化工儀表及自動化

——2011屆大學(xué)生基礎(chǔ)知識培訓(xùn)工程建設(shè)部張敏一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識二、壓力力檢測儀儀表三、流量量檢測儀儀表四、溫度度檢測儀儀表五、物位位檢測儀儀表六、氣動動執(zhí)行器器七、控制制系統(tǒng)八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）目錄錄化工自動動化是石石油、化化工等生生產(chǎn)過程程自動化化的簡稱稱。自動化技技術(shù)的研研究開發(fā)發(fā)和應(yīng)用用水平是是衡量一一個國家家發(fā)達(dá)程程度的重重要標(biāo)志志，自動動化技術(shù)術(shù)的進(jìn)步步推動工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)的飛速速發(fā)展。。在化工工設(shè)備上上配備一一些自動動化裝置置，代替替操作人人員的部部分直接接勞動，，使生產(chǎn)產(chǎn)在不同同程度上上自動執(zhí)執(zhí)行，這這種用自自動化裝裝置來管管理化工工生產(chǎn)過過程的方方法，稱稱為化工工自動化化?；ぷ詣觿踊x義一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識人工控制制與自動動控制一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識機(jī)械化人工控制制向自動動控制轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?nèi)四X眼睛四肢控制器檢測儀表表執(zhí)行器人工控制制與自動動控制一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識1、20世紀(jì)40年代手工操作作狀態(tài)，，只有少少量的檢檢測儀表表用于生生產(chǎn)過程程。2、20世紀(jì)40年代末～～50年代自動化儀儀表：采采用基地地式儀表表和部分分單元組組合儀表表（氣動動Ⅰ型和電動動Ⅰ型）控制理論論：以反反饋為中中心的經(jīng)經(jīng)典控制制理論控制系統(tǒng)統(tǒng)：多為為單輸入入、單輸輸出簡單單控制系系統(tǒng)化工自動動化發(fā)展展一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識3、20世紀(jì)50年代～70年代自動化儀儀表：單單元組合合儀表（（氣動Ⅱ型和電動動Ⅱ型）成為為主流產(chǎn)產(chǎn)品。60年代后期期，出現(xiàn)現(xiàn)了專門門用于過過程控制制的小型型計算機(jī)機(jī)，直接接數(shù)字控控制系統(tǒng)統(tǒng)和監(jiān)督督計算機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)開始始應(yīng)用于于過程控控制領(lǐng)域域?？刂评碚撜摚撼霈F(xiàn)現(xiàn)最優(yōu)控控制理論論為基本本特征的的現(xiàn)代控控制理論論?？刂葡到y(tǒng)統(tǒng)：串級級、比值值、均勻勻、前饋饋和選擇擇性等多多種復(fù)雜雜控制系系統(tǒng)?；ぷ詣觿踊l(fā)展展一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識KFL現(xiàn)場型基基地式氣氣動液位位指示調(diào)調(diào)節(jié)儀化工自動動化發(fā)展展一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識4、20世紀(jì)70～80年代自動化儀儀表：氣氣動Ⅲ型和電動動Ⅲ型，以微微處理器器為主要要構(gòu)成單單元的智智能控制制裝置。。集散控控制系統(tǒng)統(tǒng)（DCS）、可編編程邏輯輯控制器器(PLC)、工業(yè)PC機(jī)（工控控機(jī)）和和數(shù)字控控制器等等，已成成為控制制裝置的的主流。?？刂评碚撜摚撼霈F(xiàn)現(xiàn)最優(yōu)控控制理論論為基本本特征的的現(xiàn)代控控制理論論，傳統(tǒng)統(tǒng)的單輸輸入單輸輸出系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)展到到多輸入入多輸出出系統(tǒng)領(lǐng)領(lǐng)域?？刂葡到y(tǒng)統(tǒng)：串級級、比值值、均勻勻、前饋饋和選擇擇性等多多種復(fù)雜雜控制系系統(tǒng)?；ぷ詣觿踊l(fā)展展一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識5、20世紀(jì)90年代至今今自動化儀儀表：信信息技術(shù)術(shù)飛速發(fā)發(fā)展，現(xiàn)現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)（FCS）的出現(xiàn)現(xiàn)，引起起過程控控制系統(tǒng)統(tǒng)體系結(jié)結(jié)構(gòu)和功功能結(jié)構(gòu)構(gòu)上的重重大變革革?，F(xiàn)場場儀表的的數(shù)字化化和智能能化，形形成了真真正意義義上的全全數(shù)字過過程控制制系統(tǒng)。。出現(xiàn)各各種智能能儀表、、變送器器、無紙紙紀(jì)錄儀儀?？刂评碚撜摚喝斯すぶ悄?、、神經(jīng)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制制?？刂葡到y(tǒng)統(tǒng)：管控控一體化化現(xiàn)場，，綜合自自動化是是當(dāng)今生生產(chǎn)過程程控制的的發(fā)展方方向?；ぷ詣觿踊l(fā)展展一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識早期的DCS控制系統(tǒng)統(tǒng)一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識現(xiàn)代的DCS控制系統(tǒng)統(tǒng)一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識化工自動動化目的的提高工作作效益降低生成成成本保證生產(chǎn)產(chǎn)安全減輕勞動動強(qiáng)度化工自動動化目的的一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識化工自動動化的基基本組成成顯示控制制儀表檢測儀表表執(zhí)行器一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識如儀表的的測量范范圍：-400~1200KP則儀表的的量程為為1600KP儀表量程程儀表量程程測量上限限測量下限限=-一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識精度等級級有0.02、0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等儀表精度度表示測量量的準(zhǔn)確確程度。。一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識儀表類型型及標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)信號儀表類型型電動儀表表氣動儀表表4~20mADC（1~5VDC）1、遠(yuǎn)傳信信號用電電流源優(yōu)優(yōu)于電壓壓源（電電流傳輸輸、電壓壓接收））；2、20mA的選擇是是基于:安全、實實用、功功耗、成成本的考考慮；；3、零點為為4mA..DC，不與機(jī)機(jī)械零點點重合，，這種““活零點點”有利利于識別別斷電和和斷線等等故障。。4、兩線制制。0.02~0..1MPa（20KPa~100KPa）一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識信號的傳傳遞形式式連續(xù)變化化“0”和“1”組合兩種狀態(tài)態(tài)模擬信號號數(shù)字信號號開關(guān)信號號信號傳遞遞形式一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識儀表的名名稱;在DCS系統(tǒng)中是是唯一的的;一般不超超過8位。如：PV2301、LT2310、TIC2310等。儀表位號號(TAG)英文字母母數(shù)字+儀表位號號=一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識儀表位號號(TAG)儀表工位位號：參參數(shù)符號號+功能符號號+數(shù)字，如如：TIC2310。參數(shù)符號號F:流量；L：液位；；P：壓力；；T：溫度；；E：電流；；H：手操；；V：振動動、閥門門；功能符號號A：報警；；R：記錄；；C：調(diào)節(jié)；；I：指示；；Q：累積；；T：變送器器；CV：自力式式G：現(xiàn)場監(jiān)監(jiān)視數(shù)字12...9一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識前面2位阿拉伯伯?dāng)?shù)字一一般代表表生產(chǎn)工序序；后面2位阿拉伯伯?dāng)?shù)字一一般代表表該工序序該參數(shù)的序序號。PBL/ABSSAN化學(xué)品卸料6100原料儲備2100溶劑制備6200聚會和脫揮2200PBL聚合6300溶劑回收2300ABS聚會6500公用工程2500TG6101、FQI6227、PIC6502、TIA2217A儀表位號號(TAG)一、基礎(chǔ)礎(chǔ)知識壓力是指均勻勻垂直地地作用在在單位面面積上的的力。工程上的的“壓力力”與力力學(xué)中的的“壓力力”不表表示同一一個概念念。壓力的單位為為帕斯卡卡，簡稱稱帕（Pa）二、壓力力檢測儀儀表壓力的定定義及單單位1kgf/cm2==105Pa=0.1MPa1巴(bar)=0.1兆帕(MPa)=100千帕(KPa)=1.0197公斤/平方厘米米二、壓力力檢測儀儀表壓力的定定義及單單位美標(biāo)法蘭蘭和公制制法蘭壓壓力等級級的表示示方法：：CL150((PN2.0))、CL300（PN5.0）；CL600（PN11）、CL900（PN15）；CL1500（（PN26）、、CL2500（PN42））。1psi=6..895kpa=0..07kg/cm2==0.06895bar(PSI英文全稱稱為Poundspersquareinch)在壓力測測量中，，常有表壓、絕絕對壓力力、負(fù)壓壓或真空空度之分。當(dāng)被測壓壓力低于于大氣壓壓力時，，一般用用負(fù)壓或或真空度度來表示示。p表P真P絕P絕大氣壓力線零線圖2-1絕對壓力、表壓、負(fù)壓（真空度）的關(guān)系壓力的定定義及單單位二、壓力力檢測儀儀表彈簧管壓壓力表1—彈簧管；2—拉桿；3—扇形齒輪；4—中心齒輪；5—指針；6—面板；7—游絲；8—調(diào)整螺絲；9—接頭彈簧壓力表二、壓力力檢測儀儀表普通壓力力表耐震壓力力表膜片式壓壓力表電接點壓壓力表彈簧管壓壓力表二、壓力力檢測儀儀表將壓力轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電電信號進(jìn)進(jìn)行傳輸輸及顯示示的儀表表。圖2-5電氣式壓力計組成方框圖壓力變送送器二、壓力力檢測儀儀表電容式壓壓力變送送器圖2-8電容式測量膜盒1—中心感應(yīng)膜片(可動電極)；2—固定電極；3—測量側(cè)；4—隔離膜片壓力變化化電容量的的變化轉(zhuǎn)變4~20mA輸出二、壓力力檢測儀儀表智能差壓壓變送器器3051C型智智能差壓壓變送器器（4～～20mA）方方框圖二、壓力力檢測儀儀表壓力（差差壓）變變送器差壓變送送器壓力變送送器二、壓力力檢測儀儀表流量：單位時間間內(nèi)流過過管道某某一截面面的流體體數(shù)量的的大小，，即瞬時時流量。。單位：t/h、kg/h、L/h、m3/h等流量定義義二、流量量檢測儀儀表質(zhì)量流量量M體積流量量Q如以t表示時間間，則流流量和總總量之間間的關(guān)系系是質(zhì)量流量量和體積積流量三、流量量檢測儀儀表差壓式（（也稱節(jié)節(jié)流式））流量計計利用流體體流經(jīng)節(jié)節(jié)流裝置置時產(chǎn)生生的壓力力差而實實現(xiàn)流量量測量的的流量與壓壓力差ΔP的平方根根成正比比，即Q=K。1，2切斷閥；；3平衡閥差壓計閥閥組安裝裝示意圖圖

孔板差壓式流流量計三、流量量檢測儀儀表漩渦流量量計三、流量量檢測儀儀表漩渦流量量計以卡門渦渦街理論論為基礎(chǔ)礎(chǔ)，采用用壓電晶晶體檢測測流體通通過管道道內(nèi)三角角柱時所所產(chǎn)生的的旋渦頻頻率，從從而測量量出流體體的流量量。圖3-12卡門渦列

(a)圓柱渦列；(b)三角柱渦列漩渦流量量計三、流量量檢測儀儀表質(zhì)量流量量計三、流量量檢測儀儀表質(zhì)量流量量計三、流量量檢測儀儀表電磁流量量計測量原理理是法拉拉第電磁磁感應(yīng)定定律,用來測量量導(dǎo)電液液體。三、流量量檢測儀儀表轉(zhuǎn)子/金屬浮子子流量計計三、流量量檢測儀儀表金屬管浮浮子流量量計采用用可變面面積式測測量原理理，適用于測測量液體體、氣體體。全金屬結(jié)結(jié)構(gòu)，有有指示型型、電遠(yuǎn)遠(yuǎn)傳型。玻璃管轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子流量量計金屬浮子子流量計計轉(zhuǎn)子流量量計的主主要測量量元件為為一根垂垂直安裝裝的下小小上大錐錐形玻璃璃管和在在內(nèi)可上上下移動動的浮子子。適應(yīng)應(yīng)溫度定義義及單位位表示物體體冷熱程程度的物物理量。。常用的溫溫度單位位為熱力力學(xué)溫標(biāo)標(biāo)（T），單位位是開爾爾文（K）；攝氏氏溫標(biāo)，，單位攝攝氏度（（℃）；；華氏溫溫標(biāo)，單單位（℉℉）。T=tC+273.16tF=32+1.8tC四、溫度度檢測儀儀表雙金屬溫溫度計圖5-1雙金屬片利用液體體或固體體受熱時時產(chǎn)生熱熱膨脹的的原理,可以制成成膨脹式式溫度計計。四、溫度度檢測儀儀表熱電阻利用金屬屬的電阻阻隨溫度度變化而而變化的的特性來來進(jìn)行溫溫度測量量的。工業(yè)上使使用的鉑鉑電阻主主要有分分度號為為Pt100,,它的R0=100Ω。Cu50,它的R0=50Ω四、溫度度檢測儀儀表熱電偶兩種不同同成份的的導(dǎo)體兩兩端焊接接在一起起，當(dāng)工工作端和和參比端端存在溫溫差時，，就在回回路中產(chǎn)產(chǎn)生熱電電勢，通通過熱電電勢的測測量就知知道對應(yīng)應(yīng)溫度值值。工業(yè)上使使用的熱熱電偶有有K型（鎳鉻鉻-鎳硅）、、S型（鉑銠銠-鉑）等。。熱電偶溫溫度計測測溫系統(tǒng)統(tǒng)示意圖圖1、熱電偶偶；2、補償導(dǎo)導(dǎo)線；3、測量儀儀表四、溫度度檢測儀儀表溫度變送送器溫度變送送器為24V供電、二二線制的的一體化化變送器器。將熱熱電阻或或熱電偶偶的信號號放大，，并轉(zhuǎn)換換成4-20mA的輸出電電流。四、溫度度檢測儀儀表物位檢測測儀表分分類液體顆粒液體液體液位計料位計介面計物位儀表表五、物位位檢測儀儀表玻璃板液液位計容器連接接構(gòu)聯(lián)通通器，透透過玻璃璃板直接接指示容容器的液液位。五、物位位檢測儀儀表磁翻板液液位計根據(jù)浮力力原理和和磁性耦耦合作用用原理工工作的。當(dāng)被測測容器中中的液液位升降降時，液液位計本本體管中中的磁性性浮子也也隨之升升降，浮浮子內(nèi)內(nèi)的永久久磁鋼通通過磁耦耦合傳遞遞到磁翻翻柱指示示器，驅(qū)驅(qū)動紅、、白翻柱柱翻轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)180°°，當(dāng)液位位上升時時翻柱由由白色轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t紅色，當(dāng)當(dāng)液位下下降時翻翻柱由由紅色轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榘装咨?，指指示器的的紅白交交界處為為容器內(nèi)內(nèi)部液位位的實際際高度度，從而而實現(xiàn)液液位清晰晰的指示示。五、物位位檢測儀儀表差壓液位位變送器器五、物位位檢測儀儀表差壓式液液位計差壓式液位計原理圖因此將差壓變送器的一端接液相，另一端接氣相五、物位位檢測儀儀表雷達(dá)液位位計雷達(dá)式液位計示意圖五、物位位檢測儀儀表其他液位位計電容式液液位計超聲波液液位計浮球液位位計（浮力和和靜磁場場原理））磁致伸縮縮液位計計(電容量的的變化)五、物位位檢測儀儀表物位開關(guān)關(guān)音叉液位位開關(guān)浮球液位位開關(guān)阻旋式液液位開關(guān)關(guān)五、物位位檢測儀儀表五、物位位檢測儀儀表六、氣動動執(zhí)行器器執(zhí)行器的的分類氣動執(zhí)行行器電動執(zhí)行行器液動執(zhí)行行器氣動執(zhí)行行器調(diào)節(jié)閥切斷閥執(zhí)行器的的組成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)輔助機(jī)構(gòu)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的的組成六、氣動動執(zhí)行器器執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)氣動薄膜膜氣動活塞塞執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)的分類類六、氣動動執(zhí)行器器圖11-3正作用式氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1—上膜蓋；2—波紋膜片；3—下膜蓋；4—支架；5—推桿；6—彈簧；7—彈簧座；8—調(diào)節(jié)件；9—連接閥桿螺母；10—行程標(biāo)尺圖11-4反作用式氣動薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1—上膜蓋；2—波紋膜片；3—下膜蓋；4—密封膜片；5—密封環(huán)；6—填塊；7—支架；8—推桿；9—彈簧；10—彈簧座；11—襯套；12—調(diào)節(jié)件；13—行程標(biāo)尺執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)的作用用方式六、氣動動執(zhí)行器器調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)（閥））直通單座座閥直通雙座座閥角形閥蝶閥球閥調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)的分類類六、氣動動執(zhí)行器器調(diào)節(jié)閥的的作用方方式氣開式（（FC）氣關(guān)式（（FO）調(diào)節(jié)閥的的作用形形式六、氣動動執(zhí)行器器主要從工工藝生產(chǎn)產(chǎn)上安全全要求出出發(fā)。信號壓力力中斷時時，應(yīng)保保證設(shè)備備和操作作人員的的安全。。如果閥閥處于打打開位置置時危害害性小，，則應(yīng)選選用氣關(guān)關(guān)式，以以使氣源源系統(tǒng)發(fā)發(fā)生故障障，氣源源中斷時時，閥門門能自動動打開，，保證安安全。反反之閥處處于關(guān)閉閉時危害害性小，，則應(yīng)選選用氣開開閥。選擇要求求壓力信號號增加時時，閥關(guān)關(guān)小、壓壓力信號號減小時時閥開大大的為氣關(guān)式。反之，，為氣開式。氣開式與與氣關(guān)式式的選擇擇六、氣動動執(zhí)行器器序號執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制閥氣動執(zhí)行器（a）（b）（c）（d）正正反反正反正反氣關(guān)（反）氣開（正）氣開（正）氣關(guān)（反）表11-1組合方式式表圖11-11組合方式圖六、氣動動執(zhí)行器器調(diào)節(jié)閥的的流量特特性直線線等百分百百快開拋物線流量特性性的分類類六、氣動動執(zhí)行器器電氣閥門門定位器器電磁閥輔助機(jī)構(gòu)構(gòu)六、氣動動執(zhí)行器器人工操作作與自動動控制比比較圖七、控制制系統(tǒng)圖12-3簡單控制系統(tǒng)的方塊圖負(fù)反饋是是控制系系統(tǒng)的基基石七、控制制系統(tǒng)基本控制制規(guī)律比例控制制（P）積分控制制（I）微分控制制（D）七、控制制系統(tǒng)常用的控控制規(guī)律律比例控制制（P）比例積分分控制（（PI）比例微分分控制（（PD）比例積分分微分控控制（PID）七、控制制系統(tǒng)簡單控制制系統(tǒng)組組成測量元件件控制器調(diào)節(jié)閥對象七、控制制系統(tǒng)液位控制系統(tǒng)溫度控制系統(tǒng)七、控制制系統(tǒng)簡單控制制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)的方塊圖七、控制制系統(tǒng)簡單控制制系統(tǒng)通過這套套串級控控制系統(tǒng)統(tǒng)，能夠夠在塔釜釜溫度穩(wěn)穩(wěn)定不變變時，蒸蒸汽流量量能保持持恒定值值，而當(dāng)當(dāng)溫度在在外來干干擾作用用下偏離離給定值值時，又又要求蒸蒸汽流量量能作相相應(yīng)的變變化，以以使能量量的需要要與供給給之間得得到平衡衡，從而而保持釜釜溫在要要求的數(shù)數(shù)值上。。精餾塔塔釜溫度串級控制系統(tǒng)1—精餾塔；2—再沸器七、控制制系統(tǒng)串級控制制系統(tǒng)在上例中中，選擇擇的副變變量就是是操縱變變量（加加熱蒸汽汽量）本本身。這這樣，當(dāng)當(dāng)干擾來來自蒸汽汽壓力或或流量的的波動時時，副回回路能及及時加以以克服，，以大大大減少這這種干擾擾對主變變量的影影響，使使塔釜溫溫度的控控制質(zhì)量量得以提提高。七、控制制系統(tǒng)串級控制制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)典型方塊圖七、控制制系統(tǒng)串級控制制系統(tǒng)串級控制制系統(tǒng)的的結(jié)構(gòu)串級控制制系統(tǒng)有有兩個閉閉合回路路。主回回路是個個定值控控制系統(tǒng)統(tǒng),副回路是是個隨動動系統(tǒng)。。在串級控控制系統(tǒng)統(tǒng)中,主變量是是反映產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量或生產(chǎn)產(chǎn)過程運運行情況況的主要要工藝參參數(shù)。副副變量的的引入往往往是為為了提高高主變量量的控制制質(zhì)量,它是基于于主,副變量之之間具有有一定的的內(nèi)在關(guān)關(guān)系而工工作的。。七、控制制系統(tǒng)在串級控制系統(tǒng)中，由于引入一個閉合的副回路，不僅能迅速克服作用于副回路的干擾，而且對作用于主對象上的干擾也能加速克服過程。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點；主回路具有后調(diào)、細(xì)調(diào)、慢調(diào)的特點，并對于副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。因此，在串級控制系統(tǒng)中，由于主、副回路相互配合、相互補充，充分發(fā)揮了控制作用，大大提高了控制質(zhì)量。小結(jié)七、控制制系統(tǒng)比值控制制系統(tǒng)工業(yè)上為為了保持持兩種或或兩種以以上物料料的比值值為一定定的控制制叫比值控制制。幾個概念主物料、主動信號從物料、從動信號七、控制制系統(tǒng)開環(huán)比值值控制從物料量量Q2與主物料料量Q1的比值關(guān)關(guān)系為開環(huán)比值控制七、控制制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單單，只需需一臺純純比例控控制器，，其比例例度可以以根據(jù)比比值要求求來設(shè)定定。主、副流流量均開開環(huán)；這種比值值控制方方案對從從物料量量Q2本身無抗抗干擾能能力。所所以這種種系統(tǒng)只只能適用用于副流流量較平平穩(wěn)且比比值要求求不高的的場合。。特點七、控制制系統(tǒng)單閉環(huán)比比值控制制單閉環(huán)比比值控制制系統(tǒng)是為了克克服開環(huán)環(huán)比值控控制方案案的不足足，在開開環(huán)比值值控制系系統(tǒng)的基基礎(chǔ)上，，通過增增加一個個副流量量的閉環(huán)環(huán)控制系系統(tǒng)而組組成的。。單閉環(huán)比值控制這種方案案的優(yōu)點點是結(jié)構(gòu)構(gòu)簡單,能確保兩兩流量比比值不變變,是應(yīng)用最最多的方方案。七、控制制系統(tǒng)分程控制制就是由一一只調(diào)節(jié)節(jié)器的輸輸出信號號控制兩兩只或更更多只控控制閥,每只控制制閥在控控制器輸輸出信號號的某段段范圍內(nèi)內(nèi)工作。。分程控制示意框圖七、控制制系統(tǒng)分程控制制系統(tǒng)從控制系系統(tǒng)的結(jié)結(jié)構(gòu)來看看,分程控制制屬于單單回路的的定值控控制系統(tǒng)統(tǒng),其控制過過程與簡簡單控制制系統(tǒng)一一樣。1.生產(chǎn)中需需用多種種物料作作調(diào)節(jié)介介質(zhì)的過過程圖13-20熱交換器溫度分程控制采用熱水水與蒸汽汽兩種不不同物料料作為調(diào)調(diào)節(jié)介質(zhì)質(zhì),在一般控控制系統(tǒng)統(tǒng)中難于于實現(xiàn),但在分程程控制系系統(tǒng)中,不僅充分分利用了了熱水,而且節(jié)省省了蒸汽汽。七、控制制系統(tǒng)分程控制制系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用場合合有時生產(chǎn)產(chǎn)過程負(fù)負(fù)荷變化化很大,要求有較較大范圍圍的流量量變化。。若用一一個控制制閥,由于控制制閥的可可調(diào)范圍圍R是有限的的,當(dāng)最大流流量和最最小流量量相差太太懸殊時時,就會降低低控制系系統(tǒng)的控控制質(zhì)量量,這時可采采用分程程控制系系統(tǒng)。閥門動作示意圖分程控制七、控制制系統(tǒng)分程控制制系統(tǒng)應(yīng)應(yīng)用場合合2.用來保證證在不同同負(fù)荷下下的正常?？刂茝?fù)雜控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)

均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)

前饋控制系統(tǒng)

選擇控制系統(tǒng)

三沖量控制系統(tǒng)

七、控制制系統(tǒng)控制系統(tǒng)統(tǒng)投用工藝人員員儀表人員員1、現(xiàn)場儀儀表、閥閥門校驗驗2、控制器器正反作作用檢查查3、控制閥閥氣開、、氣關(guān)檢檢查4、。。1、閥門動動作方向向2、參數(shù)設(shè)設(shè)定…3、控制器器手/自動切換換4、..七、控制制系統(tǒng)八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的定義義計算機(jī)控控制是關(guān)關(guān)于計算算機(jī)技術(shù)術(shù)如何應(yīng)應(yīng)用于工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)過程自自動化的的一門綜綜合性學(xué)學(xué)問。計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)是融計計算機(jī)技技術(shù)與工工業(yè)過程程控制于于一體的的綜合性性技術(shù)，，它是在在常規(guī)儀儀表控制制系統(tǒng)的的基礎(chǔ)上上發(fā)展起起來的。。計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展1965年以前是是試驗階階段。1946年第一臺臺數(shù)字計計算機(jī)問問世；1959年，美國國Texaco（德士古））公司的煉煉油廠安安裝了第第一個計計算機(jī)閉閉環(huán)控制制系統(tǒng)；；1960年，美國國Monsanto((孟山都））公司的的氨廠實實現(xiàn)了第第一個計計算機(jī)監(jiān)監(jiān)督控制制系統(tǒng)。。1962年，美國國Monsanto((孟山都））公司的乙乙烯廠實實現(xiàn)了第第一個直直接數(shù)字字計算機(jī)機(jī)控制系系統(tǒng)。特點：1、采用電電子管，，運算速速度慢；；2、價格貴貴，體積積大、可可靠性差差。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展1965年到1969年是實用用階段。。半導(dǎo)體技技術(shù)與集集成電路路技術(shù)的的發(fā)展，，出現(xiàn)了了專用于于工業(yè)過過程控制制的高性性能價格格比的小小型計算算機(jī)。特點：1、硬件可可靠性不不夠高；；2、且所有有的監(jiān)視視和控制制任務(wù)都都由一臺臺計算機(jī)機(jī)來完成成，故使使得危險險也集中中化；2、常常要要另外設(shè)設(shè)置一套套備用的的模擬式式控制系系統(tǒng)或備備用計算算機(jī)。3、系統(tǒng)的的投資過過高。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展1970年以后計計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的應(yīng)用用逐漸走走向成熟熟階段。。隨著大規(guī)規(guī)模集成成電路技技術(shù)的發(fā)發(fā)展，1972年生產(chǎn)出出運算速速度快、、可靠性性高、價價格便宜宜和體積積很小的的微型計計算機(jī)，，從而開開創(chuàng)了計計算機(jī)控控制技術(shù)術(shù)的新時時代，即即從傳統(tǒng)統(tǒng)的集中中控制系系統(tǒng)革新新為集散散控制系系統(tǒng)(DCS)。1975年美國Honeywell公司的推推出世界界上第一一套真正正意義的的集散型型控制系系統(tǒng)TDC--2000系統(tǒng)。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展20世紀(jì)80年代，計計算機(jī)向向著超小小型化、、控制智智能化方方向發(fā)展展；20世紀(jì)80年代末出出現(xiàn)將控控制、管管理和經(jīng)經(jīng)營融為為一體的的新型集集散控制制系統(tǒng)；；當(dāng)代現(xiàn)場場總線控控制系統(tǒng)統(tǒng)(FCS)。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）硬件（軀軀體）1、主機(jī)；；2、常規(guī)外外部設(shè)備備；3、過程輸輸入/輸出設(shè)備備；4、操作臺臺和通信信設(shè)備.軟件（靈靈魂）1、系統(tǒng)軟軟件；2、應(yīng)用軟軟件計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的硬件件組成八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的分類類數(shù)據(jù)采集集系統(tǒng)是計算機(jī)機(jī)應(yīng)用于于生產(chǎn)過過程控制制最早、、也是最最基本的的一種類類型。代替大量量的常規(guī)規(guī)顯示、、記錄和和報警儀儀表，對對整個生生產(chǎn)過程程進(jìn)行集集中監(jiān)視視。。。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的分類類操作指導(dǎo)導(dǎo)控制系系統(tǒng)基于數(shù)據(jù)據(jù)采集系系統(tǒng)的一一種開環(huán)環(huán)系統(tǒng)；；計算算機(jī)根據(jù)據(jù)采集到到的數(shù)據(jù)據(jù)以及工工藝要求求進(jìn)行最最優(yōu)化計計算，計計算出的的最優(yōu)操操作條件件，并不不直接輸輸出控制制生產(chǎn)過過程，而而是顯示示或打印印出來，，操作人人員據(jù)此此去改變變各個控控制器的的給定值值或操作作執(zhí)行器器八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的分類類直接數(shù)字字控制系系統(tǒng)生產(chǎn)過程程的閉環(huán)環(huán)控制。。完全取取代了多多個模擬擬調(diào)節(jié)器器，控制制方案上上，不改改變硬件件只通過過改變程程序就能能有效地地實現(xiàn)各各種各樣樣的復(fù)雜雜控制。。因此，，DDC系統(tǒng)是計計算機(jī)在在工業(yè)生生產(chǎn)過程程中最普普遍的一一種應(yīng)用用方式。。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的分類類計算機(jī)監(jiān)監(jiān)督控制制系統(tǒng)計算機(jī)監(jiān)監(jiān)督控制制系統(tǒng)是是操作指指導(dǎo)系統(tǒng)統(tǒng)（SCC))與常規(guī)儀儀表控制制系統(tǒng)或或DDC系統(tǒng)綜合合而成的的兩級系系統(tǒng).八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的分類類集散型控控制系統(tǒng)統(tǒng)（DCS))隨著生產(chǎn)產(chǎn)規(guī)模的的擴(kuò)大，，信息量量的增多多，控制制和管理理的關(guān)系系日趨密密切。對對于大型型企業(yè)生生產(chǎn)的控控制和管管理，不不可能只只用一臺臺計算機(jī)機(jī)來完成成。于是是，人們們研制出出以多臺臺微型計計算機(jī)為為基礎(chǔ)的的分散控控制系統(tǒng)統(tǒng)(DistributedControlSystem，DCS))。DCS采用分散散控制、、集中操操作、分分級管理理、分而而自治和和綜合協(xié)協(xié)調(diào)的設(shè)設(shè)計原則則，自下下而上可可以分為為若干級級，如過過程控制制級、控控制管理理級、生生產(chǎn)管理理級和經(jīng)經(jīng)營管理理級等。。DCS又稱分布布式或集集散式控控制系統(tǒng)統(tǒng)。集散控制制系統(tǒng)((DistributedControlSystem,,DCS)),是計計算機(jī)控控制系統(tǒng)統(tǒng)的一種種結(jié)構(gòu)形形式。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）危險分散散管理集中中集散型控控制系統(tǒng)統(tǒng)DCS系統(tǒng)發(fā)展展歷程第一代DCS((初創(chuàng)期)，1975年Honeywell公司TDC2000系統(tǒng)第二代DCS((成熟期)，1980年Honeywell公司TDGC3000，特點引引入了局局域網(wǎng)(LAN)作為系統(tǒng)統(tǒng)骨干第三代DCS((擴(kuò)展期)，1987年Honeywell公司的TDC--3000/UCN、Yokogawa公司的Centum--CS1000系列，，特點增增加了上上層網(wǎng)絡(luò)絡(luò)新一代DCS，現(xiàn)場總總線技術(shù)術(shù)的成熟熟與應(yīng)用用八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）人機(jī)接口口通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)現(xiàn)場控制制站DCS基本結(jié)構(gòu)構(gòu)八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）集散控制制系統(tǒng)基基本構(gòu)成成圖八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）控制技術(shù)術(shù)計算機(jī)技技術(shù)通信技術(shù)術(shù)圖形顯示示技術(shù)DCS系統(tǒng)的技技術(shù)基礎(chǔ)礎(chǔ)八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）監(jiān)視操作作方便控制功能能豐富系統(tǒng)擴(kuò)展展靈活安裝維護(hù)護(hù)方便系統(tǒng)可靠靠性高信息數(shù)據(jù)據(jù)共享DCS系統(tǒng)的特特點人機(jī)接口口通信網(wǎng)絡(luò)絡(luò)現(xiàn)場控制制站DCS基本結(jié)構(gòu)構(gòu)八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）通信模塊塊處理器模模塊輸入輸出出模塊電源模塊塊控制站軟軟件+現(xiàn)場控制制站的構(gòu)構(gòu)成八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）現(xiàn)場控制制站RAME2PROMROM存放CPU的運算結(jié)結(jié)果和I/O信號存放用功功能塊連連成的控控制方案案操作系統(tǒng)統(tǒng)、功能能塊庫、、通信軟軟件現(xiàn)場控制制站內(nèi)存存及作用用八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）控制器是是DCS的核心部部件，它它相當(dāng)于于一臺PC機(jī)！控制器中中安裝有有操作系系統(tǒng)，功功能塊組組態(tài)軟件件和通訊訊軟件。。組態(tài)按照照工藝要要求，把把功能塊塊連接起起來形成成控制方方案。把把控制方方案存在在E2PROM中。因為為E2PROM可以擦寫寫，組態(tài)態(tài)要隨工工藝改變變而改變變?yōu)榱讼到y(tǒng)統(tǒng)安全運運行，閉閉環(huán)控制制器一定定是冗余余運行的的，一用用一備，，并且是是熱備。。為了使使冗余成成功，應(yīng)應(yīng)注意以以下幾點點：兩個個控制器器的硬件件、軟件件版本必必需一致致；檢查查發(fā)送-接收的芯芯片是否否完好；；冗余的的芯片是是否完好好。兩個個模件的的設(shè)定是是否一樣樣、還要要檢查有有沒有帶帶手操站站等。通信功能能控制策略略實現(xiàn)信號采集集、轉(zhuǎn)換換現(xiàn)場控制制站的功功能八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）現(xiàn)場控制制站的功功能操作員站站工程師站站人機(jī)接口口站八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）人機(jī)接口口站操作員站站的功能能操作功能能監(jiān)視功能能手、自動動、串級級切換；；給點值修修改；PID參數(shù)的調(diào)調(diào)整；PID參數(shù)的調(diào)調(diào)整；調(diào)節(jié)閥閥閥位的改改變；機(jī)泵啟停停；報警、聯(lián)聯(lián)鎖確認(rèn)認(rèn)；流程圖畫畫面總貌畫面面報警畫面面趨勢畫面面報表數(shù)據(jù)處理理報表打印印八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）系統(tǒng)生成成控制策略略實現(xiàn)系統(tǒng)管理理工程師站站的功能能八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）工程師站站的功能能組態(tài)軟件件控制層軟軟件監(jiān)控軟件件八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）DCS軟件DCS軟件DCS主要供應(yīng)應(yīng)商及產(chǎn)產(chǎn)品國外公司司1、HONEYWELL公司，美美國。TDC2000、TDC3000/LCN、PKS系統(tǒng)。2、YOKOGAWA公司，日日本。CENTUM--CS1000/CS3000系統(tǒng)。3、Emerson公司，美美國。DeltaV系統(tǒng)。國內(nèi)廠家家1、浙大中中控公司司，中國國。WebFieldECX--100。2、和利時時公司，，中國。。HOLLIASMACS系統(tǒng)。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）YOKOGAWACENTUNCS3000系統(tǒng)簡簡介YOKOGAWA成立立于1915年年，是世世界上著著名的自自動化設(shè)設(shè)備供應(yīng)應(yīng)商。其其DCS產(chǎn)品結(jié)結(jié)構(gòu)緊湊湊、硬件件質(zhì)量可可靠、軟軟件功能能強(qiáng)大、、人機(jī)界界面友好好。八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）八、集散散型控制制系統(tǒng)（（DCS）

CS3000SystemConfiguration-OverviewControlNetworkInformationNetworkoooPROFIBUS-DPV1FOUNDATIONFieldbusHARTExaqunatumPRMExaopcModbusDeviceNetControlLogixManufacturingExecution