化工自动化及仪表教学课件
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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。
化工仪表及自动化课件(杨丽明)
]=sF(s)-f(0) ,
L f (t ) e F (s)
s
f (t ) f (t )
0
f (t )
t
(4)、线性性质 L[Af(t)]=AF(s) L[f1(t)+f2(t)]=F (s)+F (s) 1 2 （5)、端点性质 终值定理：
f () lim f (t ) lim sF ( s )
A
B c t
0
1、最大偏差或超调量
最大偏差A。 B 超调量B。B=A-C。或 σ= C X100% 2、衰减比n 前后相邻两个波峰值（以新稳值为基准） 之比。即 B n= B n要大于1。一般为4：1或10：1。
3、余差c
有差控制
4、过渡时间
无差控制
从干扰进入对到系统重新建立平衡所需时间。 从理论上讲，要达到新的平衡需无限长的时间，实 际上，当被控变量进入新稳值的+ 5%（或+ 2%）的范围 并不再越出为止 所经历的时间，可视为过渡时间。 一般希望其小一些。
传递函数的性质：
（1）、是一种数学模型，与系统的微分方程相对应；
（2）、是系统本身的属性，与输入无关； （3）、只适用于线性定常系统；
（4）、描述的是一对确定的变量间的关系，即一个输入对
应一个输出，称单变量系统描述，又称外部描述（对系统内部变 量的特性不能反映）；
（5）、不能反映非零初始条件下系统的运行情况。
被控变量的变化规律取决与对象特性与干扰的形式。
阶跃干扰；过程中突然出现的、对被控变量影响较大的、过一段时间又 突然消失的干扰。这种干扰形式简单、易于实现，便于分析、实验和计算。
f t
t0
化工自动化及仪表内容辅导课件
汽包
LT Fd C
省煤器 给水
图1-2 开环液位控制系统
PAGE8OF144
3、自动控制系统组成及方框图
研究控制系统时，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，两个方框间用带箭头的 线段表示信号联系，进入方框表示信号为输 入，离开表示信号为输出，输入引起输出变 化，而输出不会引起输入变化，即环节具有 单向特性。
1、自动控制系统
图1-1 加热炉温度自动控制系统
PAGE5OF144
➢目标：控制加热炉火的出口温度 ➢实现方式（过程）： （1）测量该温度 （2）将该温度与期望值（设定值）比较 （3）根据偏差调节燃料流量，目的是使得偏
差为0 ➢ 特点：
负反馈系统（设定值与测量值相减） 根据偏差调节 闭环控制
PAGE6OF144
过程特性：指当被控过程的输入变量（操纵 变量或扰动）发生变化时，其输出变量（被 控变量）随时间变化规律。 控制通道：操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作 用途径， 干扰通道：扰动f(t)对被控变量得作用途径 研究过程特性时，两个通道都要考虑
PAGE40OF144
h(t)
h(t)
h(0) t
自衡的非振荡过程
q(t) 执行机构
扰动
f (t)
被控变量 c(t) 过程
y(t) 测量值
检测元件 变送器
图1-3 控制系统方框图
PAGE11OF144
4、分析控制系统时重要概念
➢信息概念 图1－3中的各个符号变量都是实际的物
理量，然而他们是作为信息来转换和使用的。 每个环节都有信息流入和流出。信息的流入 和流出与实际对象中物料的流入和流出不同。 从整个系统看，设定值和扰动是系统输入， 而被控变量和其他测量值是输出。
LT Fd C
省煤器 给水
图1-2 开环液位控制系统
PAGE8OF144
3、自动控制系统组成及方框图
研究控制系统时，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，两个方框间用带箭头的 线段表示信号联系，进入方框表示信号为输 入，离开表示信号为输出，输入引起输出变 化，而输出不会引起输入变化，即环节具有 单向特性。
1、自动控制系统
图1-1 加热炉温度自动控制系统
PAGE5OF144
➢目标：控制加热炉火的出口温度 ➢实现方式（过程）： （1）测量该温度 （2）将该温度与期望值（设定值）比较 （3）根据偏差调节燃料流量，目的是使得偏
差为0 ➢ 特点：
负反馈系统（设定值与测量值相减） 根据偏差调节 闭环控制
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过程特性：指当被控过程的输入变量（操纵 变量或扰动）发生变化时，其输出变量（被 控变量）随时间变化规律。 控制通道：操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作 用途径， 干扰通道：扰动f(t)对被控变量得作用途径 研究过程特性时，两个通道都要考虑
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h(t)
h(t)
h(0) t
自衡的非振荡过程
q(t) 执行机构
扰动
f (t)
被控变量 c(t) 过程
y(t) 测量值
检测元件 变送器
图1-3 控制系统方框图
PAGE11OF144
4、分析控制系统时重要概念
➢信息概念 图1－3中的各个符号变量都是实际的物
理量，然而他们是作为信息来转换和使用的。 每个环节都有信息流入和流出。信息的流入 和流出与实际对象中物料的流入和流出不同。 从整个系统看，设定值和扰动是系统输入， 而被控变量和其他测量值是输出。
2024年度-《化工仪表及自动化》课件
化工仪表基本原理 包括测量原理、仪表结构和分类等，为
理解和应用化工仪表打下基础。
化工仪表选型与安装 针对化工生产过程中的实际需求，讲 解了仪表的选型原则、安装方法和注
意事项。
自动化控制系统 详细介绍了自动化控制系统的组成、 原理和应用，包括DCS、PLC等控制 系统。
维护与故障处理 介绍了化工仪表的日常维护、定期检 修以及常见故障的诊断和处理方法。
20
安装调试流程和方法
安装前准备
熟悉仪表结构、性能和使用说明 书，检查仪表及附件是否齐全、
完好。
安装步骤
按照工艺要求和安装图纸进行仪 表安装，确保安装位置正确、固
定牢固、密封可靠。
调试方法
先进行单体调试，检查仪表的显 示、输出等功能是否正常；再进 行系统调试，检查仪表与控制系 统、执行器等设备的联动是否协
32
学员心得体会分享
学员A
通过学习，我对化工仪表及自动 化有了更深入的了解，掌握了仪 表的选型、安装和维护技能，对 今后的工作有很大帮助。
学员B
课程中的实际案例让我印象深刻， 通过分析和解决实际问题，我提 高了自己的工程实践能力。
学员C
老师的讲解生动有趣，让我对枯 燥的理论知识产生了兴趣，激发 了我对化工仪表及自动化的热爱。
期稳定运行。
03
自动化技术在化工领域应用
Chapter
11
自动化技术发展历程及现状
01
02
03
自动化技术起源
介绍自动化技术的起源， 以及早期在化工领域的应 用情况。
发展历程
阐述自动化技术从简单控 制到复杂控制系统的发展 历程，包括重要技术突破 和里程碑事件。
现状分析
分析当前自动化技术在化 工领域的应用现状，包括 普及程度、技术水平和市 场需求等方面。
理解和应用化工仪表打下基础。
化工仪表选型与安装 针对化工生产过程中的实际需求，讲 解了仪表的选型原则、安装方法和注
意事项。
自动化控制系统 详细介绍了自动化控制系统的组成、 原理和应用，包括DCS、PLC等控制 系统。
维护与故障处理 介绍了化工仪表的日常维护、定期检 修以及常见故障的诊断和处理方法。
20
安装调试流程和方法
安装前准备
熟悉仪表结构、性能和使用说明 书，检查仪表及附件是否齐全、
完好。
安装步骤
按照工艺要求和安装图纸进行仪 表安装，确保安装位置正确、固
定牢固、密封可靠。
调试方法
先进行单体调试，检查仪表的显 示、输出等功能是否正常；再进 行系统调试，检查仪表与控制系 统、执行器等设备的联动是否协
32
学员心得体会分享
学员A
通过学习，我对化工仪表及自动 化有了更深入的了解，掌握了仪 表的选型、安装和维护技能，对 今后的工作有很大帮助。
学员B
课程中的实际案例让我印象深刻， 通过分析和解决实际问题，我提 高了自己的工程实践能力。
学员C
老师的讲解生动有趣，让我对枯 燥的理论知识产生了兴趣，激发 了我对化工仪表及自动化的热爱。
期稳定运行。
03
自动化技术在化工领域应用
Chapter
11
自动化技术发展历程及现状
01
02
03
自动化技术起源
介绍自动化技术的起源， 以及早期在化工领域的应 用情况。
发展历程
阐述自动化技术从简单控 制到复杂控制系统的发展 历程，包括重要技术突破 和里程碑事件。
现状分析
分析当前自动化技术在化 工领域的应用现状，包括 普及程度、技术水平和市 场需求等方面。
化工仪表及自动化第一章课件
• 四．测量系统中信号的传递形式 • 1．模拟信号；2. 数字信号；3.开关信号
• 五．测量仪表与测量方法分类
• 1．测量仪表的分类 • （1）依据所测参数的不同：压力测量仪表、流量测量仪
表、物位测量仪表、温度测量仪表、物质成分分析仪表及 物性检测仪表等。
• （2）表达示数的方式不同：指示型、记录型、讯号型、 远传指示型、累计型等。
max 标尺上限值 标尺下限值
100%
允许的相对误差的最大值 仪表允许的最大绝对误差值
允 标尺上限值 标尺下限值 100%
例: 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，仪表的最大
绝对误差为 4℃，试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级
解:仪表的相对百分误差为
4 100% 0.8%
化工检测仪表
第一章 检测仪表基本知识
一、测量过程与测量误差
Q=qV Q—被测值； q—测量值，即被测量与所选测量单位的比值； V—测量单位。 上述为直接测量法，此外还有间接测量法
➢ 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、测观者的主观
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参数的真实值之间，总存在一定的误差。 测量误差按其产生原因的不同可以分为三类： • 系统误差（规律误差） • 疏忽误差 • 偶然误差 测量误差的表示方法： • （1）绝对表示法； • （2）相对表示法
100%
f —线性度（又称非线性误差）；
fmax —标准曲线对于理论拟合直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
6．重复性
z
zmax 仪表量程
100%
z —重复性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ差
zmax —同方向多次重复测量时仪表示值的最大偏差值。
• 五．测量仪表与测量方法分类
• 1．测量仪表的分类 • （1）依据所测参数的不同：压力测量仪表、流量测量仪
表、物位测量仪表、温度测量仪表、物质成分分析仪表及 物性检测仪表等。
• （2）表达示数的方式不同：指示型、记录型、讯号型、 远传指示型、累计型等。
max 标尺上限值 标尺下限值
100%
允许的相对误差的最大值 仪表允许的最大绝对误差值
允 标尺上限值 标尺下限值 100%
例: 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，仪表的最大
绝对误差为 4℃，试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级
解:仪表的相对百分误差为
4 100% 0.8%
化工检测仪表
第一章 检测仪表基本知识
一、测量过程与测量误差
Q=qV Q—被测值； q—测量值，即被测量与所选测量单位的比值； V—测量单位。 上述为直接测量法，此外还有间接测量法
➢ 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、测观者的主观
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参数的真实值之间，总存在一定的误差。 测量误差按其产生原因的不同可以分为三类： • 系统误差（规律误差） • 疏忽误差 • 偶然误差 测量误差的表示方法： • （1）绝对表示法； • （2）相对表示法
100%
f —线性度（又称非线性误差）；
fmax —标准曲线对于理论拟合直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
6．重复性
z
zmax 仪表量程
100%
z —重复性ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ差
zmax —同方向多次重复测量时仪表示值的最大偏差值。
化工仪表及自动化课件
ΔP= P+－P-=ρgH P-= P0＋ρ2gh2 P+= P0＋ρ2gh1＋ρ1gH
ΔP= P+－P-=ρ1gH －（h2－h1）ρ2g 压差减小了一个固定值： （h2－h1）ρ2g
ΔP=ρ1gH －（h2－h1）ρ2g
H= 0 →ΔP =－（h2－h1）ρ2g < 0 → Io< 4mA H= Hmax →ΔP =ρ1gHmax－（h2－h1）ρ2g<ΔPmax →Io< 20mA
(工业现场一般不优先考虑使用核辐射式物位计)
六、称重式液罐计量仪
有时候需要精确知道某物质的质量 在石油、化工部门，有许多大型贮罐，由于高度与
直径都很大，即使液位变化1～2毫米，就会有几 百公斤到几吨的差别，所以测量液位达不到要求 的精确 同时液体(例如油晶)的密度会随温度发生较大的变 化，而大型容器由于体积很大，各处温度很不均 匀，因此即使液位(即体积)测得很准，也反映不 了罐中真实的质量储量有多少 怎么解决这个问题？ 利用称重式液罐汁量仪
特点和要求
流量计水平安装，前后需一定长度的直管段，一般 上游侧和下游侧的直管段长度要求在10D和5D以上；
常温下用水标定，当介质的密度和粘度发生变化时 需重新标定或进行补偿
基本工作原理
六、 漩涡流量计
把一个漩涡发生体 （非流线型对称物 体）垂直插在管道 中，当流体绕过漩 涡发生体时会在其 左右两侧后方交替 产生旋转方向相反 的漩涡，称为卡曼 涡街
化工仪表及自动化课件
上节课内容
• 流量基本概念 • 差压式流量计：节流原理 、流量方程 、标
准节流件、节流式流量计误差产生的原因 • 转子流量计：测量原理、流量方程 • 椭圆齿轮流量计——直接测量
化工仪表及自动化全套课件
对于气体，密度受温度、压力变化影响较大， 如在常温常压附近，温度每变化10℃，密度变化 约为3%；压力每变化10kPa，密度约变化3%。
因此在测量气体流量时，必须同时测量流体的 温度和压力。为了便于比较，常将在工作状态下 测得的体积流量换算成标准状态下（温度为20℃， 压力为101325Pa）的体积流量，用符号Qn表示， 单量(Qn)：折算到标准的压力和温度下的体 积流量。（标准状态下） 流量的国际单位是千克/秒（kg/s）、立方米/ 秒（m3/s）。此外，常用的还有吨/小时（t/h）、 千克/小时（kg/h）、立方米/小时（m3/h）等； 总量的国际单位是千克（kg）、立方米（m3）。 此外，常用的总量单位还有吨（t）。
2.压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的 自由端（产生位移），直接或经过比较后推动（开关元件）， 改变（开关元件）的通断状态，达到控制被测压力的目的。
3.压力开关采用的弹性元件有（单圈弹簧管）、（膜片）、（膜盒） 及（波纹管）等。 开关元件有（磁性开关）、（水银开关）、 （微动开关）等。
第二章 压力测量仪表
第一节： 压力单位
国际单位制（SI）---帕（Pa）， 工程大气压---at 标准大气压---atm 毫米汞柱---mmHg 毫米水柱---mmH2O
1Pa=1牛/米2（N/m2） 1Mpa=1×105Pa 1 公斤力/厘米2(kgf/cm2) = 0.0981 MPa 1 巴(bar) = 0.1 MPa 1 毫米水柱(mmH2O) = 9.81×10-6 MPa 1 毫米水银柱(mmHg) = 1.333×10-3 MPa 1 标准大气压(atm) = 0.1013 MPa
而涡街流量计： 1、结构简单； 2、涡街变送器直接安装于管道上，克服了管路泄
化工仪表及自动化课件(2024)
29
技术创新点
新型传感器技术
新型传感器技术的发展将进一步提高化工仪表的测量精度 和响应速度，同时增强其抗干扰能力和适应性。
先进控制算法
先进控制算法的应用将提高化工仪表的控制精度和稳定性 ，实现更加精准的生产过程控制。
云计算和大数据技 术
云计算和大数据技术的应用将实现化工仪表数据的集中管 理和分析，为生产过程的优化和决策提供有力支持。
6
02
化工仪表的基本原理
Chapter
2024/1/30
7
测量原理
化工仪表的测量原理基于物理、化学定律和物质的物理 、化学性质。
常见的测量原理包括压力、温度、流量、液位等参数的 测量。
测量原理的实现需要选择合适的传感器和测量电路，确 保测量的准确性和稳定性。
2024/1/30
8
传输原理
化工仪表的传输原理是指将测量信号从测量点传输到控制室或显示仪表的过程。
定义
化工仪表是用于测量、显示、记录和控制化工生产 过程中各种工艺参数（如温度、压力、流量、液位 等）的仪器设备的总称。
分类
根据测量原理和使用场合的不同，化工仪表可分为 温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、分析 仪表等。
2024/1/30
4
化工仪表的发展历程
早期阶段
以机械式仪表为主，如弹簧管压 力表、玻璃管液位计等。
电气连接
按照仪表接线图进行正确接线 ，确保电源、信号等电气连接
可靠。
2024/1/30
18
调试与验收
调试准备
熟悉仪表性能和使用说明书， 准备好调试所需的工具和设备
。
2024/1/30
调试步骤
按照调试流程逐步进行，包括 通电检查、零点调整、量程调 整、报警功能测试等。
技术创新点
新型传感器技术
新型传感器技术的发展将进一步提高化工仪表的测量精度 和响应速度，同时增强其抗干扰能力和适应性。
先进控制算法
先进控制算法的应用将提高化工仪表的控制精度和稳定性 ，实现更加精准的生产过程控制。
云计算和大数据技 术
云计算和大数据技术的应用将实现化工仪表数据的集中管 理和分析，为生产过程的优化和决策提供有力支持。
6
02
化工仪表的基本原理
Chapter
2024/1/30
7
测量原理
化工仪表的测量原理基于物理、化学定律和物质的物理 、化学性质。
常见的测量原理包括压力、温度、流量、液位等参数的 测量。
测量原理的实现需要选择合适的传感器和测量电路，确 保测量的准确性和稳定性。
2024/1/30
8
传输原理
化工仪表的传输原理是指将测量信号从测量点传输到控制室或显示仪表的过程。
定义
化工仪表是用于测量、显示、记录和控制化工生产 过程中各种工艺参数（如温度、压力、流量、液位 等）的仪器设备的总称。
分类
根据测量原理和使用场合的不同，化工仪表可分为 温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、分析 仪表等。
2024/1/30
4
化工仪表的发展历程
早期阶段
以机械式仪表为主，如弹簧管压 力表、玻璃管液位计等。
电气连接
按照仪表接线图进行正确接线 ，确保电源、信号等电气连接
可靠。
2024/1/30
18
调试与验收
调试准备
熟悉仪表性能和使用说明书， 准备好调试所需的工具和设备
。
2024/1/30
调试步骤
按照调试流程逐步进行，包括 通电检查、零点调整、量程调 整、报警功能测试等。
化工仪表及自动化教案ppt课件
04
03
02 自动化基础知识
自动化的概念与原理
自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、 信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
自动化的原理
通过采用各种检测仪表对工艺参数进行测量，变送器将测量值转换成标准信号，输入到控制器中，与设定值进行 比较，得出偏差信号，经控制器按一定规律运算后输出控制信号，控制执行器动作，使被控变量稳定在工艺要求 的范围内。
测量法
使用测量工具对自动化系统的关键参数进行 测量，分析故障原因。
替换法
将怀疑有故障的部件替换为正常部件，观察 系统是否恢复正常运行。
逐步排查法
按照故障现象和可能原因，逐步排查并修复 故障。
化工仪表及自动化的管理规范与制度
制定管理制度
建立完善的化工仪表及自动化管理制度，明 确各级人员的职责和权限。
热电偶温度计
利用热电效应原理，将温度转换为电势进行测量 ，具有测量范围广、精度高等优点。
3
热电阻温度计
利用金属或半导体材料的电阻随温度变化的特性 进行测量，如铂电阻温度计、铜电阻温度计等。
流量测量仪表
差压式流量计
利用流体流动时产生的差压与流 量之间的关系进行测量，如孔板 流量计、喷嘴流量计等。
转子流量计
智能化传感器技术
提高测量精度和稳定性，实现自适应和自校准功能。
智能化执行器技术
优化控制算法，提高执行效率和响应速度。
智能化数据处理技术
实现数据实时分析、故障预测和远程监控功能。
工业物联网技术在化工自动化中的融合与发展
设备互联与数据共享
实现化工设备与系统之间的无缝对接和数据共享，提高生产效率 和管理水平。
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。
2024版化工仪表及自动化ppt课件
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确定安装位置和方式，准 备好安装工具和材料。
安装完成后，进行调试和 校验，确保仪表正常工作。
化工仪表的维护与保养
01
日常维护
02
保持仪表清洁，定期清理灰尘和污垢。
03
定期检查仪表的接线是否松动或损坏，及时进行紧 固或更换。
化工仪表的维护与保养
• 定期检查仪表的测量准确性和稳定性，发现问题及时处理。
文档齐全
保留完整的系统设计文档 和实施记录，便于后期维 护和升级。
培训操作人员
对操作人员进行专业培训， 确保他们熟练掌握系统操 作和维护技能。
自动化控制系统的优化与改进
控制算法优化
针对特定应用场景，优化控制算法以提高控 制精度和响应速度。
系统结构优化
改进系统结构，提高系统稳定性和可靠性。
自动化控制系统的优化与改进
分类
根据测量原理和使用功能，化工仪 表可分为温度仪表、压力仪表、流 量仪表、物位仪表、分析仪表等。
化工仪表的发展历程
01
02
03
早期阶段
以机械式仪表为主，如压 力表、温度计等。
中期阶段
随着电子技术的发展，出 现了电子式仪表，如电子 电位差计、电子温度计等。
现代阶段
随着计算机技术和自动化 技术的发展，化工仪表向 智能化、网络化、集成化 方向发展。
化方向发展。
02
自动化基础知识
自动化的概念与原理
自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少 人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、 分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
自动化的原理
采用各种检测仪表对工艺参数进行测量，将测量结果送入控制 器与给定值比较得到偏差，按一定规律（算法）产生控制作用， 通过执行器对被控对象（如阀门开度）进行控制，使工艺参数 稳定在给定值上。
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。
化工仪表及自动化全套课件
作状态。
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法， 对仪表进行全面的检查、调整和
维修，确保其性能稳定可靠。
故障处理
在仪表出现故障时，应及时进行 排查和维修，避免影响生产安全 和质量。同时，要做好故障记录 和原因分析，总结经验教训，提
高维护水平。
04
自动化控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则与方法
故障诊断与预测
通过自动化技术对化工生产过程中的故障进行实时监测和诊 断，预测可能发生的故障并采取相应的措施，提高设备的运 行可靠性和维护效率。
03
化工仪表的选型与安装
化工仪表的选型原则与方法
选型原则
根据工艺要求、测量范围、测量精度、使用环境等条件，选择合适的仪表类型、规 格和型号。
选型方法
了解各种仪表的性能特点、使用范围、价格等因素，进行综合比较和评估，选择性 价比高的产品。
仪表的分类
根据测量原理、被测参数类型、使 用场合等，仪表可分为温度仪表、 压力仪表、流量仪表、物位仪表、 分析仪表等。
化工仪表的特点与要求
化工仪表的特点
高精度、高稳定性、高可靠性、防爆 防腐等。
化工仪Байду номын сангаас的要求
测量准确、显示清晰、操作简便、维护 方便等。
仪表的测量原理及误差分析
测量原理
根据物理、化学等原理，将被测参数转换为可测量的物理量，如温度、压力、流量等。
石油化工行业
在石油化工生产过程中，原料、产品和中间 体的流量都需要精确控制。通过流量测量仪 表和自动控制系统，可以实现流量的精确测
量和控制，提高生产效率和产品质量。
物位测量与控制技术应用案例
要点一
仓储行业
要点二
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法， 对仪表进行全面的检查、调整和
维修，确保其性能稳定可靠。
故障处理
在仪表出现故障时，应及时进行 排查和维修，避免影响生产安全 和质量。同时，要做好故障记录 和原因分析，总结经验教训，提
高维护水平。
04
自动化控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则与方法
故障诊断与预测
通过自动化技术对化工生产过程中的故障进行实时监测和诊 断，预测可能发生的故障并采取相应的措施，提高设备的运 行可靠性和维护效率。
03
化工仪表的选型与安装
化工仪表的选型原则与方法
选型原则
根据工艺要求、测量范围、测量精度、使用环境等条件，选择合适的仪表类型、规 格和型号。
选型方法
了解各种仪表的性能特点、使用范围、价格等因素，进行综合比较和评估，选择性 价比高的产品。
仪表的分类
根据测量原理、被测参数类型、使 用场合等，仪表可分为温度仪表、 压力仪表、流量仪表、物位仪表、 分析仪表等。
化工仪表的特点与要求
化工仪表的特点
高精度、高稳定性、高可靠性、防爆 防腐等。
化工仪Байду номын сангаас的要求
测量准确、显示清晰、操作简便、维护 方便等。
仪表的测量原理及误差分析
测量原理
根据物理、化学等原理，将被测参数转换为可测量的物理量，如温度、压力、流量等。
石油化工行业
在石油化工生产过程中，原料、产品和中间 体的流量都需要精确控制。通过流量测量仪 表和自动控制系统，可以实现流量的精确测
量和控制，提高生产效率和产品质量。
物位测量与控制技术应用案例
要点一
仓储行业
要点二
化工仪表及自动化资料ppt课件
化工仪表及自动化资料ppt课件目录CATALOGUE•化工仪表概述•化工仪表的基本原理•化工仪表的选型与安装•化工自动化概述•化工仪表与自动化的关系•化工仪表及自动化的应用案例01CATALOGUE化工仪表概述用于测量、显示、记录和控制工业生产过程中各种工艺参数的装置或系统。
仪表的定义温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表等。
按测量对象分类机械式仪表、电子式仪表、智能式仪表等。
按工作原理分类实验室仪表、工业用仪表、过程控制仪表等。
按使用场合分类仪表的定义与分类高精度测量化工生产对工艺参数的精度要求较高，因此化工仪表需要具备高精度测量的能力。
宽测量范围化工生产过程中工艺参数的变化范围较大，要求化工仪表具有较宽的测量范围。
•高可靠性：化工生产环境恶劣，要求化工仪表能够在高温、高压、腐蚀等环境下稳定工作。
测量工艺参数实时测量并显示生产过程中的温度、压力、流量、物位等工艺参数。
控制生产过程根据工艺要求，通过控制阀等执行机构对生产过程进行自动控制。
保障生产安全及时发现并处理生产过程中的异常情况，保障生产安全。
化工仪表的发展历程早期阶段以机械式仪表为主，如弹簧管压力表、浮子流量计等。
这些仪表结构简单，但精度较低，功能单一。
电子化阶段随着电子技术的发展，电子式仪表逐渐取代机械式仪表。
电子式仪表具有更高的精度和更多的功能，如数字显示、远程传输等。
智能化阶段近年来，随着计算机技术和人工智能技术的发展，智能式仪表开始得到广泛应用。
智能式仪表具有自学习、自适应、自诊断等功能，能够进一步提高生产过程的自动化水平和生产效率。
02CATALOGUE化工仪表的基本原理利用弹性元件受压变形的原理，将压力转换为位移或应变进行测量。
压力测量温度测量流量测量物位测量基于热电偶、热电阻等测温元件，将温度转换为电信号进行测量。
通过测量流体流过管道截面的面积和流速，计算得到流量值。
利用浮力、静压等原理，检测容器内液体或固体的位置高度。
测量原理传输原理模拟信号传输将测量信号转换为标准模拟信号（如4-20mA），通过电缆进行传输。
2024版化工仪表及自动化课件[2]
![2024版化工仪表及自动化课件[2]](https://img.taocdn.com/s3/m/40cbb2bf9f3143323968011ca300a6c30d22f155.png)
先进控制策略的优势 能够实现复杂过程的精确控制，提高生产效率和产品质量； 能够降低能耗和物料消耗，减少生产成本；能够减少生产 过程中的波动和干扰，提高生产稳定性。
25
预测控制方法及应用实例
预测控制方法的原理
通过建立过程模型，利用历史数据和实时数据对过程未来行为 进行预测，并根据预测结果制定相应的控制策略。
控制器的类型
PID控制器、模糊控制器、神经网络 控制器等。
2024/1/28
控制器工作原理
接收来自传感器的测量信号，与设定 值进行比较，经过运算后输出控制信 号给执行器，从而实现对被控对象的 控制。
控制器的应用领域
化工生产过程中的温度、压力、流量 等参数的控制。
10
03
过程参数检测仪表
2024/1/28
2024/1/28
预测控制方法的应用实例
在石油化工中，采用预测控制方法对反应器温度、压力等关键 参数进行精确控制，提高产品收率和质量；在精细化工中，采 用预测控制方法对合成过程中的反应条件进行精确控制，提高 产品纯度和收率。
26
智能优化算法在过程控制中的应用
2024/1/28
智能优化算法的原理
通过模拟自然界中的优化现象，如遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等，对过程控 制中的优化问题进行求解。
化工仪表及自动化课 件
2024/1/28
1
目录
2024/1/28
• 化工仪表基础知识 • 自动化控制系统组成及原理 • 过程参数检测仪表 • 过程控制仪表与执行器 • 计算机控制系统在化工过程中的应
用 • 化工过程先进控制策略与方法 • 化工安全与环保技术
2
01
化工仪表基础知识
2024/1/28
25
预测控制方法及应用实例
预测控制方法的原理
通过建立过程模型，利用历史数据和实时数据对过程未来行为 进行预测，并根据预测结果制定相应的控制策略。
控制器的类型
PID控制器、模糊控制器、神经网络 控制器等。
2024/1/28
控制器工作原理
接收来自传感器的测量信号，与设定 值进行比较，经过运算后输出控制信 号给执行器，从而实现对被控对象的 控制。
控制器的应用领域
化工生产过程中的温度、压力、流量 等参数的控制。
10
03
过程参数检测仪表
2024/1/28
2024/1/28
预测控制方法的应用实例
在石油化工中，采用预测控制方法对反应器温度、压力等关键 参数进行精确控制，提高产品收率和质量；在精细化工中，采 用预测控制方法对合成过程中的反应条件进行精确控制，提高 产品纯度和收率。
26
智能优化算法在过程控制中的应用
2024/1/28
智能优化算法的原理
通过模拟自然界中的优化现象，如遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等，对过程控 制中的优化问题进行求解。
化工仪表及自动化课 件
2024/1/28
1
目录
2024/1/28
• 化工仪表基础知识 • 自动化控制系统组成及原理 • 过程参数检测仪表 • 过程控制仪表与执行器 • 计算机控制系统在化工过程中的应
用 • 化工过程先进控制策略与方法 • 化工安全与环保技术
2
01
化工仪表基础知识
2024/1/28
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
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
2024版化工仪表及自动化全套课件完整ppt课件完整版
自动化原理
通过采用各种检测仪表对工艺参数进行测量，变送器将测量值转换为标准信号，输入到 控制器中，与设定值进行比较，得到偏差信号。控制器根据偏差信号的大小和方向，输 出控制信号到执行器，执行器动作改变被控对象的参数，从而实现对被控对象的控制。
自动化系统组成要素
变送器
将测量元件输出的信号转换为标 准信号，以便输入到控制器中。
在化工生产中，PLC被广泛应用于各种 自动化控制系统中，如反应釜温度控 制、压力控制、流量控制等。通过编 程实现复杂的控制逻辑，提高生产过 程的自动化程度。
PLC与DCS比较
PLC与DCS在功能和应用上有所重叠， 但也有所区别。PLC更侧重于逻辑控制， 而DCS更侧重于过程控制。在化工生 产中，两者常常配合使用，实现全面 的自动化控制。
网络化
网络化技术能够实现化工仪表之 间的互联互通，方便远程监控和 管理。
绿色化
环保意识的提高将促使化工仪表 向绿色化方向发展，采用环保材
料和低能耗技术。
02
自动化基础知识
自动化概念及原理
自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人 的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
安装调试流程规范
01
准备安装工具和材料。
02
安装过程
03
按照安装图纸和技术要求进行安装。
安装调试流程规范
注意保护仪表的测量元件和显示部分， 避免损坏。
确保仪表安装牢固、稳定，防止振动 和松动。
安装调试流程规范
调试与验收
01
02
观察仪表显示是否正常， 检查测量误差是否在允 许范围内。
03
通过采用各种检测仪表对工艺参数进行测量，变送器将测量值转换为标准信号，输入到 控制器中，与设定值进行比较，得到偏差信号。控制器根据偏差信号的大小和方向，输 出控制信号到执行器，执行器动作改变被控对象的参数，从而实现对被控对象的控制。
自动化系统组成要素
变送器
将测量元件输出的信号转换为标 准信号，以便输入到控制器中。
在化工生产中，PLC被广泛应用于各种 自动化控制系统中，如反应釜温度控 制、压力控制、流量控制等。通过编 程实现复杂的控制逻辑，提高生产过 程的自动化程度。
PLC与DCS比较
PLC与DCS在功能和应用上有所重叠， 但也有所区别。PLC更侧重于逻辑控制， 而DCS更侧重于过程控制。在化工生 产中，两者常常配合使用，实现全面 的自动化控制。
网络化
网络化技术能够实现化工仪表之 间的互联互通，方便远程监控和 管理。
绿色化
环保意识的提高将促使化工仪表 向绿色化方向发展，采用环保材
料和低能耗技术。
02
自动化基础知识
自动化概念及原理
自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人 的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
安装调试流程规范
01
准备安装工具和材料。
02
安装过程
03
按照安装图纸和技术要求进行安装。
安装调试流程规范
注意保护仪表的测量元件和显示部分， 避免损坏。
确保仪表安装牢固、稳定，防止振动 和松动。
安装调试流程规范
调试与验收
01
02
观察仪表显示是否正常， 检查测量误差是否在允 许范围内。
03
相关主题