化工儀表與自動控制的認識了解.ppt

化學(xué)儀器和自動控制的知識和理解，學(xué)習(xí)目標(biāo)，基本內(nèi)容，1，2，3，化學(xué)生產(chǎn)過程和特點概述，化學(xué)儀器和自動化技術(shù)發(fā)展概況，工業(yè)自動化儀器分類自動化系統(tǒng)的組成和分類，1。0.1.1化學(xué)生產(chǎn)過程簡介化學(xué)生產(chǎn)過程及其特點，化學(xué)生產(chǎn)過程往往是在封閉的管道和設(shè)備中，不斷發(fā)生物理或化學(xué)變化，往往具有高壓、高溫、低溫、有毒、易燃、易爆等特點，因此，必須依靠各種儀器和其他自動化設(shè)備進行自動化生產(chǎn)，以保證穩(wěn)定、可靠和安全的生產(chǎn)。1.0.1.1化工生產(chǎn)工藝及特點簡介?；瘜W(xué)反應(yīng)過程是化學(xué)生產(chǎn)過程的主要部分?；旧a(chǎn)流程如圖0-1所示?；瘜W(xué)反應(yīng)過程中所需的化學(xué)原料，首先進入輸入設(shè)備，然后原料進入預(yù)處理過程，將原料分離或精制，使其符合化學(xué)反應(yīng)對原料的要求?；瘜W(xué)反應(yīng)后的產(chǎn)品進入后處理過程，半成品被凈化成合格產(chǎn)品，未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)物被回收，然后儲存在輸出設(shè)備中。同時，為了滿足化學(xué)反應(yīng)以及預(yù)處理和后處理的需要，也有公用設(shè)施提供必要的能源，例如水、電、蒸汽和來自外部的冷卻。有時，還有額外的部分，如能源回收和三廢處理系統(tǒng)。1.化學(xué)生產(chǎn)過程簡介0.1.1化學(xué)生產(chǎn)過程及其特點，三轉(zhuǎn)移和一反被認為是化學(xué)工程學(xué)科的理論基礎(chǔ)，即質(zhì)量轉(zhuǎn)移、動量轉(zhuǎn)移、熱量轉(zhuǎn)移(三轉(zhuǎn)移)和化學(xué)反應(yīng)工程(一反)。單元工藝是指化工生產(chǎn)過程中的各種化學(xué)反應(yīng)操作，如氧化、硝化、裂解、聚合等。單元操作是指在各種化工生產(chǎn)過程中常用的、遵循共同物理規(guī)律的、使用相似設(shè)備的、具有相同功能的基本物理操作。在單元操作中，操作中涉及的材料不會改變其化學(xué)性質(zhì)。0.1.1化學(xué)生產(chǎn)工藝及特點，2.2化學(xué)生產(chǎn)工藝特點，0.1.1化學(xué)生產(chǎn)工藝及特點，化學(xué)生產(chǎn)工藝的特點是產(chǎn)品從原料加工到產(chǎn)品完成，過程漫長而復(fù)雜，伴有副反應(yīng)。過程中變量之間的關(guān)系復(fù)雜，操作要求高。關(guān)鍵設(shè)備的關(guān)閉將影響整個工廠的生產(chǎn)。大多數(shù)材料處于液態(tài)或氣態(tài)，并在封閉的管道、反應(yīng)器、塔和熱交換器中經(jīng)歷各種反應(yīng)、傳熱、傳質(zhì)和其他過程。這些過程通常在高溫、高壓、易燃、易爆、有毒、有腐蝕性、有刺激性氣味和其他條件下進行。結(jié)論：0.1.1化工生產(chǎn)的過程和特點已不能滿足單純依靠人工操作的現(xiàn)代控制要求。操作必須通過儀器和控制系統(tǒng)來完成。0.1.2化工自動化概述，化工自動化是指化工、煉油、食品、輕工等化工類型的生產(chǎn)過程自動化。在化工設(shè)備上，配備了一些自動裝置來代替操作人員的部分直接勞動，這樣生產(chǎn)就可以在不同程度上自動進行。這種使用自動化設(shè)備管理化學(xué)生產(chǎn)過程的方法稱為化學(xué)自動化。0.1.2、概述化工自動化，達到化工生產(chǎn)過程自動化的目的和意義，加快生產(chǎn)速度，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量。降低勞動強度，改善工作條件。能保證生產(chǎn)安全，防止事故發(fā)生或擴大，延長設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備利用率。生產(chǎn)過程自動化的實現(xiàn)可以從根本上改變工作方式，提高工人的文化和技術(shù)水平，為逐步消除差距創(chuàng)造條件對于那些連續(xù)的生產(chǎn)過程，在進出物料的連接中，主要依靠大型儲罐的緩沖作用來克服干擾的影響，保證穩(wěn)定生產(chǎn)。所用儀器的主要結(jié)構(gòu)形式是機械式和液壓式。該儀器精度低、體積大，只能實現(xiàn)現(xiàn)場檢測和記錄。生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效率都很低。在儀器自動化階段，自20世紀40年代以來，典型的基礎(chǔ)儀器局部自動化逐漸出現(xiàn)。大多數(shù)是單輸入單輸出控制，用于溫度、壓力、流量和液位等參數(shù)。主要控制目的是保證被控變量的穩(wěn)定性和生產(chǎn)的安全性，從而保證產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的穩(wěn)定性。從20世紀50年代到60年代，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展和新材料、新工藝的不斷出現(xiàn)，新的檢測方法不斷發(fā)展，新儀器層出不窮。自動化儀器也正朝著高性能、小體積和使用方便的方向快速發(fā)展。氣動和電動組合儀表(一類、二類和三類)相繼問世。靈活可靠的組合式電子集成控制裝置將儀表與生產(chǎn)控制系統(tǒng)有機結(jié)合，為實現(xiàn)各種復(fù)雜和特殊的控制規(guī)律提供了方便。0.1.3化學(xué)儀器及自動化技術(shù)發(fā)展概況，由單元組合儀表組成的控制系統(tǒng)，0.1.3化學(xué)儀器及自動化技術(shù)發(fā)展概況，2 .計算機控制階段，20世紀70-80年代，隨著現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展和微型計算機的發(fā)展和應(yīng)用，以及光纖傳感技術(shù)的日益成熟，過程檢測和控制的發(fā)展達到了一個新的水平。1975年，以微處理器為核心的新型智能儀器的出現(xiàn)，使儀器具備了自校準、自調(diào)零、量程自選擇、自動測試和信息轉(zhuǎn)換、統(tǒng)計數(shù)據(jù)處理等多種功能。儀器與計算機之間的直接連接非常方便，計算機在自動化系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。漸漸地，整個車間，甚至整個企業(yè)，都沒有或很少有人參與操作管理、過程控制優(yōu)化和現(xiàn)代集中調(diào)度管理。0.1.3化學(xué)儀器及自動化技術(shù)發(fā)展概況，0.1.3化學(xué)儀器及自動化技術(shù)發(fā)展概況，0.1.3化學(xué)儀器及自動化技術(shù)發(fā)展概況，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)-完整分布式控制系統(tǒng)，0.1.3化學(xué)儀器及自動化技術(shù)發(fā)展概況，3。綜合自動化階段，綜合自動化系統(tǒng)是一個分層控制系統(tǒng)，包括生產(chǎn)計劃和調(diào)度、操作優(yōu)化、基層控制和高級控制，也稱為綜合管理和控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是通過計算機及其網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的，所以也稱為計算機集成過程系統(tǒng)(CIPS-計算機集成過程系統(tǒng))，類似于機械制造系統(tǒng)中的計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)。計算機集成生產(chǎn)系統(tǒng)將計劃優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、管理和決策引入計算機控制系統(tǒng)。它將市場意識與優(yōu)化控制、管理與控制相結(jié)合，并引入現(xiàn)場總線控制技術(shù)來改進計算機控制系統(tǒng)。其應(yīng)用領(lǐng)域和規(guī)模不斷擴大，社會效益和經(jīng)濟效益也不斷提高。0.1.3化學(xué)儀器及自動化技術(shù)的發(fā)展概況，0.1.4化學(xué)自動化儀器的分類、按能源分類的儀器、電氣儀器、氣動儀器、液壓儀器、電能為能源；信號標(biāo)準：一類和二類：0-10 MADC；:4-20 ADC；結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜；適用于遠距離傳輸和集中控制，可與計算機配合使用。以壓縮空氣為動力源；信號標(biāo)準：0.02-0.1兆帕；本質(zhì)安全和防爆；氣動控制閥由油壓驅(qū)動，主要用于需要高功率輸出的場合。液壓儀器現(xiàn)在很少使用。根據(jù)過程o接受操作或控制生產(chǎn)過程的信號，0.1.4化學(xué)自動儀表的分類，各種儀表的功能，0.1.4化學(xué)自動儀表的分類，0.1.4化學(xué)自動儀表的分類，以及各種儀表之間不可分割的機械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)型儀表，其傳動、顯示、控制等部件都單獨封裝在一個表殼中，形成一個固定的控制系統(tǒng)。該儀器更適合現(xiàn)場檢測和控制，但不能實現(xiàn)各種參數(shù)的集中顯示和控制。單元組合儀表將傳輸、控制和顯示功能整合成獨立的儀表單元。每個單元由統(tǒng)一的輸入和輸出信號連接。根據(jù)實際需要，可以選擇一些單元進行適當(dāng)?shù)慕M合和配置，形成各種測量系統(tǒng)或控制系統(tǒng)。因此，該單元組合儀表使用方便靈活。0.1.4化工自動化儀表的分類，模塊化控制裝置是在電氣單元組合儀表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種功能分離、模塊化結(jié)構(gòu)的新型成套儀表。模塊化控制裝置通過插入具有分離功能的部件而形成。整個裝置分為兩部分：一個控制柜和一個集中控制面板(也稱為顯示操作面板)。整體分散控制裝置也稱為集中分散控制系統(tǒng)(簡稱集散控制系統(tǒng))，它是以微機為核心的計算機控制裝置。新型計算機控制裝置現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種基于現(xiàn)場總線技術(shù)的新型計算機控制裝置。0.1.4化學(xué)自動化儀表的分類、根據(jù)儀表防爆能力對電氣儀表進行分類、普通儀表、無任何防爆措施的儀表，只能在非危險場所使用。隔爆型儀表和安全火花型儀表，采用隔離措施防止點火和爆炸事故。采用本質(zhì)安全型防爆措施的儀表；它是電氣儀器中最好的防爆電源。氣動儀表的能量是140千帕的壓縮空氣，本質(zhì)上是安全和防爆的。0.1.4化學(xué)自動化儀表的分類，0.1.5自動化系統(tǒng)的組成和分類，0.1.5自動化系統(tǒng)的組成和分類，0.1.5自動化系統(tǒng)的組成和分類。自動檢測系統(tǒng)，使用各種檢測和傳輸儀器來自動檢測、指示或記錄過程中的變量，稱為自動檢測系統(tǒng)。包括過程對象、檢測、傳遞和顯示等。它取代了操作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場對工藝參數(shù)的連續(xù)觀察和記錄，從而發(fā)揮了人眼的作用。0.1.5自動化系統(tǒng)的組成和分類，例如，換熱器自動檢測系統(tǒng)的示意圖。熱交換器利用蒸汽加熱冷液體。用測溫元件和平衡橋可以測量、指示和記錄加熱后冷液體的溫度是否滿足工藝要求。冷液體的流量可以通過孔板流量計來檢測。蒸汽壓力可以通過壓力表自動指示，這些壓力表都是自動檢測系統(tǒng)。0.1.5自動化系統(tǒng)的組成和分類，2。自動報警和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)。當(dāng)變量接近臨界值時，系統(tǒng)會發(fā)出聲光報警提醒操作人員注意。如果變量進一步接近臨界值，工作條件接近危險狀態(tài)，聯(lián)鎖系統(tǒng)將立即采取緊急措施，自動打開安全閥或切斷一些通道，必要時緊急停車，防止事故的發(fā)生和擴大。它是生產(chǎn)過程中的安全裝置。0.1.5自動化系統(tǒng)的組成和分類，3。自動控制系統(tǒng)和自動啟停系統(tǒng)，利用自動控制裝置，按照規(guī)定的步驟，自動啟動或停止生產(chǎn)設(shè)備，或與某些周期性操作系統(tǒng)交替進行。例如，氨合成制氣車間中的氣體發(fā)生器要求空氣和水蒸汽根據(jù)吹氣、吹氣、吹氣、吹氣、排氣的工作步驟周期性地打開0.1.5自動化系統(tǒng)的組成和分類，4。自動控制系統(tǒng)，帶有一些自動控制裝置，可以自動控制生產(chǎn)中的一些重要變量