化工儀表及自動化教案第12章

化工儀表及自動化教案第12章CONTENTS章節(jié)概述與目標(biāo)化工儀表基礎(chǔ)知識自動化控制系統(tǒng)概述化工儀表在自動化控制中的應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行化工儀表及自動化的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)章節(jié)概述與目標(biāo)01本章主要介紹了化工儀表及自動化的基本概念、原理和應(yīng)用。首先闡述了化工儀表的分類、功能及特點(diǎn)，然后深入探討了自動化控制系統(tǒng)的組成、工作原理和設(shè)計(jì)方法。此外，還介紹了常見的化工儀表和自動化控制策略，以及它們在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)例。章節(jié)內(nèi)容簡述010302能夠分析和設(shè)計(jì)簡單的自動化控制系統(tǒng)，了解常見的控制策略和算法。掌握化工儀表的分類、功能及特點(diǎn)，理解自動化控制系統(tǒng)的基本組成和工作原理。04培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新意識，提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和解決問題的能力。熟悉常見的化工儀表和自動化控制設(shè)備，了解它們在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。學(xué)習(xí)目標(biāo)與要求化工儀表的分類、功能及特點(diǎn)；自動化控制系統(tǒng)的組成、工作原理和設(shè)計(jì)方法；常見的控制策略和算法。重點(diǎn)自動化控制系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)；復(fù)雜控制策略和算法的理解和應(yīng)用；化工儀表和自動化控制設(shè)備的選型和應(yīng)用。難點(diǎn)重點(diǎn)與難點(diǎn)化工儀表基礎(chǔ)知識02分類按測量原理可分為機(jī)械式、電子式、智能式等；按被測參數(shù)可分為溫度、壓力、流量、液位等儀表。功能化工儀表是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程中各種物理量、化學(xué)量的測量、顯示、記錄和控制的重要工具，對于保障生產(chǎn)安全、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量具有重要意義?；x表的分類與功能測量原理不同類型的化工儀表采用不同的測量原理，如溫度儀表采用熱電偶、熱電阻等原理，壓力儀表采用彈性元件變形等原理。誤差分析化工儀表在測量過程中會受到多種因素的影響而產(chǎn)生誤差，包括系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和粗大誤差等。為了減小誤差，需要采取合理的測量方法和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。測量原理及誤差分析在選擇化工儀表時，需要根據(jù)生產(chǎn)需求、測量范圍、精度要求、環(huán)境條件等因素進(jìn)行綜合考慮，選擇適合的儀表型號和規(guī)格。選型化工儀表的安裝位置和方式對其測量精度和使用壽命有很大影響。在安裝時需要遵循相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，確保儀表安裝牢固、接線正確、調(diào)試方便。同時，還需要注意防護(hù)措施，如防震、防潮、防腐等。安裝儀表的選型與安裝自動化控制系統(tǒng)概述03VS自動控制系統(tǒng)通常由控制器、執(zhí)行器、被控對象和測量變送器等基本環(huán)節(jié)組成。分類根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制原理的不同，自動控制系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。其中，閉環(huán)控制系統(tǒng)又可細(xì)分為單回路控制系統(tǒng)、多回路控制系統(tǒng)和串級控制系統(tǒng)等。組成自動控制系統(tǒng)的組成與分類系統(tǒng)受到擾動后，能夠恢復(fù)到原來平衡狀態(tài)的能力。穩(wěn)定性是控制系統(tǒng)最重要的性能指標(biāo)之一。系統(tǒng)受到擾動后，過渡到新的平衡狀態(tài)所需時間的多少?？焖傩院玫南到y(tǒng)能夠迅速響應(yīng)輸入信號的變化。系統(tǒng)輸出量與給定輸入量之間的一致程度。準(zhǔn)確性高的系統(tǒng)能夠減小穩(wěn)態(tài)誤差，提高控制精度。穩(wěn)定性快速性準(zhǔn)確性控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)明確控制要求、選擇控制方案、設(shè)計(jì)控制器、選擇執(zhí)行器和測量變送器等。設(shè)計(jì)步驟控制器設(shè)計(jì)執(zhí)行器和測量變送器選擇系統(tǒng)調(diào)試與投運(yùn)根據(jù)被控對象的特性和控制要求，選擇合適的控制規(guī)律，設(shè)計(jì)控制器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)。根據(jù)控制要求和現(xiàn)場條件，選擇合適的執(zhí)行器和測量變送器，并進(jìn)行相應(yīng)的安裝和調(diào)試。完成控制系統(tǒng)的安裝和接線后，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和投運(yùn)，確保系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行并滿足控制要求?？刂葡到y(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)施化工儀表在自動化控制中的應(yīng)用04

溫度測量儀表的應(yīng)用熱電偶溫度計(jì)利用熱電效應(yīng)測量溫度，具有測量范圍廣、精度高、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，在化工生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于高溫測量。熱電阻溫度計(jì)利用金屬導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性來測量溫度，適用于中低溫測量，具有測量精度高、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。紅外測溫儀通過測量物體輻射的紅外能量來計(jì)算溫度，適用于遠(yuǎn)距離、非接觸式測溫，具有響應(yīng)速度快、測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。利用彈性元件（如彈簧管、膜片等）在壓力作用下產(chǎn)生變形來測量壓力，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但精度較低。彈性式壓力表將壓力轉(zhuǎn)換為電信號進(jìn)行測量，如壓電式、壓阻式等，具有高精度、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，但價格較高。電氣式壓力表利用液體傳遞壓力的原理進(jìn)行測量，具有測量范圍寬、精度高等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難。液壓式壓力表壓力測量儀表的應(yīng)用速度式流量計(jì)根據(jù)流體速度來測量流量，如渦輪流量計(jì)、渦街流量計(jì)等，具有高精度、高可靠性等特點(diǎn)，但價格較高。差壓式流量計(jì)利用流體流過節(jié)流裝置時產(chǎn)生的差壓來測量流量，如孔板流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)等，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但精度較低。容積式流量計(jì)通過測量流體體積來計(jì)算流量，如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)等，具有高精度、寬測量范圍等優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維護(hù)困難。流量測量儀表的應(yīng)用利用液柱或物料堆高度產(chǎn)生的靜壓力來測量物位，如壓力式液位計(jì)、差壓式液位計(jì)等，具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉等優(yōu)點(diǎn)，但精度較低。靜壓式物位計(jì)根據(jù)浮子或浮筒在液體中的浮力變化來測量物位，如浮球液位計(jì)、浮筒液位計(jì)等，具有高精度、高穩(wěn)定性等特點(diǎn)，但價格較高。浮力式物位計(jì)利用物料與電極間電容的變化來測量物位，適用于固體物料和液體的測量，具有高精度、非接觸式測量等優(yōu)點(diǎn)。電容式物位計(jì)物位測量儀表的應(yīng)用自動化控制系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行05熟悉控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、原理和設(shè)計(jì)要求，準(zhǔn)備調(diào)試工具和測試設(shè)備。調(diào)試前的準(zhǔn)備工作調(diào)試步驟調(diào)試方法按照先局部后整體、先硬件后軟件的原則進(jìn)行調(diào)試，包括電源檢查、信號測試、控制邏輯驗(yàn)證等。采用模擬測試、實(shí)際運(yùn)行測試和故障模擬測試等方法，確?？刂葡到y(tǒng)功能正常、性能穩(wěn)定。030201控制系統(tǒng)的調(diào)試步驟與方法實(shí)時監(jiān)測控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括電源、信號、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等是否正常。定期對控制系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，包括清潔設(shè)備、緊固接線、更換易損件等。發(fā)現(xiàn)故障時及時進(jìn)行處理，包括故障診斷、原因分析、修復(fù)措施等。運(yùn)行監(jiān)控日常維護(hù)故障處理控制系統(tǒng)的運(yùn)行與維護(hù)檢查電源線路、開關(guān)和保險(xiǎn)絲等，確保電源供應(yīng)穩(wěn)定可靠。檢查信號線路、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，確保信號傳輸準(zhǔn)確可靠。檢查控制程序、邏輯關(guān)系和參數(shù)設(shè)置等，確?？刂七壿嬚_無誤。根據(jù)具體情況進(jìn)行分析和處理，如機(jī)械故障、環(huán)境干擾等。電源故障信號故障控制邏輯故障其他故障常見故障分析與處理化工儀表及自動化的發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)06隨著人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的發(fā)展，化工儀表將越來越智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)和自優(yōu)化等功能。智能化化工生產(chǎn)對儀表的測量精度要求越來越高，未來化工儀表將向更高精度、更穩(wěn)定可靠的方向發(fā)展。高精度化無線通信技術(shù)的發(fā)展為化工儀表的無線化提供了可能，未來化工儀表將實(shí)現(xiàn)無線傳輸和遠(yuǎn)程控制等功能。無線化隨著微電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的發(fā)展，化工儀表將實(shí)現(xiàn)更高程度的集成化和小型化。集成化化工儀表的發(fā)展趨勢智能化控制網(wǎng)絡(luò)化控制多變量控制預(yù)測性維護(hù)自動化控制技術(shù)的發(fā)展趨勢未來自動化控制技術(shù)將越來越智能化，能夠?qū)崿F(xiàn)自適應(yīng)控制、智能優(yōu)化控制等功能?；どa(chǎn)過程中的變量越來越多，未來自動化控制技術(shù)將實(shí)現(xiàn)多變量協(xié)同控制和優(yōu)化控制等功能。隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，自動化控制技術(shù)將實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通和遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能。通過數(shù)據(jù)分析和預(yù)測技術(shù)，自動化控制技術(shù)將實(shí)現(xiàn)設(shè)備的預(yù)測性維護(hù)和健康管理等功能。技術(shù)挑戰(zhàn)：化工儀表和自動化控制技術(shù)的發(fā)展面臨著技術(shù)瓶頸和創(chuàng)新挑戰(zhàn)，需要不斷推動技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)。安全挑戰(zhàn)：化工生產(chǎn)過程中存在著各種安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)，需要加強(qiáng)安全管理和防范