化工仪表及自动化.ppt

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1、化工仪表及自动化 简介,2019/10/26,请在此键入您自己的内容,控制演示,人工控制在复杂、快速、精确的系统中是不能满足要求的， 也不利于减轻劳动强度,控制系统基本硬件构成,检测元件,检测元件,变送器,现场接线箱,输入安全栅,DCS,输出安全栅,调节阀含定位器电磁阀,信息管理网,安全仪表系统SIS,现场图,今天的内容就是上面三幅图展开,仪表控制系统的整体概念、术语 发展、理论、术语、图例 可研 典型控制系统的构成 测量（FPLTA)、控制（单、复杂、PID、APC)、执行、辅助（安全栅、定位器）；SIS(安全策略、电磁阀) DCS系统的简介 仪表安装简介 硬件、网络、组态、APC 。 理论

2、深、用好难、更新快的专业 希望：有整体概念、硬件信号走向、了解DCS、略有收获,用途：复杂 快速 精确 减轻劳动强度,方法：模仿 提升 并实现,干活过程： 看、 想、 操 安全 控制系统：检测、调节、执行 保护,简单控制系统方块图,仪表自动化基础知识 讲课内容提纲,一、绪论：日常生活中的自动化、什么是自动化、意义及目的、发展、分类。 二、检测仪表及传感器：测量过程、误差、精度、灵敏度、变差。 三、显示仪表： 四、自动控制系统基本概念 五、自动控制仪表：分五节：压力、流量、物位、温度、分析测量仪表 六、执行器 七、简单控制系统 八、复杂控制系统 九、DCSSISPLC. 九、煤化工自动控制实例

3、十、交流讨论、发展方向 。,20世纪40年代 手工操作状态，只有少量的检测仪表用于生产过程。 20世纪40年代末50年代 自动控制系统：多为单输入、单输出简单控制系统 自动化仪表：采用的是基地式仪表和部分单元组合仪表（气动型和电动型）； 控制理论：以反馈为中心的经典控制理论,化工仪表及自动化的发展历程 理论,20世纪60年代 自动控制系统：串级、比值、均匀、前馈和选择性等多种复杂控制系统。 自动化仪表：单元组合仪表（气动型和电动型）成为主流产品。60年代后期，出现了专门用于过程控制的小型计算机，直接数字控制系统和监督计算机控制系统开始应用于过程控制领域。 控制理论：出现了以状态空间方法为基础，

4、以极小值原理和动态规划等最优控制理论为基本特征的现代控制理论,传统的单输入单输出系统发展到多输入多输出系统领域。,20世纪7080年代,自动控制系统：最优控制、非线性分布式参数控制、解耦控制、 模糊控制。,自动化仪表：气动型和电动型，以微处理器为主要构成单元的智能控制装置。集散控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器 (PLC) 、工业PC机、和数字控制器等，已成为控制装置的主流。,控制理论：形成了大系统理论和智能控制理论。模糊控制、专家系统控制、模式识别技术,20世纪90年代至今：信息技术飞速发展,自动控制系统：管控一体化现场，综合自动化是当今生产过程控制的发展方向。,自动化仪表：总线控制系统的

5、出现，引起过程控制系统体系结构和功能结构上的重大变革。现场仪表的数字化和智能化，形成了真正意义上的全数字过程控制系统。各种智能仪表、变送器、无纸纪录仪。,控制理论：人工智能、神经网络控制,Saturday, October 26, 2019,12,分析法对系统各部分的运动机理进行分析，物理规律、化学规律 实验法人为施加某种测试信号，记录基本输出响应。,建立控制系统数学模型的方法,Saturday, October 26, 2019,13,数学模型的几种表示方式,自控系统的作用我理解,广义控制：过程控制，自动化控制，数据处理，加工方案优化，生产管理，ERP, MES 控制系统是分层次，结构化的，

6、信息可根据需要分类处理和加工 过程控制层：实现可靠、平稳运行，降低原材料和能耗，优质产品 现代化设计目标是：全厂性控制概念和方案、适应运行管理模式和组织结构、借鉴以往的设计方案，建立可靠操作平台、集成控制与信息技术为企业进一步实施信息加工和现代化管理建立稳固的基础 开发出新型的自动化系统集成和应用方案，如先控 分布方式：趋向于全厂设置一、两个中心控制室和若干个机柜室 现场机柜室按装置分区设置，解决电缆过长的信号传输问题，减少电缆费用 统一全厂控制系统设备，有效地发挥DCS的功能和集成优势；方便维护 随机配套控制设备配带的PLC，尽可能采用同一厂商和同一型号的产品 网络开放是错误的，是国外公司对

7、发展中国家的误导，安全性 换代周期：5年；大版本更新周期：23年 过度投资。 关键：控制方案(前期）、选型（中期）、安装 特点：多、杂、难、宽、变 晚 辅,自控实施阶段,三个阶段 定义阶段、先期介入阶段、执行阶段 定义与先期介入 制定项目计划和进度安排 制定联络程序和制定角色和责任 确定主合同和框架协议的供货范围 研究项目系统结构，制定系统功能设计规范 讨论工程标准，文件体系和模板 讨论P&IDs 控制策略,符号,图例 费用估计 项目执行 基础工程文件 Base Project Documentation 功能设计规格书 Function Design Specification 仪表数据库

8、Instrument Database 详细设计规格书 Detail Design Specification 组态 Configuration 。,仪表术语缩略词,PISA203 FIC204,看得懂图？,压力仪表，位号203，（2#单元编号03） 有指示、报警、联锁功能,二 典型控制系统硬件构成,检测元件变送单元输入安全栅 DCS（I模块控制器控制网O模块 SIS 信息管理网 输出安全栅调节阀（定位器、电磁阀）,2-1 检测仪表及传感器,内容 概述 压力检测及仪表 P 流量检测及仪表 F 物位检测及仪表 L 温度检测及仪表 T 成分检测及仪表 A,如何测量?,目标、对象 F、L、P、T、A

9、、计算 比较基准、标准 校验、信号统一 有敏感性元件或方法 测量好坏 相关性及筛选、误差、指标、难易、经济性 检测仪表构成 传感器 + 变送器 + 调制器 敏感优良 修正转换 叠加数控,性能指标 1.测量仪表的准确度（精确度） 2.检测仪表的恒定度（变差） 3.灵敏度与灵敏限 4.反应时间 5.线性度 6、重复性,间接测量举例 温压补正测流量 速度+密度 测煤粉,检测的发展趋势 1.检测技术的现代化 2.检测仪表的集成化、数字化、智能化 3.软测量技术和虚拟仪器,24,思考：已知变送器输出电流和工艺量程，如何求测出的工艺值？,例 某台测温仪表的测温范围为1000。根据工艺要求，温度指示值的误差

10、不允许超过，试问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求？,解 根据工艺上的要求，仪表的允许误差为,如果将仪表的允许误差去掉“”号与“”号，其数值介于0.51.0之间，如果选择精度等级为1.0级的仪表，其允许的误差为1.0，超过了工艺上允许的数值，故应选择0.5级仪表才能满足工艺要求。,11,检测仪表及传感器,内容 简介链接 概述 压力检测及仪表 P 流量检测及仪表 F 物位检测及仪表 L 温度检测及仪表 T 成分检测及仪表 A,一、生产过程几大参数 及常用检测仪表,1、温度及常用检测仪表 温度是用来表征工艺介质、工艺设备、管线、容器、炉膛冷热程度的一大参数。常用单位： K A、热膨胀式温度计

11、：玻璃棒（酒精、水银），直读式。 B、双金属温度计（万向型）：也是膨胀原理，直读式。 C、热电阻温度计：常用的有PT100 、 Cu50，远传式。,.,即0时CU的电阻为50欧姆，铂的电阻为100欧姆。电阻随温度的升高而升高，成正比例关系。 D、热电偶：西贝克电动势，远传式，输出mV信号。 常用：E镍络康铜、K镍络镍硅、B铂铑铂 原理：两种不同金属材质的热电特性不同，有一 定电势差，其差值与温度成正比。,2、物位及常用检测仪表,用来表达容器内储存物质表面高低位置的参数。 A、钢带液位计：油罐、水塔 B、玻璃（管）板液位计：容器液位 C、磁浮子液位计：润滑油箱 D、同位素液位计：高压容器 E、浮

12、球液位计：塔底液面,F、浮筒液位计：容器液位 G、差压式液位计：量程大于2米的容器 H、磁伸缩液位计：容器液位 I、超声波液位计：常温开口容器 J、雷达液位计：精密测量 导波雷达：介电常数大于1.3的液位测量 是替代浮筒液位计的新型仪表 K、射频导纳液位计：界面测量 L、静压式液位计：开口水箱,简单控制系统 复杂控制系统 调节阀,基本调节规律：位式调节、比例调节、积分调节、微分调节 比例调节：及时 但有余差 积分调节：消除余差，但延长了调节时间 微分调节：阻止被调参数的变化，有超前调节作用,调节规律,简单控制系统的正反作用设计,31,第二节 简单控制系统的设计,32,举例,一个简单的加热炉出口

13、温度控制系统。,对象,加热炉,操作变量,燃料气流量,被控变量,被加热的原料油出口温度,图6-15 加热炉出口温度控制,控制器参数的工程整定,48,控制器参数的经验数据表,复杂控制系统,4,根据根据系统的结构和所担负的任务,新型控制系统 内容提要,自适应控制系统 变增益自适应控制 模型参考自适应控制系统 直接优化目标函数的自适应控制系统 自校正控制系统 预测控制 预测控制的基本结构 预测控制的特点及应用 其他新型控制系统 智能控制 专家控制系统 模糊控制系统 神经元网络控制 故障检测与故障诊断 解耦控制系统 推断控制系统 鲁棒控制,1,仪表安装简介,1.2.1仪表安装术语 1 检测点（一次点）

14、2 取源部件 3 一次阀门(又称取压阀) 4 一次元件（传感器） 5 一次仪表（现场仪表） 6 一次调校（通称单体调校） 7 二次仪表 8 现场仪表 9 二次调校（又称联校、系统调校） 10仪表加工件 11带控制点流程图,1.2 仪表安装术语与施工图形符号,施工安装阶段,安装施工过程主要的工作 1. 配合工艺进行一次仪表安装； 2. 在线仪表安装； 3. 仪表盘、柜、箱、操作台安装就位； 4. 仪表桥架、槽板安装，仪表管、线配制，支架制 作安装； 5. 仪表管路吹扫、试压、试漏； 6. 单体调试，系统联校，模拟开停车； 7. 配合工艺进行单体试车； 8. 配合建设单位进行联动试车。,仪表施工的

15、重要阶段一般是在工艺管道施工量完成70时，这时装置已初具 规模，几乎全部工种都在现场，会出现深度的交叉作业。所以在施工时一定要注意人身安全。,仪表安装施工顺序,1.5 试车、交工阶段,试车由单体试车、联动试车和整个系统试车三个阶段组成。,1.单体试车主要工作是传动设备试运转，电力系统受电、送电，照明系统试照。 2.联动试车在单体试车成功的基础上整个装置的动设备、静设备、管道都连接起来的试车。 3.整体系统试车在顺利通过联动试车后，有些容器完成惰性气体置换后即具备了正式投料生产的条件。,说明,3.1.2 仪表供气系统的相关规定及系统图识读,仪表的供气装置是由空气压缩站和供气管路组成的。空气压缩站提供经过干燥、除油、除杂质后干净的压缩空气。供气管路是用来传输压缩空气的配管网络，并送至各用气仪表及部件。仪表用气一般为压缩空气，必要时，也可用氮气。,1仪表供气系统的相关规定 仪表供气系统的引用标准有： GBJ 9386工业自动化仪表施工及验收规范； GBJ 23682现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范； GBJ 23582工业管道工程施工及验收规范。,节流孔板前的直管段一般要求1