化工儀表自動(dòng)化全部課程1CATALOGUE目錄化工儀表基礎(chǔ)知識(shí)自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成及原理過(guò)程控制策略與方法典型化工過(guò)程自動(dòng)化解決方案現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用智能儀表與新型傳感器技術(shù)化工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施化工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)與優(yōu)化201化工儀表基礎(chǔ)知識(shí)3化工儀表是用于化工生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)各種工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、顯示和控制的儀器設(shè)備。儀表定義根據(jù)測(cè)量原理、使用場(chǎng)合和功能，化工儀表可分為溫度儀表、壓力儀表、流量?jī)x表、物位儀表和分析儀表等。儀表分類儀表基本概念與分類4

測(cè)量誤差及數(shù)據(jù)處理方法測(cè)量誤差來(lái)源化工儀表在測(cè)量過(guò)程中會(huì)受到多種因素的影響，如傳感器誤差、環(huán)境誤差、方法誤差等。誤差表示方法誤差可以用絕對(duì)誤差、相對(duì)誤差、引用誤差等方式表示。數(shù)據(jù)處理方法為減小誤差，提高測(cè)量精度，可采用多次測(cè)量求平均值、數(shù)據(jù)擬合、數(shù)據(jù)平滑等方法對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。5利用物質(zhì)的熱電效應(yīng)、熱電阻效應(yīng)或熱輻射原理，將溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。溫度檢測(cè)原理利用化學(xué)反應(yīng)、光學(xué)原理或電化學(xué)原理等，對(duì)氣體或液體的成分、濃度等進(jìn)行分析測(cè)量。分析儀表原理利用彈性元件受壓變形的原理，將壓力轉(zhuǎn)換為位移或電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。壓力檢測(cè)原理根據(jù)流體流過(guò)管道時(shí)產(chǎn)生的壓差、流速變化或渦街等原理，將流量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。流量檢測(cè)原理利用浮力原理、靜壓原理或超聲波等原理，對(duì)容器中液體或固體的位置進(jìn)行測(cè)量。物位檢測(cè)原理0201030405化工過(guò)程參數(shù)檢測(cè)原理602自動(dòng)化控制系統(tǒng)組成及原理7自動(dòng)控制系統(tǒng)的定義自動(dòng)控制系統(tǒng)是指在沒(méi)有人工直接參與的情況下，利用控制裝置或控制器來(lái)操縱被控對(duì)象，使其某個(gè)或某些物理量按預(yù)定規(guī)律變化的系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)控制原理的不同，自動(dòng)控制系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。其中，閉環(huán)控制系統(tǒng)又稱反饋控制系統(tǒng)，是應(yīng)用最為廣泛的一類自動(dòng)控制系統(tǒng)。自動(dòng)控制系統(tǒng)概述與分類8控制器是自動(dòng)控制系統(tǒng)的核心部件，它根據(jù)被控對(duì)象的輸出信號(hào)與給定值的比較結(jié)果，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作?？刂破鞯男阅苤苯佑绊懽詣?dòng)控制系統(tǒng)的控制精度和穩(wěn)定性。控制器的工作原理執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的輸出部件，它將控制器的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象的機(jī)械運(yùn)動(dòng)或電信號(hào)。執(zhí)行器的類型多樣，包括電動(dòng)執(zhí)行器、氣動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器等。執(zhí)行器的工作原理控制器與執(zhí)行器工作原理9傳感器是一種能夠?qū)⒈粶y(cè)物理量轉(zhuǎn)換為與之有確定對(duì)應(yīng)關(guān)系的電信號(hào)的裝置。根據(jù)被測(cè)物理量的不同，傳感器可分為溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、速度傳感器等。傳感器的定義與分類在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，傳感器負(fù)責(zé)將被控對(duì)象的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并傳遞給控制器。傳感器的精度和穩(wěn)定性對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能有著重要影響。同時(shí)，隨著傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，其在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大。傳感器在自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用傳感器技術(shù)及應(yīng)用1003過(guò)程控制策略與方法11介紹控制系統(tǒng)的定義、組成、分類等基本概念，為后續(xù)學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)?？刂葡到y(tǒng)基本概念詳細(xì)講解被控對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性和靜態(tài)特性，以及對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。被控對(duì)象特性分析介紹常用控制規(guī)律（如比例、積分、微分等）的特點(diǎn)及適用場(chǎng)合，并討論控制規(guī)律的選擇原則?？刂埔?guī)律的選擇闡述控制器參數(shù)整定的方法，包括經(jīng)驗(yàn)法、衰減曲線法、臨界比例度法等，并介紹參數(shù)整定的注意事項(xiàng)。控制器參數(shù)整定單回路控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)12串級(jí)控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)大滯后控制系統(tǒng)多變量控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)方法講解串級(jí)控制系統(tǒng)的原理、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及設(shè)計(jì)方法，并分析其優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)大滯后被控對(duì)象，介紹相應(yīng)的控制策略和設(shè)計(jì)方法，如Smith預(yù)估控制等。介紹前饋控制系統(tǒng)的基本原理、結(jié)構(gòu)類型及設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并討論其在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)缺點(diǎn)。闡述多變量控制系統(tǒng)的基本概念、解耦方法及設(shè)計(jì)實(shí)例，并分析其在實(shí)際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)和解決方案。13自適應(yīng)控制介紹自適應(yīng)控制的基本原理、類型及設(shè)計(jì)方法，并分析其在化工過(guò)程控制中的應(yīng)用前景。講解預(yù)測(cè)控制的基本原理、算法實(shí)現(xiàn)及優(yōu)化方法，并分析其在復(fù)雜化工過(guò)程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。概述智能控制的基本思想、主要方法及在化工過(guò)程中的應(yīng)用實(shí)例，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、模糊控制等。闡述化工過(guò)程中故障診斷與容錯(cuò)控制的基本方法和技術(shù)，如基于模型的故障診斷、容錯(cuò)控制策略等，并分析其在提高化工過(guò)程安全性和可靠性方面的作用。預(yù)測(cè)控制智能控制故障診斷與容錯(cuò)控制先進(jìn)過(guò)程控制策略簡(jiǎn)介1404典型化工過(guò)程自動(dòng)化解決方案1503流體輸送系統(tǒng)優(yōu)化探討如何優(yōu)化流體輸送系統(tǒng)，提高輸送效率，降低能耗和運(yùn)營(yíng)成本。01流體輸送設(shè)備介紹各種流體輸送設(shè)備，如離心泵、往復(fù)泵、齒輪泵等，以及它們的工作原理和性能特點(diǎn)。02流體輸送過(guò)程自動(dòng)化控制闡述如何實(shí)現(xiàn)流體輸送過(guò)程的自動(dòng)化控制，包括流量、壓力、溫度等參數(shù)的檢測(cè)、變送、顯示和控制。流體輸送過(guò)程自動(dòng)化16傳熱設(shè)備介紹各種傳熱設(shè)備，如換熱器、冷卻器、加熱器等，以及它們的工作原理和性能特點(diǎn)。傳熱過(guò)程自動(dòng)化控制闡述如何實(shí)現(xiàn)傳熱過(guò)程的自動(dòng)化控制，包括溫度、壓力、流量等參數(shù)的檢測(cè)、變送、顯示和控制。傳熱系統(tǒng)優(yōu)化探討如何優(yōu)化傳熱系統(tǒng)，提高傳熱效率，降低能耗和運(yùn)營(yíng)成本。傳熱過(guò)程自動(dòng)化17介紹精餾塔的結(jié)構(gòu)、工作原理和性能特點(diǎn)，以及各種不同類型的精餾塔。精餾塔設(shè)備闡述如何實(shí)現(xiàn)精餾塔過(guò)程的自動(dòng)化控制，包括溫度、壓力、流量、液位等參數(shù)的檢測(cè)、變送、顯示和控制。精餾塔過(guò)程自動(dòng)化控制探討如何優(yōu)化精餾塔系統(tǒng)，提高分離效率，降低能耗和運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，介紹先進(jìn)的控制策略和優(yōu)化方法，如先進(jìn)控制、智能控制等。精餾塔系統(tǒng)優(yōu)化精餾塔過(guò)程自動(dòng)化1805現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與工業(yè)以太網(wǎng)應(yīng)用19現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)定義01現(xiàn)場(chǎng)總線是一種數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，用于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間及其與控制系統(tǒng)之間的信息交換。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)02國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）制定了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，如IEC61158和IEC61784等，規(guī)定了不同現(xiàn)場(chǎng)總線的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層等協(xié)議規(guī)范。常見(jiàn)的現(xiàn)場(chǎng)總線類型03包括Profibus、Modbus、CAN總線、FF（FoundationFieldbus）等，它們?cè)趥鬏斔俾省鬏斁嚯x、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等方面有所不同?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)概述及標(biāo)準(zhǔn)20工業(yè)以太網(wǎng)定義工業(yè)以太網(wǎng)是一種基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)技術(shù)，具有高速率、低延時(shí)、高可靠性等特點(diǎn)，適用于工業(yè)控制領(lǐng)域。工業(yè)以太網(wǎng)在化工儀表中的應(yīng)用化工儀表作為工業(yè)控制系統(tǒng)的重要組成部分，工業(yè)以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)儀表與控制系統(tǒng)之間的高速數(shù)據(jù)傳輸，提高控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。工業(yè)以太網(wǎng)的優(yōu)勢(shì)相比于傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，工業(yè)以太網(wǎng)具有更高的傳輸速率和更低的延時(shí)，支持遠(yuǎn)程監(jiān)控和診斷，方便系統(tǒng)集成和維護(hù)。工業(yè)以太網(wǎng)在化工儀表中應(yīng)用21傳輸速率與實(shí)時(shí)性工業(yè)以太網(wǎng)具有較高的傳輸速率和較低的延時(shí)，更適合于對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合；而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)傳輸速率相對(duì)較低，但可滿足大多數(shù)工業(yè)控制需求。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與靈活性現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)通常采用多分支結(jié)構(gòu)，方便擴(kuò)展和維護(hù)；而工業(yè)以太網(wǎng)支持星型、樹(shù)型、環(huán)型等多種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，具有更高的靈活性?？煽啃耘c安全性工業(yè)以太網(wǎng)采用TCP/IP協(xié)議，具有較高的可靠性和安全性；而現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在傳輸過(guò)程中可能受到干擾或攻擊，需要采取相應(yīng)的防護(hù)措施?，F(xiàn)場(chǎng)總線與工業(yè)以太網(wǎng)比較2206智能儀表與新型傳感器技術(shù)23高精度測(cè)量多種信號(hào)遠(yuǎn)程通信與控制自我診斷與校準(zhǔn)特點(diǎn)智能儀表特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)24多功能化與模塊化微型化與集成化發(fā)展趨勢(shì)智能化與網(wǎng)絡(luò)化高可靠性與長(zhǎng)壽命智能儀表特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)010302040525光纖傳感器利用光導(dǎo)纖維傳輸光信號(hào)高靈敏度、抗電磁干擾新型傳感器技術(shù)簡(jiǎn)介26適用于高溫、高壓等惡劣環(huán)境MEMS傳感器微型化、低功耗新型傳感器技術(shù)簡(jiǎn)介27高集成度、批量生產(chǎn)廣泛應(yīng)用于加速度、壓力、溫度等測(cè)量領(lǐng)域生物傳感器新型傳感器技術(shù)簡(jiǎn)介28利用生物活性物質(zhì)作為敏感元件高選擇性、高靈敏度用于環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全等領(lǐng)域新型傳感器技術(shù)簡(jiǎn)介29自動(dòng)化控制實(shí)現(xiàn)化工過(guò)程的自動(dòng)化調(diào)節(jié)與控制提高生產(chǎn)效率、降低能耗和排放智能儀表在化工過(guò)程中的應(yīng)用3003及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并預(yù)警，減少生產(chǎn)事故01在線監(jiān)測(cè)與故障診斷02實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)化工過(guò)程中的關(guān)鍵參數(shù)智能儀表在化工過(guò)程中的應(yīng)用31123數(shù)據(jù)采集與處理對(duì)化工過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)和處理為生產(chǎn)管理提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)智能儀表在化工過(guò)程中的應(yīng)用3207化工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施33確保系統(tǒng)安全性、穩(wěn)定性、可擴(kuò)展性和易維護(hù)性。采用系統(tǒng)工程方法，包括需求分析、功能設(shè)計(jì)、系統(tǒng)架構(gòu)、詳細(xì)設(shè)計(jì)等步驟。系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和方法論方法論設(shè)計(jì)原則34根據(jù)控制需求選擇合適的PLC或DCS控制器。控制器選型依據(jù)測(cè)量和控制要求，選擇相應(yīng)的傳感器和執(zhí)行器。傳感器和執(zhí)行器選型選用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、光纖收發(fā)器等設(shè)備，構(gòu)建穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備系統(tǒng)硬件選型和配置方案35采用梯形圖、結(jié)構(gòu)化文本等編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)控制邏輯。編程語(yǔ)言選擇組態(tài)軟件應(yīng)用數(shù)據(jù)處理與存儲(chǔ)利用組態(tài)軟件完成系統(tǒng)監(jiān)控畫(huà)面設(shè)計(jì)、報(bào)警處理等功能。通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢、報(bào)表生成等功能。030201軟件編程和組態(tài)實(shí)現(xiàn)方法3608化工儀表自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)與優(yōu)化37定期進(jìn)行系統(tǒng)巡檢對(duì)儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件設(shè)備、軟件程序和數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行定期巡檢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問(wèn)題。強(qiáng)化預(yù)防性維護(hù)措施通過(guò)定期更換易損件、清洗設(shè)備等措施，降低系統(tǒng)故障率，提高系統(tǒng)可靠性。建立健全的運(yùn)行維護(hù)管理制度明確各級(jí)維護(hù)人員的職責(zé)和工作流程，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)管理規(guī)范38掌握常用故障診斷方法熟練運(yùn)用觀察、詢問(wèn)、聽(tīng)診、測(cè)量等故障診斷方法，快速定位故障原因。善于利用專業(yè)工具使用示波器、萬(wàn)用表、邏輯分析儀等專業(yè)工具，提高故障診斷的準(zhǔn)確性和效率。熟悉系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理深入了解儀表自動(dòng)化系統(tǒng)的組成、工作原理和信號(hào)傳輸過(guò)程，為故障診斷和排除提供基礎(chǔ)。故障診斷與排除技巧分