化工仪表及自动化(简单控制系统).方案

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化工行业化工过程自动化方案

化工行业化工过程自动化方案

化工行业化工过程自动化方案第一章绪论 (2)1.1 行业背景分析 (2)1.1.1 化工行业概述 (2)1.1.2 化工行业发展趋势 (3)1.1.3 项目目标 (3)1.1.4 项目意义 (3)第二章自动化系统总体设计 (3)1.1.5 系统架构概述 (4)1.1.6 系统架构组成 (4)1.1.7 系统架构功能 (4)1.1.8 系统集成概述 (4)1.1.9 系统集成内容 (5)1.1.10 系统集成兼容性 (5)第三章传感器与检测技术 (5)1.1.11 传感器选型原则 (5)1.1.12 传感器应用实例 (6)1.1.13 检测技术概述 (6)1.1.14 检测技术优化 (6)第四章控制系统与执行器 (6)1.1.15 控制策略概述 (7)1.1.16 控制算法 (7)1.1.17 执行器概述 (7)1.1.18 执行器选型 (7)1.1.19 执行器应用 (8)第五章数据采集与处理 (8)1.1.20 概述 (8)1.1.21 数据采集技术的发展 (8)1.1.22 数据采集技术的应用 (8)1.1.23 概述 (9)1.1.24 数据处理方法 (9)1.1.25 数据分析应用 (9)第六章网络通信与实时监控 (10)1.1.26 网络架构概述 (10)1.1.27 设计原则 (10)1.1.28 网络架构设计 (10)1.1.29 实时监控系统概述 (11)1.1.30 系统搭建 (11)第七章安全生产与预警系统 (12)1.1.31 概述 (12)1.1.32 安全生产管理 (12)1.1.33 安全生产技术措施 (12)1.1.34 概述 (13)1.1.35 预警系统架构 (13)1.1.36 预警系统关键技术 (13)1.1.37 预警系统实施策略 (13)第八章信息化管理与应用 (14)1.1.38 系统架构 (14)1.1.39 系统功能 (14)1.1.40 某化工企业生产管理系统 (15)1.1.41 某化工企业设备维护系统 (15)1.1.42 某化工企业安全监控系统 (15)1.1.43 某化工企业质量管理与控制系统 (15)1.1.44 某化工企业人力资源管理系统 (15)第九章自动化系统运行与维护 (15)1.1.45 概述 (15)1.1.46 运行管理策略 (15)1.1.47 运行管理制度 (16)1.1.48 运行管理实施 (16)1.1.49 概述 (16)1.1.50 系统维护 (16)1.1.51 系统优化 (16)1.1.52 维护与优化实施 (17)第十章项目实施与效果评估 (17)1.1.53 项目实施目标 (17)1.1.54 项目实施步骤 (17)1.1.55 项目实施保障措施 (17)1.1.56 效果评估指标 (18)1.1.57 效果评估方法 (18)1.1.58 效果分析 (18)第一章绪论科学技术的快速发展,化工行业在国民经济中的地位日益重要。

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案一、教学目标:1. 让学生了解化工仪表的分类和基本原理。

2. 使学生掌握化工自动化的基本概念和系统组成。

3. 培养学生运用化工仪表和自动化技术解决实际问题的能力。

二、教学内容:1. 化工仪表的分类和基本原理2. 压力、流量、温度、液位等基本参数的测量方法3. 化工自动化的基本概念和系统组成4. 常用自动控制仪表及其应用5. 自动化控制系统的设计和实施三、教学方法:1. 讲授:讲解化工仪表和自动化技术的基本原理、概念和应用。

2. 演示:通过实物或动画演示化工仪表的工作原理和自动化系统的运行过程。

3. 案例分析:分析实际工程案例,让学生了解化工仪表和自动化技术在实际中的应用。

4. 小组讨论:分组讨论自动化控制系统的设计和实施,培养学生的团队协作能力。

四、教学准备:1. 教材、教案、课件等教学资源。

2. 化工仪表模型、图片、视频等教学素材。

3. 计算机、投影仪等教学设备。

1. 导入:通过提问或情景创设,引发学生对化工仪表和自动化技术的兴趣。

2. 讲解:详细讲解化工仪表的分类、基本原理和应用,以及自动化系统的组成和设计。

3. 演示:展示化工仪表模型或动画,让学生直观地了解其工作原理。

4. 案例分析:分析实际工程案例,让学生了解化工仪表和自动化技术在实际中的应用。

5. 小组讨论:分组讨论自动化控制系统的设计和实施,培养学生解决实际问题的能力。

6. 总结:对本节课的主要内容和知识点进行归纳总结。

7. 作业布置:布置相关练习题,巩固所学知识。

六、教学评估:1. 课堂问答:通过提问方式检查学生对化工仪表和自动化基础知识的理解程度。

2. 小组讨论:评估学生在小组讨论中的参与程度和问题解决能力。

3. 作业批改:检查学生对课堂所学知识的掌握情况,以及对实际问题的分析能力。

4. 期中考试:设置期中考试,全面评估学生对课程内容的掌握情况。

七、教学拓展:1. 邀请相关领域的专家或企业代表进行讲座,分享实际工作经验和行业动态。

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案

超声波液位计
通过发射超声波并接收其 反射波来测量液位高度, 具有非接触、高精度、可 靠稳定等特点。
温度控制策略
热电偶温度控制器
01
利用热电偶产生的热电势与温度之间的线性关系,实现对温度
的测量和控制。
PID温度控制
02
采用比例、积分、微分控制算法,对温度进行精确控制,具有
响应快、精度高等优 课程介绍与教学目标 • 化工仪表基础知识 • 自动化控制系统概述 • 典型化工过程控制策略 • 先进控制技术在化工过程中的应
用 • 实验操作与案例分析 • 课程总结与展望
目录
01
课程介绍与教学目标
课程背景与意义
化工仪表及自动化是化学工程与工艺 专业的重要课程,对于培养学生的工 程实践能力和创新意识具有重要作用 。
用于测量管道中流体的流量,为流量控制提供准确依据。
PID流量控制
采用PID算法对流量进行闭环控制,实现流量的精确调节。
流量调节阀
根据流量计的反馈信号,自动调节阀门的开度,从而控制管道中 的流量。
05
先进控制技术在化工过程中
的应用
预测控制技术应用
模型预测控制(MPC)
基于过程模型进行预测,通过优化算法实现控制目标,适用于多 变量、非线性、时变系统。
强调化工生产中的安全问题,探讨仪表的 防护措施及故障处理。
学生学习成果评价
知识掌握程度
通过课堂表现、作业和考试等方式评估学生 对课程内容的掌握情况。
实践能力
考察学生在实验、课程设计和实习等环节中 的动手能力和问题解决能力。
创新思维
鼓励学生提出新颖的观点和解决方案,培养 其创新意识和能力。
未来发展趋势预测
06

化工仪表自动化教案

化工仪表自动化教案

常见控制阀介绍
详细介绍截止阀、调节阀、球阀等的 工作原理、结构特点、性能指标及选 用原则。
控制阀流量特性
讲解控制阀的流量特性,包括线性特 性、等百分比特性等,以及流量特性 对控制系统性能的影响。
控制阀应用案例分析
结合实例分析控制阀在化工生产过程 中的典型应用,如流量调节、压力控 制等。
04 化工仪表控制系 统设计与实践
自动化控制系统
深入讲解了自动化控制系统的组成、原理及 应用。
化工仪表选型与安装
详细介绍了仪表的选型原则、安装方法及注 意事项。
故障诊断与维护
教授了仪表故障诊断技巧和维护保养方法。
学员心得体会分享
掌握了化工仪表自动化的基本知 识和技能,对化工生产有了更深
刻的理解。
学会了如何根据生产需求选择合 适的仪表,并掌握了仪表的安装
绿色环保
环保意识的提高对化工仪表 提出了更高的要求,未来化 工仪表将更加注重环保和节 能。
模块化与集成化
模块化设计将使得仪表更加 便于维护和升级,而集成化 技术将使得整个控制系统更 加紧凑和高效。
THANKS
感谢观看
失败教训
选择典型的失败案例,分析其失败的原因和教训,如仪表选型不当、安装与调试失误、维护与检修不及时 等。通过失败案例的分享,使学生认识到在化工仪表自动化过程中可能遇到的问题和挑战,从而提高学生 的风险意识和防范能力。
07 课程总结与展望
课程重点内容回顾
化工仪表基本原理
包括测量原理、仪表结构和分类等基础知识。
动化技术。
机械制造
自动化技术是实现机械制造自 动化、柔性制造和智能制造的
关键技术之一。
03 化工仪表自动化 技术
传感器技术及应用

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案(总87页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--化工仪表及自动化绪论内容提要化工自动化的意义及目的化工自动化的发展概况化工仪表及自动化系统的分类化工自动化的意义及目的加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。

减轻劳动强度、改善劳动条件。

能够保证生产安全,防止事故发生或扩大,达到延长设备使用寿命,提高设备利用率、保障人身安全的目的。

生产过程自动化的实现,能根本改变劳动方式,提高工人文化技术水平,以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。

化工自动化的发展情况20世纪40年代以前绝大多数化工生产处于手工操作状况,操作工人根据反映主要参数的仪表指示情况,用人工来改变操作条件,生产过程单凭经验进行。

低效率,花费庞大。

20世纪50年代到60年代人们对化工生产各种单元操作进行了大量的开发工作,使得化工生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发展。

20世纪70年代以来,化工自动化技术水平得到了很大的提高20世纪70年代,计算机开始用于控制生产过程,出现了计算机控制系统20世纪80年代末至90年代,现场总线和现场总线控制系统得到了迅速的发展化工仪表及自动化系统的分类按功能不同,分四类:检测仪表 (包括各种参数的测量和变送)显示仪表 (包括模拟量显示和数字量显示)控制仪表 (包括气动、电动控制仪表及数字式控制器)执行器(包括气动、电动、液动等执行器)图0-1 各类仪表之间的关系1.自动检测系统利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分。

作用:对过程信息的获取与记录作用。

图0-2 热交换器自动检测系统示意图自动检测系统中主要的自动化装敏感元件传感器显示仪表敏感元件对被测变量作出响应,把它转换为适合测量的物理量。

传感器对检测元件输出的物理量信号作进一步信号转换显示仪表将检测结果以指针位移、数字、图像等形式,准确地指示、记录或储存。

化工仪表自控工程设计方案

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。

化工仪表自动化课程设计

化工仪表自动化课程设计

化工仪表自动化课程设计一、教学目标本课程旨在让学生掌握化工仪表自动化的基本原理、结构、功能及应用,培养学生具备一定的实际操作能力和解决实际问题的能力。

具体目标如下:1.知识目标:(1)了解仪表及自动化的基本概念、发展历程。

(2)掌握常见化工仪表的原理、结构、性能及选型。

(3)熟悉自动化控制系统的基本组成、工作原理及应用。

(4)了解仪表及自动化的最新发展趋势。

2.技能目标:(1)能够正确选用、安装、调试化工仪表。

(2)能够分析、处理仪表及自动化过程中的故障。

(3)具备一定的自动化系统设计、调试能力。

3.情感态度价值观目标:培养学生对仪表及自动化技术的兴趣,增强学生的创新意识和团队合作精神,使学生认识到仪表及自动化在现代工业生产中的重要性,提高学生的社会责任感和使命感。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分:1.仪表及自动化基本概念:仪表的定义、分类、性能指标等。

2.仪表的原理与结构:温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表等。

3.自动化控制系统:概述、基本组成、常用控制器等。

4.仪表的选用与安装:选型依据、安装要求、调试方法等。

5.仪表及自动化在化工生产中的应用案例分析。

6.仪表及自动化的最新发展趋势。

三、教学方法本课程采用多种教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1.讲授法:系统地传授仪表及自动化基本概念、原理、结构等知识。

2.案例分析法:分析仪表及自动化在化工生产中的应用案例,提高学生的实际操作能力。

3.实验法:进行仪表的实际操作,培养学生的动手能力和实际问题解决能力。

4.讨论法:分组讨论,培养学生的团队协作能力和创新思维。

四、教学资源为实现教学目标,我们将充分利用以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,为学生提供系统、全面的知识体系。

2.参考书:提供丰富的参考资料,帮助学生深入理解仪表及自动化技术。

3.多媒体资料:制作精美的PPT、视频等资料,增强课堂教学的趣味性。

4.实验设备:为学生提供充足的实验设备,进行实际操作训练。

《化工仪表及自动化》课程标准

《化工仪表及自动化》课程标准

《化工仪表及自动化》课程标准(课程代码:100005,适用专业:化工工艺、工业分析、有色冶炼石油炼制等专业)一、课程性质与任务本课程是专门为培养和培训工艺操作人员开设的综合性较强的一门专业课程。

课程任务是培养学生了解化工变量的测量方法,熟悉常用仪表的结构、原理和使用方法,掌握化工自动化的基础知识,了解集散型控制系统的基本概念,能协助仪表及自动化技术人员分析和解决仪表运行中的一些实际问题。

二、课程目标通过本课程的学习,使学生学会测量误差的分析与计算方法;理解生产过程中压力、液位、流量、温度四大参数检测的原理;熟悉常用检测仪表的工作原理及其适用场合和使用方法,掌握自动控制理论;掌握自动控制系统的组成、术语、品质指标等基本知识;了解自动控制系统的安装、投运与调试过程;了解复杂控制系统的组成及工作过程;能与相关人员进行专业技术方面的沟通交流。

(一)知识目标1.能了解主要工艺参数(温度、压力、流量及物位)的检测方法及其仪表的工作原理及特点;2.能了解化工自动化的初步知识,理解基本控制规律,懂得控制器参数是如何影响控制质量的;3.能为自控设计提供正确的工艺条件和数据;4.能在生产开停车过程中,初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定;5.能了解检测技术和控制技术的发展趋势和最新发展动态。

(二)能力目标1.能了解主要工艺参数(温度、压力、流量及物位)的检测方法及其仪表的工作原理及特点;2.能根据工艺要求,正确地选用和使用常见的检测仪表及控制仪表;3.能了解化工自动化的初步知识,理解基本控制规律,懂得控制器参数是如何影响控制质量的;4.能根据工艺的需要,和自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案;5.能为自控设计提供正确的工艺条件和数据;6.能在生产开停车过程中,初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数整定;7.能了解检测技术和控制技术的发展趋势和最新发展动态。

(三)素质目标1.对运用本课程专业知识从事相应工作,充满热情。

化工仪表及自动化完整版

化工仪表及自动化完整版

化工仪表及自动化完整版化工仪表及自动化:引领化工产业迈向更高效率随着科技的不断发展,化工产业也在逐步向高效、安全、环保的方向迈进。

在这个过程中,化工仪表及自动化技术发挥着至关重要的作用。

本文将深入探讨化工仪表及自动化的应用与发展,为读者展现这一领域的美好前景。

一、化工仪表的基本概念与作用化工仪表是指在化工产业中使用的各种测量仪器和控制系统。

这些仪表在化工生产中发挥着关键作用,能够监测各种参数,如压力、温度、流量等,从而确保生产过程的安全与稳定。

此外,化工仪表还能提高生产效率,为企业的持续发展提供有力保障。

二、化工仪表的分类与应用领域1、温度仪表:在化工生产中,准确地控制温度至关重要。

温度仪表能够监测和记录物质在变化过程中的温度,为生产提供精确的数据支持。

2、压力仪表:压力仪表主要用于监测化工设备内的压力值,确保设备在安全范围内运行。

3、流量仪表:流量仪表用于测量化工生产中的流体流量,对于流体性质的化工产品,如石油、液态气体等,流量仪表的作用尤为重要。

4、液位仪表:液位仪表用于监测化工设备中的液位位置,避免因液位过高或过低导致设备运行异常。

这些化工仪表广泛应用于化学、制药、石油、轻工等行业,为各个领域的生产过程提供精确的数据支持。

三、化工仪表的自动化技术及其发展现状随着人工智能和大数据等技术的发展,化工仪表的自动化技术也在不断提升。

自动化仪表能够实现自我诊断、调整和修复等功能,大大提高了化工生产的效率和稳定性。

目前,化工仪表的自动化技术正朝着智能化、网络化和集成化的方向发展。

1、智能化:通过内置智能算法和芯片,自动化仪表能够实现自我决策和调整功能,进一步提高生产效率。

2、网络化:通过网络技术,将各个化工仪表连接起来,实现数据的实时传输和共享,为生产管理提供便利。

3、集成化:通过集成化设计,使得化工仪表具有更多的功能,减少了设备的数量和占地面积,降低了生产成本。

四、化工仪表及自动化技术面临的挑战和机遇尽管化工仪表及自动化技术取得了显著成果,但仍面临着一些挑战。

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案

借助工业互联网技术,化工仪表将实现远程监控和数据共 享,提高生产过程的透明度和协同效率。
化工仪表的发展趋势与挑战
• 多功能化:化工仪表将集成更多功能,如数据分 析、故障诊断等,满足复杂工艺流程的需求。
化工仪表的发展趋势与挑战
高精度测量
提高化工仪表的测量精度,降低误差,是当前面临的主要挑战之 一。
现代控制理论
利用状态空间法、最优控制等理论进行系统设计和优 化。
智能控制方法
应用神经网络、模糊逻辑等智能算法进行系统设计和 控制。
自动控制系统的实施步骤与注意事项
系统分析
明确控制目标,分析被控对象特性。
控制器设计
选择合适的控制算法,设计控制器结 构。
自动控制系统的实施步骤与注意事项
系统集成
将控制器与被控对象连接起来,构建 完整的控制系统。
化工仪表及自动化教案
目录
• 课程介绍与教学目标 • 化工仪表基础知识 • 自动化控制系统概述 • 化工仪表在自动化控制中的应用 • 自动化控制系统的设计与实施 • 化工仪表及自动化的发展趋势与挑战
01
课程介绍与教学目标
化工仪表及自动化课程概述
化工仪表及自动化的基本概念
01
介绍化工仪表的定义、分类及其在化工生产中的应用,阐述自
结构组成
化工仪表主要由传感器、变送器、显示器等部分组成。其中 ,传感器负责将工艺参数转换为电信号,变送器对电信号进 行放大、转换等处理,显示器则用于显示测量结果。
仪表的性能指标与选型
性能指标
包括测量范围、精度等级、灵敏度、稳定性、可靠性等。这些指标反映了仪表的测量能力 和工作稳定性。
选型原则
根据实际工艺需求,选择适合的仪表类型、测量范围和精度等级。同时,还需考虑仪表的 可靠性、维护性、成本等因素。

化工仪表及自动化教学设计(超全面)

化工仪表及自动化教学设计(超全面)

化工仪表及自动化教学设计(超全面)一、教学内容本节课的教学内容选自人教版小学科学六年级上册第五单元《化工仪表及自动化》。

该章节主要介绍化工仪表的种类、原理及应用,并通过实例让学生了解化工自动化控制系统。

具体内容包括:化工仪表的分类和作用、压力表、流量计、温度计的使用方法及校准方法,以及化工自动化控制系统的组成及工作原理。

二、教学目标1. 让学生了解化工仪表的种类、作用及使用方法,能够正确选择和使用化工仪表。

2. 使学生掌握压力表、流量计、温度计的基本原理和校准方法。

3. 培养学生对化工自动化控制系统的认识,提高学生的实际操作能力。

三、教学难点与重点重点:化工仪表的种类、作用、使用方法和校准方法。

难点:化工自动化控制系统的原理及其在实际中的应用。

四、教具与学具准备教具:多媒体课件、化工仪表模型、实际工作中的仪表设备。

学具:笔记本、彩色笔、实验报告单。

五、教学过程1. 实践情景引入:以工厂生产过程中的实际案例为背景,引导学生了解化工仪表在生产中的重要性。

2. 知识讲解:讲解化工仪表的种类、作用及使用方法,重点介绍压力表、流量计、温度计的基本原理和校准方法。

3. 实例分析:分析实际工作中的仪表设备,让学生了解化工自动化控制系统的组成及工作原理。

4. 小组讨论:分组讨论如何选择和使用化工仪表,以及如何在实际工作中应用化工自动化控制系统。

5. 随堂练习:发放实验报告单,让学生根据所学内容,完成相关的实验操作和报告。

六、板书设计板书内容:化工仪表及自动化1. 仪表的种类与作用2. 压力表的使用与校准3. 流量计的使用与校准4. 温度计的使用与校准5. 自动化控制系统的组成与工作原理七、作业设计作业题目:1. 简述化工仪表的种类及其作用。

2. 分别介绍压力表、流量计、温度计的基本原理和校准方法。

3. 根据实际工作场景,分析化工自动化控制系统的组成及作用。

答案:1. 化工仪表的种类及其作用:压力表用于测量压力,流量计用于测量流量,温度计用于测量温度等。

化工仪表及自动化课程整体教学设计(2024)

化工仪表及自动化课程整体教学设计(2024)

2024/1/30
24
过程性评价在成绩评定中应用
课堂表现
通过观察学生在课堂上的表现,如提问、讨论、小组合作等,评 价学生的学习态度和参与度。
作业完成情况
检查学生的作业完成情况,包括作业质量、提交时间等,以评估 学生的学习进度和掌握知识的能力。
实验报告
对学生的实验报告进行评价,包括实验设计、数据分析、结论等 ,以考察学生的实践能力和科学思维。
2024/1/30
综合考虑学生的笔试成绩、平时表现、实践 环节成绩等多个方面,对学生进行全面、客 观的评价。
26
07
师资队伍建设与培训提高计划
2024/1/30
27
现有师资队伍状况分析
职称结构
目前师资队伍中,教授、副教授、讲师等各级职称教师比例相对均 衡,但高级职称教师数量略显不足。
年龄结构
教师年龄分布较为合理,老中青三代教师形成梯队,但青年教师比 例有待提高。
测量物位。
10
03
自动化控制系统原理及应用
2024/1/30
11
控制系统基本概念及组成要素
控制系统定义与分类
阐述控制系统的基本定义,包括开环 与闭环控制系统,以及按控制作用分 类的比例、积分、微分控制系统等。
组成要素及功能
详细介绍控制系统的组成要素,包括 控制器、执行器、传感器等,并阐述 各要素在控制系统中的作用与功能。
量的变化来间接测量温度。
2024/1/30
压力测量
利用弹性元件受压变形的原理 ,将压力转换为位移或应变等 物理量的变化进行测量。
流量测量
根据流体流动时产生的各种物 理现象,如压差、流速等,通 过测量这些物理量的变化来推 算流量。

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案教案标题:化工仪表及自动化教案教学目标:1. 理解化工仪表及自动化的基本概念和原理;2. 掌握化工仪表的分类、特点和应用领域;3. 了解自动化控制系统的组成和工作原理;4. 学习使用常见的化工仪表和自动化控制设备;5. 培养学生的实验操作能力和问题解决能力。

教学内容:1. 化工仪表的分类和特点:a. 按功能分类:测量仪表、控制仪表、调节仪表等;b. 按测量对象分类:压力仪表、温度仪表、流量仪表等;c. 仪表的特点和应用领域。

2. 化工仪表的工作原理:a. 压力测量原理及常用压力传感器;b. 温度测量原理及常用温度传感器;c. 流量测量原理及常用流量传感器;d. 液位测量原理及常用液位传感器;e. 分析仪表的基本原理。

3. 自动化控制系统的组成和工作原理:a. 控制系统的基本组成:传感器、执行器、控制器、通信网络等;b. 自动化控制系统的工作原理;c. PID控制器的原理和调参方法。

4. 常见化工仪表和自动化控制设备的使用:a. 压力变送器的安装和调试;b. 温度传感器的选择和安装;c. 流量计的选型和安装;d. 液位计的使用和维护;e. PLC控制器的编程和应用。

教学方法:1. 理论讲解:通过教师讲解、多媒体演示等方式,介绍化工仪表及自动化的基本概念、原理和应用。

2. 实验操作:安排学生进行化工仪表及自动化实验,实践操作各种仪表设备,并进行数据采集和处理。

3. 讨论与交流:组织学生进行小组讨论,分享实验心得和问题解决方法,促进学生之间的交流和合作。

4. 案例分析:引导学生分析和解决实际化工过程中的问题,培养学生的问题解决能力和创新思维。

评估方法:1. 实验报告:要求学生完成实验报告,包括实验目的、步骤、结果分析和心得体会。

2. 课堂测试:通过课堂测试考察学生对于化工仪表及自动化的理解和掌握程度。

3. 项目设计:要求学生进行小组项目设计,包括化工仪表的选择和应用,以及自动化控制系统的设计方案。

化工仪表及自动化教学设计(超全面)

化工仪表及自动化教学设计(超全面)
电气式压力计
将压力转换为电信号进行测量,如压电式、压阻 式等。
液压式压力计
利用液柱高度表示压力,常用于测量较低的压力。
流量检测仪表
差压式流量计
利用流体通过节流装置产生的差压与流量之间的关系进行 测量,如孔板、喷嘴等。
转子流量计
通过测量流体推动转子旋转的角速度或转速来确定流量。
涡街流量计
利用流体在涡街发生器两侧交替产生旋涡的原理进行测量。
精馏塔过程控制
精馏塔结构
包括塔体、塔板、进料口、出料口等,用于实现液体的分离和提 纯。
温度检测与控制
通过温度传感器检测塔内各点的温度,配合调节阀实现塔内温度的 自动调节,确保精馏过程的稳定性和产品质量。
压力检测与控制
精馏塔内压力的稳定对于产品质量和安全生产至关重要,需通过压 力变送器实时监测塔内压力,并通过控制系统进行调节。
控制器。
接收控制器的输出信号, 驱动被控对象实现控制
目标。
控制原理与方法
反馈控制原理
通过比较设定值与测量值的偏差,控制器输出控制信号以减小偏 差。
前馈控制原理
根据已知干扰量或预测值,提前调整控制信号以抵消干扰。
控制方法
包括PID控制、模糊控制、神经网络控制等,根据被控对象特性 和控制要求选择合适的方法。
先进控制策略实验
介绍预测控制、模糊控制、神经网络控制等先进控制策略在化工过程 中的应用,通过实验操作让学生了解其原理和实现方法。
化工安全仪表系统实验
让学生了解安全仪表系统的原理、设计和应用,包括可燃气体检测、 有毒气体检测、火灾报警等实验。
案例分析:典型化工过程自动化解决方案
乙烯裂解炉先进控制系统
型及应用。
分析单回路控制系统、串级 控制系统、比值控制系统等 的设计与应用。

化工仪表及自动课程设计

化工仪表及自动课程设计

化工仪表及自动课程设计一、课程目标知识目标:1. 理解化工仪表及自动化基本原理,掌握常见仪表的工作原理及使用方法。

2. 学会分析化工过程中自动化控制系统的需求,能够正确选择和配置仪表。

3. 掌握自动化控制系统的设计原则,能够运用相关知识进行简单的控制系统设计。

技能目标:1. 能够独立操作常见化工仪表,进行数据采集、处理和传输。

2. 具备分析和解决化工自动化控制系统故障的能力。

3. 能够运用计算机辅助设计软件进行自动化控制系统的设计和仿真。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对化工仪表及自动化技术的兴趣,激发学习热情。

2. 增强学生的团队合作意识,培养协同解决问题的能力。

3. 提高学生的环保意识,使学生认识到化工自动化技术在节能减排方面的重要性。

课程性质:本课程为实践性较强的学科,要求学生将理论知识与实际操作相结合,提高解决实际问题的能力。

学生特点:学生具备一定的化工基础知识和动手能力,对新技术和新设备充满好奇。

教学要求:结合学生特点和课程性质,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力和创新能力。

通过课程学习,使学生能够达到上述具体的学习成果。

二、教学内容1. 化工仪表原理:介绍压力、流量、温度、液位等常见仪表的测量原理、结构及特点,结合教材第1章内容。

2. 自动化控制系统:讲解自动化控制系统的基本概念、组成及分类,分析典型控制系统的原理,对应教材第2章。

3. 控制仪表及设备:学习控制器、执行器等控制仪表的原理与选型,操作和维护方法,参考教材第3章。

4. 控制系统设计:阐述控制系统设计的原则、步骤和方法,结合实际案例进行分析,依据教材第4章。

5. 计算机辅助设计:教授运用CAD等软件进行自动化控制系统设计的方法,结合教材第5章。

6. 实践操作与仿真:组织学生进行化工仪表操作、控制系统搭建及仿真实验,巩固理论知识,锻炼动手能力,对应教材第6章。

教学内容安排和进度:1. 第1-2周:学习化工仪表原理及自动化控制系统基本概念。

第六章化工仪表及自动化-

第六章化工仪表及自动化-
第六章 简单控制系统
目录
➢ 简单控制系统的结构与组成 ➢ 被控变量的选择 ➢ 操纵变量的选择 ➢ 测量元件特性对控制系统的影响 ➢ 控制器控制规律的选择 ➢ 控制器参数的工程整定
第一节 简单控制系统的结构与组成
•又称单回路反馈控制系统; •由一个被控对象、一个测量变送器、一个控制器 和一个执行器组成; •利用反馈闭环进行控制的系统; •其组成方框图为:
测量滞后包括测量环节的容量滞后和信号测 量过程的纯滞后。 1.测量环节容量滞后(时间常数)
测量元件,特别是测温元件,存在热阻和热 容,自身具有一定的时间常数,因而造成测量 滞后。
测量元件时间常数的影响
• 测量元件时间常数越大,上述现象越显著。 导致控制系统不能发挥正确的校正作用, 控制质量达不要求。
别组成控制系统时,则很容易产生系统间的相互关 联现象。
➢ 在精馏操作中,塔顶和塔底的产品纯度存 在关联。 ➢若以两个简单控制系统分别控制塔顶、塔 底温度,势必造成相互干扰,使两个系统都 不能正常工作。 ➢ 采用简单控制系统时,通常只能保证塔顶 或塔底一端的产品质量。 ➢ 如果工艺要求塔顶和塔底产品纯度都要保 正,则通常需要组成复杂控制系统,增加解 耦装置、解决相互关联问题。
要求:T0适当小些,使反应灵敏,控制及时、 减小稳定过渡时间,提高控制质量。
例如,对于提馏段温度的控制。
不同时间常数的影响
y
A
T1
T2
C
D
E
A、B是被控制变量在单位
阶跃干扰作用下系统无
B
校正作用时的响应曲线。
E表示控制器的校正作用
C、D分别表示被控变量
t
在干扰与校正作用同时
作用下的变化曲线。
假设控制与干扰通道时间常数相同

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案

化工仪表及自动化教案一、教学目标1. 让学生了解化工仪表的基本概念、分类和作用。

2. 使学生掌握常见化工仪表的工作原理、使用方法和维护措施。

3. 培养学生对化工自动化系统的认识,了解其组成和功能。

4. 提高学生分析问题和解决问题的能力,为后续化工生产实践打下基础。

二、教学内容1. 化工仪表的基本概念、分类和作用2. 压力仪表、流量仪表、温度仪表和液位仪表的结构原理及应用3. 自动化控制系统的基本组成、原理及应用4. 常见自动化仪表(如调节阀、变送器等)的工作原理和应用5. 化工仪表的维护保养和故障处理三、教学方法1. 采用讲授法,讲解化工仪表的基本概念、原理和应用。

2. 采用演示法,展示仪表的工作原理和操作方法。

3. 采用案例分析法,分析实际生产中仪表的应用和故障处理。

4. 开展小组讨论,培养学生团队合作精神和分析解决问题的能力。

四、教学准备1. 准备相关教材、课件和教学图片。

2. 准备实物仪表和自动化控制系统模型,以便进行演示和操作。

3. 准备案例素材,用于分析讨论。

五、教学评价1. 课堂问答:评估学生对化工仪表基本概念和原理的理解。

2. 实操演练:评估学生对仪表操作和维护的掌握程度。

3. 小组讨论:评估学生在团队合作和问题分析解决方面的能力。

4. 课后作业:评估学生对课堂内容的巩固和应用能力。

六、教学安排1. 课时:本课程共计32课时,每课时45分钟。

2. 授课方式:理论讲解与实践操作相结合。

3. 教学进度安排:第1-8课时:化工仪表的基本概念、分类和作用第9-16课时:压力仪表、流量仪表、温度仪表和液位仪表的结构原理及应用第17-24课时:自动化控制系统的基本组成、原理及应用第25-32课时:常见自动化仪表的工作原理和应用、维护保养和故障处理七、教学实践1. 组织学生参观化工企业,了解仪表在实际生产中的应用。

2. 安排学生在实验室进行仪表操作练习,提高实际操作能力。

3. 开展仪表维护保养竞赛,培养学生对仪表保养的意识。

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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
说明
在本课件以后的控制系统图中,也将不再画出测量、 变送环节,但要注意在实际的系统中总是存在这一环节, 只是在画图时被省略罢了。
2
第一节 简单控制系统的机构与组成
33
第二节 简单控制系统的设计
一个简单的液位控制系统
执行器是“正”方向。
对象是“反”方向。 控制器为“正”方向。
图6-16 液位控制
控制器的正、反作用可以通过 改变控制器上的正、反作用开关 自行选择。
一台正作用的控制器,只要将 其测量值与给定值的输入线互换 图6-17 控制器正、反作用开关示意图 一下,就成了反作用的控制器。
结论
测量元件的时间常数越大,测量滞后现象愈 加显著。控制系统中的测量元件时间常数不能太 大,最好选用惰性小的快速测量元件。 当测量元件的时间常数Tm小于对象时间常数 的1/10时,对系统的控制质量影响不大。 测量元件安装是否正确,维护是否得当,也 会影响测量与控制。
19
第二节 简单控制系统的设计
2.测量元件的纯滞后 当测量存在纯滞后时,会严重地影响控制质量。 有时,测量的纯滞后是由于测量元件安装位置引起的。 延迟时间τ0
7
第二节 简单控制系统的设计
选择被控变量的原则
( 1 )被控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反 映工艺操作状态,一般是工艺过程中较重要的变量。 (2)被控变量在工艺操作过程中经常要受到一些干扰 影响而变化。为维持其恒定,需要较频繁的调节。
( 3 )尽量采用直接指标作为被控变量。当无法获得 直接指标信号,或其测量和变送信号滞后很大时,可 选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控 变量。
直接指标控制; 间接指标控制。
5
第二节 简单控制系统的设计
举例
图6-4 精馏过程示意图 1—精馏塔;2—蒸汽加热器
图6-5 苯-甲苯溶液 的T-x图
图6-6 苯-甲苯溶液的 p-x图
6
第二节 简单控制系统的设计
从工艺合理性考虑,常常选择温度作为被控变量。 原因 在精馏塔操作中,压力往往需要固定。只有将塔操 作在规定的压力下,才易于保证塔的分离纯度,保证 塔的效率和经济性。 在塔压固定的情况下,精馏塔各层塔板上的压力基 本上是不变的,这样各层塔板上的温度与组分之间就 有一定的单值对应关系。 所选变量有足够的灵敏度。
26
第二节 简单控制系统的设计
特点
微分作用使控制器的输出与输入偏差的变化速 度成比例,它对克服对象的滞后有显著的效果。在 比例的基础上加上微分作用能提高稳定性,再加上 积分作用可以消除余差。所以,适当调整δ、TI、TD 参数,可以使控制系统获得较高的控制质量。
适用于
容量滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高 的系统,应用最普遍的是温度、成分控制系统。
当给定值不变,被控变量测量值增加时,控制 器的输出也增加,称为“正作用”方向,或者当测 量值不变,给定值减小时,控制器的输出增加的称 为“正作用”方向。反之,如果测量值增加时,控 制器的输出减小的称为“反作用”方向。
30
第二节 简单控制系统的设计
结论
在一个安装好的控制系统中,对象的作用方 向由工艺机理可以确定,执行器的作用方向由工 艺安全条件可以选定,而控制器的作用方向要根 据对象及执行器的作用方向来确定,以使整个控 制系统构成负反馈的闭环系统。
生产过程中希望借助自动控制保持恒定值(或按 一定规律变化)的变量称为被控变量。
被控变量的界定
它们对产品的产量、质量以及安全具有决定性的作
用,而人工操作又难以满足要求的; 人工操作虽然可以满足要求,但是,这种操作是 既紧张而又频繁的。
4
第二节 简单控制系统的设计
被控变量的分类(按照与生产过程的关系)
31
第二节 简单控制系统的设计
举例 一个简单的加热炉出口温度控制系统。 对象 加热炉 操作变量 燃料气流量 被控变量
图6-15 加热炉出口 温度控制
被加热的原料油 出口温度
32
第二节 简单控制系统的设计
当操纵变量燃料气流量增加时,被控变量是增加 的,故对象是“正”作用方向。如果从工艺安全条件 出发选定执行器是气开阀(停气时关闭),以免当气 源突然断气时,控制阀大开而烧坏炉子。那么这时执 行器便是“正”作用方向。为了保证由对象、执行器 与控制器所组成的系统是负反馈的,控制器就应该选 为“反”作用。
13
第二节 简单控制系统的设计
(1)对象静态特性的影响
一般希望控制通道的放大系数 KO要大些,对象干扰通 道的放大系数Kf小些。
(2)对象动态特性的影响 ① 控制通道时间常数的影响 控制通道的时间常数不能过大,否则会使操纵变量的 校正作用迟缓、超调量大、过渡时间长。要求对象控制通 道的时间常数T小一些,从而获得良好的控制质量。
22
第二节 简单控制系统的设计
特点
控制器的输出与偏差成比例。
当负荷变化时,比例控制器克服干扰能力强、 控制及时、过渡时间短。
在常用控制规律中,比例作用是最基本的控制 规律,不加比例作用的控制规律是很少采用的。 纯比例控制系统在过渡过程终了时存在余差。 负荷变化越大,余差就越大。
23
第二节 简单控制系统的设计
三、测量元件特性的影响
测量、变送装置是控制系统中获取信息的装置,也是 系统进行控制的依据。要求它能正确地、及时地反映被控 变量的状况。 1.测量元件的时间常数 测量元件,特别是测温元件,由于存在热阻和热容, 它本身具有一定的时间常数,易造成测量滞后。
图6-12 测量元件时间常数的影响
18
第二节 简单控制系统的设计
34
第二节 简单控制系统的设计
五、简单控制系统设计实例
简单控制系统设计主要包括被控变量的选择、操纵变 量的选择、执行器的选择、控制器控制规律及作用方式的 选择等。 下面以喷雾式干燥设备控制系统设计为例,介绍简单 控制系统设计。
35
第二节 简单控制系统的设计
干燥塔
图6-18 乳化物干燥过程工艺流程示意图
种因素示意图
通过工艺分析,选择蒸汽流量作为操纵变量。
12
第二节 简单控制系统的设计
2.对象特性对选择操纵变量的影响
干扰变量由干扰通道施加 在对象上,起着破坏作用, 使被控变量偏离给定值; 操纵变量由控制通道施加 到对象上,使被控变量回复 图6-9 干扰通道与控制通道的关系 到给定值,起着校正作用。
化工仪表及自动化
第六章 简单控制系统
内容提要
简单控制系统的机构与组成 简单控制系统的设计
被控变量的选择 操纵变量的选择 测量元件特性的影响 控制器控制规律的选择 简单控制系统设计实例
控制器参数的工程整定
临界比例度法 衰减曲线法 经验凑试法
1
第一节 简单控制系统的机构与组成
确定
系统的干扰
10
第二节 简单控制系统的设计
举例
如果根据工艺要求, 选择提馏段某块塔板 (一般为灵敏板)的温 度作为被控变量。
图6-7 精馏塔流程图
11
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:
进料的流量(Q入)、成分(x入)、 温度(T入)、回流的流量(Q回)、 回流液温度( T 回 )、加热蒸汽流量 (Q蒸 )、冷凝器冷却温度及塔压等 图6-8 影响提馏段温度的各 等。
第二节 简单控制系统的设计
③ 干扰通道时间常数的影响 干扰通道的时间常数 Tf 越大, 表示干扰对被控变量的影响越缓 慢,越有利于控制。 ④ 干扰通道纯滞后τf的影响 如果干扰通道存在纯滞后 τf , 控制作用也推迟了时间τf,使整 个过渡过程曲线推迟了时间 τf , 要控制通道不存在纯滞后,通 常是不会影响控制质量的,如 图6-11所示。
信号的传送滞后,应尽量减小。
21
第二节 简单控制系统的设计
四、控制器控制规律的选择
1.控制器控制规律的确定 (1)比例控制器 比例控制器是具有比 例控制规律的控制器。
p K Pe
对于单元组合仪表 1 100% KP 适用于
图6-14 简单控制系统 简化方块图
控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提 出无差要求的系统。
14
第二节 简单控制系统的设计
② 控制通道纯滞后τ0的影响 控制通道的物料输送或能量传 递都需要一定的时间。这样造成 的纯滞后 τO 对控制质量是有影响 的。图 6-10 所示为纯滞后对控制 质量影响的示意图。 在选择操纵变量构成控制系 统时,应使对象控制通道的纯 滞后时间τ0尽量小。
15
图6-10 纯滞后τ0对 控制质量的影响
作用的方向 输入变化后,输出的变化方向。 正作用方向 当某个环节的输入增加时,其输出也增加,
则称该环节为“正作用”方向。
反作用方向
当环节的输入增加时,输出减少的称 “反作用”方向。
29
第二节 简单控制系统的设计
测量元件及变送器
执行器 被控对象 控制器
作用方向一般是“正”的。
作用方向取决于是气开阀还是气关阀。 作用方向随具体对象的不同而各不相同。
27
第二节 简单控制系统的设计
注意!
目前生产的模拟式控制器一般都同时具有 比例、积分、微分三种作用。只要将其中的微 分时间TD置于0,就成了比例积分控制器,如 果同时将积分时间TI置于无穷大,便成了比例 控制器。
28
第二节 简单控制系统的设计
2.控制器正、反作用的确定 控制器的正反作用是关系到控制系统能否正常运 行与安全操作的重要问题。要通过改变控制器的正、 反作用,以保证整个控制系统是一个具有负反馈的闭 环系统。
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