第二讲 化工自控设计
石油化工自控工程设计及仪表安装课程设计 (2)
石油化工自控工程设计及仪表安装课程设计概述石油化工自控工程设计以及仪表安装课程设计是石油化工自控工程和仪表领域的基础课程。
本课程将介绍涉及到自控工程以及仪表安装的基础知识、技术以及应用，其中包括测量学和测控技术、仪器仪表的基础、现场仪表安装基础、自动化控制基础、过程控制基础等领域的知识。
本课程致力于培养学生们的实际操作能力和自控设计思维能力。
课程目标通过学习本课程，学生应该具备以下技能和知识：•掌握测量学和测控技术、仪器仪表的基础、现场仪表安装基础。
•掌握自动化控制基础、过程控制基础等领域的知识。
•能够通过实践掌握相关技术。
•能够基于所学知识，设计和维护相关自控系统。
课程安排第一周本周的内容主要包含自动控制领域基础知识的介绍。
具体包括：•自动化控制概述。
•控制系统组成和分类。
•控制系统的基本性能要求。
本周的内容主要是测量领域基础知识。
具体包括：•测量的基本概念和定义。
•测量系统的分类和基本要素。
•仪表量程和准确度的概念。
第三周本周的内容涉及到仪器仪表基础。
具体包括：•仪器仪表分类和基本原理。
•模拟量和数字量的概念。
•仪表传感器原理及其选择。
第四周本周的内容主要包含现场仪表安装的基础知识。
具体包括：•安装规范和要求。
•仪表预处理（防腐、过滤、调试）。
•仪表现场布线方案。
第五周本周的内容主要涉及到过程控制领域基础知识。
具体包括：•过程控制的基本概念和定义。
•过程控制系统组成和基本要素。
•过程控制中的运算和控制算法。
本周的内容主要包含自控系统的应用。
具体包括：•自控系统的应用范围。
•不同工况自控系统的优化和调整。
•自控系统故障排除和维护。
课程设计为了帮助学生巩固所学知识并掌握实际应用技能，本课程还设置了课程设计环节。
具体的设计任务如下：设计任务根据石油化工流程图，设计一套包含5个测量点和1个控制点的实现系统的自动化控制系统。
设计要求•在完成设计任务的过程中，要考虑到自控系统在实际使用过程中所要遇到的问题。
化工设计中的自控方案
当热流体的进出口温差较大时，应选择热流体流量F2为操纵变量 当热流体的流量足够大，改变F2控制T11已不灵敏，应选择冷流体流 量F1为操纵变量。
5.5精馏塔的自动控制
目的：利用混合物中各组分不同的挥发度进行组分分离。 特点：变量多且有关联情况，对象通道多，反应缓慢， 内在机理复杂且控制要求较高。 一、控制要求 1、质量指标 保证塔顶或塔底的产品纯度。 2、平稳操作 （1）平均进料量=平均出料量 （2）塔压P应恒定
3、约束条件 气体流速、塔的最高压力以及再沸器的加热温差限 制。
二、精馏塔的干扰因素 1、进料流量F的波动 （1）进料全部为液相 （2）进料全为气相 （3）进料为气相液相混合物 2、进料组分ZF变化 为不可控的干扰。 3、进料温度TF及热焓 QF变化 4、蒸汽加入热量的变化 5、回流量及冷剂量
蒸汽 F ZF TF QF 精 馏 塔
被冷却介质 气氨 被冷却介质
气氨
TC TC
液氨
LS 选择性控制
LC 液氨 TC
LC
(LS)控制:负载敏感
例：
加热器，两侧无相变，冷、热流体都可为操纵变量， 应如何选择？
热流体 F2 T20 冷流体 T21 F1 T10
由热量平衡算式
F2C2（ T20- T21）= F1C1（ T11- T10）
C T11 T11 2 (T20 T21) F2 T10 F1C1 K 放大倍数
载热体放出（吸收）的热量=介质吸收（放出）的热量 Q=G1C1（ T1- T2）= G2C2（ t2- t1） 将Q=KF·△tm代入上式
t2
KFtm t1 G2C2
两侧流体平均温差△tm =[（ T1- T2 ）+（ t2- t1 ）]／2
化工自动化过程控制系统PPT课件
结合人工智能、模糊逻辑等理论， 处理复杂非线性系统的控制问题。
优化与调度技术在过程控制中应用
01
02
03
实时优化
根据实时数据对过程参数 进行优化，提高产品质量 和经济效益。
生产调度
根据生产计划和资源情况 ，合理安排生产顺序和资 源配置，实现整体最优。
数据驱动控制
利用大数据分析和机器学 习技术，挖掘历史数据中 的有用信息，指导过程控 制。
串级控制
02
03
前馈控制
采用两个或更多控制器串联，实 现更精确的控制，常用于复杂系 统。
通过引入前馈信号，提前对干扰 进行补偿，提高系统抗干扰能力 。
先进控制策略及方法应用
自适应控制
根据被控对象特性变化自动调整 控制器参数，保持系统性能最优
。
预测控制
基于模型预测未来输出，并根据预 测误差进行优化，适用于大滞后系 统。
发展历程
从20世纪50年代开始，随着计算机技术的发展， 化工自动化经历了从单机自动化、过程自动化到综 合自动化的发展历程。
化工自动化技术应用领域
石油炼制与石油化工
实现常减压蒸馏、催化裂化、加氢裂化等过 程的自动化控制。
基本有机化工与精细化工
实现乙烯、丙烯、苯乙烯等生产过程的自动 化控制。
化学肥料与无机化工
控制器根据偏差信号按照一定的控制 规律（如PID控制）进行运算，输出 控制信号。
执行器动作
执行器接收控制信号后，通过改变被 控对象的操作条件来调节被控参数。
被控对象响应
被控对象在执行器的作用下，其参数 发生变化，逐渐接近设定值。
过程控制系统性能指标
稳定性
系统受到扰动后，能够自动恢复到原来的平 衡状态或达到新的平衡状态的能力。
化工仪表自控工程设计方案
化工仪表自控工程设计方案一、项目背景化工工程是一种涉及化学反应、化学分离、化学合成、化学转化和化学加工等一系列过程的工程。
而化工仪表自动控制工程是保证化工生产过程中各种参数和设备能够准确、稳定地运行的关键环节。
本项目旨在设计一套完善的化工仪表自动控制系统，以提高化工生产的质量、效率和安全性。
二、系统功能需求1. 实时监测化工生产过程中的温度、压力、流量、液位等参数。
2. 对生产过程中的各种参数进行控制，使其保持在设定范围内。
3. 对各种设备的开关、调节进行远程控制。
4. 数据采集和存储，方便生产过程的记录和分析。
三、系统硬件设计1. 传感器选择：根据生产过程中需要监测的参数，选择合适的温度传感器、压力传感器、流量传感器和液位传感器等。
2. 控制器选择：根据生产过程对控制精度和速度的要求，选择合适的PLC（可编程逻辑控制器）或DCS（分散式控制系统）。
3. 执行机构选择：根据生产设备的需要，选择合适的电磁阀、执行器、电机等。
四、系统软件设计1. 数据采集软件：设计合适的数据采集软件，能够实现对各种传感器采集的数据进行实时监测和存储。
2. 控制系统软件：根据生产过程的控制需求，设计合适的控制算法和控制逻辑，并实现在控制器中。
3. 远程监控软件：实现对生产过程的远程监控和远程控制，方便操作人员对生产过程的监控和调整。
五、系统集成调试1. 对各种传感器、控制器、执行机构进行整体集成，确保各个部件能够正常工作。
2. 对控制系统的软件进行调试，确保各种控制逻辑和控制算法能够正确地应用于生产过程。
3. 对远程监控软件进行调试，确保其能够实现对生产过程的远程监控和远程控制。
六、系统运行维护1. 对系统进行定期的检查和维护，确保各个部件能够正常工作。
2. 对系统进行定期的升级和优化，以适应生产过程的变化和提高系统的性能。
3. 对系统进行应急预案的设计和实施，以应对突发的故障和事故。
七、系统安全考虑1. 对系统进行安全性能的评估和设计，确保系统在各种情况下能够保持安全稳定。
化工自控设计规定
化工自控设计规定化工自控设计规定化工自控设计是指通过自动化技术和控制系统来实现化工生产过程的监测和调节，以提高生产效率和产品质量。
为了确保自控系统的安全可靠运行，需要制定一系列的设计规定。
1. 设备选型：在进行自控系统设计前，需要根据生产工艺的特点和要求，选择适合的仪器设备。
设备选型应符合相应的国家标准和行业规范，并具备可靠性、稳定性和耐久性。
2. 仪表安装：仪表安装需要符合相关的标准和规范，保证仪表能够正常工作和准确测量。
仪表应安装在易于观察和操作的位置，并能够方便进行维护和校准。
3. 控制方案：根据生产过程的特点和要求，制定合理的控制方案。
控制方案应包括控制的目标、控制参数和控制方式等，同时需要考虑系统的响应速度、稳定性和鲁棒性。
4. 数据采集和处理：自控系统需要能够实时采集和处理生产过程中的各种数据。
数据采集应具备高精度和高可靠性，并能够对采集到的数据进行分析和处理，以提供可靠的控制决策。
5. 报警和保护：自控系统需要具备完善的报警和保护功能，能够及时发现和处理生产过程中的异常情况。
系统应设有相应的报警器和保护装置，以确保人员和设备的安全。
6. 操作界面：自控系统需要具备友好的操作界面，方便操作人员进行监控和控制。
操作界面应具备清晰的显示效果和便捷的操作方式，同时还需要进行相应的操作权限管理，确保操作的安全性。
7. 维护和检修：自控系统需要定期进行维护和检修，以保证系统的正常运行。
维护和检修工作应符合相关的标准和规范，并制定相应的计划和程序进行执行。
以上就是化工自控设计的一些基本规定。
在实际应用中，还需要根据具体情况进行相应的调整和改进，以适应不同的生产要求和技术发展的需求。
最终目标是实现化工生产过程的智能化和自动化，提高生产效率和产品质量。
2024年化工自动化控制系统培训材料
化工自动化控制系统培训材料一、引言随着我国化工行业的快速发展，化工自动化控制系统在提高生产效率、降低能耗、保障生产安全等方面发挥着重要作用。
为了提高化工企业员工的自动化控制技能，本培训材料将详细介绍化工自动化控制系统的基本原理、组成结构、功能特点及操作维护方法，旨在帮助学员掌握相关知识，提高实际操作能力。
二、化工自动化控制系统基本原理1.自动控制基本概念自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用一定的装置和设备，使生产过程或其他过程自动按照预定规律运行的技术。
2.控制系统基本组成一个完整的控制系统通常由被控对象、控制器、执行器、反馈元件和比较元件等组成。
3.控制系统基本类型根据控制信号的形式，控制系统可分为模拟控制系统和数字控制系统；根据控制方式，可分为开环控制和闭环控制。
三、化工自动化控制系统组成结构1.控制器控制器是化工自动化控制系统的核心，负责对被控对象进行实时监测、数据处理和指令输出。
常见的控制器有可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）和工业计算机等。
2.执行器执行器是控制系统的执行部件，根据控制器的指令，对被控对象进行调节。
常见的执行器有电动调节阀、气动调节阀和变频器等。
3.传感器与变送器传感器用于检测被控对象的物理量或化学量，将信号转换为可传输的信号；变送器则将传感器信号转换为标准信号（如4-20mA），便于控制器进行处理。
4.人机界面人机界面（HMI）是操作人员与控制系统进行交互的界面，可以实时显示系统运行状态、报警信息等，并实现对控制参数的设置和调整。
四、化工自动化控制系统功能特点1.高度集成化工自动化控制系统将多种控制功能集成在一个系统中，实现对生产过程的全面监控和控制。
2.高可靠性系统采用冗余设计、故障自诊断等技术，确保在恶劣环境下稳定运行。
3.易于扩展系统具有良好的扩展性，可根据生产需求增加或减少控制站点，便于企业升级改造。
4.易于维护系统采用模块化设计，便于日常维护和故障排除。
化工装置自控工程设计规定
化工装置自控工程设计规定1. 引言自控工程是化工装置设计中的重要环节，对于保证装置的安全运行、提高生产效率具有至关重要的作用。
本文档旨在规定化工装置自控工程设计的要求和流程，以便确保装置的自动控制系统能够达到设计目标、满足工艺要求。
2. 设计人员要求化工装置的自控工程设计应由具有相关专业知识和经验的工程师负责。
设计人员应具备以下要求：•具备扎实的自动控制理论和化工工艺知识；•熟悉国内外关于自控工程设计的相关法规和标准；•具备较强的沟通和协调能力，能够与其他工程师和相关人员进行良好的合作；•具备一定的创新能力，能够根据实际情况进行灵活的设计。
3. 设计流程化工装置自控工程设计的流程应包括以下几个阶段：3.1. 初步设计阶段在初步设计阶段，设计人员应与工艺设计人员进行充分沟通，了解装置的工艺流程和控制要求。
然后，根据工艺要求和实际情况，确定最佳的自动控制策略和控制方案。
初步设计阶段的工作包括但不限于以下几个方面：•确定自动控制系统的功能和性能指标；•选择合适的仪表和控制设备；•绘制控制系统的框图，并明确各个控制回路之间的关系；•确定控制系统的硬件配置和布置方案。
3.2. 详细设计阶段在详细设计阶段，设计人员需要进一步细化控制系统的设计。
具体工作内容包括但不限于以下几个方面：•编制控制系统的详细设计方案，包括控制策略、参数调整方法等；•进行控制回路的模拟仿真和性能评估，优化控制系统的设计；•设计控制系统的人机界面，方便操作人员进行系统监控和控制；•制定控制系统的调试和测试方案。
3.3. 安装与调试阶段在安装与调试阶段，设计人员需要与安装人员和调试人员密切配合，确保控制系统的顺利安装和调试。
具体工作内容包括但不限于以下几个方面：•监督控制系统设备的安装和布线工作；•进行控制系统的功能测试和性能调试；•配合工艺人员进行系统整体调试和优化。
3.4. 运行与维护阶段在装置投入运营后，设计人员仍需负责控制系统的运行和维护工作。
化工过程中的自动化控制系统设计与应用研究
化工过程中的自动化控制系统设计与应用研究自动化控制系统在化工过程中的设计和应用是提高生产效率和质量的关键因素之一。
本文将探讨化工过程中自动化控制系统的设计原理、应用需求和优势，并介绍一些常见的自动化控制系统应用案例。
一、设计原理化工过程中的自动化控制系统设计需要考虑以下几个方面。
1. 传感器和仪表选择：选择合适的传感器和仪表对所需的参数进行实时监测和测量。
例如，温度传感器、压力传感器、流量计等。
2. 控制算法选择：根据工艺要求选择适当的控制算法，如比例控制、积分控制、PID控制等，以实现对过程参数的调节和控制。
3. 控制设备选择：选择合适的控制设备，如可编程逻辑控制器（PLC）、远程终端单元（RTU）等，以实现对控制算法的执行和控制操作。
4. 网络通信：建立可靠的通信网络，实现自动化控制系统与生产过程间的数据交互，包括数据采集、实时监测和参数调节等。
二、应用需求自动化控制系统在化工过程中的应用需求主要包括以下几个方面。
1. 过程监测和控制：通过实时监测和控制过程参数，确保生产过程的稳定性和一致性。
例如，温度、压力、流量等参数的监测和控制。
2. 故障诊断和报警：通过自动化控制系统可以实现对设备故障的诊断和报警，及时采取措施进行维修和保养，减少设备故障对生产造成的影响。
3. 能耗管理和优化：通过自动化控制系统的数据采集和分析，实现对能源消耗的监测和优化，提高能源利用效率，降低生产成本。
4. 安全性控制：自动化控制系统可以监测和控制化工过程中的危险情况，及时发出报警信号，并采取措施确保人员和设备的安全。
三、优势和应用案例化工过程中自动化控制系统的设计和应用具有以下优势。
1. 提高生产效率和质量：自动化控制系统可以实现对工艺参数的实时监测和调节，提高生产效率和产品质量的一致性。
2. 降低人为误差：自动化控制系统可以减少人工操作的干扰和误差，提高生产过程的稳定性和可靠性。
3. 节约人力资源：自动化控制系统可以实现对工艺参数的自动调节和控制，减少了对人力资源的需求，降低了生产成本。
化工设计自控方案
以我给的标题写文档，最低1503字，要求以Markdown 文本格式输出，不要带图片，标题为：化工设计自控方案# 化工设计自控方案## 1. 引言化工设计中的自动控制方案是确保化工过程能够稳定运行的重要组成部分。
通过自动控制系统，可以监测和调节化工过程中的温度、压力、流量等重要参数，提高生产效率，降低能源消耗，并确保产品的质量和安全性。
本文将针对化工设计自控方案进行详细讨论。
## 2. 自动控制系统的组成自动控制系统通常由传感器、执行器、控制器和人机界面等基本组成部分构成。
### 2.1 传感器传感器用于监测化工过程中的各种物理量，如温度、压力、流量等。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、流量传感器等。
这些传感器将物理量转化为电信号，并传输给控制器进行处理。
### 2.2 执行器执行器用于根据控制信号调节化工过程中的参数，如阀门、泵等。
通过控制执行器的开启和关闭，可以实现对温度、压力、流量等参数的调节。
### 2.3 控制器控制器是自动控制系统的核心部分，用于接收传感器的信号，根据预设的控制策略生成相应的控制信号，并发送给执行器进行调节。
常见的控制器包括PID控制器、模糊控制器等。
### 2.4 人机界面人机界面用于提供控制系统的操作和监控界面，使操作人员可以方便地监视化工过程，并进行相应的操作。
常见的人机界面包括计算机监控系统、触摸屏界面等。
## 3. 化工设计自控方案的步骤设计化工过程的自控方案主要包括以下步骤：### 3.1 确定控制目标在设计自控方案之前，需要明确化工过程的控制目标，例如控制温度在一定范围内，控制压力稳定等。
控制目标的确定将为后续的控制器选择和参数调整提供依据。
### 3.2 选择控制器根据控制目标和化工过程的特点，选择合适的控制器。
常见的控制器包括PID控制器、模糊控制器等。
选择控制器时需要考虑控制精度、稳定性、响应速度等因素。
### 3.3 设计控制策略根据控制目标和控制器的选择，设计控制策略。
化工自动化控制系统培训材料
预测控制
基于系统模型预测未来输 出，优化控制序列，提高 控制性能。
智能控制
结合人工智能、模糊逻辑 等理论，处理复杂、不确 定系统的控制问题。
控制方法比较与选择
控制性能比较
分析不同控制策略在稳定性、精 度、响应速度等方面的性能差异
。
适用场景选择
根据被控对象特性、工艺要求及现 场条件，选择合适的控制方法。
发展历程
随着计算机技术、通信技术、控制技术等的发展，化工自动 化控制系统经历了从模拟控制到数字控制，从单回路控制到 多回路控制，从常规控制到智能控制的发展历程。
系统组成及功能
系统组成
化工自动化控制系统主要由传感器、变送器、控制器 、执行器等组成。其中，传感器用于检测被控对象的 各种参数，变送器将传感器的输出信号转换为标准信 号，控制器根据设定的控制算法对输入信号进行处理 并输出控制信号，执行器根据控制信号对被控对象进 行调节。
02
控制逻辑编程
基于控制策略和系统架构，编写控制逻辑程序，实现传感器数据的采集
与处理、执行器的控制逻辑以及系统的故障诊断与处理等功能。
03系统调试与优化在硬件平台搭建和软件编程完成后，进行系统调试与优化工作，包括检
查硬件连接、测试软件功能、调整控制参数等，以确保系统能够稳定运
行并满足控制需求。
05
应用领域及意义
应用领域
化工自动化控制系统广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等工业领域。在这些领域中，化工自 动化控制系统可以提高生产效率、降低能耗和物耗、提高产品质量和产量、减少环境污染等。
意义
化工自动化控制系统的应用对于提高化工生产的安全性、稳定性和经济性具有重要意义。通过自动化 控制系统的实施，可以实现对生产过程的全面监控和精确控制，提高生产过程的自动化水平和智能化 程度，从而为企业带来更高的经济效益和社会效益。
化工自动化过程控制系统教材课程
甲醇储罐氮封分程控制系统
给定值
B
PC
气 关
氮气 甲醇
A 气开
氮气
PT 100
阀
％
门 开
气 关
度阀
异向分程控制方案
0 0.02
0.06 Mpa
气 开 阀
0.1
三、三冲量控制系统
主要用于锅炉汽包液位的控制。 所谓三冲量就是一个前馈加串级的控制系
统。〝冲量〞实际就是变量，多冲量控制 中的冲量是指引入系统的测量信号。其主 要冲量是水位，辅助冲量是蒸汽负荷和给 水流量，它是为提高控制品质而引入的。 一般我们都采用水位、蒸汽流量和给水流 量三冲量控制。
六、比值控制系统
在化工生产中经常要求两种物料以一定的 比例混合以后参加反应，以保证反应充分 并安全节能等。
工业生产上为保持两种或两种以上物料比 值一定的控制叫比值控制系统。
常见的比值控制系统有单闭环比值、双闭 环比值和串级比值控制系统。
单闭环比值控制系统
主物料 K
FC
从物料 单闭环比值控制系统
五、选择控制系统
在我们生产中自动控制系统的主要任务之一就是要保证生 产的安全、平稳地进行。但在生产过程中，不可避免地会 出现不正常的工况以及其他特殊情况。这样正常设计的控 制系统往往适合不了工况的要求。过去通常采用报警后由 人工处理或自动连锁停车的对策，但随着装置的大型化， 一次开、停车过程要消耗大量的原料，并排放出大量的不 合格产品，这样显然是很不经济的；再者出现不正常工况 后全部转由人工处理，则可能造成操作人员的过分忙乱和 紧张。所以必须考虑在非正常工况下由别的调节器按照适 合当时特殊情况的另一套规律来进行控制，此外有一些工 艺变量的控制，受到多种条件的约束和限制，因而也必须 根据不同的情况来分别对待。在这样的指导思想下就发展 出了自动选择控制系统。
化工装置自控工程设计规定
中国石油和化工勘察设计协会自控设计专业委员会全国化工、中国石化集团公司自控设计技术中心站《化工装置自控工程设计规定》《化工装置自控工程设计规定》（HG/T 20636～20639）是根据原化学工业部建设协调司(1996)化建标发90号文“1996年设计基础工作计划”的任务，由全国化工自动控制设计技术中心站（原化学工业部自动控制设计技术中心站，下同）组织，为推行国际通用设计体制和方法(简称“新体制”)，总结国内外自控工程设计经验，与国际接轨而编写的。
所谓“新体制”,即是国际通用设计体制。
国际通用设计体制是二十一世纪科学技术和经济发展的产物，已成为当今世界范围内通用的国际工程公司模式。
按国际通用设计体制，有利于工程公司的工程建设项目总承包，对项目实施“三大控制”（进度控制、质量控制和费用控制），也是工程公司参与国际合作和国际竞争进入国际市场的必备条件。
国际上通常把全部设计过程划分为由专利商承担的工艺设计（基础设计）和由工程公司承担的工程设计两大设计阶段；工程设计则再划分为基础工程设计和详细工程设计两个阶段。
在我国现行设计体制的程序中，工程公司在开始基础工程设计工作前，需要将专利商的工艺设计（基础设计）形成向有关部门和用户报告、供审批的初步设计，因此在本规定的工程公司工程设计有关工作内容中，保留有初步设计的名词。
在工程设计两个阶段期间，专业的设计文件将划分成各个版次，在内容上由浅入深地发表。
对于系统专业/管道专业，一般需要完成七版设计。
这七个版次列出如下。
基础工程设计阶段编制四版：1．初版（简称“A”版）；2．内部审查版（简称“B”版）；3．用户审查版（简称“C”版）；4．确认版（简称“D”版）。
详细工程设计阶段编制三版：1．详1版（或称研究版，简称“E”版）；2．详2版（或称设计版，简称“F”版）；3．施工版（简称“G”版）。
需要说明的是，根据经验总结，化工行业规定：对大型、新建的化工、石油化工等装置，在工程设计阶段，“管道仪表流程图”（P&ID）发表七版，“设备布置图”发表七版，“管道布置图”发表四版。
化工自控设计总结
化工自控设计总结标题：化工自控设计总结：迈向更智能化的未来导言：在当今科技快速发展的时代，化工自控设计作为化工工程中的重要环节，正在经历着一场革命性的转变。
从传统的手动操作到自动化控制系统，再到如今的智能化技术应用，化工自控设计正不断推动化工行业的发展与进步。
本文旨在通过对化工自控设计的总结与思考，探讨其重要性、发展趋势以及在未来智能化工厂中的应用。
第一部分：化工自控设计的重要性在化工生产过程中，自动控制系统扮演着至关重要的角色。
它不仅能提高生产效率和质量，降低事故风险，还能减少人力投入和能源消耗。
通过自控设计，化工工艺能够实现精确控制，优化操作流程，并迅速响应生产需求的变化。
因此，化工自控设计的重要性不言而喻。
第二部分：化工自控设计的发展趋势1. 可编程逻辑控制（PLC）技术的应用：PLC是一种常见的自动化控制技术，通过编程实现逻辑控制功能。
它具有可靠性高、灵活性强的特点，可应用于各种化工工艺中，不仅能够简化控制系统的设计，还能提高操作的可视化程度。
2. 分布式控制系统（DCS）的开发：DCS将传感器、执行器和控制器连接到一个集中控制系统中，通过网络通信实现数据交换和共享。
这种分布式的控制方式能够提高稳定性和可靠性，使得化工工艺过程的控制更加灵活和高效。
3. 先进的传感器技术应用：随着传感器技术的不断革新，高精度、高灵敏度的传感器在化工自控设计中扮演着重要角色。
例如，通过温度、压力、流量等传感器的实时数据反馈，控制系统可以对参数进行精确调节，保证了化工生产的稳定性和可靠性。
第三部分：化工自控设计在智能化工厂中的应用智能化工厂是未来化工产业的重要发展方向，而化工自控设计在实现智能化工厂的目标中起到至关重要的作用。
1. 数据化运营管理：借助大数据技术，化工自控设计可以实现对生产数据的收集、分析和挖掘，从而精确预测生产过程中的问题和变化，提前采取相应措施。
这将有助于提高生产效率、降低能源消耗，并优化生产资源配置。
化工厂装置的自控系统设计与实施分析
化工厂装置的自控系统设计与实施分析随着科技的不断发展，自动化技术在化工行业中的应用越来越广泛。
化工厂装置的自控系统设计与实施是确保生产过程稳定和安全的关键因素之一。
本文将从自控系统的设计原则、实施步骤以及存在的挑战等方面进行分析。
一、自控系统设计的原则自控系统的设计需要遵循一些基本原则，以确保系统的可靠性和高效性。
首先，设计师需要充分了解化工过程的特点和要求。
不同的化工过程有不同的特点，例如温度、压力、流量等参数的变化范围和速度。
只有了解了这些特点，才能选择合适的传感器和执行器，并确定合理的控制策略。
其次，自控系统的设计需要考虑到安全性。
化工过程中可能存在着一些危险因素，如易燃易爆物质的使用等。
因此，在设计自控系统时，必须考虑到这些因素，并采取相应的安全措施，以确保生产过程的安全性。
最后，自控系统的设计需要考虑到系统的可扩展性和可维护性。
随着时间的推移，化工过程可能会发生变化，需要对自控系统进行升级和扩展。
因此，在设计时应考虑到系统的可扩展性，并确保系统的维护和维修工作能够方便进行。
二、自控系统实施的步骤自控系统的实施过程可以分为几个关键步骤。
首先，需要进行系统的需求分析。
在这一步骤中，设计师需要与化工厂的工作人员进行沟通，了解他们对自控系统的需求和期望。
同时，还需要对化工过程进行详细的分析，确定需要监测和控制的参数。
接下来，需要进行系统的设计和选择设备。
根据需求分析的结果，设计师可以确定需要使用的传感器、执行器和控制器等设备。
在选择设备时，需要考虑到设备的性能、可靠性和成本等因素。
然后，需要进行系统的安装和调试。
在安装过程中，需要按照设计方案进行设备的布置和连接。
安装完成后，还需要进行系统的调试，确保各个设备能够正常工作，并进行必要的调整。
最后，需要进行系统的运行和维护。
在系统运行过程中，需要对系统进行监测和维护，及时发现和解决问题。
同时，还需要进行定期的维护工作，以确保系统的长期稳定运行。
三、存在的挑战和解决方案在化工厂装置的自控系统设计与实施过程中，可能会面临一些挑战。
化工厂的自动控制原理
化工厂的自动控制原理化工厂的自动控制原理是利用现代控制理论和技术，通过对生产过程中的各种参数和变量进行实时监测、分析和调节，以实现生产过程的自动化、智能化和精细化。
化工生产过程中涉及的参数和变量很多，包括温度、压力、流量、液位、PH值、浓度等，而这些参数和变量的变化会直接影响产品的质量和产量。
因此，化工厂需要对这些参数进行精确控制，以确保生产过程的稳定性和高效性。
化工厂的自动控制原理主要包括传感器采集、信号处理、控制算法和执行器四个部分。
首先是传感器采集，化工生产过程中需要对各种参数进行实时监测，以获取生产过程中的各种变量信息。
传感器可以根据被测量的参数不同分为温度传感器、压力传感器、流量传感器等，它们能够将实际参数转换成为电信号，通过信号线传送到控制系统中进行处理。
其次是信号处理，传感器采集到的信号是一种原始信号，具有很强的干扰和噪声。
因此，需要对这些信号进行滤波、放大、线性化等处理，使得控制系统能够准确地读取和识别这些信号，以便进行后续的控制。
然后是控制算法，当信号处理完成后，就需要根据生产过程的特点和要求，设计出合适的控制算法。
常见的控制算法包括比例控制、积分控制、微分控制及它们的组合控制（PID控制），还有模糊控制、神经网络控制等先进的智能控制算法。
控制算法的目标是根据实际的参数和设定值之间的差异，来调节执行器输出的控制信号，从而实现对生产过程的精确控制。
最后是执行器，执行器根据控制算法的输出信号，对生产过程进行调节和控制。
通常，化工生产中使用的执行器有阀门、泵、电机、加热器等。
当控制算法判断需要增加或者减少某种参数时，执行器会根据这个信号来调整对应的工艺设备，以实现控制过程。
综上所述，化工厂的自动控制原理是通过实时监测和分析生产过程中的各种参数和变量，利用传感器采集、信号处理、控制算法和执行器四个部分的协同作用，实现对生产过程的自动化调节和控制。
这种自动控制原理可以使化工生产过程更加智能化、精细化和高效化，从而提高了生产效率和产品质量，降低了生产成本，提升了化工厂的竞争力。
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第二讲化工自控设计1化工自控设计基本知识随着工业生产的迅速发展，工艺过程对自动化的要求越来越高，自控工程设计的任务也越来越繁重，如何做好自控设计，关系到整个工程项目的质量、投资效益问题，因此自控设计是工程建设中的一个重要环节。
1.1基本任务工程设计的基本任务体现在两个方面：首先是用设计文件和设计图纸将工程项目体现出来，另一方面是作为施工建设单位进行施工安全和生产的依据。
因此，设计工作是对工程建设起着指导作用的。
具体就自动化工程设计而言，要进行如下一些工作：①从工程项目实际情况出发，确定自动化水平；②根据自动化水平确定自控系统类型；③确定自控仪表的类型；④确定数据表；⑤控制系统设计；⑥信号和联锁保护系统设计；⑦控制室、表盘设计。
1.2基本程序工程设计一般按照两个阶段进行：扩大初步设计和施工图设计。
对于采用新技术和复杂的尚未掌握成熟的工程设计，则须分三个阶段进行：初步设计、技术设计和施工图设计。
1.2.1扩大初步设计扩大初步设计的主要目的是：报上级部门审批，并为订货做好准备。
1.2.2施工图设计施工图是进行施工用的技术文件，是在扩大初步设计完成后，经过审批再进一步编制的图纸资料。
因此，必须从施工的角度出发，解决设计中的细节部分，在施工图设计完成后，不允许再留下技术中未解决的问题。
1.2.3设计文件的校审、签署和汇签初步设计和施工图设计的文件和图纸，为了保证设计质量，设计、校核、审核、审定各级人员，要对设计文件认真负责地进行校审，对设计质量层层把关。
为了使各专业之间设计内容互相衔接，避免错、漏、碰、缺，各专业之间应对设计认真汇签。
1.2.4参加施工、试生产考核核设计回访施工图完成后，要派出设计代表到现场，配合施工，了解设计文件的执行情况，处理施工中出现的设计问题，指导开车，参加试生产考核，直到全部工程交付生产。
当工程经过考核验收移交生产后的适当时间，要派出设计人员对所设计的工程进行回访，以调查了解生产使用情况，学习现场技术革新的经验，听取生产单位对设计的意见，再充分占有第一手资料的基础上，按专业或专题加以总结。
2初步设计的内容和深度对于自控设计而言，初步设计要做好以下工作：①首先确定工艺生产的自动化水平；②对重要的控制系统作出详细的说明；③提出自控仪表设备、相关电气设备以及主要安装材料的规格和数量；④进行设计概算。
2.1设计说明书初步设计说明书，是初步设计的主要内容之一，其作用是便于审批者和作施工图设计时了解本设计的基本情况。
初步设计说明书一般有如下几方面内容：①初步设计的依据和设计指导思想开展初步设计首先要根据下达的设计任务书和有关设计文件，同时要依据现有装置的实际生产经验和技术资料，依据专业分工，由工艺专业提出自控初步设计的工艺条件。
②工艺流程和环境特征简要说明装置的生产任务，工艺流程的组成及环境特征，如爆炸、腐蚀、毒性、灰尘、潮湿、振动、干扰等。
③自动化水平和控制方案的确定根据设计文件的精神，按工艺专业提出自控初步设计的工艺条件，确定自动化水平和仪表的选型，阐述DCS集散控制系统等的原则。
④对复杂控制系统的说明⑤动力供应自控仪表设备需要的动力供应主要分三类：电源、气源和热电源。
供电：要说明仪表供电的来源，对电源电压、频率、容量、供电等级的要求。
供气：要说明压缩空气的来源，仪表用气的总气量、压力、露点等的确定，对仪表用气的要求，应基本上是无水、无油、无尘的气源。
保温：对仪表和导压管的保温，是采用电伴热或蒸汽伴热，对热源的要求也要加以说明。
⑥安全技术措施有关防爆、防火、防腐、防尘、防冻、防潮、防热、抗干扰、静电接地及电气安全措施。
⑦控制室的确定控制室的位置、大小、是否采用空调等要求。
⑧新技术、新方案采用的依据⑨说明初步设计中存在问题和解决方法2.2工艺管道和控制流程图控制流程图是由工艺专业人员和自控专业人员共同研究绘制的，它是工艺生产过程自动化在图纸上较全面的反映，是自控文字符号和图形符号在工艺流程图上描述生产过程的自动化水平，因此，它是自控设计主要内容之一。
控制流程图在技术上主要是考虑测量点位置、调节方法、被调参数、实现方法以及每个调节系统相互之间的关系。
2.3仪表设备及主要材料表2.3.1自控设备汇总表自控设备汇总表是自控设计概算依据之一，也是仪表设备订货的参考依据。
自控设备汇总表应按顺序进行汇总，并分别列出小计和合计台件数。
2.3.2电气设备材料表本表所列设备材料作为编制概算和设备材料订货的依据之一，要求所列顺序应逐类按不同技术规格分别填写。
初步设计中必须将贵重电气设备材料列入表中，如补偿导线、电缆、有色金属导线等。
2.3.3综合材料表本表所列材料作为概算的依据之一，材料数量统计按统计总量增加10～15%填写。
2.4自控设计概算初步设计概算，自控设计人员应与概算专业人员配合，自控设计人员应提供仪表设备汇总表和材料表及单价，有关设备工程投资的汇总（设备购置费、安装工程费、设备工程其他费、预备费等）、额定依据、技术经济指标等均由概算人员编制。
3施工图设计3.1自控图纸目录3.2说明书说明书应包括下列内容：①对初步设计的重大修改；②管、线施工敷设方案及要求；③管架施工要求；④在仪表与其他专业施工范围划分无统一规定时，可在本节予以说明；⑤按工艺生产特点和要求，提出安全生产的防护措施；⑥推荐安装规程；⑦提出订货、施工、生产等的特殊要求；⑧其它。
3.3自控设备汇总表3.4自控设备表分为两个部分分别进行填写：①控制系统：包括集中控制和基地式调节系统的所有仪表。
②检测系统：包括集中检测和就地检测仪表、仪表盘（箱）、操作台、报警器等。
3.5综合材料表3.6电气设备材料表3.7电缆表3.8节流装置计算数据表3.9调节阀计算数据表3.10供电系统图3.11信号联锁原理图3.12复杂控制系统原理图3.13控制室布置图3.14机柜卡件布置图3.15机柜端子接线图3.16现场端子箱接线图3.17接地系统图3.18非标准部件安装制造图3.19工艺管道及控制流程图①工艺专业按其规定画出流程图后，与自控专业协商按工艺流程顺序标注检测点和控制系统；②检测点和控制系统按HG/T 20505-2000《过程测量与控制仪表的功能标志及图形符号》进行标注。
4自动化仪表的选型4.1流量计工业上常用的流量计种类很多，按照测量原理来分类，一般有差压式、浮子式、速度式、容积式、超声式等。
各类流量计都有各自的特点，选型的目的就是在众多品种中扬长避短，选择最适合的仪表。
要正确选择流量测量方法和流量计，必须熟悉仪表和被测对象两个方面的情况。
4.1.1选型步骤首先按照流体特点及应用范围初选流量测量方法和仪表，剔除显然不合适的方法与仪表，余下几种方案再进行下一步深入的分析比较。
分析主要按五个方面进行：流体特性、安装条件、仪表性能、环境条件和经济因素。
表4.1 流量计选型考虑因素流体特性流体温度和压力、密度、粘度和润滑性、化学腐蚀、结垢和脏污、气体压缩系数、等熵指数、比热容、电导率、声速、导热系数、多相流、脉动流安装条件管道布置方向、流动方向、上下游管道长度、管道口径、维护空间、管道振动、电气源、辅属设备（过滤、消气）仪表性能精度、重复性、线性度、范围度、压力损失、上下限流量、信号输出特性、响应时间环境条件环境温度、湿度、安全性、电气干扰经济因素购置费、安装费、维修费、校验费、使用寿命、运行费（能耗）、备品备件选型步骤为：①依据流体种类及五个方面因素初选可用仪表类型；②依据用户要求逐步淘汰，余下仪表类型排出次序；③按五个方面因素再次进行仔细评比，最后淘汰至一种仪表类型。
表4.2 流量计选型考虑因素——流体特性符号说明：√最适用△通常适用？在一定条件下适用×不适用液体气体流体特性工艺过程条件清洁脏污含颗粒纤维浆腐蚀性浆腐蚀性粘性非牛顿流体液液混合气液混合高温低温小流量大流量脉动流一般小流量大流量腐蚀性高温蒸汽差压式孔板√√××△√？√△√√△√？√△△△√√喷嘴√？××△△？√△√？×√？√△△△√√文丘里管√△××△△？√△√？×√？√△△△√√弯管√△△△△×？√△？？×√？√××△？？楔形管√√√√△√？√△△△××？××××××均速管√×××△××√△√√×√？√×√△√√浮子式玻璃转子√×××△△×××××√××√√×△××金属转子√×××△△×××△×√××√√×△×√容积式椭圆齿轮√××××△×△×？×√××××××××腰轮√××××△×△×？××√×√×××××速度式涡轮√××××？×△△×√×√×√×××××涡街√△△×？××△×√√×××√×√×√√旋进√×××××××××××××√×××××超声式传播时间√××××？？△×？？×√√？××？××多谱勒法√√√√√×？√△？××△×××××××质量流量计热式××××××××××××××√×××××科里奥利√√△×？√√△？？？××？？××？××其他电磁式√√√√√√√√？×？√√√××××××表4.3 流量计选型考虑因素——安装条件符号说明：√可用×不可用？有条件下适用传感器安装方位和流动方向测双向流直管段长度要求范围（D，公称直径）安装过滤器公称通径范围(mm)水平垂直由下向上垂直由上向下倾斜任意上游下游推荐不需可能需要差压式孔板√√√√√注15～802～8√50～1000喷嘴√√√√×5～804√50～500文丘里管√√√√×5～304√50～1400弯管√√√√√注25～304√＞50楔形管√√√√√5～304√25～300均速管√√√√×2～252～4√＞25浮子式玻璃转子×√×××00√1.5～100金属转子×√×××00√10～150容积式椭圆齿轮√？？××00√6～250腰轮√？？××00√15～500速度式涡轮√×××√5～203～10√10～500涡街√√√√×1～405√50～300旋进√√√√×3～51～3√50～150超声式传播速度差法√√√√√10～502～5√＞100多谱勒法√√√√√105√＞25质量流量计热式√√√√×无数据无数据√4～30科里奥利√√√√×00√6～150其它电磁式√√√√√0～100～5√6～3000注：1——双向孔板可用，2——45°取压可用表4.4 流量计选型考虑因素——仪表性能名称精确度重复性范围度最低雷诺数压力损失响应时间±%差压式孔板(1～2)FS取决于差压计3∶12×104中-大取决于差压计喷嘴1×104小-中文丘里管7.5×104小弯管5FS1×104小楔形管(1.5～3)FS5×102中均速管(2～5)FS1×104小浮子式玻璃转子(1～4)FS(0.5～1)FS(5～10)∶11×104中无数据金属转子(1～2.5)FS1×104中容积式椭圆齿轮液：(0.2～0.5)FS气：(1～2.5)R(0.05～0.2)R10∶11×102大＜0.5s 腰轮1×102中速度式涡轮液：(0.2～0.5)R气：(1～1.5)R(0.05～0.5)R(5～10)∶11×104中5～25ms 涡街液：R气：2R(0.1～1)R2×104小-中＞0.5s 旋进(1～2)R(0.25～0.5)R(10～30)∶11×104中无数据超声式传播速度差法1R～5FS0.2R～1FS(10～300)∶15×103无0.02～120s 多谱勒法5FS(0.5～1)FS(5～15)∶15×103无无数据质量流量计热式(1.5～2.5)FS(1～2)FS10∶11×102小0.12～7s 科里奥利(0.2～0.5)R(0.1～0.25)R(10～100)∶1无数据中-很大0.1～3600s其它电磁式0.2R～1.5FS0.1R～0.2FS无限制无＞0.2s 注：R——测量值，FS——流量上限值表4.5 流量计选型考虑因素——环境和经济环境影响经济性温度影响电磁干扰射频干扰影响仪表购置费安装费流量校验费运行费维护费备件及修理费差压式孔板中最小～小低～中低～高最低中～高低最低喷嘴中最小～小中中中中～高中低文丘里管中最小～小中高最低～高低～中中中弯管中最小～小低～中中最低低低最低楔形管中最小～小中中中中低中均速管中最小～小低～中中中～高低低低浮子式玻璃转子中最小最低最低低低最低最低金属转子中小～中中低～中低低低低容积式椭圆齿轮大最小～中中～高中高高高最高腰轮大最小～中高中高高高最高速度式涡轮中中中中高中高高涡街小大中中中中中中旋进小大中中高中中中超声式传播速度差法中～大大高最低～中中最低中低多谱勒法中～大大低～中最低～中低最低中低质量流量计热式大小中中高低高中科里奥利最小大最高中～高高高中中其它电磁式最小中中～高中中最低中中4.1.2一般流体、液体、蒸汽流量计的选型此类流量计有差压式、可变面积式、速度式、超声波式、科里奥利力式质量流量计、热式质量流量计等。