化工自动控制系统
化工自动化控制的基本原理
化工自动化控制的基本原理
化工自动化控制是指在化工生产过程中，通过自动化仪表设备对生产过程中的各种参数进行监测和调节，以达到提高生产效率和产品质量的目的。
化工自动化控制的基本原理包括以下几个方面：
1. 控制系统的目标和要求：化工自动化控制的目标是通过自动化仪表设备来监测和调节生产过程中的各种参数，以达到提高生产效率和产品质量的目的。
控制系统的要求包括稳定性、准确性、可靠性、灵活性和可调节性等方面。
2. 控制系统的结构：化工自动化控制系统主要包括传感器、执行器、控制器和控制算法等组成部分。
传感器用于检测生产过程中的各种参数，执行器用于控制生产过程中的各种操作，控制器则对传感器和执行器进行控制和调节，控制算法则是控制器根据不同的实际情况所采用的控制方法。
3. 控制系统的反馈机制：化工自动化控制系统通过反馈机制来实现对生产过程的调节和控制。
反馈机制包括开环控制和闭环控制两种方式。
开环控制是直接根据设定值来控制生产过程的操作，而闭环控制则是根据传感器所检测到的参数来进行实时的调节和控制。
4. 控制系统的控制算法：化工自动化控制系统的控制算法包括比例控制、积分控制和微分控制等多种方式。
比例控制是根据误差的大小来进行控制，积分控制是根据误差的时间积累来进行控制，微分控制则是根据误差的变化率来进行控制。
5. 控制系统的实现和优化：化工自动化控制系统的实现和优化
需要根据具体的生产过程和实际情况来确定。
实现和优化的过程中需要考虑到控制系统的稳定性、准确性、可靠性、灵活性和可调节性等方面，以达到最佳的控制效果和生产效率。
化工自动控制系统存在问题及对策分析
化工自动控制系统存在问题及对策分析随着科技的不断发展，化工自动控制系统在生产过程中扮演着越来越重要的角色。
自动控制系统能够对化工生产过程进行精确、高效的监测和控制，提高生产效率，减少人为操作带来的风险，为企业带来更多的经济利益。
随着自动控制系统的不断发展和应用，也不可避免地出现了一些问题。
本文将对化工自动控制系统存在的问题进行分析，并提出一些解决方案。
一、存在的问题1. 系统稳定性不足化工生产过程的控制比较复杂，受到外部环境变化、设备故障等因素的影响较大。
在这种情况下，要求自动控制系统具有较高的稳定性，能够在各种复杂环境下保持系统的正常运行。
在实际生产中，由于系统设计不合理、参数调整不当等原因，导致系统稳定性不足，出现频繁的故障和失控现象。
2. 控制精度不够化工生产过程对控制精度要求较高，而在实际生产中，由于传感器的精度、控制器的调节能力等方面的限制，导致控制精度不够，不能满足生产需求，甚至影响到产品质量。
3. 设备故障频发化工生产中使用的设备往往需要长时间连续工作，容易出现磨损、老化等情况，导致设备故障频发。
而自动控制系统往往对设备状态进行监测和控制，一旦设备出现故障，就会直接影响到生产过程的正常进行，甚至引发安全事故。
4. 人机界面不友好自动控制系统的人机界面直接关系到操作人员对系统的掌控能力。
一些自动控制系统的人机界面设计不够友好，操作复杂、信息不明确、反应速度慢等问题，使操作人员难以准确地掌握系统运行状态。
二、问题对策1. 加强系统设计与参数调节为了提高自动控制系统的稳定性和控制精度，首先应加强对系统的设计和参数调节工作。
对于复杂的化工生产过程，需要进行充分的模拟和试验，确定系统的最佳控制结构和参数配置，从而保证系统在各种不稳定的环境下仍能够保持稳定运行。
2. 完善故障诊断与预防机制对于设备故障频发的问题，可以通过完善故障诊断与预防机制来解决。
利用先进的传感技术对设备状态进行实时监测，建立设备健康数据库，根据设备运行状态预测设备的寿命和故障可能，采取相应的预防措施，提高设备的可靠性和稳定性。
DCS是化工厂的自动控制系统
DCS是化工厂的自动控制系统，根据采集现场仪表（温度、压力、流量、液位等）的信号，做出判断，输出信号对管道的阀门进行控制，可以人工给值进行阀门控制。
一般化工厂的操作工分现场和DCS控制室两部分，现场的主要是巡检，打开手动阀门，查看状态等工作，控制室的人员就是设置工艺的参数，对整个装置进行监控，根据需要操作DCS系统上的阀门开度，保证物料能在整个装置中按工艺的设计运行。
DCS操作工也称为中控操作工。
DCS系统是一个化工厂的大脑，操作工就是控制现场运行的，工作环境优越，但是脑力劳动强度较大，责任较大。
主要工作是控制现场生产运行，调优运行参数，系统装置的开、停车
DCS叫做大型工程控制的集散系统。
就是把化工过去需要现场操作的阀门，用以压缩空气控制的自动阀替代在中央控制室进行开大或关小的操作。
另外，现场的压力、温度、流量、振动、位移等都用自动化仪表进行采集，送到中控室给操作者进行参照。
一个学计算机专业的，对于如何操作电脑，没有任何困难。
但他需要进行化工基础知识的学习，以及从事专业流程的学习。
主要工作就是通过计算机来控制化工生产所涉及的管道、设备等关键点的温度、流量、压力等工艺参数，来最终生产合格产品。
一般都有操作规程，严格执行即可。
化工自动化控制的基本原理
化工自动化控制的基本原理
1.控制系统的组成和结构：化工自动化控制系统主要由传感器、执行器、控制器和通讯网络组成。
传感器用于采集被控对象的相关信息，执行器负责执行控制命令，控制器则对输入的信息进行处理和分析，从而生成相应的控制指令，通讯网络则用于传递信息和控制信号。
2. 控制系统的工作原理：化工自动化控制系统的工作原理是通过反馈控制来实现的，即控制器根据传感器采集的信息，对被控对象进行控制，同时再次通过传感器获取控制结果，从而不断调整控制指令，使被控对象达到预定的控制要求。
3. 控制系统的控制方法：化工自动化控制系统主要采用PID控制方法，即通过比较被控对象的实际值和设定值的差异，对控制器进行比例、积分、微分三种控制方式的组合，从而实现对被控对象的精准控制。
4. 控制系统的控制策略：化工自动化控制系统的控制策略包括开环控制、闭环控制和模糊控制等。
其中开环控制是指控制器根据预设的控制指令，直接对被控对象进行控制，而闭环控制则是通过采集被控对象的状态信息，来调整控制指令，使其更加精准。
而模糊控制则是将控制器的控制策略与模糊逻辑相结合，从而在复杂的工况条件下实现更加精准的控制效果。
5. 控制系统的应用：化工自动化控制系统广泛应用于化工、石化、制药、冶金、电力等领域，可实现对生产工艺、温度、压力、流量、pH值等参数的自动控制，从而提高生产效率和产品质量。
化工自动化过程控制系统
化工自动化过程控制系统化工自动化过程控制系统是将计算机技术、仪器仪表技术和控制技术等融入到化工生产过程中，通过自动控制设备和系统来实现化工过程的自动化操作和监测。
该系统在提高化工生产效率、优化生产工艺、提高产品质量等方面具有重要作用。
化工自动化过程控制系统主要包括硬件设备和软件系统两部分。
硬件设备包括传感器、执行器、PLC控制器、数据采集仪表等；软件系统包括数据处理、控制算法、人机界面等。
整个系统通过各个硬件设备的联动和软件系统的协调来完成对化工生产过程的控制和监测。
化工自动化过程控制系统的工作流程主要包括数据采集、数据处理、控制操作和结果输出等环节。
首先，通过传感器采集化工过程中的各种参数和变量，如温度、压力、流量等。
然后，将采集到的数据传输到数据处理系统，进行数据分析和处理，为后续的控制操作提供依据。
接下来，通过控制算法和控制器对数据进行处理，并发送控制命令给执行器，实现对化工设备的自动控制。
最后，通过人机界面向操作人员展示控制结果和过程状态，供操作人员进行监测和调整。
1.提高生产效率：自动化控制系统可以对化工过程进行实时监测和调整，能够更加准确地控制各个参数，提高生产效率，减少能源和原材料的消耗。
2.优化生产工艺：通过数据处理和控制算法的优化，可以对生产工艺进行优化调整，提高产品质量，并减少废品产生。
3.提高安全性：自动化控制系统能够对化工过程中的危险因素进行实时监测和处理，及时发现并解决潜在的安全隐患，保障生产和操作人员的安全。
4.实现远程监控和操作：化工自动化过程控制系统可以实现远程监控和操作，操作人员可以通过远程终端实时监测和调整化工过程，不受时间和空间限制。
5.数据化管理：通过自动化控制系统可以实现对化工过程中的数据进行实时采集和存储，便于后续数据分析和处理，为决策提供科学依据。
综上所述，化工自动化过程控制系统是化工生产中的重要一环，能够提高生产效率、优化工艺、提高安全性，并实现远程监控和数据化管理。
化工dcs需要掌握的知识
化工dcs需要掌握的知识
在化工领域，DCS（分布式控制系统）是一个关键的自动化控制系统，用于监控和控制在各种工业过程中的化学反应和工艺流程。
为了有效地掌握DCS，以下是一些需要了解的关键知识点：
1. 基础知识：了解化工工艺流程和原理，掌握有关化学反应和单元操作的基本知识，如蒸馏、萃取、吸收等。
2. 系统组成：了解DCS的各个组成部分，包括中央控制单元、输入/输出模块、人机界面、通信网络等，以及它们在系统中的作用和工作原理。
3. 控制原理：理解DCS的控制原理，包括闭环控制、开环控制和逻辑控制等，能够分析和优化控制回路性能。
4. 监控功能：熟悉DCS的监控功能，包括实时数据采集、显示、报警、趋势记录等，能够通过人机界面进行操作和调整。
5. 故障诊断：掌握DCS的故障诊断技术，能够识别和解决系统故障，确保系统的稳定性和可靠性。
6. 安全性：了解DCS的安全性要求，如防爆、防腐、防误操作等，确保系统的安全运行和员工的人身安全。
7. 维护保养：熟悉DCS的维护保养要求，包括定期检查、清洁、更换部件等，保证系统的长期稳定运行。
8. 标准化和法律法规：了解化工行业相关的标准化和法律法规，如化工安全生产标准、环保法规等，确保企业的合规运营。
9. 实践经验：通过实际项目和实践经验积累，不断提升对DCS的掌握和应用能力。
总之，掌握DCS需要广泛的知识和技能，包括理论和实践两个方面。
通过不断学习和实践，可以逐步提升自己在化工领域的DCS应用能力。
化工厂装置自动化控制系统解析
化工厂装置自动化控制系统解析化工厂装置自动化控制系统是现代化工生产的重要组成部分，它通过自动化技术的应用，实现了对生产过程的精确控制和监测。
本文将对化工厂装置自动化控制系统进行解析，探讨其原理、应用以及未来发展趋势。
一、自动化控制系统的原理化工厂装置自动化控制系统的原理主要包括传感器、执行器、控制器和人机界面四个部分。
传感器是自动化控制系统的感知器官，通过测量和检测生产过程中的各种参数，如温度、压力、流量等，将这些参数转化为电信号，并传输给控制器。
执行器是自动化控制系统的执行器官，根据控制器发出的指令，控制生产过程中的各种执行元件，如电动阀门、电机等，实现对生产过程的控制。
控制器是自动化控制系统的大脑，它接收传感器传来的信号，并根据预设的控制策略，计算出相应的控制指令，再将指令发送给执行器，实现对生产过程的控制。
人机界面是自动化控制系统与操作人员之间的桥梁，通过显示屏、键盘、鼠标等设备，将生产过程中的各种参数和状态以图形化、直观化的方式展示给操作人员，同时也接受操作人员的指令和反馈信息。
二、自动化控制系统的应用化工厂装置自动化控制系统广泛应用于各个环节，包括原料输送、反应控制、产品分离、能源管理等。
在原料输送方面，自动化控制系统可以通过对输送管道的压力、流量等参数进行实时监测和调节，确保原料的准确输送和流程的稳定运行。
在反应控制方面，自动化控制系统可以通过对反应温度、压力、物料配比等参数进行控制，实现反应过程的精确控制，提高产品质量和产量。
在产品分离方面，自动化控制系统可以通过对分离设备的温度、压力等参数进行控制，实现产品的分离和回收，减少能源消耗和环境污染。
在能源管理方面，自动化控制系统可以通过对能源设备的运行状态和能耗进行监测和调节，实现能源的高效利用和节约。
三、自动化控制系统的未来发展趋势随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，化工厂装置自动化控制系统也在不断发展和改进。
一方面，自动化控制系统将更加注重智能化和自适应性。
化工自动化过程控制系统
化工自动化过程控制系统嘿，咱今天来聊聊化工自动化过程控制系统，这玩意儿可有意思啦！我记得有一次去一家化工厂参观，那场面真是让我大开眼界。
一走进工厂，各种各样的管道、储罐和巨大的机器设备就映入眼帘。
我当时就想，这么复杂的一套系统，要是没有自动化控制，那得需要多少人才能玩转啊！化工自动化过程控制系统，简单来说，就是让化工生产过程变得更聪明、更高效、更安全的一套魔法装备。
它就像是一个超级聪明的大脑，时刻监控着整个生产流程，从原材料的进入，到中间各种化学反应的进行，再到最终产品的产出，每一个环节都在它的掌控之中。
比如说，在化学反应的过程中，温度、压力、流量这些参数可重要了。
如果温度太高或者太低，压力过大或者过小，那反应可能就会出岔子，产品的质量就没法保证。
这时候，自动化控制系统就会发挥作用啦。
它会通过传感器实时监测这些参数，一旦发现有不对劲的地方，马上就能调整设备的运行状态，让一切回到正轨。
我看到有个控制室内，大屏幕上显示着各种数据和图表，工作人员坐在电脑前，眼睛紧盯着屏幕，手里还不停地操作着鼠标和键盘。
他们告诉我，通过这个系统，他们可以远程控制设备的启停、调节阀门的开度，甚至还能预测可能出现的故障，提前做好准备。
还有一个让我印象特别深刻的地方，就是自动化的物料输送系统。
原材料从仓库里被自动输送到生产线上，中间不需要人工搬运，既节省了人力，又提高了效率，还减少了出错的可能性。
而且啊，这自动化过程控制系统可不只是在大工厂里有用，一些小型的化工生产企业也能从中受益。
它可以根据企业的实际需求进行定制，就像给每家企业量身打造一套合身的衣服一样。
想象一下，如果没有这套系统，工人们就得不停地在车间里跑来跑去，手动调节各种设备，累得够呛不说，还容易出错。
有了它，大家就能轻松不少，把更多的精力放在优化生产工艺、提高产品质量上。
总之，化工自动化过程控制系统就像是化工生产的好帮手，让整个过程变得更加智能、高效、稳定。
随着科技的不断进步，我相信它还会变得越来越厉害，为化工行业的发展带来更多的惊喜！不知道您是不是对化工自动化过程控制系统也有了更直观的认识呢？希望我的这些分享能让您有所收获！。
化工自动化控制系统
选择控制策略
根据控制需求，选择合适的控制策略， 如PID控制、模糊控制、神经网络控 制等。
硬件设计方案
传感器选型
根据控制需求，选择合适的传感 器类型，如温度传感器、压力传 感器、流量传感器等，并确保其
测量范围和精度满足要求。
执行器选型
根据控制策略和执行器的特性， 选择合适的执行器类型，如电动 阀、气动阀、变频器等，并实现
动化控制系统中得到广泛应用，为系统的远程监控、实时数据传输等提
供有力支持。
THANKS
感谢观看
未来发展方向预测
01
深度学习技术应用
未来，深度学习技术将在化工自动化控制系统中得到更广泛的应用，进
一步提高系统的自适应能力和智能化水平。
02
边缘计算技术应用
随着边缘计算技术的不断发展，未来化工自动化控制系统将更加注重边
缘侧的数据处理和分析能力，提高系统的实时性和效率。
03
工业5G技术应用
工业5G技术具有高带宽、低时延、高可靠性等特点，未来将在化工自
精确控制。
传感器与执行器选型与配置
根据测量需求选择传感器类型
执行器选型考虑因素
根据测量对象、测量范围、精度要求等因素， 选择合适的传感器类型。
根据驱动力类型、动作方式、控制精度等要 求，选择适当的执行器类型。
合理配置传感器与执行器
考虑环境因素
根据工艺流程和控制要求，合理配置传感器 和执行器的数量、位置和参数，确保系统稳 定可靠运行。
05
运行维护与优化
系统日常运行维护
定期检查硬件设备
包括传感器、执行器、控制器等，确保设备正常 运行，无损坏或老化现象。
软件系统维护
定期更新软件版本，修复漏洞，确保系统稳定性 和安全性。
化工自动化过程控制系统
0.06
0.1
Mpa
异向分程控制方案
l 同向或异向规律的选择,根据工艺需要来决定。
l 设计分程控制系统的主要目的： 一、 扩大调节阀的可调范围,改善控制品质; 二、 满足工艺的特殊要求。
l 工艺特殊要求的分程控制系统 例如：实行氮封的技术要求是,要始终保持储罐内的氮气微 正压.储罐内物料增减时,将引起罐顶压力的升降,应及时进 行控制,否则将使储罐变形。因此，当储罐内液面上升时， 应停止补充氮气，并将压缩的氮气适量排出。反之，液面 下降时停止放出氮气。只有这样才能做到隔绝空气，又保 证容器不变形的目的。
但是，当燃料气压力波动大且 频繁时，由于加热炉滞后很大， 将引起原料出口温度的大幅度 波动。为此，先构成一个燃料 气压力（或流量）的控制系统 （回路Ⅱ），首先稳定燃料气 的压力（或流量），而把原料 出口温度控制器的输出，作为 压力控制器的设定值，形成回 路Ⅰ，使压力控制器随着原料 出口温度控制器的需要而动作， 这样就构成了如图中所示的温 度－压力串级控制系统。
甲醇储罐氮封分程控制系统
给定值
B
PC
气 关
A 气开
氮气
氮气
PT 100
阀
甲醇
％
门 开
气 关
度
阀
气 开 阀
异向分程控制方案
0
0.02
0.06
0.1
Mpa
l 主要用于锅炉汽包液位的控制。
l 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。
2024版化工自动化过程控制系统PPT课件
02
过程控制系统基本原理
Chapter
2024/1/30
7
过程控制系统组成要素
被控对象
需要控制的工艺设备或生产过程， 如反应器、精馏塔等。
控制器
接收测量变送器的信号，与设定 值进行比较，并按照一定的控制 规律输出控制信号。
2024/1/30
01 02 03 04
测量变送器
将被控对象的参数（如温度、压 力、流量等）转换为标准信号， 传递给控制器。
化工自动化过程控制系统PPT课件
2024/1/30
1
目录
2024/1/30
• 化工自动化概述 • 过程控制系统基本原理 • 常见过程控制策略及方法 • 过程控制仪表与装置选型与应用 • 过程控制系统设计与实施案例分析 • 过程控制系统运行维护与故障诊断 • 总结与展望
2
01
化工自动化概述
Chapter
认识
掌握了自动化控制系统的基本 原理和过程控制策略，能够分
析和解决实际问题
通过实验和案例分析，加深了 对理论知识的理解和应用
提高了自己的实践能力和综合 素质，为未来的学习和工作打
下了坚实的基础
2024/1/30
35
行业发展趋势预测
化工自动化过程控制将越来越 普及，成为化工行业的重要发 展方向
随着人工智能、大数据等技术 的不断发展，化工自动化过程 控制将更加智能化、精细化
5
化工自动化发展趋势
实现化工生产过程的全流程集成， 包括设备层、控制层、管理层等 多个层次的集成。
利用工业互联网技术，实现化工 生产过程的远程监控、故障诊断 和预防性维护。
2024/1/30
智能化 集成化 绿色化 网络化
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。
化工自动化过程控制系统
化工自动化过程控制系统在当今的化工生产领域，自动化过程控制系统已经成为了提高生产效率、保障产品质量、确保生产安全的关键手段。
它犹如化工生产的“智慧大脑”，精准地指挥着各种生产环节，实现了从原材料投入到产品产出的全流程智能化管理。
化工自动化过程控制系统是一个复杂而又精密的体系，它融合了计算机技术、控制理论、传感器技术、通信技术等多种先进技术。
通过对生产过程中的温度、压力、流量、液位等各种参数进行实时监测和控制，使得化工生产能够在最优的条件下进行。
在化工生产中，温度控制是至关重要的一环。
例如，在化学反应过程中，温度的高低直接影响着反应的速率和产物的质量。
自动化过程控制系统能够通过温度传感器实时获取反应釜内的温度信息，并根据预设的温度范围，自动调节加热或冷却装置的工作状态，从而确保温度始终保持在理想的范围内。
同样，压力控制对于化工生产的安全性也具有重要意义。
过高的压力可能导致设备破裂，引发严重的安全事故；而压力过低则可能影响反应的进行和产品的质量。
系统中的压力传感器会实时监测压力变化，一旦压力超出正常范围，控制系统会立即采取措施，如调整阀门开度或启动泄压装置，以保障生产的安全稳定进行。
流量控制在化工生产中也不可或缺。
准确控制原材料和各种介质的流量，不仅能够保证生产过程的顺利进行，还能够实现原材料的精确配比，从而提高产品的质量和收率。
液位控制则主要用于保障容器内液位的稳定，防止出现液位过高导致溢出或液位过低影响设备正常运行的情况。
化工自动化过程控制系统的核心组成部分包括传感器、控制器和执行器。
传感器就像是系统的“眼睛”，负责收集各种生产数据，并将其转化为电信号传递给控制器。
控制器则相当于系统的“大脑”，它对传感器传来的数据进行分析和处理，然后根据预设的控制策略计算出控制指令，并将指令发送给执行器。
执行器就像是系统的“手脚”，它根据控制器的指令来执行相应的操作，如调节阀门开度、改变电机转速等，从而实现对生产过程的控制。
化工自动化控制系统
化工自动化控制系统化工自动化控制系统是指将电子技术、计算机技术和自动控制技术等应用于化工过程控制的一种系统。
它通过采集和处理各种过程参数，实现对化工生产设备的自动控制和调节，提高生产效率、产品质量和安全性。
本文将从系统组成、工作原理和应用价值等方面进行介绍。
一、系统组成化工自动化控制系统由以下几个主要组成部分构成：1. 传感器：用于检测和测量化工过程中的各种参数，如温度、压力、流量、液位等。
常用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。
2. 执行器：根据控制系统的指令，控制化工生产设备的操作，如启动、停止、调节等。
常见的执行器有电动执行器、气动执行器和液压执行器等。
3. 控制器：它是化工自动化控制系统的核心部分，负责采集传感器的信号，经过处理后发出控制信号给执行器，实现对化工过程的调控。
控制器能够根据设定的参数和算法，实时监测和调整化工过程的状态。
4. 通信网络：用于传输和交换控制系统中的数据和信息。
通信网络可以是有线网络，也可以是无线网络。
近年来，随着无线通信技术的快速发展，越来越多的化工企业采用无线通信网络来构建自动化控制系统，提高生产效率和灵活性。
5. 监视与操作界面：化工自动化控制系统通常配备了人机界面，操作人员通过界面可以实时监视和控制化工过程。
界面可以是触摸屏、计算机软件等形式，方便操作人员进行设备的参数设定、趋势曲线显示和故障诊断等操作。
二、工作原理化工自动化控制系统的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 传感器采集数据：传感器负责采集化工过程中的各种参数，如温度、压力等，并将数据转化为电信号或数字信号输出。
2. 控制器处理数据：控制器通过接收传感器的信号，对数据进行处理和分析，并根据事先设定的控制策略和算法，生成控制信号。
3. 控制信号传输：控制信号通过通信网络传输给执行器，控制执行器的操作。
执行器根据接收到的信号，调整化工设备的工作状态，以实现对化工过程的控制。
第一章 自动控制系统基本概念(化工工艺)
眼 看 脑 想 手 动
Qo
一.自动控制系统的基本组成
Qi
眼 看 脑 想 手 动
Qo
人工操作进行工作的三个方面: (1).检测:用眼睛看液位的高低。 (2).运算、命令:大脑根据眼睛看到液位的高低,加以思考 和比较得出偏差,发出命令。 (3).执行:根据大脑发出命令,改变阀门开度,以改变出口流 量Qo,保持液位的高低在规定位置。
四、现代自动化技术特点
• 已发展为综合自动化,其应用的领域和规模越来越大, 控制与管理一体化的系统已提到日程,因此,其社会、 经济效益也越来越大。 • 显示了知识密集化、 高技术集成化的特点,它是信息技 术、自动化技术、管理科学等相结合的现代高技术。 • 自动化过程中的智能化程度日益增加,各种智能仪表不 断出现,控制的精度越来越高,控制的方式日益多样化, 它不仅减轻和代替了人们的体力劳动,而且也在很大程 度上代替了人们的脑力劳动。
自动控制系统方框图
自动控制系统是一个具有负反馈的闭环系统
反馈:把系统的输出信号直接或经过一些环节后送回到系 统的输入端,并加入到输入信号中的作法。 负反馈:反馈信号使原来的输入信号减弱(e=x-z)。 正反馈:反馈信号使原来的输入信号增强(e=x+z)。 负反馈系统
给定值 偏差
↓
控制器
x
z ↑
e
测量值
第一节 生产自动化的主要内容
生产自动化,一般包括自动检测、自动保护、自动操纵、 自动控制系统。 1.自动检测系统 ׃利用各种检测仪表对生产过程的主要 工艺参数(如温度、流量等)进行测量、指示或记录的。
压力 流量 温度
第一节 生产自动化的主要内容
2.自动信号和联锁保护系统(自动保护) 当生产过程出现危险时,自动信号系统发出声、光等报警 信号,自动联锁保护系统立即作出反应,通过改变阀门的开 启度或切断某些通路,或进行紧急停车,以防止事故的发生 或扩大。它是生产过程中的一种安全装置。 3.自动操纵及自动开停车系统(自动操纵) 自动操纵系统:按照预先规定的步骤自动地对生产设备进 行某种周期性的操作。可减轻工人的重复性体力劳动。 自动开停车系统:按照预先规定的步骤自动地将生产过程 投入运行或自动停车。
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水位过低：汽包内水较少，负荷很大时，水的汽化速度加快， 汽包内水量急速减少，如不能及时得到控制，则会烧干，烧坏 水冷壁，甚至爆炸。
蒸汽
汽包
省煤器 给水
图1-1 锅炉汽包示意图
手动控制的步骤：
(1)观察液位数值；
(2)把观察到的实际数值 与设定值加以比较，根 据偏差的大小及变化情 况做出判断，并发布命 令。
LT
LC
汽包
给水
省煤器
锅炉汽包自动控制系统示意图
FT
LT
Fd1fCF
蒸汽
给水
2.3自动控制系统的组成及方框图
在研究自动控制系统时，为了更清楚地表示控制系 统各环节的组成、特性和相互间的信号联系，一般都 采用方框图。每个方框表示组成系统的一个环节，两 个方框之间用带箭头的线段表示信号联系；进入方框 的信号为环节输入，离开方框的为环节输出。
锅炉设备的主要控制系 统有：
省煤器
给水 图1-1 锅炉汽包示意图
（1）锅炉汽包水位的控制 （2）锅炉燃烧的控制 （3）过热蒸汽系统的控制
蒸汽
汽包
省煤器 给水
图1-1 锅炉汽包示意图
汽包水位是锅炉运行的主 要指标，维持水位在一定 范围内是锅炉安全运行的 首要条件。
水位过高：影响汽包内的汽水 分离，饱和水蒸汽带水过多， 会使过热器管壁结构导致损坏， 同时过热蒸汽温度急剧下降， 作为汽轮机动力的话会损坏叶 片，影响运行的安全及经济性。
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控制规律是古典控制理论最辉煌的成果之一
现代控制理论:20世纪60年代获得迅猛发展
其主要内容为：
（基础）线性系统理论，最优控制理 论，最佳估计理论，系统辨识等。
特点： 从输入-状态-输出的关系全面地分析
与研究系统。
适用范Hale Waihona Puke ： 不限于线性定常系统，也适用于线
蒸汽
汽包
LT
LC
省煤器
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
设定值：
工艺参数所要求 保持的数值
偏差：
被控变量实际值 与设定值之差
负反馈：
将被控变量送回 输入端并与输入 变量相减
加热炉温度控制系统
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
2.2闭环控制与开环控制
闭环控制：
在反馈控制系统 中，被控变量的值 被送回输入端，与 设定值进行比较， 根据偏差进行控制， 控制被控变量，这 样，整个系统构成 了一个闭环。
汽包 省煤器
蒸汽
LT
LC
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
➢闭环控制的特点（优
蒸汽
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：
汽包
LT
LC
控制不够及时；如果系 统内部各环节配合不当，
省煤器
系统会引起剧烈震荡，甚
给水
至会使系统失去控制。
锅炉汽包自动控制系统示意图
开环控制：根据扰动信号的变化来进行控制。
➢开环控制的特点
汽包
（优点）：
不需要对被控变量 省煤器 进行测量，只根据 输入信号进行控制， 控制很及时。
FT
LT
Fd1fCF
蒸汽
给水
➢开环控制的缺点：
由于不测量被控变量，
也不与设定值相比较，
所以系统受到其他扰
动作用后，被控变量 偏离设定值，无法消 汽包
除偏差，这是开环控
制的缺点。
省煤器
FT
LT
Fd1fCF
蒸汽
给水
开环控制与闭环控制实例比较
➢ 开环的液位控制系统 （按扰动控制，又称前馈控制）
蒸汽
汽包 省煤器
单元组合式（按功能划分，然后组合）： DDZ, QDZ 20世纪60年代，之间用标准统一信号联系
计算机：DDC,20世纪70年代
DCS（集散控制系统）
先进控制和优化控制：CIPS, FCS 20世纪80年代 以后
➢控制系统结构及仪表的发展 • 自动化仪表的发展
模拟仪表 数字仪表 智能仪表
➢当前自动控制系统发展的一些主要特点
•生产装置实施先进控制成为发展主流 •过程优化受到普遍关注 •传统的DCS在走向国际统一标准的开放式系统 •综合自动化系统（CIPS）是发展方向
2 自动控制系统
2.1自动控制系统 自动控制的必要性
蒸汽
汽包
锅炉设备的控制任务主 要是：
根据生产负荷的需要，供应 一定规格（压力、温度）的 蒸汽，同时使锅炉在安全、 经济的条件下运行。
形时变，非线性及离散系统，多输
入、
多输出的情况。
大系统理论:20世纪70年代开始 将现代控制理论与系统理论相结合 核心思想： 系统的分解与协调 适用范围： 高维线性系统
智能控制理论:不需要建立被控对象的数学模型
➢控制系统结构及仪表的发展
•控制系统结构的发展
基地式：20世纪50年代，适用于单回路（就地式 液位控制器及自力式温度控制器）
控制器
扰动
比较
f(t)
广义对象
机构
设定值
e(t)
被控变量
r(t) -
控制装置 u(t)
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。
自动控制系统中， 工艺参数需要控 制的生产过程、 设备或机器。
被控变量：
被控过程内要求 保持设定值的工 艺参数
蒸汽
汽包
LT
LC
省煤器
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
操纵变量：水的流量 扰动：水压力、蒸汽流量
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
扰动：
除操纵变量外， 作用于被控过程 并引起被控变量 变化的因素
(3)根据命令操作给水阀， 使液位回到设定值。
锅炉汽包液位自动控制系统 蒸汽
汽包
LT
LC
省煤器
给水
锅炉汽包液位自动控制系统示意图
加热炉温度控制系统
被加热原料
TT
TC
T 出口温度
燃料油
蒸汽
汽包
LT
LC
省煤器
给水
锅炉汽包自动控制系统示意图
被控过程：锅炉汽包 被控变量： 汽包液位
术语
被控过程（被控 对象）：
化工自动控制系统
内容
1 自动化及仪表发展概述 2 自动控制系统 3 控制系统过渡过程及品质指标
1 自动化及仪表发展概述
➢控制理论的发展 经典控制理论:20世纪40年～20世纪50年代 Nyquist(1932)频域分析技术 Bode(1945)图 根轨迹分析方法(1948)
特点：主要从输出与输入量的关系方面分析与研究 问题。 适用范围：线性定常的单输入、单输出控制系统。