流程工业自动化技术

流程工业自动化技术董超2012 11 流程工业 工业领域 可以按照生产方式分为两大类 分别是不间断连续生产方式的 如石化 化工行业统称为流程工业 另一种是非连续性生产的方式 如汽车制造业 称为离散工业 流程工业 是德国PROCESS全部版权在中国的惟一授权杂志 创刊于1998年 以新闻资讯 人物专访 热点论坛 技术专辑 大事回放 展会追踪 商务连线等形式全面报道 深度分析流程工业生产过程中的管理 工艺 技术和设备信息及典型案例 为中国石油石化 化工 制药 电力 环保水处理等流程行业提供领先实用的企业级解决方案 流程工业 制药专刊2012年第3期 综合自动化技术 综合自动化技术是一个动态广义的概念 随着科学技术的进步和生产的发展 其内涵不断扩充和深化 综合自动化系统不仅包括我们熟悉的各种简单复杂的自动化调节系统 顺序逻辑控制系统 自动批处理控制系统 连锁保护系统等 也包括各生产装置先进控制 企业实时数据集成 生产过程流程模拟与优化 生产设备故障诊断和维护 根据市场和生产设备状态进行生产计划和排产调度系统 以产品质量和成本为中心的生产管理系统 营销管理系统和财务管理系统等 涉及到产品物流增值链和产品生命周期的所有过程 现代企业的综合自动化系统包括PCS 生产过程系统 MES系统 生产执行系统 和ERP系统 企业资源管理系统 过程控制系统 ProcessControl 以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统 这里 过程 是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程 表征过程的主要参量有温度 压力 流量 液位 成分 浓度等 通过对过程参量的控制 可使生产过程中产品的产量增加 质量提高和能耗减少 一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式 这是过程控制的主要方式 过程控制系统 ProcessControl 过程控制系统 ProcessControl 过程控制系统 ProcessControl 过程控制系统的组成 以液体贮槽的液位控制为例说明过程控制系统的基本构成 贮槽液位原理图 如图所示 过程控制系统的组成 眼 观察玻璃管液位计 测量元件 指示高度 大脑 将液位高度与期望高度进行比较 经过思考估算出需要改变的流出量 然后发出动作命令 手 根据命令改变出口阀门开度 相应地增减流出量 使液位保持在合理的范围内 过程控制系统的组成 液位变送器 检测并变换成统一标准信号送到控制器 自动控制器 接收变送器信号与液位期望值进行比较 根据偏差按某种规律运算 运算结果送给执行器 调节阀 执行器 将控制器指令信号转换成相应的位移信号 驱动阀门动作 改变液体流出量 实现液位的自动控制 过程控制系统的组成 由液体贮槽的液位控制可知 过程控制系统是由被控对象 测量与变送装置 控制器 执行器组成 如果把测量与变送装置 控制器 以及执行器统称为自动化装置 则过程控制系统是由被控对象和自动化装置两部分组成的 过程控制系统的任务 就是当被控对象受到干扰使被控变量 温度 压力 流量 液位 成分等 产生偏差时 能够及时检测 并通过合理地调节操纵变量使被控变量回到给定值 常用术语 被控对象 需要实现控制的设备 机器或生产过程称为被控对象 简称对象 如本例中的液体贮槽 被控变量 对象中需要进行控制 保持数值在某一范围内或按预定规律变化 的物理量称为被控变量 如本例中的贮槽液位 操纵变量 受到控制装置的操纵 用以使被控变量保持在设定数值的物料或能量变量称为操纵变量 如本例中的液体流出量 干扰 扰动 除操纵变量外 作用于对象并使被控变量发生变化的因素称为干扰 扰动 如本例中的液体流入量 设定值 按照生产工艺的要求为被控变量规定的所要达到或保持的数值称为给定值 设定值 如例中 为了防止槽内液体溢出或抽空 规定贮槽液位保持在贮槽50 的高度比较合理 偏差 在过程控制系统中通常把测量值减给定值称为偏差 单回路控制举例 左图采用了一台液位变送器 LT 一台液位控制器 LC 和一个用于控制液位的执行器 LV 由于回路数较少 故将数字编号省略了 单回路控制举例 PI图的识别 仪表图形符号 仪表图形符号可用来表达工业自动化仪表所处理的被测变量和功能 还可以表示仪表或元件的名称 仪表图形符号是直径为12mm的细实圆圈 并在其中标有仪表位号 仪表位号由字母代号和数字编号组成 PI图的识别 仪表位号按被测变量不同进行分类 同一个装置 或工段 的同类被测变量的仪表位号中顺序号是连续的 在工艺控制流程图