过程控制
[拼音]：guocheng kongzhi
[外文]：process control
用计算机对工艺过程的温度、压力、流量、成分、电压、几何尺寸等物理量和化学量进行的控制，全称工艺过程自动控制。过程控制的主要作用是：保证生产过程稳定，防止发生事故；保证产品质量；节约原料、能源消耗，降低成本；提高劳动生产率，充分发挥设备潜力；减轻劳动强度，改善劳动条件。
工艺过程分连续和不连续两大类。
（1）连续型过程:从输入原料到输出成品，基本上是连续的，大部分在管道和反应釜中进行，如石油化工工艺过程。
（2）不连续工艺过程又称断续工艺过程，如机械制造中的生产过程。
生产技术的发展使得生产规模越来越大，生产速度和强度越来越高，从单一参数的局部测量逐渐发展到多参数或间接指标的检测和计算、巡回检测和数据处理;在控制方面由简单的顺序控制、单回路反馈控制逐渐发展到集中管理、相互关联的反馈控制、前馈控制和最优化控制等。单纯采用常规仪表已难于取得预期的效果，因而在仪表控制技术的基础上出现了应用电子计算机的过程控制。计算机过程控制的优点是：
（1）能达到常规仪表控制达不到的速度和质量；
（2）计算机具有分时操作功能，一台计算机能代替多台常规过程控制仪表；
（3）计算机过程控制能够综合过程情况，在环境或工艺参数变化时能及时作出判断，选择优化的方案和对策；
（4）对于大滞后和相关联多参数复杂的工艺过程，采用计算机控制可以达到仪表控制所不能得到的结果。
工作原理
应用电子计算机控制工艺过程时，首先由检测仪表对工艺过程参数如温度、压力、流量等进行检测，经变送器变换为计算机所要求的电流或电压等模拟量信号。这些信号由采样器根据需要采入，并经放大器、模-数转换器放大转换为相应的数字量信号，送入电子计算机作为反映工艺过程的原始信息。计算机利用这些原始信息，按事先确定的描述工艺过程规律的数学模型进行计算。计算的结果由输出通道输出，通过调节仪表或执行机构去调节和控制工艺过程（图1）。
数学模型可分为理论解析模型、经验归纳模型和混合模型三类。过程控制用的数学模型的作用是：
（1）预测工业生产对象的，尤其是大滞后对象的未知状态；
（2）求多变量系统的最优解；
（3）不用直接测量方法而用推断方法求出目标函数或状态变量；
（4）模拟复杂的系统等。
一般工艺过程的工艺参数错综复杂，往往不能用单纯的数学理论和工具建立模型，必须总结操作人员的现场经验，并从工艺过程的内在机理出发，建立数学模型的基础，并通过多次试验加以修正完善。
应用方式
计算机过程控制常用的有5种。
（1）计算机数字程序控制：特点是控制规律较简单，速度要求不高，专用性较强。这种方式广泛应用于各工业领域，如数字程序控制线切割机、数学程序绣花机等。
（2）计算机数据采集和数据处理。
（3）计算机直接数字控制(DDC):实现这种控制方式的是一种多回路的数字调节装置。它能通过数字运算完成对工业参数若干回路的比例、积分、微分调节控制，使工业过程的各项控制参数保持在预定值。
（4）过程最佳控制：控制计算机的功能是测量工艺过程的参数，进行工艺状况的分析、综合、判断、数据处理，并按照预先给定的最佳化数学模型进行运算，根据运算的结果调整调节器的给定值，改变工艺状况的参数，实现过程的最优控制，使生产过程达到某项指标最佳，或综合性指标最佳。
（5）计算机分级控制系统：许多大型工业企业已经采用计算机分布式控制，即用一台或数台中央控制室的计算机指挥若干台现场设备的控制计算机。图2为一钢铁厂的分级控制系统。它的分级控制系统由 4级组成。最高级中央计算机接受顾客的定货单，并根据市场分析、商品目录和工厂的反馈信息决定钢铁的生产计划。第二级计算机接受总的计划并把它分解为局部的命令。在第三级，对于具体的生产过程（如炼铁、炼钢、锭板控制、冷却还原控制等）有各自的过程控制计算机。在最低一级有温度、压力、电气传动等的直接数字控制计算机，或顺序控制器，大都应用微型机。
- 参考书目
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- 汪义超、孙仲美编：《工业控制计算机》，机械工业出版社，北京，1977。
- 顾兴源编：《计算机控制系统》，冶金工业出版社，北京，1981。
参考文章
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