化工仪表与自动控制的认识了解.ppt

化学仪器和自动控制的知识和理解，学习目标，基本内容，1，2，3，化学生产过程和特点概述，化学仪器和自动化技术发展概况，工业自动化仪器分类自动化系统的组成和分类，1。0.1.1化学生产过程简介化学生产过程及其特点，化学生产过程往往是在封闭的管道和设备中，不断发生物理或化学变化，往往具有高压、高温、低温、有毒、易燃、易爆等特点，因此，必须依靠各种仪器和其他自动化设备进行自动化生产，以保证稳定、可靠和安全的生产。1.0.1.1化工生产工艺及特点简介。化学反应过程是化学生产过程的主要部分。基本生产流程如图0-1所示。化学反应过程中所需的化学原料，首先进入输入设备，然后原料进入预处理过程，将原料分离或精制，使其符合化学反应对原料的要求。化学反应后的产品进入后处理过程，半成品被净化成合格产品，未反应的原料和副产物被回收，然后储存在输出设备中。同时，为了满足化学反应以及预处理和后处理的需要，也有公用设施提供必要的能源，例如水、电、蒸汽和来自外部的冷却。有时，还有额外的部分，如能源回收和三废处理系统。1.化学生产过程简介0.1.1化学生产过程及其特点，三转移和一反被认为是化学工程学科的理论基础，即质量转移、动量转移、热量转移(三转移)和化学反应工程(一反)。单元工艺是指化工生产过程中的各种化学反应操作，如氧化、硝化、裂解、聚合等。单元操作是指在各种化工生产过程中常用的、遵循共同物理规律的、使用相似设备的、具有相同功能的基本物理操作。在单元操作中，操作中涉及的材料不会改变其化学性质。0.1.1化学生产工艺及特点，2.2化学生产工艺特点，0.1.1化学生产工艺及特点，化学生产工艺的特点是产品从原料加工到产品完成，过程漫长而复杂，伴有副反应。过程中变量之间的关系复杂，操作要求高。关键设备的关闭将影响整个工厂的生产。大多数材料处于液态或气态，并在封闭的管道、反应器、塔和热交换器中经历各种反应、传热、传质和其他过程。这些过程通常在高温、高压、易燃、易爆、有毒、有腐蚀性、有刺激性气味和其他条件下进行。结论：0.1.1化工生产的过程和特点已不能满足单纯依靠人工操作的现代控制要求。操作必须通过仪器和控制系统来完成。0.1.2化工自动化概述，化工自动化是指化工、炼油、食品、轻工等化工类型的生产过程自动化。在化工设备上，配备了一些自动装置来代替操作人员的部分直接劳动，这样生产就可以在不同程度上自动进行。这种使用自动化设备管理化学生产过程的方法称为化学自动化。0.1.2、概述化工自动化，达到化工生产过程自动化的目的和意义，加快生产速度，降低生产成本，提高产品质量和产量。降低劳动强度，改善工作条件。能保证生产安全，防止事故发生或扩大，延长设备使用寿命，提高设备利用率。生产过程自动化的实现可以从根本上改变工作方式，提高工人的文化和技术水平，为逐步消除差距创造条件对于那些连续的生产过程，在进出物料的连接中，主要依靠大型储罐的缓冲作用来克服干扰的影响，保证稳定生产。所用仪器的主要结构形式是机械式和液压式。该仪器精度低、体积大，只能实现现场检测和记录。生产效率和经济效率都很低。在仪器自动化阶段，自20世纪40年代以来，典型的基础仪器局部自动化逐渐出现。大多数是单输入单输出控制，用于温度、压力、流量和液位等参数。主要控制目的是保证被控变量的稳定性和生产的安全性，从而保证产品产量和质量的稳定性。从20世纪50年代到60年代，随着电子技术的飞速发展和新材料、新工艺的不断出现，新的检测方法不断发展，新仪器层出不穷。自动化仪器也正朝着高性能、小体积和使用方便的方向快速发展。气动和电动组合仪表(一类、二类和三类)相继问世。灵活可靠的组合式电子集成控制装置将仪表与生产控制系统有机结合，为实现各种复杂和特殊的控制规律提供了方便。0.1.3化学仪器及自动化技术发展概况，由单元组合仪表组成的控制系统，0.1.3化学仪器及自动化技术发展概况，2 .计算机控制阶段，20世纪70-80年代，随着现代工业生产的不断发展和微型计算机的发展和应用，以及光纤传感技术的日益成熟，过程检测和控制的发展达到了一个新的水平。1975年，以微处理器为核心的新型智能仪器的出现，使仪器具备了自校准、自调零、量程自选择、自动测试和信息转换、统计数据处理等多种功能。仪器与计算机之间的直接连接非常方便，计算机在自动化系统中发挥着越来越重要的作用。渐渐地，整个车间，甚至整个企业，都没有或很少有人参与操作管理、过程控制优化和现代集中调度管理。0.1.3化学仪器及自动化技术发展概况，0.1.3化学仪器及自动化技术发展概况，0.1.3化学仪器及自动化技术发展概况，现场总线控制系统(FCS)-完整分布式控制系统，0.1.3化学仪器及自动化技术发展概况，3。综合自动化阶段，综合自动化系统是一个分层控制系统，包括生产计划和调度、操作优化、基层控制和高级控制，也称为综合管理和控制系统。这种系统是通过计算机及其网络实现的，所以也称为计算机集成过程系统(CIPS-计算机集成过程系统)，类似于机械制造系统中的计算机集成制造系统(CIMS)。计算机集成生产系统将计划优化、生产调度、管理和决策引入计算机控制系统。它将市场意识与优化控制、管理与控制相结合，并引入现场总线控制技术来改进计算机控制系统。其应用领域和规模不断扩大，社会效益和经济效益也不断提高。0.1.3化学仪器及自动化技术的发展概况，0.1.4化学自动化仪器的分类、按能源分类的仪器、电气仪器、气动仪器、液压仪器、电能为能源；信号标准：一类和二类：0-10 MADC；:4-20 ADC；结构更加复杂；适用于远距离传输和集中控制，可与计算机配合使用。以压缩空气为动力源；信号标准：0.02-0.1兆帕；本质安全和防爆；气动控制阀由油压驱动，主要用于需要高功率输出的场合。液压仪器现在很少使用。根据过程o接受操作或控制生产过程的信号，0.1.4化学自动仪表的分类，各种仪表的功能，0.1.4化学自动仪表的分类，0.1.4化学自动仪表的分类，以及各种仪表之间不可分割的机械结构的基础型仪表，其传动、显示、控制等部件都单独封装在一个表壳中，形成一个固定的控制系统。该仪器更适合现场检测和控制，但不能实现各种参数的集中显示和控制。单元组合仪表将传输、控制和显示功能整合成独立的仪表单元。每个单元由统一的输入和输出信号连接。根据实际需要，可以选择一些单元进行适当的组合和配置，形成各种测量系统或控制系统。因此，该单元组合仪表使用方便灵活。0.1.4化工自动化仪表的分类，模块化控制装置是在电气单元组合仪表的基础上发展起来的一种功能分离、模块化结构的新型成套仪表。模块化控制装置通过插入具有分离功能的部件而形成。整个装置分为两部分：一个控制柜和一个集中控制面板(也称为显示操作面板)。整体分散控制装置也称为集中分散控制系统(简称集散控制系统)，它是以微机为核心的计算机控制装置。新型计算机控制装置现场总线控制系统是一种基于现场总线技术的新型计算机控制装置。0.1.4化学自动化仪表的分类、根据仪表防爆能力对电气仪表进行分类、普通仪表、无任何防爆措施的仪表，只能在非危险场所使用。隔爆型仪表和安全火花型仪表，采用隔离措施防止点火和爆炸事故。采用本质安全型防爆措施的仪表；它是电气仪器中最好的防爆电源。气动仪表的能量是140千帕的压缩空气，本质上是安全和防爆的。0.1.4化学自动化仪表的分类，0.1.5自动化系统的组成和分类，0.1.5自动化系统的组成和分类，0.1.5自动化系统的组成和分类。自动检测系统，使用各种检测和传输仪器来自动检测、指示或记录过程中的变量，称为自动检测系统。包括过程对象、检测、传递和显示等。它取代了操作人员在生产现场对工艺参数的连续观察和记录，从而发挥了人眼的作用。0.1.5自动化系统的组成和分类，例如，换热器自动检测系统的示意图。热交换器利用蒸汽加热冷液体。用测温元件和平衡桥可以测量、指示和记录加热后冷液体的温度是否满足工艺要求。冷液体的流量可以通过孔板流量计来检测。蒸汽压力可以通过压力表自动指示，这些压力表都是自动检测系统。0.1.5自动化系统的组成和分类，2。自动报警和联锁保护系统。当变量接近临界值时，系统会发出声光报警提醒操作人员注意。如果变量进一步接近临界值，工作条件接近危险状态，联锁系统将立即采取紧急措施，自动打开安全阀或切断一些通道，必要时紧急停车，防止事故的发生和扩大。它是生产过程中的安全装置。0.1.5自动化系统的组成和分类，3。自动控制系统和自动启停系统，利用自动控制装置，按照规定的步骤，自动启动或停止生产设备，或与某些周期性操作系统交替进行。例如，氨合成制气车间中的气体发生器要求空气和水蒸汽根据吹气、吹气、吹气、吹气、排气的工作步骤周期性地打开0.1.5自动化系统的组成和分类，4。自动控制系统，带有一些自动控制装置，可以自动控制生产中的一些重要变量