簡介：1,自控設備的選擇,機電學院自動化研究所許素安仰儀南樓310電話86914549,1控制裝置的選擇2溫度、壓力、流量、物位、控制閥及過程分析儀表的選型3儀表數(shù)據庫4自控設備表,自控設備的選擇,一個正確合理的自控方案，不僅要有正確的測量和控制方案，而且還需要選擇和使用各種自動化儀表，即進行正確的儀表選型。儀表選型中，首先應對控制裝置進行合理的選擇。,控制裝置的選擇,4,基地式儀表,特點是儀表各部分之間以不可分離的機械結構相聯(lián)接，把指示、記錄、調節(jié)等部分合在一起，裝在一個表殼里，形成一個有機的整體。這樣一臺儀表不僅能對某參數(shù)進行指示或記錄，而且還有調節(jié)功能。由于它簡單、可靠，至今仍有發(fā)展和應用。一般用于簡單調節(jié)系統(tǒng)，通常都安裝在現(xiàn)場的工藝管道和生產裝置附近。,頻率檢測器,智能電動調節(jié)蝶閥,電動O型切斷調節(jié)球閥,5,基地式儀表,一般與檢測裝置、顯示裝置一起組裝在一個整體之內同時具有檢測、控制與顯示的功能結構簡單、價格低廉、使用方便通用性差，信號不易傳遞一般應用于簡單控制系統(tǒng)中。,6,單元組合式儀表,將儀表按其功能分成若干單元各個單元之間以統(tǒng)一的標準信號相互聯(lián)系具有高度的靈活性和通用性，各個單元可以適當組合，也可與計算機等設備配合，組成各種復雜的、新型的控制系統(tǒng)。有氣動組合儀表和電動單元組合儀表（QDZ和DDZ儀表）兩類。,7,氣動單元組合儀表（QDZ）,采用140KPA壓縮空氣為能源，以20～100KPA標準統(tǒng)一信號輸出結構簡單、價格便宜、性能穩(wěn)定、工作可靠、安全防火防爆特別適用于石油、化工等易燃易爆場合,8,電動單元組合儀表（DDZ）,采用010MA或420MA標準統(tǒng)一信號體積小、重量輕、安裝維護方便、便于計算機接口部分儀表（如DDZⅢ型）采取了先進的安全防爆措施，能構成本質安全防爆系統(tǒng)，同樣能應用于易燃易爆場合。,9,綜合自動化階段,工業(yè)生產過程出現(xiàn)了一個車間甚至于一個工廠的綜合自動化過程檢測控制儀表是單元組合儀表和組裝式儀表逐步采用數(shù)字計算機以及以微處理器為基礎的集散控制系統(tǒng)。,10,組裝式儀表,一種按結構分離型的組裝式電動儀表主要用于電站,在石油化工行業(yè)中用得不多。,一種大型柜式的調節(jié)儀表。它按照控制系統(tǒng)中的各種功能劃分組件（組件的結構標準化），各組件可在機架上插裝，方便地組合成整套控制系統(tǒng)。,11,可編程序數(shù)字控制器（單回路控制器）,它是以微處理器為主體，控制算法是數(shù)字式的，功能和外形與模擬式控制器相近，它們的控制算法較豐富，每臺可有多個輸入和輸出。使用一臺可編程序數(shù)字控制器就能實現(xiàn)復雜的控制系統(tǒng)，所以有時又稱為單回路控制器。優(yōu)點靈活、方便、可靠性高。目前國內這類儀表有DDZ－S數(shù)字智能儀表、DIGITRONIK系列單回路數(shù)字儀表、YS100系列單回路電子控制系統(tǒng)等。,12,可編程序控制器（PLC）,PLC英文全稱PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER,它也是以微處理器為主體的一種數(shù)字控制器，主要用于順序控制、聯(lián)鎖保護、過程控制和管理等場合。目前在國內使用的品種非常繁多。,13,計算機控制系統(tǒng),由一臺計算機完成控制系統(tǒng)所有功能數(shù)據采集、控制、信號通信、集中顯示操作等生產過程控制管理水平提高適于大規(guī)模、復雜化系統(tǒng)的控制集中控制幾十上百個回路，會有什么后果如何克服,14,計算機控制系統(tǒng)（續(xù)）,過程變量的高度集中顯示操作和報警，功能的高度集中，必然使事故發(fā)生的危險性集中。為確保生產的正常運行，可采用雙機運行常規(guī)儀表備用思考問題得到解決了嗎,15,計算機控制系統(tǒng)（續(xù)）,采用雙機運行或常規(guī)儀表備用的方式，可在一定程度上解決上述問題，未能真正根本解決危險性的問題。此外還增加了設備投入和維修工作量。如何解決上述問題,16,分散控制系統(tǒng)（DCS）,大規(guī)模集成電路問世微處理器為基礎由若干控制站組合，使危險分散各站通過完全雙重化數(shù)據高速通信網絡連接,17,DCS的設計思想是“控制分散、管理集中”。與傳統(tǒng)的集中式計算機控制系統(tǒng)相比，控制系統(tǒng)的危險被分散，可靠性大大增加。DCS具有良好的圖形界面，方便的組態(tài)軟件，豐富的控制算法和開放的聯(lián)網能力等優(yōu)點。成為過程控制系統(tǒng)，特別是大中型流程工業(yè)企業(yè)中控制系統(tǒng)的主流。,分散控制系統(tǒng)（DCS）（續(xù)）,18,DCS代表廠家,80年代國內DCS的市場幾乎全被國外產品占有，代表廠家有美國的HONEYWELL；日本的橫河（YAKOGAWA）；德國的SIEMENS等等。進入90年代，國產DCS的市場占有率不斷上升，代表性的有北京和利時公司；浙大中控公司。,19,DCS的特點,采用分級結構通常分為三級，第一級為過程控制，第二級為監(jiān)督控制，第三級為工廠管理；采用局部網絡通信技術；豐富的功能軟件包；強有力的人機接口功能；采用高可靠性技術。,20,DCS系統(tǒng),管理計算機,操作員站,工程師站,現(xiàn)場操作站,現(xiàn)場控制站,21,現(xiàn)場總線是應用于過程控制現(xiàn)場的一種數(shù)字網絡，它不僅包含有過程控制信息交換，而且還包含設備管理信息的交流。通過現(xiàn)場總線，各種智能設備（智能變送器、調節(jié)閥、分析儀和分布式I/O單元）可以方便地進行數(shù)據交換，過程控制策略可以完全在現(xiàn)場設備層次上實現(xiàn)。目前，使用較多的現(xiàn)場總線主要是FUNDATIONFIELDBUS基金會現(xiàn)場總線（FF總線）和PROFIBUS現(xiàn)場總線。應用現(xiàn)場總線技術可以將各種分布在控制現(xiàn)場的相關智能設備和I/O單元方便的連接在一起，構成控制系統(tǒng)，這種結構已經成為DCS發(fā)展的趨勢。,現(xiàn)場總線,22,是指將現(xiàn)場設備（如數(shù)字傳感器、變送器、儀表與執(zhí)行機構等）與工業(yè)過程控制單元、現(xiàn)場操作站等互連而成的計算機網絡。主要用于現(xiàn)場的智能化儀表、控制器、執(zhí)行機構、I/O模塊等現(xiàn)場設備間的信息傳遞。具有全數(shù)字化、分散、雙向傳輸和多分支的特點，是工業(yè)控制網絡向現(xiàn)場級發(fā)展的產物。,現(xiàn)場總線特點,23,采用現(xiàn)場總線技術進行數(shù)字通信，而不再用模擬信號通過電線、電纜互連，信號傳遞方式發(fā)生了根本性變化，信號傳遞更加可靠、經濟、各個儀表及裝置之間的互連更加方便靈活。采用現(xiàn)場總線技術構成的分散控制系統(tǒng)，其控制功能將更加分散，系統(tǒng)構成將更加靈活、可靠性更高。,現(xiàn)場總線特點（續(xù)）,24,現(xiàn)場級的控制網絡可以分為三個層次SENSORBUS面向的是簡單的數(shù)字傳感器和執(zhí)行機構，主要傳輸狀態(tài)信息，網上交換的數(shù)據單元是位（BIT）；DEVICEBUS面向的是模擬傳感器和執(zhí)行器，主要傳輸模擬信號的采集轉換值、校正與維護信息等，網上交換的數(shù)據單元是字節(jié)（BYTE）；FIELDBUS面向的是控制過程，除了傳輸數(shù)字與模擬信號的直接信息外，還可傳輸控制信息，即FIELDBUS上的結點可以是過程控制單元（PCU），F(xiàn)IELDBUS網絡交換的數(shù)據單元是幀（FRAME）。,現(xiàn)場總線的層次,25,基于PROFIBUS的PLCSCADA系統(tǒng)在磨礦過程中的應用,1理解SCADA數(shù)據采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)2磨礦工藝流程圖3磨礦過程自動控制的目標4磨礦過程控制特點5控制系統(tǒng)網絡結構設計6操作站主要功能,26,控制裝置的選擇控制裝置的選擇首先確定是采用常規(guī)儀表控制還是DCS系統(tǒng)，至于現(xiàn)場總線系統(tǒng)當前尚處于發(fā)展、成熟階段，尚未全面推廣使用。1、對于大型生產過程或自動化水平要求較高的場合，可采用DCS系統(tǒng)。然后，根據投資的情況、生產規(guī)模、控制和管理等方面要求，進行可行性研究，發(fā)出DCS的正式詢價書，至少向三個DCS供方詢價。收到DCS供方報價書后，進行評審。最后，與最終用戶共同確定DCS的選型及供方廠商。2、常規(guī)儀表的選用也傾向于數(shù)字化、智能化。目前，氣動控制儀表已很少使用，少數(shù)有爆炸危險的現(xiàn)場機組控制，尚有采用氣動控制儀表。,27,3、常規(guī)控制儀表的選擇，沒有嚴格的規(guī)定，一般可考慮如下幾個因素。（1）價格因素通常數(shù)字式儀表比模擬儀表貴，新型儀表比老型儀表貴，引進或合資生產的儀表比國產儀表貴，電動儀表比氣動儀表貴。因此，選型時要考慮投資的情況、儀表的性能／價格比。（2）管理的需要管理上的需要首先應盡可能使全廠的儀表選型一致，有利于儀表的維護管理。此外，對于大中型企業(yè)，為實現(xiàn)現(xiàn)代化的管理，控制儀表應選擇帶有通信功能的，以便實現(xiàn)聯(lián)網化。（3）工藝的要求控制儀表應選擇能滿足工藝對生產過程的監(jiān)測、控制和安全保護等方面的要求。對于檢測元件或執(zhí)行器處在有爆炸危險的場合時，需考慮安全柵的使用。,28,檢測儀表（元件）及控制閥的選型,檢測儀表（元件）及控制閥選型的一般原則如下1．工藝過程的條件工藝過程的溫度、壓力、流量、粘度、腐蝕性、毒性、脈動等因素是決定儀表選型的主要條件，它關系到儀表選用的合理性、儀表的使用壽命及車間的防火、防爆、保安等問題。2．操作上的重要性各檢測點的參數(shù)在操作上的重要性是儀表的指示、記錄、積算、報警、控制、遙控等功能選定依據。一般來說，（1）對工藝過程影響不大，但需經常監(jiān)視的變量，可選指示型；（2）對需要經常了解變化趨勢的重要變量，應選記錄式；,29,（3）而一些對工藝過程影響較大的，又需隨時監(jiān)控的變量，應設控制；（4）對關系到物料衡算和動力消耗而要求計量或經濟核算的變量，宜設積算；（5）一些可能影響生產或安全的變量，宜設報警。3．經濟性和統(tǒng)一性儀表的選型也決定于投資的規(guī)模，應在滿足工藝和自控的要求前提下，進行必要的經濟核算，取得適宜的性能／價格比。為便于儀表的維修和管理，在選型時也要注意到儀表的統(tǒng)一性。盡量選用同一系列、同一規(guī)格型號及同一生產廠家的產品。4．儀表的使用和供應情況選用的儀表應是較為成熟的產品，經現(xiàn)場使用證明性能可靠的；同時要注意到選用的儀表應當是貨源供應充沛，不會影響工程的施工進度。,30,溫度測量儀表的選型工業(yè)溫度檢測主要采用熱電偶和熱電阻（一）溫度測量儀表的類型及特點常用工業(yè)溫度計的分類如P85。（二）溫度測量儀表的選擇1就地溫度儀表的選擇雙金屬溫度計在滿足測量范圍、工作壓力和精確度要求時，應優(yōu)先選用。壓力式溫度汁對于80OC以下低溫、無法近距離觀察、有振動及精確度要求不高的場合可選用。玻璃溫度汁出于汞害，一般不推薦使用（除作為成套機械，要求測量精度不高的情況下使用外）。,31,2．溫度檢測元件的選擇熱電偶適用一般場合，熱電阻適用于無振動場合，熱敏電阻適用于要求測量反應速度快的場合。根據對測量響應速度的要求，可選擇熱電偶600S、100S、20S三級；熱電阻90180S、3090S、1030S、10S四級；熱敏電阻1S。3根據使用環(huán)境條件選擇溫度計接線盒普通式條件較好的場所；防濺式、防水式潮濕或露天的場所；隔爆式易燃、易爆的場所；插座式僅適用于特殊場合。,32,壓力測量儀表的選型1精確度等級的選擇一般選用15級或25級；精密測量選O1、O5或O16級。2測量范圍的選擇測量穩(wěn)定壓力時，正常操作壓力值應在儀表測量范圍上限值的2/3～1/3。測量脈動壓力（如泵、壓縮機、風機等出口處壓力）時，正常操作壓力值應在儀表測量范圍上限值的1/2～1/3。測量高、中壓力（大于4MPA）時，正常操作壓力值不應超過儀表測量范圍上限值的1/2。,33,對象封閉管道和敞開管道流量計目的總量（累計流量）和流量（瞬時）原理力學（應用最多），電學，聲學，熱學，光學和原子物理。按測量體積和質量流量體積流量計和質量流量計（直接/間接）按測量方法和結構參見圖62P91,流量測量儀表的選型,不同類型的流量儀表性能和特點各異，選型時必須考慮的因素,流量儀表的分類（可按不同的原則進行）,34,物位測量儀表的分類和特性直接式液位測量儀表就地測量，現(xiàn)場顯示差壓式液位測量儀表主要用于石化生產浮力式液位測量儀表電氣式液位測量儀表結構簡單，價低超聲波式液位測量儀表放射性液位計真正的不接觸測量，必須有專人管理雷達液位計惡劣的操作環(huán)境下,物位測量儀表的選型,35,物位測量儀表的選型儀表的技術性能測量的對象被測介質的特性根據工藝要求確定儀表的功能、量程及精度特殊場合下的特別要求P97表611、612儀表選型推薦表和參考表,物位測量儀表的選型（續(xù)）,36,過程分析儀表的類型和特性熱導式分析儀應用廣泛磁導式分析儀（熱磁式氧分析儀/磁力機械式氧分析儀）光學式分析儀光學煙氣分析儀電化學式分析儀血糖監(jiān)測熱化學式分析儀色譜儀質譜分析儀其他類型分析儀核磁共振波譜儀、硫酸濃度計,過程分析儀表的選型,37,成分分析儀的特點是專用性很強，每一種分析儀的適用范圍都是有限的。同一類分析儀即使有相同的測量范圍，但由于待測試樣的背景組成不同，并不一定都能適用。選用時考慮分析對象分析儀性能的選擇（選擇性/響應時間/精確性）適應安裝現(xiàn)場的環(huán)境要求其他因素,過程分析儀表的選型（續(xù)）P100,過程分析儀表的選型的原則,38,紅外傅立葉光譜分析儀（美國NICOLET公司）,主要用于固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)化合物的定性定量及結構分析，可廣泛應用于有機化合物分析、藥物分析、環(huán)境科學、農業(yè)科學等各研究領域。,39,控制閥的選型控制閥的分類和特性控制閥如果按其執(zhí)行機構的驅動能源來分可分為氣動、電動、液動三大類。而從閥來分類型更多。1以執(zhí)行機構進行分類氣動執(zhí)行機構、電動執(zhí)行機構、液動執(zhí)行機構以閥進行分類直通單座閥，直通雙座閥，角形閥，三通閥,40,儀表數(shù)據表,自控方案確定和儀表選型后，此時可編制自控儀表規(guī)格表。反映自控儀表的型號、規(guī)格及在各測量、控制系統(tǒng)中的使用和位置等情況，根據不同的設計體制和設計標準，可以編制成各種形式的儀表規(guī)格表。本節(jié)將介紹國際通用設計體制化工裝置自控工程設計規(guī)定（HG/T2063620639）對自控儀表規(guī)格表的編制方式。,41,在這個國際通用設計體制中，主要由“儀表索引”、“儀表數(shù)據表”來表達自控儀表的選型和使用等情況的。“儀表索引”是以一個儀表回路為單元，按被測變量英文字母代號的順序列出所有構成檢測、控制系統(tǒng)的儀表設備位號、用途、名稱和供貨部門以及相關的設計文件號。表6－16列出了“儀表索引”的示例?！皟x表數(shù)據表”是與儀表有關的工藝、機械數(shù)據，對儀表及附件的技術要求、型號及規(guī)格等。,42,“儀表數(shù)據表”在國際通用設計體制中有三種版本中英文對照版儀表數(shù)據表、中文版儀表數(shù)據表、英文版儀表數(shù)據表。通常國內工程項目可選用中英文對照版或中文版，出口工程項目或涉外工程項目可選用中英文對照版或英文版。中英文對照版儀表數(shù)據表在自控專業(yè)工程設計用典型表格（HG/T206391）中列出73種典型表格。,43,需注意在“儀表數(shù)據表“中，對于某些現(xiàn)場安裝的儀表，如表6－16所示的壓力變送器，其中有一欄反映該儀表安裝要求的“安裝圖號”是指在自控安裝圖冊HG/T21581中采用哪種具體形式。通過“儀表索引”和“儀表數(shù)據表”兩種表格的配合，能清楚地表達出在自控工程設計項目中，選用了哪些儀表，這些儀表的型號、規(guī)格、位號、用途，在檢測、控制系統(tǒng)中的位置，安裝方式等情況。把整個工程項目中，選用儀表的重要信息清晰地反映出來。,44,自控設備表,自控設備表分為兩種表一通常所有控制系統(tǒng)（包括就地調節(jié)系統(tǒng)）以及傳送到控制室進行集中檢測的儀表（不包括溫度）均填寫在自控設備表（表一）上，并按信號流向依次填寫。表二集中檢測的溫度儀表、就地檢測儀表、儀表盤（箱）、半模擬盤、操縱臺、保溫（護）箱、報警器及控制室氣源總管用的大型空氣過濾器、減壓閥、安全閥等均填寫在自控設備表（表二）上，顯示儀表排列在前。,

簡介：1,緒論,機電學院自動化研究所許素安仰儀南樓310電話86914549,2,控制理論與控制工程直接服務于工業(yè)生產過程的工程性技術過程控制概念,課程性質,3,,過程控制以表征生產過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內的自動控制系統(tǒng)。這里“過程”是指在生產裝置或設備中進行的物質和能量的相互作用和轉換過程。表征過程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。通過對過程參量的控制，可使生產過程中產品的產量增加、質量提高和能耗減少。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式，這是過程控制的主要方式。,4,控制系統(tǒng)的由來,,傳感測量器液位計人眼控制器大腦執(zhí)行機構手手動閥,差壓傳感變送器電動調節(jié)器自動調節(jié)閥,,5,液位控制系統(tǒng)的組成與方塊圖,6,自控工程設計學習的原因,進入90年代以來自動化技術發(fā)展很快，是重要的高科技技術。過程控制是自動化技術的重要組成部分。在現(xiàn)代工業(yè)生產過程自動化中電過程控制技術正在為實現(xiàn)各種最優(yōu)的技術經濟指標、提高經濟效益和勞動生產率、節(jié)約能源、改善勞動條件、保護環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來越大的作用。,7,自控工程設計,自控工程設計是為了實現(xiàn)生產過程的自動化，用圖紙資料和文字資料的形式表達出來的全部工作。,8,自控工程主要學習內容,１建立自控系統(tǒng)（設計系統(tǒng)）①常規(guī)控制②計算機控制根據工藝要求組成不同自控系統(tǒng)。如采用常規(guī)儀表、DCS系統(tǒng)或FCS系統(tǒng)的控制系統(tǒng),9,,DCS，即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展、演變而來的。在系統(tǒng)功能方面，DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法上卻完全不同。DCS是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場儀表（現(xiàn)場測控站）的3級結構。,10,,FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FIELDBUSCONTROLSYSTEM計算機和網絡技術的飛速發(fā)展，引起了自動化控制系統(tǒng)結構的變革，一種世界上最新型的控制系統(tǒng)即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FIELDBUSCONTROLSYSTEM，F(xiàn)CS）在上世紀九十年代走向實用化，并正以迅猛的勢頭快速發(fā)展。把微機處理器轉入現(xiàn)場自控設備，使設備具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，信號傳輸精度高，遠程傳輸?，F(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是目前自動化技術中的一個熱點，正越來越受到國內外自動化設備制造商與用戶的關注?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，將給自動化領域在過程控制系統(tǒng)上帶來又一次革命，其深度和廣度將超過歷史的任何一次，從而開創(chuàng)自動化的新紀元。,11,２控制系統(tǒng)的實施①確定被控變量（受控變量）②操縱變量代表現(xiàn)狀、工藝機理、過程特性③確定檢測點，選擇測量元件④閥特性選取氣開、氣關、對數(shù)、特性⑤控制規(guī)律選?、薷鞣N儀表的選型、氣動、電動I、II、III型⑦控制參數(shù)整定及自控系統(tǒng)的投運,自控工程主要學習內容,12,自控工程學習達到的目的,如何根據控制理論（控制原理），結合過程機理，軟、硬件知識去從事控制系統(tǒng)的分析、設計、運行等工作的學科。實現(xiàn)控制對象的自動化。自動化在被控制的設備上配一些自動化裝置，代替操作人員直接勞動，使生產過程在不同程度上自動進行，這種自動化裝置管理生產的辦法為自動化。,13,自控工程學習達到的目的,1一般系統(tǒng)（簡單系統(tǒng)）的設計分析，選型，投運及參數(shù)整定2復雜系統(tǒng)（車間、工廠級）的分析設計,14,過程控制發(fā)展概述,早期一千多年前銅壺滴漏計時器、指南車（中國西漢時期開環(huán)前饋）、各種天文儀器。十八世紀風車定向裝置（1750），蒸汽機調速裝置（1784年）30年代黑箱子時期憑經驗，配儀表經典控制理論1代2代1948年NWIENER發(fā)表控制論40年代前后手工階段手工操作狀態(tài)，憑經驗人工控制生產過程，勞動生產率很低。,15,,16,過程控制發(fā)展概述,早期一千多年前銅壺滴漏計時器、指南車（中國西漢時期開環(huán)前饋）、各種天文儀器。十八世紀風車定向裝置（1750），蒸汽機調速裝置（1784年）30年代黑箱子時期憑經驗，配儀表經典控制理論1代2代1948年NWIENER發(fā)表控制論40年代前后手工階段手工操作狀態(tài)，憑經驗人工控制生產過程，勞動生產率很低。,17,過程控制發(fā)展概述,50年代前后儀表化與局部自動化階段過程控制發(fā)展的第一個階段，一些工廠企業(yè)實現(xiàn)了儀表化和局部自動化。主要特點檢測和控制儀表采用基地式儀表和部分單元組合儀表多數(shù)是氣動儀表；過程控制系統(tǒng)結構單輸入、單輸出系統(tǒng)；被控參數(shù)溫度、壓力、流量和液位參數(shù)；控制目的保持這些參數(shù)的穩(wěn)定，消除或者減少對生產過程的主要擾動；理論頻率法和根軌跡法的經典控制理論，解決單輸入單輸出的定值控制系統(tǒng)的分析和綜合問題。,18,基地式儀表,將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，從而形成一個整體，并且可就地安裝的的一類儀表?；厥絻x表的特點（1）綜合與集中基地式儀表把必要的功能部件全集中在一個儀表之內，只需配上調節(jié)閥便可構成一個調節(jié)系統(tǒng)；（2）基地式儀表系統(tǒng)結構簡單，不需要變送器，使用維護方便、防爆。（3）基地式儀表的缺點是功能較簡單，不便于組成復雜的調節(jié)系統(tǒng)，外殼尺寸大，精度稍低。,19,過程控制發(fā)展概述,60年代前后發(fā)展階段（現(xiàn)代控制理論，第3代）過程控制發(fā)展的第二個階段，工廠企業(yè)實現(xiàn)車間或大型裝置的集中控制。主要特點檢測和控制儀表采用單元組合儀表氣動、電動和組裝儀表，計算機控制系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)直接數(shù)字控制DDC和設定值控制SPC；過程控制系統(tǒng)結構多變量系統(tǒng)，各種復雜控制系統(tǒng)，如串級、比值、均勻、前饋、選擇性控制系統(tǒng)；控制目的提高控制質量或實現(xiàn)特殊要求；理論除經典控制理論，現(xiàn)代控制理論開始應用。,20,單元組合儀表,由若干種具有獨立功能的標準單元組成的一套調節(jié)儀表。它完全適應大型機組和過程控制方面的要求，可以實現(xiàn)多回路的復雜控制（見電動單元組合儀表、氣動單元組合儀表）。,21,19世紀70年代以來全盤自動化階段發(fā)展到現(xiàn)代過程控制的新階段，這是過程控制發(fā)展的第三個階段。主要特點檢測和控制儀表新型儀表、智能化儀表、微型計算機；過程控制系統(tǒng)結構由單→多變量系統(tǒng)，由PID控制規(guī)律→特殊控制規(guī)律，由定值控制→最優(yōu)控制、自適應控制，由儀表控制系統(tǒng)→智能化計算機分布式控制系統(tǒng)；理論現(xiàn)代控制理論→過程控制領域，如狀態(tài)空間分析，系統(tǒng)辨識與狀態(tài)估計，最優(yōu)濾波與預報。,過程控制發(fā)展概述,22,目前全盤自動化階段多級優(yōu)化控制集散控制系統(tǒng)是集計算機技術、控制技術、通信技術和圖形顯示技術為一體的裝置。系統(tǒng)在結構上是分散的生產過程是分散系統(tǒng)，但過程控制的監(jiān)視、管理是集中的。優(yōu)點將計算機分布到車間或裝置。使系統(tǒng)的危險分散，提高了系統(tǒng)的可靠性，能方便靈活地實現(xiàn)各種新型的控制規(guī)律與算法，實現(xiàn)最佳管理。,過程控制發(fā)展概述,23,第一章緒論,目前全盤自動化階段多級優(yōu)化控制CIMSCOMPUTERINTEGRATEDMANUFACTURINGSYSTEMCIPSCOMPUTERINTEGRATEDPROCESSSYSTEMFCSFIELDBUSCONTROLSYSTEM智能控制理論（第4代）模糊控制、神經網絡控制、專家控制、遺傳算法、灰色理論,過程控制發(fā)展概述,24,過程控制發(fā)展概述,自動化發(fā)展的兩個特點任務的需要、理論的開拓、技術手段的進展一門綜合性的技術,

簡介：1,機電學院自動化研究所許素安仰儀南樓310電話86914549,自控工程設計的任務和方法,2,工程,每個工程（PROJECT）項目由若干工程組成。例如土建工程、管道工程、公用工程、數(shù)據采集與監(jiān)控工程等。自動控制工程（有時也叫做儀表工程）是這些工程中的一項，可下圖表示這個概念。,3,“項目過程”指的是項目實施過程（PROJECTIMPLEMENTATION）。工程設計是項目實施過程的一個階段。工程設計（ENGINEERINGDESIGN）過程是用圖紙、圖表等表達技術實施方案的過程。自控工程設計是為了實現(xiàn)生產過程的自動化，用圖紙資料和文字資料的形式表達出來全部工作。根據各種技術數(shù)據和技術文件，設計階段產生出相應的設計文件?，F(xiàn)代自動化工程中的設計、供貨、安裝、調試等工作，在責任劃分上會出現(xiàn)交叉，因此設計與施工界線不是很清晰，概念上更多的是強調‘實施’。,項目過程,4,項目實施過程示意圖,5,自控工程設計的任務,自控工程設計的任務負責工藝生產裝置與公共工程、輔助工程系統(tǒng)的控制設計，檢測儀表、在線分析儀表和控制及管理用計算機等系統(tǒng)的設計以及有關的程序設計、信號報警和連鎖系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)SIS、緊急停車系統(tǒng)ESD的設計。P3,6,ESD緊急停車系統(tǒng),ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨立原則要求，獨立于DCS集散控制系統(tǒng)，其安全級別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預。作為安全保護系統(tǒng)，凌駕于生產過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當生產裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設備進行安全保護，避免危險擴散造成巨大損失。,7,1據工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（PCD）2配合系統(tǒng)專業(yè)繪制各版管道儀表流程圖（PID）；3征集研究用戶對PID及儀表設計規(guī)定的意見；4編制儀表采購單，配合采購部門開展儀表和材料的采購工作；5確定儀表制造商的有關圖紙，按儀表制造商返回的技術文件，提交儀表接口條件，并開展有關設計工作；6編制最終自控工程設計文件。,自控工程設計階段的工作P3,8,1檢測、控制、報警、聯(lián)鎖/停車和監(jiān)控/管理計算機系統(tǒng)的設計；2檢測儀表、控制系統(tǒng)及其輔助設備和安裝材料的選型設計；3檢測儀表和控制系統(tǒng)的安裝設計；4負責DCS、PLC、ESD和上位計算機（監(jiān)控、管理）的選型，并負責和參加軟件的編制工作；5負責現(xiàn)場儀表的環(huán)境防護措施的設計；6接受其他主導專業(yè)的設計條件，提出設備、管道、電氣、土建、暖通和給排水等專業(yè)的設計條件；7負責控制室、分析室以及儀表車間的設計；8負責工廠生產過程計量系統(tǒng)的設計。,自控工程設計的八項任務P3,9,在設計工作中，必須嚴格的貫徹執(zhí)行一系列技術標準和規(guī)定，根據現(xiàn)有同類型工廠或試驗裝置的生產經驗及技術資料，使設計建立在可靠的基礎上。在設計過程中，應對工程的情況、國內外自動化水平，自動化技術工具的制造質量和供應情況，以及當前生產中的一些新技術發(fā)展的情況進行深入調查研究，才能有一個正確的判斷，作出一個合理的設計。設計中還應加強經濟觀念，注意提高經濟效益。,10,自控工程設計的體制,目前，在自控設計中，處于新老體制交叉階段。因此有必要在介紹新體制的同時，對曾被長期使用過的且當前在有些部門還習慣應用的老體制進行概要的敘述。一、老設計體制二、新設計體制（國際通用設計體制）,11,老設計標準（CD50A284）過渡設計標準（HG2050692）現(xiàn)行標準）分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T20573）,老設計體制,12,1993年5月17日原化學工業(yè)部發(fā)布了自控專業(yè)施工設計內容深度規(guī)定（HG2050692），并于當年9月1日開始作為自控工程設計的行業(yè)標準予以實施。這個標準同樣屬于老設計體制，但由于新設計體制剛頒布不久，目前尚處于新老體制交接階段，老設計體制在使用常規(guī)儀表的自控工程設計項目中還有應用。因此稱其為過渡設計標準。過渡設計標準與原設計規(guī)定（CD50A284）相比，主要是引出了儀表回路接線圖、儀表盤端子圖，它們在新體制中也被沿用。,過渡設計標準（HG2050692）,13,分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T20573）是由原化工部1995年8月28日發(fā)布，并于當年11月1日開始實施，為化工自控工程設計采用分散型控制系統(tǒng)（DCS）而制訂的技術規(guī)定。主要是針對用戶在設備選型、工程設計時應著重考慮的一些問題而做出的規(guī)定，如對DCS采用原則、系統(tǒng)配置要求、可靠性要求、采用的工程設計程序和任務，以及DCS系統(tǒng)組態(tài)等問題做出了規(guī)定。,分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T20573）,14,總則2DCS采用原則3DCS基本功能4DCS的基本構成5DCS電源6DCS可靠性7控制室8電源、電線9電氣接地10基礎設計和工程設計的任務11DCS應用軟件組態(tài)12DCS的檢驗、安裝、調試13編制DCS技術規(guī)格書本規(guī)定雖然發(fā)布在新體制前，但有關DCS工程設計程序等條文，是按照設計新體制要求編制的。并且對DCS的工程設計，新老體制的區(qū)別不是很大。因此這個規(guī)定不論是對執(zhí)行設計新體制還是執(zhí)行老體制的情況都是適用的。,全規(guī)定包括以13項內容，以及兩個附錄和編制說明P6,15,國家石油和化學工業(yè)局與1998年6月22日發(fā)布了化工裝置自控工程設計規(guī)定（HG/T2063620639），這個規(guī)定被稱為“新體制”，即國際通用設計體制。按國際通用設計體制，有利于工程公司的工程建設項目總承包，對項目實施“三大控制”（進度控制、質量控制、費用控制），也是工程公司參與國際合作和國際競爭，進入國際市場的必備條件。,國際通用設計體制（HG/T2063620639）,16,本設計標準適用于化工、石油化工、石油、輕紡、國防等行業(yè)的自控專業(yè)工程設計?；ぱb置自控工程設計規(guī)定包括4項化工行業(yè)標準，共含22個分規(guī)定（見P5）。1自控專業(yè)設計管理規(guī)定（HG/T20636）（含10個分規(guī)定）2自控專業(yè)工程設計文件的編制規(guī)定（HG/T20637）（含8個分規(guī)定）3自控專業(yè)工程設計文件深度的規(guī)定（HG/T20638）4自控專業(yè)工程設計用典型圖及標準目錄（HG/T20639）（含3個分規(guī)定）,國際通用設計體制（HG/T2063620639）,17,自控工程設計的階段劃分和設計內容,工程設計要分階段進行的原因主要有P61便于審查；2隨時糾正錯誤；3協(xié)調各專業(yè)之間的矛盾。,18,工程設計的階段劃分1國內兩階段初步設計和施工圖設計三階段初步設計、擴大初步設計和施工圖設計2國際兩階段專利商承擔的工藝設計（基礎設計）和由工程公司承擔的工程設計；其中工程設計再劃分為基礎工程設計和詳細工程設計（工作見P8）。,19,自控工程設計的方法和程序,自控工程設計的方法P18在接到一個工程項目后，進行自控工程設計時，按照什么樣的方法來完成這些內容呢1熟悉工藝流程2確定自控方案，完成工藝控制流程圖（PCD）3儀表選型，編制有關儀表信息的設計文件4控制室設計5節(jié)流裝置和調節(jié)閥的計算,20,自控工程設計的方法（續(xù)）6儀表供電、供氣系統(tǒng)的設計7根據施工現(xiàn)場的條件，完成控制室與現(xiàn)場間聯(lián)系的相關設計文件8根據自控專業(yè)有關的其它設備、材料的選用等情況，完成有關的設計文件9設計工作基本完成后，編寫設計文件目錄等文件上述設計方法和順序，僅僅是原則性的提法，在實際工程設計中各種設計文件的編制，還應按照以下自控工程設計的程序進行。,21,自控工程設計的程序自控專業(yè)工程設計的程序如圖12所示。工作程序圖反映了自控專業(yè)在各版PID期間所要開展的工作。對于圖12有如下幾點說明。圖中各版PID期間所列的各種設計文件是表示開始編（繪）制的時間，有些設計文件在該期間可以完成，有些設計文件則要延續(xù)到設計后期才能完成，如儀表索引、儀表回路圖等；2圖中所列的設計文件對某個具體工程項目，并不一定都要完成，可以根據需要編（繪）制有關的設計文件。若設計選用氣動儀表時，則設計文件應增繪相關圖，本程序中未列入。,22,自控工程設計的程序（續(xù)）3化工工藝專業(yè)提交的自控設計條件有兩種形式，一種為工藝流程圖和工藝說明、材料平衡表、主要控制說明等設計資料；一種為“儀表條件表”。兩種形式自控專業(yè)都可以接受。4儀表采購的配合工作在基礎工程設計階段就開始了，如向采購部門提供“儀表設計規(guī)定”，推薦和評估儀表詢價廠商等；5儀表定位會議一般與模型審核會（設備、配管模型）一起召開；6程序圖中未包括DCS應用組態(tài)所需的設計文件。,23,圖11A自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（一）,ABCDEFG版，P7,24,圖11B自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（二）,25,圖11C自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（三）,26,圖11D自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（四）,27,自控設計與其他專業(yè)的協(xié)作關系（詳見書本）,自控專業(yè)與工藝專業(yè)的設計條件關系自控專業(yè)與系統(tǒng)專業(yè)的設計條件關系自控專業(yè)與管道專業(yè)的設計分工自控專業(yè)與電氣專業(yè)的設計分工自控專業(yè)與電信、機泵及安全（消防）專業(yè)的設計分工,28,自控專業(yè)工程設計中常用規(guī)定和標準（P27,在自控工程設計中經常要采用一些規(guī)定和標準，在化工裝置自控工程設計規(guī)定中專門列出一個分規(guī)定“自控專業(yè)工程設計用標準目錄”HG/T206393,主要有下列10個方面1行業(yè)法規(guī)及管理規(guī)定；2圖形符號；3工程設計規(guī)范；4自動化儀表；5自控專業(yè)工程設計規(guī)范；6通用圖冊和設計手冊；7管法蘭與管螺紋；8安全；9環(huán)境衛(wèi)生；10施工驗收,29,,30,圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定,1儀表位號ＴＲＣ－１３１2文字代號,31,表示被測變量和儀表功能的字母代號P32,32,表示被測變量和儀表功能的字母代號_續(xù),33,表示被測變量和儀表功能的字母代號_續(xù),34,數(shù)字部分數(shù)字部分的第一部分是工序號，由1到2位組成，最大可表示0到99個工序。數(shù)字部分的第二部分是順序號，由1到3位組成，最大可表示0到999個變量。位號編排的原則是必須保證位號的唯一性。即相同變量不能有相同編號，即便是功能要求不同也不能重號。FT201A,FT201B但不同變量可有相同編號。例如TRC201與TIA201就是相同的溫度標號，即2工序01號溫度分配給了兩個溫度。,35,,同種變量應從小到大順序編號，必要時中間可不連續(xù)。字母部分與數(shù)字部分之間用‘’連接。例TRC2012工序01號溫度記錄控制；TRCA2052工序05號溫度記錄控制報警；LRCA2052工序05號液位記錄控制報警；FIQ3013工序01號流量指示累計；FQI3013工序01號流量總量指示。,36,例TRC201系統(tǒng)儀表位號有,1TE2012TT2013TN201A4TR2015TIC2016TN201B7TV201,37,,,,,,,,,,,,,,TE,201,,,TV,201,,TIC,201,,,,,,38,,39,END,

簡介：1,機電學院自動化研究所許素安仰儀南樓310電話86914549,自控工程設計的任務和方法,2,工程,每個工程（PROJECT）項目由若干工程組成。例如土建工程、管道工程、公用工程、數(shù)據采集與監(jiān)控工程等。自動控制工程（有時也叫做儀表工程）是這些工程中的一項，可下圖表示這個概念。,3,“項目過程”指的是項目實施過程（PROJECTIMPLEMENTATION）。工程設計是項目實施過程的一個階段。工程設計（ENGINEERINGDESIGN）過程是用圖紙、圖表等表達技術實施方案的過程。自控工程設計是為了實現(xiàn)生產過程的自動化，用圖紙資料和文字資料的形式表達出來全部工作。根據各種技術數(shù)據和技術文件，設計階段產生出相應的設計文件。現(xiàn)代自動化工程中的設計、供貨、安裝、調試等工作，在責任劃分上會出現(xiàn)交叉，因此設計與施工界線不是很清晰，概念上更多的是強調‘實施’。,項目過程,4,項目實施過程示意圖,5,自控工程設計的任務,自控工程設計的任務負責工藝生產裝置與公共工程、輔助工程系統(tǒng)的控制設計，檢測儀表、在線分析儀表和控制及管理用計算機等系統(tǒng)的設計以及有關的程序設計、信號報警和連鎖系統(tǒng)、安全儀表系統(tǒng)SIS、緊急停車系統(tǒng)ESD的設計。P3,6,ESD緊急停車系統(tǒng),ESD緊急停車系統(tǒng)按照安全獨立原則要求，獨立于DCS集散控制系統(tǒng)，其安全級別高于DCS。在正常情況下，ESD系統(tǒng)是處于靜態(tài)的，不需要人為干預。作為安全保護系統(tǒng)，凌駕于生產過程控制之上，實時在線監(jiān)測裝置的安全性。只有當生產裝置出現(xiàn)緊急情況時，不需要經過DCS系統(tǒng)，而直接由ESD發(fā)出保護聯(lián)鎖信號，對現(xiàn)場設備進行安全保護，避免危險擴散造成巨大損失。,7,1據工藝專業(yè)提出的監(jiān)控條件繪制工藝控制圖（PCD）2配合系統(tǒng)專業(yè)繪制各版管道儀表流程圖（PID）；3征集研究用戶對PID及儀表設計規(guī)定的意見；4編制儀表采購單，配合采購部門開展儀表和材料的采購工作；5確定儀表制造商的有關圖紙，按儀表制造商返回的技術文件，提交儀表接口條件，并開展有關設計工作；6編制最終自控工程設計文件。,自控工程設計階段的工作P3,8,1檢測、控制、報警、聯(lián)鎖/停車和監(jiān)控/管理計算機系統(tǒng)的設計；2檢測儀表、控制系統(tǒng)及其輔助設備和安裝材料的選型設計；3檢測儀表和控制系統(tǒng)的安裝設計；4負責DCS、PLC、ESD和上位計算機（監(jiān)控、管理）的選型，并負責和參加軟件的編制工作；5負責現(xiàn)場儀表的環(huán)境防護措施的設計；6接受其他主導專業(yè)的設計條件，提出設備、管道、電氣、土建、暖通和給排水等專業(yè)的設計條件；7負責控制室、分析室以及儀表車間的設計；8負責工廠生產過程計量系統(tǒng)的設計。,自控工程設計的八項任務P3,9,在設計工作中，必須嚴格的貫徹執(zhí)行一系列技術標準和規(guī)定，根據現(xiàn)有同類型工廠或試驗裝置的生產經驗及技術資料，使設計建立在可靠的基礎上。在設計過程中，應對工程的情況、國內外自動化水平，自動化技術工具的制造質量和供應情況，以及當前生產中的一些新技術發(fā)展的情況進行深入調查研究，才能有一個正確的判斷，作出一個合理的設計。設計中還應加強經濟觀念，注意提高經濟效益。,10,自控工程設計的體制,目前，在自控設計中，處于新老體制交叉階段。因此有必要在介紹新體制的同時，對曾被長期使用過的且當前在有些部門還習慣應用的老體制進行概要的敘述。一、老設計體制二、新設計體制（國際通用設計體制）,11,老設計標準（CD50A284）過渡設計標準（HG2050692）現(xiàn)行標準）分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T20573）,老設計體制,12,1993年5月17日原化學工業(yè)部發(fā)布了自控專業(yè)施工設計內容深度規(guī)定（HG2050692），并于當年9月1日開始作為自控工程設計的行業(yè)標準予以實施。這個標準同樣屬于老設計體制，但由于新設計體制剛頒布不久，目前尚處于新老體制交接階段，老設計體制在使用常規(guī)儀表的自控工程設計項目中還有應用。因此稱其為過渡設計標準。過渡設計標準與原設計規(guī)定（CD50A284）相比，主要是引出了儀表回路接線圖、儀表盤端子圖，它們在新體制中也被沿用。,過渡設計標準（HG2050692）,13,分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T20573）是由原化工部1995年8月28日發(fā)布，并于當年11月1日開始實施，為化工自控工程設計采用分散型控制系統(tǒng)（DCS）而制訂的技術規(guī)定。主要是針對用戶在設備選型、工程設計時應著重考慮的一些問題而做出的規(guī)定，如對DCS采用原則、系統(tǒng)配置要求、可靠性要求、采用的工程設計程序和任務，以及DCS系統(tǒng)組態(tài)等問題做出了規(guī)定。,分散型控制系統(tǒng)工程設計規(guī)定（HG/T20573）,14,總則2DCS采用原則3DCS基本功能4DCS的基本構成5DCS電源6DCS可靠性7控制室8電源、電線9電氣接地10基礎設計和工程設計的任務11DCS應用軟件組態(tài)12DCS的檢驗、安裝、調試13編制DCS技術規(guī)格書本規(guī)定雖然發(fā)布在新體制前，但有關DCS工程設計程序等條文，是按照設計新體制要求編制的。并且對DCS的工程設計，新老體制的區(qū)別不是很大。因此這個規(guī)定不論是對執(zhí)行設計新體制還是執(zhí)行老體制的情況都是適用的。,全規(guī)定包括以13項內容，以及兩個附錄和編制說明P6,15,國家石油和化學工業(yè)局與1998年6月22日發(fā)布了化工裝置自控工程設計規(guī)定（HG/T2063620639），這個規(guī)定被稱為“新體制”，即國際通用設計體制。按國際通用設計體制，有利于工程公司的工程建設項目總承包，對項目實施“三大控制”（進度控制、質量控制、費用控制），也是工程公司參與國際合作和國際競爭，進入國際市場的必備條件。,國際通用設計體制（HG/T2063620639）,16,本設計標準適用于化工、石油化工、石油、輕紡、國防等行業(yè)的自控專業(yè)工程設計?；ぱb置自控工程設計規(guī)定包括4項化工行業(yè)標準，共含22個分規(guī)定（見P5）。1自控專業(yè)設計管理規(guī)定（HG/T20636）（含10個分規(guī)定）2自控專業(yè)工程設計文件的編制規(guī)定（HG/T20637）（含8個分規(guī)定）3自控專業(yè)工程設計文件深度的規(guī)定（HG/T20638）4自控專業(yè)工程設計用典型圖及標準目錄（HG/T20639）（含3個分規(guī)定）,國際通用設計體制（HG/T2063620639）,17,自控工程設計的階段劃分和設計內容,工程設計要分階段進行的原因主要有P61便于審查；2隨時糾正錯誤；3協(xié)調各專業(yè)之間的矛盾。,18,工程設計的階段劃分1國內兩階段初步設計和施工圖設計三階段初步設計、擴大初步設計和施工圖設計2國際兩階段專利商承擔的工藝設計（基礎設計）和由工程公司承擔的工程設計；其中工程設計再劃分為基礎工程設計和詳細工程設計（工作見P8）。,19,自控工程設計的方法和程序,自控工程設計的方法P18在接到一個工程項目后，進行自控工程設計時，按照什么樣的方法來完成這些內容呢1熟悉工藝流程2確定自控方案，完成工藝控制流程圖（PCD）3儀表選型，編制有關儀表信息的設計文件4控制室設計5節(jié)流裝置和調節(jié)閥的計算,20,自控工程設計的方法（續(xù)）6儀表供電、供氣系統(tǒng)的設計7根據施工現(xiàn)場的條件，完成控制室與現(xiàn)場間聯(lián)系的相關設計文件8根據自控專業(yè)有關的其它設備、材料的選用等情況，完成有關的設計文件9設計工作基本完成后，編寫設計文件目錄等文件上述設計方法和順序，僅僅是原則性的提法，在實際工程設計中各種設計文件的編制，還應按照以下自控工程設計的程序進行。,21,自控工程設計的程序自控專業(yè)工程設計的程序如圖12所示。工作程序圖反映了自控專業(yè)在各版PID期間所要開展的工作。對于圖12有如下幾點說明。圖中各版PID期間所列的各種設計文件是表示開始編（繪）制的時間，有些設計文件在該期間可以完成，有些設計文件則要延續(xù)到設計后期才能完成，如儀表索引、儀表回路圖等；2圖中所列的設計文件對某個具體工程項目，并不一定都要完成，可以根據需要編（繪）制有關的設計文件。若設計選用氣動儀表時，則設計文件應增繪相關圖，本程序中未列入。,22,自控工程設計的程序（續(xù)）3化工工藝專業(yè)提交的自控設計條件有兩種形式，一種為工藝流程圖和工藝說明、材料平衡表、主要控制說明等設計資料；一種為“儀表條件表”。兩種形式自控專業(yè)都可以接受。4儀表采購的配合工作在基礎工程設計階段就開始了，如向采購部門提供“儀表設計規(guī)定”，推薦和評估儀表詢價廠商等；5儀表定位會議一般與模型審核會（設備、配管模型）一起召開；6程序圖中未包括DCS應用組態(tài)所需的設計文件。,23,圖11A自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（一）,ABCDEFG版，P7,24,圖11B自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（二）,25,圖11C自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（三）,26,圖11D自控專業(yè)工程設計階段工作程序圖（四）,27,自控設計與其他專業(yè)的協(xié)作關系（詳見書本）,自控專業(yè)與工藝專業(yè)的設計條件關系自控專業(yè)與系統(tǒng)專業(yè)的設計條件關系自控專業(yè)與管道專業(yè)的設計分工自控專業(yè)與電氣專業(yè)的設計分工自控專業(yè)與電信、機泵及安全（消防）專業(yè)的設計分工,28,自控專業(yè)工程設計中常用規(guī)定和標準（P27,在自控工程設計中經常要采用一些規(guī)定和標準，在化工裝置自控工程設計規(guī)定中專門列出一個分規(guī)定“自控專業(yè)工程設計用標準目錄”HG/T206393,主要有下列10個方面1行業(yè)法規(guī)及管理規(guī)定；2圖形符號；3工程設計規(guī)范；4自動化儀表；5自控專業(yè)工程設計規(guī)范；6通用圖冊和設計手冊；7管法蘭與管螺紋；8安全；9環(huán)境衛(wèi)生；10施工驗收,29,,30,圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定,1儀表位號ＴＲＣ－１３１2文字代號,31,表示被測變量和儀表功能的字母代號P32,32,表示被測變量和儀表功能的字母代號_續(xù),33,表示被測變量和儀表功能的字母代號_續(xù),34,數(shù)字部分數(shù)字部分的第一部分是工序號，由1到2位組成，最大可表示0到99個工序。數(shù)字部分的第二部分是順序號，由1到3位組成，最大可表示0到999個變量。位號編排的原則是必須保證位號的唯一性。即相同變量不能有相同編號，即便是功能要求不同也不能重號。FT201A,FT201B但不同變量可有相同編號。例如TRC201與TIA201就是相同的溫度標號，即2工序01號溫度分配給了兩個溫度。,35,,同種變量應從小到大順序編號，必要時中間可不連續(xù)。字母部分與數(shù)字部分之間用‘’連接。例TRC2012工序01號溫度記錄控制；TRCA2052工序05號溫度記錄控制報警；LRCA2052工序05號液位記錄控制報警；FIQ3013工序01號流量指示累計；FQI3013工序01號流量總量指示。,36,例TRC201系統(tǒng)儀表位號有,1TE2012TT2013TN201A4TR2015TIC2016TN201B7TV201,37,,,,,,,,,,,,,,TE,201,,,TV,201,,TIC,201,,,,,,38,,39,END,

簡介：1,緒論,機電學院自動化研究所許素安仰儀南樓310電話86914549,2,控制理論與控制工程直接服務于工業(yè)生產過程的工程性技術過程控制概念,課程性質,3,,過程控制以表征生產過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內的自動控制系統(tǒng)。這里“過程”是指在生產裝置或設備中進行的物質和能量的相互作用和轉換過程。表征過程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。通過對過程參量的控制，可使生產過程中產品的產量增加、質量提高和能耗減少。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式，這是過程控制的主要方式。,4,控制系統(tǒng)的由來,,傳感測量器液位計人眼控制器大腦執(zhí)行機構手手動閥,差壓傳感變送器電動調節(jié)器自動調節(jié)閥,,5,液位控制系統(tǒng)的組成與方塊圖,6,自控工程設計學習的原因,進入90年代以來自動化技術發(fā)展很快，是重要的高科技技術。過程控制是自動化技術的重要組成部分。在現(xiàn)代工業(yè)生產過程自動化中電過程控制技術正在為實現(xiàn)各種最優(yōu)的技術經濟指標、提高經濟效益和勞動生產率、節(jié)約能源、改善勞動條件、保護環(huán)境衛(wèi)生等方面起著越來越大的作用。,7,自控工程設計,自控工程設計是為了實現(xiàn)生產過程的自動化，用圖紙資料和文字資料的形式表達出來的全部工作。,8,自控工程主要學習內容,１建立自控系統(tǒng)（設計系統(tǒng)）①常規(guī)控制②計算機控制根據工藝要求組成不同自控系統(tǒng)。如采用常規(guī)儀表、DCS系統(tǒng)或FCS系統(tǒng)的控制系統(tǒng),9,,DCS，即所謂的分布式控制系統(tǒng)，或在有些資料中稱之為集散系統(tǒng)，是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計算機控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎上發(fā)展、演變而來的。在系統(tǒng)功能方面，DCS和集中式控制系統(tǒng)的區(qū)別不大，但在系統(tǒng)功能的實現(xiàn)方法上卻完全不同。DCS是控制（工程師站）、操作（操作員站）、現(xiàn)場儀表（現(xiàn)場測控站）的3級結構。,10,,FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FIELDBUSCONTROLSYSTEM計算機和網絡技術的飛速發(fā)展，引起了自動化控制系統(tǒng)結構的變革，一種世界上最新型的控制系統(tǒng)即現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FIELDBUSCONTROLSYSTEM，F(xiàn)CS）在上世紀九十年代走向實用化，并正以迅猛的勢頭快速發(fā)展。把微機處理器轉入現(xiàn)場自控設備，使設備具有數(shù)字計算和數(shù)字通信能力，信號傳輸精度高，遠程傳輸?，F(xiàn)場總線是安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結構的通信網絡現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是目前自動化技術中的一個熱點，正越來越受到國內外自動化設備制造商與用戶的關注?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)，將給自動化領域在過程控制系統(tǒng)上帶來又一次革命，其深度和廣度將超過歷史的任何一次，從而開創(chuàng)自動化的新紀元。,11,２控制系統(tǒng)的實施①確定被控變量（受控變量）②操縱變量代表現(xiàn)狀、工藝機理、過程特性③確定檢測點，選擇測量元件④閥特性選取氣開、氣關、對數(shù)、特性⑤控制規(guī)律選?、薷鞣N儀表的選型、氣動、電動I、II、III型⑦控制參數(shù)整定及自控系統(tǒng)的投運,自控工程主要學習內容,12,自控工程學習達到的目的,如何根據控制理論（控制原理），結合過程機理，軟、硬件知識去從事控制系統(tǒng)的分析、設計、運行等工作的學科。實現(xiàn)控制對象的自動化。自動化在被控制的設備上配一些自動化裝置，代替操作人員直接勞動，使生產過程在不同程度上自動進行，這種自動化裝置管理生產的辦法為自動化。,13,自控工程學習達到的目的,1一般系統(tǒng)（簡單系統(tǒng)）的設計分析，選型，投運及參數(shù)整定2復雜系統(tǒng)（車間、工廠級）的分析設計,14,過程控制發(fā)展概述,早期一千多年前銅壺滴漏計時器、指南車（中國西漢時期開環(huán)前饋）、各種天文儀器。十八世紀風車定向裝置（1750），蒸汽機調速裝置（1784年）30年代黑箱子時期憑經驗，配儀表經典控制理論1代2代1948年NWIENER發(fā)表控制論40年代前后手工階段手工操作狀態(tài)，憑經驗人工控制生產過程，勞動生產率很低。,15,,16,過程控制發(fā)展概述,早期一千多年前銅壺滴漏計時器、指南車（中國西漢時期開環(huán)前饋）、各種天文儀器。十八世紀風車定向裝置（1750），蒸汽機調速裝置（1784年）30年代黑箱子時期憑經驗，配儀表經典控制理論1代2代1948年NWIENER發(fā)表控制論40年代前后手工階段手工操作狀態(tài)，憑經驗人工控制生產過程，勞動生產率很低。,17,過程控制發(fā)展概述,50年代前后儀表化與局部自動化階段過程控制發(fā)展的第一個階段，一些工廠企業(yè)實現(xiàn)了儀表化和局部自動化。主要特點檢測和控制儀表采用基地式儀表和部分單元組合儀表多數(shù)是氣動儀表；過程控制系統(tǒng)結構單輸入、單輸出系統(tǒng)；被控參數(shù)溫度、壓力、流量和液位參數(shù)；控制目的保持這些參數(shù)的穩(wěn)定，消除或者減少對生產過程的主要擾動；理論頻率法和根軌跡法的經典控制理論，解決單輸入單輸出的定值控制系統(tǒng)的分析和綜合問題。,18,基地式儀表,將測量、顯示、控制等各部分集中組裝在一個表殼里，從而形成一個整體，并且可就地安裝的的一類儀表。基地式儀表的特點（1）綜合與集中基地式儀表把必要的功能部件全集中在一個儀表之內，只需配上調節(jié)閥便可構成一個調節(jié)系統(tǒng)；（2）基地式儀表系統(tǒng)結構簡單，不需要變送器，使用維護方便、防爆。（3）基地式儀表的缺點是功能較簡單，不便于組成復雜的調節(jié)系統(tǒng)，外殼尺寸大，精度稍低。,19,過程控制發(fā)展概述,60年代前后發(fā)展階段（現(xiàn)代控制理論，第3代）過程控制發(fā)展的第二個階段，工廠企業(yè)實現(xiàn)車間或大型裝置的集中控制。主要特點檢測和控制儀表采用單元組合儀表氣動、電動和組裝儀表，計算機控制系統(tǒng)的應用，實現(xiàn)直接數(shù)字控制DDC和設定值控制SPC；過程控制系統(tǒng)結構多變量系統(tǒng)，各種復雜控制系統(tǒng)，如串級、比值、均勻、前饋、選擇性控制系統(tǒng)；控制目的提高控制質量或實現(xiàn)特殊要求；理論除經典控制理論，現(xiàn)代控制理論開始應用。,20,單元組合儀表,由若干種具有獨立功能的標準單元組成的一套調節(jié)儀表。它完全適應大型機組和過程控制方面的要求，可以實現(xiàn)多回路的復雜控制（見電動單元組合儀表、氣動單元組合儀表）。,21,19世紀70年代以來全盤自動化階段發(fā)展到現(xiàn)代過程控制的新階段，這是過程控制發(fā)展的第三個階段。主要特點檢測和控制儀表新型儀表、智能化儀表、微型計算機；過程控制系統(tǒng)結構由單→多變量系統(tǒng)，由PID控制規(guī)律→特殊控制規(guī)律，由定值控制→最優(yōu)控制、自適應控制，由儀表控制系統(tǒng)→智能化計算機分布式控制系統(tǒng)；理論現(xiàn)代控制理論→過程控制領域，如狀態(tài)空間分析，系統(tǒng)辨識與狀態(tài)估計，最優(yōu)濾波與預報。,過程控制發(fā)展概述,22,目前全盤自動化階段多級優(yōu)化控制集散控制系統(tǒng)是集計算機技術、控制技術、通信技術和圖形顯示技術為一體的裝置。系統(tǒng)在結構上是分散的生產過程是分散系統(tǒng)，但過程控制的監(jiān)視、管理是集中的。優(yōu)點將計算機分布到車間或裝置。使系統(tǒng)的危險分散，提高了系統(tǒng)的可靠性，能方便靈活地實現(xiàn)各種新型的控制規(guī)律與算法，實現(xiàn)最佳管理。,過程控制發(fā)展概述,23,第一章緒論,目前全盤自動化階段多級優(yōu)化控制CIMSCOMPUTERINTEGRATEDMANUFACTURINGSYSTEMCIPSCOMPUTERINTEGRATEDPROCESSSYSTEMFCSFIELDBUSCONTROLSYSTEM智能控制理論（第4代）模糊控制、神經網絡控制、專家控制、遺傳算法、灰色理論,過程控制發(fā)展概述,24,過程控制發(fā)展概述,自動化發(fā)展的兩個特點任務的需要、理論的開拓、技術手段的進展一門綜合性的技術,

簡介：1,第八章系統(tǒng)連接,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接第二節(jié)電纜的連接第三節(jié)控制室內電纜連接的表達,2,系統(tǒng)的整體連接,控制系統(tǒng)的整體連接，即組成控制系統(tǒng)的各個單元的連接。根據各個單元的安裝不同大致可以分為兩部分，即控制室內儀表盤上的相互連接，現(xiàn)場儀表與控制室儀表的相互連接。注意由于氣動儀表本身的限制，氣動信號傳輸距離不可能過長，一般不宜超過20M。當一個信號需要送到幾臺儀表時，需要注意信號驅動能力，一般情況下一個信號的分接不可超過兩路。如果確需長距離傳送信號、或需要分接為多路信號，選擇氣動信號繼動器以提高信號的驅動能力。,3,控制室儀表與現(xiàn)場儀表相互之間連接時必須采用電纜或管纜連接。采用本質安全儀表的防爆的自控工程，控制室與現(xiàn)場連接要遵循相互隔離的原則即本安信號與非本安信號不可共用同一根電纜，并且本安電纜與非本安電纜應當分開敷設或采取適當?shù)母綦x措施進行隔離。P130,4,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,一、采用DCS系統(tǒng)的整體連接,,5,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,圖中表示出工程上系統(tǒng)的整體連接包括現(xiàn)場儀表安裝位置、信號線的集中與分接；控制室端子柜接線，各個單元之間的‘連接’；現(xiàn)場與控制室之間的電纜連接與敷設；整體連接的考慮，包括信號連接、供電、接地連接。,6,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,1系統(tǒng)配置圖系統(tǒng)配置圖給出了該系統(tǒng)的硬件配置和連接情況。當投招標過程結束，確定供貨商之后，供貨商應當提供DCS系統(tǒng)配置圖，該設計文件中應當給出操作員站數(shù)量、工程師站數(shù)量、現(xiàn)場控制站數(shù)量、端子柜（安全柵柜）數(shù)量，哪些部件需要冗余配置，哪些網絡需要冗余配置，這些硬件掛接在哪些網絡之上（不同廠家有不同的通訊網絡）。見82，P129,7,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,2端子配線圖與端子配線圖配合的圖紙是端子柜布置圖。端子柜布置圖中將本安端子排、非本安端子排、安全柵、走線槽布置好。端子配線圖將每個來自現(xiàn)場的信號分接到本安端子排上，經過輸入安全柵、非本安端子排接入控制站；來自控制站的信號，經過非本安端子排、輸出安全柵、本安端子排，送到現(xiàn)場。,圖86，流量變送器FT２０１信號走向,8,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,3回路圖該表達方式中儀表回路接線圖給出了一個系統(tǒng)包括控制室內儀表和現(xiàn)場儀表整體清晰的連接關系，所以有時也稱之為系統(tǒng)連接圖。自控專業(yè)工程設計文件深度規(guī)定HG/T206381998規(guī)定，“儀表回路圖”應用儀表回路圖圖形符號，表示一個檢測或控制回路的構成，并標注該回路的全部儀表設備及其端子號和接線。對于復雜的檢測、控制系統(tǒng)，必要時另附原理圖或系統(tǒng)圖、運算式、動作原理等加以說明。圖87,9,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,二、采用常規(guī)儀表系統(tǒng)的整體連接自控專業(yè)施工圖設計內容深度規(guī)定HG2050692規(guī)定，可采用“儀表盤端子圖儀表回路接線圖”或“儀表盤背面電氣接線圖儀表回路接線圖”表達電動儀表的連接關系。該表達方式中儀表回路接線圖給出了一個系統(tǒng)包括控制室內儀表和現(xiàn)場儀表整體清晰的連接關系。,10,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,1儀表盤端子圖的繪制每塊儀表盤后面都會安裝端子排（本安、非本安），這些端子排是該儀表盤內外的分界。對外連接現(xiàn)場信號，對內連接儀表盤內的各個儀表。該圖要為進、出該儀表盤的所有信號指定端子號，指明來自、去到現(xiàn)場的電纜，連接到哪個端子位置。圖8－10,回答１．信號端子排內、外側的區(qū)分２．來自現(xiàn)場TE33502的信號走向3盤內儀表UAR302的信號去向,11,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,2儀表回路圖與DCS系統(tǒng)的回路圖相似，只不過是控制、記錄、指示、報警等單元都是常規(guī)儀表。圖811相比于圖87（1）盤裝和架裝儀表的區(qū)別（２）對照第二章的圖形符號和文字代號，讀懂圖列功能（３）區(qū)分ＤＣＳ系統(tǒng)與常規(guī)儀表系統(tǒng),12,第一節(jié)系統(tǒng)的整體連接,三、儀表盤背面電氣接線圖采用常規(guī)儀表的自控工程，如果采用端子圖與儀表盤背面電氣接線圖方式表達時，需要繪制該圖。儀表盤背面電氣接線圖采用呼應接線法表達相互之間的連接關系，即此處標出連接到哪個點，那個點處標出來自點，既一呼一應。一般一張圖紙上繪制一塊儀表盤的儀表盤背面電氣接線圖。,13,直接接線法優(yōu)點簡單缺點圖面線條較多單元接線法優(yōu)點圖面連線簡潔缺點要求專業(yè)技術相對呼應接線法使用最多,連接關系的表達,14,儀表盤背面電氣接線圖,儀表盤背面電氣接線圖按正面布置圖的立軸鏡向反轉視圖繪制應遵循“相對位置準確”和“輪廓表達清楚”圖面布置例圖812,15,第二節(jié)電纜的連接,一、電纜表電纜表表達的是中央控制室到現(xiàn)場的所有電纜連接情況?？刂剖译娎|由控制室電纜設計文件表達，現(xiàn)場儀表的接線由現(xiàn)場接線箱配線表達。電纜敷設則由電纜敷設設計文件表達。電纜表起點為中央控制室，終點為現(xiàn)場接線箱。該設計文件需要給出主電纜長度及保護套管直徑與長度，同時還要給出分支電纜的長度及保護套管直徑與長度。見書上的例子表８－１P145。,主電纜的終點情況現(xiàn)場儀表接線箱,16,第二節(jié)電纜的連接,二、外部系統(tǒng)連接圖不采用電纜表，可采用外部系統(tǒng)連接圖表達電纜連接關系。電纜表是表格形式設計文件，外部系統(tǒng)連接圖是圖形方式設計文件。同樣，該設計文件也需要表達出主電纜長度及保護套管直徑與長度，同時還要給出分支電纜的長度及保護套管直徑與長度。圖814為例，P147,17,外部系統(tǒng)連接圖,與電纜表相比，外部系統(tǒng)連接圖的不同之處,18,第二節(jié)電纜的連接,三、接線箱接線圖采用接線箱的自控工程，除了用電纜表或電纜、電線外部系統(tǒng)連接圖表達系統(tǒng)的的整體連接之外，還需要繪制接線箱接線圖表達出各個接線箱的連接關系?，F(xiàn)場接線箱的接入來自中央控制室的電纜，出口分接到各自現(xiàn)場儀表。見書上例子（圖816）。,19,第三節(jié)控制室內電纜連接的表達,對于一個自控工程來說，控制室內的儀表柜（盤、臺）之間也會有許多信號電纜連接關系自控專業(yè)工程設計文件深度的規(guī)定HG/T206381998標準中則規(guī)定了需采用“控制室內電纜表”和“電纜分盤表”表達出控制室內電纜的連接關系。見書上例子。,控制室內電纜表電纜的起點和終點的交代電纜分盤表現(xiàn)場信號接入哪塊儀表盤,

簡介：1,第二章自控方案,機電學院自動化研究所許素安仰儀南樓310電話86914549,2,控制方案的確定圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定管道儀表流程圖的繪制,3,控制方案的確定,圖21化工生產過程的構成,4,控制方案的確定,控制方案的確定應當在與工藝人員共同研究的基礎上進行。要把自控設計提到一個較高的水平，自控設計人員必須熟悉工藝，這包括了解生產過程的機理，掌握工藝的操作條件和物料的性質等。然后應用控制理論與過程控制工程的知識和實際經驗，結合工藝情況確定所需的控制點，并決定整個工藝流程的控制方案。,5,控制方案的確定,控制方案的確定主要包括以下幾個方面的內容1正確選定所需的檢測點及其安裝位置；2合理設計各控制系統(tǒng)，選擇必要的被控變量和恰當?shù)牟倏v變量；3生產安全保護系統(tǒng)的建立，包括聲、光信號報警系統(tǒng)、聯(lián)鎖系統(tǒng)及其它保護性系統(tǒng)的設計。,6,聯(lián)鎖系統(tǒng),在控制電路中，假如沒有自鎖觸頭和互鎖觸頭，會發(fā)生什么后果,7,聯(lián)鎖系統(tǒng),沒有自鎖，控制回路就成了點動回路了。沒有互鎖，如果控制一臺電機的正反轉，就容易發(fā)生短路事故，從而燒毀電機及電器。,8,控制方案的確定,在控制方案的確定中還應處理好以下幾個關系1可靠性與先進性的關系2自控與工藝、設備的關系3技術與經濟的關系,9,控制方案的確定可靠性,10,控制方案的確定工藝,黃酒釀造流程圖,11,控制方案的確定工藝,黃酒是以谷物、紅薯等為原料，經過蒸煮、糖化和發(fā)酵、壓濾而成的釀造酒。工藝流程選料蒸煮加曲配料發(fā)酵壓榨裝存。,12,控制方案的確定工藝,傳統(tǒng)黃酒釀造工藝－－篩米、浸米,13,控制方案的確定工藝,傳統(tǒng)黃酒釀造工藝－－前發(fā)酵、開耙,14,控制方案的確定工藝,傳統(tǒng)黃酒釀造工藝－－榨酒、后發(fā)酵,15,控制方案的確定工藝,傳統(tǒng)黃酒釀造工藝－－蒸酒,16,圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定,儀表位號文字代號圖形符號,17,儀表位號,注意同一裝置的同類被測變量的儀表位號中順序編號是連接的，但允許中間有空號；不同被測變量的儀表位號不能連續(xù)編號。,18,儀表位號（續(xù)）,圖22儀表位號的標注方法,19,文字代號,圖22儀表位號的標注方法,20,文字代號（續(xù)）P34,21,文字代號（續(xù)）,22,圖形符號,過程檢測和控制系統(tǒng)的圖形符號一般包括測量點連接線（引線、信號線）儀表圓圈,23,測量點（P35）,24,測量點（續(xù)）,必要時，檢出元件或檢出儀表可以用一些專門的圖形符號表示,25,連接線圖形符號（P25，表23）,當儀表信號線較多可能造成混淆時進行區(qū)分。,26,連接線圖形符號（續(xù)）,當儀表信號線需要表明信息流動的方向時。,27,連接線圖形符號（續(xù)）,連接線的交叉表示方法主要有兩種（P36）,那么使用中如何進行選擇,28,連接線圖形符號（續(xù)）,連接線的交叉表示方法主要有兩種方式，在同一個工程中只能任選一種。,29,儀表圖形符號（P36）,常規(guī)儀表圖形符號,圖211表示處理兩個或多個變量，或處理一個變量但有多個功能的復式儀表。,30,復用儀表或多功能儀表,多個相切在一起的圓表示復用儀表或多功能儀表。即表示一臺儀表同時處理多個變量，或者同時具有多個功能。TRFRTRCTS201201315315記錄兩個參數(shù)記錄控制同時聯(lián)鎖,,,,,,,,,,31,,,,第一種情況下，某些時候為了繪圖方便，還會采取另外一種表達TRFRTRFR201201201201,,,,,,,32,,該圓中間有五種情況，分別表示現(xiàn)場中央控制室中央控制室儀表盤后面儀表盤正面現(xiàn)場控制室現(xiàn)場控制室儀表盤后面儀表盤正面,,,,,,,,,,,,33,儀表圖形符號,分散控制系統(tǒng)儀表圖形符號,這些圖形中間也可以沒有線、有虛線、有細實線；可以是雙線，也可以是單線。,34,表示儀表安裝位置的圖形符號（P37表24）,,35,控制閥的圖形符號,36,,37,管道儀表流程圖的繪制（PIPINGANDINSTRUMENTATIONDIAGRAM,確定全工藝工程的自控方案。運用本章第二節(jié)的圖例符號的統(tǒng)一規(guī)定，在工藝流程圖上按其流程順序標注控制點和控制系統(tǒng)，繪制工藝控制流程圖（PCD）。根據工藝控制流程圖（PCD），繪制出各版管道儀表流程圖（PID）。,38,管道儀表流程圖的繪制（續(xù)）,注意在工藝流程圖上標注控制點和控制系統(tǒng)時，按照各設備上控制點的密度，布局上可作適當調整，以免圖面上出現(xiàn)疏密不均的情況。通常，設備進出口控制點應盡可能標注在進出口附近。P41管道儀表流程圖的示意圖,39,作業(yè)三級水箱控制系統(tǒng)的管道儀表流程圖控制方案控制原理管道儀表流程圖,40,END,

簡介：1,控制室的設計原則,機電學院自動化研究所許素安仰儀南樓310電話86914549,2,概述常規(guī)儀表控制室的設計采用DCS系統(tǒng)的控制室設計,3,概述,控制室的設計是自控工程設計中顯示自動化水平的一個側面。在進行控制室設計時，不僅要為儀表及其它自動化工具（計算機）正常可靠的運行創(chuàng)造必要的條件，還必須為操作人員的工作開辟一個適宜的環(huán)境。控制室往往是參觀采訪的一個重要場所，所以搞好控制室的設計，也是向外界表征這個工業(yè)生產過程操作控制水平的一個重要方面。,4,,大慶石化報警管理系統(tǒng)中控室,5,常規(guī)儀表控制室的設計,控制室設計的一般要求控制室的平面布局儀表盤的設計儀表連接設計,6,1控制室的位置應位于安全區(qū)域內，選擇在接近現(xiàn)場和方便操作的地方。2控制室的面積主要考慮到長度、進深以及盤前、盤后區(qū)大小的分配，以便于安裝、維修及日常操作。3建筑要求是提出對吊頂和封頂、層高、地面、墻面、門、窗及色彩等方面的要求。4控制室的采光和照明。5控制室的空調主要用于采用電子式儀表為主的大、中型控制室和儀表設備對濕、溫度有較高要求的場合。6控制室的進線方式和電纜、管纜的敷設方式。7控制室的供電及安全保護措施。,控制室設計的一般要求,7,控制室的位置,8,控制室內儀表盤的平面布置的形式主要分為兩類單面布置，適合儀表盤較少的場合。多面布置，使用儀表盤較多。,控制室的平面布局,9,單面布置，適合儀表盤較少的場合。,10,儀表盤柜,儀表操作臺,11,多面布置，使用儀表盤較多,12,儀表盤的選型儀表盤的正面布置報警器燈屏的布置半模擬盤的正面布置,儀表盤的設計P122,13,通道式儀表盤,常用儀表盤屏式、框架式、柜式、通道式,框架式儀表盤,14,儀表盤上儀表的排列順序，應按照工藝流程和操作崗位進行排列。儀表的布局應方便于操作，盤上儀表可采取高密度安裝。對于相同的生產工序或多條生產線，盤上儀表的布置應一致。在一個控制室內，儀表盤之間的排列順序，同樣應按工藝流程順序從左到右進行。盤面上儀表可分三段布置上段儀表距地面標高17002000MM，掃視類儀表中段儀表距地面標高11001700MM，經常監(jiān)視和調整的重要儀表下段儀表距地面標高8501100MM，操作類儀表,儀表盤的正面布置P123,15,在整個儀表組的盤面上，一定要注意同類儀表相互位置的對應關系。儀表排列要盡量成排成行，可按中心線取齊，也可按儀表外殼邊緣取齊?？傊?，一定要在使用的基礎上注意整齊、美觀。盤上儀表的排列，疏密程度要適度，應留有增加儀表的位置，甚至配備無表空盤，供今后技術改造的需要。,儀表盤的正面布置P124圖711,16,如果工藝流程中設有參數(shù)越限報警，還需繪出“閃光燈報警器燈屏布置圖”（或“報警器燈屏布置圖”），在圖中表示出閃光燈報警器各報警窗口的排列、報警儀表位號和注字內容。,報警器燈屏的布置,17,在圖中應畫出裝置的主要流程，包括主要工藝設備、管道和檢測控制系統(tǒng)的圖示。根據需要設置動設備和控制閥運行狀態(tài)的燈光顯示裝置。,半模擬盤的正面布置,控制盤（屏）之上方有過程示意圖并可有顯示過程狀態(tài)的信號裝置的盤（屏）。,18,,19,儀表的連接信號制,信號制即信號標準，是指儀表之間采用的傳輸信號的類型和數(shù)值。目的達到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同廠家生產的儀表能夠共同使用在同一控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。,20,我國國家標準GB777化工自動化儀表模擬氣動信號規(guī)定了氣動儀表信號的下限值和上限值，該標準與國際IEC382是一致的。,氣動儀表的信號標準,21,序號1的規(guī)定與國際標準IEC381A一致。序號2考慮到DDZⅡ系列單元組合儀表當時仍在廣泛使用而設置的。模擬直流電流信號及其負載電阻表,電動儀表的信號標準GB339,22,電動儀表信號標準的使用,現(xiàn)場與控制室儀表之間采用直流電流信號優(yōu)點直流比交流干擾少直流信號對負載的要求簡單電流比電壓更利于遠傳信息要求接收儀表輸入電阻小。缺點多個儀表接收同一電流信息，它們必須串聯(lián)。,23,△任何一個儀表在拆離信號回路之前首先要把該儀表的兩個輸入端短接，否則其它儀表將會因電流中斷而失去信號△儀表無公共接地點，須浮空工作,控制室內部儀表連接,問題,24,控制室內部儀表之間采用直流電壓信號,優(yōu)點△任何一個儀表拆離信號回路都不會影響其它儀表的運行?！鞲鱾€儀表具有公共接地點，可以共用一個直流電源。要求接收儀表的輸入阻抗要足夠高,25,控制系統(tǒng)儀表之間典型聯(lián)接方式,,,IO發(fā)送儀表的輸出電流RO發(fā)送儀表的輸出電阻RI接收儀表的輸入電阻R電流∕電壓轉換電阻，IO4～20MA時R取250Ω。,26,,在某些生產現(xiàn)場存在著各種易燃、易爆氣體。安裝在這種危險場所的儀表如果產生火花，就容易引起爆炸，因而必須具有防爆性能。,氣動儀表從本質上來說具有防爆性能（不可能產生火花）。電動儀表必須采取必要的防爆措施才具有防爆性能，其防爆措施不同，防爆性能也將不同，適合應用的危險場所也不同。,27,防爆儀表的分類,II類工廠用電氣設備又分為8種類型。其標志如下,,按照國標GB38361規(guī)定，防爆電氣設備分為兩大類I類煤礦井下用電氣設備II類工廠用電氣設備,28,過程控制儀表的防爆措施,過程控制儀表主要有隔爆型防爆儀表本質安全型防爆儀表,29,隔爆型防爆儀表,特點儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內防爆措施采用耐壓80～100N/CM2以上的表殼表殼外部的溫升不得超過由易爆性氣體或蒸汽的引燃溫度所規(guī)定的數(shù)值表殼接合面的縫隙寬度及深度，應根據它的容積和易爆性氣體的級別采用規(guī)定的數(shù)值使用注意揭開儀表表殼后，將失去了防爆性能長期使用會逐漸降低防爆性能,30,本質安全型防爆儀表,本質安全型防爆儀表也稱安全火花型防爆儀表。這種儀表，在正常狀態(tài)下或規(guī)定的故障狀態(tài)下產生的電火花和熱效應均不會引起規(guī)定的易爆性氣體混合物爆炸。,正常狀態(tài)指在設計規(guī)定條件下的工作狀態(tài)，故障狀態(tài)指電路中非保護性元件損壞或產生短路、斷路、接地及電源故障等情況。,31,本質安全型防爆儀表,IA等級在正常工作、一個故障和兩個故障時均不能點燃爆炸性氣體混合物的電氣設備。,IB等級在正常工作和一個故障時不能點燃爆炸性氣體的電氣設備。,本質安全型IA和IB兩個等級分別表示,32,安全火花型防爆儀表所采取的措施主要有1儀表采用低工作電壓和小工作電流。通常，正常工作電壓不大于24VDC，電流不大于20MADC；故障時電壓不大于35VDC，電流不大于35MADC；2在線路設計上，對處于危險場所的電路，選擇適當大小的電阻、電容和電感參數(shù)，使其只產生安全火花；同時在較大的電容、電感回路中并聯(lián)雙重化二極管，以消除不安全火花。設計中如何防爆,本質安全型防爆儀表,33,控制系統(tǒng)的防爆措施,要使整個測量或控制系統(tǒng)的防爆性能符合安全火花防爆要求，必須滿足1在危險場所使用安全火花型防爆儀表2在控制室儀表與危險場所儀表之間設置安全柵,接在本質全電路和非本質安全電路之間。將供給本質安全電路的電壓或電流限制在一定安全范圍內的裝置。,34,1必須正確地安裝安全柵和布線。（1）安全柵必須有良好的接地。（2）安全柵的輸入、輸出端的接線，應該分別布設，不能走同一條線槽。（3）對由安全柵通向現(xiàn)場儀表的信號線的分布電容和分布電感有一定的限制（4）因為信號線與穿線管管壁之間存在的分布電容也具有儲能作用。穿管安裝時，穿線管的直徑宜足夠大。,要真正實現(xiàn)安全火花防爆，必須做到,2安全火花型現(xiàn)場儀表在危險場所時，雖然允許打開表殼進行檢查,攜帶到現(xiàn)場的檢修用的儀器儀表必須是安全火花型的。,35,采用DCS系統(tǒng)控制室的設計,位置選擇布局和面積環(huán)境條件建筑條件其它,36,控制室的布局1〉DCS控制室的建筑物一般應設置以下區(qū)域操作控制室機柜室計算機室其他工作室2〉各工作室位置的設置要求3〉操作控制室的布置4〉機柜室的布置,布局和面積圖72至圖75示例）,控制室的面積1〉操作控制室2〉機柜室3〉計算機室,37,1濕度、溫度的要求2空氣凈化的要求3振動要求4防靜電措施5噪聲、電磁干擾要求,環(huán)境條件,1抗爆要求2防火標準2控制室面積3控制室的墻、吊頂、門、窗,建筑要求,38,照明人機界面高級管理功能其他注意事項,其它方面,39,照明控制室應以人工照明為主。距地面08M工作面上不同區(qū)域照度標準值（LX），應符合下列要求操作室為300、機柜室為500、一般區(qū)域為300。燈具的選擇與布置應符合下列要求照明燈具宜用熒光燈；光源不應對顯示屏幕直射和產生炫光；燈具的布置宜為暗裝、吸頂、格柵式，可以按區(qū)域或按組分別設置開關以適應不同照明的需要。必須設置事故應急照明系統(tǒng)，照度標準值宜為30～50LX。,40,1豐富多彩的圖形圖畫模擬流程圖顯示畫面變量的跟蹤和歷史信息顯示畫面工藝報警監(jiān)視畫面表格顯示畫面2人機界面設計原則一致性提供完整的信息反饋合理利用空間，保持界面的簡潔操作流程簡單快捷工作界面舒適性設計,人機界面,41,實時信息系統(tǒng)質量分析系統(tǒng)設備維護管理系統(tǒng)能源管理系統(tǒng)批量管理系統(tǒng)生產成本核算系統(tǒng)生產調度系統(tǒng),高級管理功能,42,控制室的空調應單獨自成系統(tǒng)?？刂剖业倪M線宜采用地溝進線或架空進線DCS電源應采用保安電源（UPS不間斷電源）控制室內應設置火災報警和滅火系統(tǒng)控制室內有地下積水可能時，應設置濕度檢測報警器,其它注意事項,43,,課堂作業(yè)1舉例說明一簡單的PLC順序控制系統(tǒng)2說明以下圖例符號的含義TRC201TRCA205LRCA205FIQ301FQI3013簡述正確合理的自控方案（什么樣的方案稱之為正確合理的自控方案）4簡述檢測儀表元件及控制閥選型的一般原則5試闡述常規(guī)儀表控制室與DCS系統(tǒng)控制室設計的的要點并比較其異同,

簡介：1,第十章儀表供電、供氣系統(tǒng)設計,第一節(jié)儀表供電系統(tǒng)設計第二節(jié)儀表供氣系統(tǒng)的設計,2,第一節(jié)儀表供電系統(tǒng)設計,一、供電要求對于采用DCS系統(tǒng)的自控工程，供電按DCS系統(tǒng)要求設計。由于現(xiàn)場儀表也是由中央控制室供電的，可與DCS系統(tǒng)供電一并考慮。對于采用常規(guī)儀表的自控工程，除了中央控制室供電向現(xiàn)場儀表供電之外，控制室內的儀表也需要供電。供電設計包括兩部分，一部分是向電氣專業(yè)提供設計條件，由電氣專業(yè)設計供電；另一部分是從電氣專業(yè)界面開始，設計儀表供電。,,3,第一節(jié)儀表供電系統(tǒng)設計,一、供電要求1供電安全級別要求一級一類負荷、一級二類負荷、二級負荷、三級負荷2對供電交變類型和電壓等級的要求333對供電質量的要求電源電壓、電源頻率、電源電壓減低及線路在允許范圍、電源瞬時中斷時間要求、特殊要求。4儀表的耗電量（一般按各類儀表用電總量的12倍計算）,4,第一節(jié)儀表供電系統(tǒng)設計,二、供電配電設計1供電回路分組2配電方式,5,1可按用電負荷的類型、電壓等級、用電對象及場所分布進行分組供電。例如按儀表及自動化系統(tǒng)、報警與聯(lián)鎖系統(tǒng)、電伴熱保溫系統(tǒng)等分別設置供電回路。2還可按“保安負荷”用電和一般工作電源用電分別設置供電回路。3也可按電壓等級、交流或直流分組供電。一般不允許一種類型用電負荷接入到另一類用電負荷供電回路中。,供電回路分組,6,1可保證安全可靠的供電；2各供電回路簡單明了，回路電壓單一專用，可以避免誤操作；3重要（保安負荷）回路與一般回路，本安回路、聯(lián)鎖回路與一般回路的各用戶主次分明，重點突出。,供電回路分組好處,7,三級供電由總供電箱（柜、盤）向各分供電箱（柜、盤）供電，再由各分供電箱（柜、盤）向設置在最底層的各供電箱供電。用于車間多且分散、儀表用電量大（大于10KVA）的大型工程。二級供電由總供電箱（柜、盤）直接向設置在最底層的各供電箱供電。用于中、小型工程，這種工程儀表用電量不是很大（一般在110KVA）且儀表分布相對比較集中。一級供電是指不設置總供電箱（柜、盤），而是由電源直接向設置在最底層的各供電箱供電。,配電方式,8,供電方式示意圖,9,單回路供電并聯(lián)供電環(huán)形回路供電串聯(lián)供電多回路供電靈活的進行用電負荷的分配，分散端子故障的影響,配電方式（續(xù)）圖102，P175,10,第一節(jié)儀表供電系統(tǒng)設計,三、儀表供電系統(tǒng)的工程表達1供電箱接線圖2供電系統(tǒng)圖,11,1供電箱接線圖自動化工程中供電系統(tǒng)的工程表達以供電箱接線圖為主要表達方式。圖103包括供電箱各端子編號、供電回路情況表2供電系統(tǒng)圖供電系統(tǒng)圖所表達的是供電系統(tǒng)的層次及相互之間的連接關系，具體的接線由各個“供電箱接線圖”表達。圖104繪制出各總供電箱、電源箱、供電箱，表明電源交變類型、容量等。,儀表供電系統(tǒng)的工程表達,12,第一節(jié)儀表供電系統(tǒng)設計,四、工程中自動化與電氣專業(yè)的設計分界Ｐ１７７五、電器選擇,13,電器選擇應當遵循“低壓電器設備選擇”的相關規(guī)定進行，一般原則是按正常工作條件選擇電器設備的額定電壓、額定電流；2按電器所處的工作場所選擇相應的結構形式（隔爆型、濕熱型、密封型、防濺型或普通型）；3電器設備的選擇還應當考慮質量價格和供貨情況。,電器選擇,14,第二節(jié)儀表供氣系統(tǒng)的設計,一、儀表供氣系統(tǒng)的要求Ｐ１８０1氣源空氣含濕量（除濕處理）2氣源空氣含油量3氣源空氣中含塵量4氣源空氣中含塵顆粒度5氣源空氣中含碳氫化合物和有毒氣體量6供氣系統(tǒng)的壓力（ＩＥＣ標準）7供氣系統(tǒng)的容量（經驗公式見書）,15,第二節(jié)儀表供氣系統(tǒng)的設計,二、儀表供氣系統(tǒng)設計1氣源裝置設計2供氣系統(tǒng)配管設計控制室內供氣配管設計現(xiàn)場供氣配管設計供氣管線材質及管徑的選擇,16,配備兩臺空氣壓縮機（保證不間斷供氣）；空氣壓縮機吸入口應加裝過濾器，設置在低溫處；冷卻裝置；緩沖罐設計；壓縮空氣的過濾（采用兩個空氣過濾器并聯(lián)工作）,氣源裝置設計,17,現(xiàn)場供氣方式可分為1單線式供氣耗氣量較大或空間位置較遠的用氣負荷。2支干線式供氣儀表數(shù)量較多且分散在不同空間，但在區(qū)域上相對比較集中。3環(huán)形供氣多用于界區(qū)外部氣源管線配置近年來在自控工程設計中，現(xiàn)場供氣系統(tǒng)配管中也越來越多地采用氣源分配器方式對現(xiàn)場儀表群進行供氣。這種供氣方式的優(yōu)點是安裝、維護和保養(yǎng)比較方便。,供氣系統(tǒng)配管設計（續(xù)）,控制室內供氣方式集合方式，通過氣源分配器向各個用氣儀表供氣,18,19,1供氣管線材質選擇材質最好選擇鍍鋅管。2供氣管線管徑的選擇管徑大小取決于供氣點數(shù)的多少。,供氣管線材質及管徑的選擇,20,,三、儀表供氣系統(tǒng)工程表達1儀表供氣空視圖（圖１０－９）2儀表供氣系統(tǒng)圖（圖１０－１０）3儀表氣源分配器接管圖（圖１０－１２）,

簡介：第二章過程建模和過程檢測控制儀表,第一節(jié)過程建模P1031第二節(jié)過程變量檢測及變送P3272第三節(jié)過程控制儀表P73124第四節(jié)其他數(shù)字式過程控制儀表P125135,教材內容125/321389，學時安排；4次課，8學時，8/48167,第二章教學要求WHYHOWWHAT,被控對象Y（S）/Q（S），Y（S）/F（S）；控制儀表選取測量變送，調節(jié)控制控制目標實現(xiàn)YTF{XT,FT},21過程建模,211數(shù)學模型與系統(tǒng)特性概念212機理法分析法建模（液位）213試驗法建模階躍響應法建模214最小二乘法建模,◇一個過程控制系統(tǒng)的特性被控對象特性過程檢測控制儀表的特性控制系統(tǒng)結構設計◇被控對象特性是分析設計過程控制系統(tǒng)的基礎。◇被控對象的輸入輸出特性對象的數(shù)學模型。,,設計和實現(xiàn),概念1數(shù)學模型系統(tǒng)特性,定義被控過程的數(shù)學模型，是指生產過程在各輸入量（包括控制量QT和擾動量FT）作用下，其相應輸出量被控量YT變化的函數(shù)關系式。即,概念2系統(tǒng)建模對象信息流的數(shù)學模型表達,被控過程有兩種情況多輸入單輸出選取一個輸入作為控制，其他看作干擾量多輸入多輸出一般選取與輸出個數(shù)相同個數(shù)的輸入作為控制量，其他作為干擾量第一種情況最基本，簡單,概念3數(shù)學模型分類（IN/OUT,非參量形式圖形，曲線，表格等形式特點直觀，形象；進行系統(tǒng)設計時不方便參量形式微分方程，傳遞函數(shù)，差分方程，脈沖響應函數(shù)，狀態(tài)方程等特點不直觀；進行系統(tǒng)設計時比較方便,概念3數(shù)學模型分類（描述形式）,通道把被控過程輸入量與輸出量之間的信號聯(lián)系，稱為通道。數(shù)學模型定義中有兩類通道控制通道控制量與被控量之間的信號聯(lián)系通道，YTUT。擾動通道擾動量與被控量之間的信號聯(lián)系通道，YTFT。,,,概念3數(shù)學模型分類（信號通道）,根據對象階躍響應曲線，過程可分為有自平衡能力和無自平衡能力。建模精度要求一般不要求非常準確（建模成本），精度能夠滿足要求即可。閉環(huán)控制本身具有一定的魯棒性。,概念4系統(tǒng)響應特征,RC電路實例建模機理法，測試法,1、UOUTTUOS/UIS,2、,建模基本方法機理法和測試法。,建模基本方法一機理法（理論分析法建模）機理法根據被控過程內在的物理、化學性質和運動規(guī)律，通過靜態(tài)與動態(tài)的物料平衡和能量平衡關系，用數(shù)學分析的方法求取過程的數(shù)學模型。,212機理法建模,動態(tài)物料（能量）平衡關系ΔQ1–ΔQ2DΔV/DT,動態(tài)物料（或能量）平衡關系單位時間內進入被控過程的物料（或能量）減去單位時間內從被控過程流出的物料（或能量）等于被控過程內物料（或能量）存儲量的變化率。,212機理法建模,靜態(tài)物料（或能量）平衡關系單位時間內進入被控過程的物料（或能量）等于單位時間內從被控過程流出的物料（或能量）。,靜態(tài)物料（能量）平衡關系Q1Q2,,機理法建模條件（1）過程的機理清楚，可以用數(shù)學式來描述；（2）過程模型較簡單，且可以做適當?shù)募僭O。（3）適宜不能進行試驗建模的場合。,212機理法建模,建?；痉椒ǘ?測試法建模條件（1）測試法更適用于復雜對象；（2）如果機理法和測試法都能達到同樣目的，則優(yōu)先采用測試法。,測試法將被研究過程對象看作一個黑匣子，通過施加不同的輸入信號，研究對象的輸出響應信號與輸入激勵信號之間的關系，估計出系統(tǒng)的數(shù)學模型。,212機理法建模,（一）自衡過程建模1單容對象的數(shù)學模型只有一個儲蓄容器的對象稱為單容控制對象。依此類推，具有兩個以上儲蓄容器的控制對象則稱為多容控制對象。下面以單容液位對象為例展開討論。結論適用其他如熱容、氣容和電容的單容控制對象。,212機理法建模,容量系數(shù)C被控量H變化一個單位時對象所容納的物質或能量的變化量。,因此，單容水槽的容量系數(shù)就是其截面積CA,Q1,Q2,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,,,容量系數(shù)C含義CA,,,H,,C反映了水槽容納水的能力大小。,A1,A1A2,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,阻力系數(shù)R,◆給水量Q1增大導致液位H上升的原因出水存在阻力。,◆液位H上升又將克服阻力，使Q2增大ΔQ，直至Q2Q1。,◆為使流量增大ΔQ，阻力越大，所需增加的ΔH也越大。,,Q2,,,,,,,,,,2,Q1,,ΔQ,ΔQ,,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,阻力系數(shù)R推動物質或能量運動的動力變化與因此而產生的物質或能量的變化之比。對液位系統(tǒng)，為液位H與出水量Q2之比。稱為液阻。,注對應不同的液位高度，阻力系數(shù)R2不同。即阻力系數(shù)R2具有非線性。,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,,單容液位對象,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,輸出量被控量,液位H輸入量控制量,輸入流量Q1,容量系數(shù)C阻力系數(shù)R,思考有多個輸入量、輸出量時如何選擇,R,設進口閥開度變化Δ，則,Δ,,ΔQ1、ΔQ2、ΔH,因此，,列寫單容液位控制對象的微分方程,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,R2,,其中，,屬于一階慣性環(huán)節(jié)（一階系統(tǒng)）液阻R2形成了事實上的液位反饋，是液位平衡的關鍵因素。,單容控制對象的傳遞函數(shù),兩邊進行L變換,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,單容控制對象的階躍響應,設,則,由拉氏反變換得到,例21單容自衡液位對象數(shù)學模型,純滯后Τ0,純滯后Τ0由于物料傳輸需要一定的時間，使得控制量的作用要落后一定時間長度。,純滯后Τ0,有純滯后單容微分方程,純滯后,通常，可將純滯后視作一個獨立的環(huán)節(jié)處理，即純滯后環(huán)節(jié)，它與被控對象相串聯(lián)。,L變換后，其傳遞函數(shù),,有純滯后與無純滯后單容階躍響應的比較,2多容自衡對象的數(shù)學模型,多容過程工業(yè)生產中常見的，指有多個儲蓄容器的生產過程。一個容器以上多容液位過程是典型多容過程對象。雙容、三容、N容,例22雙容液位對象數(shù)學模型,有兩個儲蓄容器液位過程稱為雙容液位對象。,例22雙容液位對象數(shù)學模型,雙容串級液位對象數(shù)學模型雙容串級兩個水槽，相互串聯(lián)數(shù)學模型輸入量上水槽進水Q1輸出量下水槽液位H2,雙容液位對象數(shù)學模型,動態(tài)平衡關系式,L變換,例22雙容液位對象數(shù)學模型,可得到數(shù)學模型,例22雙容液位對象數(shù)學模型,小結雙容對象的是二階系統(tǒng)；與單容階躍響應相比，雙容對象響應響應速度要經過一段時間后才變化最快；原因是兩個容積之間存在阻力。稱為容量時延。作圖法通過曲線拐點D作切線，求得與時間軸交點A，OA即為容量時延ΤC。T0為等效時間常數(shù)。,例23三容液位對象數(shù)學模型,有三個儲蓄容器液位過程稱為三容液位對象,,例23三容液位對象數(shù)學模型,多容（N）液位對象數(shù)學模型,N容對象數(shù)學模型,N容對象的是N階系統(tǒng)；對象的容量越大、階數(shù)越多，容量時延ΤC也越大。,多容（N）液位對象數(shù)學模型,例24輸出閥2換成定量泵，輸出流量Q2恒定,1單容無自衡液位對象液阻R形成了事實上的液位反饋，使系統(tǒng)具有自平衡特性。當液阻不成立時，過程的模型,（二）非自衡過程建模,有進行L變換,例24單容無自衡液位對象的數(shù)學模型,設進口閥開度變化Δ，則,Δ,,ΔQ1；ΔQ20；ΔH,結論①無自衡單容對象為一階積分環(huán)節(jié)；②Q1≠Q2時，將會不穩(wěn)定。實際系統(tǒng)表現(xiàn)為溢出或放干。,例24單容無自衡液位對象的數(shù)學模型,動態(tài)平衡關系式,L變換有,數(shù)學模型,例25雙容無自衡液位對象的數(shù)學模型,例25雙容無自衡液位對象的數(shù)學模型,例26三容無自衡液位對象的數(shù)學模型,小結自衡單容、多容及純滯后對象數(shù)學模型,小結非自衡過程單容、多容及純滯后對象數(shù)學模型,單容溫度對象的數(shù)學模型,電加熱器為一典型單容溫度過程它由電爐和加熱容器組成。容器內盛水，水的溫度為T1。生產過程中要求T1保持不變，所以T1為被控參數(shù)。即溫度過程的輸出量。而溫度過程的輸入量是電爐給水的供熱量Q1。在工作過程中電爐不斷給水供熱Q1，而水又不斷地通過保溫材料向四周生氣散熱Q2當Q1＝Q2時，則水從電爐得到的熱量與水向空氣散出的熱量相等，水溫T1保持不變。（靜態(tài)平衡）,動態(tài)平衡關系在單位時間內進入加熱器的熱量與單位時間內流出加熱器熱量之差，應等于加熱器熱量貯存的變化率。式中C熱容，C等于T1每升高1℃所需儲蓄的熱量，它與液位對象中的C相似C＝GCPG加熱器內水的總重量CP水比熱，在常壓下CP＝1,Q1、Q2單位焦/小時C單位焦/度,單容溫度對象的數(shù)學模型,,從動態(tài)平衡過程可知，被加熱的液體或水要不斷地通過保溫材料向四周空氣散發(fā)熱量Q2，Q2與T1是有關系的。可以表示為式中KR傳熱系數(shù)A散熱表面積T2周圍空氣的溫度KRA反映了加熱器散熱程度的大小。定義R為熱阻,單容溫度對象的數(shù)學模型,保溫材料傳熱系數(shù)KR愈小，則熱阻愈大，散熱表面積A愈小，則熱阻愈大。熱阻R反映了加熱器保溫性能（即阻止熱量流失的性能）熱阻R，熱容C，C＝GCP,單容溫度對象的數(shù)學模型,單容溫度對象的數(shù)學模型,建立微分方程Q2與溫度關系把ΔQ2代入，有,單容溫度對象的數(shù)學模型,假設周圍空氣的溫度不變，則ΔT2＝0，有取L變換，有為一階慣性環(huán)節(jié)。,單容壓力對象數(shù)學模型,單容壓力對象目的罐內壓力P保持穩(wěn)定，故氣罐內壓力P為被控量；壓力對象控制參數(shù)或輸入量是進口氣體流量Q1靜態(tài)平衡Q1Q2；P不變動態(tài)平衡,氣罐體積V,單容壓力對象數(shù)學模型,氣體壓力P和出氣流量Q2是有關系。R2稱為氣阻,單容壓力對象數(shù)學模型,氣體重度Γ和氣罐壓力P有關代入平衡關系式取增量形式,V為氣體比容,單容壓力對象數(shù)學模型,定義C對象容量系數(shù)T一對象的時間常數(shù)K一對象的放大系數(shù),單容對象數(shù)學模型,L變換，有,典型單容過程數(shù)學模型小結,液位對象溫度對象壓力對象RC電路,討論過程特性參數(shù)K、T、Τ,數(shù)學模型的過程特性參數(shù)K，T，Τ三個參數(shù)有什么樣的物理意義所起的作用如何,放大系數(shù)K,以水槽為例，在輸入流量Q１等于輸出流量Q２，液位H處于某個穩(wěn)態(tài)時，使Q１有一個階躍變化，幅度為A。,A輸入流量變化量，即階躍擾動幅度。B液位最終穩(wěn)態(tài)值與原穩(wěn)態(tài)值之差。定義Ｋ0為放大系數(shù)，則Ｋ0可表示為,K0的物理意義是把系統(tǒng)的輸入變化量放大Ｋ0倍。Ｋ0越大，表明該信號通道輸入信號對輸出的作用越強。若同時有幾個輸入變量作用于被控變量，則應選擇放大系數(shù)較大的作為控制變量。對干擾通道，對應ＫF越大，則擾動對輸出變量的影響越大。,時間常數(shù)T0,以單容水槽為例，T0RCRA。,兩個不同截面積A1，A2水槽，若A2A1,即T0越大，則需要更多時間到達液位設定值。,Q1T,HT,T0RCRA,T0是標志系統(tǒng)動態(tài)過程響應快慢的參數(shù)。對控制通道，T0大，則系統(tǒng)響應平穩(wěn)，系統(tǒng)較穩(wěn)定，但調節(jié)時間長；T0小一點對控制有利。對干擾通道，時間常數(shù)TF越大，對控制越有利。,輸入為單位階躍信號，且且K1時，對HT求導數(shù)，得,0632,當時，當時，當時，,滯后時間Τ,滯后分為純滯后，容量滯后和傳輸滯后。純滯后Τ0由于物料的傳輸需要一定時間而產生的滯后。,帶純滯后的一階系統(tǒng)可分解為一個獨立的一階環(huán)節(jié)和一個獨立的滯后環(huán)節(jié)。帶純滯后的一階系統(tǒng)的響應曲線與無純滯后的一階系統(tǒng)的響應曲線，形狀完全一致，僅相差純滯后時間Τ0。,容量滯后ΤC由于系統(tǒng)中物料或能量的傳遞需要克服一定的阻力而產生的滯后。表現(xiàn)為輸入變化后，輸出的變化相當緩慢，在一段時間后，才逐漸顯著變化。,可用作圖法求等效ΤC。在響應曲線的拐點作切線，則,令則在模型精度要求不高情況下，可將類似系統(tǒng)近似為一個純滯后環(huán)節(jié)和一個一階環(huán)節(jié)近似表示,實際控制系統(tǒng)中，滯后時間Τ表現(xiàn)為信號傳輸滯后，容量滯后等形式；測量儀表中的測量傳輸滯后，使得變量的變化不能及時得到反饋信號；調節(jié)器中的控制傳輸滯后，使得控制作用不能及時調節(jié)控制變量；滯后時間Τ對控制是不利的。,213建?；痉椒ǘy試法建模,機理法建模需要一定條件，但多數(shù)工業(yè)過程機理復雜，難以理論分析建立模型。測試法建模即不需要了解對象的工作機理，依據輸入輸出實驗數(shù)據，通過過程辨識和參數(shù)估計的方法建立模型。,響應曲線法利用過程對象的響應曲線，并通過數(shù)學處理將其擬和成近似的傳遞函數(shù)數(shù)學模型。響應曲線是通過試驗的方法得到。響應曲線可以有很多種，比如階躍響應曲線；頻域響應曲線；隨機信號曲線等等。,分兩步1、測取響應曲線響應曲線常用階躍響應曲線。在穩(wěn)態(tài)工況時，改變輸入，測取響應曲線。稱為階躍響應測試法建模；,階躍響應曲線測試法建模,響應曲線測試法建模,實際對象的階躍響應,響應曲線測試法建模,2、對曲線進行參數(shù)估計。由響應曲線，估計出被控過程數(shù)學模型的特征參數(shù)。如一階慣性環(huán)節(jié)中的Ｔ、Ｋ、Τ等。,響應曲線測試法建模,實際應用中應注意（１）階躍信號的幅度一般取正常工作信號的5％～15％。（２）在穩(wěn)定工況下進行。（３）在相同條件下多重復幾次。（４）在被控量的不同設定值和正反階躍下多次測試。,（一）階躍響應曲線法,（二）矩形脈沖響應曲線法,實際系統(tǒng)中，當階躍信號的幅度較大實際系統(tǒng)不允許時，可用矩形脈沖輸入代替階躍輸入，即階躍輸入施加一小段時間后切除。得到矩形脈沖響應曲線。再通過矩形脈沖響應曲線計算求得階躍響應曲線。,,通過矩形脈沖響應得到階躍響應方法原理矩形脈沖信號可視為兩個階躍信號的疊加。設為一階躍信號。,（二）矩形脈沖響應曲線法,若對象為線性，滿足疊加特性，則矩形脈沖響應曲線正階躍響應曲線負階躍響應曲線,（二）矩形脈沖響應曲線法,求階躍響應曲線為那么，通過遞推，有舉例,例,第二步參數(shù)估計,分兩步參數(shù)估計前，首先根據驗前知識、精度要求等，確定數(shù)學模型的結構。由階躍響應曲線，估計出被控過程數(shù)學模型的特征參數(shù)。如一階慣性模型結構中的Ｔ、Ｋ、Τ等。,數(shù)學模型的結構（1）,大多數(shù)工業(yè)過程自衡對象可用一階、二階、一階加延時、二階加延時來近似描述。,少數(shù)非自衡過程對象可用積分、一階慣性、二階慣性、延時來近似描述。,數(shù)學模型的結構（2）,確定模型基本結構原則（1）利用被控對象的驗前知識。如一級水槽是一階系統(tǒng)；N級水槽是N階系統(tǒng)；電加熱爐是一階慣性環(huán)節(jié)等。（2）根據建模的目的對模型精確性要求取合理模型。,數(shù)學模型的結構,1由階躍響應確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù),參數(shù)辨識方法（1）計算法階躍信號幅值穩(wěn)態(tài)值取幅值分別為穩(wěn)態(tài)值的087，0632，033的時間為,1由階躍響應確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù),1）靜態(tài)放大系數(shù)K02）時間常數(shù)T0一階慣性環(huán)節(jié)時域歸一化響應可得,1由階躍響應確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù),1由階躍響應確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù),驗證得到Ｔ０后可用2Ｔ０和Ｔ０/2處的幅值進行校驗。,（2）半對數(shù)圖解法由有化為常用對數(shù)形式有,1由階躍響應確定一階環(huán)節(jié)的特性參數(shù),如果曲線在T0處斜率為0，隨后斜率增大，到達拐點D后斜率減小，曲線為S形。則可以用一階慣性加滯后來近似。參數(shù)辨識K0T0Τ,2由階躍響應確定一階加滯后的特性參數(shù),假設輸入階躍幅度X0,K0求法與前面相同。通過拐點D作切線，交時間軸于B,交穩(wěn)定線于A，A時間為C。滯后時間ΤOB時間常數(shù)T0BC缺點D點選擇隨意性大，造成參數(shù)準確性差。,1切線法,,存在純滯后的，在曲線拐點作切線，可得,1）將YT轉化為無量綱形式2）階躍響應為,（2）計算法,3）取T2T1Τ,得4）化簡得,5）取YT1039，YT2063,由圖求出相應的T1和T2，得6）校驗取YT3055,YT4087,YT50,由圖求出相應的T3和T4，得7）校驗結果如果校驗結果相差較大，需要用更高階模型結構。,T3,T4,T5,當一階環(huán)節(jié)精度不能滿足要求或高階系統(tǒng)具有更高精度，應該用高階模型。二階或N階慣性環(huán)節(jié)參數(shù),參數(shù)辨識K0T1T2（1）兩點法1）化成無量綱形式2）如果有純滯后，根據曲線開始出現(xiàn)變化的時間，確定Τ0。,3由階躍響應曲線估計二階或N階慣性環(huán)節(jié)特性參數(shù),3）將坐標平移Τ0，把傳遞函數(shù)W0S寫成時域響應的形式4）取YT104，YT208，由圖求出相應的T1和T2，得,化簡得當，對象為1階，時間常數(shù)；當，時間常數(shù)；,當，為一階系統(tǒng)；當，對象為二階；當，對象為N階（2），由查表確定階數(shù)。,N階慣性環(huán)節(jié)對象與T1/T2的關系數(shù)學模型估計時間常數(shù)T,例,解估計一階慣性環(huán)節(jié)，K00193。YT1039，YT2063，得到T11279S,T21935S,利用兩點法估計二階慣性環(huán)節(jié)，K00193。YT1040，YT2080得到T113031S,T227793S，算得T1/T2≈046T1T295,（2）半對數(shù)圖解法,二階慣性系統(tǒng)時域表達式當T1T2,則在一定時間后，T2所對應的響應可以忽略。,由半對數(shù)圖2直線的斜率即為1/2303T1曲線相減后得到曲線3斜率即為1/2303T2,由響應曲線求K0T1T2ΤOAΤ0TABDTCED根據TC/TA,在圖220中得到A,B,C通過橫向得到縱坐標分別為T2/TA，T1/TA，ΤC/TAΤΤ0ΤC,4由階躍響應曲線估計二階加滯后環(huán)節(jié)特性參數(shù),5由階躍響應曲線確定無自衡過程特性參數(shù),無自衡能力過程時域則在曲線斜率最大處作切線，有,,,2,四、最小二乘法建模（了解）,最小二乘法是一種過程離散時間模型的建模方法；即根據過程的輸入、輸出實驗數(shù)據來推算出結構模型中的參數(shù)值，它是簡單而實用的方法之一。,過程建?；蛘呦到y(tǒng)建模的任務1、是確定模型的結構2、是確定模型結構中的參數(shù)值,,2,最小二乘法的目標在獲得過程或系統(tǒng)的輸入、輸出序列數(shù)據后，求得最佳的參數(shù)值，以使系統(tǒng)方程在最小方差意義上與輸入輸出數(shù)據相符合，采用實際觀察值代表模型的輸出。,一）最小二乘法參數(shù)估計原理,2,,2,2,,2,其他測試法建模方法,其他測試法建模介紹（了解）,頻率特性響應測試法1、頻率特性響應測試法通過對象的頻率特性求得數(shù)學模型。頻率特性響應測取在過程對象的輸入端加入某一頻率的正弦波信號，則對象的輸出亦呈周期性的正弦波變化，得到幅值和相位均與輸入信號不同的輸出信號。,頻率特性測試法建模,只要測得不同頻率下的輸出與輸入的振幅比，得到幅頻特性；輸出與輸入之間的信號相位差，獲得被測過程對象的相頻特性；幅值特性和相位特性構成了對象的頻率特性。,頻率特性和數(shù)學模型的關系若系統(tǒng)（或元件）的數(shù)學模型為GS，則其頻率特性為GJΩ。這就是說，只要將傳遞函數(shù)中的復變量S用純虛數(shù)JΩ代替，就可以得到頻率特性。,頻率特性測試法建模,,,其他測試法介紹,在線閉環(huán)試驗法由系統(tǒng)的在線調節(jié)響應來估計對象的數(shù)學模型步驟1、開環(huán)用階躍測滯后時間Τ；2、閉環(huán)純比例Δ作用下，在等幅振蕩下，記錄TS3、由Τ、Δ、TS估計數(shù)學模型。K為對象靜態(tài)放大倍數(shù)，執(zhí)行器放大倍數(shù)，變送器放大倍數(shù)乘積。,偽隨機信號法用偽隨機二位式序列（M序列）作為對象的輸入信號，通過計算輸出序列與輸入之間的互相關函數(shù)，來得出脈沖響應函數(shù)。計算機仿真,其他測試法介紹,

簡介：統(tǒng)計過程控制SPC,1,概述◎統(tǒng)計方法的定義資料的收集、整理與解釋，并導出結論或加以推廣?！蛸Y料種類計數(shù)值（間斷資料，DISCRETEDATA）計量值（連續(xù)資料，CONTINUOUSDATA）◎資料來源原材料過程（工序參考）檢驗（產品特性）,2,群體與樣本,ＮΜ,,S,,,,,3,數(shù)字數(shù)據處理的步驟1原始資料審核保存資料的真實性。2分類的決定分成幾類，避免重復及遺漏。3分類后整理進行歸類。4列表根據結果編成適用的表式。5繪圖繪成統(tǒng)計圖。,4,統(tǒng)計技術之應用1市場分析2產品設計3相依性規(guī)格、壽命及耐用性預測4過程控制及過程能力研究5過程改善6安全評估／風險分析7驗收抽樣8數(shù)據分析，績效評估及不良分析,5,SPC使用之統(tǒng)計技術1柏拉圖（決定控制重點）2統(tǒng)計檢定3控制圖4抽樣計劃5變異數(shù)分析／回歸分析,6,過程控制系統(tǒng),7,過程控制系統(tǒng)1過程過程是指人員、設備、材料、方法及環(huán)境的輸入，經由一定的整理程序而得到輸出的結果，一般稱之成品。成品經觀察、測量或測試可衡量其績效。SPC所控制的過程必須符合連續(xù)性原則。2績效報告從衡量成品得到有關過程績效的資料，由此提供過程的控制對策或改善成品。3過程中對策是防患于未然的一種措施，用以預防制造出不合規(guī)格的成品。4成品改善對已經制造出來的不良品加以選別，進行全數(shù)檢查并返工/返修或報廢。,8,常態(tài)分配,9,常態(tài)分配,,,,,10,控制界限的構成,,11,普通原因與特殊原因之變異¤普通原因過程中變異因素是在統(tǒng)計的控制狀態(tài)下，其產品之特性有固定的分配。¤特殊原因過程中變異因素不在統(tǒng)計的控制狀態(tài)下，其產品之特性沒有固定的分配。,12,過程中只有普通原因的變異,,13,過程中有特殊原因的變異,,14,第一種錯誤與第二種錯誤ΑRISKΒRISK,,15,第一種錯誤與第二種錯誤ΑRISKΒRISK,16,普通原因與特殊原因之對策1特殊原因之對策（局部面）L通常會牽涉到消除產生變異的特殊原因L可以由過程人員直接加以改善L大約能夠解決15之過程上的問題2普通原因之對策（系統(tǒng)面）L通常必須改善造成變異的共同問題L經常需要管理階層的努力與對策L大約85的問題是屬于此類系統(tǒng),17,SPC導入流程,18,控制圖的應用,19,控制圖的選擇,計數(shù)值,計量值,N1,控制圖的選擇,,,,,,,,,,,,,,,,N≧2,N25,N3或5,N≧10,不是,是,不是,是,缺點數(shù),不良數(shù),,,,控制圖,控制圖,控制圖,控制圖,P控制圖,PN控制圖,U控制圖,C控制圖,,,,,,20,計量值／計數(shù)值控制圖公式匯總,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,21,控制圖（平均值與全距）1公式1控制圖CLUCL＋A2LCL－A22R控制圖CLUCLD4LCLD32實例某工廠制造一批紫銅管，應用R控制圖來控制其內徑，尺寸單位為M/M，利用下頁數(shù)據表之資料，求得其控制界限并繪圖。（N5）,,,,,22,－R控制圖用數(shù)據表,產品名稱紫銅管機械號碼XXX質量特性內徑操作者XXX測定單位M/M測定者XXX制造場所XXX抽樣期限自年月日至年月日,23,R繪圖步驟1將每樣組之與Ｒ算出記入數(shù)據表內。2求與Ｒ＝＝＝5016＝＝＝483查系數(shù)A2，D4，D3A2＝058，D4＝211，D3＝負值（以0代表）,,,,,,,,,24,R繪圖步驟,4求控制界限1控制圖CL＝＝5016UCL＝＋A2＝5016＋05848＝5293LCL＝－A2＝5016－05848＝47392R控制圖CL＝＝48UCL＝D4＝01148＝1013LCL＝D3＝048＝0,,,,25,,–R繪圖步驟,5將控制界限繪入控制圖6點圖7檢討控制界限,,26,–R控制圖,,,,27,WORKSHOP–R范例,某產品制成后，經常發(fā)現(xiàn)不良品，今利用–R控制圖控制其質量特性，每天取樣2次，每次樣本大小N5，下表是10天內所收集之數(shù)據（由同一作業(yè)員操作同一部機器所得之數(shù)據），試計算–R控制圖之控制界限，并繪成控制圖。,,28,P控制圖不良率,1公式1公組樣本大小N相等時CL＝UCL＝＋3LCL＝－32N不等，且相差小于20時CL＝UCL＝＋3LCL＝－3,,,,29,P控制圖不良率,3N不等，且相差大于20時CL＝UCL＝＋3LCL＝－3,,,30,P控制圖不良率,,2實例某工廠制造外銷產品，每2小時抽取100件來檢查，將檢查所得之不良品數(shù)據，列于下表，利用此項數(shù)據，繪制不良率P控制圖，控制其質量,31,P控制圖繪圖步驟,1求控制界限CL＝＝＝005＝5UCL＝＋3＝1154LCL＝－3（為負值，視為0）,,,,32,P控制圖繪圖步驟2點繪控制圖,,33,WORKSHOPP范例某工廠之生產線，每分鐘制造產品200個，今為控制其焊錫不良，采用不良率控制圖加以控制，每2小時抽查200個，試根據下列資料計算不良率控制圖之中心線及控制界限，并繪制其控制圖。,34,計量值控制圖常用之系數(shù)表,35,常態(tài)分配統(tǒng)計量抽樣分配常數(shù)表,36,控制圖的判定方法,L正常點子之動態(tài)之控制圖，如圖一。1多數(shù)的點子，集中在中心線附近，且兩邊對稱。2少數(shù)的點子，落在控制界限附近。3點子之分布呈隨機狀態(tài)，無任何規(guī)則可尋。4沒有點子超出控制界限外就是有也很少。,37,控制圖的判定方法,L不正常點子之動態(tài)之控制圖1在中心線附近無點子。此種型態(tài)通常稱之為“混合型”，因樣本中可能包括兩種群體，其中一種偏大，另一種偏小，如圖二。2在控制界限附近無點子。此種型態(tài)通常稱之為”層別型”，因為原群體可能已經加以檢剔過，如圖三。3有點子逸出控制界限之現(xiàn)象。此種型態(tài)通常稱之為”不穩(wěn)定型”，如圖四。,38,,,39,A、控制圖的判讀法,控制圖之不正常型態(tài)之鑒別是根據概率之理論而加以判定的，當出現(xiàn)下述之一項者，即為不正常之型態(tài)，應調查其可能出現(xiàn)的原因。,40,,檢定規(guī)則13點中有2點在A區(qū)或A區(qū)以外者口訣3分之2A檢定規(guī)則25點中有4點在B區(qū)或B區(qū)以外者口訣5分之4B,41,檢定規(guī)則3有8點在中心線之兩側，但C區(qū)并無點子者。（口訣8缺C）,,,42,檢定規(guī)則41連續(xù)五點繼續(xù)上升或下降－注意以后動態(tài)。（如圖A）2連續(xù)六點繼續(xù)上升或下降－開始調查原因。如圖B3連續(xù)七點繼續(xù)上升或下降－必有原因，應立即采取措施。如圖C,,,43,檢定規(guī)則5點子出現(xiàn)在中心線的單側較多時，有下列狀況者A連續(xù)11點中至少有10點B連續(xù)14點中至少有12點C連續(xù)17點中至少有14點D連續(xù)20點中至少有16點檢定規(guī)則6點出現(xiàn)在控制圖界限的近旁時一般以超出2Σ控制界限的點為調整基準，出現(xiàn)下列情形時，可判定過程發(fā)生異常A連續(xù)3點中有2點以上時B連續(xù)7點中有3點以上時C連續(xù)10點中有4點以上時,44,SPC應用所遇到的困難,1少量多樣之生產型態(tài)，不勝控制。2控制計劃不實際，無法落實。3使用SPC前未作充分準備。例如過程及控制特性之確定，決定測量方法，數(shù)據如何收集等。4欠缺統(tǒng)計技術。5統(tǒng)計計算太過繁瑣費時。6測量數(shù)據之有效數(shù)字位數(shù)未標準化。7管理階層不支持。,53,SPC能解決之問題,1經濟性有效的抽樣控制，不用全數(shù)檢驗，不良率和成本得以控制。使過程穩(wěn)定，能掌握質量、成本與交期。2預警性過程的異常趨勢可實時對策，預防整批不良,以減少浪費。3分辨特殊原因作為局部問題對策或管理階層系統(tǒng)改進之參考。4善用機器設備估計機器能力，可妥善安排適當機器生產適當零件。5改善的評估過程能力可作為改善前后比較之指南。,54,過程能力分析,1CP（精密度，PRECISION）CP＝T/6Σ（雙邊規(guī)格）CP＝（SU－）/3Σ或（－SL）/3Σ（單邊規(guī)格）2CPK（過程能力，PROCESSCAPABILITYINDEX）CPK＝（1－│CA│）CP；（SU－）/3ΣOR（－SL）/3Σ取最小的數(shù)值,,,,,,55,過程能力分析,4不良率P↓（綜合評價）1ZU＝3CP（1＋CA）超出下限PUZL＝3CP（1－CA）超出上限PLP＝PU％＋PL總不良率2ZU＝（SU－）/Σ，ZL＝（SL－）/Σ5定義1過程平均值3T公差2Σ過程標準差4SC規(guī)格中心,,,,56,例某產品的電性規(guī)格是560±10M/M，經檢驗一批后,得出±3Σ為561±9M/M。求1CP2CPK3P,57,過程能力等級判斷及處置建議－CP,59,過程能力等級判斷及處置建議－CPK,60,過程能力等級判斷及處置建議－P,61,過程能力分析之用途,1提供資料給設計部門，使其能盡量利用目前之過程能力，以設計新產品。2決定一項新設備或翻修之設備能否滿足要求。3利用機械之能力安排適當工作，使其得到最佳之應用。4選擇適當之作業(yè)員、材料與工作方法。5過程能力較公差為窄時，用于建立經濟控制界限。6過程能力較公差為寬時，可設定一適當?shù)闹行闹?，以獲得最經濟之生產。7用于建立機器之調整界限。8是一項最具價值之技術情報資料。,62,過程能力分析之應用,1對設計單位提供基本資料。2分派工作到機器上。3用來驗收全新或翻新調整過的設備。4選用合格的作業(yè)員。5設定生產線的機器。6根據規(guī)格公差設定設備的控制界限。7當過程能力超越公差時，決定最經濟的作業(yè)水準。8找出最好的作業(yè)方法。,63,利用控制圖控制過程之程序,1繪制「過程流程圖」，并用特性要因圖找出每一工作順序的制造因素（條件）及質量特性質。2制訂操作標準。3實施標準的教育與訓練。4進行過程能力解析，確定控制界限。5制訂「質量控制方案」，包括抽樣間隔、樣本大小及控制界限。6制訂控制圖的研判、界限的確定與修訂等程序。7繪制過程控制用控制圖。,64,利用控制圖控制過程之程序,8判定過程是否在控制狀態(tài)（正常）。9如有異?，F(xiàn)象則找出不正常原因并加以消除。10必要時修改操作標準（甚至于規(guī)格或公差）。,65,過程能力評價之時期,分定期與不定期兩種1定期評價每周、每月、每季。2不定期評價由技術單位規(guī)定，當有下列變動時，須實施之1買入新設備時。2機器設備修理完成時。3工作方法變更時。4其它過程條件（因素）變更時。,66,過程能力評價之時期,5某種過程發(fā)生不良時，對上一道過程作系列之評價。6顧客訂單有特別要求時。7企業(yè)開發(fā)某一特殊新產品時。,67,掌握過程控制之主要因素,1人員方面1人人有足夠之質量意識。了解質量之重要性。了解自己工作之質量重要性。有責任意識，愿意將質量做好，進行自我檢查等工作。（對質量負責之意識；我做之工作，由我保證）。2人人有品管之能力（指作業(yè)者）。給予完整之檢驗說明。,68,掌握過程控制之主要因素,給予適當之測量儀器、設備、工具。施予檢驗訓練和培訓測定值讀取方法、測定器正確使用法。給予清楚之質量判斷基準和準則。新進人員培訓應重視。3提高「檢查精度」檢查治具化、物理化（感官檢查）、（限度樣本）。自動檢查之采用。防錯措施/方法（FOOLPROOF）之采用。,69,掌握過程控制之主要因素,多能工種訓練和培訓（人員請假時，不良增加之防止）。品管人員要有充分的訓練和培訓。4提高人員能力或技能教育培訓、訓練、再教育培訓。激發(fā)問題意識，改善意識。不斷地改善使工作更好做，而不會錯，檢查精度愈高。,70,掌握過程控制之主要因素,2材料方面1要有優(yōu)良之協(xié)力廠商選擇質量意識高，有信用，有完整品控制度之廠商承制。有適當之廠商獎勵辦法（激勵、考核制度）。適價政策。整合協(xié)力廠商，使其依存度提高。,71,掌握過程控制之主要因素,2交貨質量之確保制訂新材料、部品/部件之認定辦法。要有清楚、明確之質量要求。有采購合同時，要有「質量要求」條款。如產品結構、尺寸、試驗項目、方法、規(guī)格、不合格處理、質量保證期間處理方式、包裝方法、運輸方法。廠商應自我質量保證，交貨時應附送「產品出廠檢驗報告」。進料時作檢查或審核。定時、不定時進行信賴性監(jiān)查。合適的廠商輔導辦法（培育）。,72,掌握過程控制之主要因素,3交貨后產品質量之確保良好之儲運管理。?先進先出?整理整頓?ABC分類管理。作業(yè)者自我檢查，產品質量再確保。,73,掌握過程控制之主要因素,3機具設備方法1適當?shù)脑O備（機械、治工具、計測器）精度要足夠。性能要穩(wěn)定。2良好之保養(yǎng)──使性能穩(wěn)定要有完善之設備管理規(guī)定，訂定年度保養(yǎng)計劃，并按計劃對其進行保養(yǎng)。?日常維護保養(yǎng)作業(yè)者負責（日常檢查、保養(yǎng)記錄表）。?定期維護保養(yǎng)周保養(yǎng)、月保養(yǎng)、季保養(yǎng)、年保養(yǎng)等（定期檢查報告書）。,74,掌握過程控制之主要因素,?保養(yǎng)基準、作業(yè)標準。?備品備件管理。?異常處理。保養(yǎng)人員要有足夠之教育訓練以提升保養(yǎng)技能（高度自動化、無人化保全更為重要）。設備之精度管理－保養(yǎng)、過程資料應活用。,75,掌握過程控制之主要因素,3正確之操作有完整之操作說明。操作員之訓練。4設備之改善保全人員、技術人員改善。項目改善。作業(yè)者改善（如QCC）。不斷檢討改善，使設備更精良，不使有第二次之類似故障（再發(fā)防止）。,76,掌握過程控制之主要因素,4工作方法方面1具備完整之作業(yè)標準書（指導書）并與現(xiàn)行作業(yè)完全相符。每月一次，全員確認是否需要修訂（適時修訂）。鼓勵找出更佳方法（問題、質量、改善意識），使成為目前所知最佳合理的方法。,77,掌握過程控制之主要因素,2作業(yè)員充分了解作業(yè)標準書之內容要徹底地指導。使其完全了解并熟記在心里，能夠自己書寫、修訂是最理想的。激勵、考試、詢問。3嚴格遵守作業(yè)標準書的內容要讓作業(yè)者知道遵守作業(yè)標準書之重要性。主管要有決心，嚴格地指導。干部應做檢查、審核與確認之工作。4工程層別與職能分類,78,

簡介：200511,層冷控制模型在熱帶軋制中的應用,龔殿堯軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（東北大學）,,軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室,,200511,,1功能概述11主要設備概述12與其它功能的關系13控制模型描述14啟動邏輯15控制方式16控制模式17控制策略,2主要功能模塊21計算準備處理22預設定模塊23修正設定模塊24自學習模塊3通用處理模塊31常規(guī)冷卻設定32冷卻速度設定33常規(guī)冷卻再設定34冷卻速度再設定4數(shù)學模型說明,主要內容,200511,,層流冷卻設備安裝在精軋機出口機架至卷取機之間，在過程自動化系統(tǒng)和基礎自動化系統(tǒng)的控制之下，根據帶鋼精軋出口的帶鋼溫度、速度等數(shù)據和其它工藝設備參數(shù)，經過模型運算（包括預設定計算、修正設定計算、自學習計算），控制層流冷卻區(qū)的冷卻設備的集管組態(tài)，實現(xiàn)對帶鋼的冷卻模式、卷取溫度和冷卻速率的控制，將熱軋帶鋼按預定路徑冷卻到工藝要求的卷取溫度，使其力學性能和金相組織結構達到預定的質量要求。,1功能概述,層流冷卻過程設定模型,200511,,11主要設備概述,,200511,,12層冷模型與其它功能的關系,,過程設定系統(tǒng),層冷模型,PDI數(shù)據,精軋設定數(shù)據,實測數(shù)據,,,歷史數(shù)據,層別數(shù)據,自學習,設定結果,,,,,,Ⅰ級,Ⅱ級,,,,,,報警信息,,,,,報表文件,,終端,,200511,,13層冷模型描述,,層冷模型六部分,計算準備處理,預設定計算,修正設定計算,反饋控制計算,自學習計算,控制終了處理,如鋼種組別、冷卻模式、特殊控制模式以及模型計算時的各種參數(shù)數(shù)據,,進行與帶鋼頭部的冷卻集管組態(tài)的預設定,,修正與帶鋼各樣本段對應的冷卻集管組態(tài),由基礎自動化完成,基于控制目標的實測值和模型計算值之間的偏差，對控制模型中的學習項進行修正，糾正模型預報偏差，以提高模型的預報精度，改善控制效果,,由基礎自動化完成,200511,,,,帶鋼位置的過程控制級跟蹤模型中各種組別的確定常規(guī)冷卻控制設定計算（僅以卷取溫度為控制目的）冷卻速度控制計算一組集管內的水冷溫降計算空冷溫降計算,其它功能還包括,,200511,,14啟動邏輯,200511,,15冷卻控制方式,,,,,200511,,16冷卻模式,?缺省模式,200511,,17冷卻策略,,,,,前段主冷顯微組織以鐵素體和珠光體為主的普碳鋼和優(yōu)質結構鋼,后段主冷顯微組織以鐵素體和貝氏體為主的的雙相鋼，以及厚度小于17MM的碳素鋼和低級硅鋼的冷卻,稀疏冷卻以控制微合金元素的碳氮化物的析出為主的微合金鋼,按管稀疏,按組稀疏,200511,,21總體模塊關聯(lián),,2層冷控制模塊,200511,,22計算準備處理模塊,,計算準備,組別索引數(shù)據表查詢控制模式和策略模型其它參數(shù)熱頭熱尾處理頭部特殊處理,200511,,23預設定模塊,,預設定計算的主要功能是根據帶鋼精軋出口預報溫度、速度、帶鋼目標厚度、帶鋼厚度預報值、卷取目標溫度及冷卻控制策略等進行層流冷卻控制設定預計算。設定計算輸出結果為初始集管組態(tài)。,200511,,24修正設定模塊,,根據實測的各段的平均終軋溫度、速度和厚度，利用與預設定計算相同的模型計算各個區(qū)段的特有組態(tài)，由跟蹤系統(tǒng)起動修正設定計算并確定輸出時刻,200511,,段跟蹤及前饋控制功能,根據實測的精軋出口溫度FDT和所選定的控制模式計算必要冷卻量，對噴水組態(tài)進行微調。此項微調按照分段長度周期進行，因而需要對帶鋼進行分段和段跟蹤。,200511,,熱頭熱尾處理功能,為了保證硬質材、厚板的頭尾部的卷形良好和方便卷取，需要將帶鋼頭尾部的溫度提高，此功能稱為熱頭熱尾處理?？梢酝ㄟ^把帶鋼頭尾端的目標溫度在某一定區(qū)間范圍提高來實現(xiàn)熱頭熱尾功能。,尾部速度預測及溫度補償,由基礎自動化級完成,200511,,25自學習計算,,水冷自學習,空冷自學習,前段,后段層冷出口有高溫計,,,,短期自學習,長期自學習,頭部中部尾部,熱流密度系數(shù),學習系數(shù)穩(wěn)定,200511,,3通用處理模塊功能說明,31常規(guī)冷卻控制設定,主冷區(qū)集管溫降示意圖,,200511,,最末集管開啟順序,,各組集管后的帶鋼溫度及必要冷卻量的計算,200511,,32常規(guī)冷卻再設定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第I組集管水冷溫降,第J組集管水冷溫降,每根集管的水冷溫降,末集管中每根集管的水冷溫降,空冷時卷取溫度,目標卷取溫度,冷卻區(qū)位置,CT點,,FDT點,,溫度,FDT,,,,,,,,,,,,,,①控制點到本次計算時刻已通過集管組的水冷溫降累積值,②,①,②控制點由下一時刻開始的必要冷卻量,200511,,控制點再控制點的定義,控制點的個數(shù)為N_CONTROLINT（帶鋼長度/跟蹤區(qū)段長度）再計算點個數(shù)為3再計算開始區(qū)個數(shù)3,計算點之前的帶鋼溫度,必要冷卻量,從再計算區(qū)開始的集管組態(tài),,,200511,,,33冷卻速度設定計算,1、從FDT到P1的冷卻過程；2、是從P1到P2的冷卻過程；3、是從P2到目標卷取溫度的冷卻過程。,200511,,,,式中，ΔTLAST必要冷卻量；FDT實測終軋溫度；ΔTX到當前計算區(qū)間為止的帶鋼冷卻溫降累積值；ΔTFBK反饋段的初始溫降；ΔTAIR_BEFORE從再計算區(qū)到使用的卷取高溫計處的空冷溫降；ΔTAIRI第I組集管對應的空冷溫降；ΔTVT垂直噴射溫降。,1、再計算點在P1集管組之前（包括P1集管組）；2、再計算點在P1集管組和P2集管組之間（包括P2集管組）；3、是再計算點在P2后。,34冷卻速度再設定計算,200511,,層冷冷卻能力穩(wěn)定,層冷冷卻能力均勻,精軋出口厚度均勻,精軋出口速度均勻,,,4現(xiàn)場應用條件,精軋出口溫度均勻,板坯出爐溫度均勻,良好的冷卻效果,預設冷卻路徑,理想的組織性能,,,全線的高精度軋制及相關的輔助功能，以及對設備、模型的精心維護,200511,,現(xiàn)場特殊情況,,過程設定系統(tǒng),層冷模型,PDI數(shù)據,精軋設定數(shù)據,實測數(shù)據,,,歷史數(shù)據,層別數(shù)據,自學習,設定結果,,,,,,Ⅰ級,Ⅱ級,,,,,,報警信息,,,,,報表文件,,終端,,,,,200511,,,4現(xiàn)場特殊情況下的特殊處理,,,,文件保存,N5,200511,,,4現(xiàn)場應用效果,200511,,,4現(xiàn)場應用效果,單根集管溫降大,現(xiàn)場設備不穩(wěn)定,其它工藝水平不高,RAL開發(fā)的層冷Ⅱ級過程控制模型，在現(xiàn)場條件較差的情況下，取得較好的實際應用效果,200511,,,,,,,,謝謝大家,結束頁,DYGONG21CNCOM,

簡介：200511,層冷控制模型在熱帶軋制中的應用,龔殿堯軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（東北大學）,,軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室,,200511,,1功能概述11主要設備概述12與其它功能的關系13控制模型描述14啟動邏輯15控制方式16控制模式17控制策略,2主要功能模塊21計算準備處理22預設定模塊23修正設定模塊24自學習模塊3通用處理模塊31常規(guī)冷卻設定32冷卻速度設定33常規(guī)冷卻再設定34冷卻速度再設定4數(shù)學模型說明,主要內容,200511,,層流冷卻設備安裝在精軋機出口機架至卷取機之間，在過程自動化系統(tǒng)和基礎自動化系統(tǒng)的控制之下，根據帶鋼精軋出口的帶鋼溫度、速度等數(shù)據和其它工藝設備參數(shù)，經過模型運算（包括預設定計算、修正設定計算、自學習計算），控制層流冷卻區(qū)的冷卻設備的集管組態(tài)，實現(xiàn)對帶鋼的冷卻模式、卷取溫度和冷卻速率的控制，將熱軋帶鋼按預定路徑冷卻到工藝要求的卷取溫度，使其力學性能和金相組織結構達到預定的質量要求。,1功能概述,層流冷卻過程設定模型,200511,,11主要設備概述,,200511,,12層冷模型與其它功能的關系,,過程設定系統(tǒng),層冷模型,PDI數(shù)據,精軋設定數(shù)據,實測數(shù)據,,,歷史數(shù)據,層別數(shù)據,自學習,設定結果,,,,,,Ⅰ級,Ⅱ級,,,,,,報警信息,,,,,報表文件,,終端,,200511,,13層冷模型描述,,層冷模型六部分,計算準備處理,預設定計算,修正設定計算,反饋控制計算,自學習計算,控制終了處理,如鋼種組別、冷卻模式、特殊控制模式以及模型計算時的各種參數(shù)數(shù)據,,進行與帶鋼頭部的冷卻集管組態(tài)的預設定,,修正與帶鋼各樣本段對應的冷卻集管組態(tài),由基礎自動化完成,基于控制目標的實測值和模型計算值之間的偏差，對控制模型中的學習項進行修正，糾正模型預報偏差，以提高模型的預報精度，改善控制效果,,由基礎自動化完成,200511,,,,帶鋼位置的過程控制級跟蹤模型中各種組別的確定常規(guī)冷卻控制設定計算（僅以卷取溫度為控制目的）冷卻速度控制計算一組集管內的水冷溫降計算空冷溫降計算,其它功能還包括,,200511,,14啟動邏輯,200511,,15冷卻控制方式,,,,,200511,,16冷卻模式,?缺省模式,200511,,17冷卻策略,,,,,前段主冷顯微組織以鐵素體和珠光體為主的普碳鋼和優(yōu)質結構鋼,后段主冷顯微組織以鐵素體和貝氏體為主的的雙相鋼，以及厚度小于17MM的碳素鋼和低級硅鋼的冷卻,稀疏冷卻以控制微合金元素的碳氮化物的析出為主的微合金鋼,按管稀疏,按組稀疏,200511,,21總體模塊關聯(lián),,2層冷控制模塊,200511,,22計算準備處理模塊,,計算準備,組別索引數(shù)據表查詢控制模式和策略模型其它參數(shù)熱頭熱尾處理頭部特殊處理,200511,,23預設定模塊,,預設定計算的主要功能是根據帶鋼精軋出口預報溫度、速度、帶鋼目標厚度、帶鋼厚度預報值、卷取目標溫度及冷卻控制策略等進行層流冷卻控制設定預計算。設定計算輸出結果為初始集管組態(tài)。,200511,,24修正設定模塊,,根據實測的各段的平均終軋溫度、速度和厚度，利用與預設定計算相同的模型計算各個區(qū)段的特有組態(tài)，由跟蹤系統(tǒng)起動修正設定計算并確定輸出時刻,200511,,段跟蹤及前饋控制功能,根據實測的精軋出口溫度FDT和所選定的控制模式計算必要冷卻量，對噴水組態(tài)進行微調。此項微調按照分段長度周期進行，因而需要對帶鋼進行分段和段跟蹤。,200511,,熱頭熱尾處理功能,為了保證硬質材、厚板的頭尾部的卷形良好和方便卷取，需要將帶鋼頭尾部的溫度提高，此功能稱為熱頭熱尾處理?？梢酝ㄟ^把帶鋼頭尾端的目標溫度在某一定區(qū)間范圍提高來實現(xiàn)熱頭熱尾功能。,尾部速度預測及溫度補償,由基礎自動化級完成,200511,,25自學習計算,,水冷自學習,空冷自學習,前段,后段層冷出口有高溫計,,,,短期自學習,長期自學習,頭部中部尾部,熱流密度系數(shù),學習系數(shù)穩(wěn)定,200511,,3通用處理模塊功能說明,31常規(guī)冷卻控制設定,主冷區(qū)集管溫降示意圖,,200511,,最末集管開啟順序,,各組集管后的帶鋼溫度及必要冷卻量的計算,200511,,32常規(guī)冷卻再設定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第I組集管水冷溫降,第J組集管水冷溫降,每根集管的水冷溫降,末集管中每根集管的水冷溫降,空冷時卷取溫度,目標卷取溫度,冷卻區(qū)位置,CT點,,FDT點,,溫度,FDT,,,,,,,,,,,,,,①控制點到本次計算時刻已通過集管組的水冷溫降累積值,②,①,②控制點由下一時刻開始的必要冷卻量,200511,,控制點再控制點的定義,控制點的個數(shù)為N_CONTROLINT（帶鋼長度/跟蹤區(qū)段長度）再計算點個數(shù)為3再計算開始區(qū)個數(shù)3,計算點之前的帶鋼溫度,必要冷卻量,從再計算區(qū)開始的集管組態(tài),,,200511,,,33冷卻速度設定計算,1、從FDT到P1的冷卻過程；2、是從P1到P2的冷卻過程；3、是從P2到目標卷取溫度的冷卻過程。,200511,,,,式中，ΔTLAST必要冷卻量；FDT實測終軋溫度；ΔTX到當前計算區(qū)間為止的帶鋼冷卻溫降累積值；ΔTFBK反饋段的初始溫降；ΔTAIR_BEFORE從再計算區(qū)到使用的卷取高溫計處的空冷溫降；ΔTAIRI第I組集管對應的空冷溫降；ΔTVT垂直噴射溫降。,1、再計算點在P1集管組之前（包括P1集管組）；2、再計算點在P1集管組和P2集管組之間（包括P2集管組）；3、是再計算點在P2后。,34冷卻速度再設定計算,200511,,層冷冷卻能力穩(wěn)定,層冷冷卻能力均勻,精軋出口厚度均勻,精軋出口速度均勻,,,4現(xiàn)場應用條件,精軋出口溫度均勻,板坯出爐溫度均勻,良好的冷卻效果,預設冷卻路徑,理想的組織性能,,,全線的高精度軋制及相關的輔助功能，以及對設備、模型的精心維護,200511,,現(xiàn)場特殊情況,,過程設定系統(tǒng),層冷模型,PDI數(shù)據,精軋設定數(shù)據,實測數(shù)據,,,歷史數(shù)據,層別數(shù)據,自學習,設定結果,,,,,,Ⅰ級,Ⅱ級,,,,,,報警信息,,,,,報表文件,,終端,,,,,200511,,,4現(xiàn)場特殊情況下的特殊處理,,,,文件保存,N5,200511,,,4現(xiàn)場應用效果,200511,,,4現(xiàn)場應用效果,單根集管溫降大,現(xiàn)場設備不穩(wěn)定,其它工藝水平不高,RAL開發(fā)的層冷Ⅱ級過程控制模型，在現(xiàn)場條件較差的情況下，取得較好的實際應用效果,200511,,,,,,,,謝謝大家,結束頁,DYGONG21CNCOM,

簡介：200510,熱軋帶鋼層冷過程控制模型,軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（東北大學）,軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室,200510,1功能概述11主要設備概述12與其它功能的關系13控制模型描述14啟動邏輯15控制方式16控制模式17控制策略,2主要功能模塊21計算準備處理22預設定模塊23修正設定模塊24自學習模塊3通用處理模塊31常規(guī)冷卻設定32冷卻速度設定33常規(guī)冷卻再設定34冷卻速度再設定4數(shù)學模型說明,層冷過程控制模型主要內容,200510,層流冷卻設備安裝在精軋機出口機架至卷取機之間，在過程自動化系統(tǒng)和基礎自動化系統(tǒng)的控制之下，根據帶鋼精軋出口的帶鋼溫度、速度等數(shù)據和其它工藝設備參數(shù)，經過模型運算（包括預設定計算、修正設定計算、自學習計算），控制層流冷卻區(qū)的冷卻設備的集管組態(tài)，實現(xiàn)對帶鋼的冷卻模式、卷取溫度和冷卻速率的控制，將熱軋帶鋼按預定路徑冷卻到工藝要求的卷取溫度，使其力學性能和金相組織結構達到預定的質量要求。,1功能概述,層流冷卻過程設定模型,200510,11主要設備概述,,200510,12層冷模型與其它功能的關系,,過程設定系統(tǒng),層冷模型,PDI數(shù)據,精軋設定數(shù)據,實測數(shù)據,,,歷史數(shù)據,層別數(shù)據,自學習,設定結果,,,,,,Ⅰ級,Ⅱ級,,,,,,報警信息,,,,,報表文件,,終端,,200510,13層冷模型描述,,層冷模型六部分,計算準備處理,預設定計算,修正設定計算,反饋控制計算,自學習計算,控制終了處理,如鋼種組別、冷卻模式、特殊控制模式以及模型計算時的各種參數(shù)數(shù)據,,進行與帶鋼頭部的冷卻集管組態(tài)的預設定,,修正與帶鋼各樣本段對應的冷卻集管組態(tài),由基礎自動化完成,基于控制目標的實測值和模型計算值之間的偏差，對控制模型中的學習項進行修正，糾正模型預報偏差，以提高模型的預報精度，改善控制效果,,由基礎自動化完成,200510,,,帶鋼位置的過程控制級跟蹤模型中各種組別的確定常規(guī)冷卻控制設定計算（僅以卷取溫度為控制目的）冷卻速度控制計算一組集管內的水冷溫降計算空冷溫降計算,其它功能還包括,,200510,14啟動邏輯,200510,15冷卻控制方式,,,,,200510,,16冷卻模式,?缺省模式,200510,,17冷卻策略,,,,,前段主冷顯微組織以鐵素體和珠光體為主的普碳鋼和優(yōu)質結構鋼,后段主冷顯微組織以鐵素體和貝氏體為主的的雙相鋼，以及厚度小于17MM的碳素鋼和低級硅鋼的冷卻,稀疏冷卻以控制微合金元素的碳氮化物的析出為主的微合金鋼,按管稀疏,按組稀疏,200510,21總體模塊關聯(lián),,2層冷模型控制模塊,200510,22計算準備處理模塊,,計算準備,組別索引數(shù)據表查詢控制模式和策略模型其它參數(shù)熱頭熱尾處理頭部特殊處理,200510,,23預設定模塊,,預設定計算的主要功能是根據帶鋼精軋出口預報溫度、速度、帶鋼目標厚度、帶鋼厚度預報值、卷取目標溫度及冷卻控制策略等進行層流冷卻控制設定預計算。設定計算輸出結果為初始集管組態(tài)。,200510,,24修正設定模塊,,根據實測的各段的平均終軋溫度、速度和厚度，利用與預設定計算相同的模型計算各個區(qū)段的特有組態(tài)，由跟蹤系統(tǒng)起動修正設定計算并確定輸出時刻,200510,,段跟蹤及前饋控制功能,根據實測的精軋出口溫度FDT和所選定的控制模式計算必要冷卻量，對噴水組態(tài)進行微調。此項微調按照分段長度周期進行，因而需要對帶鋼進行分段和段跟蹤。,200510,熱頭熱尾處理功能,為了保證硬質材、厚板的頭尾部的卷形良好和方便卷取，需要將帶鋼頭尾部的溫度提高，此功能稱為熱頭熱尾處理。可以通過把帶鋼頭尾端的目標溫度在某一定區(qū)間范圍提高來實現(xiàn)熱頭熱尾功能。,尾部速度預測及溫度補償,由基礎自動化級完成,200510,25自學習計算,,水冷自學習,空冷自學習,前段,后段層冷出口有高溫計,,,,短期自學習,長期自學習,頭部中部尾部,熱流密度系數(shù),學習系數(shù)穩(wěn)定,200510,3通用處理模塊功能說明,31常規(guī)冷卻控制設定,主冷區(qū)集管溫降示意圖,,200510,最末集管開啟順序,,各組集管后的帶鋼溫度及必要冷卻量的計算,200510,32常規(guī)冷卻再設定,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,第I組集管水冷溫降,第J組集管水冷溫降,每根集管的水冷溫降,末集管中每根集管的水冷溫降,空冷時卷取溫度,目標卷取溫度,冷卻區(qū)位置,CT點,,FDT點,,溫度,FDT,,,,,,,,,,,,,,①控制點到本次計算時刻已通過集管組的水冷溫降累積值,②,①,②控制點由下一時刻開始的必要冷卻量,200510,控制點再控制點的定義,控制點的個數(shù)為N_CONTROLINT（帶鋼長度/跟蹤區(qū)段長度）再計算點個數(shù)為3再計算開始區(qū)個數(shù)3,計算點之前的帶鋼溫度,必要冷卻量,從再計算區(qū)開始的集管組態(tài),,,200510,,33冷卻速度設定計算,1、從FDT到P1的冷卻過程；2、是從P1到P2的冷卻過程；3、是從P2到目標卷取溫度的冷卻過程。,200510,,,式中，ΔTLAST必要冷卻量；FDT實測終軋溫度；ΔTX到當前計算區(qū)間為止的帶鋼冷卻溫降累積值；ΔTFBK反饋段的初始溫降；ΔTAIR_BEFORE從再計算區(qū)到使用的卷取高溫計處的空冷溫降；ΔTAIRI第I組集管對應的空冷溫降；ΔTVT垂直噴射溫降。,1、再計算點在P1集管組之前（包括P1集管組）；2、再計算點在P1集管組和P2集管組之間（包括P2集管組）；3、是再計算點在P2后。,34冷卻速度再設定計算,200510,空冷溫降模型,根據斯蒂芬－玻爾茨曼定律，利用帶鋼散失的熱量等于熱焓量的變化這一熱平衡關系推出,200510,垂直噴射溫降模型,,200510,水冷側噴溫降模型,,,200510,熱流密度系數(shù)模型,,,,200510,上集管熱流密度模型,,,,,200510,下集管熱流密度模型,,,,,200510,每組集管溫降模型,,,,,200510,反饋計算模型,,,,,,200510,水冷短期自學習模型,,,,,,,學習系數(shù)瞬時值的計算,,,總空冷溫降,每一組集管的空冷溫降,帶鋼離開每一組集管的溫度,學習系數(shù)瞬時值平均值計算,修正計算,熱流密度系數(shù)的自學習,,,,,,,200510,空冷短期自學習模型,,,,,,,,層冷出口處目標溫度,,軋件熱輻射系數(shù)的修正系數(shù),新系數(shù)計算,200510,長期自學習模型,,,,,,,,,200510,,軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室,謝謝大家,

簡介：SPC學習提綱,SPC,SPC統(tǒng)計過程控制,STATISTICAL統(tǒng)計以數(shù)理統(tǒng)計為基礎,基于數(shù)據的科學分析和管理方法PROCESS過程任何一個有輸入輸出的活動6個要素5M1ECONTROL控制通過掌握規(guī)律來預測未來發(fā)展并實現(xiàn)預防,我們?yōu)槭裁葱枰猄PC,質量專業(yè)人員是管理小組中關鍵問題的解決者。SPC是質量管理的基本技術之一。,學習目的,目標用SPC思考（THINKINGINSPC）說明1）不包括SPC對企業(yè)發(fā)展的效益；2）不包括公式的推導和詳細的計算；3）為了方便說明，課程介紹均以生產制造為例，但不限于此。4）假設所有的學員都有基本的數(shù)學知識；5）介紹的方法及其計算公式以QS9000為準；,學習提綱,基本SPC統(tǒng)計學；SPC的核心工具控制圖；過程能力研究；量具重復性和再現(xiàn)性研究；,從數(shù)據中尋找規(guī)律,直方圖,圣任科技有限公司,一個實例,某工廠接收了一批外協(xié)廠制造的青銅軸承用于生產一種重要的儀器。但該廠不能信任生產這些軸承廠家的工作，決定對供應商提供的軸承進行分析。這些軸承的關鍵特性是它們的內徑，其規(guī)格為1376±0010英寸?，F(xiàn)抽取了100個青銅軸承，對它們的內徑進行仔細的測量，并記錄了測量結果。,100個青銅軸承內徑的測量值如下表,數(shù)據會告訴您什么呢,回答,數(shù)據列表不能表達出任何有實際意義的東西VIRTUALLYNOTHING必須對數(shù)據進行進一步分析。圖形可以幫助我們將數(shù)據轉換成信息。,數(shù)據列表,能否接受這批產品,與目標值相比較平均值13773與規(guī)格界限相比較極差（最大值最小值）138313700013數(shù)據分布的更進一步的信息數(shù)據分成10組后，落在每個區(qū)間內的數(shù)據個數(shù),1376±0010,制作頻數(shù)分布表,繪制直方圖,,,LSL,USL,,,,,,,分析直方圖,與規(guī)格限13661386進行比較，所有的測量值都在其范圍內（而且在/3S的范圍內）。分布基本上是對稱的，有一點點向右偏斜，但不嚴重。所以該廠決定接收這批青銅軸承。建議軸承的加工中心應該左移；,建立一個直方圖,收集整理數(shù)據定組數(shù)N算極差R定組距I確定組的中心點和各組界限制作頻數(shù)分布表繪制直方圖分析,直方圖告訴我們,數(shù)據分布的中心位置AVERAGE在哪里數(shù)據分散程度SPREAD如何數(shù)據分布的形狀SHAPE怎樣,經驗之談對大多數(shù)工業(yè)用的分析來說，50個數(shù)值具備足夠的可靠性。但單個測量值的費用比較低時，或是當需要準確分析時，可以采用100個或更多的數(shù)據。,,,NΜ,Σ2Μ總體平均值，描述數(shù)據的集中位置。,Σ總體標準差，描述數(shù)據的分散程度。,N（Μ，Σ2）,理想情況正態(tài)曲線,Μ不同均值,Σ不同標準差,正態(tài)曲線的特征,曲線關于Μ對稱；當XΜ時取到最大值；X離Μ越遠，F(xiàn)（X）的值越小；,,Μ,,,正態(tài)曲線,現(xiàn)實狀況一些異常,雙峰,峭壁,分析直方圖舉例,,,,,,,USL,LSL,AA圖,,,,,直方圖的峰度和對稱度,對稱度（SKEWNESS）直方圖數(shù)據分布的對稱性；峰度（KURTOSIS）直方圖數(shù)據分布的陡峭度；直方圖為對稱分布的，則S0直方圖為正態(tài)分布的，則S0,K0。,,直方圖的作用,顯示數(shù)據的分布特征指出采取措施的必要觀察采取措施后的效果比較和評估設備、供應商、物料等評估過程的能力,控制圖及其背后的故事,圣任科技有限公司,控制圖,,COMPONENTSOFEVERYCONTROLCHART1DATAPOINTS3UPPERCONTROLLIMIT2CENTERLINE4LOWERCONTROLLIMIT,控制圖原理,1）3Σ原理若變量X服從正態(tài)分布,那么,在±3Σ范圍內包含了9973的數(shù)值。2）中心極限定理無論產品或服務質量水平的總體分布是什么，其的分布（每個都是從總體的一個抽樣的均值）在當樣本容量逐漸增大時將趨向于正態(tài)分布。,正態(tài)性假定有實際意義嗎,1）不是在研究一門精確的科學，而是作為一種謹慎的工業(yè)指導；2）大部分的實際情況的數(shù)據分布與正態(tài)分布極為相似；3）根據中心極限定理進行數(shù)據的處理；4）如果不適合可以不需要用正態(tài)曲線直接來分析；,質量特性分類,計量值VARIABLE定量的數(shù)據；值可以取給定范圍內的任何一個可能的數(shù)值。計數(shù)值ATTRIBUTE定性的數(shù)據；值可以取一組特定的數(shù)值,而不能取這些數(shù)值之間的數(shù)值。計件型計點型,控制圖的分類,計量值控制圖均值極差控制圖XBARR均值標準差控制圖XBAR–S單值移動極差控制圖XMR計數(shù)值控制圖不良率控制圖（P不良數(shù)控制圖PN缺陷數(shù)控制圖C單位缺陷數(shù)控制圖U,計量型數(shù)據嗎,性質上是否均勻或不能按子組取樣,關心的是不合格品率嗎,樣本容量是否恒定,樣本容量是否恒定,子組容量≥9,,,,,,,,,,,,,,,NP或P圖,P圖,C或U圖,U圖,是,否,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,關心的是單位零件缺陷數(shù)嗎,,是,選擇合適的控制圖,計量型控制圖,圣任科技有限公司,一個實例（一）,一臺自動螺絲車床已經準備好了加工切斷長度的圖紙公差為0500±0008英寸的螺栓。頻數(shù)分布在進行調整期間已經完成，分析結果表明進行一段時期加工生產的開端是可以令人滿意的。為了分析和控制加工過程中螺栓的質量，現(xiàn)決定采用均值極差控制圖進行監(jiān)控。按如下八個步驟進行,一個實例（二）,步驟1選擇質量特性螺栓的切斷長度至關重要步驟2按合理的計劃來搜集數(shù)據每小時抽取5個產品作為一個樣本。檢驗員按時間順序收集了25個樣本。,收集的數(shù)據表,一個實例（三）,步驟3計算樣本平均值及極差（見上表）步驟4確定總的平均數(shù)和平均極差,一個實例（四）,步驟5計算控制限,其中,一個實例（五）,步驟6利用控制界限分析樣本數(shù)值,一個實例（六）,一個實例（七）,步驟7確定控制限是否能經濟地滿足要求；步驟8運用控制限進行控制；,均值極差控制圖（）,最常用；最基本；控制對象為計量值；適用于N≤9的情況；均值圖用于觀察和分析分布的均值的變化，即過程的集中趨勢；極差圖觀察和分析分布的分散情況，即過程的離散程度。,均值控制圖,極差控制圖,均值極差控制圖控制限,使用均值標準差控制圖,步驟3計算樣本平均值及標準差步驟4確定總的平均數(shù)和平均標準差,一個實例（四）,步驟5計算控制限,其中,一個實例（五）,一個實例（六）,步驟6利用控制界限分析樣本數(shù)值,均值標準差控制圖（）,控制對象為計量值；更精確；均值圖用于觀察和分析分布的均值的變化，即過程的集中趨勢；標準差圖觀察和分析分布的分散情況，即過程的離散程度。,均值控制圖,標準差控制圖,怎樣確定控制限,單值移動極差控制圖（）,與均值極差控制圖的作用類似；不需多個測量值或樣本是均勻的（如濃度）；因為費用或時間的關系，過程只有一個測量值（如破壞性實驗）；敏感性不強；用自動化檢查，對產品進行全檢時；,移動極差,移動極差是指一個測定值XI與緊鄰的測定值XI1之差的絕對值，記作MR，MR|XIXI1|（I1,2,,K1其中K為測定值的個數(shù)K個測定值有K1個移動極差,每個移動極差值相當與樣本大小N2時的極差值,1計算總平均數(shù)2計算移動極差平均數(shù),怎樣確定控制限,怎樣確定控制限,相當于N2時的均值控制圖,X控制圖,,MR控制圖,相當于N2時的極差控制圖N2時,D43267,D30,怎樣確定控制限,計數(shù)型控制圖,圣任科技有限公司,不良品率控制圖（P圖）,對產品不良品率進行監(jiān)控時用的控制圖質量特性良與不良，通常服從二項分布當樣本容量N足夠大時,例如,該分布趨向于正態(tài)分布適用于全檢零件或每個時期的檢驗樣本含量不同。,不良品率控制圖（P圖）,檢驗并記錄數(shù)據計算平均不合格品率P計算中心線和控制界限繪制控制圖并進行分析,與N有關,案例分析,在制造復雜的發(fā)動機的端蓋時，如果有某些因素不合要求就判為不良品，在成品的全檢中，現(xiàn)要求對每班產品的不良率作控制圖。每班檢驗的端蓋總數(shù)就是樣本量，共收集了25班的檢驗數(shù)及不良數(shù)。,案例分析,1收集的數(shù)見下表,案例分析,根據公式計算各樣本組的上下控制限在實際應用中,當各組容量與其平均值相差不超過正負25時,可用平均樣本容量來計算控制限,案例分析,繪制控制圖，并進行分析,,,單位缺陷數(shù)控制圖U圖,適合用于對單位樣本數(shù)量（如面積、容積、長度、時間等）上缺陷數(shù)進行控制的場合；通常服從泊松分布可近似與正態(tài)分布來處理取樣大小可以是不固定的，只要能計算出每單位上的缺陷數(shù)即可；,單位缺陷數(shù)控制圖U圖,檢驗并記錄數(shù)據計算平均單位缺陷數(shù)計算中心線和控制界限繪制控制圖并進行分析,與N有關,設N為樣本大小，C為缺陷數(shù)，則單位缺陷數(shù)為UC/N,案例分析,現(xiàn)需要對一注塑產品的缺陷進行控制圖分析，收集的數(shù)據記錄如下表,控制限的計算,在實際應用中,當各組容量與其平均值相差不超過正負25時,可用平均樣本容量來計算控制限,繪制控制圖，并進行分析,案例分析,,其他的控制圖,不良品數(shù)控制圖（PN圖）缺陷數(shù)控制圖（C圖）,不良品數(shù)控制圖（PN）,樣本容量N恒定；不合格品數(shù)是一個服從二項分布的隨機變量；當NP≥5時近似服從正態(tài)分布NNP，NP（1P）,不良品數(shù)控制圖,確定數(shù)據樣本容量N的大小,N常取50以上的數(shù)收集數(shù)據PN1，PN2,PN3,,PNK,K為樣本數(shù)計算控制中心和控制界限繪制控制圖并進行分析,缺陷數(shù)控制圖（C圖）,控制對象為一定單位如一定長度、一定面積、一定體積等）上面的缺陷數(shù)；如鑄件表面的氣孔數(shù)、機器裝好后發(fā)現(xiàn)的故障數(shù)；產品上的缺陷數(shù)服從泊松分布；近似為正態(tài)分布處理，均值為C，標準偏差為,,缺陷數(shù)控制圖,1收集數(shù)據一般取2025組數(shù)據；如果缺陷數(shù)較小，可將幾個樣本合為一個，使每組缺陷數(shù)C0的情況盡量減少，否則用來作控制圖不適宜；不同的缺陷應盡可能分層處理。,缺陷數(shù)控制圖,2計算平均缺陷數(shù)3計算中心線和控制界限4繪制控制圖并進行分析,計量型數(shù)據嗎,性質上是否均勻或不能按子組取樣,關心的是不合格品率嗎,樣本容量是否恒定,樣本容量是否恒定,子組容量≥9,,,,,,,,,,,,,,,NP或P圖,P圖,C或U圖,U圖,是,否,是,是,是,是,是,否,否,否,否,否,關心的是單位零件缺陷數(shù)嗎,,是,選擇合適的控制圖,運用控制圖進行“控制”,圣任科技有限公司,內容提要,控制圖應用的兩個階段運用控制圖判斷過程受控/失控什么時候重新計算控制限使用控制圖應注意的問題,分析階段控制階段,控制圖應用的二個階段,分析階段,在控制圖的設計階段使用,主要用以確定合理的控制界限每一張控制圖上的控制界限都是由該圖上的數(shù)據計算出來,從分析階段轉入控制階段,在什么條件下分析階段確定的控制限可以轉入控制階段使用控制圖是受控的過程能力能夠滿足生產要求,控制階段,控制圖的控制界限由分析階段確定控制圖上的控制界限與該圖中的數(shù)據無必然聯(lián)系使用時只需把采集到的樣本數(shù)據或統(tǒng)計量在圖上打點就行,（1）所有樣本點都在控制界限之內；（2）樣本點均勻分布，位于中心線兩側的樣本點約各占1/2；（3）靠近中心線的樣本點約占2/3；（4）靠近控制界限的樣本點極少。,受控狀態(tài)在控制圖上表現(xiàn),判斷受控與失控,,,,,,X,UCL,CL,LCL,T,,,,,,,,,,,,,,,,,,,控制圖的受控狀態(tài),,,,,,,,,,,,,,,,,,失控狀態(tài)在控制圖上表現(xiàn),明顯特征是有（1）一部分樣本點超出控制界限除此之外，如果沒有樣本點出界，但（2）樣本點排列和分布異常，也說明生產過程狀態(tài)失控。,判斷受控與失控,（1）有多個樣本點連續(xù)出現(xiàn)在中心線一側連續(xù)7個點或7點以上出現(xiàn)在中心線一側；連續(xù)11點至少有10點出現(xiàn)在中心線一側；連續(xù)14點至少有12點出現(xiàn)在中心線一側。,典型失控狀態(tài),（2）連續(xù)7點上升或下降,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,典型失控狀態(tài),（3）有較多的邊界點連續(xù)3點中有2點落在警戒區(qū)內；連續(xù)7點中有3點落在警戒區(qū)內；連續(xù)10點中有4點落在警戒區(qū)內。,警戒區(qū)2Σ3Σ的區(qū)域,典型失控狀態(tài),（4）樣本點的周期性變化（包括階段的周期性、波動的周期性）,,,,,,UCL,CL,LCL,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,典型失控狀態(tài),（5）樣本點分布的水平突變,典型失控狀態(tài),（6）樣本點的離散度變大,,,,,,X,UCL,CL,LCL,T,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,典型失控狀態(tài),顏色管理（COLORMANAGEMENT）,藍色未經檢測的點綠色檢測后正常的點紅色檢測后異常點黃色異常點經過異常編輯且有了改善措施的點,,重新計算控制限,控制圖是根據穩(wěn)定狀態(tài)下的條件（人員、設備、原材料、工藝方法、測量系統(tǒng)、環(huán)境）來制定的。如果上述條件變化，則必須重新計算控制限，例如操作人員經過培訓，操作水平顯著提高；設備更新、經過修理、更換零件；改變工藝參數(shù)或采用新工藝；改變測量方法或測量儀器；采用新型原材料或其他原材料；環(huán)境變化。,重新計算控制限,使用一段時間后檢驗控制圖還是否適用，控制限是否過寬或過窄，否則需要重新收集數(shù)據計算控制限；過程能力值有大的變化時，需要重新收集數(shù)據計算控制限。,控制界限與規(guī)格界限,規(guī)格由客戶或設計部門給出控制界限由過程的實際數(shù)據統(tǒng)計計算得出一般情況下,控制界限嚴于規(guī)格,控制圖的應用程序,,過程能力研究,圣任科技有限公司,內容提要,過程能力的基本概念CP、CPK與PP、PPK的含義與區(qū)別CP、CPK與PP、PPK的計算方法如何運用過程能力指數(shù)進行管理,過程能力的概念,過程能力指處于統(tǒng)計穩(wěn)態(tài)下的過程的加工能力，是過程內部本身的性能，不考慮規(guī)范對過程分布寬度是如何規(guī)定的。,過程能力,過程能力是以該過程產品質量特性值的變異或波動來表示的；根據3Σ原理，在分布范圍Μ±3Σ內，包含了9973的數(shù)據，接近于1，因此以±3Σ，即6Σ為標準來衡量過程是否具有足夠的精確度和良好的經濟特性的。過程能力記為B，則B6Σ,過程SIGMA,估計SIGMA,計算SIGMA,CP、CPK與PP、PPK的含義與區(qū)別,CP指數(shù)CPCAPABILITYOFPROCESS過程能力指數(shù)CPK修正的過程能力指數(shù),過程能力指數(shù),過程平均值和規(guī)格中心的偏移,過程能力指數(shù)CPM,當規(guī)格中心與目標值不重合時的過程能力指數(shù),過程平均值和目標值的偏移,CP,CPK,CPM,PP,PPK,PPM,PPK與CPK,PPPERFORMANCEOFPROCESS過程性能指數(shù)PPK修正的過程性能指數(shù),案例分析,我們再來看前面的作控制圖的案例,案例分析,過程有一個異常點，是由于偶然因素造成，調查表明是該檢驗員當時委托他人代為測量，而這代理人不適于操作精密測量設備，可能讀數(shù)不準確，也有可能偽造了數(shù)據。剔除這個異常點，過程是受控的。,剔除異常點數(shù)據表,案例分析,根據這24個子組計算得計算得到的標準差Σ00019,案例分析,規(guī)格寬度（要求）0016工序寬度（6）600106CP0016/0010615094,,案例分析,由于存在一定的偏移，那么我們真正能做到多好呢CPKMINCPU,CPLMIN12612,1756912612或者CPKCP1K1509410162512612,案例分析,我們實際做得有多好呢PP13699PPK11411這說明我們還可以做得更好,計數(shù)型的過程能力評價,對于P,NP圖,過程能力是通過過程平均不合品率來表示,當所有點都受控后才計算該值對于C圖,過程能力為,即固定容量N的樣本的缺陷數(shù)的平均值對于U圖,過程能力為,即每單位缺陷數(shù)的均值,CPK與不良數(shù)量一覽表,如何運用過程能力指數(shù)進行管理,當CPK指數(shù)值降低代表要增加控制檢查返工及報廢，在這種情況下，成本會增加，品質也會降低，生產能力可能不足。,如何運用過程能力指數(shù)進行管理,當CPK指數(shù)值增大，不良品減少，最重要是產品/零件接近我們的“理想設計數(shù)值/目標”，給予顧客最大滿足感。當CPK指數(shù)值開始到達133或更高時對檢驗工作可以減少，減少我們對運作審查成本。,SPC技術的其他工具,圣任科技有限公司,內容提要,排列圖（柏拉圖）分層分析法相關與回歸分析SPC知識回顧,PARETO理論在品質管理中的應用,,目的尋找主要問題或影響質量的主要原因,品質管理中主要應用,缺陷柏拉圖異常柏拉圖原因柏拉圖措施柏拉圖,某鑄造車間生產一種鑄件，質量不良項目有氣孔、未充滿、偏心、形狀不佳、裂紋、其他等項。記錄一周內某班所生產的產品不良情況數(shù)據，并將不良項目作成累計頻數(shù)和百分比匯總表,案例分析,鑄件不良項目的排列圖,PARETO理論的作用,找出“重要的少數(shù)”因為80的問題由20的潛在原因引起,分層分析法,概念將數(shù)據依照使用目的，按照其性質、來源、影響因素等進行分類，把性質相同、在同一生產條件下收集到的質量特性數(shù)據歸并在一起的方法。通常和其他方法一起使用。如將數(shù)據分層之后再進行加工整理成分層排列圖、分層直方圖、分層控制圖等。,常用分層方法,按不同時間、線別分，如按班次、不同生產線分；按操作人員分，如按工人的級別；按操作方法分，如按切削用量、溫度、壓力；按原材料、產品分，如按供料單位、批次、產品、客戶等；其他分層，如按檢驗手段、使用條件、氣候條件等。,案例分析,在柴油機裝配中經常發(fā)生汽缸墊漏氣現(xiàn)象，為解決這一問題，對該工序進行現(xiàn)場統(tǒng)計。收集數(shù)據N50，漏氣數(shù)F19漏氣率PF/N19/50038即38分析原因通過分析，認為造成漏氣有兩個原因該工序涂密封劑的工人A，B，C三人的操作方法有差異；汽缸墊分別由甲、乙兩廠供應，原材料有差異；因此，采用分層法列表進行分析,分層列表,初步分析結論汽缸漏氣率的辦法可以采用乙廠供應的汽缸墊，因為它比甲廠的漏氣率低；采用工人B的操作方法，因為他的漏氣率最低,實踐結果表明,按照上述分析結果做，漏氣率不但沒有降低，反而從原來的38上升到43。為什么,進一步考慮不同工人使用不同工廠提供的汽缸墊,綜合分層,結論,使用甲廠提供的汽缸墊時，要采用B工人的操作方法；使用乙廠提供的汽缸墊時，要采用A工人的操作方法。這樣才能使漏氣率大大降低。,分層的意義,分層的目的有利于查找產生質量問題的原因。把影響質量的眾多因素分離出來，在同一生產條件下收集到的數(shù)據歸納在一起，可以使數(shù)據反映的現(xiàn)象更加明顯。,相關圖也稱散布圖，可以直觀地表示出兩變量之間的相關程度；當懷疑系統(tǒng)中兩個變量可能有關系，但不能確定這種關系是什么的時候，就可以使用。,相關圖,制作相關圖,識別要分析的兩個變量；收集至少25組相對應的數(shù)據數(shù)據必須一一對應；太少的數(shù)據會妨礙清楚得認識兩個變量之間的關系；,依據兩個變量畫出橫坐標軸和縱坐標軸按照數(shù)據一一畫出坐標點（XI，YI）,制作相關圖,相關系數(shù),衡量兩個變量間線性關系的密切程度R的取值范圍為1≤R≤1；R越接近于1，X與Y之間的線性關系越好R1為完全正相關關系；R1為完全負相關關系R0,兩個變量之間不存在線性關系或者不相關,相關圖,兩個變量之間可能存在以下主要幾種分布情況,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,一元回歸分析,表示因素Y對因素X的回歸直線其中A表示為常數(shù)，B表示回歸系數(shù)一元回歸常用于分析與預測,SPC知識回顧,SPC的三大基本概念波動的統(tǒng)計規(guī)律性過程能力過程控制,過程控制系統(tǒng),,透過過程控制減少差異常（波動）,最有效的工具是通過控制圖進行監(jiān)控以達到事前預防。最有效的是從輸入、過程或系統(tǒng)本身去改善。人品質管理、工人的素質設備良好的工具、機器、設施材料/物料良好設計、采購、運輸方法良好的程序、標準、測量系統(tǒng)環(huán)境整潔、整理，良好工件地方,SPC的應用流程,課程內容回顧,