仪表自动化在化工生产中的应用 毕业论文.doc

i 摘 要 随着我国工业化水平不断提高，化工仪表自动化研究备受关注。生产实践中的自 动化控制是一门综合性的技术学科，自动化仪表的应用为化工行业过程控制提供了先 进的手段，同时其必不可少的控制仪器为自动控制仪表。本文从化工生产的角度出发 探讨了自动化仪表的含义分类、产生发展、工作属性、功能开发及其未来的发展趋势， 对提升化工效率、企业经济效益、社会综合效益，巩固仪表控制安全操作性、灵活应 用性有积极有效的促进作用。化学工业是创造价值经济的重要组成部分,它直接影响国 计民生还国民经济的其他部门密切相关。 化 工 生 产 过 程 ,往往是在密闭的容器和设备中,在对于工作人员不利的情况下连续进 行的。此外,不少介质还具直接伤害人体的化学性质。因此,为 了 响 应 “以 人 为 本 ”的 号 召 ,使 化 工 生 产 正 常 地 、 高效地进行 ,就必须把各项工艺参数维持在某一最佳的范围之内,并 尽 量 使 生产过程自动化,而这些数据的控制和维持,最直观的就是化工生产自动化仪表的部 分。 关键词：自动化，化工生产，控制仪表 ii 目 录 第一章 绪论 .1 1.1 仪表自动化的产生和定义 .1 1.2 自动化的工业应用 2 1.2.1 环保仪器仪表 .2 1.2.2 电工仪器仪表 .2 1.2.3 工业自动化仪表 .2 第二章 仪表自动化的介绍 .3 2.1 概述 3 2.1.1 什么是自动化 .3 2.1.2 工业控制系统的组成 .3 2.2 工业自动化的优点 4 第三章 自动化仪表的分类 .5 3.1 检测仪表 5 3.1.1 温度仪表 .5 3.1.2 压力仪表 .5 3.1.3 物位仪表 .5 3.1.4 流量仪表 .6 3.1.5 在线过程分析仪 .6 3.2 控制仪表 6 3.2.1 dcs 集散控制系统 .6 3.2.2 plc 可编程控制系统 .7 第四章 自动化系统在化工生产中的应用 .8 4.1 锅炉汽包水位控制方面的研究 8 4.1.1 单冲量控制系统 .8 4.1.2 双冲量控制系统 .9 4.1.3 三冲量控制系统 10 4.2 冷却器控制方案的研究 .12 4.2.1 控制冷却剂的流量12 4.2.2 控制气氨排量 12 第五章 自动化在化工生产中的发展方向 14 iii 第六章 结论 15 参考文献 .16 致 谢 17 1 第一章 绪论 1.1 仪表自动化的产生和定义 工业仪表在我国出现较早，刚开始出现时主要运载在冶金、热能动力、石油炼制 以及化工等热力生产行业中，所以在当时工业仪表被称作是热工表。最早生产出的工 业仪表主要有液动式以及机械式两种，而且体积也较大，主要作用是进行检测记录与 简单的控制，运用起来极不灵活而且功能较少，不能够在工业生产中发挥很大的作用。 后来人们对这种工业仪表进行了发展与优化，针对其不能进行远程控制的问题研制除 了气动仪表，这种仪表具备了压力信号与远程发送器，可以进行远距离的检测记录与 控制，在这个基础上有出现了可调节的电子仪表。在二十世纪五十年代左右，首次出 现了电动式仪表，它主要是利用各种电子仪器对工业仪表进行控制。再后来，集成电 路与半导体技术得到了一定的发展出现了计算机信息技术，这才逐渐出现了自动化技 术，计算机技术的发展带动了自动化技术的发展，并开始在化工行业中得到运用。 自动化工业仪表的真正出现是在二十世纪的八十年代，人们通过一种控制装置把 自动化技术与工业仪表进行了有效结合，然后通过组装的电子设备进行综合控制，后 来随着控制技术的不断发展，自动化技术逐渐成为了工业仪表发展的主要工具，也就 出现了真正的自动化工业仪表。随着自动化仪表技术的不但发展，其体积越来越来， 功能越来越全，在工业生产中发挥的作用也越来越明显，成为现代工业发展必不可少 的一个重要工具。 随着社会信息技术的不断发展，自动化工业仪表在发展的过程中也表现出了开放 性、总线性、网络化以及智能化等特点。自动化工业仪表主要是通过采用接口通信、 微处理器以及集成电路等现代化网络技术来实现其智能化的，这些技术可以利用一些 嵌入式软件对自动化工业仪表的内部操作进行协调，从而使其具备智能化处理能力。 在这个基础上对各种输入信号进行非线性处理，并通过压力与温度进行补偿，再通过 故障诊断以及零点的修正与漂移等过程来逐步实现自动化工业仪表的总线控制，这种 总线控制式自动化工业仪表是未来重点发展的重点。总之，未来自动化工业仪表的发 展离不开计算机信息技术的支持，只有把计算机数字化技术充分运用到自动化工业仪 表中，才能使自动化工业仪表取得进一步发展。 2 自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。 它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表 本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。自动化仪表是一种“信息机 器” ，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域 或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。仪表自动 化是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析，并根据处理结果对生产 过程进行控制的重要技术工具。近年来，微电子技术、计算机技术、网络通信技术和 数字信息处理技术等日新月异发展的新技术对自动化仪表产生了深远的影响 1.2 自动化的工业应用 “十二五”期间，我国仪器仪表市场容量很大，应用领域广阔，但应用领域需求 相对集中，应用要求迫切的领域主要有：钢铁电力、煤炭化工、石油、医药、轻工等 产业部门。这些产业部门除了有上千项新建工程需要配置大量自动化仪表与控制系统 外，还有上万个企业需要进行技术改造，为此必须替换旧型仪表或零部件需求量极其 庞大。 1.2.1 环保仪器仪表 环保仪器仪表主要用在环境质量监测和污染源监测等方面。针对我国具体国情， 环保主要解决我国水环境、大气环境两个战略性和全局性的大环境生态污染问题。随 着节能降耗、减少排放和低碳经济成为国家长期国策。 1.2.2 电工仪器仪表 在国家电网公司提出，要大力推进以特高压电网为龙头、各级电网协调发展、健 全智能电网的原则，同时还明确了电力用户用电信息采集系统建设是我国智能电网建 设的重要组成部分后，智能电网建设渐进式发展起来。而电网建设是全球性行为，是 长期、渐进式的刚性市场，为电工仪器仪表行业的重大发展机遇。 1.2.3 工业自动化仪表 工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种 专用自动化仪表。从市场需求看，我国工业自动化市场需求日旺。据中国仪器仪表协 会预测，到十一.五末，工业自动化市场需求将超过 1000 亿元。随着国家对民生关注 3 的大大提高，一些与民生相关的需求也提到日程上来，也对仪器仪表提出新的要求和 市场需求。 4 第二章 仪表自动化的介绍 2.1 概述 以前， “自动化”一词多用在现代化的行业中，如化工、炼油、纺织、电力、轻工 业等。如今，自动化已经进入我们的生活领域，出现了许多新兴的词汇，如楼宇自动 化、办公自动化等。现代家庭中的自动化装置随处可见，从电饭锅到热水器，从电炉 到空调，它使我们能轻松的感受到生活的便捷。 2.1.1 什么是自动化 自动化（automation）是指机器设备、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。自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、 商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、 部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极 大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、 农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。 2.1.2 工业控制系统的组成 一般过程控制系统是由被控对象、测量变送器、控制器、控制阀四个基本环节所 组成简单控制系统结构简单，投资少，易于调整和投运，能满足一般生产过程的控制 要求，因而应用广泛。它尤其适用于被控对象纯滞后和时间常数较小，负荷和干扰变 化比较平缓或者对被控变量要求不太高的场合。按被控制的工艺变量来划分，最常见 的是温度、压力、流量、液位和成分五种控制系统。 工业控制系统指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自 动化技术工具(包括自动测量仪表、控制装置)的总称。工业自动化系统以构成的软、 硬件可分类为：自动化设备、仪器仪表与测量设备、自动化软件、传动设备、计算机 硬件、通信网络等。 （1） 自动化设备：包括可编程序控制器（plc）、传感器、编码器、人机界面、 开关、断路器、按钮、接触器、继电器等工业电器及设备； （2） 仪器仪表与测量设备：包括压力仪器仪表、温度仪器仪表、流量仪器仪表、 5 物位仪器仪表、阀门等设备； （3） 自动化软件：包括计算机辅助设计与制造系统（cad/cam）、工业控制软件、 网络应用软件、数据库软件、数据分析软件等； （4） 传动设备：包括调速器、伺服系统、运动控制、电源系统、马达等； （5） 计算机硬件：包括嵌入式计算机、工业计算机、工业控制计算机等； （6） 通信网络：网络交换机、视频监视设备、通信连接器、网桥等。 2.2 工业自动化的优点 在集散控制系统（dcs）和可编程逻辑控制器（plc）中，过去的调节器的功能是 由软件实现的。一般为控制器系统软件中的一个功能函数。此功能函数可以通过简单 的组态实现非常复杂的控制功能，组成简单控制系统只是其中的应用之一。和过去的 常规模拟仪表不同，复杂的控制系统与简单控制系统相比，在硬件上并不增加多少投 资，硬件安装复杂程度也没增加。那么是不是应该更多的使用复杂控制系统来取代简 单控制系统呢？笔者不这么看，在选择控制方案时，应该一切从实际出发，能满足控 制要求就可以了，毕竟简单控制系统结构简单，调整和投运比较容易。先进技术的采 用只是一种手段，并不是我们所要的效果。只有合理地使用才能真正提高自动化水平， 提高产品的质量和数量，改善劳动条件，在经济效益上也会反映出来。不从具体实际 出发，一味的追求复杂高级，甚至认为控制系统越复杂就越先进，效果就越好的看法 是错误的。对于一个搞自动化的工程技术人员来说，掌握一些先进的控制技术不是最 难的，最难的就是怎样合理的应用这些技术。 6 第三章 自动化仪表的分类 3.1 检测仪表 分类方法很多,根据不同原则可以对自动化仪表进行不同的分类。我们根据实际生 产中数据采集的不同特点,从以下几方面对化工自动化仪表进行分析。 3.1.1 温度仪表 化工生产的特点是在一定温度和压力下,使原料发生一定的化学反应或变化,因此, 对于生产中的温度控制是不可避免的。一般需要指示的温度范围为-200+1800,方 式一般为接触式测量。最常用的仪器仪表是热电阻、热电偶。由于电子技术的发展特 别是现场总线技术的应用,热电阻、热电偶信号直接进入 dcs 或其它温度采集仪表,一 体化的温度变送器(两线制)等,使温度控制实现自动化。 3.1.2 压力仪表 压力是化工生产中必不可少的,没有一定的压力,反应就会发生,生产就不能进行。 而因压力往往关系到生产、设备和人身安全,因此,压力仪表是非常关键的。一般压力 范围为负压到 300mpa(高压聚乙烯反应器)。 因为压力的测量原理有多种,压力仪表的种类也较多,有压力传感器、变送器和特 种压力仪表等,应用的范围有高温介质、脉动介质、腐蚀介质、粘稠状、粉状、易结晶 介质的压力测量,精度可达 0.1 级。 为了测量不同场合的压力,压力表可分为:液柱式、弹性式、活塞式(压力校验仪)3 类。作为压力调节系统除采用压力变送器将信号送至 dcs 或其它调节器外,位移平衡式、 基地式调节器仍常用于现场测量和控制。 3.1.3 物位仪表 在化工生产中,往往需要对原料、半成品和成品的液位进行测量,由于测量过程与 被测物料特性关系密切,所以除浮力式仪表外,物料仪表没有通用产品,按测量方式分为 直读式、浮力式、静压式(差压、压力)、电接触式、电容式、超声波式、雷达式、重 垂式、辐射式、激光式、音叉式、磁致伸缩式、矩阵涡流式等,其中雷达式(0.3%)、磁 致伸缩式(0.05%)以及矩阵涡流式 液位计(1mm)精度高,在石化行业的应用逐步普及。 7 3.1.4 流量仪表 流量的测量是化工生产中最多的控制环节,也是温、压、液(位)、流四大参数中内 容最丰富的一个门类。我们所说的流量,不是一般的流速,是单位时间内流经有效截面 的流体的体积和质量,有时还要测量管道中一段时间内流过的累积流体的体积和质量。 由于不同条件下对流量测量的要求不同,有大口径流量、微小流量;高、低温介质的流 量;高粘度介质强腐蚀介质的流量;粉料、粘污介质的流量;脉动流、多相流等流量。 流量测量原理上大致分有速度法、容积法测量体积流量,直接法、推导法测量质量 流量。实际上细分有节流式或压差式(孔板、喷嘴、文丘里管等)、速度式(水表、涡轮、 靶式、电磁、超声波、涡街、质量流量计等)。 3.1.5 在线过程分析仪 现代化工生产自动化需要全部的工艺参数的自动化测量与控制,因此,生产过程中 对温度、压力、流量、液位等工艺参数的保证,只是间接保证最终产品或中间产品的质 量合格,而对过程中物料成分的直接分析和对最终产品的成分分析是生产过程控制成功 与否的根据,在线过程分析仪的应用,可以实现化工生产控制和分析的完全自动化。在 应用中,在线过程分析仪器要配合高精尖的分析仪器配套使用,一般包括液相色谱、气 相色谱、质谱、紫外及红外光谱、核磁、电镜、原子吸收及等离子发射光谱、电化学 等分析仪器。 3.2 控制仪表 3.2.1 dcs 集散控制系统 dcs,（distributed control system）分散控制系统的简称，国内一般习惯称之 为集散控制系统。dcs 是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多 级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等 4c 技术，其基本思想是分散控制、 集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。dcs 具有以下特点： （1） 高可靠性。由于 dcs 将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构 采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。此外， 由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特 定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。 8 （2） 开放性。dcs 采用开放式，标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算 机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计 算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。 3.2.2 plc 可编程控制系统 可编程控制器简称 pc（英文全称：programmable controller） ，它经历了可编程 序矩阵控制器 pmc、可编程序顺序控制器 psc、可编程序逻辑控制器 plc（英文全称： programmable logic controller）和可编程控制器 pc 几个不同时期。为与个人计算 机（pc）相区别，现在仍然沿用可编程逻辑控制器这一老名字。plc 是一种专门为在工 业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用 来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并 能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。plc 及其有关 的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设 计。plc 的特点：可靠性高，抗干扰能力强 plc 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量 硬件，接线可减少到继电器控制系统的 1/101/100，因触点接触不良造成的故障大为 减少。 高可靠性是电气控制设备的关键性能。plc 由于采用现代大规模集成电路技术，采 用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例 如三菱公司生产的 f 系列 plc 平均无故障时间高达 30 万小时。一些使用冗余 cpu 的 plc 的平均无故障工作时间则更长。从 plc 的机外电路来说，使用 plc 构成控制系统， 和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之 一，故障也就大大降低。此外，plc 带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发 出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统 中除 plc 以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠 性也就不奇怪了。硬件配套齐全，功能完善，适用性强 9 第四章 自动化系统在化工生产中的应用 生产过程中，对各个工艺过程的物理量（或工艺变量）有着一定的控制要求。有 些工艺变量直接表现生产过程，对产品的数量与质量起着决定性的作用。例如，精馏 塔的塔顶或塔底温度，一般在操作压力不变的情况下必须保持一定，才能得到合格的 产品；加热炉出口温度的波动不能超过允许范围，否则将影响后一工段的效果；化学 反应器的反应温度必须保持平稳，才能使效率达到指标。有些工艺变量虽不直接地影 响产品的质量和数量，然而保持其平稳却是使生产获得良好控制的前提。 4.1 锅炉汽包水位控制方面的研究 锅炉汽包是生产蒸汽的设备，几乎是工业生产不可缺少的设备，保持锅炉汽包液 位在规定范围内是非常重要的，若水位过低，则会影响产气量，且锅炉易烧干而发生 事故；若水位过高，生产蒸汽含水量高，会影响蒸汽质量。这些都是危险的，因此对 汽包的液位严加控制是保证锅炉正常生产必不可少的措施， 4.1.1 单冲量控制系统 汽包水位控制手段是控制给水，基于这一原理，可构成如图 4-1 所示的单冲量控 制系统。 lt lc 位 位 位 位位 位 位 位 位 图 4-1 汽包单冲量控制系统 这里的“冲量”一词是指变量，单冲量即汽包水位。这种控制系统是典型的简单 控制系统。当蒸汽负荷突然大幅度增加时，由于假水位现象，控制器不但不能开大给 水阀来增加给水量，以维持锅炉的物料平衡，而是关小控制阀的开度，减小给水量。 10 等假水位消失后，由于蒸汽量增加，送水量反而减小，将使水位严重下降，波动的历 害，严重时气包水位降到危险程度以至发生事故。因此对于停留时间短、负荷变动较 大的情况，这样的系统不能适应，水位不能保证。然而对于小型锅炉，由于水在汽包 中的停留时间较长，在蒸汽负荷变化时，假水位的现象并不显著，配上一些连锁报警 装置，也可以保证安全操作，故采用这种单冲量控制系统尚能满足生产要求。 4.1.2 双冲量控制系统 在汽包水位的控制中，最主要的扰动是蒸汽负荷的变化。如果根据蒸汽流量来进 行校正，不仅可以补偿“虚假水位”所引起的误动作，而且使给水位控制阀的动作十 分及时，从而减少水位波动，改善控制品质。将蒸汽流量信号引入，就购入了双冲量 控制系统，如图 4-2 所示。从本质上看，双冲量控制系统是一个前馈（蒸汽流量）控 制加单回路反馈控制的复合控制系统。这里的前馈仅为静态前馈，若需要考虑两条通 道在动态上的差异，需引入动态补偿环节。 (位 位 位 位 位 位 位 位 ) lt lc位 位 位 位 位 位 ic if i位 位 位 ft (位 位 位 位 位 位 位 位 ) gmdi f c2 c1gc gv gp gml x -+ ic io w l gf d 图 4-2 汽包双冲量原理图及方框图 图 3-2 所示的连接方式中，加法器的输出 i 是 ic 1icc2ifi0 式中 i c液位控制器的输出； if蒸汽流量变送器（一般经开方器）的输出； i0初始偏置值 c1、 c2 加法器系数。 11 c1的设置一般取 1，c 2的值应考虑到静态前馈补偿，可现场凑试，也可经理 论推导得出。 设置 i0的目的是使其在正常负荷下，控制器和加法器的输出都有一个比较适中的 数值。最好在正常负荷下，i 0 和 c 2if项接近而相互抵消。 4.1.3 三冲量控制系统 双冲量控制系统还有两个弱点：控制阀的工作特性不一定能成为线性特性，这样 要做到静态补偿就比较困难；同时，对于给水系统的扰动不能克服。为此可再将给水 流量信号引入，构成三冲量控制系统。 三冲量控制系统的实施方案较多，如图 4-3 所示为其中的典型控制方案之一。 lt lc位 位 位 位 ic ft ddt fc ft 位 位 位 位 位 图 4-3 汽包三冲量控制系统 从该图可以看出，这是前馈控制与串级控制组成的复合控制系统。其中，汽包水 位是主冲量（主变量） ，蒸汽，给水流量为辅助冲量。在汽包停留时间较短、 “虚假水 位”严重时，需引入蒸汽流量信号的微分作用。这种微分信号应是负微分作用，以避 免由于负荷突然增加和减少时，水位偏离设定值过高或过低而造成锅炉停车。 如图 4-4 所示，为三冲量控制系统的方框图，加法器的运算关系与双冲量控制时 相同，各系数设置如下： a 系数 c1通常可取 1 或稍小于 1 的数值； b 若采用气开阀；c 2取正值，c 2的值可按物料平衡关系进行计算； c i0的设置和取值与双冲量控制系统相同。 12 -+ wi o ic -+ gp1gp2gfc gvglc gfgmd lx if gmw d gml 图 4-4 汽包三冲量系统方框图 在三冲量的控制系统中，水位控制器和流量控制器的参数整定方法与一般串级控 制系统相同。在有些装置中，采用了比较简单的三冲量控制系统，只用一台控制器及 一台加法器，加法器可接在控制器之前，如图 4-5（a）所示：也可接在控制器之后， 如图 4-5(b)所示： lt ft ft c2 + - 位 位位 位位 位 c3c1 -lc位 位 位 位 位 位 lc lt ft ft c2 + - 位 位位 位位 位 位 位 位 位 位 位 c3c1 - （a ） (b) 图 4-5 汽包三冲量控制系统的简化接法 图中加法器的正负号是针对采用气关阀及正作用控制器的情况。图 4-5（a）接法 的优点是使用仪表最少，只要一台多通道的控制器即可实现。但如果系数设置不能确 保物料平衡，则当负荷变化时，水位将有余差，图 4-5(b)的接法，水位无余差，但使 用仪表较前者多，在投运及系数设置等方面较前者麻烦一些。 13 4.2 冷却器控制方案的研究 冷却器的热载体是冷却剂，常采用液态氨等介质作为冷却剂，利用它们在冷却器 内蒸发进吸收工艺物料的大量热量，使用工艺物料的出口温度下降来达到生产工艺要 求，工业用冷却器的一般控制方案有以下几种。 4.2.1 控制冷却剂的流量 位 位 位 位 位 位位 位 tttc 图 4-6 氨冷却器控制冷却剂流量的控制方案 如图 4-6 所示：为氨冷却器控制冷却剂流量的控制方案，其机理也是通过改变传 热速率方程中的传热面积 f 来实现的。该方案控制平稳，冷量（冷却剂量）利用充分， 且对压缩机入口压力无影响。但这种方案控制不够灵活，另外蒸发空间不能得到保证， 易引起氨气带液而损坏压缩机。为此，可采用图 4-7 所示的物料出口温度与液位的串 级控制方案，使用这种方案时，可以限制液位的上限，保证有足够的蒸发空间。也可 以采用图 3-8 所示的选择性控制方案。 位 位 位 位 位 位位位 tt lt tc tc 位位 位 位 位 位位 位 tt lt tc tcls 图 4-7 温度与液位串级控制方案 图 4-8 温度与液位选择性控制方案 4.2.2 控制气氨排量 如图 4-9 所示，为氨冷却器控制气氨排量的控制方案，其机理是通过改变传热速 率方程中的平均温度来控制工艺物料的出口温度的，这种方案控制灵敏迅速，但制冷 14 系统必须许可压缩机入口压力的波动。另外，冷量的利用不充分。为确保系统的安全 运行，还需要设置一个液位控制系统，防止液氨进入氨管路而导致压缩机损坏。 位 位 tt lt tc 位 位 tc位 位 位 位 图 4-9 控制气氨排量的控制方案 根据以上分析研究可知：自动控制装置和被控的工艺设备组成了一个没有人直 接参与的自动化控制系统。操作工坐在操作室里，就能观察到整个装置的变化。因 此，保证生产过程的安全，降低了劳动强度。 近二十年来，工业生产规模的迅速发展，加剧了对人类生存环境的污染，因此 小工业生产对环境的污染的影响也纳入了过程控制的目标范围。 综上所述，过程自动化控制的主要目标包括以下几个方面： 1、保证生产过程的安全和平稳； 2、达到预期的产量和质量； 3、尽可能地减少原材料和能源损耗； 4、把生产对环境的危害降到最小限度。 15 第五章 自动化在化工生产中的发展方向 自动化仪表的发展方向。科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。 仪器仪表的发展趋势是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件。传统的测 量仪器主要由 3 个功能块组成:信号的采集与控制单元、信号的分析与处理单元、结果 的表达与输出单元。由于这些功能块基本上是以硬件或固化的软件形式存在，因此传 统仪器的设计复杂，灵活性差，没有摆脱独立使用，手动操作的模式，整个过程几乎 仅限于模仿人工测试的步骤，给它的发展带来了很大的局限性。近年来，计算机科学 和微电子技术的迅速发展和普及，导致了仪表的结构概念和设计观点等都发生了突破 性的变化，形成了一类具有普通仪表的基本功能，又有一般仪表所没有的特殊功能的 高档低价仪表。 自动化仪表尤其是工业自动化现场仪表的智能化、总线化、网络化的发展进程， 不难看出计算机技术对现代自动化仪表技术的发展起到了十分积极的促进作用，计算 机网络与工业局域网的融合又大大丰富和发展了现代自动控制技术。因此，现代自动 化仪表的智能化技术不但改善了仪表本身的性能，还影响到了控制网络的体系结构， 它不再是功能单一的固定结构，其适应性越来越强，功能也越来越丰富。针对目前国 内自动化仪表行业发展所遇到的一些问题，相信在行业逐渐成熟的背景下，这些问题 能逐一解决。新一代的智能化仪器仪表将在计算机网络技术支持下，在各行各业