化工仪表及自动化教案第12章

化工仪表及自动化教案第12章CONTENTS章节概述与目标化工仪表基础知识自动化控制系统概述化工仪表在自动化控制中的应用自动化控制系统的调试与运行化工仪表及自动化的发展趋势与挑战章节概述与目标01本章主要介绍了化工仪表及自动化的基本概念、原理和应用。首先阐述了化工仪表的分类、功能及特点，然后深入探讨了自动化控制系统的组成、工作原理和设计方法。此外，还介绍了常见的化工仪表和自动化控制策略，以及它们在化工生产中的应用实例。章节内容简述010302能够分析和设计简单的自动化控制系统，了解常见的控制策略和算法。掌握化工仪表的分类、功能及特点，理解自动化控制系统的基本组成和工作原理。04培养学生的实践能力和创新意识，提高学生的综合素质和解决问题的能力。熟悉常见的化工仪表和自动化控制设备，了解它们在化工生产中的应用。学习目标与要求化工仪表的分类、功能及特点；自动化控制系统的组成、工作原理和设计方法；常见的控制策略和算法。重点自动化控制系统的分析和设计；复杂控制策略和算法的理解和应用；化工仪表和自动化控制设备的选型和应用。难点重点与难点化工仪表基础知识02分类按测量原理可分为机械式、电子式、智能式等；按被测参数可分为温度、压力、流量、液位等仪表。功能化工仪表是实现化工生产过程中各种物理量、化学量的测量、显示、记录和控制的重要工具，对于保障生产安全、提高产品质量和产量具有重要意义。化工仪表的分类与功能测量原理不同类型的化工仪表采用不同的测量原理，如温度仪表采用热电偶、热电阻等原理，压力仪表采用弹性元件变形等原理。误差分析化工仪表在测量过程中会受到多种因素的影响而产生误差，包括系统误差、随机误差和粗大误差等。为了减小误差，需要采取合理的测量方法和数据处理技术。测量原理及误差分析在选择化工仪表时，需要根据生产需求、测量范围、精度要求、环境条件等因素进行综合考虑，选择适合的仪表型号和规格。选型化工仪表的安装位置和方式对其测量精度和使用寿命有很大影响。在安装时需要遵循相应的规范和标准，确保仪表安装牢固、接线正确、调试方便。同时，还需要注意防护措施，如防震、防潮、防腐等。安装仪表的选型与安装自动化控制系统概述03VS自动控制系统通常由控制器、执行器、被控对象和测量变送器等基本环节组成。分类根据系统结构和控制原理的不同，自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统两大类。其中，闭环控制系统又可细分为单回路控制系统、多回路控制系统和串级控制系统等。组成自动控制系统的组成与分类系统受到扰动后，能够恢复到原来平衡状态的能力。稳定性是控制系统最重要的性能指标之一。系统受到扰动后，过渡到新的平衡状态所需时间的多少。快速性好的系统能够迅速响应输入信号的变化。系统输出量与给定输入量之间的一致程度。准确性高的系统能够减小稳态误差，提高控制精度。稳定性快速性准确性控制系统的性能指标明确控制要求、选择控制方案、设计控制器、选择执行器和测量变送器等。设计步骤控制器设计执行器和测量变送器选择系统调试与投运根据被控对象的特性和控制要求，选择合适的控制规律，设计控制器的结构和参数。根据控制要求和现场条件，选择合适的执行器和测量变送器，并进行相应的安装和调试。完成控制系统的安装和接线后，进行系统调试和投运，确保系统能够正常运行并满足控制要求。控制系统的设计与实施化工仪表在自动化控制中的应用04

温度测量仪表的应用热电偶温度计利用热电效应测量温度，具有测量范围广、精度高、稳定性好等特点，在化工生产中广泛应用于高温测量。热电阻温度计利用金属导体的电阻随温度变化的特性来测量温度，适用于中低温测量，具有测量精度高、稳定性好等优点。红外测温仪通过测量物体辐射的红外能量来计算温度，适用于远距离、非接触式测温，具有响应速度快、测量范围广等优点。利用弹性元件（如弹簧管、膜片等）在压力作用下产生变形来测量压力，具有结构简单、价格低廉等优点，但精度较低。弹性式压力表将压力转换为电信号进行测量，如压电式、压阻式等，具有高精度、高稳定性等特点，但价格较高。电气式压力表利用液体传递压力的原理进行测量，具有测量范围宽、精度高等优点，但结构复杂、维护困难。液压式压力表压力测量仪表的应用速度式流量计根据流体速度来测量流量，如涡轮流量计、涡街流量计等，具有高精度、高可靠性等特点，但价格较高。差压式流量计利用流体流过节流装置时产生的差压来测量流量，如孔板流量计、喷嘴流量计等，具有结构简单、价格低廉等优点，但精度较低。容积式流量计通过测量流体体积来计算流量，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计等，具有高精度、宽测量范围等优点，但结构复杂、维护困难。流量测量仪表的应用利用液柱或物料堆高度产生的静压力来测量物位，如压力式液位计、差压式液位计等，具有结构简单、价格低廉等优点，但精度较低。静压式物位计根据浮子或浮筒在液体中的浮力变化来测量物位，如浮球液位计、浮筒液位计等，具有高精度、高稳定性等特点，但价格较高。浮力式物位计利用物料与电极间电容的变化来测量物位，适用于固体物料和液体的测量，具有高精度、非接触式测量等优点。电容式物位计物位测量仪表的应用自动化控制系统的调试与运行05熟悉控制系统结构、原理和设计要求，准备调试工具和测试设备。调试前的准备工作调试步骤调试方法按照先局部后整体、先硬件后软件的原则进行调试，包括电源检查、信号测试、控制逻辑验证等。采用模拟测试、实际运行测试和故障模拟测试等方法，确保控制系统功能正常、性能稳定。030201控制系统的调试步骤与方法实时监测控制系统的运行状态，包括电源、信号、执行机构等是否正常。定期对控制系统进行维护，包括清洁设备、紧固接线、更换易损件等。发现故障时及时进行处理，包括故障诊断、原因分析、修复措施等。运行监控日常维护故障处理控制系统的运行与维护检查电源线路、开关和保险丝等，确保电源供应稳定可靠。检查信号线路、传感器和执行机构等，确保信号传输准确可靠。检查控制程序、逻辑关系和参数设置等，确保控制逻辑正确无误。根据具体情况进行分析和处理，如机械故障、环境干扰等。电源故障信号故障控制逻辑故障其他故障常见故障分析与处理化工仪表及自动化的发展趋势与挑战06随着人工智能和机器学习技术的发展，化工仪表将越来越智能化，能够实现自适应、自学习和自优化等功能。智能化化工生产对仪表的测量精度要求越来越高，未来化工仪表将向更高精度、更稳定可靠的方向发展。高精度化无线通信技术的发展为化工仪表的无线化提供了可能，未来化工仪表将实现无线传输和远程控制等功能。无线化随着微电子技术和集成电路技术的发展，化工仪表将实现更高程度的集成化和小型化。集成化化工仪表的发展趋势智能化控制网络化控制多变量控制预测性维护自动化控制技术的发展趋势未来自动化控制技术将越来越智能化，能够实现自适应控制、智能优化控制等功能。化工生产过程中的变量越来越多，未来自动化控制技术将实现多变量协同控制和优化控制等功能。随着工业物联网技术的发展，自动化控制技术将实现设备之间的互联互通和远程监控等功能。通过数据分析和预测技术，自动化控制技术将实现设备的预测性维护和健康管理等功能。技术挑战：化工仪表和自动化控制技术的发展面临着技术瓶颈和创新挑战，需要不断推动技术创新和研发。安全挑战：化工生产过程中存在着各种安全隐患和风险，需要加强安全管理和防范