工艺技术_测控技术与仪器专业生产实习指导书

- 0 - 生产实习指导书 生产实习指导书 （测控技术与仪器专业适用） （测控技术与仪器专业适用） 顾亚雄 张禾 编 顾亚雄 张禾 编 西南石油大学电子信息工程学院 西南石油大学电子信息工程学院 测控技术与仪器教研室 测控技术与仪器教研室 2007 年 6 月 2007 年 6 月 - 1 - 前 言 前 言 生产实习是测控技术与仪器专业的一个重要教学环节。多年的办学经验表 明，生产实习对促进测控技术与仪器专业学生对专业知识的深度吸收与理解， 具有十分积极的作用，而且也是其它教学手段难以替代的。为更进一步搞好测 控技术与仪器专业的生产实习，更一步提高这一教学环节的教学质量与教学效 果，在电子信息工程学院领导的指导下，根据测控技术与仪器专业教学大纲的 要求，我们试编写了这本生产实习指导书 （测控技术与仪器专业适用） 。 电信院何道清教授亲自审阅了本指导书。同时，本指导书的编写，还得到 电子信息工程学院青小渠副教授和张培志副教授的大力指导与支持，在此一并 表示衷心感谢！ 由于编者经验有限，本指导书尚存缺陷。欢迎使用该指导书的广大师生提 出宝贵意见。 - 2 - 目 录目 录 第 1 章 生产实习的目的和要求1 1.1 生产实习的目的1 1.2 生产实习的纪律要求1 1.3 生产实习的实习方式2 1.4 生产实习的实习方法2 1.5 生产实习的考核3 1.6 生产实习的安全守则3 第 2 章 实习内容5 2.1 计量测试5 2.1 数据采集6 2.3 集散控制系统6 2.4 自动控制7 2.5 计算机控制10 2.6 单片机的应用10 2.7 专题讲座11 2.8 企业的组织结构与管理11 2.9 社会适应能力的培养11 第 3 章 实习单位介绍12 3.1 电工与电气信息实验中心12 3.1.1 实验中心简介12 3.1.2 校内生产实习要求及内容13 3.2 四川化工总厂13 3.2.1 一化分厂14 3.2.2 二化分厂14 3.2.3 三胺分厂20 3.2.4 硝酸分厂22 3.2.5 硫酸分厂22 3.2.6 供电车间23 3.2.7 气体分厂23 3.2.8 计量测试中心24 附录一 自动控制系统常用图例符号统一规定26 1 说明26 2 图形符号26 3 文字符号30 4 仪表位号32 附录二 NATLAB 语言及其在控制领域中的应用35 1 MATLAB 语言基础35 2 控制系统的数学描述与分析48 - 3 - 第 1 章 生产实习的目的和要求 第 1 章 生产实习的目的和要求 1.1 生产实习的目的 1.1 生产实习的目的 生产实习是工科学生的重要教学环节。目前我国各类综合高等院校及工科类高等院校 都无一例外地对此教学环节给予了高度的重视。通过生产实习这一教学环节，可使学生在 已初步掌握本专业理论知识的基础上，认识“理论与实践相结合”的重要性，并初步掌握 了解产品开发与生产的一般步骤及科学研究与技术革新的一般方法。总而言之，生产实习 是学生从学校走向社会的“前夜课程” ，任何忽视或轻视这一教学环节的行为，都将使学 生走向社会后的适应性降低及适应性周期加长。这无论对提高经济生产效率还是对发挥大 学生的个人才智都是极为不利的。因此，提高对这一教学环节重要性的认识，加大对这一 教学环节的人力及物力投入，加强对这一教学环节的建设，对保证这一教学环节在任何情 况下都能得以正常执行，具有极为重要的意义。 测控技术与仪器专业生产实习的目的在于，使学生了解检测技术、检测方法及检测仪 器在生产实际和科学研究中的应用情况； 使学生对过程控制仪表、 电磁仪表、 智能化仪表、 标准计量仪表等有较深刻的了解和认识； 使学生对传感器设计、 微机原理、 仪器保养维修、 精密仪器与设备等方面的知识有更进一步的认识和掌握。同时，使学生了解现代企业的管 理原理及方法，树立成本核算意识，目标管理意识及质量管理意识；使学生对现代化企业 的运作、生产工艺流程、质量保证体系等有较系统的认识，同时培育学生的现场安全生产 意识及组织纪律观念。 测控技术与仪器专业生产实习的具体任务： 了解现代化企业的生产现场和生产过程； 了解现场装备及仪器仪表的使用情况； 学习工业设备、仪器仪表的使用和校验方法； 了解现代化企业的组织结构与管理模式； 了解现代化企业新产品研发的一般过程和手段。 1.2 生产实习的纪律要求 1.2 生产实习的纪律要求 生产实习是教学过程中的重要一环，要求学生记生产日记，定期交指导教师检查。实 习结束时交实习综述一篇，交实习论文一篇，实习期间纪律要求如下： 1按时作息，服从带队老师、工厂师傅的统一指挥、调度，不允许在外留宿，每天 晚上 9:30 之前必须返回住处，特别是节假日。 2个人服从集体，少数服从多数。任何人都不得自作主张，私自行动。如有特殊情 况，必须向班长或团支书报告，并经由带队老师批准后方可离开。 3同学之间应互相帮助，不得惹是生非，禁止任何人把学校里的矛盾带到实习单位 去，不得进入社会化的任何娱乐场所（特别是游戏厅、歌舞厅） 。禁止饮酒、在外聚会， 禁止和社会上与实习无关的人来往。 - 4 - 4进入厂区后要严格遵守工厂的劳动纪律，不得有任何违纪现象发生，如因本人违 纪造成的后果及损失应由其本人负责。 如有不可预料的事情发生，请及时报告带队老师及班长、团支书，大家协同处理，如 果不报，则后果自负。 1.3 生产实习的实习方式 1.3 生产实习的实习方式 1定点实习方式 全部实习安排在一个或几个企业，通过对该企业的生产全过程的了解，对其各环节的 仪器仪表、自动控制系统进行分析，促进学生对测控技术的深入认识。 2参观与讲座相结合方式 学校联系多个企业，让学生到每个企业参观，并请有关技术人员对企业仪器仪表和自 动化系统的应用状况进行介绍，或者请有关教师进行技术讲座，介绍一些重要的典型的测 控装置和系统。为了见多识广，也可以参加一些企事业单位的新技术改造、产品工艺技术 改革、社会咨询、工厂现场教学、考察研究、新技术科学论证会、新产品的科学鉴定会、 新技术科学开发会和新成果汇报会、展览会、质量事故分析会、安全事故分析会、产品生 产调度会和技术项目攻关会、外国技术、产品引进研究会等，从而开阔眼界，激发兴趣， 启发思维，提高分析问题解决问题的能力。 3学校自建实习基地实习。 1.4 生产实习的实习方法 1.4 生产实习的实习方法 1多想 就是要动脑筋想问题，把课堂学习的书本知识联系起来，指导实习，通过 实习，又加深对书本知识的理解，同时提出问题。 2多看 就是用眼睛看各种测控装置和系统，同时要学会应该看些什么。实习中可 看到的包括 DCS 这样的大型自动化控制系统和相应的硬件及软件，也包括许多工业现场用 的传感器。看各种控制是如何实现的，以及各种仪器仪表的选型、安装方式、安全措施参 数设置等。 3会写 写工艺过程，记好笔记。在实习中一个普遍存在的现象是，部分同学实习 中既不问也不好好看，每天下班后，因为要交笔记，苦于没有内容，常常是写心得体会之 类的凑数。 实际上实习笔记应该是一种工作笔记， 要求写出具体的实习内容。 其作用在于： 为实习完后写实习报告提供素材和数据；让老师了解同学的实习进展情况；反映实习中遇 到的问题。 4多问 针对自己需要了解什么提出问题。很多同学在实习中根本就不提问题，师 傅走到那，就只是跟到那，到头来就什么也没学到。问在实习过程中是非常关键的一步。 要会提出问题，首先得克服畏惧心理，其实只要提出问题，工人师傅一般都会热心回答。 其次要克服懒惰心理，不愿问，只想听别人提问。能提出好的问题，这表示在提出问题上 有较高的要求，建立在同学对专业知识有一定了解的基础之上。要实现这一步，需要同学 - 5 - 们尽量将所学的知识和实际联系起来，提出一些专业性的问题。 1.5 生产实习的考核 1.5 生产实习的考核 1答辩 安排在实习过程中进行。答辩老师由实习队带队老师组成。答辩内容为实 习内容， 由老师就实习中遇到的知识提出问题， 要求学生问题回答准确， 思路和表述清楚。 2实习报告 实习报告字数要求为 3000 字左右，完成时间一般为 2-3 天，安排在实 习完后回到学校写，也可以边实习边总结，但应该在规定时间内完成。 实习报告是实习整个过程的总结性的论述，其内容应该包括实习的地点、实习的内 容、实习的收获等。 3实习成绩评定 实习纪律（20）答辩（20%）实习日志（20%）实习报告（40%） 1.6 生产实习的安全守则 1.6 生产实习的安全守则 1 “安全生产，人人有责” ，实习生必须加强法制观念，树立“安全第一”思想，认 真贯彻执行安全生产政策、法令、规定及安全操作规程。 2实习生在生产区域内发生任何危及安全的情况应及时向实习老师报告，发生重大 事故和恶性未遂事故时，要及时抢救、保护现场并拨打“120” 和“110” ；出现火警时， 应立即拨打火警电话“119” 。 3到公司的实习、代培人员，未经三级安全教育和培训不合格者，不得参加生产现 场的一切活动。 4实习人员，在参观期间必须由被参观单位指定专人带领，并严格执行公司安全生 产各项规章制度。 5实习生在生产现场必须听从各级领导和安技检查人员对安全生产方面的指导。 6认真执行厂区出入制度，不得随意出借临时出入证。 7从事任何生产活动都必须按规定正确穿戴好个人防护用品，女学生必须戴好防护 帽并将发辨束入帽内。 8进入生产观场，不准穿凉鞋、拖拉鞋、高跟、中跟鞋，不准穿短裤、裙子。从事 生产劳动时，不准穿汗衫、背心，不准敝衣、敞袖，不准打赤膊。 9上班前不准喝酒。 10从事任何生产活动时，都必须作好工前安全检查。 11一切要害区域(变配电室、氧气站、天然气站、乙炔站、空压机站、锅炉房、油库、 危险品库等)必须按治安保卫制度管理， 未经批准， 不得进入， 一切危险作业区(高压试验、 射线作业等)实习生不得擅自入内。 12实习生不得从事高处作业。 13起重作业时，严禁实习生攀登吊运中的物件以及在吊运物下通过或停留。 14未经批准不准开动他人操作的机器设备或单独从事不熟悉的操作。 - 6 - 15机床运行过程中不准用手触摸转动部位或用手直接清除铁屑。 16坚持文明生产，作业场地经常保持清洁、整齐、材料工件堆放稳妥，安全道畅通 无阻。 17进行生产作业时精力集中，严禁打闹、看书报、睡觉和做与实习工作无关的事， 必须坚守工作岗位。 18劳动保护设旌和安全装置应经常维护检查，不准随意拆除。 19严禁从行驶中的机动车爬上、爬下、抛卸物品，翻斗车、电瓶车、铲车、非机动 三轮车及装载易燃易爆和有毒物品的车辆禁止乘人。 20厂内公路距铁轨 1.5m 内严禁堆放任何物品。 21严禁自行车进入工作场所，厂区骑自行车时不准撤双手、不准骑飞车。 22电器设备发生故障只能由电工检查处理，其它人员不得乱动，检修机械、电气设 备时，必须挂停电警示牌，并设专人监护。 23不准随便架设临时电源线，特殊情况需要接线时，母线槽以上应上报动力部门批 准，母线槽以下应经本单位批准，工作完毕随即拆除，临时线使用不得超过 15 天。 24对易燃、易爆、剧毒、放射和腐蚀性物品按易燃、 ，易爆、有毒物品使用规定办理。 25有毒或粉尘作业场所，严禁饮食和存放食品。 26存放易燃易爆物品的场所，以及易燃易爆仓库 10m 以内严禁吸烟和明火作业。 27行人、自行车应让一切车辆先行，不得与车辆抢道。 28车辆停放和通行规定： (1) 凡有禁止停车标志的地区不得停放任何车辆。 (2) 各种车辆在允许停车地段临时，停车时，必须紧靠道路右侧依次停放，不得妨碍 交通。 (3) 距铁道 2m 内不准停车。 (4) 厂内铁道凡无道口处不准任何车辆通行。 29厂内行车规定： (1) 机动车、非机动车、手推车等在行驶时按一列行驶，并保持一定距离。 (2) 在拐弯、道口、道路狭窄或有障碍的地点不准超车。 30厂内行人的规定： (1) 一切机动车辆除本车驾驶员外，未经有关领导同意不准动用。 (2) 严禁在行驶车辆叶子板、足踏板、驾驶室顶和保险杠上站人。 (3) 严禁跳车、吊车、拦车和追车。 (4) 严禁在道路中间、交叉路口、铁道上停留。 (5) 行人、自行车应靠道路右侧，严禁与汽车、火车抢道。 (6) 厂内的一切交通标志和安全设施，任何人不得随意损坏和搬动。 31存放易燃物品(汽油、甲苯、酒精和香焦水等)易爆炸物品的地方 10m 以内严禁明 火作业和吸烟。设置明显的防火标志，并指定吸烟地点，烟头必须投入烟缸内不准乱丢、 - 7 - 乱扔。 32在生产场所进行任何明火作业都必须报经消防队进行现场检查认可，动火时严格 执行消防工作管理标准。 33容易着火燃烧的物质不准放在产生火星(如砂轮机、电气焊、电门等)的设备近旁， 必须放在安全地点。 34油桶及其它易爆物品严禁用明火烘烤以免引起爆炸。 35破皮漏电的导线严禁使用，严禁用铜丝铁丝等代替保险丝，停电或下班时应拉下 电门。 36使用天然气、乙炔等高爆力气体时必须严格遵守天然气、乙炔安全管理制度及操 作规程。 37油棉纱、木刨花等应存放在固定地点，并及时进行清除。 38车间生产用零星油脂不得到处乱放，应由使用单位集中保管，油桶、漆桶必须加 盖。不准用汽油擦洗电器设备，不准用汽油等做引火材料。 39一切易燃易爆场地必须采用防爆电器，并保持良好通风，指定专人负责管理。 40消火栓附近不准放置其他物品，消防设备不得无故挪动或移作他用。 41发生火灾时首先将附近的电门拉掉，切断电源，同时根据燃烧的物质采用不同消 防措施(如油类着火用泡沫灭火，电气及化学药物着火应用二氧化碳、四氧化碳或沙子扑 救)。 第 2 章 实习内容 第 2 章 实习内容 在实习中同学们常常会有的疑惑，是不知道自己实习时究竟该了解些什么，不该了解 什么。而且有时也会对实习单位是否和自己专业对口提出或这或那的问题。这些问题的存 在，说到底，还是大家对自己本专业的知识结构了解不够。这就需要同学们在学好专业课 的同时，要多注意各专业课的联系和知识在实际中的应用情况，要求多读一些专业相关的 文章。专业方面的知识主要为：数据采集、集散控制系统、自动控制、电机及电力拖动自 动控制系统、计算机控制、机床电器控制、PLC 逻辑控制技术、单片机的应用。作为实习， 也是对学生能力全方位的培养，所以除了专业知识外，同学们还应该加强对企业的管理运 作方面知识的了解。注意培养自己适应社会的能力。同时，因为实习时，有一些专业课程 还没有学习，在这里，就一些专业相关和实习涉及到的一些基本知识和实习要求做一些简 单介绍。 2.1 计量测试 2.1 计量测试 要求：学习和了解压力、温度、流量液位等计量设备的检定原理及测试技术；各种标 准计量设备的使用方法； 各种智能仪表，各类工业仪表和智能数字显示调节仪表的校验 和检定；各类工业用标准热电偶，热电阻的校验和检定；各类交直流电压，电流，功率表； 各类电桥的校验和检定，各类数字电阻测量仪器，直流电位差计，单相，三相标准电能表 - 8 - 的校验和检定等；现场计量设备的管理措施等。 2.2 数据采集 2.2 数据采集 要求：了解温度、长度、厚度、转速、流量、压力等数据的采集方法及数据传送方式， 特别注重各种传感器及变送器的安装、选型、工作原理等，并要了解各仪器仪表的协调工 作过程。 在川化的一化、二化、三氨分厂以及蓝风集团常见的传感器有：电位传感器，电阻传 感器，电容传感器，涡流传感器，差动变压传感器，热电偶，压电传感器等。 思考题： 1统计出实习场地中的传感器及变送器的厂家。 2传感器及变送器类型，了解其铭牌标识方法。 3选择一两个传感器进行深入学习。 4仪器之间数据传输方式：如 2 线式传输方式，电流传输（4-20mA） ，信号是采用模 拟还是数字方式？ 5安全措施：如防爆措施。 6可靠性措施：如防潮，防腐，防震，防尘，防磁，防高/低温，防高/低压等。 7为什么标准电流信号选用 4-20mA 而不选用 0-20mA 呢？ 2.3 集散控制系统 2.3 集散控制系统 要求：结合集散控制系统、现代控制理论、系统工程以及计算机科学中的最新成果， 认识复杂生产过程的生产控制自动化的原理，明确集散控制实现监控、管理的具体过程。 包括 DCS 系统中各种硬件的选择和各种组态软件的使用。 集散控制系统（DCS）是以微处理机为核心，采用数据通信技术和显示技术的新型计 算机控制系统。以多台（从数台到数百台）微处理机分散在生产现场，进行过程的测量和 控制，实现了功能和地理上的分散，避免了测量、控制高度集中带来的危险性和常规仪表 控制功能单一的局限性；数据通信技术和显示技术以及其它外部设备的应用，能够方便的 集中操作、显示和报警，克服了常规仪表控制过于分散和人机联系困难的特点。实现了集 中管理，分散控制的功能。集散控制系统能够完成直接数字控制、顺序控制、批量控制、 数据采集与处理、多变量解耦控制以及最优控制等功能，在先进的控制系统中，还包含有 生产的指挥、调度和管理功能。 由于 DCS 的通用性， 系统的许多功能及匹配参数需要根据具体要求由用户设定。 例如： 系统采集什么样的信号、采用何种控制方案、怎样控制、操作时需显示什么数据、如何操 作等等。另外，为适应各种特定的需要，集散系统备有丰富的 IO 卡件、各种控制模块 及多种操作平台，用户一般根据自身的要求选择硬件设备。有关系统的硬件设备的配置情 况也需要用户提供给系统。系统一般具有良好的数据接口，当需要与另外系统进行数据通 讯时，用户还需要将系统所采用的协议、使用的端口告诉控制系统。以上需要用户为系统 - 9 - 设定各项操作即所谓的 “系统组态操作”（Sistem configuration） 。 例如： SUPCONJX-300DCS 的组态工作是通过该系统的组态软件(文件名为 SCKey)来完成。该软件用户界面友好，功 能强大，操作方便，充分支持各种控制方案。组态软件可以帮助工程师们系统而有序地完 成“系统组态”这一复杂的工作。 问题： 1实习中遇到的集散控制系统生产厂家及型号，采用这些系统的优点。 2对一具体系统，总结出其网络拓扑结构、系统组成、采用何种总线。 2.4 自动控制 2.4 自动控制 要求：结合自动控制、过程控制等原理，认识温度、湿度、液位、压力等的控制方法， 从实践中认识反馈控制的工作过程、实现方法，熟悉调节器、执行器、参数检测等环节的 工作特点，并能分析系统对各种扰动的抑制原理。 1过程控制的分类 过程控制系统的分类方法有多种。 可以按生产过程工艺参数不同来分类， 如流量控制、 液位控制等等；可以按过程控制系统的任务不同来分类，如比例控制、均匀控制、前馈控 制等等；可以按自动化装置的不同来分类，如常规控制系统、计算机控制系统；可以按控 制系统是否形成闭合回路来分类，如开环控制和闭环控制。 (1)开环控制 开环控制系统是指未将被控变量与给定值之间形成闭环的控制系统，以蒸气加热为 例，如图(a)所示，蒸气流量与给定值之间保持一定函数关系，当给定值变化时，操纵变 量随之而变的开环系统。另一种是按扰动而控制，即所谓前馈控制。在蒸气加热器中，如 果负荷是主要扰动，则蒸气流量与冷液体流量间保持一定函数关系，当扰动出现时，操作 随之而变，如图(b)所示。 闭环控制系统实际即为反馈控制系统，是按被控量的偏差进行调节的，如在蒸气加热 系统中，温度调节器接受检测元件、变送器送来的检测信号，并与给定值比较，依据偏差 情况，根据一定的规律（如 P、PI、PID 等） ，发出相应的输出信号去推动蒸气调节阀，改 - 10 - 变蒸气流量，即为闭环控制系统，如图(c)所示。闭环控制系统按给定值为不同的情况， 又可以分为：定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统（跟踪控制系统） 。 (2)闭环控制系统 闭环控制装置总要实现检测、判断、决策和操作的功能，故可用图表示为： 检测元件和变送器的作用，是把被控量 y(t)转化为测量值 Z(t)。 比较机构的作用是得出给定值 r(t)与测量值 Z(t)的差值。在控制系统的分析中，把 e(t)定为 r(t)-z(t)。然而在仪表制造业中，却把 z(t)-r(t)做为偏差，正负号恰好相反。 调节装置的作用是依据偏差的正负、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)。u(t)也往往是统一的气压或电流信号。 比较机构与调节装置通常是组合在一起的，称为调节器。 执行器的作用是接受调节器送来的 u(t)，相应的去改变操纵变量 q(t)。最常用的执 行器是气动薄膜调节阀。 (3)复杂控制系统 串级控制系统 串级控制系统不止采用一个调节器，而且调节器间相串联，一个调节器的输出作为另 一个调节器的设定值。在过程控制中是一种常见的控制方式，具体例子如对混合气体温度 的串级控制。 画出其串级控制系统方块图为： - 11 - 在上图中，y1 为主被控变量，它是工艺要求保持恒定的主要目标，Gc1 为住调节器， R1 为主设定值；y2 为副被控变量，Gc2 为副调节器，它的设定值 R2 就是主调节器的输出 u1。副调节器的输出 u2 操纵调节阀 Gv。Gm1 和 Gm2 分别为主、副被控变量的测量变送环 节；把由 Gc2、Gv、Gp2、Gm2 构成的回路称为副回路；由 Gc1、Gc2、Gv、Gp2、Gp1、Gm1 构成的回路成为主回路。Gp1 和 Gp2 分别为主、副对象。显然，副回路为一随动系统。 在设定值 r1 和干扰 f1 和 f2 作用下，系统输出响应的闭环传递函数为： ( ) ( ) 12121222 211 1 1 1 mppvccmpvc ppvcsc GGGGGGGGGG GGGGG sR sy + = ( ) ( ) 12121222 22121 1 1 1 mppvccmpvc mppvcc GGGGGGGGGG GGGGGG sf sy + + = ( ) ( ) 12121222 22121 2 1 1 mppvccmpvc mppvcc GGGGGGGGGG GGGGGG sf sy + + = 从总体上看，串级系统仍然是定值控制系统，因此，主被控变量在干扰作用下的过渡 过程和简单控制系统的过渡过程具有相同的品质指标和类似的形式。但是，和简单控制系 统相比，串级控制系统增加了一个随动系统的副回路，控制系统的复杂程度和仪表投资有 所增加，但却带来了一些好处：迅速克服副回路的干扰；该善对象的动态特性，使对象的 容量滞后减小；提高控制系统的工作频率。 前馈控制系统 我们熟悉的反馈控制是根据受控变量的偏差进行控制的，它们是闭环控制，这类控制 系统只有当受控变量出现偏差时，控制器才产生控制作用，以补偿干扰作用对受控变量的 影响，这种控制作用总是落后于干扰作用，是“不及时的控制。由于偏差产生的直接原 因是干扰作用的结果，对此采用前馈控制系统。前馈控制是种依据扰动作用的大小产生 控制作用的开环控制方式。其特点是当干扰产生后，并不等受控量受到影响便通过前馈控 制器产生控制作用，此前控制作用是及时的，运用恰当，可以使受控变量不会因扰动作用 而产生偏差。另外，因为前馈控制是开环控制，不存在稳定性问题，因而也就不存在控制 精度与稳定性的矛盾。 - 12 - 前馈串级控制系统：如二化的的加氢气温度控制。 均匀控制系统 均匀控制是以它的功能来命名的，从结构上看，可以是简单控制系统，也可以是串级 控制系统或其他形式。 比值控制系统 在化工、轻工、炼油等生产过程中，经常需要两种及两种以上的物料按一定比例混合 或参加化学反应。如果比例失调，就可能造成生产事故或发生危险。例如，川化硝酸厂的 氨氧化炉，氨和空气量必须保持一定比例，否则将使反应不能正常进行而影响生产。当氨 和空气比超过一定极限，将会引起爆炸。又如在锅炉燃烧过程中，需要保持燃料量和空气 量按一定比例混合进入炉膛，才能保证燃料经济燃烧。因此，比值控制的目的是为了实现 两种物料符合一定比例关系，使生产能够安全正常地进行。而比值控制系统所要控制的是 两个变量的比值，通常指的是两个流量的比值。生产中需要保持比值关系的两种物料，一 般说来其中必有一种处于主导地位，该料称为主动量。另一种随主动量而变化的物料称为 从动量。比值控制系统就是要实现从动量与主动量成一定的比值关系。 分程控制系统 在反馈控制系统中，一台控制器的输出一般只操纵一个控制阀。然而，在生产中也可 看到另一种情况，即是由一台控制器的输出去操纵两个或两个以上的控制阀，并且是按输 出信号的不同区间去操纵不同的控制阀。习惯上把这种控制方式称为分程控制。 问题： 1了解实习地点中控制回路的控制方式。 2了解一些调节器参数的工程整定方法（临界比例度法、衰减曲线法、反应曲线法、 经验法） 。 3调节器正反作用的确定。 2.5 计算机控制 2.5 计算机控制 要求：学习利用计算机控制温度、厚度等参数的方法，了解系统的结构，明确数据处 理的流程（即用程序实现数据处理的方法） 。 计算机控制的领域是非常广泛的，控制对象从小到大，从简单到复杂。计算机可以控 制单个电机或阀门，也可以控制和管理一个车间、整个工厂以至整个企业。计算机控制可 以是单回路参数的简单控制，也可以是复杂控制规律的多变量解耦控制、最优控制、自适 应控制乃至具有人类智慧功能的智能控制。 问题：实习中遇到的计算机控制系统都有那些？记录这些计算机控制系统的结构，功能。 2.6 单片机的应用 2.6 单片机的应用 要求： 认识利用单片机控制的系统组成原理、 工作方法、 加深对单片机的认识和了解。 - 13 - 2.7 专题讲座 2.7 专题讲座 针对现场先进的生产系统、设备、工艺流程等，聘请资深专家进行专题讲座，加强认 识，扩大视野。 2.8 企业的组织结构与管理 2.8 企业的组织结构与管理 了解现代化企业的组织结构与管理模式；了解现代化企业新产品研发的一般过程和手 段。 2.9 社会适应能力的培养 2.9 社会适应能力的培养 实习让学生有一个提前接触社会生活的机会，是同学们告别校园、踏入社会的一个跳 板。因此，同学们在实习时，一定要注意社会适应能力的培养，使自己在获取操作技能的 同时，知识和能力得到较大的提高。从而以良好的竞技状态，迎接社会的挑战。 1处理好师徒之间的关系 生产实习中，大部分时间是生产实习单位的技术人员与师傅指导学生。由于单位技术 人员们主要关心的还是其生产上的任务完成情况，加之给的生产实习费常常是直接交与该 单位主管部门， 使指导实习的人员没有感觉到直接利益关系， 在指导过程中， 指导的详细、 耐心与否就在很大程度上取决于技术人员与学生之间在实习期间建立的关系情况。因此， 同学们在这一方面一定得对自己有一个正确的定位：我们到工厂不光是学习技术上东西， 同时还是学习如何与人相处。例如，在曾经的一次实习中，每周一次工厂里搞清洁，所有 的工人师傅都忙着打扫，但是实习的同学却形同外人，都站在旁边观看，竟然没有一个同 学动手。就静静的等别人打扫得干干净净，自己享用就是。到后来，就听见这些同学抱怨 工人师傅不理他们，对他们不热情，实习的效果也就可想而知了。 工厂是个小社会，这里有各种不同层次，不同性格的人。学生入厂后第一关是与师傅 的关系，有的师傅是热心肠，性格豪爽；有的师傅则性格谨慎，不愠不火。如果师徒性格 不和， 师徒关系就难以融洽。 经常会出现师傅怪徒弟太莽撞， 徒弟怪师傅难以接近等抱怨。 同学们应该尽量了解师傅的性格，采取正确的方法建立好师徒关系。 实习中还经常出现因工作条件较重要，且对学生技术状况不了解而不让学生动手的情 况，还有个别师傅因对行业不满而对学生说些消极的话，还有师傅可能会因为师徒关系的 融洽而带着学生抽烟、酗酒、赌博等。面对这些现象时，同学们应该要有良好的心理承受 能力和正确态度。 2树立乐观的人生观 在实习中常常会遇到这样或那样的问题，一般来说主要是技术方面和师徒关系这两方 面的问题。技术方面主要是实习中接触的很多东西是同学们正在学或者是将来要学的，有 些是同学们根本就没学过的，还有很多是综合知识的应用，因此，面对这些知识时，同学 们有时会感到无从下手，如果加上和师傅关系又没有搞好，甚至会感到一种学习上的挫败 - 14 - 感。其实这是一种正常的现象，任何学习的过程都不是一帆风顺的，面对问题，不要一开 始就被困难吓倒，同学们应该做的就是多思考，勤提问，一步一步的解决问题。不管是学 习或者今后参加工作，充满自信，性格开朗，不怕失败的这样一种积极乐观的人生观很是 重要。 第 3 章 实习单位介绍第 3 章 实习单位介绍 3.1 电工与电气信息实验中心 3.1 电工与电气信息实验中心 3.1.1 实验中心简介 3.1.1 实验中心简介 电子信息工程学院所属电气信息实验中心经过多年来的建设，尤其是通过实施“中地 共建基础实验室项目” 、 “日元贷款项目” 、 “国际合作 Rockwell 实验室建设”等项目，先 后添置了成批的教学实验课程、科研急需的实验设备。电气信息实验室确保电信院各本科 专业培养需要，以四川省高校省级重点实验室“测控技术与自动化”实验室为学科群实践 能力培养建设为室，先后整合建成了电子技术与集成电路室、高频电路与通信原理室、信 号和控制室、传感技术室、计算机与固网通信室、电气工程室、自动化与罗克韦尔室、电 子工艺实习与学生课外科技室等实验分室，形成了学生实验和实践技能教学培养新体系和 基地，学科群整体实力稳步提高、协调发展。在培养学生实践能力方面实施了基本实验技 能为主、独立设计能力为辅、作了培养学生创新能力计划，开设了一系列有较高水平的综 合性、设计性和提高性实验。 电气信息实验室面向全校 11 个专业，每年承担 1500 余学生的实验教学任务，开设 45 门课程实验（单独设课 2 门） ，开设实验项目 200 余个，还承担了 15 门电气信息、仪器 仪表等电类专业的电子工艺实习、校内实习、专业综合实习、专业课程设计、毕业设计等 实践教学工作。另外，室每年举办各种类型的学生课外科技培训活动，年参加人次约 100 左右。每年实验教学工作量达 23 万余人学时。 电气信息实验室现有实验用房 16 间，实验面积 1500m2；拥有各类教学及科研仪器设 备 1400 余台（套） ，总价值 870 余万元，仪器设备的利用率超过 90%。 电气信息实验室现有教学用计算机 90 台，包括 2001 年购置的同创神舟 8600 型计算 机 30 台、2003 年购置的方正文祥 E620 型计算机 4 台、2003 年购置的艾讯工控机 12 台、 2006 年购置的 DELL 计算机 40 台、2006 年购置的方正文祥 E630 型计算机 4 台。 室结合实践教学改革研究， 积极开展实验设备的自研工作， 先后研制了电子技术实验 用的近千块电路板及其他实验辅助器件，电子技术实验用的实验教学录像带和投影胶片， 集成电路实验系统，EDA 技术实验系统、单片机原理及应用实验系统，传感器原理及应用 实验系统等。 电气信息实验室结合学校的发展规划，制定了实验室的管理措施和相应的规章制度， 初步实现了岗位责任制度，实现了管理工作制度化、规范化、有章可循。建立了实验室计 划总结、记录等各种资料的档案，强化管理措施，提高仪器设备的利用率和实验教学的开 - 15 - 出率。充分利用学校现有条件，向学生开放实验室。 实验教学室按照学校的有关规定， 制定有全面的仪器设备及低质易耗品管理制度； 同 时按照这些管理制度，对室各实验室的仪器设备和材料等实行严格有效的管理和及时可靠 的维护，以此保证实验教学的顺利进行。对一般实验仪器设备，实行所属实验室责任人管 理。各实验室都有实验仪器设备和材料的明细账目，实验仪器设备借出、归还记录，实验 仪器设备使用、维护、修理、损坏记录等；有毒、易爆危险品指定专人专地保管；低质易 耗品实行专人领取，专人保管，领用、消耗登记的制度。对大型精密仪器（10 万元以上） ， 指定了专人进行管理，建立了完整的技术档案，内容包括：产品出厂的技术文件资料，运 行使用、维护检修等原始资料。管理人认真填写设备处下发的设备履历本和使用记录本。 实验教学室的固定资产帐、物相符率达 100，设备完好率达 95以上。 3.1.2 校内生产实习要求及内容 3.1.2 校内生产实习要求及内容 要求学生通过校内生产实习，熟悉常用电子学仪器及仪表，各类电磁学仪器及仪表， 了解各类基本传感器性能，了解虚拟仪器的基本设计原理与方法等。 岗位设置： 电磁学仪器及仪表实验室； 单片机技术实验室； 传感器技术实验室； 计算机技术实验室。 3.2 四川化工总厂 3.2 四川化工总厂 四川化工总厂坐落在富饶美丽的天府之国成都市青白江区， 是中国特大型化工企 业之一。 工厂于一九五六年动工兴建， 五十年代末期建成中国第一套国产化中型氮肥装置； 八十年代初期建成中国第一套大型三聚氰胺引进装置。川化既是中国最大的合成氨、氮肥 生产基地，中国最大的三聚氰胺生产基地，又是中国最大的高纯氩气生产厂，中国三大催 化剂生产基地之一。该厂的设备及控制技术在国内处于领先地位，有达到国际先进水平的 大型生产设备，自动控制、过程控制、自动检测系统，自动化水平很高。现有职工一万余 名，固定资产六亿五千万元，拥有化工生产、供销储运、设备修造、工程设计、建筑安装、 研究开发、培训教育和生活服务的配套队伍和技术设备，具有年产值三亿多元，年税利一 亿元的生产经营能力。 四川化工总厂可供测控专业学生实习的内容有：计量检定技术、自动控制技术、数据 采集、电气控制、温度控制、DCS 控制、单片机运用、计算机控制以及配送电系统等，覆 盖了测控专业的绝大多数内容。可供实习的单位有：计量中心、一化分厂、二化分厂、三 胺分厂、硝酸分厂、硫酸分厂和动力分厂等。 70 年代以前， 川化大部分使用前苏联的机械控制装置， 这类控制装置体积庞大、 笨重。 生产过程中主要考人工操作，简单的控制系统大多数是单输出、单输入系统；被控参数主 - 16 - 要是温度、压力和液位四种参数。现在，川化的大多数分厂和车间已经进行了技术改造， 但还是有少数分厂拥有这类设备，如动力厂供电车间的一些装置。 70-80 年代，川化在这时期引进了日本横河公司生产的自控仪表。主要是由气动、电 动式仪表组成，实现了远距离的控制，以后逐渐发展为 8 位单片机控制的智能仪表。这一 类型的仪表在川化各分厂均有应用，如老三胺、硫酸、硝酸、二化分厂。 80 年代，的计算机控制系统在川化有少量应用后很快被 DCS 系统取代。80-90 年代， 川化引入大量先进的 DCS 控制系统，如一化的合成氨系统，二化和三胺的 DCS 系统。 在川化的实习步骤可分为： 第一步：了解工艺流程，学习工艺原理，了解关键工艺上要求达到的指标和参数。 第二步：了解具体的控制回路和数据采集点。 第三步：了解其 DCS 系统结构。 第四步：了解 DCS 系统的软件组态。 第五步：了解一次及二次仪表的检定与校准。 3.2.1 一化分厂 3.2.1 一化分厂 1生产工艺 问题：了解一化的工艺流程。 2典型控制系统 H2/N2比值调节系统 问题：该工艺对象的特点是？该系统的主要被控参数为？为克服其大滞后对控制性能 的影响而采用的措施是？ 空气流量调节系统 问题：为什么空气管道的流量的检测没采用孔板流量计检测？是采用的什么来检测？ 燃烧气流量调节 问题：CO2吸收塔液位控制方式是什么？ 管网压力控制 水碳比控制 3DCS 系统 合成氨系统引进自美国 TCSBORO 公司，该套装置功能强、控制方式先进、可以控制的 对象多。采用模块系统，使整套系统稳定，但价格偏贵，综合而言，性价比还是较不错。 问题：该系统结构？采用的何种通信方式？ 3.2.2 二化分厂 3.2.2 二化分厂 1生产工艺 二化生产的主要产品是合成氨和尿素。氨由氮和氢两种元素组成，氮的来源是由空气 取得，而氢的来源是多种多样的，主要是由能产生热能的燃料，如天然气、液态烃和煤与 - 17 - 水蒸汽反应而制得。其生产工艺主要经过四道工序： （1）原料天然气的压缩与脱硫； （2）粗合成气的制备（转化与变换） ； （3）合成气的净化（脱硫与甲烷化） ； （4）粗合成气的压缩和氨的合成。 在实际的生产过程中，要实现上述工序和回收能量，还要增加一些必要的措施。二化 的具体的工艺流程在此不作多说，留待同学实习时自己去了解，希望同学们将其具体工艺 流程画出。 2控制系统 为保证以上的工艺过程顺利进行，涉及到多种的控制系统。如在脱硫这一步，采用的 为串级控制。天然气加氢，则采用了比值控制。而一段转化炉的炉膛负压控制则是通过一 个调节器来实现的。二段转化炉则是一个典型的炉温控制系统。下面就原料加热器出口温 度的调节作一简单介绍： (1) 脱硫系统的自动控制 如下图所示：由 102-J 来的原料气在进入加氢器 101-D 之前，要利用加热器 103-B 提 高气体的温度使其稳定在 350左右。在该调节系统中，原料气的温度为主参数，燃烧气 压力为副参数，故 TRAC-41 为主调节器，其输出作用为副调节器 PIC-41 的设定植。影响 主参数温度波动的因数主要有两个：一是原料气的流量，二是燃烧气的压力。由于原料的 压力流量是随生产负荷而变化的，是一个不可控因数，因此该系统的温度控制是通过改变 燃烧气的流量来表达控制要求的。 如果没有副调节器 PIC-41， 则在燃烧器压力变动的时候， 由于主调节器 TRAC-41 要等到温度变化发生后，才会去矫正调节阀的开度，因此造成调节 作用的滞后， 是系统稳定性变坏。 采用串级控制时， 在燃烧器压力发生变化时， 由于 PIC-41 的调节作用，在温度变化之前，就对调节阀的开度进行了矫正，就比单靠 TRAC-41 直接去 控制调节阀来得及时多了。 问题：该控制系统是属于什么控制系统（串级、前馈、前馈-串级）？ (2) 原料天然气加氢的比值控制 (3)一段转化炉的自动控制 (4) 氢氮比控制回路 大型合成塔装置的合成塔进口 H2N2是一个非常重要的参数，控制品质的好坏直接影 响到氨合成率、能源、整个装置的稳定性。由于从二段炉进口到合成塔进口之间管道长、 反应容器多、纯滞后大、干扰因素多，因而 H2N2也是氨厂中最难控制的变量。 在采取的串级反馈加前馈方案中，被调参数(主环测量)是合成气的 H2N2，付环测量 取自能较快反应合成气H2N2变化的低变出口氢含量， 而调节参数是引入二段炉的空气量， 控制回路输出作为空气放空阀调节器的外给定。前馈调节是为了避免负荷波动对 H2N2的 影响。 人工调节 H2N2有0.2 的波动， 机控后， 偏差在0.015 以内。 从 87 年 2 月到目前， - 18 - H2N2回路的长期投运在稳定操作，增产节能方面发挥了重要作用。同时 H2N2的稳定自 控也为进行最佳设定点控制打下了良好的基础。 (5) 一段炉燃烧控制回路 对燃烧过程的控制是目前节能方面的重大课题。川化厂一段炉消耗的燃料气占装置燃 气量的 80以上。在燃烧过程中，空气不足造成燃烧不完全，能耗直接上升，空气过量又 将燃烧热损失在烟气中，因此，燃烧控制回路的目的就是保持空气量与燃料气量的最佳比 值，从而提高燃烧效率，由于烟气残氧含量恰当的反应了燃烧效率，采取了以残氧含量为 被调参数，以烟道引风机转速为调节参数的加死区 PI 调节方案。当残氧含量在给定偏差 以内时，输出保持，避免引风机转速频繁波动，稳定燃烧过程和引风机的工作状态。当一 段炉炉膛负压或辅锅负压越强时，辅助也保持，防止负压太小炉膛向外喷火、负压太大炉 膛漏风量过多。 - 19 - 手操时， 残氧含量波动2， 工艺指标残氧含量 35， 机控后， 波动减少在0.165 以内，含量稳定在 24左右，使燃烧效率得到较大提高(2025)。据试验，当 残氧含量在允许的范围内降低 1，可节约燃气 200m 3h 全年共 160 万 m3。因此，保证控 制回路的投运率有明显的经济效益。 (6) 一段炉出口温度控制回路 当一段炉的操作压力、水碳比、触媒活性一定时，一段炉原料气的转化率是出口温度 的函数，对出口温度进行控制的目的就是稳定出口温度，并在保证转化率的前提下适当降 低温度从而节约燃料，延长炉管和触媒的使用寿命。人工操作时，出口温度波动范围是 8，机控后，与设定点偏差小于1.31。由于一段炉出口温度的稳定还利于整个热工 系统和后续工段的稳定，因此该回路也受到工艺人员的欢迎。为了防止燃料气压力高而脱 火，设置了压力回路和温度回路的低选。 (7) 合成塔驰放气控制回路 惰性气体 Ar、CH4隋 H2、N2进入氨合成塔后会降低 H2，N2的分压，降低氨的合成率， - 20 - 影响产量。由人工进行惰性气的驰放