《基于智能仪表的加氢反应控制系统(共34页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于智能仪表的加氢反应控制系统(共34页).doc（34页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上基于智能仪表的加氢反应评价装置控制系统设计第一章 基于智能仪表的加氢反应装置介绍（绪论）装置由智能仪表控制与操作。采用工控机控制。实现对温度、流量、压力、开关电磁阀的自动控制与测量值检测，工艺流程、控制流程、反应炉升温恒温状态、控制参数、各过程量瞬时值在计算机工控机屏幕上显示。实验过程中的各过程量，根据所设定的打印时间自动打印记录。根据产物计算公式，对实验结果进行制表、打印与数据储存。为确保装置安全运行，装置设有温度、压力、流量、液位上下限自动报警和压力安全保护。在石化专用设备方面，常减压蒸馏装置单系列达到年产1000万吨，其中常压塔直径达到900010000mm，减
2、压塔直径达到16000mm。催化裂化装置达到年产400万吨，其中反应器直径达到80009000mm，再生器直径达到15600mm。加氢装置规模达到年产200万400万吨，其中加氢裂化反应器的外直径达到5000mm以上，壁厚将达到300mm，单台重量将达到1000吨以上。煤液化加氢反应器直径达到5500mm，壁厚达到340mm，单台重量达到2040吨。单系列乙烯生产装置的规模达到年产80万吨到100万吨，其中裂解炉单台年生产能力将达到10万15万吨。聚乙烯和聚丙烯装置年生产规模达到40万吨，其中反应器直径达到8000mm。PTA装置规模达到年产45万60万吨，其中复合钛材氧化反应器直径达到760
3、0mm以上。石化设备大型化，也拉动了通用设备向大型化、高精度、长寿命方向发展。如在年产400万吨催化裂化装置中，压缩机功率达到6000kW；年产300万吨加氢裂化装置用的往复式压缩机功率达到5000kW，排气压力达到20MPa。裂解气压缩机是乙烯裂解装置中最关键的设备，流量达到Nm3/h，功率达到45000kW。丙烯压缩机流量达到Nm3/h，功率达到31000kW，乙烯压缩机流量达到19350Nm3/h，功率达到7400kW。高压聚乙烯超高压往复压缩机排气压力达到350MPa。年产45万吨PTA装置用的空气压缩机功率达到25000kW，给4.8万空分装置配套的空气压缩机功率达到23000kW。
4、面对石化生产规模重大变化以及石化设备大型化，不少制造企业在制造技术和制造装备上都不适应，过去攻关过的设备又要重新进行攻关，无论在设计技术，还是在加工技术、焊接工艺、热处理工艺、无损伤工艺上都需要进一步改进，其他一些特殊设备如聚乙烯和聚丙烯后加工设备-挤压造粒机组，一直依赖进口。石化生产装置的生产过程自动控制系统-DCS系统，也一直从国外引进。加氢反应试验装置是三个催化剂装量为500ML的反应器的串级反应试验装置。固定床反应器，装置配有新氢流路、补氢流路、吹扫N2流路和循环氢四条气体流路。根据不同试验要求可实现不同氢油比条件下的加氢催化反应。不但适合轻质油为原料，还可用于重质油加氢工艺。氢气流路
5、设置压力调节阀，控制和稳定反应器入口压力，高分离罐分离气体出口设有背压阀和气动调节阀，稳定反应器出口压力。气体流量采用质量流量控制器实现流量的自动检测和控制。反应炉采用六段加热与控制，保证催化剂在足够的等温区内实现等温反应。气体产物在线计量放空或接收，液体产物可进入分馏塔和稳定塔，进行产品切割和收集。装置可进行单程和循环反应。根据循环氢的流量和反应器出口压力变化，实现新氢补充量的自动控制与检测。 装置由智能仪表控制与操作。采用工控机控制。实现对温度、流量、压力、开关电磁阀的自动控制与测量值检测，工艺流程、控制流程、反应炉升温恒温状态、控制参数、各过程量瞬时值在计算机工控机屏幕上显示。实验过程中
6、的各过程量，根据所设定的打印时间自动打印记录。根据产物计算公式，对实验结果进行制表、打印与数据储存。为确保装置安全运行，装置设有温度、压力、流量、液位上下限自动报警和压力安全保护。采用AI智能调节器与工控机构成控制系统的优点在于,可靠性高,故障率低,测控精度高,适合工业现场长期连续运行.由于采用(DCS)分布式结构,小型装置的检测与控制由仪表来完成,过程的管理由工控机实现.当工控机故障时,只影响计算机管理与数据显示记录等功能,现场仪表仍能正常检测控制;当某台仪表故障时,只需单独处理该仪表即可,不影响其他控制回路,大大提高了控制系统的可靠性.本系统主要由三大部分组成：三维力控ForceContr
7、olV6.1监控组态软件进行上位监控。宇电智能仪表进行系统的信号采集处理与控制。传感器进行信号的采集如：温度，压力，液位等等。 第二章 煤加氢液化工艺流程介绍2.1 煤加氢液化机理煤与石油、汽油在化学组成上最.明显的差别是煤的氢含量低，氧含量高，H/C原子比低，O/C原子比高；两者分子结构不同，煤的机质是由24或更多的芳香环构成,呈空间立体结构的高分子缩聚物,而石油分子主要是由烷烃,芳烃和环烷烃等组成的混合物;且煤中存在大量的无机矿物,因此,要将煤转化为液体产物,首先要将煤的大分子裂解为较小的分子,提高H/C原子比,降低O/C原子比,并脱除矿物.2.2煤加氢液化工艺介绍 本煤加氢液化采用的是德
8、国IGOR工艺,其详细流程如下:煤与循环溶剂再加催化剂与氢气一起依次进入煤浆预热器和煤浆反应器，反应器的操作温度为470，反应压力降到30Mpa，反应器顶端排出的液化产物进入高温分离器，在此，重质物料与气体及轻质油蒸气分离，由高温分离器下部减压阀排出的重质物料经减压闪蒸分出残渣和闪蒸油，闪蒸油又通过高压泵打入系统与高温分离器分出的气体及轻油一起进入第一固定床反应器，该反应器温度为350420，在此进一步加氢后进入中温分离器，中温分离器分出的重质油作为循环溶剂，气体和轻质油蒸气进入第二固定床反应器又一次加氢，再通过低温分离器分出提质后的轻质油产品，气体再经循环氢压机加压后循环使用。为了使循环气体
9、中的氢气浓度保持在所需要的水平，要补充一定数量的新鲜氢气。液化油在此工艺经两步催化加氢，已完成提质加工过程。IGOR直接液化工艺IGOR把煤的的直接液化与循环溶剂加氢和液化油提质加工串联在一套高压系统中，可以减少能量损失，因为避免了分立流程物料降温降压又升温升压的重复过程，经过这样的改进，液化厂的投资可节约20左右。并且能够降低碳的损失量，在固定床催化剂上把CO甲烷化。2.3.主要技术指标： .反应温度：最高操作温度600； 2.反应压力：最高操作压力30Mpa；3.压力全部采用变送输出，电动压力调节阀控制4.液位全部采用差压变送测量，电磁阀精确控制； 5.设有在线取样阀，可对低沸点物进行在线
10、取样和离线分析取样。 第三章 ForceControlV6.1监控组态软件3.1 ForceControlV6.1监控组态软件简介与特点力控ForceControlV6.1监控组态软件是北京三维力控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，总结多年的开发、实践经验和大量的用户需求而设计开发的高端产品，V6.1在秉承V5.0成熟技术的基础上，对历史数据库、人机界面、I/O驱动调度等主要核心部分进行了大幅提升与改进，重新设计了其中的核心构件，力控6.1开发过程采用了先进软件工程方法：“测试驱动开发”，使产品的品质得到了充分的保证。 与力控早期产品相比，力控6.1产品在数据处理性能、容错能力、界面容器、报
11、表等方面产生了巨大飞跃。 典型的计算机控制系统通常可以分为设备层、控制层、监控层、管理层四个层次结构，构成了一个分布式的工业网络控制系统，其中设备层负责将物理信号转换成数字或标准的模拟信号，控制层完成对现场工艺过程的实时监测与控制，监控层通过对多个控制设备的集中管理，以完成监控生产运行过程为目的，管理层实现对生产数据进行管理、统计和查询。监控组态软件一般是位于监控层的专用软件，负责对下集中管理控制层，向上连接管理层，是企业生产信息化的重要组成部分。力控R监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成，它提供了良好的用
12、户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能，比如在分布式网络应用中，所有应用（例如趋势曲线、报警等）对远程数据的引用方法与引用本地数据完全相同，通过“组态”的方式可以大大缩短了自动化工程师的系统集成的时间，提高了集成效率。力控R监控组态软件能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯，它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合，达到集中管理和监控的目的，同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，实现与“第三方”的软、硬件系统进行集成。主要特点：方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种
13、格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量；强大的分布式报警、事件处理，支持报警、事件网络数据断线存储，恢复功能；支持操作图元对象的多个图层，通过脚本可灵活控制各图层的显示与隐藏；强大的ActiveX控件对象容器，定义了全新的容器接口集，增加了通过脚本对容器对象的直接操作功能，通过脚本可调用对象的方法、属性；全新的、灵活的报表设计工具：提供丰富的报表操作函数集、支持复杂脚本控制，包括：脚本调用和事件脚本，可以提供报表设计器，可以设计多套报表模板，报表文件格式兼容Excel工作表文件，支持图表显示自动刷新，可输出多种文件格式： Excel、
14、TXT、PDF、HTML、CSV等。2. 互联网时代的骄傲提供在Internet/Intranet上通过IE浏览器以“瘦”客户端方式来监控工业现场的解决方案；支持通过PDA掌上终端在Internet实时监控现场的生产数据，支持通过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯；面向国际化的设计，同步推出英文版和繁体版，保证对多国语言版的快速支持与服务；力控软件内嵌分布式实时数据库，数据库具备良好的开放性和互连功能，可以与MES、SIS、PIMS等信息化系统进行基于XML、OPC、ODBC、OLE DB等接口方式进行互连，保证生产数据实时地传送到以上系统内。3. 强大的移动网络支持通
15、过移动GPRS、CDMA网络与控制设备或其它远程力控节点通讯,力控移动数据服务器与设备的通讯为并发处理、完全透明的解决方案，消除了一般软件采用虚拟串口方式造成数据传输不稳定的隐患，有效的流量控制机制保证了远程应用中节省通讯费用。4. 完整的网络冗余及软件容错解决方案作为民族产业的大型SCADA、DCS软件，力控软件支持控制设备冗余、控制网络冗余、监控服务器（双机）冗余、监控网络冗余、监控客户端冗余等多种系统冗余方式。 力控软件支持控制设备冗余如SIEMENS公司的S7400H,GE的GE9070系列PLC的冗余模式，支持普通的232、485、以太网等控制网络的冗余，支持控制硬件的软冗余切换和硬
16、冗余切换。5. 稳定的通讯处理支持通过RS232、RS422、RS485、电台、电话轮循拨号、以太网、移动GPRS、CDMA、GSM网络等方式和设备进行通讯。 支持主流的DCS、PLC、DDC、现场总线、智能仪表等1000多种厂家设备的通讯。支持离线诊断，在开发环境下可以诊断是否正常通讯。支持不同协议的设备在一条通讯链路进行通讯。支持在大型SCADA系统中的远程通道冗余通讯。3.2 ForceControlV6.1的工程创建 3.2.1 ForceControlV6.1监控组态软件的设置1）FrceControlV6.1，进入初始页面，并创建工程弹出相应工程选项，选择要创建的工程种类，并点击确
17、定。选择创建好的工程，并点击开发按钮。2）进入工程开发界面后，新建窗口点击确定，进入窗口3）I/O设备组态为了使工艺能进行实时监控能够，必须使ForceControlV6.1和智能仪表进行通讯，点击I/O设备组态， 在开发系统DRAW导航器中选择项目“I/O设备组态”双击，弹出I/O设备管理器IoManager。在IoManager导航器的根结点“I/O设备”下面按照设备大类、厂商、设备或协议类型等层次依次展开，找到所需的设备类型，直接双击设备类型或单击鼠标右键选择右键菜单命令“新建”，在这里我们选择宇电智能仪表，新建一个MODBUS设备：在弹出的设备定义向导对话框中指定各个设备参数，设备创建
18、成功后，会在右侧的项目内容显示区内列出已创建的设备名称和图标。点击下一步-完成，设置完毕。4） 数据库组态数据库DB是整个应用系统的核心，构建分布式应用系统的基础。它负责整个力控应用系统的实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警信息处理、数据服务请求处理。在数据库中，我们操纵的对象是点（TAG），实时数据库根据点名字典决定数据库的结构，分配数据库的存储空间。在点名字典中，每个点都包含若干参数。一个点可以包含一些系统预定义的标准点参数，还可包含若干个用户自定义参数。我们引用点与参数的形式为“点名.参数名”。如“TAG1.DESC”表示点TAG1的点描述，“TAG1.PV”表示点TAG1的过
19、程值。点类型是实时数据库DB对具有相同特征的一类点的抽象。DB预定义了一些标准点类型，利用这些标准点类型创建的点能够满足各种常规的需要。对于较为特殊的应用，可以创建用户自定义点类型。DB提供的标准点类型有：模拟I/O点、数字I/O点、累计点、控制点、运算点等。不同的点类型完成的功能不同。比如，模拟I/O点的输入和输出量为模拟量，可完成输入信号量程变换、小信号切除、报警检查，输出限值等功能。数字I/O点输入值为离散量，可对输入信号进行状态检查。有些类型包含一些相同的基本参数。如模拟I/O点和数字I/O点均包含下面参数：NAME点名称DESC点说明信息PV以工程单位表示的现场测量值力控实时数据库根
20、据工业装置的工艺特点，划分为若干区域，每个区域又划分为若干的单元，可以对应实际的生车间和工段，极大地方便了数据的管理，在总貌画面中可以按区域和单元浏览数据。在报警画面中，可以按区域显示报警。点击数据库组态，进入数据库添加界面选择要创建的点的类型，进入点编辑界面在这里，输入点的名、类型。点击报警参数，根据工艺要求，设置采样点的报警点的上下限完成后，进行数据连接，将数据库中的变量同智能仪表采集的数据进行连接点编辑完成后保存，变量的基本设置就完成了。5） 脚本编辑器提供强大的面向“对象”编程方式，采用类“Basic”的语言方式进行开发，提供完善的变量管理功能，可以查找、批量替换、定位、重命名变量等，
21、从而构造一个良好的二次开发平台。系统内置系统变量、间接变量、中间变量、数据库变量等多种变量方式，支持间接寻址功能，系统变量可自动提取IO通讯状态，报警信息、系统时钟等。面向对象设计的脚本编译环境采用“所见即所得”的风格，方便的引用方法和变量，提供强大的系统函数，支持自定义函数, 内置的组件都具备大量的“方法”和属性，在“脚本动作”中可任意调用。脚本类型和触发方式多样，支持条件动作、数据变化动作、窗口动作、循环动作、自定义动作等，支持数组运算和FOR循环结构。在脚本编辑器中，可以根据工艺需求，对监控工艺进行逻辑控制4）各模块主要功能图库包含制作监控画面的各种罐、管道、阀门等等。l 工具箱用于监控
22、画面的的基本图元及常用组件，如文本输入、报警、专家报表等等。3.3加氢反应监控系统的使用登陆画面在登陆画面输入用户名和密码，点击“系统登陆”，则进入加氢反应监控主画面。点击“用户注销”，则注销当前用户，“退出系统”则退出本监控系统。l 加氢反应监控画面l 这是煤加氢液化反应的主监控画面，在监控画面上可以清楚的看到各个反应罐的实时数据变化，以及整个化学反应的自动控制。在监控画面的上方，可以随时查看数据的记录及变化，包括温控曲线、趋势曲线等等。l 温控曲线力控的温控曲线组件每一条控制曲线对应一条采集曲线，可以自动按照设定的曲线去控制设定变量的值，同时可以参照采集曲线的值对比控制调节的效果。控制过程
23、分很多个时间段，可以设置每一段的时间长度、目标温度值、拐点触发动作，控制的方式有手动控制和自动控制，使控制过程更加的灵活，方便。l 趋势曲线趋势曲线类型，选择曲线是“实时趋势”或“历史趋势”。1. 实时趋势实时趋势是动态的，在运行期间是不断更新的，是变量的实时值随时间变化而绘出的变量-时间关系曲线图。使用实时趋势可以查看某一个数据库点或中间点在当前时刻的状态，而且实时趋势也可以保存一小段时间的数据趋势，这样使用它就可以了解当前设备的运行状况，整个车间当前的生产情况。2. 历史趋势历史趋势是根据保存在实时数据库中的历史数据随历史时间变化而绘出的二维曲线图。历史趋势引用的变量必须是数据库型变量，并
24、且这些数据库变量必须已经指定保存历史数据。l X-Y曲线l 报警记录报警记录使用两种预定义的类型：实时报警和历史报警。1.实时报警实时报警只反映当前未确认和确认的报警。如果经过处理后一个报警返回到正常状态，则这个变量的报警状态变为“恢复”状态，它前面产生的报警状态从显示中消失。“历史报警”反映了所有发生过的报警。2.历史报警记录历史报警记录可显示出报警发生的时间、确认的时间和报警状态返回到正常状态时的时间。 在两种类型报警的显示中，报警记录按行显示，一屏可显示的行数由报警记录的大小和显示字体决定。允许使用者配置报警记录，包括显示字体、确认未确认项的显示颜色等。3.报警记录由以下字段组成“报警时
25、间 + 报警点参数 + 报警点描述 + 报警类型 + 报警值 + 报警优先级 + 确认或恢复状态”。各个字段在运行时是否显示是可选择的。下图为该系统在运行状态下的报警记录：l 专家报表专家报表是北京三维力控科技有限公司在长期开发实践的基础上推出的功能强大、技术成熟的报表组态工具。主要适用于工业自动化领域，是解决实际开发过程中的图表、报表显示，输入，打印输出等问题的最理想的解决方案。采用专家报表可以极大的减少报表开发工作量，改善报表的人机界面，提高组态效率。非专业人员采用专家报表组件可以开发出专业的报表；而专业的开发人员采用专家报表组件，则可以更快地进行报表编辑。专家报表提供类似EXCEL 的电
26、子表格功能，可实现形式更为复杂的报表格式，它的目的是提供一个方便，灵活，高效的报表设计系统。l 历史记录 3.4驱动程序的启动和进程管理力控的I/O 驱动是按照设备通道来管理驱动程序进程空间的。一个串口、一个TCP/IP网络链接、一块通信接口卡都算做一个通道。在运行时每个通道创建、加载一个独立的进程空间。这种相互独立的进程管理方式可以确保当某一通道出现异常时，不会对其它通道的数据采集产生影响。所有I/O 驱动程序的运行方式都是后台运行方式，没有程序界面、图标。当启动力控运行系统时，运行系统可以自动启动IoMonitor，再由IoMonitor 完成对所有驱动程序进程的创建、加载与运行。如果发现
27、IoMonitor 不能自动启动，需要检查开发系统DRAW 中“系统配置初始启动程序”中的设置，如图11-1 所示，“IoMonitor”项要确定被选择：IoMonitor 也可以手工启动。选择开始菜单中“力控6.0工具IO 监控器”命令可以启动150IoMonitor。如果IoMonitor 已经启动，手工启动时不会启动IoMonitor 程序新的实例，而是将已经启动的IoMonitor 进程的窗口置为顶层显现出来。点击IoMonitor 右上角“关闭”按钮，IoMonitor 并不退出，而是缩小为程序图标隐藏在任务栏。IoMonitor 在任务栏上的图标形式为： 。在任务栏上用鼠标单击该图
28、标，可将IoMonitor 窗口激活并置为顶层窗口显现，如图所示：第四章 宇电智能仪表4.1.1智能仪表国内外的发展智能仪表建立在微电子技术发展的基础上，超大规模集成电路的嵌入，将CPU、存储器、A/D转换、输入/输出等功能集成在一块芯片上，甚至将PID控制组件也置入其中。加之现场总线的应用，智能仪表与控制系统之间的数字通讯将替代以往的模拟传递，大大提高了精度和可靠性，避免了模拟信号在传输过程中的衰减，长期难以解决的干扰问题得到解决。此外，由于数字通讯，节省了大量电缆、安装材料和安装费用。 1. 智能仪表及其技术的发展历程 工业自动化仪表是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析，并根
29、据处理结果对生产过程进行控制的重要技术工具。其中包括检测仪表、分析仪表、执行与控制仪表、记录仪表等几大类，也有将几部分功能集成在一起的仪表，是工业控制领域的基础和核心之一。微型计算机技术和嵌入式系统的迅速发展，引起了仪器仪表结构的根本性变革，即以微型计算机为主体，代替传统仪表的常规电子线路，成为新一代具有某种智能的灵巧仪表。这类仪表的设计重点，己经从模拟和逻辑电路的设计转向专用的微机模板或微机功能部件、接口电路和输入偷出通道的设计，以及应用软件的开发。传统模拟式仪表的各种功能是由单元电路实现的，而在以单片机或嵌入式系统为主体的仪表中，则由编程软件、各种特殊而复杂的功能模块、简化的用户组态编程功
30、能以及各种典型应用的控制策略包等模块组成的软件，来完成众多的数据处理和控制任务。这类仪表已经实现人脑的一部分功能，例如四则运算、逻辑判断、命令识别等，有的还能够进行自校正、自诊断，并具有自适应、自学习的能力，因此习惯上称之谓“智能仪表”。但“智能化”的水平高低不一，目前所见的一部分这类产品，智能化的程度还不高，需要不断改进和完善。随着科学技术的进步发展，这类仪表所具有的智能水平将会越来越高。一些新技术新器件，如32位RISC处理器、DSP、ARM 、大容量存储器、嵌入式实时操作系统等的不断涌现，将对智能仪表的发展起到极大的推动作用。目前智能仪表的发展现状可以从对传统仪表的改进和新型仪表的出现两
31、方面来归纳。传统的仪表引入MCU及各类半导体新器件后，不但工作速度有了跨越式提高，在测量精度、运行可靠性、稳定性、存储容量等方面也有了质的改变。除此，新的技术还使传统仪表具有了目标准、自适应、自学习等功能，使精度和可靠性进一步得到提高。智能仪表除了在传统仪表的改进方面取得了巨大的成就以外，还开辟了许多新的应用领域，出现了许多新型的仪表。20世纪80年代以来，制造业(汽车制造，VLS工制造，各种电子设备如电子计算机、电视机的制造等)的高速发展使CAM (ComputerAided Manufacturing，计算机辅助制造)达到很高水平，它对人类生产力的提高起着巨大的推动作用。为了对CAM 的工
32、作质量进行实时监督，使成品或半成品的质量得到保证，要求实现对整个加工工艺过程中各重要环节或工位的在线检测。因此在生产线上或检验室内大量应用各种CAT(Computer Aided Test，计算机辅助测试)技术的仪表。2智能仪表的组成部分 通常，智能仪表由硬件和软件两大部分组成。硬件部分包括MCU、过程输入偷出通道(模拟量输入辟俞出通道和开关量输入偷出通道)、人机交互部分和接口电路以及USB、Internet、GPRS、短消息数据通信接口等。主机电路用来存储数据、程序，并进行一系列运算处理，它通常由微处理器、ROM、RAM、Flash、FRAM、IO接口和定时计数电路等芯片组成，或者它本身就是
33、一个单片机或嵌入式系统。模拟量输入愉出通道用来输入偷出模拟信号；数字量输入输出通道用于输入德出数字信号。人机交互部分是操作者与仪表之间的桥梁，通信接口则用来实现仪表与外界的数据交换功能，进而实现网络化互联的需求。外部时序逻辑扩展部分常用CPLDFPGA等器件来扩展CPU的功能。显示打印模块用于外接打印机和LCDLED。智能仪表的软件通常包括监控程序、中断处理(或服务)程序以及实现各种算法的功能模块。监控程序是仪表软件的中心环节，它接收和分析各种命令，管理和协调全部程序的执行；中断处理程序是在人机交互部分或其它外围设备提出中断申请并为主机响应后直接转去执行的程序，以便及时完成实时处理任务；功能模
34、块用来实现仪表的数据处理和控制功能，包括各种测量算法(例如数字滤波、标度变换、非线性校正等)和控制算法(PID控制、前馈控制、纯滞后控制、模糊控制等)。 历经以模拟技术为特征的电动单元组合仪表、以数模混合技术为特征的DDZ-S系列仪表的开发后，1983年，美国霍尼韦尔公司向制造工业率先推出了新一代智能型压力变送器，这标志着模拟仪表向数字化智能仪表的转变。当时的这种智能变送器已具有高精度、远距离校验和灵活组态的特点，并告知用户：尽管初期购置费用较高，但会被较低的运行和维护费用所补偿。紧随其后的十年里，国外其他公司的智能压力变送器也陆续在一些生产线上被采用，它们包括：Rosemount、Foxbo
35、ro、YOKOGAWA、Siemens、E&H、Bailey、Fuji和ABB等。但由于缺少高速的智能通讯标准、用户对于高精度监控要求并不突出、培训等服务机制相对薄弱，当时的智能应用并不乐观，只占到了约20%的市场。 随着微电子、计算机、网络和通讯技术的飞速发展以及综合自动化程度的不断提高，目前广泛应用于工业自动化领域的智能仪表，其技术也同样在过去的二十多年里得到了迅猛的发展。目前国外智能仪表占据了国际应用市场的绝大比重，如何结合目前智能仪表的工业应用经验并快速跟踪国际智能前沿技术应用于我国智能仪表的开发研究成为振兴民族智能仪器仪表的一大突出问题。4.1.2智能仪表的优势和特点 智能仪表在工业
36、自动化领域的广泛应用得益于其突出的技术优势和特点，诸如其高稳定性、高可靠性、高精度、易维护性。以智能变送器为例，智能仪表具备如下优点：（1）精度高智能变送器具有较高的精度。利用内装的微处理器，能够实时测量出静压、温度变化对检测元件的影响，通过数据处理，对非线性进行校正，对滞后及复现性进行补偿，使得输出信号更精确。一般情况，精度为最大量程的0.1%，数字信号可达0.075%。（2）功能强智能变送器具有多种复杂的运算功能，依赖内部微处理器和存储器，可以执行开方、温度压力补偿及各种复杂的运算。（3）测量范围宽普通变送器的量程比最大为10:1，而智能变送器可达40:1或100:1，迁移量可达1900%
37、和-200%，减少变送器的规格，增强通用性和互换性，给用户带来诸多方便。（4）通信功能强 智能变送器均可实现手操器进行操作，既可在现场将手操器插到变送器的相应插孔，也可以在控制室将手操器连接到变送器的信号线上，进行零点及量程的调校及变更。有的变送器具有模拟量和数字量两种输出方式（如HART协议），为实现现场总线通讯奠定了基础。（5）完善的自诊断功能通过通信器可以查出变送器自诊断的故障结果信息。对于智能仪表技术及其应用未来发展方向的建议（1）智能仪表的智能化程度有待进一步提高 智能仪表的智能化程度表征着其应用的广度和深度，目前的智能仪表还只是处于一个较低水平的初级智能化阶段，但某些特殊工艺及应用
38、场合则对仪表的智能化提出了较高的要求，而当前的智能化理论，如：神经网络、遗传算法、小波理论、混沌理论等已经具备潜在的应用基础，这就意味着我们有必要也有能力结合具体的应用需要下大气力开发高级智能化的仪表技术。（2）智能仪表的稳定性、可靠性有待长期和持续的关注仪表运行的稳定性、可靠性是用户首要关心的问题，智能仪表也不例外，随着智能仪表技术的不断拓展、新型的智能仪表也将陆续投放市场，这需要我们始终把握一个原则：每一项智能新技术的应用有待实践的检验，是否用户有信心和勇气敢于做“第一个吃螃蟹的人”。这就需要安全性、可靠性技术的并行开发。（3）智能仪表的潜在功能应用有待最大化 目前工业自动化领域的实际应用
39、尚未将智能仪表的功能发挥最大化，而更多的只是应用了其总体功能的半数左右，而这一应用现状的主要原因是，控制系统的总体架构忽略了诸如现场总线的技术优势，这需要仪表厂商与用户建立良好的合作伙伴关系，加强长期合作，以短期投资促长期效益，通过建立“智能仪表+现场总线”的控制系统架构，确立优化的投资观念，达成和谐共赢的目标。（4）继续加大国内智能仪表的开发投入 智能仪表技术及应用还需要经历一个较为漫长的成熟发展期，而对于国内智能仪表技术及产品开发已经面临着更大的挑战，这种局面召唤着国内仪表行业共同探讨智能仪表的发展问题，应对激烈的国际竞争市场，担负仪表产业的历史使命，在日益优厚的国家及政府扶持政策下，坚持
40、产、学、研的密切结合，继续加大国内智能仪表的开发投入4.2智能仪表的控制原理传感器拾取被测参量的信息并转换成电信号，经滤波去除干扰后送入多路模拟开关；由单片机逐路选通模拟开关将各输入通道的信号逐一送入程控增益放大器，放大后的信号经AD 转换器转换成相应的脉冲信号后送入单片机中；单片机根据仪器所设定的初值进行相应的数据运算和处理（如非线性校正等）；运算的结果被转换为相应的数据进行显示和打印；同时单片机把运算结果与存储于片内FlashROM（闪速存储器） 或E2PROM（电可擦除存贮器） 内的设定参数进行运算比较后，根据运算结果和控制要求，输出相应的控制信号（如：报警装置触发、继电器触点等）。此外
41、，智能仪器还可以与PC 机组成分布式测控系统，由单片机作为下位机采集各种测量信号与数据，通过串行通信将信息传输给上位机PC机，由PC机进行全局管理。 4.3煤加氢液化装置中的智能仪表选型智能仪表的具体选型信号采集点智能仪表型号加热器温度高温分离器中温分离器低温分离器常压蒸馏塔温度液化反应器液位减压蒸馏塔压力加氢回路流量4.4.智能仪表详细型号介绍4.4.1仪表及模块型号定义AI系列人工智能工业调节器/温度控制器分为AI708T（经济型）、AI708（标准型）、AI808（增强型）及AI808P（程序型）等型号（AI系列仪表还有AI708M多路巡检仪、AI708H及AI708Y型流量积算仪等其它
42、类型仪表，另有说明书介绍）。仪表的输入方式可自由设置为热电偶、热电阻和线性电压（电流），输出、报警、通讯及其他功能采用模块，模块可以与仪表分别购买，自由组合。AI系列仪表型号共由10部分组成，例如：AI808 A X L2 N S L2 F2 3 24VDC1 2 3 4 5 6 7 8 9 10这表示一台仪表基本功能为AI808型，面板尺寸为9696mm，主输出（OUT）安装线性电流输出模块，报警1（AL1）安装继电器触点输出模块，报警2（AL2）没有安装模块，通讯接口（COMM）装有光电隔离的RS485通讯接口，辅助接口（AUX）装有继电器触点输出模块；有额外扩充的输入规格（F2型辐射式高
43、温温度计）；有额外的3号软件功能；仪表供电电源为24VDC电源。以下为仪表型号中10个部分的含义：1、表示仪表基本功能AI708T（经济型仪表，除测量精度为0.5级、无移相触发输出及变送输出外，其余与AI708功能基本相同）AI708（普及型仪表，0.2级精度，具备位式调节和AI人工智能调节功能，多种报警模式及变送、通讯等功能）AI808（增强型仪表，除具备AI708全部功能外，增加手动调节、手动自整定及位置比例输出等功能）AI808P（在AI808基础上增加30段时间程序控制功能）2、表示仪表面板尺寸规格，仪表深度约为13.5mm(前部）+130mm(后部）A（A2为光柱） 面板9696mm
44、，开口9292mmB 面板16080mm（宽高），横式，开口15276mmC（C2、C3为光柱）面板80160mm（宽高），竖式，开口76152mmD 面板7272mm，开口6868mm（插入深度为110mm）D2 面板4848mm，开口4545mm（插入深度为110mm）E 面板4896mm（宽高），开口4592mmF 面板9648mm（宽高），开口9245mm3、表示仪表主输出（OUT）安装的模块规格（可安装L2、L4、W1、W2、G、K1、K2、X、X4等模块）4、表示仪表报警1（AL1）安装的模块规格（可安装L2、L4、W1、W2、G、K1、V、U等模块）5、表示仪表报警2（AL2）安
45、装的模块规格（可安装L2、L4、W1、W2、G、V、U、I2等模块）6、表示仪表辅助功能（COMM）安装的模块规格（可安装X、X4、S、S4、V、U等模块）7、表示仪表辅助接口（AUX）安装的模块规格（可安装L2、L4、W1、W2、G、K1、X、X4、V、U、I2等模块）8、表示仪表扩充的分度表规格（如没有，则不写）。AI系列所有仪表都已存储了常用的7种热电偶、2种热电阻及多种的线性电压（电流）及电阻输入模式。但如果使用以上规格以外的输入信号，允许用户扩充一种输入规格，例如F2高温辐射温度计；WRe325、WRe526、R 、EA2热电偶；BA1、BA2热电阻及开方输入等等。9、表示仪表扩充软
46、件模块功能（如没有，则不写）。10、表示仪表供电电源，不写表示使用100240VAC电源，24VDC表示使用24VDC电源。常用的模块功能如下：N （或不写）没有安装模块L2 继电器常开+常闭触点开关（压敏电阻吸收）输出模块（容量：30VDC/1A，250VAC/1A）L4 大容量长寿命继电器常开触点开关（阻容吸收）输出模块（容量：30VDC/2A，250VAC/2A）W 1（W 2） 可控硅无触点常开式（W2为常闭式）输出模块（容量：100240VAC/0.2A，“烧不坏”特点）G 固态继电器驱动电压输出模块（DC 12V/30mA时间比例输出）K1K2“烧不坏”单路双路可控硅过零触发输出模
47、块（每路可触发5500A双向或二个反并联的单向可控硅）K5“烧不坏”单路可控硅移相触发输出模块（可触发5500A双向或二个反并联的单向可控硅）X光电隔离的可编程线性电流输出模块；X4 自带隔离电源的光电隔离型可编程线性电流输出模块S 光电隔离RS485通讯接口模块；S4 自带隔离电源的光电隔离RS485通讯接口模块V24V12V10 隔离的24V/12V/10V直流电压输出，可供外部变送器等传感器或其它电路使用，最大电流50mAU5 非隔离的5V/25mA直流电压输出，可为阀门位置反馈电位器提供驱动电源I2 开关量/数字信号输入接口，可用于外部开关接点或频率信号输入4.4.2不同型号仪表的功能区别AI人工智能工业调节器仪表包括AI708T（经济型）、AI708（普及型）、AI808（增强型）和AI808P（程序型）等型号仪表。此外还有旧型号AI70