化工儀表及自動化課件1目錄化工儀表基礎(chǔ)知識自動化控制系統(tǒng)組成及原理過程參數(shù)檢測儀表過程控制儀表與執(zhí)行器計算機(jī)控制系統(tǒng)在化工過程中的應(yīng)用化工過程先進(jìn)控制策略與方法化工安全與環(huán)保技術(shù)2化工儀表基礎(chǔ)知識013儀表分類按測量原理、使用場合、功能特點(diǎn)等可分為溫度儀表、壓力儀表、流量儀表、物位儀表等。儀表定義用于測量、顯示、記錄和控制工業(yè)生產(chǎn)過程中各種參數(shù)的裝置。儀表基本概念與分類4測量值與真實(shí)值之間的差異，包括系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差。反映儀表測量準(zhǔn)確度的指標(biāo)，一般分為0.1級、0.2級、0.5級、1.0級等。測量誤差精度等級測量誤差與精度等級5包括測量點(diǎn)、連接線、儀表圖形符號等，用于表示儀表在工藝流程中的位置和作用。溫度單位（攝氏度、華氏度）、壓力單位（帕斯卡、巴、毫米汞柱）、流量單位（立方米/秒、升/分鐘）等，用于統(tǒng)一量綱和方便計算。常用符號常用單位化工儀表常用符號及單位6自動化控制系統(tǒng)組成及原理02701自動化控制系統(tǒng)的定義通過測量、比較和執(zhí)行等過程，使被控對象的某些參數(shù)或狀態(tài)自動地按照預(yù)定規(guī)律運(yùn)行的系統(tǒng)。02自動化控制系統(tǒng)的分類開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。03自動化控制系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國防等。自動化控制系統(tǒng)概述8傳感器原理將非電量轉(zhuǎn)換為電量的裝置，包括熱敏、光敏、氣敏等類型。執(zhí)行器原理將控制信號轉(zhuǎn)換為執(zhí)行動作的裝置，如電動執(zhí)行器、氣動執(zhí)行器等。傳感器應(yīng)用測量溫度、壓力、流量、液位等工藝參數(shù)。執(zhí)行器應(yīng)用控制閥門的開度、電機(jī)的轉(zhuǎn)速等。傳感器與執(zhí)行器原理及應(yīng)用9控制器結(jié)構(gòu)包括輸入電路、運(yùn)算放大器、比較器、輸出電路等部分?？刂破鞴ぷ髟斫邮諄碜詡鞲衅鞯臏y量信號，與設(shè)定值進(jìn)行比較，經(jīng)過運(yùn)算后輸出控制信號給執(zhí)行器，從而實(shí)現(xiàn)對被控對象的控制。控制器的類型PID控制器、模糊控制器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器等?？刂破鞯膽?yīng)用領(lǐng)域化工生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量等參數(shù)的控制?？刂破鹘Y(jié)構(gòu)與工作原理10過程參數(shù)檢測儀表03110102接觸式測溫儀表通過熱傳導(dǎo)或熱電動勢原理，直接與被測對象接觸以測量溫度，如熱電偶、熱電阻等。非接觸式測溫儀表利用物體的熱輻射性質(zhì)測量溫度，如紅外測溫儀、輻射高溫計等。溫度檢測儀表12利用彈性元件受壓變形的原理測量壓力，如彈簧管壓力表、膜片式壓力表等。彈性式壓力計將壓力轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行測量，如壓電式壓力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感器等。電氣式壓力計壓力檢測儀表13利用流體流過節(jié)流裝置產(chǎn)生的差壓來測量流量，如孔板流量計、噴嘴流量計等。通過測量流體在管道中的速度來推算流量，如渦輪流量計、渦街流量計等。流量檢測儀表速度式流量計差壓式流量計14直讀式物位計通過直接觀察或測量物位高度來確定物位，如玻璃板液位計、浮球液位計等。差壓式物位計利用物位變化引起的差壓變化來測量物位，如差壓式液位計、浮筒式液位計等。物位檢測儀表15過程控制儀表與執(zhí)行器0416原理與結(jié)構(gòu)01模擬式調(diào)節(jié)器基于模擬電路實(shí)現(xiàn)，包括測量、比較、放大和執(zhí)行等環(huán)節(jié)，結(jié)構(gòu)相對簡單。02功能與特點(diǎn)模擬式調(diào)節(jié)器具有快速響應(yīng)、連續(xù)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，適用于對控制精度和速度要求不高的場合。03應(yīng)用舉例在化工生產(chǎn)中，模擬式調(diào)節(jié)器可用于溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的自動控制。模擬式調(diào)節(jié)器17數(shù)字式調(diào)節(jié)器采用微處理器或數(shù)字信號處理器為核心，實(shí)現(xiàn)信號的數(shù)字化處理和控制算法的運(yùn)算。原理與結(jié)構(gòu)數(shù)字式調(diào)節(jié)器具有高精度、高靈活性、可編程和多功能等特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制策略和優(yōu)化算法。功能與特點(diǎn)數(shù)字式調(diào)節(jié)器在化工過程中廣泛應(yīng)用于精餾塔、反應(yīng)器、加熱爐等設(shè)備的自動控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。應(yīng)用舉例數(shù)字式調(diào)節(jié)器18氣動執(zhí)行器01以壓縮空氣為動力源，通過氣缸活塞的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動驅(qū)動閥門等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、維護(hù)方便等特點(diǎn)。電動執(zhí)行器02以電動機(jī)為動力源，通過減速機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動閥門等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。具有控制精度高、響應(yīng)速度快、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)。液動執(zhí)行器03以液壓油為動力源，通過液壓泵將油液壓力轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動閥門等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。具有輸出力大、動作平穩(wěn)、耐磨損等特點(diǎn)。執(zhí)行器類型及特點(diǎn)19計算機(jī)控制系統(tǒng)在化工過程中的應(yīng)用0520

計算機(jī)控制系統(tǒng)概述計算機(jī)控制系統(tǒng)的定義利用計算機(jī)技術(shù)對化工過程進(jìn)行監(jiān)測、控制、優(yōu)化和管理的系統(tǒng)。計算機(jī)控制系統(tǒng)的組成包括硬件（計算機(jī)、輸入輸出設(shè)備、通信設(shè)備等）和軟件（操作系統(tǒng)、控制算法、數(shù)據(jù)庫等）兩大部分。計算機(jī)控制系統(tǒng)的分類根據(jù)控制策略的不同，可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)；根據(jù)控制方式的不同，可分為集中控制系統(tǒng)和分布式控制系統(tǒng)。21DCS集散控制系統(tǒng)DCS集散控制系統(tǒng)的定義一種分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)，將控制功能分散到各個智能節(jié)點(diǎn)上，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)集中管理和監(jiān)控。DCS集散控制系統(tǒng)的組成包括過程控制站、操作員站、工程師站、通信網(wǎng)絡(luò)等部分。DCS集散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)高可靠性、靈活性、易于擴(kuò)展和維護(hù)等。DCS集散控制系統(tǒng)在化工過程中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)化工過程的自動化控制、優(yōu)化和管理，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。22PLC可編程邏輯控制器的定義：一種專門為工業(yè)環(huán)境設(shè)計的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC可編程邏輯控制器的組成：包括中央處理單元（CPU）、存儲器、輸入輸出接口、電源等部分。PLC可編程邏輯控制器的特點(diǎn)：高可靠性、易于編程和修改、豐富的I/O接口和模塊等。PLC可編程邏輯控制器在化工過程中的應(yīng)用：實(shí)現(xiàn)化工過程的順序控制、邏輯控制和運(yùn)動控制等，提高生產(chǎn)線的自動化程度和生產(chǎn)效率。PLC可編程邏輯控制器23化工過程先進(jìn)控制策略與方法0624指采用高級控制算法和技術(shù)，對化工過程進(jìn)行精確、高效、穩(wěn)定的控制，以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低能耗和減少環(huán)境污染。先進(jìn)控制策略的定義包括基于模型的控制、優(yōu)化控制、自適應(yīng)控制、魯棒控制等。先進(jìn)控制策略的分類能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜過程的精確控制，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；能夠降低能耗和物料消耗，減少生產(chǎn)成本；能夠減少生產(chǎn)過程中的波動和干擾，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性。先進(jìn)控制策略的優(yōu)勢先進(jìn)控制策略概述25通過建立過程模型，利用歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)對過程未來行為進(jìn)行預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果制定相應(yīng)的控制策略。預(yù)測控制方法的原理在石油化工中，采用預(yù)測控制方法對反應(yīng)器溫度、壓力等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行精確控制，提高產(chǎn)品收率和質(zhì)量；在精細(xì)化工中，采用預(yù)測控制方法對合成過程中的反應(yīng)條件進(jìn)行精確控制，提高產(chǎn)品純度和收率。預(yù)測控制方法的應(yīng)用實(shí)例預(yù)測控制方法及應(yīng)用實(shí)例26智能優(yōu)化算法的原理通過模擬自然界中的優(yōu)化現(xiàn)象，如遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法等，對過程控制中的優(yōu)化問題進(jìn)行求解。智能優(yōu)化算法的應(yīng)用實(shí)例在化工過程中，采用智能優(yōu)化算法對生產(chǎn)調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化，提高生產(chǎn)效率和資源利用率；在過程控制中，采用智能優(yōu)化算法對控制器參數(shù)進(jìn)行整定，提高控制系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。智能優(yōu)化算法在過程控制中的應(yīng)用27化工安全與環(huán)保技術(shù)072803化工安全技術(shù)的分類與內(nèi)容介紹化工安全技術(shù)的分類，包括預(yù)防技術(shù)、控制技術(shù)、應(yīng)急救援技術(shù)等，并詳細(xì)闡述各項技術(shù)的具體內(nèi)容和實(shí)施方法。01化工生產(chǎn)過程中的危險因素介紹化工生產(chǎn)過程中可能存在的各種危險因素，如高溫、高壓、有毒有害物質(zhì)等。02化工安全技術(shù)的重要性闡述化工安全技術(shù)對于保障生產(chǎn)安全、防止事故發(fā)生的重要性。化工安全技術(shù)概述29介紹危險源辨識的方法和步驟，包括現(xiàn)場調(diào)查、資料收集、危險源識別等。危險源辨識闡述風(fēng)險評估的方法和流程，包括風(fēng)險矩陣法、LEC法、風(fēng)險指數(shù)法等，以及各種評估方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。風(fēng)險評估介紹針對辨識出的危險源和評估出的風(fēng)險，應(yīng)采取的控制措施，包括工程技術(shù)措施、管理措施、教育培訓(xùn)措施等。風(fēng)險控制措施危險源辨識與風(fēng)險評估方法30化工生產(chǎn)過程中的環(huán)境問題闡述化工生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的各種環(huán)境問題，如廢氣、廢水、廢渣的排放，對生