其

阶跃响应的方法求得对象特性参数K、T、τ。

3.压力过程控系统的设计方案

3.1被控参数选择

被控参数的选择对于稳定生产、提高产品的产量和质量、改善劳动条件、保护环境卫生等具有重要意义。若被控参数选择不当，则无论组成什么样的控制系统，选用多么先进的过程检测控制仪表，均不能达到预期的控制效果。由于本系统是模拟实际生产过程的一套实验过程控制系统，被控参数压力在系统设计之前已决定。

3.2控制参数选择

扰动作用是由扰动通道对过程的被控参数产生影响，力图使被控参数偏离给定值；控制作用是由控制通道对过程的被控参数起主导影响，以使被控参数尽力维持在给定值。在分析与设计控制回路时，要深入研究过程的特性，认真分析各种扰动，正确选择控制参数。

在本系统中，被控参数是压力，模拟的生产过程是测量罐，测量罐的容积和湿度在某一实验中几乎是不变的，因而测量罐中的压力只能由气体的物质的量决定，控制参数也就唯一确定了，即：气体的物质的量。

3.3执行器

调节阀的选择：执行器由执行机构和调节阀组成。在过程控制中他接受调节器输出的控制信号并转换成角位移或直线位移，来改变调节阀的流通截面积，以控制流入或流出被控过程的物料或能量，从而实现对过程参数的自动控制。

调节阀的尺寸选择根据对象的惯性特征选管径。在生产过程中，调节阀气开、气关形式的选择，主要是从工艺生产的安全角度来考虑，当气源一旦中断时，阀门处于全开还是全关状态，在生产上要能保证设备和人身的安全。所谓气开式，即当信号压力P>0.02Mpa时，阀开始打开，也就是说“有气”时阀开，气关式则相反。

因为调节阀的特性对整个过程控制系统的品质有很大的影响。理想流量特性就是在调节阀前后压差一定的情况下得到的流量特性。它取决于阀芯的形状。阀芯的形状有快开、直线、抛物线和等百分比等4种，其相应的流量特性有直线流量特性、对数（或称等百分比）流量特性、抛物线流量特性、快开流量特性。

综上考虑，本系统根据选用气开式气动调节阀V-5110，其流量特性为直线流量特性。动力源由空气压缩机提供的。

3.4测量变送

测量和变送是解决一个信息获得和传递问题。信息的测量和边送必需迅速可靠地反映被控参数的实际变化情况，为系统设计提供准确的控制依据。本系统选用差压式压力传感器作为检测和反馈元件，将测量罐的压力值转化为电信号，被测压力值为大气压力值加压差。

3.5调节器

本系统选用东芝EC-311型调节器

通常，选择调节器动作规律时应根据对象特性、负荷变化、主要扰动和系统控制要求等具体情况，同时还应考虑系统的经济性以及系统投入方便等。

广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大时，应引入微分动作。如工艺容许有残差，可选用比例微分动作；如工艺要求无残差时，则选用比例积分微分动作。

当广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化也不大，而工艺要求无残差时，可选用比例积分动作。当广义对象控制通道时间常数较小，负荷变化较小，而工艺要求不高时，可选用比例动作。当广义对象控制通道时间常数较大或容积迟延较大，负荷变化也大时，简单控制系统以不能满足要求，应设计复杂控制系统。

过程控制系统范文第2篇

关键词：过程控制系统；设备数据管理；日志系统

1.过程控制概述

过程控制的主要任务是指通过各种的协调方法与协调措施，对生产制造过程中的各个设备的数据以及产品制造数据等进行统计与分析，从而防止生产过程中可能发生的生产计划脱离与目标偏差，并对已经出现生产计划脱离与生产制造目标偏差等问题进行处理，最终保证生产制造活动的顺利完成，保证生产进行控制、在制品控制、以及生产制造过程中的成本控制与质量控制。

过程控制系统一般是指由被控对象、测量变送、计算机和执行机构组成的闭环控制系统。其中控制器的设计用到经典的控制理论和现代控制理论，并通过计算机来进行相关操作与实现。计算机控制的建立在自动控制理论和计算机技术为基础之上的。其中，自动控制理论是计算机控制的理论基础。而不断发展的计算机技术为自动控制理论的发展与应用提供了丰富的空间。计算机网络以及各种通信技术的发展，使得过程控制的范围与阶段极大的得到了扩张。目前，企业生产管理的全过程的信息化的实现方法逐渐趋于成熟。

过程控制系统所涉及的数学基础可以从以下几个方面进行了解。由于在生产制造过程中的大部分物力参数通常通过模拟信号来进行表示，而计算机采用的信号通常是数字信号，为了保证信号传递的通畅无阻需要进行数模转化，从而实现两种不同信号的转换。过程控制系统通常起到的作用体现在连接生产管理系统与基础自动化系统的连接作用上。除了这些工作，过程控制系统还要对生产过程中不同的数据进行有效的管理。所以控制系统中需要进行信号的采样、信号的保持以及信号的变化。要对生产制造过程中的数学模型分为输入与输出模型和状态空间模型两种类型。输入输出模型主要是为了描述过程在输入函数的作用下的输出特性，它只刻画过程的外部特征。而状态空间模型则对过程的内容进行描述，通常揭示了过程内部的运动状态。

现代过程控制理论为过程控制系统提供来了理论技术。通过利用现代过程控制理论，不但可以有效地解决简单控制的问题，而且可以设计复杂的控制系统。特别是多输入与多输出系统，非线性响应系统，时变系统以及随机系统等等。现代控制技术涉及到过程控制的很多方面，比如系统状态的最优估计、最有控制、过程识别以及自适应控制等等。

2. 过程控制系统的主要功能与技术要求

过程控制系统具有以下功能：与生产管理计算机进行通讯的功能；能够接收并管理生产计划数据的功能；原料数据与生产要求数据的功能；工作人员交接班数据的功能；向生产管理系统发送生产计划申请的能力；原料数据申请的能力等等。

企业的生产作业计划一般采用如图1所示的模式。通常企业根据客户的需求制定整个产品的生产需求计划，并根据产品各个部件的零部件特征分发至各个加工车间，制定不同零部件的加工计划。为了保证生产作业计划的顺利完成，需要根据生产作业计划进行生产进度控制；为了实现产品制造过程中消耗资源与费用的降低，需要进行通过过程控制系统成本控制；为了经常保持科学的原材料、在制品的数量，需要进行高效的库存控制。这一系列工作于过程控制系统密不可分。

3. 现代生产企业的过程控制信息系统组成层次

现代生产企业的信息系统包含了过程控制层、制造试行层以及企业资源规划层。其中由于过程控制直接面向企业生产过程，因此对过程控制系统要求具有极高的实时性、可靠性、数据完整性与可用性。过程控制系统的工作原理如图2所示。

当前先进的网络技术为过程控制的实现提供了强有力的实施基础。现场总线是过程控制系统实现的重要基础。它与Internet等信息网络系统具有明显的区别。一般而言，现场总线是在标准网络协议的基础上实现的，并进行了一定的简化。现场总线一般只包括IOS/OSI七层模型中的三层。也就是现场总线只具有物理层、数据链路层以及应用层。过程控制系统利用现场总线，将企业生产自动化系统中最低层的现场控制器与现场职能仪表设备互联形成实时控制的通信网络，也被称为工程的底层网络。

过程控制因素是生产过程建模的参数，一般而言它是由不同模式下的生产特征与生产过程控制决策所共同决定的。在生产过程中，在制品的控制的最终目标是为了将在制品的库存数量保持在一个合理的级别。即能够维持企业正常的生产，又可以保证企业生产物流的连续性，从而尽量建设企业库存量，从而尽可能的降低企业生产成本。

企业在制品的控制主要取决与车间生产类型与生产组织的形式。在大批量生产模式下，在制品的通过加工路线单与工票凭证，来保证在制品数量的稳定。随着计算机网络在生产中的应用，不同的过程控制系统应运而生。这些过程控制系统利用先进的计算技术，实现了在制品物流信息的追踪与监督，为生产过程中的控制提供了动态的数据。因此，利用过程控制系统提供的在制品生产信息，可以实现对制造过程中产品控制的最终目的。

过程控制系统能够将生产过程中产品的各种质量问题与加工失误率降至最低。过程控制系统通过建设整个制造过程中产品的质量状况，通过对原材料与不同零部件的检验，使产品在各个生产阶段的不合格率尽可能的降低。

参考文献：

[1]金以慧， 王诗宓. 过程控制的发展与展望[J]. 控制理论与应用， 1997， 14（2）： 145-151.

[2]潘永湘， 杨延西， 赵跃. 过程控制与自动化仪表[M]. 机械工业出版社， 2007.

过程控制系统范文第3篇

关键词:制造工业自动化控制过程控制系统

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0022-01

自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用,自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展,自动控制技术的应用日益广泛,其重要作用也越来越显着。生产过程自动控制(简称过程控制)是自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用,是自动化技术的重要组成部分。

1、过程控制系统的特点

(1)生产过程的连续性:在过程控制系统中,大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行,在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。

(2)被控过程的复杂性:过程控制涉及范围广,被控对象较复杂。

(3)控制方案的多样性:过程控制系统的控制方案非常丰富。

2、工业中过程控制系统的主要应用

2.1 自动检测系统

利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录。

2.2 自动信号和联锁保护系统

自动信号系统:当工艺参数超出要求范围,自动发出声光信号。联锁保护系统:达到危险状态,打开安全阀或切断某些通路,必要时紧急停车。(如图1所示)

2.3 自动操纵及自动开停车系统

自动操纵系统:根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统:按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车。

2.4 自动控制系统

利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时,能自动的回到规定范围。

3、过程控制系统的组成

3.1 检测元件

该单元的主要作用是检测被控元件的物理量。

3.2 控制器

将设定值与测量信号进行比较,求出它们之间的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计算并将计算结果作为控制信号送给执行装置。

3.3 执行器

该部分元件作用是接受控制器的控制信号,直接推动被控对象,使被控变量发生变化。

4、过程控制系统中的闭环控制系统

按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。目前工业自动化控制中采用最为广泛的就是闭环控制系统。

4.1 闭环控制系统的优缺点

闭环控制系统主要是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。 其主要优点为,不管任何扰动引起被控变量偏离设定值,都会产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。其主要缺点为,由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生,当系统的惯性滞后和纯滞后较大时,控制作用对扰动的克服不及时,从而使其控制质量大大降低。

4.2 闭环控制系统的主要类型

根据设定值分为定值控制系统,随动控制系统和程序控制系统。

(1)定值控制系统,其特点是设定值是固定不变的闭环控制系统称为定值控制系统。

作用为克服扰动的影响,使被控变量保持在工艺要求的数值上。

(2)随动控制系统 ,其特点为设定值是一个未知的变化量的闭环控制系统称为随动控制系统。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。

(3)程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情况,其分析研究方法与随动控制系统相同。其特点为设定值是变化的,且按一定时间程序变化的时间函数。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。

5、过程控制系统的性能指标及要求

过程控制系统的常见信号有:阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。我们在生产中使用最频繁的就是阶跃信号,其数学表达式为:

当A=1时称为单位阶跃信号。其特点是易产生,对系统输出影响大,便于分析和计算。在阶跃信号作用下,被控变量随时间的变化表现的形式有:发散振荡过程,非振荡衰减过程,等幅振荡过程,衰减振荡过程,非振荡发散过程。

通过以上的陈述不难看,过程制造系统在我国各行各业已经有了十分广泛的应用,并且技术也在日趋成熟。随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈,产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足这些更高的要求,做为工业自动化的重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。

参考文献

[1]陈诗涛编着.工业过程仪表与控制.轻工业出版,2000.

[2]李友善主编.自动控制原理.国防工业出版社,2001.

[3]吴勤勤等编着.控制仪表及装置.化学工业出版社,2002.

[4]向婉成编着.控制仪表与装置.机械工业出版社,1999.

过程控制系统范文第4篇

关键词：MATLAB；过程控制；仿真

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/ki.16723198.2017.11.098

0引言

随着计算机技术的飞速发展，过程控制的许多控制策略现已实现，为过程控制的发展提供便利。鉴于其在不同领域的应用，表明计算机模拟方法辅助研究中灵活性和通用性，与此同时，仿真技术的应用也带来了越来越多社会效益和经济效益。过程工业具有一般生产量大、成本高，因此在连续生产的过程中要求考虑经济效益和安全效益。在过程工业中，由于高度危险性，很多都禁止在真实系统上进行研究，而仿真技术只是模拟过程，并不会带来任何安全问题，因此，很多过程控制首先都通过仿真手段验证其安全性。另外，仿真手段还可以对一些实际并不存在的只是计划中的过程系统进行试验研究。再根据模拟的结果调整过程系统的设计以达到工业流程的要求。高质量的仿真模型能够预测实际过程系统禁止做的实验结果。所以，研究过程控制系统计算机仿真是十分必要和有意义的。

1Matlab/Simulink仿真手段

Matlab（矩阵实验室）是MATrixLABoratory的缩写，是一款由美国Mathworks公司在1982年发明的一套商业性能数学软件，具有算法开发、数据可视化、数据分析等功能。MATLAB具有非常强适用性，适合不同领域的应用，通过在MATLAB中引入很多不同的附加工具箱，使Matlab不仅是局限于数值运算，还能进行系统识别等其他操作。Simulink是Matlab软件的延伸，它突破了静态系统建模的局限，可以实现更复杂的动态系统建模。通过Simulink模块建立的模型具有可视性，使用者可以通过直观的动态系统模型来进行仿真操作。

2过程控制系统

控制系统仿真是指用计算机上的模拟软件，模拟控制系统，通过连接计算机实现调试和测试的过程。它的目的是通过在计算机上输入系统参数和选择结构来模M控制系统的过程，以检查试验系统项目是否合格。过程控制系统包含单回路控制系统和串级控制系统两种。单回路控制系统由于回路比较单一，相应的过渡时间也比较短。由于单回路控制系统简单良好的自我调节能力，一般呈现出来的稳定性也比较高，对一些干扰液位的影响因素的抵抗能力相对也比较强。因此，单回路控制系统满足液位过程控制要求的一般过程。串级控制系统由两组检测变送器和两个调节器组成，两个调节器通过串在一起工作，前一个调节器的输出设置给下一个调节器。系统主要包括主变量和子变量两种变量，串级控制系统中的主变量是变量的主导变量，子变量引入的主要作用是为了稳定主变量。主调节器的输出作为子调节器的参考，系统通过输出子调节器来操纵执行器，实现主控制变量的控制。整个系统包括主回路和子回路控制回路。主回路是指副回路闭合状态下等效的单回路，此时，副回路相当于一个等效的控制阀。副回路有时也被叫作内环，它具有快速调节的作用。一次扰动不包括子回路中的干扰，主要被主回路控制。副回路的目的是快速克服内环中的各种扰动，主要是二次扰动的影响，即子回路中的干扰。

3过程控制的仿真设计及应用

3.1控制系统仿真的一般步骤

（1）首先建立过程控制系统中需要的数学模型。包括应用对象结构功能测试，PID参数测试以及验证系统性能指标的控制系统的测试等在内的数学模型。

（2）设计算法并在计算机程序中创建仿真模型。这个数学模型通过计算机程序语言来进行调整和运行。

（3）使用仿真模型模拟实。通过在计算机上运行仿真模型，然后根据模拟结果调整数学建模的参数以达到最理想的仿真模型。

3.2PID参数调节

PID（比例积分微分）是一种传统的过程控制方法。由于许多受控过程具有调节复杂，变化原因复杂，反应机理复杂等特点，在实际应用中常常需要考虑PID控制中一个重要问题即调整PID参数。经过试验发现工艺参数和模型结构一般都对时间和工作环境比较敏感，在PID控制中，它一般需要能够在极短的时间内发挥PID参数整定超前作用让被控过程快速趋于稳态，并且可以在线调整PID参数以满足实时控制的要求。

PID控制广泛应用于过程控制，操作简单，实用，易于实现。控制器的设计的关键是PID控制器的调整。考虑实际应用中要求节省成本，降低经济，避免重复调整PID控制器参数，在生产中要注重有效性、快速性。PID控制模型采用下式形式：

G（s）=Kc（1+1/Tis+Tds）

一般控制系统常用ISE误差平方积分方法、ISTE时间误差平方方法、IST2E时间平方误差积分方法，根据闭环系统的响应波形和负载扰动确定PID参数。典型的PID控制器参数如下：

Kc=（a1/K）*（T/T）b1

Ti=T/（a1+T*b2/T）

Td=a3T（T/T）b3

对于不同的T/T范围，PID各参数可通过得到的（a，b）参数表算出。

我们经常使用衰减曲线法来调整参数，先将调节器变为纯比例作用，通过改变给定值的方法加阶跃干扰，按照递减的顺序依次改变比例度，直至出现4∶1（10∶1）为止。将比例度δk记录下来，衰减周期Tk可以从曲线上计算得到：

衰减曲线法等工程整定法对于频繁干扰、不规则的记录曲线等情况，难以直接应用于实际，所以可以通过仿真方法来获得控制器的参数，它可以在工业领域中使用。

3.3PCI数据采集

PCI数据采集卡普遍应用于工业中，在控制程序的设计，主要使用VB调用一个动态链接库或者控件的方式来实现数据采集过程。一些专家和学者为了实现分析和数据采集的高精度目标，使用MATLAB控制Nl采集卡来进行数据采集。复杂高级的控制算法一般仅靠MATLAB难以开发，经过不断探索发现结合MATLAB和PCI采集卡可以实现这一目的。采用这种组合，这种高级的控制算法开发比较容易，时间相对也比较短，代码也可以重复使用。另外，这种组合也可以简化计算过程和数据的存储，最终达到过程控制的目的。

锅炉水温控制中主要是通过MATLAB工具结合数据采集卡来实现过程控制的原理。锅炉水温控制是采用的是成本低但功能强大的PCI-1711型号的采集卡实现数据采集和过程控制。该卡同时拥有16个数字输入、16个数字输出端以及12位的A/D转换器，这种型号的数据采集卡的采样速率可以高达100000赫。

MATLAB数据收集工具盒是专门使用在数据采集方面的一组函式库，可以智能和及时采集数据。这种工具盒集合了数学计算，图形化输出和强有力的计算机程序语言。数据采集工具盒包含3种组件：M文件函数（MFF）、数据采集引擎（DAE）、硬件驱动适配器（HDA）。MATLAB程序通过这三个部件实现硬件互连并采集数据的指令。

4结束语

在这项研究中，使用MATLAB/Simulink相结合的方式，对过程控制中的PID参数调节做了仿真研究，通过仿真比较验证了PID调节器的比例、微分和积分调节作用，发现其能够在偏差出现时自动产生调节和控制作用，从而实现了PID参数实时调节。因此，很多实际过程控制系统当受到干扰而偏离原来的平衡状态时，PID参数实时调整有助于系统快速从初始偏差回复到原平衡的状态。另外，对锅炉水温控制系统中应用MATLAB实现过程控制作了简单的介绍，基于MATLAB的PCI数据采集容易开发出高级的控制算法，它具有开发周期短，高代码重用率，轻松实现过程控制的优势。

参考文献

[1]孙洪程.过程控制工程设计[M].北京：化学工业出版社，2001.

[2]王银锁，李海霞.基于MATLAB的PID控制器设计及应用[J].工业仪表与自动化装置，2016，（1）：2729.

[3]刘援援，冯宏伟.基于PCI-17的电磁阀参数测试系统的设计及应用[J].化工自动化及仪表，2011，38（7）：859861.

[4]黄中华，谢雅.基于PCI-1731的多通道教据采集系统设计[J].计算机应用，2003，64（3）：6466.

过程控制系统范文第5篇

[关键词]过程控制系统；数据通讯；数据管理；过程跟踪；模型计算

中图分类号：TG334.9 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）17-0248-02

1 前言

中厚板材市场竞争日益激烈，对中厚板材生产控制自动化水平的要求也越来越高。因此邯钢中板厂中板线进行了技术升级，二级过程控制是此的重要组成部分，主要包括数据通讯、数据管理、过程跟踪和模型计算功能。其中二级模型计算功能在中厚板生产中可以提高尺寸控制精度、成材率、轧制节奏及减轻操作强度，保证设备安全进行，有利于故障分析和质量分析。通过此次技术升级，产品厚度稳定性大幅提高，成材率同比提高0.55%，成效明显。

2 工艺布置

邯钢中板厂中板线轧机区主要设备及检测仪表布置如图1，主要包括两座加热炉、一个四辊轧机、轧机前后推床、高压水箱、7个高温计、1个测厚仪。二级过程控制系统的控制范围是从高压水箱输送辊道到矫直机前输送辊道。

3 过程控制系统

过程控制系统各功能模块的组成如图2所示，包括数据通讯、数据管理、过程跟踪和模型计算四个功能模块。

3.1 数据通讯

数据通讯模块每一个周期从基础自动化系统接收一批数据，譬如高温计等检测仪表的实测数据和各种实际的控制信号。然后二级过程控制系统保存、处理这些数据，对模型计算需要各种实测数据提供依据。并且与人机界面（HMI）系统进行数据通讯，读取WINCC的数据，实现人机界面的各种按钮功能，并在数据变化时随时更新，以至于最新的数据信息可以及时地在人机界面上显示出来。

3.2 数据管理

数据管理主要包括将数据写进数据库操作和从数据库中读取数据的操作。写数据操作是将炉内坯料的数据情况存入数据库中，从坯料的入炉时刻到出炉时刻，直到坯料轧制结束，将整个轧制过程的工艺参数和模型自学习系数均写入数据库中。读取数据库操作是指对出炉的坯料进行确认，将所查询得到的数据赋值到过程跟踪模块中，将轧件数据在内存中存储用于后面的模型计算。

3.3 过程跟踪

轧机二级系统根据三级发送的报文信息进行物料跟踪和数据指标的计算等，然后向一级发送轧钢控制指令。从加热炉装炉开始一直到轧机，对轧线上的每一块钢坯位置、状态等信息都进行准确详细的跟踪，保证数据完整无误，以提高二级数据计算的准确性。并且过程跟踪模块根据轧件实际生产数据判断坯料最佳出炉时刻，在避免前后轧件碰撞的前提下，缩短轧机的间歇时间，提高轧制节奏。

3.4 模型计算

中板线技术升级后主要体现在产品厚度稳定性大幅提高，成材率同比提高0.55%。而与厚度精度密切相关的模型有两个：轧机弹跳模型和轧制力计算模型。

7 结论

1）邯钢中板厂二级过程控制系统自技术后一直运行稳定，能够很好完成现场的实际需要，轧制节奏也相应提高；

2）本系统能够提高设备的自动控制水平及控制精度，减轻了操作强度，保证了设备安全稳定运行；

3）通过数学模型计算产品厚度稳定性大幅提高，成材率同比提高0.55%，后厚度控制得到明显改善。

参考文献

[1] 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，中厚板厚度控制

[2] 何纯玉 矫直志杰等，东北大学 中厚板轧机计算机控制系统的开发

作者简介

过程控制系统范文第6篇

Abstract: The so-called process control system refers to the realization of automatic control of production process of system. As stated in the introduction, in petroleum, chemical production process, generally includes the content of automatic detection, automatic protection, automatic regulation and automatic controlling. Automatic detection system can complete "understanding" production task; Signal interlocking protection system could only take safety measures when process conditions are into some kind of limit state to provent production accidents. Automatic control system can be only predefined procedures in accordance with the operation of a cyclical or regularity, only automatic adjustment system can automatically eliminate all sorts of interference factors on the influence of process parameters, that they remain in prescribed numerical to ensure production in normal or the best maintain process operation condition.

关键词：过程控制；自动调节；程序控制

Key words: process control; automatic regulation; program control

中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）12-0058-01

1 自动调节系统的组成

自动调节系统是在人工调节的基础上产生和发展起来的，自动调节系统的组成包含三部分：

1.1 测量变送器 测量实际液位高度并将其转换成统一的标准信号。

1.2 调节器 接收变送器送来的液位信号，与事先设定好的工艺希望的液位值即给定值进行比较得出偏差，然后根据一定的运算规律进行运算，然后将运算得出的调节器命令用统一标准信号发送出去。

1.3 执行器 通常指调节阀，它和普通阀的功能一样，只不过它能自动地根据调节器送来的调节命令改变阀门的开度。

2 自动调节系统的分类

2.1 定值调节系统 所谓定值调节系统就是给定值是恒定的调节系统。在工艺生产中，如果要求调节系统的被调参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求工艺参数的给定值不变，那么就要采用定值调节系统。在定值调节系统中，引起被调参数波动的原因是各种干扰，对于这类调节系统，设计分的重点是在存在干扰的情况下如何将被调参数控制在所希望的给定值上。石油、化工生产中大多数调节系统属于这种类型。

2.2 随动调节系统（或称自动跟踪系统） 随动调节系统即给定值不是固定的，是随时间不断变化的，而且这种变化不是预先规定好的，即给定值是随机变化的。随动调节系统时目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟随给定值的变化而变化。比如各种变送器均可看作是一个随动调节系统，它的输出应严格、及时地随输入而变化，再比如后面将要介绍的比值调节系统、串级调节系统中的副回路都是随动调节系统的一些例子。

2.3 程序控制系统 这类系统的给定值也是变化的，但它是一个已知的时间函数，即生产指标需按一定的时间程序变化。近年来，随着微机的广泛应用，为程序调节系统提供了良好的技术工具与有利条件。

3 自动调节系统的过渡过程

当调节系统受到外界干扰信号或给定值变化信号时，被调参数都会被迫离开原来的平衡状态而开始变化，只有当调节作用重新找到一个合适的新数值来平衡外界干扰或给定值的变化时，此系统才可处于新的平衡状态。因此，调节系统的过渡过程实际上是：当调节系统在外界干扰或给定干扰作用下，从一个平衡状态过渡到另一个新的平衡状态的过程，它是一个调节系统的调节作用不断克服干扰影响的过程。

自动调节系统的过渡过程直接表示了调节系统质量的好坏，与生产中的安全及产品产量、质量有着密切的联系，因此研究过渡过程具有相当重要的意义。

4 自动调节系统的静态与动态

自动调节系统的过渡过程包括了静态与动态。把被调参数不随时间变化的平衡状态称为系统的静态，而把被调参数随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。

当一个自动调节系统的给定和外界干扰恒定不变时，整个系统就处于一个相对的平衡状态，系统的各个组成环节如调节器、调节阀、变送器等都暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态就是上述的静态。注意这里所指的静态与习惯中所讲的静态不同。习惯中所说的静态都指静止不动，而在自动化领域中的静态是指各参数（或信号）的变化率为零。如果一个系统原来处于相对平衡状态即静态，由于干扰的作用，破坏了这种平衡。被调参数就会变化，从而使调节器等自动化装置也就会改变调节作用以克服干扰的影响，并力求使系统恢复平衡状态。从干扰的发生，经过调节，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中整个系统的各个环节和参数都处于变动状态之中，这种状态就称之为动态。

在研究调节系统的过渡过程时，虽然研究其静态是重要的，但研究其动态更为重要。因为在干扰引起系统变动后，需要知道系统的动态情况，即被调参数是如何运动的，并搞清系统究竟能否建立新的平衡和怎样去建立平衡，干扰作用总是会不断产生，调节作用也就不断地去克服干扰作用的影响，所以自动调节系统总是处在运动状态之中，而静态或平衡是暂时的，因此，研究自动调节系统，重点要研究过渡过程的动态。

5 分析自动调节系统常用的干扰形式――阶跃干扰

在生产中，出现的干扰是没有固定形式的，多半属于随机性质。在分析和设计自动调节系统时，为了安全和方便，常选择一些定型的干扰形式，其中最常用的是阶跃干扰。

过程控制系统范文第7篇

【关键词】HPH罩式退火炉；再结晶光亮退火；S7-300；ProView S

1.引言

随着强对流技术的引进和HPH（高效氢气）技术发展，全氢退火炉已在一些冶金行业的现代化冷轧生产线中得到普遍采用,莱钢冷轧薄板一期配套工程就引进了比较先进的LOI公司的全氢罩式退火炉，热处理类型为再结晶光亮退火。罩式退火炉的工艺过程较复杂,控制的设备和介质数量较多,本文主要针对过程控制系统做简要介绍。

2.工艺过程

退火开始时,先将要退火的钢卷堆垛在退火炉台上,将内罩放置就位并用自动锁紧夹钳与炉台法兰锁紧形成密封。进行氢气阀和炉台/内罩系统气密实验，接下来进行氮气吹扫。如果氢气阀和炉台/内罩系统都密封，内罩里的空气被氮气置换。系统由氮气吹扫持续约25分钟，氧气浓度由一个二氧化锆探头持续检测。一旦内罩里气氛的氧浓度减少到小于1%。加热罩烧嘴被点燃。烧嘴点火前，加热罩内空间被最大助燃空气流速吹扫大约5分钟。为了退火，内罩内的氮气由氢气置换。氮/氢混合气通过放散管排到屋顶。在用10 m3氢气置换氮气后，氮气放散阀关闭，氢气循环在系统内。为了吹扫系统内的轧制油蒸汽，氢气放散阀开启可调节的次数和流速。氢气/油蒸汽混合气体通入加热罩上的专门的燃烧系统。最高退火温度750°C,最高炉温850 °C。在由氮气置换成氢气后循环风机一直运行直到冷却阶段结束。当内罩下是氢气时，由压力传感器和压力开关持续检测压力。退火后，加热罩被移走，放置冷却罩。对厚度≤0.5mm的钢带退火时，加热罩要留在炉台上一段时间，目的是防止带卷粘连。冷却罩风机是自动开启的。当达到550°C的控制温度时，循环风机将减速，以更有效的冷却内罩。达到300°C控制温度后，冷却罩风机关闭，水喷淋冷却5分钟后开始。当负荷温度降到设定的卸料温度，氮气入口阀开启。氮气吹扫持续20到30分钟，循环风机停止。吹扫后，可以移走冷却罩。内罩水连接必须断开，夹钳必须松开，然后可以移走内罩。当内罩移走后，出口阀关闭，周期结束。

3．过程控制系统

根据以上要求过程控制系统选用S7-300（带OP 77B操作面板），上位监控计算机（SCC）由用于监督退火炉台和能介装置的ProView系统组成，配置1个工程师站和1个操作员站。工程师站供系统维护使用并兼做服务器，提供有与工厂信息管理网相连接的标准以太网接口；操作员站供生产操作使用，且两站可以互为热备，每个站都能显示罩式退火炉的全部流程图画面和进行控制操作。控制设计理念是强调安全性和可靠性，因此每个炉台由一个BCU（炉台控制单元，S7-300）控制,用于控制炉台自动系统。每个BCU带有所有需要的数字和模拟输入输出（经过Profibus/L2 DP现场或远程输入/输出）和一个以太网网络接口，带有与服务于能介系统和阀站的UCU（介质控制单元）通信的TCP/IP protocol。此接口也用于联结监控计算机（SCC）。TCP/IP protocol具有一个特殊的数据传送检查程序，可以检验变更数据的安全性和精确性。

3.1硬件配置

系统配置如图1：

3.2过程控制功能

罩式全氢退火在生产过程中，每个周期的所有数据，包括工艺状况变更、故障信息、操作干扰都由每个控制装置（BCU）的半导体存储器的数据/时间分类储存，可以在以后的工艺中由监控计算机调用或存档。如果BCU和监控计算机之间的联络中断，BCU存储器将用剩余空间记录所有引入数值一段时间。等重新建立联系后，监控计算机从BCU自动收集所有储存数据并存储到数据库。BCU的输入/输出工具和软件可以被拓展，并可以与不同的温度、流量和压力控制控制运算法则兼容。而且不同的工艺开始或到达到的温度及持续时间可以由不同的温度控制点实现，工艺过程可以通过炉台控制器优化。每个BCU有一个操作面板(Siemens OP-77B)，用于每个炉台的命令输入、输出显示状况和监督功能。

3.2.1数据录入：控制指令的输入执行菜单的安全检查；整个退火和冷却周期中的多阶段的时间-温度和时间-流量曲线储存和所有其他设定点。

3.2.2过程显示：用于上位机（SCC）显示和控制功能、报警监测和状态显示的网络通讯的界面驱动器；显示过程状态、模拟值、故障和特殊信息。

3.2.3功能控制：H2烧嘴燃烧控制；烧嘴的燃烧控制；内罩内的压力监控；燃烧后H2检测；自动控制阀门和炉台系统的检漏。

3.2.4信息记录：记录输入输出的状态和过程管理；用缓冲随机存取存储器记录下工作的模拟测量信号（如压力、温度和流量设定点）。

3.2.5数据统计：吹扫过程中的氧浓度测量和监督。

4．ProView S

ProView S是一个以计算机为基础的显示系统，为几个罩式退火炉的集中操作设计。集中显示系统ProView S通过带炉台控制单元（BCU）的标准以太网界面通讯，可以有最多999个处理不同材料的设定数值,并拥有强大的报告打印功能。

4.1ProView S参数设定功能

设定数值包括退火和吹扫气流量的设定值。钢卷和堆料编辑器将接收从3级机或手动输入的数据。钢卷的数据储存在数据库中包括要求的材料数据和增加数据（例如，用户名称，生产日期等）。可完成料垛方案数据在退火前和退火周期中的个别修改。了解掌握整个退火车间的工艺进程信息;通过用颜色编码显示退火车间生产总体情况、实际温度和流量;退火炉台状况的显示和信息记录,包括内罩,加热罩和冷却罩;报警信息的显示和记录,包括故障确认功能.当前的报警显示在屏幕上，所有报警信息都按时间顺序记录并可以划归到所有的炉台或当前显示的炉台。在SQL数据库内长时间地保存材料数据、技术数值、状态信息和故障信息。

4.2ProView S报告打印功能

ProView S装有报告打印工具,可配置成在退火周期后,自动生成退火周期记录.这个周期报告包括以下部分:曲线打印输出:温度值,氮气流量,压力等曲线；报告打印输出:退火周期报告,包括退火设定数值信息,退火周期不同阶段的持续时间,吹扫气体用量,料卷在退火周期内的数据等；日记打印输出:报警,信息,事件和手动修改技术参数的报告。

5.结语

过程控制系统范文第8篇

关键字：硬件，顺控，主令，跟踪，急停，HMI

中图分类号：N945文献标识码： A

系统概述

该冷卷准备机组为连续生产机组，用于取向硅钢（含SGO）和高牌号无取向硅钢冷轧后的钢卷处理,最大速度400m/min，是目前国内自动化程度较高的一条机组。整个机组自动化控制系统完成钢卷从入口运输，自动上卷及开卷，入口定位剪切，焊接，圆盘剪切边，定位剪切，卷取机卷取及卸卷，称重打捆整个过程。所有功能均可全自动或半自动完成。被控设备以入开卷机、张力辊、卷取机为核心， 辅之以入口钢卷小车、入口转向夹送辊、入口剪、纠偏辊、分切剪、出口转向夹送辊、卸卷小车、钢卷称等设备。

控制系统硬件及网络组成

控制系统的硬件分布于计算机室、操作室、电气室和现场，如图1所示。基础自动化系统的硬件设备组成：

SIMATIC S7-400可编程控制器（CPU416-2DP）：2块

高速技术模块（FM450-1）：1块

DP通讯模块（CP443-5）：1块

以太网通讯模块（CP443-1）:1块

全数字交流传动调速装置(6SE70)：多台

专用急停控制控制器（CPU315F-2DP）：1套

及远程I/O站、PDA、工程师站、服务器、操作员站等组成。

通过快速以太网、PROFIBUS网络实现各自动化单元以及与上位机的通信,构成典型三层通讯网络的三级控制系统。

通讯网络的第一层：人机接口与PLC之间及PLC彼此之间的以太网，实现全线生产参数的设定和各设备的状态、电气参数及故障，生产工艺过程在人机接口HMI的显示；

通讯网络的第二层：PLC与远程I/O站之间及PLC与传动系统之间的PROFIBUS-DP网，实现PLC对系统控制指令的传送和系统状态及参数的收集；

通讯网络的第三层：PLC彼此之间实现控制信息及数据传送的MPI网。

图1. 自动化系统配置图

控制系统软件设计

软件功能主要由以下几部分。

3.1顺续控制和跟踪

钢卷运输，换辊，液压等一类单体设备动作的控制可归为顺序控制。顺序控制一般负责单体设备如液压传动设备、恒速电机等的控制。顺序控制还包括自动步，即将一系列动作为一个运动组来处理，实现系列动作序列的自动完成，如钢卷自动运输，自动上卷等。采用图形化的顺序功能图表“SFC”编辑生成。由于所有联锁是在执行机构控制级上完成的，因此这一级完整地保留下来以组织成适当的顺序控制。在程序中所有转移条件彼此独立，不用考虑彼此的联锁关系，通过简单易懂的与/或逻辑即可进行修改。每个顺序都可单独进行手动或自动选择。

物料跟踪包括带钢跟踪（SEGA）功能和物料（数据）(MAVE)跟踪功能。SEGA是基本的跟踪功能。它将整个生产线按一定原则划分成若干个区，每个区再划分成若干个段，跟踪就是基于这些段进行的。每条带钢焊缝经过线上区间，基于区间的段 利用内部记数器计算出（利用编码器给出的焊缝行程和区段的长度）整条线上的带钢镜像，用标志位标识（每个区间段数之和＝整条线段数）。MAVE功能基于SEGA功能，MAVE用线上带钢的镜像（标志位）去跟踪带钢和整条线上的数据，MAVE能触发动作和在适当的时间和其他的自动功能就设定点/参考值进行通讯，尽管MAVE是基于线上的带钢镜像（标志位），但是动作仅仅在焊缝从一段跨越另一段时触发，可在这样的段边界中定义多个动作，动作点也可以使用来自其他系统的数据。

3.2 主令控制

主令程序负责全线带钢传输控制，也是整个基础自动化的中心，可以分为两部分，主速度发生器和线速度协调控制器，两者是主从关系，线速度控制器起主要作用。

线速度协调控制器负责整个生产线运行，协调带钢的处理过程，传输、启动相应的设定、定位、控制、剪切等程序。线速度协调控制器的功能包括操作模式的处理（运行/爬行，停止，保持，穿带/甩尾，快停，快停，紧急停车，联合点动，单独点动等）断带检测，

主速度发生器完成线速度协调控制器的控制值送到传动系统，包括传输带钢运行所需要的各种功能，启动、加减速，带钢定位控制，张力控制，开卷机控制，卷取机控制，速度设定值。

带钢定位控制是闭环，利用装在张力辊或夹送辊上的编码器对带钢定点定位控制，包括带钢头部定位，带钢尾部定位，自动减速功能。

张力控制。张力控制策略为：当机组启动时，张力值平滑上升到正常运行张力值。在机组临时停车时，张力值保持运行张力值不变；超过临时停车时间，张力切换到停机张力。如果机组停车时间过长，机组张力自动切断。

在运行中，某个区域的实际张力突然快速下降，这个信号将反应在张力控制的传动装置的实际转矩上，或某个张力计的实际检测值，断带检测程序发出断带信号，并对相应区域发出快停指令。

3.3 急停系统

急停系统负责全线的紧急停车。全线分为4个区域，线上区域1个，即从开卷机到卷取机的整个区域。线外有3个区，液压站，入口钢卷运输区，出口钢卷运输区。

急停控制的电气设备类型主要包括，MCC恒速电机，变频调速电机，液压驱动设备等。主要控制过程为：操作台上急停按钮触发急停，急停PLC收到信号，计算处理后发急停信号至急停继电器，后者将急停信号分发至MCC柜、变频传动柜，远程I/O站等。实现停车。急停事故回复后，必须在HMI上进行急停确认。

3.4 HMI系统

HMI （Human-Machine Interface） 人机界面系统是通过WINCC软件实现的。WINCC软件包括，组态界面，操作界面，报警系统，归档系统，报表系统，数据管理系统。在本项目中HMI系统，主要包括八个部分。

工艺过程跟踪：包括全线机组总览，重要设备的数据显示，修改；

液压和系统：包括液压站，开卷机和卷取机的站，全线的CPC和EPC的液压站。包含电机的启停控制和状态监视画面。

诊断画面：包括全线传感器的状态画面和DP网络通讯状态画面。

传动分合闸：控制全线传动设备控制装置的分断和合闸。

趋势：全线重要数据的趋势图。

自动步：用于监视所有的自动步及动作条件。

画面中符号解释画面：包括颜色说明，设备符号说明和介质系统符号说明。

HMI系统包括2台HMI服务器，2台HMI客户机。其中HMI的服务器放置在电气室，两台服务器之间为冗余系统配置。

HMI系统服务器之间以及HMI服务器和客户机之间均采用TCP/IP协议进行通信。服务器会保存过程值和配方数据；客户机只访问服务器，显示服务器提供的过程画面和过程值，并可接受操作员的输入 传给服务器，本身并不保存数据。

总结

冷卷准备机组过程控制系统的配置先进，控制精度高，其自动化程度降低了操作者的劳动强度，实现全机组4人生产，大大提高了生产效率；自投运以来，机组设备和整个生产线均运行良好，受到了用户的好评。

参考文献：

[1]刘华等.梅山热连轧计算机自动控制系统[J].电气传动.2004（2）

过程控制系统范文第9篇

【关键词】连铸机过程控制基础自动化跟踪 服务器

中图分类号：TL362文献标识码： A 文章编号：

1.前言

冶金行业在国民经济发展中始终占有重要地位，虽然我国现阶段已经成为世界钢铁的生产和消费大国，但在技术经济等各方面指标与发达国家间存在较大差距，要缩小差距很重要的一点就是切实推进企业的信息和自动化应用建设。目前纵观冶金行业在各主要生产流程上基本普及了基础自动化级控制，过程控制级虽然有了一些进步，但由于数学模型的研发缓慢及引进消化吸收效果不佳等情况，过程控制技术本身仍然具有很大的发展空间，对提高产品质量有不可替代的作用。

2.过程控制系统的软硬件构成及网络规划

2.1 硬件构成

硬件由连铸工段PC服务器DELL PowerEdge 2800；服务器电源；以太网卡； 研华工控机；软件Windows2000Server；数据库Oracle；开发软件VB6.0组成。

2.2 软件构成及网络规划

2.2.1 过程控制系统设计初始必须在结构设计上充分考虑工厂三级（L3）和与其他生产作业区域的二级系统的通讯和数据接口的应用需求，保证在系统处理速度、数据量级、通讯接口等方面适应生产组织的发展要求和数学模型进一步升级的需求。一级单独设立网段，确保数学模型运行的效率，网络交换机采用两层结构，把一、二级网络介质在物理层面上分置，保证网络间安全隔离互不影响，在PC服务器选取上采用双CPU系统配置，服务器电源热备，磁盘阵列同时采用镜像，系统磁盘与数据磁盘分离布置，可以在故障处理时缩短恢复时间。

2.2.2 软件数学模型涵盖了结晶器漏钢预报模型、结晶器非正弦振动模型、板坯扇形段轻压下模型、二冷水动态冷却模型。

2.2.3 在以太网络规划方面在连铸区域操作室单独设置二级终端机，在一级和二级终端上分别设置人机接口程序，通过网络交换机分别对各自的服务器进行访问。数据获取上由二级负责完成同一级基础自动化的通讯接口程序编制，二级负责与三级通讯接口中的二级服务器范围内的程序编制。其中一级基础自动化将需交换数据单独编制数据块存储，由二级计算机采用OPC方式直接访问数据块。

3.过程控制系统功能设计

3.1 系统构成

（1）计划子系统 （2）连铸设备子系统 （3）连铸生产实绩子系统 （4）火焰切割子系统 （5）数据通讯子系统（6）板坯跟踪子系统 （7）维护子系统（8）报表查询打印子系统

3.2 子系统设计

3.2.1 计划子系统

接收三级下传的生产计划目标，制定连铸区域的生产详细计划，以及对三级计划的修改和反馈。可以不依赖三级数据进行生产计划的排定，保证系统的相对独立性和完整性。

子系统包含内容主要有：生产合同号、钢种、精炼炉号，精炼出钢标志、铸机号、连铸总炉数、去向、计划板坯号、坯长、坯宽、坯厚、坯重、切割流标志、尾坯最小定尺长、

3.2.2 连铸设备子系统

完成铸机内板坯的跟踪、炉次跟踪、浇铸长度的计算和反推、大包中包实时重量的跟踪趋势、结晶器漏钢预报模型计算、结晶器非正弦振动模型计算、板坯扇形段轻压下模型计算、二冷水动态冷却模型计算、尾坯优化切割模型的计算等。

炉次跟踪不仅包括在大包到平台、受包位、浇铸位的跟踪，还包括从开浇后大包钢水在中包内、结晶器内、扇形段内、切割机开始结束、去毛刺、喷号的整个过程中的跟踪。

根据大包重量、中包重量、大中包实测温度、当前浇速预计浇铸长度和浇铸时间，计算钢坯切割数据和分配喷号数据，实时跟踪在切割完成时自动生成坯料数据和喷号数据。预估各流当前拉速下的大包更换周期，为转炉和精炼提供依据。

3.2.3 连铸生产实绩子系统

主要完成生产过程数据的采集和存储、调用、显示、上传到三级计算机的任务。

包括大包包号、包次、钢包重、空包重、钢包净重、钢包开浇重量、钢包停浇重量、上台时间、到浇铸位时间、上台温度、开浇时间、停浇时间、中包包号、包次、中包开浇时间、中包停浇时间、中包温度、中包重量、中包空包重、中包热换、大包换包、每流的拉速、每流的浇铸计长、每流结晶器号、每流结晶器振动振幅、频率、结晶器冷却水表号、结晶器冷却水进水压力、进水温度、结晶器宽边外弧水量、结晶器宽边内弧水量、结晶器窄边左侧水量、结晶器窄边右侧水量、结晶器宽边进出水温差、结晶器窄边进出水温差、二次冷却水1-15路各路水量、二次冷却气3-15路各路气量、扇形段驱动辊各段拉坯力、预设板坯号、板坯所属炉次号、板坯计划长度、板坯设定长度、板坯实际长度、板坯理论重、头尾坯长度、切断时间、向三级发送的标志。

3.2.4 火焰切割子系统

火焰切割子系统主要完成切割机的板坯切割、板坯称重、板坯尾坯的优化切割计算功能，自动采集切割长度和切割开始、结束标志上传至三级计算机。

板坯称重装置将切割后的板坯在输出段辊道上称重，顺序向二级计算机发送称重开始结束标志和称重数据，并上传至三级计算机。

尾坯优化切割计算功能可以减少尾坯浪费，在保证最小定尺前提下，对最后几块坯进行长度优化，提高收得率。关键点就是在大包浇铸停止时准确计算中包内残余钢水量，自动计算扇形段内至切割机头部的剩余坯长以及中包内钢水剩余浇铸时间给操作工提示。

3.2.5 数据通讯子系统

通讯子系统完成二级计算机与三级计算机间的通讯任务、二级计算机与一级计算机的通讯任务。

3.2.6 板坯跟踪子系统

板坯跟踪子系统主要完成板坯切割后的跟踪，包括称重时、去毛刺时、喷号时的跟踪任务，对跟踪的修正由后部操作室人员完成，生成的板坯可以与大包浇铸长度相对应。

3.2.7 维护子系统

用来完成对系统的日常维护任务，包括系统数据初始化、一级状态设定、三级状态设定、系统日志、系统通讯连接参数和状态、系统备份、系统用户权限设计和管理、报警记录。

3.2.8 报表查询打印子系统

用来完成生产报表的查询和打印功能，分为操作工艺数据报表、班报表、周报表、月报表。

操作工艺数据报表主要以大包为单位统计在一个炉次的时间内大包的信息、中包的信息、结晶器的水信息、结晶器振动信息、二冷水、二冷气信息、以及开浇停浇信息、拉尾坯信息、拉速信息，与拉速变化相关的信息每隔3分钟系统自动从一级计算机数据块中读取。

班报表以板坯为单位统计每块切割后的板坯的信息，包括坯的切割时间、钢种、坯长、坯厚、坯重、坯号、坯质量记录、坯对应大包炉次。

周报表以班生产数据为单位统计一周时间内每班生产的板坯规格、板坯数量、板坯合格数量、合格率、每班大包统计数量。

月报表以班生产数据为单位，统计一个月时间内生产数据，内容同周报表。

4.编程和测试

编程和测试步骤：

4.1 初步需求设计和内容确定后，要对硬件配置参数进一步落实确认，特别是接口参数。

4.2 二级计算机人工录入画面的设计、内测。

4.3 与三级、与一级计算机接口程序编制，需要确定采集的数据地址以及采集策略的规定。

4.4 编制二级系统程序。对各数学模型程序的编制，参数优化。

4.5 按子系统进行系统内测，子系统间数据模拟测试。

4.6 与一级计算机通讯模拟测试，根据测试结果进行修正。

5.结束语

过程控制系统范文第10篇

1.课程教材建设教材是进行课程教学的基本工具，是进行教学工作、有效提高教学质量的重要保证。该课程在教学中使用过两种正式出版教材，总体来看，所用课程教材内容比较全面。但是，由于热工过程控制技术和火力发电机组技术的不断发展，教材中有些内容就显得较陈旧，为此根据最新拟定的教学大纲，并参考国内有关火力发电机组最新技术和过程控制相关教材，结合课程组近几年形成的教学经验，编写并出版了“热工过程控制系统”课程的新教材。2.更新教学内容“热工过程控制系统”课程内容几乎涉及到本专业先修的所有专业基础课程与专业课程。在组织课程教学内容上，根据最新出版的教材，每学期课程组依据收集的火力发电机组最新技术和过程控制技术在火力发电机组上的最新应用，在学期末课程组开会集体研究、整理，提炼出必要的内容充实到下个学期的课程教学中，不断更新教学内容，保持教学内容的前沿性和新颖性。同时注重不同专业课程内容之间的衔接，将检测技术、控制仪表、集散控制系统、锅炉原理、汽轮机原理、智能控制技术与控制系统仿真技术等知识融入到具体的控制系统分析和设计中，以有利于培养学生热工过程控制系统的分析、设计能力。3.改进教学方法和教学手段在课堂纪律管理方面上，制作签到点名表格，学生上课时自己在签到表格上填写自己的姓名和学号。通过学生签到点名方法，既节省了全班学生姓名点名所花的时间，同时，也方便教师与学生之间的互动，并加强了对课堂的管理。在课堂上，通过学生的签到表，可以很方便对应地找到讲话、睡觉、玩手机、戴耳机等学生姓名，可通过点名或点名回答问题等方式提醒学生；与此同时，在课堂上积极跟教师互动、回答问题的学生都根据情况记录，在平时成绩上加分。在教学方法上，注意运用启发式和互动式教学，课程中的基础知识点尽量讲解得生动形象易懂；对课程的重点和难点问题，在讲解后，采取提问或课堂讨论等互动手段加强学生对重点和难点的理解。课程教学采用多媒体课件教学，对重要的理论知识及时使用MATLAB/Simulink进行仿真，进一步加强理论知识的理解。比如课程中的重点和难点：PID控制器比例、积分、微分三个参数对控制质量的影响，若是只将三个参数对控制质量影响的结论告诉学生，学生比较难以理解，但是通过Simulink仿真就能生动地将PID控制器的比例带、积分时间、微分时间三个参数变化对控制系统性能的影响通过曲线的形式体现出来，这样就加强了学生对课程内容的深入理解。4.实验教学改革本课程的所有实验都放在热工检测与控制技术实验这一门综合性实验课程，并出版了该实验课程的教材，由实验室老师讲授，并指导学生独立完成实验。针对热工过程控制系统课程内容，开设了六个实验，包括单容水箱液位数学模型的测试、双容水箱液位数学模型的测试、单回路定值控制系统、水箱液位与流量串级控制系统、双闭环流量比值控制系统和上下水箱液位前馈-反馈控制系统。通过实验，使学生对对象动态特性的测量方法，单回路控制系统、串级控制系统、比值控制系统、前馈-反馈控制系统等控制系统原理及其调节器参数整定方法有了进一步的认识。

二、“热工过程控制系统课程设计”教学改革

“热工过程控制系统课程设计”是热工自动化专业继“热工过程控制系统”课程之后一项重要且必不可少的工程实践教学环节，是完成书本知识到实际运用能力转变的关键步骤，其学时为两周。其目的是培养学生运用所学的热工过程控制系统的设计和分析理论知识解决工程实际问题的能力，进一步发掘和培养学生的创新精神和工程实践能力，主要从教学大纲、课程设计指导书、课程设计选题、指导教师的团队化、课程设计与生产实习的关联性等方面进行改革探索。1.改革目标按照热工自动化专业的“厚基础、宽口径、强能力”的要求，结合“热工过程控制系统”课程教学改革，使学生在完成课程设计任务的过程中进一步加深对过程控制理论知识的理解和掌握，并在该课程设计过程中努力提高学生的创新精神、实践能力。2.课程设计选题优化“热工过程控制系统课程设计”主要围绕火力发电厂锅炉各个子系统进行控制系统设计，给出了过热蒸汽温度控制系统设计、再热蒸汽温度控制系统设计、汽包锅炉给水控制系统设计、磨煤机多变量解耦控制系统设计与燃烧过程控制系统设计等5个子课题，4～6名学生一组，每组对应一个子课题，要求必须完成该组课题的方案设计、系统构建、参数整定、结果分析和答辩等任务，进一步提高培养学生的综合应用能力和创新能力。3.指导教师的团队化探索学生工程能力的培养，指导教师是关键。指导教师必须有丰富的生产实践经验，有相当的解决实际问题的积累。加强“热工过程控制系统课程设计”指导教师师资队伍建设，聘请学校附近电厂的热工骨干技术员担任辅助指导教师。整合理论课授课教师、实验课指导教师、课程设计指导老师、运行实习指导教师及电厂技术员五者优势资源，探索课程设计指导教师团队建设模式。4.强化课程设计与电厂运行实习的关联性我校热工过程自动化专业的“热工过程控制系统课程设计”和“电厂运行实习”都在大四第一学期开展，进一步分析课程设计与电厂运行实习的内在联系。合理安排课程设计与电厂运行实习时间安排，根据不同的课程设计题目对学生的电厂运行实习的教学内容进行有针对性的强化安排，强化课程设计与电厂运行实习的关联性，使得课程设计和电厂运行实习都能取得良好的效果。

三、结束语

在近几年来的教学中，对“热工过程控制系统”及“热工过程控制系统课程设计”两门课程教学改革进行探索与实践，逐步完善了教学过程中的各个环节，在教学大纲、教学内容、教学方法和教学手段、实验教学以及基于工程能力培养的课程设计等多个方面，都进行教学改革探索。通过这门课程理论教学及其课程设计的教学，使学生在面对火力发电厂时，加深了对热工过程控制系统的分析、设计、参数整定、仿真研究等理论知识的整体认识，并提高了学生的工程实践能力，使理论知识和工程实践得到了有效的融合。