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1、浅谈过程控制及自动化仪表格.浅谈过程控制与自动化仪表摘 要 跟着自动化仪表的更新换代，现代科学技术的发展需要自动化仪表和过程控制供给技术保障，要不停地改良生产技术，使其朝着智能化、网络化、开放性发展。重点词自动化仪表；自动化技术；过程控制1 前言过程控制泛指石油、化工、电力、冶金、核能等工业生产中连续的或按必定周期程序进行的生产过程自动控制，其被控量往常为压力、液位、流量、温度、 PH 值等过程变量，是自动化技术的重要构成部分。其作用表此刻现代工业生产过程自动化中， 过程控制技术可实现各样最优的技术经济指标、 提升经济效益和劳动生产率、 节俭能源、改良劳动条件、保护环境卫生等方面起着愈来愈大的
2、作用。自动化仪表是用于生产过程自动化的仪器或设施， 是实现工业公司自动化的必需手段和技术工具。其特色是兼容性、一致标准。2 过程控制概括2.1 过程控制的特色、要求及任务、功能构造过程控制的特色：系统由被控过程和检测控制仪表构成； 被控过程的多样性；控制方案的多样性； 控制过程大多属于慢变过程与参量控制； 定值控制是过程控制的主要形式。生产过程对控制最主要的要求能够归纳为三个方面，即：安全性、稳固性和经济性。过程控制的任务， 就是在认识、 掌握工艺流程和生产过程的各样特征的基础上，依据工艺生产提出的要求， 应用控制理论对控制系统进行剖析、 设计和综合，并采纳相应的自动化妆置和适合的控制手段加以
3、实现，最后达到优良、 高产、低耗的控制目标。常决规操策控作测管实制安量被理或全变控时与高与送过优计级环与化程划过境执调程保行度控护制日时分分小于小于-1 秒1 秒月日妙或 时级级级级图 1 过程控制的功能构造图过程控制的功能构造：丈量变送与履行，由丈量变送装置与履行装置实现； / c.操作安全与环保，保证生产安全、知足环保要求的设施 (独立运转 )；惯例与高级控制，实现对过程参数的控制， 知足控制要求； 及时优化，实现最优操作工况 (时间，成本，设施消耗 )而设计的方案；决议与计划调动，对整个过程进行合理计划调动和正确决议，使公司利益最大化。2.2 过程控制的分类依据被控变量的给定值分类，可分
4、红以下三类：1. 定值控制系统，是一种被控变量的给定值一直固定不变的控制系统。如：液位控制系统；2. 随动控制系统随动控制系统是一种被控变量的给定值随时间不停变化的控制系统，比如：锅炉的焚烧控制系统；3. 程序控制系统 ( 又称次序控制系统 ) 程序控制系统是被控变量的给定值按预约的时间程序来变化的控制系统。 比如：冶金工业中的金属热办理的温度控制。2.3 过程控制发展概略20 世纪 40 年月前后 (手工阶段 )：手工操作状态， 凭经验人工控制生产过程，劳动生产率很低；20 世纪 50 年月前后 (仪表化与局部自动化阶段 )：过程控制发展的第一个阶段，实现了仪表化和局部自动化；20 世纪 6
5、0 年月 (综合自动化阶段 )：检测和控制仪表 - 采纳单元组合仪表 (气动、电动 )和组装仪表，实现直接数字控制 (DDC) 和设定值控制 (SPC)；过程控制系统构造 - 多变量系统， 各样复杂控制系统， 如串级、比值、平均控制、前馈、选择性控制系统，控制目的- 提升控制质量或实现特别要求；20 世纪 70 年月以来 (通盘自动化阶段 )：发展到现代过程控制的新阶段，这是过程控制发展的第三个阶段。3 自动化仪表概括自动化仪表是用于过程自动化的仪器或设施， 过程控制系统是实现生产过程自动化的平台，而自动化仪表与装置是过程控制系统不行缺乏的重要构成部分。3.1 自动化仪表的分类(1) 依据安装
6、场所分现场仪表 (一次仪表 )、控制室仪表 (二次仪表 )；(2) 按能源形式分 气动控制仪表：以压缩空气为能源。长处：构造简单，性能稳固，靠谱性高，易于维修，天然防爆；弊端：气动信号传输速度极限=声速 340 s，体积宏大。 电动控制仪表长处：信号迅速，远距离传输：易于实现复杂规律的信号办理，易于与其余装置相连，供电用电方便，无需空压机和油泵、水泵；弊端：不天然防爆；易受电磁扰乱；功率不易大，最近几年的电动仪表多采纳了安全防爆举措，应用更为宽泛。 液动仪表 (以高压油和高压水为能源)长处 : 工作靠谱，构造简单，功率大，防爆；c.弊端：速度传递慢。(3) 按信号形式分模拟式控制仪表、数字式控
7、制仪表、基地式控制仪表、单元组合控制仪表。3.2 自动化仪表的信号制模拟仪表的信号可分为气动仪表的模拟信号与电动仪表的模拟信号。 模拟仪表的信号制：直流电流信号为 4-20mA，负载电阻为 250 ，直流电压信号为 1-5V 。电流信号优于电压信号，因为电流信号可远距离传输 (线路电阻上压降太多，则信号消耗 )。数字式仪表的通信标准： 数字或智能仪表与计算机之间采纳数字通信模式多种，如 RS232、RS485、USB、PROFIBUS、 Control Net、CAN 、Hart、 Modbus。并且数字比模拟信号的优势在于： 提升信号传输精度，抗扰乱能力强；传输信息丰富，可传丈量值及厂家书息
8、；减少布线复杂性和花费。3.3 安全防爆仪表与防爆系统仪表的防爆性能： 实质安全防爆性能与非实质安全防爆性能， 气动仪表实质上是防爆的， 因为它不会产生电火花。 电动仪表防爆方案有构造型防爆和安全火花型防爆，前者在构造上隔绝产生火花的电路和爆炸气体(种类有充油型、充气型、隔爆型 )，后者则把仪表电路在短路、断路及误操作各样状态下可能产生的火花限制在爆炸气体的点火能量之下 (拥有实质安全防爆性能 )。安全火花型防爆等级：电压30V DC 时, 不一样爆性物最小引爆电流见表 1。表 1 安全火花型防爆等 最小引爆 流 (mA)爆炸性混淆物种 Ii120甲 ，乙 ，汽油，甲醇，乙醇，丙 ，氨，一氧化
9、碳等II70i 120乙 ，乙 ，丙 等IIIi 70 ，乙炔，二硫化碳，市用煤气，水煤气等4 过程控制系统4.1 集中型计算机控制系统 (见图 2) 入子系 外 出子系 AIAODI 程控制 算机DO被控 量操作 量被控 程 ( 象 )2 集中型 算机控制系 优势性：c.从表面上看 - 信息集中，集中型计算机控制能够实现各样更复杂控制功能；便于实现优化控制和优化生产；劣势性：因为当时计算机整体性能低， 容量小，简单出现负荷过载，控制集中直接致使危险集中，高度集中使系统变得十分 “柔弱 ”。4.2 集散控制系统 DCS集散控制系统 DCS 是集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体
10、的装置。系统在构造上是分别的 (生产过程是分别系统 ) ，可是过程控制的监督、管理是集中的， 其长处在于将计算机散布到车间或装置， 使系统的危险分别， 提升系统的靠谱性，方便灵巧地实现各样新式的控制规律与算法， 实现最正确管理。4.3 现场总线控制系统FCS是连结智能现场装置和自动化系统的数字式双向传输、 多分支构造的通信网络。支持双向、多节点、总线式的全数字通信，双向数据通信能力防止了频频进行 MD 、D A 的变换把控制任务下移到现场设施，以实现丈量控制一体化全分别。设计步骤： 确立控制目标热油出口温度稳固：出口温度与烟道气含氧量稳固， 温度稳固与热效率最高； 选择被控参数直接参数 (油出
11、口温度、烟道气含氧量、燃油压力)间接参数 (热效率 )； 选择控制量燃料油流量仍是冷油流量 出口温度，挡板开度仍是送风挡板 含氧量； 确立控制方案控制精度和扰乱决定 系统的简单与复杂，温度、效率、 含氧量等多于一个要求 多输入多输出；假如温度、含氧量定值控制，还要求效率 最优控制； 选择控制策略多半采纳 PID ；复杂过程 高级过程控制； 选择履行器气动与电动，履行期特征与过程特征般配；设计报警与联锁保护系统高、低限值，加热炉泊车程序：停燃油泵关燃油阀 停引风机 切断热油阀； 工程化设计设计图样资料和文件资料 表达设计思想 主管部门审批 施工单位； 系统投运、调试和整定参数4.4 单回路控制系
12、统的工程设计实例4.4.1 喷雾式干燥设施控制系统设计c.高位槽过滤器过滤阀1干燥器产品风管过滤阀2鼓风机3换 热 器阀滤过蒸汽图 3 牛奶的干燥过程流程4.4.2 被控参数与控制参数选择选用采样周期时，一般应试虑以下几个要素：(1)被控参数选择选干燥器的温度为被控参数(间接参数 )；(2)控制参数选择 影响干燥器温度的要素有乳液流量、旁路空肚量、热蒸汽量，为此有三个变量可作为控制参数。f2(t)f3(t)换热器混淆过程风管x(t)调理器调理阀1f1(t)干燥剂y(t)+-a)f3(t)换热器f1(t)x(t)调理器调理阀2f2(t)混淆过程风管干燥器y(t)+-b)c.f2(t)f1(t)x(t)调理器调理3阀 f3(t)换热器混淆过程风管干燥器y(t)+-c)图 4 干燥设施控制方案比较表示图； (a)乳液流量 f1(t) 作控制参数， (b) 风量 f2(t) 作控制参数，(c) 蒸汽量 f3(t) 作控制参数4.4.3 过程检测、控制设施的采纳依据生产工艺和用户的要求，采纳电动单元组
