自动化仪表与过程控制讲述.ppt

自动化仪表与过程控制 生产过程自动化，是指石油、化工、电力、冶金、轻工等工业部门以连续性物流为主要特征的生产过程的自动控制，主要解决各种生产过程中的温度、压力、流量、液位（或物位）、以及成分（或物性）等参数的自动监测和控制问题。 用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制（Process Control ）。 过程控制 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一定周期程序进行的生产过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成部分。 作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 自动化仪表 自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术工具。 特点----- 兼容性、统一标准 一、生产过程及其特点 连续生产过程主要有以下几种形式： 1 ．传热过程　　通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换热器 2 ．燃烧过程　　通过燃料与空气混合后燃烧为生产过程提供动力和热源。典型设备：加热炉 3 ．化学过程　　由两种或几种物料化合成一种或多种更有价值的产品的反应过程。典型设备：反应器 4 ．精馏过程　　精馏是一种分离过程。典型设备：精馏塔 5 ．传质过程 　　不同组分的分离和结合，如液体和气体之间的解吸、汽提、去湿或润湿，不同非溶液体的萃取、液体与固体之间的结晶、蒸气或干燥等都是传质过程。其目的是获得纯的出口物料。 一、生产过程及其特点 一、生产过程及其特点 生产过程特点：连续生产过程具有复杂性、关联性、时变性、非线性、不确定性，在某些高温高压或有害介质存在的场合，还具有相当的危险性。 生产过程的这些特点极大地促进了过程控制技术的发展，使得过程控制在自动控制领域乃至国民经济中都占有极其重要的地位。 参考书 教材过程控制与自动化仪表.潘永湘等.机械工业出版社. 2008.5 参考书1.自动检测技术与装置. 张宏建等. 化学工业出版社. 2004.72.自动化仪表与过程控制. 施仁等. 电子工业出版社. 2009.23.自动检测技术及仪表控制系统. 张毅等. 化学工业出版社. 2005.34.过程控制及仪表. 邵裕森. 上海交大出版社 考核方式 1.点名作业20%2.试验成绩10%3.期末考试70% 第一章 过程控制与自动化仪表概述 系统由被控过程和检测控制仪表组成 过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。 被控过程的多样性 生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构性、动态特性多样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延特征，还有非线性与时变特性。（锅炉、热交换器、精馏塔） 控制方案的多样性 被控对象复杂导致控制方案多样性。单/多变量控制系统、常规仪表控制/计算机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统，还有先进过程控制系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。 过程控制的特点 安全性 针对易燃易爆特点设计；参数越线报警、链锁保护；故障诊断，容错控制。 稳定性 抑制外界干扰，保证正常运行。 经济性 降低成本提高效率。掌握工艺流程和被控对象静态、动态特性，运用控制理论和一定的技术手段（计算机、自动化仪表）设及合理系统。 过程控制的要求与任务 12 二、生产过程对控制的要求 生产过程对控制最主要的要求可以归结为三个方面，即：安全性、稳定性和经济性。 (1)安全性 是指在整个生产运行过程中，能够及时预测、监控和防止任何事故的发生，以确保生产设备和操作人员的安全，这是最重要也是最基本的要求。 (2) 稳定性 是指当工业生产环境发生变化或受到随机因素的干扰和影响时，生产过程仍能不间断地平稳运行，并保持稳定的产品质量。 13 (3)经济性 是指在保证生产安全和产品质量的前提下，以最小的投资、最少的能耗和最低的成本，使生产装置在高效率运行中获取最大的经济收益。 过程控制的任务:就是在了解、掌握工艺流程和生产过程的各种特性的基础上，根据工艺生产提出的要求，应用控制理论对控制系统进行分析、设计和综合，并采用相