化工装置仪表及控制系统简介
化工电气与仪表----调节系统、DCS2
气开、气关形式的选择
调节阀的作用方式分为气开和气关两种， 有信号压力时调节阀开，无信号压力时 调节阀关的称为气开式，反之为气关式。 选择原则： 1、事故条件下，工艺装置应尽量处于安全 状态。 2、事故状态下，减少原料或动力消耗，保 证产品质量，考虑介质的特性。
气动薄膜调节阀的安装
• 调节阀应正立安装在水平管道上，特殊情 况下需要倾斜安装时，除小口径调节阀外， 一般应加支撑 。 • 调节阀应尽量安装在靠近地面或楼板地方, 其上、下方应有足够的空间， 以便维护和 检修 。 • 调节阀应安装在温度低于60℃度，高于－ 40℃，相对湿度小于80%、无振动、无腐 蚀的地方，为避免膜片受热老化，调节阀 的上膜盖与载热管道或设备之间的距离应 大于200mm 。
串级调节系统
• 所谓串级调节系统，是在自动调节系统中， 用两台调节器串接起来，主调节器的输出 作为副调节器的给定值，由副调节器去操 纵阀门的调节系统。
管式加热炉
• 以炼油厂和石油化工厂常用的加热炉为例，来 说明串级控制系统的一些概念。 • 管式加热炉是石油化工厂中常用的重要设备， 加热炉出口的物料一般作为精馏或反应的原料， 为了保证下一工序的操作稳定和产品质量，加 热炉出口物料的温度必须保持不变，一般允许 土(1～2)℃范围内波动。 • 于是采用炉出口温度作被控参数，通过改变燃 料油流量的大小，达到控制炉出口温度的目的， 这是一个简单控制系统，如图所示。
电动Ⅲ型调节器性能指标：
• 输入输出信号范围4~20mA； • Ti=0.01~25分钟，TD=0.04~10分钟； δ=2%~500% • 可以软手操，也可以硬手操； • 负载能力250~750 ； • 电源24V
• 位于调节器后部的端子板供接线使 用，从这里接通24V电源、变送器来 的4～20 mA测量值和送到执行器去 的4～20 mA操作值。该调节器的给 定值可以由使用者从面板上设置， 也可由其它仪表送4～20 mA电流信 号作为本调节器的给定值，这两种 工作方式分别称为内给定和外给定 方式，可由使用者在相应开关上选 择。外给定方式下的4～20 mA给定 值通过端子板引入。 • 调节器的面板上具有测量值、给定 值和操作值的刻度指针，可利用自/ 软/硬手动切换杆选择输出方式。在 自动方式下由内给定拨盘设置给定 值；在软手动方式下按键8、9可使 操作值升高或降低；在硬手动方式 下直接由操作杆6决定操作值的大小。
石化生产工艺及控制系统概述
石化石油化学工业，指化学工业中以石油为原料生产化学品的领域，广义上也包括天然气化工。
石油化工作为一个新兴工业，是20世纪20年代随石油炼制工业的发展而形成，于第二次世界大战期间成长起来的（见石油化工发展史）。
战后，石油化工的高速发展，使大量化学品的生产从传统的以煤及农林产品为原料，转移到以石油及天然气为原料的基础上来。
石油化工已成为化学工业中的基干工业，在国民经济中占有极重要的地位。
石油化工的范畴以石油及天然气生产的化学品品种极多、范围极广。
石油化工原料主要为来自石油炼制过程产生的各种石油馏分和炼厂气，以及油田气、天然气等。
石油馏分(主要是轻质油)通过烃类裂解、裂解气分离可制取乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃和苯、甲苯、二甲苯等芳烃，芳烃亦可来自石油轻馏分的催化重整。
石油轻馏分和天然气经蒸汽转化、重油经部分氧化可制取合成气,进而生产合成氨、合成甲醇等。
从烯烃出发,可生产各种醇、酮、醛、酸类及环氧化合物等。
随着科学技术的发展，上述烯烃、芳烃经加工可生产包括合成树脂、合成橡胶、合成纤维等高分子产品及一系列制品，如表面活性剂等精细化学品，因此石油化工的范畴已扩大到高分子化工和精细化工的大部分领域。
石油化工生产，一般与石油炼制或天然气加工结合，相互提供原料、副产品或半成品，以提高经济效益（见石油化工联合企业）。
乙烯生产乙烯是无色、微甜的气体，是最简单的烯烃产品。
它包含了4个氢原子和2个碳原子，由一个双键连接。
由于这个双键，乙烯又称为不饱和碳氢化合物，或石蜡。
乙烯最初主要作为其它化学材料特别是塑料生产的中间原料，可以用于生产聚乙烯、二氯乙烯、聚氯乙烯、苯乙烯、聚苯乙烯等重要塑料材料。
乙烯工厂也称为烯烃厂，通常包括：乙烯、丙烯、丁二烯、异丁烯、异戊二烯等装置。
乙烯可由天然气或石脑油生成，也可以甲醇-烯烃化制得。
生产乙烯的原料包括：乙烷、丙烷、炼油气体、丁烷、残油液、天然气、轻/重石脑油、煤油/柴油等。
生产乙烯一共有6步：步骤一：蒸汽裂解。
化工企业仪表控制、连锁、DCS、PID安全知识简介
化工企业仪表控制、连锁、DCS、PID安全知识简介一、控制回路1、几种控制方案：单回路PID控制、串级控制、分程控制、选择控制、比值控制、自定义顺序程序控制等。
2、单回路PID控制回路的组成：1个参数检测仪表、1个PID控制器、1个执行机构（控制阀）各一个。
3、串级控制回路包括内环和外环，一般由2个参数检测仪表、2个PID 控制器、1个执行机构（控制阀）组成。
4、选择控制回路一般由1个或2个参数检测仪表、1个或2个PID控制器、1个选择器、1个或2个执行机构（控制阀）组成。
5、比值控制回路一般由2个参数检测仪表、1个或2个PID控制器、1个或2个执行机构（控制阀）组成。
6、自定义顺序程序控制回路（SFC）一般用于配制、加料、混合，或者以时间/动作为先后顺序周而复始循环工作场合，如变压吸附等二、联锁回路1、联锁是指为了保护关联设备或工艺系统、人身安全等而设置的自动保护控制停车装置；2、联锁回路的构成：联锁条件（输入AI/DI）、联锁逻辑（与/或/非等）、联锁结果（输出AO/DO）；3、联锁的分类：单元设备/机组局部联锁、工艺装置整体联锁、安全联锁切换；4、联锁的实现：一般由接触器、继电器和自动开关的组合电路或者由可编程微处理器（如PLC/DCS/ESD等）来实现；5、对联锁元件的要求：检测控制可靠、响应灵敏快速、几乎不产生误动作。
三、DCS控制系统1、DCS系统的主要结构人机界面（操作站）、主控制器（控制站）、输入/输出接口（I/O卡件）以及数据交换通道（2层通讯网络及交换机）。
2、DCS的主要功能包括现场数据采集显示、报警、运算控制，人机交互操作，数据记录、累积，趋势记录，报表功能等3、DCS组态简介系统组态是指在工程师站上为控制系统设定各项软硬件参数的过程。
由于DCS的通用性和复杂性，系统的许多功能及匹配参数需要根据具体场合而设定。
例如：系统由多少个控制站和操作站节点（操作站节点是工程师站、操作员站、服务器站、数据管理站、时间同步服务器等的统称）构成；系统采集什么样的信号、采用何种控制方案、怎样控制、操作时需显示什么数据、如何操作等等。
化工公司仪表控制方案及主要仪表性能
化工公司仪表控制方案及主要仪表性能1主要控制回路本单元的控制以常规的单回路控制为主，此外还有一些复杂控制，如：串级控制，分程控制、比较控制、选择控制及三取二联锁等。
主要复杂联锁控制回路如下：1）重整笫一反应器入口温度与重整进料加热炉燃料气管线压力构成串级控制。
2）重整第二反应器入口温度与第一中间加热炉燃料气管线压力构成串级控制。
3）重整第三反应器入口温度与第二中间加热炉燃料气管线压力构成串级控制。
4）重整第四反应器入口温度与第三中间加热炉燃料气管线压力构成串级控制。
5）稳定塔底部液位:与至E405的重整油流量构成串级控制。
6）稳定塔上部温度与出装置液化石油气流量构成串级控制。
7）稳定塔塔底返塔介质温度与稳定塔重沸器壳程蒸汽流量构成串级控制。
8）稳定塔回流罐液位与稳定塔回流流量构成串级控制。
9）R301焙烧段入口与R201顶部差压分程控制。
10）再生器二段烧焦区氧含量与自管净化风来的空气流量构成串级控制。
11）再生器下部料斗氮气入口与再生器提升器底部氢气入口差压三取二联锁。
12）再生器下部料斗氮气入口与再生器焙烧区差压三取二联锁。
13）再生器下部料斗氮气入口与再生器提升器底部氢气入口差压平均值与再生器下部料斗氮气入口与再生器焙烧区差压平均值组成比较控制回路（低选）。
14）再生器提升器底部氢气入口与还原罐上部差压与再生器提升器二段补气流量E1C30602构成串级控制。
15）还原罐料位、一反提升器底部氢气入口与二反上部料斗顶部出口差压PdIC30702及一反提升器二段补气流量构成三冲量控制。
16）二反上部料斗料位、二反提升器底部氢气入口与三反上部料斗顶部出口差压及二反提升器二段补气流量构成三冲量控制。
17）三反上部料斗料位、三反提升器底部氢气入口与四反上部料斗顶部出口差压及三反提升器二段补气流量构成三冲量控制。
18）四反上部料斗料位与四反提升器二段补气流量构成双冲量控制。
19）脱戊烷塔上部温度与戊烷油至调节汽油出装置线流量构成串级控制。
化工仪表及自动化解读
控制器
控制阀
对象
测量元件变送器
2. 检测仪表与传感器
2.1概述 在工业生产中，为了正确的指导生产操作，对过程进行控制，一项必不可少的工作是准确而及时地检测出生产过程中的各个有关参数，例如压力、流量、物位、温度等。用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号（例如电信号或气压信号）的仪表通常称为传感器。当传感器的输出为规定的标准信号时，通常称为变送器。 2.1.1测量误差 在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确，观测者的主观性和周围环境的影响等等，使得测量的结果不可能绝对准确。由仪表读得的被测值与被测量真值之间，总是存在一定的差距，这一差距就称为测量误差。误差的分类方法多种多样，按误差出现的规律可分为系统误差、偶然误差和疏忽误差；按仪表使用的条件分为基本误差和附加误差；按被测变量随时间变化的关系分为静态误差和动态误差；按与被测变量的关系分为定值误差、累计误差；按误差的数值表示分为绝对误差、相对误差和引用误差。 测量误差通常有两种表示方法，即绝对误差和相对误差。 绝对误差是指仪表指示值和被测量的真值之间的差值。在实际应用中真实值指得是标准表的读数。 ∆＝X-X0 相对误差等于某一点的绝对误差∆与标准表在这一点的指示值X0之比。 Y＝ ∆/X0= (X-X0)/X0
冷液
热液
压力表
蒸汽
TT-101
流量计
冷凝水
TV-101
1. 自动控制系统基本概念
1.1.3自动信号和联锁保护系统 生产过程中，有时由于一些偶然因素的影响，导致工艺参数超出允许的变化范围而出现不正常情况时，就有引起事故的可能。为此，常对某些关键性参数设有自动信号联锁装置，防止事故的发生和扩大。如下图：
温度
化工仪表及自动化
第一章自动控制系统基本概念3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答：闭环控制系统是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制系统。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统，即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，它与自动检测、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，被控变量（工艺）是不反馈到输入端的。
4.自动控制系统主要由哪些环节组成？答：自动控制系统主要由两大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括测量元件与变送器、自动控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
8.在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？答：在自动控制系统中，测量变送装置用来测量被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）；控制器将测量变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号（气压或电流）发送给执行器；执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量?答：①被控对象：在自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产设备或机器等。
②被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
③给定值：被控变量的预定值。
④操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量，实现控制作用的变量。
18.什么是自动控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？答：对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的客观存在，系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下，由于自动控制系统的负反馈作用，经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态。
化工生产装置的自动化控制及仪表技术分析
化工生产装置的自动化控制及仪表技术分析摘要：化工企业的发展水准逐步提高，当中技术上的应用也获得了优化，利用智能化控制系统和仪表技术的运用，为化工企业提供了较好的基本技术，使制造的总体水平获得了提高。
本文对化工生产装置的自动化控制及仪表技术展开了深入分析。
关键词：化工生产装置；自动化控制；仪表技术化工制造行业是一种独特的具有风险的行业，当中有相当多的化工生产原材料具有安全隐患，容易导致安全生产事故，对人们安全性具有不利的影响。
为进一步提高化工制造行业安全性，并且确保生产效率，应该使用自动化控制系统，利用技术的运用使化工制造行业的生产更具有智能化特征，如此可以增强行业安全性，对化工产业的发展具有举足轻重的作用。
一、现代化工业自动化和化工仪表工业自动化会广泛使用自动化科技和智能终端设备，不但可以减少人力资源的付出，自动化技术应用还可以提高生产效率。
因此，自动化技术在工业化生产中的应用愈来愈普遍，对制造行业的持续健康发展愈来愈有益。
化学相关工作的场所往往比较封闭，因此相关工作人员手动控制会有一些麻烦，与此同时化工行业仍然存在有比较明显的安全风险。
在化工生产过程中，利用引进自动化化工仪表，就可以实现对于整个相关工作流程自动化的监管，确保绿色环保及安全性能，使相关工作人员的健康不再受到健康影响的前提下，提高了工作效率，现已成为化工行业的主要支撑点。
仪表是化工生产中至关重要的生产装置，在生产中获得高效的运用。
伴随着仪表技术的不断发展，集成电路仪表的大小逐步缩减，与此同时性能变得越来越多样化，这使得生产过程中的总体效率获得了提高，同时也使自动化控制技术获得了快速发展，对化工生产领域创造了更高效的必要条件，提升了管理的水准。
二、化工生产中自动化仪表的优点（一）高效数据处理自动化仪表技术具有良好的数据分析性能，可以借助传感系统对具体情况予以处理，提高了计算机管理能力，使化工生产过程中的工作可以高效率地运作。
面对化工生产过程中的差异阶段开展记录，展现出自动化仪表的功效，使日常的运维工作可以有效地有效地开展。
化工自动化及仪表第九章
化工自动化及仪表第九章1. 引言本章主要介绍化工自动化及仪表的第九章内容。
在化工生产过程中，自动化技术的应用日益广泛。
仪表是自动化系统中的核心组成部分，负责对化工过程进行监测和控制。
本章将重点介绍化工自动化系统的组成、仪表的分类及其工作原理。
2. 化工自动化系统的组成化工自动化系统通常由以下几个部分组成：2.1 控制中心控制中心是化工自动化系统的核心，负责对整个系统进行监控和控制。
它通常由计算机和控制器等设备组成，能够实时获取和处理化工过程中的数据，并根据事先设定的控制策略进行相应的操作。
2.2 信号传输网络信号传输网络是将控制中心和仪表之间的信号进行传输的通道。
常用的信号传输方式包括有线传输和无线传输。
有线传输主要采用电缆，而无线传输主要采用无线电波传输。
2.3 仪表设备仪表设备是化工自动化系统中最关键的组成部分，用于对化工过程进行监测和控制。
常见的仪表设备包括压力传感器、温度传感器、流量计、液位计等。
这些仪表设备能够将经过转换的信号传输给控制中心，实现对化工过程的监控和控制。
2.4 执行机构执行机构是负责对化工过程进行实际操作的设备，如阀门、泵等。
它们接收来自控制中心的信号，根据信号的指令进行相应的动作，以实现对化工过程的控制。
3. 仪表的分类根据仪表的功能和特点，可以将仪表分为以下几类：测量仪表主要用于对化工过程中的各种参数进行测量，如温度、压力、流量等。
它们能够准确地获取并显示参数的数据，为控制中心提供有关化工过程的重要信息。
3.2 控制仪表控制仪表主要用于对化工过程进行控制，如调节温度、压力、流量等。
它们能够根据控制中心提供的信号，控制执行机构的运行，从而实现对化工过程的精确控制。
保护仪表用于对化工过程进行安全保护，如检测阀门是否正常、管道是否泄漏等。
它们能够及时发现潜在的风险并采取相应的措施，避免事故的发生。
3.4 记录仪表记录仪表主要用于对化工过程中的各种参数进行记录和保存。
它们能够将参数的变化情况记录下来，并以图表或曲线的形式展示，为分析和评估化工过程提供依据。
化工仪表自动化基础知识
④节流装置应正确安装。
⑤接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差压相一致，这就需要正确安装 压信号管路。（如后面图示）
(2)靶式流量计F≈K*Q
(3)转子流量计
转子流量计示意图
靶式流量计示意图
(4)涡轮流量计
(5)电磁流量计
电磁流量计工作原理图
涡轮流量计示意图
(6)旋涡流量计q=f/k (7)超声波流量计∆t≈2Lv/c2
电容式压力传感 器示意图 压电式压力传感器结构示意图
DTC二O .流量检测及仪表
分类 1、速度式流量计（差压式流量计、转子式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰 式流量计） 2、容量式流量计（椭圆齿轮流量计（罗茨）、活塞式流量计） 3、质量流量计 4、热导式流量计
（1）、速度式流量计 （1）节流装置—包括孔板、喷嘴和文丘管 Q=K*Sqr(∆P)
过程参数仪表位号的字母代号如下：
字母
A B C D E F G H I J K L M N P Q R S T U V W
第一位字母 被测变量或初始变量
分析 喷嘴火焰 电导率 密度或重度 电压（电动势） 流量 尺度（尺寸） 手动 电流 功率 时间或时间程序 物位 水份或湿度 浓度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 多变量 拈度 重量或力
2、常用压力检测仪表
（1）弹性式压力表
①膜片
②波纹管波纹管
③弹簧管弹簧管
平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管
(2)压力传感器
①应变片式压力传感 器 ②压电式压力传感器 ③压阻式压力传感器 ④电容式压力传感器 ⑤集成式压力传感器
箔式应变片
弹簧管压力表
压阻式集成传感器 检测元件示意图
化工自动化基础
化工自动化基础化工自动化是指利用现代信息技术、仪器仪表和自动控制技术，对化工过程进行监测、控制和优化，提高生产效率、质量稳定性和安全性的一种技术手段。
本文将介绍化工自动化的基础知识，包括自动化系统的基本组成、常见的自动化仪表和控制元件、以及化工自动化应用的一些案例。
自动化系统的基本组成化工自动化系统由传感器、执行器、控制器、人机界面和通信网络组成。
传感器传感器是化工自动化系统的重要组成部分，用于将被测量的物理量转换为电信号，并输入到控制系统中。
常见的化工传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器等。
执行器执行器是根据控制系统的指令，将电信号转换为物理运动或能量变化的装置。
常见的化工执行器包括阀门、泵和电机等。
控制器控制器是化工自动化系统的核心部分，负责对传感器采集的数据进行处理，并生成相应的控制信号。
常见的化工控制器包括PLC（可编程逻辑控制器）和DCS（分布式控制系统）等。
人机界面人机界面是化工自动化系统与操作人员之间的交互界面，用于监视和控制化工过程。
常见的人机界面设备包括计算机显示屏、触摸屏和操作面板等。
通信网络通信网络是连接化工自动化系统各个组成部分的重要环节，用于传输数据和指令。
常见的通信网络包括以太网、现场总线和无线通信等。
常见的自动化仪表和控制元件温度传感器温度传感器用于测量化工过程中的温度变化，常见的温度传感器有热电偶和温度计等。
压力传感器压力传感器用于测量化工过程中的压力变化，常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器等。
液位传感器液位传感器用于测量化工过程中的液体水平变化，常见的液位传感器有浮子式传感器和超声波传感器等。
阀门阀门是用来控制流体流量和方向的装置，常见的阀门有蝶阀、截止阀和调节阀等。
泵泵是用来输送流体的装置，常见的泵有离心泵和齿轮泵等。
电机电机是化工自动化中常见的执行器，常用于驱动泵、风机和传送带等设备。
化工自动化应用案例炼油过程控制炼油过程控制是化工自动化的重要应用领域。
化工仪表及自动化第1章 第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
液位自动控制的方块图
方块图中， x 指设定值；z 指输出信号；e 指偏差信 号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量； f 指扰动作用。当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反 馈；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反馈。
图1-4 液位自动控制系统方块图
图形符号 字母代号 仪表位号
2
第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
人工操作与自动控制比较图
图1-2 人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
4
图1-3 液位自动控制系统图
第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
自动控制系统的组成
测量元件与变送器
自动化装置 组 成
被控对象
自动控制器 执行器
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，而方块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方块图
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。
7
第二节 自动控制系统的基本组成及方块图
其他控制系统
用同一种形式地方块图可以代表不同的控制系统
图1-5 蒸汽加热器温度控制系统
当进料流量或温度变化等 因素引起出口物料温度变化 时，可以将该温度变化测量 后送至温度控制器TC。温度 控制器的输出送至控制阀， 以改变加热蒸汽量来维持出 口物料的温度不变。
举例 化肥厂的造气自动机就是典型的开环系统的例子
化工自动化仪表及控制系统智能化分析
化工自动化仪表及控制系统智能化分析摘要：近些年，随着社会经济快速发展，信息技术的发展促进了工业自动化水平的提高，在化工生产过程中应用了诸多仪表设备，这些仪表在生产过程各方面参数的计算与控制中发挥了重大作用，不仅能够提升化工生产效率，稳定生产过程，降低生产成本，还能最大化降低化工生产安全风险。
由此可见，将仪表设备和控制系统与网络技术结合起来，提升化工生产自动化、智能化水平尤为重要。
关键词：化工自动化仪表；控制系统；智能化引言在石油化工开采环节需要涉及到数量较多的仪表自动化设备，通过充分发挥出仪表自动化设备运行功能，能够切实提升石油开采全过程管控力度，增强实际开采环节的质量与效率。
在化工行业生产制造流程中往往会用到各种各样的化工仪表，为此便需要对化工仪表实行全方位的监测，结合科学合理的处理手段，避免形成风险隐患，降低安全事故发生的概率，为化工企业平稳、健康的发展打下扎实基础。
1石油化工仪表的自动化控制系统石化企业在发展过程中，通过不断对生产系统自动化过程控制技术的升级改造，从而带动相应的仪器设备系统的升级，有利于企业在生产过程中，控制其成本费用，提高生产系统安全稳定性。
采用计算机芯片技术，通过自动控制仪表，可以有效地防止人为操作造成的各种安全隐患。
以自动化仪表为基础的控制系统，其主要内容有3部分：首先，是集散控制体系。
由于石化企业生产过程中各单元分散布置比较多，所以其应用领域非常广泛。
随着科学技术水平的提高，集散控制系统在国内石油化工行业的应用也得到了持续的创新和提高。
比如在实际生产中，通过智能化的数字化控制可以极大地提高自动化程度。
同时，它还可以利用自己的设备，利用自己的优势，将各个独立的系统通过通讯协议高效地连接起来，而不会受到系统厂家和型号的限制。
通过这种连接可以使其各个系统的分散优点得到全面的发挥，从而大大地提升了它们的生产效率。
在连接后的分布式系统中，企业能够动态地对其整个生产过程进行动态控制，并能在生产中及时发现问题，做出相应的调整，从而极大地提高生产系统稳定性。
化工仪表自控控制仪表概述、原理与应用
图4-1 理想双位控制特性
图4-2 双位控制示例
缺点：执行器在频繁工作，容易出现故障。
2.1位式控制
二、具有中间区的双位控制
将上图中的测量装置及继电器线路稍加改变，便可成 为一个具有中间区的双位控制器，见下图。
由于设置了中间区，当偏差在中间区内变化时，控制 机构不会动作，因此可以使控制机构开关的频繁程度大为 降低，延长了控制器中运动部件的使用寿命。
1 8 6 1 3 0 /4 /1 2 0 0 0 10 0 10 % 0 4 0% 0
2.2比例控制
说明
当温度变化全量程的40%时,控制器的输出从0mA变化到
10mA。在这个范围内,温度的变化和控制器的输出变化p是
成比例的。当温度变化超过全量程的40%时 (在上例中即温 度变化超过40℃时) ,控制器的输出就不能再跟着变化了。
这是因为控制器的输出最多只能变化100%。所以,比例 度实际上就是使控制器输出变化全范围时,输入偏差改变量 占满量程的百分数。
2.2比例控制
将式（4-5）改写后得 e(pmaxpmi)n10% 0
p xmaxxmin
即
1(pmaxpmi)n10% 0 （4-6）
Kp xmaxxmin
对于一只具体的比例控制器，仪表的量程和控制器的 输出范围都是固定的,令
2.2比例控制
二、比例度及其对控制过程的影响
1.比例度
比例度 是指控制器输入的变化相对值与相应 的输出变化相对值之比的百分数。
xma exxmi/npma pxpmin10% 0 （4-5）
输入的最大变化量
输出的最大变化量
2.2比例控制
可以从控制器表面指示看出比例度具体意义：
1. 比例度就是使控制器的输出变化满刻度时（也就是控制 阀从全关到全开或相反），相应的仪表测量值变化占仪 表测量范围的百分数。
化工自动化及仪表之控制器概述
化工自动化及仪表之控制器概述引言化工自动化及仪表在化工工业中具有重要地位，控制器是其中的核心组件之一。
本文将对化工自动化及仪表之控制器进行概述，介绍其基本定义、分类、功能以及在化工领域中的应用。
定义控制器是一种可以控制设备、系统或过程的装置。
在化工自动化及仪表中，控制器主要用于控制化工过程中的各种参数，如温度、压力、液位等，以达到预定的目标。
分类控制器根据控制方式的不同可以分为以下几种类型：1.开环控制：开环控制器是最简单的控制器形式，它通过设定一个固定的控制信号来控制过程。
开环控制器没有反馈环路，无法对控制过程进行实时调整。
因此，在化工领域中，开环控制器的应用较为有限。
2.闭环控制：闭环控制器基于反馈原理，通过实时监测过程变量并与设定值进行比较，从而对控制信号进行实时调整。
闭环控制器可以提供更为精确的控制效果，并能够自动校正由于外界干扰或设备变化引起的偏差。
3.模糊控制：模糊控制器是一种基于模糊逻辑的控制方法，它模拟人类思维的模糊性，对输入变量进行模糊化处理，并通过规则库进行推理，最终得出控制信号。
模糊控制器适用于一些复杂的非线性系统，在化工领域中有着广泛的应用。
4.自适应控制：自适应控制器能够根据过程的变化自动调整控制参数，以提供更好的控制效果。
它通常基于模型预测控制或神经网络控制的原理，能够适应系统动态特性的变化，对于一些非线性、强耦合的化工过程具有较好的控制效果。
功能控制器在化工自动化及仪表中具有以下几个主要功能：1.调节功能：控制器能够根据设定值和实际值之间的差异来调整控制信号，以使实际值逐渐趋近于设定值。
通过不断的调整，控制器可以控制过程参数在一定范围内稳定工作。
2.保护功能：控制器能够监测过程中的异常情况，并采取相应的措施保护设备和系统的安全。
例如，当温度超过设定范围时，控制器可以自动切断加热源，以防止设备因温度过高而受损。
3.优化功能：控制器能够通过自动调节控制参数来优化系统的运行效率。
化工厂装置的自动化仪表系统原理与应用
化工厂装置的自动化仪表系统原理与应用随着科技的不断进步和工业化的快速发展，化工行业对于自动化技术的需求也越来越高。
化工厂装置的自动化仪表系统在生产过程中起着至关重要的作用。
本文将介绍化工厂装置的自动化仪表系统的原理与应用。
一、仪表系统的原理化工厂装置的自动化仪表系统是由传感器、控制器和执行器组成的。
传感器负责将被测量的物理量转换为电信号，控制器对电信号进行处理和判断，然后通过执行器控制相关设备进行调节和控制。
1. 传感器传感器是仪表系统中最核心的部分，它能够将温度、压力、流量、液位等各种被测量的物理量转换为电信号。
常见的传感器有温度传感器、压力传感器、流量传感器和液位传感器等。
传感器的选择应根据被测量的物理量和工艺要求来确定。
2. 控制器控制器是仪表系统中的大脑，负责对传感器采集到的信号进行处理和判断，并根据设定的控制策略输出控制信号。
控制器的种类有很多，常见的有PID控制器、PLC控制器和DCS控制器等。
不同的控制器适用于不同的场合和控制要求。
3. 执行器执行器是仪表系统中的执行部分，它能够根据控制器输出的信号来控制相关设备进行调节和控制。
常见的执行器有电动阀门、调节阀门和电机等。
执行器的选择应根据被控制设备的类型和工艺要求来确定。
二、仪表系统的应用化工厂装置的自动化仪表系统在生产过程中有着广泛的应用。
以下是几个典型的应用场景。
1. 温度控制温度是化工过程中一个重要的参数，对于保证产品质量和生产效率具有重要意义。
通过温度传感器采集到的信号，控制器可以根据设定的温度范围输出控制信号，通过执行器控制加热或冷却设备来调节温度。
2. 压力控制压力是化工过程中另一个重要的参数，对于保证设备的安全运行和产品的质量具有重要意义。
通过压力传感器采集到的信号，控制器可以根据设定的压力范围输出控制信号，通过执行器控制泵或阀门等设备来调节压力。
3. 流量控制流量是化工过程中控制物料输送和反应速率的重要参数。
通过流量传感器采集到的信号，控制器可以根据设定的流量范围输出控制信号，通过执行器控制泵或阀门等设备来调节流量。
化工仪表第6章简单控制系统
第二节 简单控制系统的设计
影响提馏段灵敏板温度T灵的
因素主要有：
进料流量Q入 进料成分X入 进料温度T入 回流流量Q回 回流温度T回 不可控 不可控 不可控 可控 (不可控)
图6-8 影响提馏段温度各种 因素示意图
加热蒸汽流量QZ
冷凝器冷却温度 塔压P
可控
(不可控) 不可控
通过工艺分析，选择蒸汽流量作为操纵变量。 控制更及时，更显著。
燃料气
3. 变送器是随炉温升高,输出增大, 也是“正”方向。 4. 所以控制器必须为“反方向”, 才能当炉温升高时,使阀门关小, 炉温下降。
加热炉出口温度控制
第五节 控制系统的投运及操作中的常见问题
举例
液位控制系统
控制阀采用了气开阀 1. 当控制阀打开时,液位是下 降的,所以对象的作用方向 是“反”的。
A: 无纯滞后时的校正作用
B: 有纯滞后时的校正作用
C: 不受控下的输出曲线 D: 无纯滞后时的输出曲线 E: 有纯滞后时的输出曲线
在选择控制变量构成控制回路时，应尽量避免控制通道纯滞 后τ0的存在，无法避免时应使之尽可能小。
干扰通道时间常数 Tf
Tf越大越好，干扰对被控变量 的影响越缓慢，越有利于改善 控制质量。
概述
选择被控变量 选择控制变量
处理测量信号
选择调节阀 选择控制规律 系统投运 参数整定
第一节 简单控制系统的结构与组成
简单控制系统通常是指由一个测量元件、变送器、一个 控制器、一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统。
图6-1 液位控制系统
图6-2 温度控制系统
第一节 简单控制系统的结构与组成
1—精馏塔；2—蒸汽加热器
图6-5 苯-甲苯溶液 的T-x图
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仪表部分
1 .检测仪表 检测仪表 1.温度变送器（热电偶、热电阻、膨胀式、压力式、辐射式等） 温度变送器（ 温度变送器 热电偶、热电阻、膨胀式、压力式、辐射式等）
2. 压力/差压变送器（液柱式、弹性式、电气式、活塞式等） 压力 差压变送器（液柱式、弹性式、电气式、活塞式等） 差压变送器 3.液位变送器（直读式、差压式、浮子式、核辐射、超声波等） 液位变送器（直读式、差压式、浮子式、核辐射、超声波等） 液位变送器 4.流量变送器（速度式、容积式、质量式等） 流量变送器（速度式、容积式、质量式等） 流量变送器
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CS1000系统 CS1000系统 CENTUM CS系统是日本横河公司的产品，化肥二部采用其 系统是日本横河公司的产品， 系统是日本横河公司的产品 CS1000系统。CS系统主要由工程师站 系统。 系统主要由工程师站 系统主要由工程师站EWS，信息指令站 系统 ，信息指令站ICS，双重化 ， 现场控制站AFM20D，通信门单元 现场控制站 ，通信门单元ACG，双重化通讯网络 ，双重化通讯网络V-NET等构 等构 成。 系统规格： 系统规格： 监视位号数： 监视位号数：8000个 个 最多站数： 个站 包括现场控制站和人机接口站） 个站（ 最多站数：24个站（包括现场控制站和人机接口站） 人机接口站：8个 人机接口站： 个 现场控制站： 个 现场控制站：16个 通讯网络（Ｖ 同轴电缆（ 光纤电缆）， 通讯网络（ＶL net):185m同轴电缆（或20km光纤电缆）， 数据传输 （Ｖ 同轴电缆 光纤电缆 速率为10Mbps. 速率为
>> 返回
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控制系统
1.DCS Distributed Control System 2.PLC Programmable Logic Controller 可编程逻辑控制器 3.SIS Safety Instrumented System 4.ITCC Integrated Turbine & Compressor Control 透平和压缩机综合 控制系统 >> 返回 安全仪表系统 集散控制系统
>> 返回
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检测仪表
孔板流量计原理图
差压式液位计原理图
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检测仪表
差压流量计
转子流量开关
转子流量计
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检测仪表
质量流量计
涡街流量计
电磁流量计
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检测仪表
皮带秤
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检测仪表
玻璃板液位计
差压液位计
吹气式液位计
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TPS系统
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TPS的信号流程
现 场 变 送 器 箱 线 接 场
现
MR MR
MR MR
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TPS的信号流程
器 信 号
HART HART
MR FTA MR FTA
器 及 板 控 制
IOP IOP
MR
接 收
HPM
主 控
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TPS的信号流程
化工装置仪表及控制系统简介
2008年8月 年 月
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仪表综述 过程控制装置从最初的自立式、基地式仪表到单元组合式仪表， 过程控制装置从最初的自立式、基地式仪表到单元组合式仪表，以 世纪80年代以后发展的智能化数字仪表 及20世纪 年代以后发展的智能化数字仪表、集散控制系统和现场总 世纪 年代以后发展的智能化数字仪表、 线。 过程控制仪表及控制系统的发展经历了四个阶段: 过程控制仪表及控制系统的发展经历了四个阶段 1. 50年代以气动单元组合仪表为主 年代以气动单元组合仪表为主 2. 60年代 电子元件晶体管的产生 使得电动单元组合仪表 年代,电子元件晶体管的产生 使得电动单元组合仪表(DDZⅡ)得以 年代 电子元件晶体管的产生,使得电动单元组合仪表 Ⅱ 得以 开发和应用 3. 70年代 采用线性集成电路和小规模数字电路 发展了安全火花防爆型 年代,采用线性集成电路和小规模数字电路 年代 采用线性集成电路和小规模数字电路,发展了安全火花防爆型 单元组合仪表(DDZⅢ ) 、组装仪表和巡回检测仪表 单元组合仪表 Ⅲ 4. 80年代 采用微处理机和集成电路 将微机技术应用在仪表控制系统中 年代,采用微处理机和集成电路 将微机技术应用在仪表控制系统中, 年代 采用微处理机和集成电路,将微机技术应用在仪表控制系统中 出现集中管理分散控制式的控制系统装置以及数字化单元组合仪表
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TPS系统 TPS系统 TPS系统是 系统是Honeywell公司研制的一种基于 公司研制的一种基于Windows的开放工厂 系统是 公司研制的一种基于 的开放工厂 自动化系统。它主要由高性能过程管理器HPM，网络接口模件 自动化系统。它主要由高性能过程管理器 ，网络接口模件NIM 历史模件HM，全局用户操作站 ，历史模件 ，全局用户操作站GUS，工程师站和局部控制网 ， LCN、通用控制网 等组成。 、通用控制网UCN等组成。 等组成
2.YOKOGAWA公司的 公司的CS1000系统 公司的 系统 CENTUM CS系统，化肥二部公用工程、污水处理装置控 系统， 系统 化肥二部公用工程、 制采用
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DCS
HONEYWELL公司的 公司的TPS系统： 系统： 公司的 系统
合成氨、 合成氨、尿素装置操作站
主控机柜间
检测仪表
单法兰液位计 双法兰液位计
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检测仪表
浮筒液位计
磁式液位计 浮子钢带液位计
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检测仪表
射频导纳液位计 伺服液位计
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检测仪表
压力变送器
温度变送器
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检测仪表
机泵油站
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检测仪表
Rosemount 3051 系列变送器
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DCS
化肥二部生产装置采用了两套DCS系统 系统: 化肥二部生产装置采用了两套 系统
1.HONEYWELL公司的 公司的TPS系统： 系统： 公司的 系统 Total Plant System 全厂一体化系统，化肥二部合成氨、尿 全厂一体化系统，化肥二部合成氨、 素装置控制采用
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DCS DCS—集散控制系统，ISO的定义为 集散控制系统， 集散控制系统 的定义为 ：为满足大型工业生产和日益复杂的过 程控制要求，按照控制分散、 程控制要求，按照控制分散、管理集中 的原则构思，微处理器、通信技术、 的原则构思，微处理器、通信技术、人 机接口技术、 接口技术相结合用于数 机接口技术、I/O接口技术相结合用于数 据采集、 据采集、过程控制和生产管理的综合控 制系统。 制系统。 它是以微处理机为基础的集中分散 型综合控制系统。集中是指集中管理、 型综合控制系统。集中是指集中管理、 集中操作和集中显示， 集中操作和集中显示，而分散是指控制 分散、危险分散。主要分为三大部分： 分散、危险分散。主要分为三大部分： 部件的控制器、 带I/O部件的控制器、通讯网络和人机接 部件的控制器 口（HMI）。 ）。
2 .分析仪表 分析仪表
分析仪表是用来测量物质（包括混合物和化合物）的成分、含量以及 分析仪表是用来测量物质（包括混合物和化合物）的成分、 某些物理特性的一类仪器的总称。 某些物理特性的一类仪器的总称。 化肥二部的分析仪表有： 化肥二部的分析仪表有：氨氮浓度分析仪 、色谱分析仪 、水份分析仪 氧含量分析仪、密度计、 计 分析仪、 、氧含量分析仪、密度计、PH计、 SiO2分析仪、红外分析仪等。 分析仪 红外分析仪等。
YOKOGAWA EJA
系列变送器
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分析仪表
电导分析仪表
PH分析仪表 分析仪表
O2含量分析仪表
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分析仪表
质谱仪
氨碳分析仪
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分析仪表
CO2分析仪表
CH4分析仪表
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执行器部分
执行器是构成自动控制系统不可缺少的重要部分， 执行器是构成自动控制系统不可缺少的重要部分，执 行器在系统中的作用是接受调节器的输出信号， 行器在系统中的作用是接受调节器的输出信号，改变调节 参数，把被调参数控制在要求范围内， 参数，把被调参数控制在要求范围内，从而达到生产过程 的自动化。执行器代替了人的操作，被形象的称为实现生 的自动化。执行器代替了人的操作， 产过程自动化的“手脚” 产过程自动化的“手脚”。
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调节阀特性 调节阀的流量特性： 调节阀的流量特性： 调节阀的理想流量特性是指：在调节阀前后压差保持不变时， 调节阀的理想流量特性是指：在调节阀前后压差保持不变时，流 过阀门的介质的相对流量和阀门的相对开度之间（相对位移） 过阀门的介质的相对流量和阀门的相对开度之间（相对位移）的关 调节阀的理想流量特性有四种： 系。调节阀的理想流量特性有四种： 1.直线特性 直线特性 2.等百分比特性 等百分比特性 3.快开特性 快开特性 4.抛物线特性 抛物线特性
调节阀
TOMOE系列调节阀 系列调节阀
SAMSON系列调节阀 系列调节阀
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调节阀分类
气开阀和气关阀 调节阀的开闭形式有气开阀和气关阀之分。所谓气开是指输 调节阀的开闭形式有气开阀和气关阀之分。 入到执行机构上的控制气压增加时，阀门朝打开的方向移动， 入到执行机构上的控制气压增加时，阀门朝打开的方向移动，使 流过阀门的介质流量增加；而气关阀则刚好相反， 流过阀门的介质流量增加；而气关阀则刚好相反，当控制气压增 加时，阀门朝关闭的方向移动。 加时，阀门朝关闭的方向移动。 调节阀开闭形式的确定主要从安全生产的角度考虑， 调节阀开闭形式的确定主要从安全生产的角度考虑，如在锅 炉当中，燃料气的调节阀通常都是采用气开阀， 炉当中，燃料气的调节阀通常都是采用气开阀，当控制气压信号 发生故障中断时，即执行机构上的气压为零时， 发生故障中断时，即执行机构上的气压为零时，阀门能够处于关 闭状态。切断燃料气，防止设备内部温度过而导致危险发生。 闭状态。切断燃料气，防止设备内部温度过而导致危险发生。