过程控制仪表及自动化课件1.ppt
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自动化仪表与过程控制培训课件课件(PPT165页)
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT1 65页) 工作培 训教材 工作汇 报课件 管理培 训课件 安全培 训讲义P PT服务 技术
过程控制与自动化仪表
8
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT1 65页) 工作培 训教材 工作汇 报课件 管理培 训课件 安全培 训讲义P PT服务 技术
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
产品的反应过程。典型设备：反应器
4 ．精馏过程 精馏是一种分离过程。典型设备：精馏塔
5 ．传质过程 不同组分的分离和结合，如液体和气体之间的解
吸、汽提、去湿或润湿，不同非溶液体的萃取、液体 与固体之间的结晶、蒸气或干燥等都是传质过程。其 目的是获得纯的出口物料。
过程控制与自动化仪表
6
一、生产过程及其特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
➢被控过程的多样性
生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构性、动态特性多 样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延特征，还有非线性与时变特性。 （锅炉、热交换器、精馏塔）
➢控制方案的多样性
被控对象复杂导致控制方案多样性。单/多变量控制系统、常规仪表控制/计算 机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、 前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统，还有先进过程控制 系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。
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过程控制及自动化仪表总结 ppt课件
3、执行单元
n理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则 n了解控制阀的流量特性的意义
PPT课件
31
主要内容
★气动执行器的结构
★控制阀的理想流量特性
直线、等百分比（对数）、抛物线、快开
★如何选择执行器的气开、气关？ 主要从工艺生产上安全要求出发。原则是：当信号压
力中断时，应保证设备和操作人员的安全。 * 若无信号压力时，希望阀全关，则应选择气开阀；
★压力的检测
弹性式压力计的测压原理
常用的弹性元件：弹簧管、膜片、波纹管
常用压力计的选型与PP使T课件用
15
2.过程参数检测技术
★流量的检测 差压式流量计：工作原理、流量基本方程式 转子流量计：工作原理、流量基本方程式、 指示值的修正
★物位的检测
差压式液位变送器的工作原理
零点迁移的含义及正、负迁移的计算
练习题
简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干 扰）量、设定（给定）值和偏差的含义？
PPT课件
2
练习题
简述被控对象、被控变量、操纵变量、扰动（干扰）量、 设定（给定）值和偏差的含义？
被控对象 自动控制系统中，工艺参数需要控制的生 产过程、设备或机器等。
被控变量 被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。
240℃
eBC(50)=-eAB(50)-eCA(50)
B
EABC= eAB(240)-eAB(50)-eCA(50)+eCA(10)
=eAB(240)-eAB(50)+eAC(50)-eAC(10)
=10.181mV
PPT课件
C 50℃
23
3、调节控制单元
n 掌握各种基本控制规律及其特点
自动化仪表与过程控制培训课件(PPT165页)
策，使企业利益最大化。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综
合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
日—月级
时—日级 分—秒级或 分—时级
小于1秒
小于1秒
决策管理与计划调度
实时优化 常规控制或高级
过程控制 操作安全与环境保护
测量、变送与执行 被控过程
过程控制与自动化仪表
14
过程控制发展概况
● 20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验 人工控制生产过程，劳动生产率很低。
作用----在现代工业生产过程自动化中，过程控制
技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效 益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护 环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制与自动化仪表
3
自动化仪表
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或
设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术 工具。 特点----- 兼容性、统一标准
用自动化装置来管理连续或间歇生产过程的综
合性技术就称为生产过程自动化，简称为过程控制
（Process Control ）。
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产 过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、 温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成 部分。
过程控制与自动化仪表
8
考核方式
1.点名作业20% 2.试验成绩10% 3.期末考试70%
过程控制与自动化仪表
9
第一章 过程控制与自动化仪表概述
过程控制的特点
➢系统由被控过程和检测控制仪表组成
过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过 程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或 气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。
自动化仪表培训(全)ppt课件
CHAPTER 05
自动化仪表在工业生产中的 应用案例
石油化工行业应用案例
原油储罐液位测量
采用雷达液位计进行连续测量，实现 高精度、高可靠性的液位监测。
化学反应釜温度控制
采用温度变送器和控制器实现精确控 温，确保产品质量和生产安全。
石油管道流量测量
采用质量流量计进行贸易交接计量， 确保计量准确、公正。
CHAPTER 04
自动化仪表选型与使用注意 事项
选型原则及步骤
明确测量需求
根据工艺要求，确定测量参数（如压力、温 度、流量等）及测量范围。
选择合适型号
根据测量需求和仪表性能，选择适合的型号 和规格。
了解仪表性能
熟悉不同类型自动化仪表的测量原理、精度 等级、稳定性等性能指标。
考虑环境因素
根据安装环境和使用条件，选择具有相应防养建议
使用注意事项
遵守操作规程，避免超量程使用；保持仪表清洁干燥，防止腐蚀和损 坏。
日常维护
定期检查仪表显示是否正常，接线是否松动；清理表面积尘和油污等 杂物。
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法进行保养，包括更换易损件、清洗内 部管路等。
故障处理
发现故障时及时停机检查，根据故障代码或现象判断故障原因并排除 ；若无法自行解决，请联系厂家或专业维修人员进行维修。
自动化仪表培训(全 )ppt课件
目 录
• 自动化仪表概述 • 自动化仪表基本原理 • 自动化仪表组成结构 • 自动化仪表选型与使用注意事项 • 自动化仪表在工业生产中的应用案例 • 自动化仪表市场前景与发展趋势
CHAPTER 01
自动化仪表概述
定义与分类
定义
自动化仪表是用于测量、显示、 记录和控制各种工业过程参数的 设备，具有自动化、智能化、高 精度等特点。
过程控制与自动化仪表说课PPT课件
工业过程的控制。
第18页/共46页
师资队伍
自动化专业现有专职教师5名，兼职教师3名。其中副教授2名，高 级工程师1名，讲师3名，工程师1名，完全满足理论与实践教学需要。
教学条件
过程控制与仪表现有检测实验室，化工仪表实训室，仿真机房，以 及多媒体教室，完全满足教学需要。
与新疆金特，广汇等企业进行合作，建立各种实训基地，满足学生 实习需求。
第16页/共46页
教学资源
第17页/共46页
教材
高职高专“十一五”规划教 材
作 者：武平丽 主编 出 版 社：化学工业出版社 出版时间：2007-6-1
本书以控制系统为体系，将过程参数检测变 送、显示记录及控制仪表作为组成系统的相应环节， 力求完整体现过程控制的整体内容。在参数检测方面， 深入浅出地介绍了检测原理及方法；依据其代表性及 发展趋势，介绍了目前生产中广泛应用的检测仪表。 在控制仪表方面，根据生产实际情况，介绍了模拟、 数字控制器和电动、气动执行器。在控制系统方面， 着重介绍简单控制系统和几种常用复杂控制系统的设 计，以及分布式控制系统（DCS）的硬件和软件体系 构成与目前国内常见的几种分布式控制系统（DCS）。 此外，还简要介绍了显示记录仪表。最后介绍了典型
第9页/共46页
课时分配
学习项目一预计参考学时为4学时，学习项目二 预计参考学时为12学时，学习项目三预计参考学 时为4学时，学习项目四预计参考学时为14学时。 学习项目五预计参考学时为12学时，学习项目六 预计参考学时为8学时。
共计48学时，其中理论学时44学时，实践学时4 学时。
第10页/共46页
第4页/共46页
前导与后续课程
生产实训
过程控制与自动化仪表
高等数学
第18页/共46页
师资队伍
自动化专业现有专职教师5名，兼职教师3名。其中副教授2名，高 级工程师1名，讲师3名，工程师1名，完全满足理论与实践教学需要。
教学条件
过程控制与仪表现有检测实验室，化工仪表实训室，仿真机房，以 及多媒体教室，完全满足教学需要。
与新疆金特，广汇等企业进行合作，建立各种实训基地，满足学生 实习需求。
第16页/共46页
教学资源
第17页/共46页
教材
高职高专“十一五”规划教 材
作 者：武平丽 主编 出 版 社：化学工业出版社 出版时间：2007-6-1
本书以控制系统为体系，将过程参数检测变 送、显示记录及控制仪表作为组成系统的相应环节， 力求完整体现过程控制的整体内容。在参数检测方面， 深入浅出地介绍了检测原理及方法；依据其代表性及 发展趋势，介绍了目前生产中广泛应用的检测仪表。 在控制仪表方面，根据生产实际情况，介绍了模拟、 数字控制器和电动、气动执行器。在控制系统方面， 着重介绍简单控制系统和几种常用复杂控制系统的设 计，以及分布式控制系统（DCS）的硬件和软件体系 构成与目前国内常见的几种分布式控制系统（DCS）。 此外，还简要介绍了显示记录仪表。最后介绍了典型
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课时分配
学习项目一预计参考学时为4学时，学习项目二 预计参考学时为12学时，学习项目三预计参考学 时为4学时，学习项目四预计参考学时为14学时。 学习项目五预计参考学时为12学时，学习项目六 预计参考学时为8学时。
共计48学时，其中理论学时44学时，实践学时4 学时。
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前导与后续课程
生产实训
过程控制与自动化仪表
高等数学
《自动化仪表》PPT课件
可靠性
选择经过实践证明性能稳定、可靠性高的仪表。
17
2024/1/26
经济性：在满足工艺和可靠性要求的前提下，尽量选用价格合理、维护方便的仪表。
18
2024/1/26
考虑环境条件
根据安装环境选择适合的防护等级和温度范围的仪表。
了解仪表性能
熟悉仪表的工作原理、测量范围、精度等级等技术参数。
了解供应商资质
校验仪表参数
29
Байду номын сангаас2024/1/26
30
2024/1/26
31
2024/1/26
06
CHAPTER
自动化仪表在工业生产中的应用案例
32
2024/1/26
03
自动化仪表在石油化工环保治理中的应用
实时监测和治理废气、废水等污染物排放，降低环境污染。
01
自动化仪表在石油化工原料储运中的应用
实现原料的自动计量、混合、输送和存储，提高储运效率和安全性。
信号处理
对转换后的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力。常见的信号处理方法有模拟电路处理、数字电路处理以及微处理器处理等。
信号输出
将处理后的信号以适当的形式输出，如模拟量输出、数字量输出、开关量输出等，以便与后续控制系统或显示装置进行接口。
9
2024/1/26
自动化仪表的误差来源主要包括原理误差、制造误差、使用误差等。其中，原理误差是由于测量原理不完善引起的；制造误差是由于仪表制造过程中的因素（如材料、工艺等）引起的；使用误差则是由于仪表使用过程中的因素（如环境条件、操作方法等）引起的。
选择有良好信誉和售后服务的供应商。
19
2024/1/26
选择经过实践证明性能稳定、可靠性高的仪表。
17
2024/1/26
经济性：在满足工艺和可靠性要求的前提下，尽量选用价格合理、维护方便的仪表。
18
2024/1/26
考虑环境条件
根据安装环境选择适合的防护等级和温度范围的仪表。
了解仪表性能
熟悉仪表的工作原理、测量范围、精度等级等技术参数。
了解供应商资质
校验仪表参数
29
Байду номын сангаас2024/1/26
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2024/1/26
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2024/1/26
06
CHAPTER
自动化仪表在工业生产中的应用案例
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2024/1/26
03
自动化仪表在石油化工环保治理中的应用
实时监测和治理废气、废水等污染物排放，降低环境污染。
01
自动化仪表在石油化工原料储运中的应用
实现原料的自动计量、混合、输送和存储，提高储运效率和安全性。
信号处理
对转换后的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力。常见的信号处理方法有模拟电路处理、数字电路处理以及微处理器处理等。
信号输出
将处理后的信号以适当的形式输出，如模拟量输出、数字量输出、开关量输出等，以便与后续控制系统或显示装置进行接口。
9
2024/1/26
自动化仪表的误差来源主要包括原理误差、制造误差、使用误差等。其中，原理误差是由于测量原理不完善引起的；制造误差是由于仪表制造过程中的因素（如材料、工艺等）引起的；使用误差则是由于仪表使用过程中的因素（如环境条件、操作方法等）引起的。
选择有良好信誉和售后服务的供应商。
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2024/1/26
化工仪表及自动化课件1
最大偏差（超调量） 衰减比 余差 过渡时间 振荡周期（振荡频率）……·
以阶跃响应曲线的形式表示的品质指标（和初值有关 ，这里只分析变化量）
y(t)
B
B
稳定误差范围： 2％ 或者 5％的新稳态值
C
0 t1 e() t2
t3
t
阶跃干扰作用下的过渡过程
y(t)
B
B
稳定误差范围： 2％ 或者 5％的新稳态值
C
0
t1 e()
t2
t3
t
过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，到系统建立 新的平衡时止，过度过程所经历的时间
规定一个范围：±5%（±2%）稳态值
当被控变量进入这个范围且不再越出时认为过渡过程 结束
短好，过程迅速，对干扰频繁也能克服，控制质量 高
y(t)
B
B
稳定误差范围： 2％ 或者 5％的新稳态值
上节课内容
自动控制系统的方块图 自动控制系统的分类 控制系统的静态（稳态）与动态
工艺设计主要围绕系统“静态”特性开展工作，自动 控制是在“静态”特性基础上研究其“动态”特性―― 当系统失去平衡以后，如何使系统重新回到平衡状态
要研究静态，更要研究动态
如何来评价自控系统的质量？
必须分析“系统失稳以后能否重新回到平衡状态 ”、“从系统失稳到重新回到平衡状态”这个过程的 各种指标
第五节 工艺管道及控制流程图（P&ID）
在工艺流程 图上标出控 制方案
控制方案：测量点选择、控制系统确定、自 动信号连锁保护系统设计
标志内容：测量点、控制点、控制系统、自 动信号连锁保护系统
如何标注？
HGJ7－87《化工过程检测、控制系统设计统 一规定》——化工部标准
以阶跃响应曲线的形式表示的品质指标（和初值有关 ，这里只分析变化量）
y(t)
B
B
稳定误差范围： 2％ 或者 5％的新稳态值
C
0 t1 e() t2
t3
t
阶跃干扰作用下的过渡过程
y(t)
B
B
稳定误差范围： 2％ 或者 5％的新稳态值
C
0
t1 e()
t2
t3
t
过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，到系统建立 新的平衡时止，过度过程所经历的时间
规定一个范围：±5%（±2%）稳态值
当被控变量进入这个范围且不再越出时认为过渡过程 结束
短好，过程迅速，对干扰频繁也能克服，控制质量 高
y(t)
B
B
稳定误差范围： 2％ 或者 5％的新稳态值
上节课内容
自动控制系统的方块图 自动控制系统的分类 控制系统的静态（稳态）与动态
工艺设计主要围绕系统“静态”特性开展工作，自动 控制是在“静态”特性基础上研究其“动态”特性―― 当系统失去平衡以后，如何使系统重新回到平衡状态
要研究静态，更要研究动态
如何来评价自控系统的质量？
必须分析“系统失稳以后能否重新回到平衡状态 ”、“从系统失稳到重新回到平衡状态”这个过程的 各种指标
第五节 工艺管道及控制流程图（P&ID）
在工艺流程 图上标出控 制方案
控制方案：测量点选择、控制系统确定、自 动信号连锁保护系统设计
标志内容：测量点、控制点、控制系统、自 动信号连锁保护系统
如何标注？
HGJ7－87《化工过程检测、控制系统设计统 一规定》——化工部标准
2024版化工自动化过程控制系统PPT课件
6
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
02
过程控制系统基本原理
Chapter
2024/1/30
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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
过程控制与自动化仪表培训课件
过程控制与自动化仪表培训课件
1. 介绍
过程控制与自动化仪表是现代工业中的重要组成部分。
它涉及到测量、控制和监控工艺过程中的各种参数和变量。
本课程旨在向学习者介绍过程控制与自动化仪表的基本概念、原理和应用。
2. 仪表分类
2.1 按测量对象分类
•压力仪表
•温度仪表
•流量仪表
•液位仪表2.2 按信号形式分类
•模拟仪表
•数字仪表2.3 按用途分类
•测量仪表
•控制仪表
•监控仪表
3. 仪表基本原理3.1 传感器原理
•电阻传感器
•压阻传感器
•热敏传感器
•光电传感器3.2 信号处理原理
•放大器
•滤波器
•数字转换器
4. 过程控制基础知识4.1 反馈控制系统
•控制回路结构
•比例控制器
•积分控制器
•微分控制器
•PID控制器4.2 前馈控制系统
•开环控制
•前馈补偿
4.3 多变量控制系统
•多变量控制策略
•协调控制
5. 仪表校准与维护5.1 校准方法
•在场校准
•标准器校准
5.2 维护与保养
•仪表保养
•故障排除
6. 实际应用案例
6.1 汽车制造业
•车身焊接过程控制
•质量检测仪表
6.2 化工行业
•反应过程控制
•温度、压力、流量仪表
6.3 电力行业
•发电机控制系统
•输电线路监控仪表
7. 总结
过程控制与自动化仪表是现代工业中不可或缺的一部分。
通过本课程的学习，希望学习者能够掌握仪表的基本原理和应用，并能在实际工作中灵活运用。
欢迎大家提问和讨论，共同进步！。
过程自动化及仪表_1_自动控制系统概述
塞上级平水壶的出水小孔，切 断水滴（见图1-6上平水壶前 的一个小鸟式装臵）。
图1-6
4壶滴漏
（3）饮酒速度自动调节
图1-7
饮酒速度自动调节
（4）计里鼓车
图1-8
计里鼓车复原模型及原理
（5）漏水转浑天仪 公元2世纪，中国东
汉的天文学家张衡创制的
一种天文表演仪器。它是
一种用漏水推动的水运浑
汽 包 省 煤 器
给 水
控制器 扰动 比较 设定值 r(t) 机构 e(t) f(t) 广义对象 被控变量
蒸 汽
LT LC
控制装置
测量值 y(t)
u(t)
执行器
q(t)
过程
c(t)
检测元件、变送器
汽 包 省 煤 器
给 水
动画
闭环控制系统组成
方框图 控制系统或系统中每个环节的功能和信号流向的图解表示
控制器 扰动 比较 设定值 r(t) 机构 e(t) f(t) 广义对象 被控变量
蒸 汽
LT LC
控制装置
（3）大系统理论
（4）智能控制
智能化的仪表YS-80及所属的可编程序智能控 制器SLPC
图1-14 智能化仪表
过程控制系统特点
生产过程的连续性 在过程控制系统中，大多数被 控过程都是以长期的或间歇形 式运行，在密闭的设备中被控 变量不断的受到各种扰动的影响
被控过程的复杂性 过程控制涉及范围广，被控对 象较复杂 控制方案的多样性 过程控制系统的控制方案非常 丰富
被控过程内要求保 持设定值的工艺参 数
蒸汽
操纵变量：
LT
LC
汽包
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：
过程控制与自动化仪表PPT课件
块表示为这个环节的输出。线旁的字母表示相互间
的作用信号。
第5页6/共41页
第二节过程控制系统的组成及其分类
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。
第二节 过程控制系统的组成及其分 类
1.定值控制方法
“定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使 被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不 变，就需要采用定值控制系统。
2.随动控制系统（自动跟踪系统）
给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟 随给定值的变化而变化。
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第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重 新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和 信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。
结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是了 解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存 在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控 制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持 在工艺生产所要求控制的技术指标上。
图1-11 温度控制系统过渡过程曲线
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第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指 标
解 最大偏差A＝230-200＝30℃ 余差C＝205-200＝５℃ 由图上可以看出，第一个波峰值B＝230-205＝25℃， 第二个波峰值B′＝210－205＝5℃， 故衰减比应为B:B′＝25:5＝5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔， 故周期T＝20-5＝15（min）
39831马修水《过程仪表及自动化》第1章
《过程仪表及自动化》
6
Qi
1.1.2 自动控制系统的组成及框图 1.控制系统举例 例1-1 图1-1所示为液位人工控制系统。从
维持生产平稳考虑，工艺上希望罐内的液位h能维
持在所希望的位置hsp上。液位h是需要控制的工
艺变量，称为被控变量；hsp为被控变量的控制目 标，称为给定值或设定值。显然，当进水量Qi或 出水量Q0波动时，都会使罐内的液位发生变化。 现假定控制出水量Q0维持液位的恒定，则称Q0为
《过程仪表及自动化》 11
行比较。控制器根据偏差的正负、大小及变化情 况，发出标准的控制信号，如4~20mA直流信号。 此外，需要采用自动执行机构代替人手，来实施 对出口流量的控制，这里为控制阀。控制阀根据 控制信号变化来增大或减小出口阀门的开度以调 节出水流量，并最终使液位测量值接近或等于给 定值。这样，就构成了一个典型的液位自动控制 系统，其中测量变送器、控制器和执行器分别具 有眼、脑、手的功能。通常将控制器、变送器用
《过程仪表及自动化》 18
通常，用文字叙述的方法来描述控制系统的 组成和工作原理较为复杂，而在过程控制实践中 常采用直观的框图来表示。如图1-5为液位控制系 统框图。一般的单回路控制系统框图可用如图1-6 所示的框图来表示。框图中每一条线代表系统中 的一个信号，线上的箭头表示信号传递的方向， 每个方框代表系统中的一个环节，它表示了其输 入对其输出的影响。框图可以把一个控制系统变 量间的关系完整地表达出来。
《过程仪表及自动化》 14
一序号，序号位数可依据装置的复杂程度而有所 不同。
图1-2中，LT-201表示第2工段第1号液位变送 器，LC-201表示第2工段第1号液位控制器。该控 制回路的目标是保持液位恒定。当进料流量变化 导致液位发生变化时，通过液位变送器LT-201将 液位转化为电信号，并送至液位控制器LC-201与 其给定值进行比较，该控制器根据其偏差信号进 行运算后将控制命令送至控制阀，以改变出口流
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过程控制仪表及自动化
第1章 过程控制仪表的基本知识
知识目标
掌握控制仪表的信号标准及使用方法 掌握控制仪表防爆知识 理解DDZ-Ⅲ型仪表的型号含义和命名方法 掌握DDZ-Ⅲ型仪表分析方法
技能目标
能理解电动仪表采用电流信号传送和控制室采用电 压信号接线的道理 能识别控制仪表铭牌上关于型号、防爆等级的含义
防爆仪表的防爆标志为“Ex”；仪表的防爆等级标志的顺序为：防爆型式、类 别、级别、温度组别。过程控制仪表常见的防爆等级有iaIICT5 (iaIICT6)和 dIIBT3二种。前者表示II类本质安全型ia等级C级T5组；后者表示II类隔爆型B 级T3组。
℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。
I 类：煤矿井下用电气设备 II类：工厂用电气设备
II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下：
隔爆型
d 增安型
e
本质安全型
i 正压型
P
充油型
O 充沙型
q
无火花型
n 特殊型
S
第8页
EXIT
过程控制仪表及自动化
在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆 炸主要有两方面原因：
1.仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因 故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表 外的气体或蒸汽
目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或 不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中， 实现系统的功能。
下限
上限
20kPa(0.2Kgf/cm2) 100kPa(1Kgf/cm2)
电流信号 ４－２０mA
0-10mA
负载电阻 ２５０－７５０欧 ０－１０００欧 ０－３０００欧
第3页
EXIT
第5页
EXIT
过程控制仪表及自动化
1.3 仪表防爆的基本知识
原因：在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体 （炼油、化工等生产现场）。安装在这种危险 场所的仪表如果产生火花，就容易引起爆炸， 因而必须具有防爆性能。
气动仪表从本质上来说具有防爆性能（不可能产生 火花）。 电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能。
第13页
EXIT
过程控制仪表及自动化
本质安全型防爆仪表
❖本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。这种仪 表，在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热 效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。
❖正常状态指在设计规定条件下的工作状态，故障状态 指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地 及电源故障等情况。
否则其它仪表将会因电流中断而失
去信号
·仪表无公共接地点，须浮空工作
第4页
EXIT
过程控制仪表及自动化
控制室内部仪表之间采用直流电压信号
Io
＋
Vi
RL1
RL2
RL3
－
现场
控制室
优点： △ 任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。 △ 各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。
要求：接收仪表的输入阻抗要足够高
组别
T1>450
T2
T3
T4
T5
T6
300～400
200～300
135～200 100～135 85～100
IIA IIB
甲烷、氨、乙烷、丙烷、 丙酮、苯、甲苯、一氧化 碳、丙烯酸、甲脂、苯乙 烯、醋酸乙脂、醋酸、氯 苯、醋酸甲脂
乙醇、丁醇、丁烷、 环乙烷、戊烷、 醋酸丁脂、醋酸戊 己烷、庚烷、辛 脂、环戊烷、丙烯、 烷、汽油、煤油、 乙苯、甲醇、丙醇 柴油、戊醇、己
过程控制仪表及自动化
隔爆型防爆仪表
特点：仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内
防爆措施：
❖采用耐压80～100N/cm2以上的表壳 ❖表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽
的引燃温度所规定的数值 ❖表壳接合面的缝隙宽度及深度，应根据它的容
积和易爆性气体的级别采用规定的数值
使用注意：*揭开仪表表壳后，将失去了防爆性能 *长期使用会逐渐降低防爆性能
本质安全型ia和ib两个等级分别表示：
1. ia 等级 在正常工作、一个故障和两个故障时均不能点 燃爆炸性气体混合物的电气设备。
醇、环乙醇
乙醛、三 甲胺
丙烯脂、二甲醚、环丙烷、 环氧丙烷、丁二烯、 二甲醚、丙烯
市用煤气
乙烯
醛、碳化氢
乙醚、二 乙醚
亚硝酸乙脂
IIC 氢、水煤气
乙炔
二硫化碳
硝酸乙脂
第11页
EXIT
过程控制仪表及自动化
过程控制仪表的防爆措施
过程控制仪表主要有:
– 隔爆型防爆仪表 – 本质安全型防爆仪表
第12页
EXIT
第6页
EXIT
过程控制仪表及自动化
1.防爆仪表的标准
标准：国家标准GB3836.1《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求
》
标志： iaIICT5，iaIICT6，dIIBT3……
防爆仪表的分类 防爆仪表的分级和分组 防爆仪表的标志
第7页
EXIT
过程控制仪表及爆电气设备分为两大 类：
第1页
EXIT
过程控制仪表及自动化
第1章 过程控制仪表的基本知识
1.1 控制仪表的信号制 1.2 电动仪表信号标准的使用 1.3 控制仪表的防爆知识 1.4 过程控制仪表的型号命名 1.5 过程控制仪表的分析方法
第2页
EXIT
过程控制仪表及自动化
1.1 信号制
信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型 和数值。
0.8≥MICR≥0.45
0.5≥dmax
0.45>MICR
防爆仪表的分组 根据：仪表最高表面温度
温度组别
T1
T2
T3
T4
T5
T6
最高表面温度 450 300 200 135 100 85
仪表的最高表面温度=实测最高表面温度―实测时环境温度
+规定最高环境温度
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EXIT
过程控制仪表及自动化
防爆仪表的标志
过程控制仪表及自动化
1.2 电动仪表信号标准的使用
现场与控制室仪表之间采用直流电流信号
优点：直流比交流干扰少
现场
控制室
直流信号对负载的要求简单
变送器
r
负载
RL1 r Io RL2
电流比电压更利于远传信息 缺点：多个仪表接收同一电流信息，它们
必须串联。 要求：·接收仪表输入电阻小
发送者
接受者
·任何一个仪表在拆离信号回路之前首 先要把该仪表的两个输入端短接，
2.仪表过高的表面温度
II类(工厂用)防爆仪表的分级和分组就是针对 上述两个方面进行的。
第9页
EXIT
过程控制仪表及自动化
防爆仪表的分级
级别 II A II B II C
根据：最大试验安全间隙dmax 或
最小点燃电流的比值MICR
dmax (mm)
MICR
dmax≥0.9
MICR>0.8
0.9> dmax>0.5
第1章 过程控制仪表的基本知识
知识目标
掌握控制仪表的信号标准及使用方法 掌握控制仪表防爆知识 理解DDZ-Ⅲ型仪表的型号含义和命名方法 掌握DDZ-Ⅲ型仪表分析方法
技能目标
能理解电动仪表采用电流信号传送和控制室采用电 压信号接线的道理 能识别控制仪表铭牌上关于型号、防爆等级的含义
防爆仪表的防爆标志为“Ex”；仪表的防爆等级标志的顺序为：防爆型式、类 别、级别、温度组别。过程控制仪表常见的防爆等级有iaIICT5 (iaIICT6)和 dIIBT3二种。前者表示II类本质安全型ia等级C级T5组；后者表示II类隔爆型B 级T3组。
℃ ℃ ℃ ℃ ℃ ℃
防爆仪表的分级与分组，与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组是相对应的。
I 类：煤矿井下用电气设备 II类：工厂用电气设备
II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下：
隔爆型
d 增安型
e
本质安全型
i 正压型
P
充油型
O 充沙型
q
无火花型
n 特殊型
S
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过程控制仪表及自动化
在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表，引起爆 炸主要有两方面原因：
1.仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因 故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表 外的气体或蒸汽
目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或 不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中， 实现系统的功能。
下限
上限
20kPa(0.2Kgf/cm2) 100kPa(1Kgf/cm2)
电流信号 ４－２０mA
0-10mA
负载电阻 ２５０－７５０欧 ０－１０００欧 ０－３０００欧
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过程控制仪表及自动化
1.3 仪表防爆的基本知识
原因：在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体 （炼油、化工等生产现场）。安装在这种危险 场所的仪表如果产生火花，就容易引起爆炸， 因而必须具有防爆性能。
气动仪表从本质上来说具有防爆性能（不可能产生 火花）。 电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能。
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过程控制仪表及自动化
本质安全型防爆仪表
❖本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。这种仪 表，在正常状态下或规定的故障状态下产生的电火花和热 效应均不会引起规定的易爆性气体混合物爆炸。
❖正常状态指在设计规定条件下的工作状态，故障状态 指电路中非保护性元件损坏或产生短路、断路、接地 及电源故障等情况。
否则其它仪表将会因电流中断而失
去信号
·仪表无公共接地点，须浮空工作
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EXIT
过程控制仪表及自动化
控制室内部仪表之间采用直流电压信号
Io
＋
Vi
RL1
RL2
RL3
－
现场
控制室
优点： △ 任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。 △ 各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。
要求：接收仪表的输入阻抗要足够高
组别
T1>450
T2
T3
T4
T5
T6
300～400
200～300
135～200 100～135 85～100
IIA IIB
甲烷、氨、乙烷、丙烷、 丙酮、苯、甲苯、一氧化 碳、丙烯酸、甲脂、苯乙 烯、醋酸乙脂、醋酸、氯 苯、醋酸甲脂
乙醇、丁醇、丁烷、 环乙烷、戊烷、 醋酸丁脂、醋酸戊 己烷、庚烷、辛 脂、环戊烷、丙烯、 烷、汽油、煤油、 乙苯、甲醇、丙醇 柴油、戊醇、己
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隔爆型防爆仪表
特点：仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内
防爆措施：
❖采用耐压80～100N/cm2以上的表壳 ❖表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽
的引燃温度所规定的数值 ❖表壳接合面的缝隙宽度及深度，应根据它的容
积和易爆性气体的级别采用规定的数值
使用注意：*揭开仪表表壳后，将失去了防爆性能 *长期使用会逐渐降低防爆性能
本质安全型ia和ib两个等级分别表示：
1. ia 等级 在正常工作、一个故障和两个故障时均不能点 燃爆炸性气体混合物的电气设备。
醇、环乙醇
乙醛、三 甲胺
丙烯脂、二甲醚、环丙烷、 环氧丙烷、丁二烯、 二甲醚、丙烯
市用煤气
乙烯
醛、碳化氢
乙醚、二 乙醚
亚硝酸乙脂
IIC 氢、水煤气
乙炔
二硫化碳
硝酸乙脂
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过程控制仪表的防爆措施
过程控制仪表主要有:
– 隔爆型防爆仪表 – 本质安全型防爆仪表
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1.防爆仪表的标准
标准：国家标准GB3836.1《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求
》
标志： iaIICT5，iaIICT6，dIIBT3……
防爆仪表的分类 防爆仪表的分级和分组 防爆仪表的标志
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过程控制仪表及爆电气设备分为两大 类：
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第1章 过程控制仪表的基本知识
1.1 控制仪表的信号制 1.2 电动仪表信号标准的使用 1.3 控制仪表的防爆知识 1.4 过程控制仪表的型号命名 1.5 过程控制仪表的分析方法
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EXIT
过程控制仪表及自动化
1.1 信号制
信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型 和数值。
0.8≥MICR≥0.45
0.5≥dmax
0.45>MICR
防爆仪表的分组 根据：仪表最高表面温度
温度组别
T1
T2
T3
T4
T5
T6
最高表面温度 450 300 200 135 100 85
仪表的最高表面温度=实测最高表面温度―实测时环境温度
+规定最高环境温度
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防爆仪表的标志
过程控制仪表及自动化
1.2 电动仪表信号标准的使用
现场与控制室仪表之间采用直流电流信号
优点：直流比交流干扰少
现场
控制室
直流信号对负载的要求简单
变送器
r
负载
RL1 r Io RL2
电流比电压更利于远传信息 缺点：多个仪表接收同一电流信息，它们
必须串联。 要求：·接收仪表输入电阻小
发送者
接受者
·任何一个仪表在拆离信号回路之前首 先要把该仪表的两个输入端短接，
2.仪表过高的表面温度
II类(工厂用)防爆仪表的分级和分组就是针对 上述两个方面进行的。
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防爆仪表的分级
级别 II A II B II C
根据：最大试验安全间隙dmax 或
最小点燃电流的比值MICR
dmax (mm)
MICR
dmax≥0.9
MICR>0.8
0.9> dmax>0.5