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化工自动化及仪表培训课程PPT(共 46张)
闭环控制的特点（优点）：按偏差进行控制，使偏 差减小或消除，达到被控变量与设定值一致的目的。
闭环控制的缺点：控制不够及时；如果系统内部各 环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统 失去控制。
开环控制： 开环控制的特点（优点）：不需要对被控变量进 行测量，只根据输入信号进行控制，控制及时。
设定值 r(t)
机构 e(t)
-
控制装置 u(t)
被控变量
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
闭环控制系统组成
•检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测 量值y(t)。
•比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输 出其差值。
•控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况， 按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构 和控制装置通常组合在一起，称为控制器。
负反馈：将被控 变量送回输入端 并与输入变量相 减（负反馈闭环 的才可以独立工
加热炉的温度控制系统
TT
TC
被加热原料
T 出口温度
燃料油
被控过程：加热炉 被控变量：物料出口温度 操纵变量：燃料油流量 扰动：被加热原料油温度、燃料油热值等
1.2.2闭环控制与开环控制
闭环控制：
在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设 定值进行比较，根据偏差控制被控变量，这样，整个 系统构成了一个闭环。
它是以传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控 制系统进行分析与设计。PID控制规律是经典控制理论 最辉煌的成果。
2）现代控制理论:20世纪60年代得到迅猛发 展。
其主要内容为：
线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论， 系统辨识。
闭环控制的缺点：控制不够及时；如果系统内部各 环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统 失去控制。
开环控制： 开环控制的特点（优点）：不需要对被控变量进 行测量，只根据输入信号进行控制，控制及时。
设定值 r(t)
机构 e(t)
-
控制装置 u(t)
被控变量
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
闭环控制系统组成
•检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测 量值y(t)。
•比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输 出其差值。
•控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况， 按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构 和控制装置通常组合在一起，称为控制器。
负反馈：将被控 变量送回输入端 并与输入变量相 减（负反馈闭环 的才可以独立工
加热炉的温度控制系统
TT
TC
被加热原料
T 出口温度
燃料油
被控过程：加热炉 被控变量：物料出口温度 操纵变量：燃料油流量 扰动：被加热原料油温度、燃料油热值等
1.2.2闭环控制与开环控制
闭环控制：
在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设 定值进行比较，根据偏差控制被控变量，这样，整个 系统构成了一个闭环。
它是以传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控 制系统进行分析与设计。PID控制规律是经典控制理论 最辉煌的成果。
2）现代控制理论:20世纪60年代得到迅猛发 展。
其主要内容为：
线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论， 系统辨识。
化工自动化讲义86页PPT
三、 按给定值是否变化和如何变化来分类， 1．定值控制系统 2．随动控制系统(自动跟踪系统)
3．程序控制系统(顺序控制系统)
第六节 自动控制系统的过渡过程和品 质指标
一、控制系统的静态与动态
在自动化领域中,把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统 的静态，而把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
近年来，现代自动化技术由生产过程在工重要参数的控制已发展 为综合自动化，其应用的领域和规模越来越大，控制与管理—体化 的系统已提到议事日程。
五、学习要求
应能了解化工自动化的基本知识、理解自动控制系统的组成、基 本原理及各环节的作用；
能根据工艺要求、与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控 制方案；
3．自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某 种周期性操作。
4．自动控制系统 生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别是化工生 产，大多数是连续性生产，各设备相互关联着，当其中某一设备的 工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数或多或少地 波动，偏离了正常的工艺条件，为此。就需要用一些自动控制装置 ，对生产中某些关键性参数进行自动控制、使它们在受到外界干扰( 扰动)的影响而偏离正常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范 围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。
二、字母代号 三、仪表位号
第四节 自动控制系统方块图
控制系统的特点：闭环系统； 具有负反馈。
反馈：正反馈 负反馈
负反馈的作用
第五节 自动控制系统的分类
一、按被控变量来分类， 温度、压力、流量、液位控制系统。
二、按控制器具有的控制规律来分类， 比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统。
3．程序控制系统(顺序控制系统)
第六节 自动控制系统的过渡过程和品 质指标
一、控制系统的静态与动态
在自动化领域中,把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统 的静态，而把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
近年来，现代自动化技术由生产过程在工重要参数的控制已发展 为综合自动化，其应用的领域和规模越来越大，控制与管理—体化 的系统已提到议事日程。
五、学习要求
应能了解化工自动化的基本知识、理解自动控制系统的组成、基 本原理及各环节的作用；
能根据工艺要求、与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控 制方案；
3．自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某 种周期性操作。
4．自动控制系统 生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别是化工生 产，大多数是连续性生产，各设备相互关联着，当其中某一设备的 工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数或多或少地 波动，偏离了正常的工艺条件，为此。就需要用一些自动控制装置 ，对生产中某些关键性参数进行自动控制、使它们在受到外界干扰( 扰动)的影响而偏离正常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范 围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。
二、字母代号 三、仪表位号
第四节 自动控制系统方块图
控制系统的特点：闭环系统； 具有负反馈。
反馈：正反馈 负反馈
负反馈的作用
第五节 自动控制系统的分类
一、按被控变量来分类， 温度、压力、流量、液位控制系统。
二、按控制器具有的控制规律来分类， 比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统。
化工自动化基础PPT课件
第四节 单回路控制系统
第33页/共69页
第五节 复杂控制系统
所谓“复杂”是相对于“简单”而言。 通常指由两个或两个以上的检测变送器、 调节器和执行器所组成的多回路的，或控 制要求特殊的；或控制规律不同于PID的控 制系统。复杂控制系统的种类较多，常使 用的有串级、均匀、比值、前馈、分程、 选择性控制系统等。
PID控制调节器；前馈控制采用的是引入补 偿装置对扰动量进行补偿校正。补偿效果不 通过反馈进行检验。
第53页/共69页
第五节 复杂控制系统
第54页/共69页
第五节 复杂控制系统
5、选择性控制系统
凡是在自动控制系统中引入了选择器并 按照工艺过程限制条件的逻辑关系工作的系 统，都称为选择性控制系统。其工作状况是： 当生产过程趋向限制条件时，选择器自动选 择一个取代调节器取代正常工作状况下的调 节器，通过取代调节器的控制作用，使生产 过程脱离危险状态，生产操作重新回到安全 范围后，取代调节器自动退出，转为备用状 态，正常调节器恢复工作。
第17页/共69页
第二节 调节器及基本调节规律
2、 调节器的类型
按结构和组成的形式分有基地式调节器、 单元组合式调节器、组合式电子控制装置、 可编程调节器和集中分散型控制装置五种。 我厂现在主要使用的是可编程调节器和集 中分散型控制装置。
第18页/共69页
第二节 调节器及基本调节规律
2.1 集中分散型控制装置（集散型控制系 统DCS）
第21页/共69页
第三节 执行器—气动薄膜调节阀
第22页/共69页
第三节 执行器—气动薄膜调节阀
第23页/共69页
第三节 执行器—气动薄膜调节阀
气动薄膜调节阀的执行机构由波纹膜片、 上下膜盖、 平衡弹簧等部件组成。它接 收20100KP的标准气压信号，并转换成 推力。其动作的形式有正作用和反作用 两种。 1.1 执行机构的正反作用
2024版化工自动控制培训课件(ppt6)
远程化发展
随着互联网技术的发展，化工自 动控制将实现远程监控和控制，
提高生产效率和安全性。
02
CATALOGUE
化工自动控制系统的组成
传感器与执行器
传感器的作用
传感器的类型
执行器的作用
执行器的类型
将非电量转换为电量， 以便进行测量和控制。
温度、压力、流量、液 位等传感器。
根据控制信号，驱动被 控对象实现控制目标。
介绍一些典型的化工生产过程中优化控制的应用实例，如精馏塔的优 化控制、反应器的优化控制等。
06
CATALOGUE
化工自动控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则
稳定性原则
准确性原则
确保系统在各种工作条件下都能保持稳定， 避免振荡和失控现象。
提高系统的测量、计算和控制精度，减少误 差，以满足生产要求。
安全保护与控制策略
介绍一些常用的设备安全保护与控制策略，如过压保护、过温保护、 联锁保护等。
化工生产过程中的优化控制
优化控制的目标
阐述化工生产过程中优化控制的目标，如提高产品质量、降低能耗、 减少排放等。
优化控制的方法
介绍一些常用的优化控制方法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退 火算法等。
优化控制的应用实例
专家系统控制
结合专家经验和知识，构建专家 系统，实现复杂过程的优化控制。
05
CATALOGUE
化工自动控制在生产中的应用
化工生产过程中的自动控制
自动控制系统的组成
包括传感器、控制器、执行器等，实现对化工生产过程的实时监 测和自动调节。
控制策略的选择
根据生产过程的特点和要求，选择合适的控制策略，如PID控制、 模糊控制、神经网络控制等。
随着互联网技术的发展，化工自 动控制将实现远程监控和控制，
提高生产效率和安全性。
02
CATALOGUE
化工自动控制系统的组成
传感器与执行器
传感器的作用
传感器的类型
执行器的作用
执行器的类型
将非电量转换为电量， 以便进行测量和控制。
温度、压力、流量、液 位等传感器。
根据控制信号，驱动被 控对象实现控制目标。
介绍一些典型的化工生产过程中优化控制的应用实例，如精馏塔的优 化控制、反应器的优化控制等。
06
CATALOGUE
化工自动控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则
稳定性原则
准确性原则
确保系统在各种工作条件下都能保持稳定， 避免振荡和失控现象。
提高系统的测量、计算和控制精度，减少误 差，以满足生产要求。
安全保护与控制策略
介绍一些常用的设备安全保护与控制策略，如过压保护、过温保护、 联锁保护等。
化工生产过程中的优化控制
优化控制的目标
阐述化工生产过程中优化控制的目标，如提高产品质量、降低能耗、 减少排放等。
优化控制的方法
介绍一些常用的优化控制方法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退 火算法等。
优化控制的应用实例
专家系统控制
结合专家经验和知识，构建专家 系统，实现复杂过程的优化控制。
05
CATALOGUE
化工自动控制在生产中的应用
化工生产过程中的自动控制
自动控制系统的组成
包括传感器、控制器、执行器等，实现对化工生产过程的实时监 测和自动调节。
控制策略的选择
根据生产过程的特点和要求，选择合适的控制策略，如PID控制、 模糊控制、神经网络控制等。
化工自动化控制系统培训材料ppt课件
在工业领域，自动控制系统常常是指那些 在没有人直接参与的情况下，利用控制装 置，对生产过程、工艺参数、目标要求等 进行自动的调节与控制，使之按照预定的 方案达到要求的指标的设备。
自动控制系统的重要性
近年来控制系统在现代文明和技术发展与进步上扮演了越 来越重要的角色。我们日常活动的每一个方面几乎都受到 了某种控制系统的影响。控制系统已经大量地应用到了工 业的所有部门。如产品质量、自动装配线、机床控制、空 间技术与武器系统、计算机控制、交通运输、动力系统、
自动控制系统概述
引言——什么是控制系统 控制系统的重要性 控制系统的组成及应用例子 为什么绝大多数控制系统均具有反馈 自动控制系统的分类 自动控制原理的发展历史
引言——什么是控制系统
要回答这个问题，我们可以联系日常生活中那 些需要实现某种“目标”的例子：
在家里，为了舒适地生活，我们需要控制 室内的温度和湿度。
对于滞后大的对象，或扰动幅度大而频繁时，采 用简单控制往往不能满足工艺的要求，若引入前 馈控制，实现前馈－反馈控制就能获得显著的控 制效果。
前馈-反馈控制系统
S
换热器的前馈控制
前馈控制的基本原理 就是测取进入过程的 扰动量（包括外界扰 动和设定值变化）， 并按照其信号产生合 适的控制作用去改变 控制量，使被控制变 量维持在设定值上。
串级控制系统
一、串级控制系统 串级控制系统的特点：两个调节器相串联，
主调节器的输出作为副调节器的给定，适 用于时间常数及纯滞后较大的对象。 串级控制系统的基本概念与方框图
串级控制系统的实际应用
PC TC TT 主回路
副回路 PT
原料
加热炉原料出口温度控制系统 若采用简单温度控制，当负荷 发生变化时，由温变、控制器 和调节阀组成一个单回路控制 系统，去克服由于变化而引起 的原料出口温度的波动，以保 持出口温度在设定值上。
自动控制系统的重要性
近年来控制系统在现代文明和技术发展与进步上扮演了越 来越重要的角色。我们日常活动的每一个方面几乎都受到 了某种控制系统的影响。控制系统已经大量地应用到了工 业的所有部门。如产品质量、自动装配线、机床控制、空 间技术与武器系统、计算机控制、交通运输、动力系统、
自动控制系统概述
引言——什么是控制系统 控制系统的重要性 控制系统的组成及应用例子 为什么绝大多数控制系统均具有反馈 自动控制系统的分类 自动控制原理的发展历史
引言——什么是控制系统
要回答这个问题，我们可以联系日常生活中那 些需要实现某种“目标”的例子：
在家里，为了舒适地生活，我们需要控制 室内的温度和湿度。
对于滞后大的对象，或扰动幅度大而频繁时，采 用简单控制往往不能满足工艺的要求，若引入前 馈控制，实现前馈－反馈控制就能获得显著的控 制效果。
前馈-反馈控制系统
S
换热器的前馈控制
前馈控制的基本原理 就是测取进入过程的 扰动量（包括外界扰 动和设定值变化）， 并按照其信号产生合 适的控制作用去改变 控制量，使被控制变 量维持在设定值上。
串级控制系统
一、串级控制系统 串级控制系统的特点：两个调节器相串联，
主调节器的输出作为副调节器的给定，适 用于时间常数及纯滞后较大的对象。 串级控制系统的基本概念与方框图
串级控制系统的实际应用
PC TC TT 主回路
副回路 PT
原料
加热炉原料出口温度控制系统 若采用简单温度控制，当负荷 发生变化时，由温变、控制器 和调节阀组成一个单回路控制 系统，去克服由于变化而引起 的原料出口温度的波动，以保 持出口温度在设定值上。
化工仪表及自动化--自动控制系统基本概念 ppt课件
录，起到在联人受按锁的到照眼系外预睛统界的先立作干规即用扰定自。（好动扰的采动步取）骤紧的，急影将措响生施而产，偏过打离程开正自安常动全状地阀态投或时入切，运 自内断和动。行某扩控或些大制自通。系动路它统停，是能车必 生自。要产动时过地紧程控急中制图停的而1车一-回1，种热到以安交规防全换定器止装的自事置数动故。检值的测范发系围统生示意图
图1-11 复式仪表的表示法
39
工艺管道及控制流程图
（2）字母代号
在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内， 一般写有两位（或两位以上）字母，第一位字母表示被测变 量，后继字母表示仪表的功能，常用字母代号见下表。
40
字母
A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z
化工仪表及自动化
第一章 自动控制系统基本概念
内容提要
化工自动化的主要内容
自动控制系统的基本组成及表示形式
自动控制系统的基本组成 自动控制系统的表示形式
自动控制系统的分类
自动控制系统的过渡过程和品质指标
控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素
工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个 设备，而方框图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向 相一致。 自动控制系统是一个闭环系统
9
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
小结
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区 别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被 控（工艺）变量是不反馈到输入端的。
5
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
二、自动控制的表示形式
图1-11 复式仪表的表示法
39
工艺管道及控制流程图
（2）字母代号
在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内， 一般写有两位（或两位以上）字母，第一位字母表示被测变 量，后继字母表示仪表的功能，常用字母代号见下表。
40
字母
A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z
化工仪表及自动化
第一章 自动控制系统基本概念
内容提要
化工自动化的主要内容
自动控制系统的基本组成及表示形式
自动控制系统的基本组成 自动控制系统的表示形式
自动控制系统的分类
自动控制系统的过渡过程和品质指标
控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素
工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个 设备，而方框图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向 相一致。 自动控制系统是一个闭环系统
9
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
小结
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区 别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被 控（工艺）变量是不反馈到输入端的。
5
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
二、自动控制的表示形式
2024版化工仪表及自动化ppt课件教学教程
课件教学教程•化工仪表概述•自动化基础知识•化工仪表测量原理与技术•化工仪表选型与安装维护目•化工自动化控制系统设计与实践•化工仪表及自动化技术应用拓展录化工仪表概述定义作用分类特点化工仪表具有高精度、高可靠性、防爆防腐、适应性强等特点，能够满足化工生产过程中的各种特殊要求。
化工仪表发展趋势网络化智能化化工仪表正逐渐向着网络化的方向发展，实现远程监控和数据共享，提高生产效率和安全性。
集成化自动化基础知识自动化概念及原理自动化定义自动化原理自动化系统组成要素控制器传感器与变送器执行器被控对象石油化工自动化技术在石油化工行业应用广泛，包括炼油、化肥、乙烯等生产过程的自动化控制。
冶金工业冶金工业中的高炉、转炉、连铸等生产过程的自动化控制，以及轧钢过程的自动化电力工业机械制造自动化技术应用领域化工仪表测量原理与技术压力单位与测量方法介绍压力的国际单位制单位以及常用测量方法，如直接测量法和间接测量法。
压力仪表分类及特点阐述不同类型压力仪表的工作原理、结构特点以及适用场景，如弹性式压力计、电气式压力计等。
压力传感器技术介绍压力传感器的种类、工作原理及其在化工生产中的应用，如压阻式传感器、压电式传感器等。
压力测量系统组成及调试详细讲解压力测量系统的组成部分，包括传感器、变送器、显示仪表等，并介绍系统调试方法和注意事项。
温度单位与测量方法温度测量系统组成及调试温度仪表分类及特点温度传感器技术介绍温度的国际单位制单位以及常用测量方法，如接触式测量法和非接触式测量法。
介绍温度传感器的种类、工作原理及其在化工生产中的应用，如热敏电阻传感器、红外传感器等。
流量单位与测量方法流量测量系统组成及调试流量仪表分类及特点流量传感器技术物位单位与测量方法物位测量系统组成及调试物位仪表分类及特点物位传感器技术化工仪表选型与安装维护选型原则及注意事项选型原则注意事项安装前准备安装步骤调试方法030201安装调试方法与步骤维护保养策略及周期维护保养策略维护保养周期化工自动化控制系统设计与实践确保系统安全、稳定、可靠，满足生产工艺要求，提高生产效率和产品质量。
化工仪表及自动化精PPT课件
完善维护计划
制定完善的维护计划，包括定期 检查、保养、校准、调试等内容， 确保系统的长期稳定运行。
建立应急预案
建立完善的应急预案，明确系统 故障时的应对措施和恢复流程， 以最大限度地减少故障对生产的
影响。
06
化工仪表及自动化技术的发展趋势与展望
智能化技术在化工仪表ຫໍສະໝຸດ 的应用智能化传感器01
采用先进的微处理器和人工智能技术，实现传感器信号的自适
执行器的类型与特点
电动执行器
以电动机为驱动元件，通过减速机构将电动机的旋转运动转换为输出轴的直线运动或角位移。具有动作快、精度高、体积 小等优点，但需要电源供电。
气动执行器
以压缩空气为动力源，通过气缸将气体的压力能转换为机械能。具有结构简单、动作可靠、维护方便等优点，但需要气源 和配套的气动元件。
验收标准
根据设计要求和相关标准，制定验收标准。对仪表的测量精度、稳定 性、可靠性等进行全面评估。
验收流程
组织专家和相关人员对仪表进行验收。按照验收标准，对仪表的各项 指标进行检查和评估。填写验收报告，提出改进意见和建议。
04
自动化控制系统在化工生产中的应用
温度控制系统
温度传感器
将温度转换为可测量的电信号，常用的有 热电偶、热电阻等。
经济性原则
在满足测量要求的前提下，尽可能选择价 格合理、维护方便的仪表。
先进性原则
在满足以上原则的基础上，优先选择具有 先进技术、高自动化程度的仪表。
化工仪表的安装要求与步骤
安装前准备
熟悉仪表安装图纸和技术要求， 准备安装工具和材料。
01
安装位置选择
02 根据工艺流程和测量要求，选择 合适的安装位置，确保测量准确、 维护方便。
第八章化工过程自动控制ppt课件
在化工流程的实际控制中，经常遇到一些干扰变量多、大滞后等问题， 对控制回路的控制算法提出了挑战。
8.2 化工单元操作常见的控制方案 一、离心泵出口流量控制
1、离心泵出口单路流量控制
FIC
情形1
FIC
情形2
2、离心泵出口多支路流量控制
FIC
FIC
注意： ◆所有调节阀均应该水平安装，并保证其前后直管段长度； ◆
F——流量 C——浓度 V——黏度
P——压力或真空度 pH——氢离子浓度 M——搅拌转速
自控功能代号：
I——指示 J——记录 L——联锁
C——控制 X——信号 A——报警
Q——累积 T——调节 R——人工遥控
例如：
FIC 表示将位号为101的流量信号引入计算机自控系统，显示并控制该值。
101
TI 表示在设备附近就地加装仪表显示温度101，而不引入计算机自控系统。
第8章 化工流程的自动控制
仪表和计算机自动控制系统在化工过程中发挥着重要作用。强化化工流 程的自动控制，是化工生产过程的发展趋势和方向。
化工流程自动化控制的优点： ①、提高关键工艺参数的操作精度，从而提高产品质量或收率； ②、保证化工流程安全、稳定的运行； ③、对间歇过程，还可减少批间差异，保证产品质量的稳定性和重复性； ④、降低工人的劳动强度，减少人为因素对化工生产过程的影响；
通过进料流股流率来控制容器内液体的液位
六、复杂的串级控制
TI
FI
冷流股
换热器 冷 凝 水
TI
加热蒸汽
TIC
热流股
换热器复杂串级控制示意图
七、化工流程中的间接测量与控制
问题描述：
一个真空蒸发结晶的间歇过程，蒸发结晶釜内（釜总体积为6m3）为正丁醇 －水－帕罗西丁物系，釜外夹套采用1.3kgf/cm2的饱和蒸汽加热，系统真空度要 求控制在720±10mmHg，开始真空蒸发结晶前，首先一次性向釜内压入3m3的正 丁醇－水－帕罗西盯均相物料（溶剂基水份含量质量百分数为23％，起始温度 为室温。），开启真空泵，待真空度稳定后，开始控制加热蒸汽流量进行升温 蒸发，随着正丁醇－水的馏出，釜内液位将下降，要求采用补加正丁醇的方式 维持结晶釜内液位基本不变。当釜内水份含量降低到一定数值时，帕罗西盯开 始结晶出来。整个过程为了保证晶体的成核与生长，还要求控制蒸发过程的蒸 发速度，而且在出晶点时蒸发出的冷凝液要部分回流到结晶釜。为了防止帕罗 西盯的热降解，整个蒸发过程温度不能超过50℃。蒸发结晶终点控制在结晶釜 内物料溶剂基水份含量质量百分数为0.6％，然后泄掉系统真空，进行过滤、干 燥、洗涤，得到帕罗西盯产品（晶体）。
8.2 化工单元操作常见的控制方案 一、离心泵出口流量控制
1、离心泵出口单路流量控制
FIC
情形1
FIC
情形2
2、离心泵出口多支路流量控制
FIC
FIC
注意： ◆所有调节阀均应该水平安装，并保证其前后直管段长度； ◆
F——流量 C——浓度 V——黏度
P——压力或真空度 pH——氢离子浓度 M——搅拌转速
自控功能代号：
I——指示 J——记录 L——联锁
C——控制 X——信号 A——报警
Q——累积 T——调节 R——人工遥控
例如：
FIC 表示将位号为101的流量信号引入计算机自控系统，显示并控制该值。
101
TI 表示在设备附近就地加装仪表显示温度101，而不引入计算机自控系统。
第8章 化工流程的自动控制
仪表和计算机自动控制系统在化工过程中发挥着重要作用。强化化工流 程的自动控制，是化工生产过程的发展趋势和方向。
化工流程自动化控制的优点： ①、提高关键工艺参数的操作精度，从而提高产品质量或收率； ②、保证化工流程安全、稳定的运行； ③、对间歇过程，还可减少批间差异，保证产品质量的稳定性和重复性； ④、降低工人的劳动强度，减少人为因素对化工生产过程的影响；
通过进料流股流率来控制容器内液体的液位
六、复杂的串级控制
TI
FI
冷流股
换热器 冷 凝 水
TI
加热蒸汽
TIC
热流股
换热器复杂串级控制示意图
七、化工流程中的间接测量与控制
问题描述：
一个真空蒸发结晶的间歇过程，蒸发结晶釜内（釜总体积为6m3）为正丁醇 －水－帕罗西丁物系，釜外夹套采用1.3kgf/cm2的饱和蒸汽加热，系统真空度要 求控制在720±10mmHg，开始真空蒸发结晶前，首先一次性向釜内压入3m3的正 丁醇－水－帕罗西盯均相物料（溶剂基水份含量质量百分数为23％，起始温度 为室温。），开启真空泵，待真空度稳定后，开始控制加热蒸汽流量进行升温 蒸发，随着正丁醇－水的馏出，釜内液位将下降，要求采用补加正丁醇的方式 维持结晶釜内液位基本不变。当釜内水份含量降低到一定数值时，帕罗西盯开 始结晶出来。整个过程为了保证晶体的成核与生长，还要求控制蒸发过程的蒸 发速度，而且在出晶点时蒸发出的冷凝液要部分回流到结晶釜。为了防止帕罗 西盯的热降解，整个蒸发过程温度不能超过50℃。蒸发结晶终点控制在结晶釜 内物料溶剂基水份含量质量百分数为0.6％，然后泄掉系统真空，进行过滤、干 燥、洗涤，得到帕罗西盯产品（晶体）。
2024版化工自动化控制系统培训材料ppt课件
执行器类型及工作原理
01
02
03
电动执行器
通过电动机驱动，将控制 信号转换为角位移或直线 位移输出。
气动执行器
以压缩空气为动力，通过 气缸、气马达等驱动机构 实现位移或旋转运动。
液动执行器
以液压油为传动介质，通 过液压泵、液压缸等实现 动力传递和动作执行。
传感器与执行器选型与配置
01
根据被控对象特性和控 制要求，选择合适的传 感器类型、测量范围和 精度等级。
02
根据执行机构的动作要 求，选择相应的执行器 类型、驱动力和行程范 围。
03
考虑现场环境条件和安 装要求，选择适当的防 护等级、安装方式和连 接方式。
04
根据控制系统整体要求， 合理配置传感器与执行 器的数量、位置和布局。
03 控制策略与方法
常规控制策略
比例控制
根据偏差的大小成比例地调节输出， 简单快速，但对偏差的克服不够彻底。
提高生产效率，降低能耗和排放，提升安全 性。
改造方案
实施效果
采用先进的DCS控制系统，对生产线进行全 面自动化改造，包括自动化仪表、执行机构、 控制策略等。
生产效率提高30%，能耗降低20%，排放减 少15%，安全性得到显著提升。
案例二：某石油化工厂自动化控制系统应用
01
应用背景
石油化工厂生产流程复杂，涉及大 量危险工艺，对控制系统要求高。
软件编程与调试
编程语言选择
根据系统控制要求选择合适的编程语 言，如梯形图、指令表、顺序功能图 等。
程序结构设计
设计合理的程序结构，包括主程序、 子程序、中断程序等。
编程技巧与注意事项
掌握编程技巧，注意程序可读性、可 维护性、安全性等方面。
化工仪表及自动化ppt课件教学教程
化工仪表及自动化
目的和意义
在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替 操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进 行，称为化工自动化。
实现化工自动化的目的是： 1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全 学习本课程的意义在于：扩大知识面，适应生产现代化需
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
飞升曲线：
– 在单位阶跃输入（因扰动或设定值变化，使 被控参数和设定值之间出现阶跃性变化）下， 过度参数的变化曲线。
变送器
x+ -
z
流程图表示方式
蒸汽
TC
TT
进料
凝液
出料
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
序号 安装位置
图形符号
备注
1 就地安装仪表
2
集中仪表盘面 安装仪表
3
就地仪表盘面 安装仪表
集中仪表盘后
4
安装仪表
嵌在管道中
就地仪表盘后
5
安装仪表
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母 字
母 被测变量 修饰词 功能 母
王骥程 祝和云 主编，化学工业出版社
4. 化工过程控制基础
化学工业出版社
第一章 自动调节系统基本概念
第一节 化工自动化的主要内容 第二节 自动调节系统的组成 第三节 自动调节系统的表示方法 第四节 自动调节系统的分类 第五节 自动调节的过度过程和系统品质指
目的和意义
在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代替 操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进 行，称为化工自动化。
实现化工自动化的目的是： 1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全 学习本课程的意义在于：扩大知识面，适应生产现代化需
– 在扰动或给定值变化的情况下，被控量偏离给定值 和在控制调节作用下，接近给定值或跟随给定值变 化的过程。
控制系统的动态特性
– 被控参数向给定值变化过程的特性。
控制系统的静态特性
– 经过调节作用后，被控参数处于稳定范围时的特性。
第五节 自动调节的过度过程和 系统品质指标
飞升曲线：
– 在单位阶跃输入（因扰动或设定值变化，使 被控参数和设定值之间出现阶跃性变化）下， 过度参数的变化曲线。
变送器
x+ -
z
流程图表示方式
蒸汽
TC
TT
进料
凝液
出料
控制流程图符号意义
序号
安装位置
图形符号
备注
序号 安装位置
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备注
1 就地安装仪表
2
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3
就地仪表盘面 安装仪表
集中仪表盘后
4
安装仪表
嵌在管道中
就地仪表盘后
5
安装仪表
控制流程图字母意义
字
第一位字母
后继字母 字
母 被测变量 修饰词 功能 母
王骥程 祝和云 主编，化学工业出版社
4. 化工过程控制基础
化学工业出版社
第一章 自动调节系统基本概念
第一节 化工自动化的主要内容 第二节 自动调节系统的组成 第三节 自动调节系统的表示方法 第四节 自动调节系统的分类 第五节 自动调节的过度过程和系统品质指
化工ppt模板课件课件
总结词
定期的维护和保养是保证化工设备正常运行 的重要措施。
详细描述
化工设备的维护和保养包括日常检查、定期 检修、清洗、更换易损件等。通过这些措施 ，可以及时发现并解决设备存在的问题，延 长设备的使用寿命，保证生产的稳定性和安 全性。同时，也需要注意设备的润滑和防腐 工作，以减少设备的磨损和腐蚀。
04
化工安全与环保
化工安全概述
化工安全定义
化工安全是指在化工生产过程中 ，为确保人员和设备安全而采取
的一系列措施和规定。
化工安全的重要性
化工生产过程中涉及大量易燃、易 爆、有毒、有害物质，一旦发生事 故，后果严重。因此，化工安全至 关重要。
化工安全管理体系
化工企业应建立完善的安全管理体 系，包括安全生产责任制、安全培 训、危险化学品管理、应急预案等 。
绿色发展
化工产业将更加注重环保 和可持续发展，推动绿色 化工的发展，实现经济和 环境的双赢。
化工人才培养与教育
培养目标
培养具备化学工程与工艺基本理论、基本知识和基本技能，具有创 新意识、实践能力和国际视野的高素质专门人才。
教育内容
主要包括化学工程与工艺、化学实验、化工设计、化工生产实习等 方面的知识和技能。
教育方式
采用多种教育方式，包括理论教学、实验教学和实践教学等，注重培 养学生的实践能力和创新能力。
化工生产流程优化
优化目标
01
提高生产效率、降低能耗和物耗、减少环境污染等。
优化方法
02
包括工艺参数优化、设备改进、流程重组等。
优化工具
03
采用数学模型、仿真软件和人工智能等技术手段进行优化分析
。
03
化工设备与装置
化工设备分类与功能
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CA Virtual Automation
CA Virtual Automation provides self-service and automated virtual server provisioning using an integrated self service reservation system; built in templates and reports for chargeback; and public, private, and hybrid cloud support, including the ability to directly provision applications into Amazon EC2. New capabilities include support for hypervisors such as Microsoft Hyper-V and support for Amazon VPC.
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序CAAut
2020/8/11
Business Service Automation
CA Process Automation (NEW)
CA Process Automation helps reduce operational expenses, increase staff productivity and increase speed in delivering IT services by documenting, automating, and orchestrating a range of processes across platforms, applications, and IT groups. Key features include a graphical designer interface, over 50 CA Technologies and third-party pre-built data connectors, and visual exception handling. These features provide context to the architects of the tasks being automated and enable quicker results.
2024版化工自动化过程控制系统PPT课件
01化工自动化概述Chapter化工自动化定义与发展定义发展历程化工自动化技术应用领域石油炼制与石油化工化学肥料与无机化工基本有机化工与精细化工高分子化工与合成材料化工自动化发展趋势智能化集成化绿色化网络化02过程控制系统基本原理Chapter01020304被控对象控制器测量变送器执行器控制器将设定值与测量值进行比较，得出偏差信号。
设定值与测量值的比较控制规律运算执行器动作被控对象响应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。
被控对象在执行器的作用下，其参数发生变化，逐渐接近设定值。
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。
快速性系统受到扰动后，能够迅速恢复到原来的平衡状态或达到新的平衡状态的能力。
准确性系统稳态误差的大小，反映了系统控制的精确程度。
鲁棒性系统对参数摄动或外界干扰的抵抗能力，即系统的稳健性。
03常见过程控制策略及方法ChapterPID控制比例-积分-微分控制，根据误差信号进行调节，广泛应用于化工过程控制。
串级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。
前馈控制通过引入前馈信号，提前对干扰进行补偿，提高系统抗干扰能力。
030201预测控制自适应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。
智能控制实时优化生产调度数据驱动控制030201优化与调度技术在过程控制中应用04过程控制仪表与装置选型与应用Chapter准确性适用性仪表应适应工艺流程的特性和测量介质的性质。
•经济性：在满足工艺要求的前提下，尽量选用性价比高、维护方便的仪表。
02030401注意事项了解测量介质的性质，如温度、压力、流量、物位等。
熟悉工艺流程的特点，如腐蚀性、高温高压等。
考虑仪表的安装环境和空间大小。
功能性可靠性•高效性：执行器的响应速度和调节精度应满足工艺要求。
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的自动化程序CAAut
CA Configuration Automation (NEW)
CA Configuration Automation enables greater standardization of IT services, reduced downtime, and
increased compliance with regulatory and IT security policies by providing application and system
from both mainframe and distributed platforms, offering choice and flexibility to data
center managers. New capabilities include enhanced agents that support more than 50 job types;
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CA Workload Automation
CA Workload Automation automates and optimizes the scheduling of enterprise workloads, helping IT
meet service level objectives of mission critical workloads. The solution can be hosted and managed
out-of-the-box application, service and system templates and policies; and the flexibility of using
either agent or agent-less approaches.
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CA Process Automation helps reduce operational expenses, increase staff productivity and increase speed in delivering IT services by documenting, automating, and orchestrating a range of processes across platforms, applications, and IT groups. Key features include a graphical designer interface, over 50 CA Technologies and third-party pre-built data connectors, and visual exception handling. These features provide context to the architects of the tasks being automated and enable quic大k学er授r课es精u美lts黄. 色ppt模板化工行业
Infrastructure Automation
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CA Virtual Automation
CA Virtual Automation provides self-service and automated virtual server provisioning using an integrated self service reservation system; built in templates and reports for chargeback; and public, private, and hybrid cloud support, including the ability to directly provision applications into Amazon EC2. New capabilities include support for hypervisors such as Microsoft Hyper-V and support for Amazon VPC.
dynamic management of mixed workloads for virtualized resources; and the ability to schedule
workloads in public clouds such as Amazon EC2, manage business workloads and IT services as
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Business Service Automation
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CA Process Automation (NEW)
a single process, and monitor an entire business process and perform impact and root cause analysis
in the event of a job failure.
大学授课精美黄色ppt模板化工行业 的自动化程序CAAut
Байду номын сангаас
discovery and dependency mapping across a range of applications and distributed physical and
virtual servers. Key features include granular configuration tracking and auditing; more than 1000
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