淺談過程控制與自動化儀表

1引言2過程控制概述常決策管理與計劃調(diào)度規(guī)控制或高級過程控制操作安全與環(huán)境保護實時優(yōu)化分-分-1秒或月級日級妙級時級1操作安全與環(huán)保，保證生產(chǎn)安全、滿足環(huán)保要求的設(shè)備獨立運行；常規(guī)與高級時調(diào)度和正確決策，使企業(yè)利益最大化。2.2過程控制的分類按照被控變量的給定值分類，可分成以下三類：1.定值控制系統(tǒng)，是一種被控變量的給定值始終固定不變的控制系統(tǒng)。如：液位控制系統(tǒng)；2.隨動控制系統(tǒng)隨動控制系統(tǒng)是一種被控變量的給定值隨時間不斷變化的控制系統(tǒng)，例如：鍋爐的燃燒控制系統(tǒng)；3.程序控制系統(tǒng)(又稱順序控制系統(tǒng))程序控制系統(tǒng)是被控變量的給定值按2.3過程控制發(fā)展概況20世紀40年代前后手工階段勞動生產(chǎn)率很低；20世紀50年代前后(儀表化與局部自動化階段：過程控制發(fā)展的第一個階段，實現(xiàn)了儀表化和局部自動化；20世紀60年代綜合自動化階段：檢測和控制儀表-----采用單元組合儀表氣動、電動和設(shè)定值控制(SPC)；過程控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)------多變量系統(tǒng)，各種復(fù)雜控制系統(tǒng)，如串級、比值、均勻控制、前饋、選擇性控制系統(tǒng)，控制目的------提高控制質(zhì)量或?qū)崿F(xiàn)特殊要求；20世紀70年代以來(全盤自動化階段：發(fā)展到現(xiàn)代過程控制的新階段，這是過程控制發(fā)展的第三個階段。3自動化儀表概述自動化的平臺，而自動化儀表與裝置是過程控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。3.1自動化儀表的分類(1)按照安裝場地分現(xiàn)場儀表一次儀表、控制室儀表(二次儀表)；(2)按能源形式分①氣動控制儀表：以壓縮空氣為能源。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，可靠性高，易于維修，天然防爆；缺點：氣動信號傳輸速度極限聲速340s，體積龐大。②電動控制儀表與其他裝置相連，供電用電方便，無需空壓機和油泵、水泵；采用了安全防爆措施，應(yīng)用更加廣泛。③液動儀表以高壓油和高壓水為能源)優(yōu)點:工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，功率大，防爆；2安全火花型防爆等級：電壓30VDC時,不同爆性物最小引爆電流見表1。表1I4過程控制系統(tǒng)4.1集中型計算機控制系統(tǒng)見圖2))3從表面上看信息集中，集中型計算機控制可以實現(xiàn)各種更復(fù)雜控制功能；便于實現(xiàn)優(yōu)化控制和優(yōu)化生產(chǎn)；劣勢性：致危險集中，高度集中使系統(tǒng)變得十分脆弱”。4.2集散控制系統(tǒng)DCS集散控制系統(tǒng)DCS是集計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和圖形顯示技術(shù)為一體的裝置。系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上是分散的生產(chǎn)過程是分散系統(tǒng))，但是過程控制的監(jiān)視、管4.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS絡(luò)。支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通訊，雙向數(shù)據(jù)通信能力避免了反復(fù)進行MD、／A的轉(zhuǎn)換把控制任務(wù)下移到現(xiàn)場設(shè)備，以實現(xiàn)測量控制一體化全分散。設(shè)計步驟：①確定控制目標②選擇被控參數(shù)直接參數(shù)油出口溫度、煙道氣含氧量、燃油壓力間接參數(shù)熱效率)；③選擇控制量燃料油流量還是冷油流量→出口溫度，擋板開度還是送風擋板→含氧量；④確定控制方案控制精度和干擾決定→要求→多輸入／多輸出；如果溫度、含氧量定值控制，還要求效率→最優(yōu)控制；⑤選擇控制策略多數(shù)采用；復(fù)雜過程→高級過程控制；⑥選擇執(zhí)行器氣動與電動，執(zhí)行期特性與過程特性匹配；⑦設(shè)計報警與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)→關(guān)燃油閥→停引風機→切斷熱油閥；⑧工程化設(shè)計設(shè)計圖樣資料和文件資料→表達設(shè)計思想→主管部門審批→施工單位；⑨系統(tǒng)投運、調(diào)試和整定參數(shù)4.4單回路控制系統(tǒng)的工程設(shè)計實例4.4.1噴霧式干燥設(shè)備控制系統(tǒng)設(shè)計4高位槽1干燥器風管過濾閥23閥濾過蒸汽圖34.4.2被控參數(shù)與控制參數(shù)選擇選取采樣周期時，一般應(yīng)考慮下列幾個因素：被控參數(shù)選擇選干燥器的溫度為被控參數(shù)間接參數(shù)；控制參數(shù)選擇影響干燥器溫度的因素有乳液流量、旁路空氣量、熱蒸汽量，為此有三個變量可作為控制參數(shù)。1-f3(t)f1(t)2x(t)5f2(t)f1(t)x(t)3y(t)+圖44.4.3過程檢測、控制設(shè)備的選用根據(jù)生產(chǎn)工藝和用戶的要求，選用電動單元組合儀表：(1)測溫元件及變送器：為提高檢測精度應(yīng)用三線制接發(fā)，并配用溫度變送器；(2)調(diào)節(jié)閥：根據(jù)過程特性與控制要求選用對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥；(3)PI或PID成系統(tǒng)負反饋的原則，確定調(diào)節(jié)器正、反作用方向。4.5貯槽液位控制系統(tǒng)設(shè)計q圖54.5.1被控參數(shù)與控制參數(shù)選擇(1)選擇被控參數(shù)被控參數(shù)；(2)選擇控制參數(shù)統(tǒng)控制的就有兩種控制方案。6qLTLCq1a)b)圖64.5.2選用過程檢測控制設(shè)備(1)選用DDC系統(tǒng)(2)選用Ⅲ型變差器(3)根據(jù)生產(chǎn)工藝安全原則選擇調(diào)節(jié)閥：貯槽具有單容特性，所以選用對數(shù)流量特性的調(diào)節(jié)閥(4)控制規(guī)律選擇5結(jié)語性、經(jīng)濟性要自確保動化儀表的正常運行。通過《過程控制與自動化儀表》這門的認識。參考文獻[1]楊麗明,張光新.化工自動化及儀表[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004,pp.142--245.[2