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1、化化 工工 仪仪 表表 及及 自自 动动 化化绪绪 论论1人工控制与自动控制：水箱水位控制问题人工控制与自动控制：水箱水位控制问题水位测水位测量与变量与变送送执行器执行器控制器控制器给定给定眼眼手手脑脑举个小例子举个小例子人工控制的步骤：人工控制的步骤：1.看（眼）看（眼）测量测量2.判断、思考（脑）判断、思考（脑）控制器控制器3.执行（手）执行（手）调节阀调节阀以上的动作用仪器仪表来完成以上的动作用仪器仪表来完成自动化自动化2一、化工自动化意义及目的一、化工自动化意义及目的1.意义意义仪表：仪表：指用于对生产过程进行自动控制的自动化装置。指用于对生产过程进行自动控制的自动化装置。化化工工生生
2、产产过过程程自自动动化化：在在化化工工设设备备、装装置置及及管管道道上上，配配置置一一些些自自动动化化装装置置，替替代代操操作作工工人人的的部部分分或或全全部部的的确确直直接接劳劳动动，使使生生产产在在不不同同程程度度上上自自动动地地进进行行。这这种种部部分分地地或或全全部部地地用用自自动动化化装装置置来来管管理理化化工工生生产产过过程程的的办办法法，称称为为化化工工生生产产过过程程自自动动化化，简简称为化工自动化。称为化工自动化。32.目的目的（1）加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。）加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。（2）减轻劳动强度、改善劳动条件。）减轻劳动强
3、度、改善劳动条件。（3）保保证证生生产产、人人生生安安全全，防防止止事事故故发发生生或或扩扩大大，延延长长设设备备使用寿命、提高设备利用率。使用寿命、提高设备利用率。（4）改改变变劳劳动动方方式式，提提高高工工人人文文化化技技术术水水平平，适适应应当当代代信信息息技术革命和信息产业革命需要。技术革命和信息产业革命需要。41.初级阶段：初级阶段：应应用用一一些些自自动动检检测测仪仪表表监监视视生生产产，利利用用手手工工操操作作，工工人人根根据据反反映映主主要要工工艺艺参参数数的的仪仪表表指指示示情情况况人人工工地地改改变变操操作作条条件件，生生产产过过程程单单凭凭经经验验进进行行。对对于于连连续
4、续生生产产的的化化工工厂厂，在在进进出出物物料料彼彼此此联联系系中中装装设设了了大大的的贮贮槽槽，可可以以克克服服干干扰扰影影响响及及稳稳定生产，但是生产效率低，设备投资大。定生产，但是生产效率低，设备投资大。二、化工自动化的发展概况二、化工自动化的发展概况52.5060年代：年代：开开发发化化工工生生产产各各个个操操作作单单元元，向向着着大大规规模模、高高效效率率、连连续续生生产产、综综合合利利用用方方向向发发展展。实实际际生生产产中中应应用用的的自自动动控控制制系系统统主主要要是是压压力力、流流量量、液液位位和和温温度度四四大大参参数数的的简简单单控控制制。串串级级、比比值值、多多冲冲量量
5、等等复复杂杂控控制制系系统统也也得得到到一一定定程程度度发发展展。自自动动化化技技术术工工具具主主要要是是基基地地式式电电动动、气气动动仪仪表表及及膜膜片片式式的的单单元元组组合合仪仪表表。此此时时期期由由于于对对化化工工对对象象动动态态特特性性了了解解不不够够深深入入，因因此此，半半经经验验、半半理理论论的的设设计计准准则则和和整整定定公公式，在自动控制系统设计和参数整定中起相当重要作用。式，在自动控制系统设计和参数整定中起相当重要作用。6 自动化技术工具方面，气动自动化技术工具方面，气动2型和电动型和电动2型单元组合式型单元组合式仪表刚投入生产不久，气动仪表刚投入生产不久，气动3型和电动型
6、和电动3型单元组合式仪表型单元组合式仪表相继问世，进一步发展到具有多功能的组装仪表、智能式相继问世，进一步发展到具有多功能的组装仪表、智能式仪表，为实现各种特殊控制规律提供了条件。新型智能传仪表，为实现各种特殊控制规律提供了条件。新型智能传感器和控制仪表的问世使仪表与计算机之间的直接联系极感器和控制仪表的问世使仪表与计算机之间的直接联系极为方便。而且，电子计算机的作用也越来越大。为方便。而且，电子计算机的作用也越来越大。3.70年代：年代：7 化工生产过程自动化是一门综合性技术学科，利用自动控化工生产过程自动化是一门综合性技术学科，利用自动控制学科、仪器仪表学科几计算机学科的理论与技术服务于化
7、学制学科、仪器仪表学科几计算机学科的理论与技术服务于化学工程学科。随着现代科学技术的进步，本学科将不断发展并日工程学科。随着现代科学技术的进步，本学科将不断发展并日益被人们所重视。在化工生产过程中，由于实现了自动化，人益被人们所重视。在化工生产过程中，由于实现了自动化，人们通过自动化装置来管理生产，自动化装置与工艺及设备已结们通过自动化装置来管理生产，自动化装置与工艺及设备已结合成为有机的整体。因此，越来越多的工艺技术人员认识到：合成为有机的整体。因此，越来越多的工艺技术人员认识到：学习仪表及自动化方面的知识，对于管理与开发现代化化工生学习仪表及自动化方面的知识，对于管理与开发现代化化工生产过
8、程是十分必要的产过程是十分必要的8 化工生产过程中需要测量和控制的参数是多种多样的，主要的有热热工工量量（压压力力、流流量量、液液位位、温温度度等等）和和成成分分（或或物物性）量。性）量。所以化工自动化仪表按功能不同，大致分为四类四类：检测仪表检测仪表（各种参数的测量和变送）；显示仪表显示仪表（模拟量显示和数字量显示）；控制仪表控制仪表（气动、电动控制仪表及数字式控制器）；执行器执行器 （气动、电动、液动等执行器）。利用上述各类仪表，可以构成自自动动检检测测、自自动动操操纵纵、自动保护和自动控制自动保护和自动控制这样四种自动化系统，他们的作用如下：三、自动化系统及仪表的分类91.自动检测系统自
9、动检测系统 利利用用各各种种仪仪表表对对生生产产过过程程中中主主要要工工艺艺参参数数进进行行测测量量、指指示示或或记记录录的的，称称为为自自动动检检测测系系统统。它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录，因此起到对过程信息的获取与记录作用。这在生产过程自动化中是最基本的也是十分重要的内容。自动检测系统中主要的自动化装置是敏敏感感元元件件、传传感感器器和显示仪表和显示仪表。敏敏感感元元件件也也称称检检测测元元件件，作作用用是是对对被被测测变变量量作作出出响响应应，把把它它转换成适合测量的物理量。转换成适合测量的物理量。传传感感器器可可以以对对检检测测元元件件输输出出的的物物理理量量信信号号作作
10、进进一一步步信信号号转转换换，当当转转换换后后的的信信号号为为标标准准的的统统一一信信号号（如如010mA、420mA、0.020.1Mpa等）时，此时的传感器一般成为变送器。等）时，此时的传感器一般成为变送器。显显示示仪仪表表的作作用用是是将将检检测测结结果果以以指指针针位位移移、数数字字、图图象象等等形形式式准准确确地地指指示示、记记录录或或储储存存，使使操操作作人人员员能能正正确确了了解解工工艺艺操操作情况和状态。作情况和状态。102.自动信号和联锁保护系统自动信号和联锁保护系统 生生产产过过程程中中有有时时由由于于一一些些偶偶然然因因素素的的影影响响导导致致工工艺艺参参数数超超出出允允
11、许许的的变变化化范范围围而而出出现现不不正正常常情情况况时时就就有有可可能能引引起起事事故故。为为此此，长长对对某某些些关关键键性性参参数数设设有有自自动动信信号号联联锁锁保保护护装装置置。当当工工艺艺参参数数超超过过了了允允许许范范围围，在在事事故故即即将将发发生生以以前前，信信号系统就自动地发出声光信号警报，告戒操作人员注意，并及时采取措施。号系统就自动地发出声光信号警报，告戒操作人员注意，并及时采取措施。自自动动信信号号联联锁锁保保护护电电路路按按其其主主要要构构成成元元件件的的不不同同，可可分分为为有有触触点点式式和和无无触触点式点式两类（有时可采用混合式）。两类（有时可采用混合式）。
12、有有触触点点式式电电路路是是由由各各种种继继电电器器、按按钮钮、开开关关等等电电器器组组成成的的继继电电线线路路，依依靠靠各各种种电器的触点开合完成电路的通断和切换。电器的触点开合完成电路的通断和切换。无无触触点点式式电电路路利利用用由由二二极极管管、晶晶体体管管及及集集成成电电路路等等电电子子器器件件构构成成具具有有一一定定功功能能的的电电子子线线路路，利利用用电电子子器器件件的的导导通通或或阻阻断断特特性性来来实实现现自自动动信信号号的的报报警警和和联联锁锁保保护作用。护作用。11 3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统 自自动动操操纵纵系系统统可可以以根根据据预预先先规规定
13、定的的步步骤骤自自动动地地对对生产设备进行某种周期性操作。生产设备进行某种周期性操作。自自动动开开停停车车系系统统可可以以按按照照预预先先规规定定好好的的步步骤骤，将将生产过程自动地投入运行或自动停车。生产过程自动地投入运行或自动停车。4.自动控制系统自动控制系统 生产过程中各种工艺条件不可能一成不变，特别是化工生产，大多数是连续生产，各设备相互关联，当其中某一设备工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数的波动，偏离正常工艺条件。为此，需要用用自自动动控控制制装装置置对对生生产产中中某某些些关关键键性性参参数数进进行行自自动动控控制制，使使它它们们在在受受到到外外界界干干扰扰的的影影响
14、响而而偏偏离离正正常常状状态态时时，能能自自动地调回到规定的数值范围内动地调回到规定的数值范围内。1213之间的关系之间的关系自动检测系统自动检测系统只能完成只能完成“了解了解”生产过程进行情况的任务；生产过程进行情况的任务；自动信号联锁保护系统自动信号联锁保护系统只能在工艺条件进入某种极限状只能在工艺条件进入某种极限状态时采取安全措施以免发生生产事故；态时采取安全措施以免发生生产事故；自动操纵系统自动操纵系统只能按照预先规定好的步骤进行某种周期只能按照预先规定好的步骤进行某种周期性操作；性操作；只有只有自动控制系统自动控制系统才能自动地排除各种干扰因素对工艺才能自动地排除各种干扰因素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先规定的数值上，保证生产参数的影响，使它们始终保持在预先规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的工艺操作状态。维持在正常或最佳的工艺操作状态。所以，自动控制系统自动控制系统是自动化生产中的核心部分。是自动化生产中的核心部分。14