还剩17页未读，继续阅读
本资源只提供10页预览，全部文档请下载后查看！喜欢就下载吧，查找使用更方便
文本内容:
41.
41.
51.
51.
51.
51.
62.
62.
62.
62.
1.4控制器根据预设的控制策略，对被控对象进行自动控制的设备或软件…….
63.
62.
62.
62.
62.
72.
72.
3.3静态误差控制系统在稳态运行时，被控对象的实际值与设定值之间的差值
72.
72.
4.5抗干扰功能控制系统在受到外部干扰时，保持被控对象稳定运行的能力…
72.
72.
73.2常用自动化仪表及其原理7工艺要求、流体特性、压力等级、温度范围等
4.
4.3应用与维护电动调节阀在化工过程中主要用于流量、压力、温度等参数的调节在使用过程中，应定期检查阀门密封功能、执行器动作情况等，保证调节阀的稳定运行注意本章节内容仅供参考，具体应用时需结合实际工况和设备特点进行调整第5章化工过程检测技术
5.1检测技术概述化工过程检测技术是自动化与智能化系统的重要组成部分，对于保证生产过程的安全、稳定和高效运行具有关键作用本章主要介绍化工过程中常用的检测技术，包括温度、压力、流量等参数的检测原理、方法及其在化工生产中的应用
5.2温度检测
5.
2.1温度检测的重要性温度是化工过程中最为关键的参数之一，对生产过程的稳定性、产品质量及设备安全具有重大影响因此，准确、快速地检测温度参数对于化工生产
5.
2.2温度检测原理及方法1热电偶温度检测利用两种不同金属接触处产生的热电势与温度之间的关系，实现温度的测量2热电阻温度检测利用金属导体的电阻随温度变化的特性，通过测量电阻值来确定温度3红外温度检测利用物体发射的红外辐射与温度之间的关系，实现非接触式温度测量
5.
2.3温度检测在化工生产中的应用温度检测在化工生产中广泛应用于各种反应器、换热器、储罐等设备的温度监控，以及工艺过程中的温度控制
5.3压力检测
5.
3.1压力检测的重要性压力是化工过程中另一个关键参数，对于设备安全、工艺控制及产品质量具有重要意义因此，准确检测压力参数是化工生产中不可或缺的环节
5.
3.2压力检测原理及方法1压力传感器利用弹性元件受力变形产生电信号的原理，实现压力的测量2压力变送器将压力传感器输出的电信号转换为标准信号如420mA,便于远距离传输和控制3压力表通过指针指示方式，直接显示压力值
5.
3.3压力检测在化工生产中的应用压力检测在化工生产中广泛应用于各种容器、管道、泵、压缩机等设备的压力监控，以及工艺过程中的压力控制
5.4流量检测
5.
4.1流量检测的重要性流量是化工过程中反映物料流动状态的关键参数，对于生产过程的优化、节能降耗具有重要意义
5.
4.2流量检测原理及方法1差压流量计:利用流体流经节流装置时产生的差压与流量之间的关系,实现流量测量2涡轮流量计通过测量流体流过涡轮转速与流量之间的关系，计算流量值3电磁流量计利用电磁感应原理，测量导电液体在磁场中的感应电动势，从而计算流量4超声波流量计:利用超声波在流体中传播速度与流体流速之间的关系,实现流量的非接触式测量
5.
4.3流量检测在化工生产中的应用流量检测在化工生产中广泛应用于各种管道、反应器、储罐等设备的流量监控，以及工艺过程中的流量控制通过对流量的准确测量，有助于提高生产效率、降低能耗第6章化工过程控制策略
5.1控制策略概述化工过程控制策略是自动化与智能化技术在化工领域应用的核心部分，其目的是保证生产过程的稳定性、安全性和经济性控制策略的设计与实施需结合化工过程的特性，考虑被控变量的类型、控制目标以及外部干扰等因素本章主要介绍化工过程中常见的控制策略，包括单回路控制、复杂控制和优化控制等
6.2单回路控制策略单回路控制策略是化工过程中最基本、应用最广泛的一种控制方法其主要原理是通过一个闭合的控制回路，对一个或多个被控变量进行控制，以达到预定的控制目标单回路控制策略包括以下几种
7.
2.1比例P控制
8.
2.2积分I控制
9.
2.3微分D控制
10.
2.4比例积分PI控制
11.
2.5比例微分PD控制
12.
2.6比例积分微分PID控制
13.3复杂控制策略在实际化工过程中，由于系统存在非线性、时变性、耦合性等复杂特性，单回路控制策略往往难以满足控制要求复杂控制策略应运而生，主要包括以下几种
14.
3.1分程控制
15.
3.2串级控制
16.
3.3前馈控制
17.
3.4解耦控制
18.
3.5预测控制
19.
3.6模型参考自适应控制
20.4优化控制策略优化控制策略旨在实现化工过程的经济性和环保性，通过合理调整操作参数，使系统在满足工艺要求的前提下，达到最佳经济效益和环保指标主要优化控制策略如下
21.
4.1线性规划
22.
4.2非线性规划
6.
4.3动态规划
6.
4.4遗传算法
6.
4.5粒子群优化算法
6.
4.6模拟退火算法第7章集散控制系统（DCS）
7.1集散控制系统概述集散控制系统的定义集散控制系统（Distributed ControlSystem,简称DCS）是一种采用多级分布式计算机系统进行过程控制的自动化系统它将控制功能分散到各个子系统中，通过高速通信网络实现各子系统之间的信息交换与协调，以提高过程控制的可靠性、灵活性和准确性
7.
1.2集散控制系统的发展历程自20世纪70年代问世以来，集散控制系统在石油、化工、电力等领域得到了广泛的应用计算机技术、通信技术及控制理论的发展，集散控制系统不断完善，已成为现代工业生产过程中不可或缺的组成部分
7.
1.3集散控制系统的特点
（1）分散性控制功能分散到各个子站，降低单点故障风险
（2）可靠性采用冗余设计，提高系统可靠性
（3）灵活性可根据生产过程需求，灵活配置系统功能
（4）可扩展性方便进行系统升级和扩展
（5）便于维护采用模块化设计，便于安装、调试和维护
7.2集散控制系统的硬件与软件
7.
2.1硬件组成
（1）控制站负责过程数据的采集、处理和控制算法的实现
（2）操作站为操作人员提供人机交互界面，实现监控和管理功能
（3）通信网络实现控制站、操作站及智能设备之间的数据传输与信息交换
（4）智能设备现场仪表、执行器等，负责过程数据的采集和执行控制命令
7.
2.2软件组成1控制层软件实现控制策略、数据处理和通信功能2操作层软件提供操作界面、报警管理、历史数据查询等功能3管理层软件实现生产过程监控、设备管理、优化调度等功能
7.3集散控制系统的应用与维护
7.
3.1应用领域1石油化工炼油、乙烯、化肥等生产过程控制2电力火电、水电、核电等发电过程控制3冶金钢铁、有色、矿山等生产过程控制4环保污水处理、烟气脱硫等环保设施控制5其他食品、制药、造纸等行业的过程控制
7.
3.2维护与管理1定期检查对系统硬件、软件进行定期检查，保证系统运行正常2故障处理及时排除系统故障，降低故障对生产的影响3软件升级根据生产需求和技术发展，对系统软件进行升级4备品备件管理储备必要的备品备件，提高系统维修效率5培训与人才培养加强操作人员的技术培训，提高系统维护水平第8章现场总线技术
8.1现场总线技术概述现场总线技术作为化工过程自动化与智能化的重要组成部分，是一种用于连接现场设备与控制系统之间的数字通信网络它具有开放性、互操作性、分散性及实时性等特点，为化工生产过程提供了高效、可靠的通信手段现场总线技术通过实现设备间信息的共享与集成，有助于提高生产过程的自动化水平，降低系统成本，增强系统稳定性和可维护性
8.2常用现场总线及其特点目前在化工过程中常用的现场总线技术包括ProfibusFoundation Fieldbus、LonWorks、Modbus等以下简要介绍这些现场总线技术的特点
9.
2.1Prof ibusProfibus是一种国际性的开放现场总线标准，广泛应用于自动化领域其主要特点如下
（1）高速传输数据传输速率可达12Mbps；
（2）灵活的拓扑结构支持线型、星型、环型等多种拓扑结构；
（3）丰富的应用功能支持多种通信协议，如DP、PA等；
（4）高度可靠性具有完善的故障诊断功能；
（5）易于扩展支持多站通信，可方便地增加或减少设备
10..2Foundation FieldbusFoundation Fieldbus是一种专为过程自动化设计的现场总线技术，具有以下特点
（1）全数字化、双向传输实现设备间的信息共享；
（2）设备描述语言采用设备描述语言，提高设备的互操作性；
（3）高度集成可实现现场设备与控制系统的无缝集成；
（4）高可靠性采用冗余通信、故障自诊断等技术；
（5）易于维护支持远程配置、调试和维护
8.
2.3LonWorksLonWorks现场总线技术具有以下特点
（1）广泛应用适用于工业、建筑、家居等领域；
（2）高度互操作性采用统一的通信协议和设备描述语言；
（3）灵活的网络结构支持多种通信介质和拓扑结构；
（4）强大的网络管理功能支持设备自动发觉、网络监控等；
（5）易于集成与现有系统具有良好的兼容性
8.
2.4ModbusModbus是一种简单的、开放的标准通信协议，具有以下特点
（1）易于实现采用简单的请求/响应通信机制；
（2）广泛应用支持多种传输介质，如串行、以太网等；
（3）良好的兼容性与各种设备、控制系统易于集成；
（4）灵活的地址映射方便实现设备间通信；
（5）可靠性较高具备一定的错误检测和故障处理功能
8.3现场总线在化工过程中的应用现场总线技术在化工过程中的应用广泛，主要包括以下几个方面1实现设备间的实时通信，提高生产过程的自动化水平；2降低系统成本，减少布线工程量；3提高系统可靠性，降低故障率；4便于设备维护和故障诊断；5支持远程监控和控制系统运行；6促进化工企业信息化建设，提高生产管理效率现场总线技术在化工过程中的应用不断深入，已成为化工自动化与智能化技术的重要组成部分，对提高我国化工行业的竞争力具有重要意义第9章智能化控制系统
9.1智能化控制系统概述智能化控制系统是化工过程自动化的重要组成部分，其运用先进的控制理论、方法和技术，实现对化工生产过程的智能化控制，提高生产过程的稳定性和经济效益本章主要介绍智能化控制系统的基本概念、构成及其在化工过程中的应用
9.2模糊控制模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，适用于处理难以建立精确数学模型的复杂系统本节主要介绍模糊控制的基本原理、结构及其在化工过程中的应用
9.
2.1模糊控制原理介绍模糊控制的基本概念、模糊集合、隶属度函数、模糊推理和模糊规则等基本理论
9.
2.2模糊控制器设计分析模糊控制器的设计方法，包括模糊化、规则库、推理机、反模糊化等组成部分的设计
9.
2.3模糊控制在化工过程中的应用通过实例分析，展示模糊控制在化工过程中的应用，如温度控制、pH值控制等
9.3神经网络控制神经网络控制是基于人工神经网络的控制方法，具有较强的自学习和自适应能力本节主要介绍神经网络控制的基本原理、结构及其在化工过程中的应用
9.
3.1神经网络控制原理介绍人工神经网络的基本结构、学习算法和功能指标，包括前向神经网络和递归神经网络
9.
3.2神经网络控制器设计分析神经网络控制器的设计方法，包括网络结构选择、学习算法优化等
9.
3.3神经网络控制在化工过程中的应用通过实例分析，展示神经网络控制在化工过程中的应用，如产品质量预测、过程优化等
9.4预测控制预测控制是一种基于模型的高级控制方法，具有较好的预测功能和适应性本节主要介绍预测控制的基本原理、结构及其在化工过程中的应用
9.
4.1预测控制原理介绍预测控制的基本概念、模型预测、滚动优化、反馈校正等核心环节
9.
4.2预测控制器设计分析预测控制器的设计方法，包括模型选择、参数优化等
9.
4.3预测控制在化工过程中的应用通过实例分析，展示预测控制在化工过程中的应用，如过程控制、优化调度等本章从模糊控制、神经网络控制和预测控制三个方面，详细介绍了智能化控制系统在化工过程中的应用，旨在为化工过程自动化与智能化提供技术支持和理论指导
10.章化工过程自动化与智能化发展趋势
10.1化工过程自动化技术发展趋势
10.
1.1分布式控制系统信息技术的飞速发展，分布式控制系统（DCS）在化工过程中的应用日益成熟，未来将向更高效、更可靠的方向发展集成化、模块化设计将成为DCS系统的重要发展趋势
10.
1.2现场总线技术现场总线技术在化工自动化领域具有广泛的应用前景，将进一步降低系统成本，提高系统可靠性现场总线技术的发展，多总线兼容将成为一种趋势与自动化装备化工生产过程中，与自动化装备的应用将越来越广泛未来发展趋势包括多功能、智能化、高精度、高可靠性以及良好的适应性
10.2化工过程智能化技术发展趋势
10.
2.1智能控制系统智能控制系统将结合人工智能、模糊控制、神经网络等技术，实现化工过程的自适应、自学习和自优化未来智能控制系统将更加注重与生产工艺的深度融合
10.
2.2数字挛生技术数字李生技术通过对实际化工过程进行建模与仿真，实现虚拟与现实之间的信息交互与优化未来，数字李生技术将在化工过程智能化中发挥重要作用
10.
2.3人工智能在化工过程优化中的应用人工智能技术将在化工过程优化中发挥越来越重要的作用，包括故障诊断、预测维护、生产优化等方面
10.3绿色化工与智能制造
10.
3.1绿色化工绿色化工将注重生产过程的环境友好性、资源利用率和经济效益智能化技术将为绿色化工提供重要支持，实现生产过程的优化与可持续发展
10.
3.2智能制造智能制造是化工行业实现绿色发展的关键途径通过智能化技术提高生产效率、降低能耗和减少废弃物排放，实现化工生产的高效、环保与安全
10.4工业大数据与云计算在化工过程中的应用展望
10.
4.1工业大数据工业大数据将为化工过程提供海量的数据支持，通过数据挖掘与分析，实现生产过程的优化与决策支持未来，工业大数据将在化工生产中发挥越来越重要的作用
10.
4.2云计算云计算技术将为化工行业提供强大的计算能力和数据处理能力，实现设备、系统、工厂之间的信息共享与协同化工企业将借助云计算技术，提高生产管理水平和市场竞争力
10.
4.3工业互联网平台工业互联网平台将成为化工行业数字化转型的重要载体，通过集成各类数据与应用，实现产业链各环节的互联互通，推动化工行业向智能化、网络化、服务化方向发展
1.
73.
74.
85.
83.
84.
95.
96.
98.
99.
94.
104.
105.
101.
1.
101.
111.
115.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
126.
136.
136.
137.
137.
137.
147.
148.
148.
158.
158.
169.
169.
169.
169.
179.
179.
171.
1.
171.
171.
1710.
1711.
1814.
1815.
1816.
1818.
1819.
1821.
1822.
1923.
1.1化工过程自动化概述化工过程自动化是指运用自动控制理论、方法和技术，对化工生产过程进行实时监控、分析与调整，以达到提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本、保证生产安全的目的科学技术的不断发展，化工过程自动化已成为化工行业提高竞争力的重要手段
1.
1.1自动化技术的发展自20世纪初以来，自动化技术经历了以下几个阶段1机械化阶段主要依靠机械设备和物理方法实现生产过程的自动化2电气化阶段采用电气设备和控制系统，实现生产过程的自动控制3电子化阶段利用电子技术和计算机技术，对生产过程进行数字化、程序化控制4信息化阶段以计算机和网络技术为核心，实现生产过程的信息集成和管理
1.
1.2化工过程自动化的基本构成化工过程自动化系统通常包括以下四个基本组成部分1检测元件用于检测生产过程中各种物理量、化学量的传感器和变送器2执行元件根据控制信号调节和控制生产过程的执行机构3控制元件实现对生产过程自动控制的控制器、调节器等设备4控制系统对整个生产过程进行监控、调度、优化和管理的计算机控制系统
1.2智能化技术在化工过程中的应用人工智能、大数据、云计算等技术的迅速发展，智能化技术在化工过程中的应用日益广泛，为化工行业带来了革命性的变革
1.
2.1智能检测技术智能检测技术采用先进的传感器、数据处理和分析方法，实现对化工过程中关键参数的实时、准确监测主要包括
1.
1.1分析技术对生产过程中的物料成分、含量等进行分析，为过程优化提供依据
1.
1.2检测技术对设备运行状态进行监测，预防设备故障
1.
1.3智能控制技术智能控制技术将人工智能、模糊逻辑、神经网络等先进控制理论应用于化工过程控制，提高控制系统的自适应性、鲁棒性和实时性主要包括1模型预测控制MPC根据生产过程模型，预测未来一段时间内的最优控制策略2自适应控制根据生产过程的变化，自动调整控制器参数，实现最佳控制效果
1.
1.4智能优化技术智能优化技术采用遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法等，对化工过程进行全局优化，提高生产效率主要包括1生产调度优化合理安排生产计划，优化资源分配2过程参数优化调整生产过程中的关键参数，实现高效、稳定生产
1.
1.5智能管理技术智能管理技术通过企业资源规划（ERP）、制造执行系统（MES）等，实现化工生产过程的数字化、网络化、智能化管理主要包括
（1）生产管理对生产计划、生产进度、产品质量等进行实时监控和管理
（2）设备管理对设备运行状态、维护保养等进行智能化管理
（3）能源管理对生产过程中的能源消耗进行实时监测和优化，降低能源成本第2章化工过程控制系统
2.1控制系统的基本概念化工过程控制系统是指运用自动化技术对化工生产过程进行实时监测、调节和控制的系统它主要包括以下几个基本概念
1.
1.1控制目标控制系统的根本目的是保证化工生产过程的安全、稳定、高效和优质运行
2.
1.2控制变量控制系统中用于表征过程状态和功能的参数，通常包括温度、压力、流量、液位等
3.
1.3被控对象控制系统中需要对其进行控制的生产过程或设备
4.
1.4控制器根据预设的控制策略，对被控对象进行自动控制的设备或软件
5.
1.5传感器与执行器传感器用于检测被控对象的实际值，执行器用于实现控制器的输出动作
6.2控制系统的类型与原理根据控制原理和实现方式的不同，化工过程控制系统可分为以下几种类型
7.
2.1开环控制系统开环控制系统是指输出信号不依赖于被控对象实际值的控制系统其原理简单，但抗干扰能力较差
8.
2.2闭环控制系统闭环控制系统是指输出信号依赖于被控对象实际值的控制系统根据反馈信号的形式，闭环控制系统可分为比例（P）、积分（I）、微分（D）控制以及组合控制（PID控制）等
9.
2.3集散控制系统集散控制系统是将整个化工生产过程分为若干个子系统，采用集中管理和分散控制的模式，提高了系统的可靠性和可维护性
10.
2.4智能控制系统智能控制系统运用现代计算机技术、通信技术和人工智能技术，实现对化工过程的智能化控制
2.3控制系统的功能指标化工过程控制系统的功能指标主要包括以下几个方面
2.
3.1稳定性控制系统在受到外部干扰或参数变化时，能迅速恢复到设定值的能力
2.
3.2响应速度控制系统从接收到控制信号到被控对象达到设定值所需的时间
2.
3.3静态误差控制系统在稳态运行时，被控对象的实际值与设定值之间的差值跟踪功能控制系统对设定值变化的跟踪能力
2.
3.5抗干扰功能控制系统在受到外部干扰时，保持被控对象稳定运行的能力
2.
3.6可靠性控制系统在规定时间内正常运行的能力经济性控制系统在满足功能要求的前提下，降低投资和运行成本的能力第3章自动化仪表
1.1自动化仪表概述自动化仪表是化工过程中不可或缺的重要设备，其主要功能是对生产过程中的各种物理量、化学量进行检测、控制、调节和报警，以保证生产过程的安全、稳定和高效运行自动化仪表具有准确度高、响应速度快、可靠性好等特点，是实现化工过程自动化与智能化的关键
1.2常用自动化仪表及其原理
3.
2.1温度仪表温度仪表主要用于测量和监控化工过程中的温度参数常见温度仪表有热电偶、热电阻和温度变送器等其工作原理基于热电效应或电阻温度特性
4.
2.2压力仪表压力仪表用于测量化工过程中的压力参数，包括弹性式压力计、电气式压力计和压力变送器等这些仪表利用弹性元件或电气传感器将压力信号转换为可测量的电信号
5.
2.3流量仪表流量仪表用于测量流体在管道中的流量，主要包括电磁流量计、涡街流量计、质量流量计等这些仪表根据流体动力学原理或电磁感应原理进行测量
6.
2.4物位仪表物位仪表用于检测容器内液位、料位等参数，包括浮子式物位计、雷达物位计、音叉式物位开关等这些仪表利用物理原理如浮力、回声定位或振动频率进行物位检测
3.3自动化仪表的选用与安装
3.
3.1自动化仪表的选用选用自动化仪表时，应根据以下原则进行
（1）满足工艺要求仪表的测量范围、精度、响应时间等参数应满足生产过程的要求
（2）可靠性选择具有高可靠性、低故障率的仪表
（3）经济性在满足要求的前提下，选择性价比高的仪表
（4）维护性考虑仪表的维护保养方便性，降低运行成本
3.
3.2自动化仪表的安装
（1）按照设计图纸进行安装，保证仪表的安装位置符合工艺要求
（2）安装过程中注意仪表的防护，避免碰撞、划伤等
（3）连接仪表的管道应清洁、无泄漏，保证仪表测量准确
（4）根据仪表的技术要求进行接线，保证电气连接正确可靠
（5）安装完成后，对仪表进行调试，检查其功能是否符合要求
（6）定期对仪表进行校验和保养，保证其长期稳定运行第4章执行器
4.1执行器概述执行器是化工过程自动化与智能化系统中的关键设备，其主要功能是接收来自控制系统的信号，并按照信号要求驱动调节机构，实现对工艺过程的控制执行器可分为电动执行器和气动执行器两大类本章节将重点介绍这两类执行器及其在化工过程中的应用
4.2电动执行器
4.
2.1结构与原理电动执行器主要由电动机、减速器、执行机构和控制器组成其工作原理是:接收到控制信号后，电动机启动并驱动减速器，将高速旋转的电机输出转换为低速高扭矩的输出，进而驱动执行机构完成相应的动作
4.
2.2类型与选型电动执行器可分为开关型、调节型和智能型三种类型选型时应考虑以下因素负载特性、动作频率、控制信号、安装环境等
4.
2.3应用与维护电动执行器广泛应用于化工、石油、制药等行业在使用过程中，应注意定期检查、保养和维护，保证执行器的正常运行
4.3气动执行器
4.
3.1结构与原理气动执行器主要由气缸、气阀、执行机构和气源处理组件组成其工作原理是利用压缩空气作为动力源，通过气阀控制气缸内活塞的运动，从而驱动执行机构完成相应的动作
4.
3.2类型与选型气动执行器可分为双作用式、单作用式和摆动式三种类型选型时应考虑以下因素负载特性、气源压力、动作频率、安装环境等
4.
3.3应用与维护气动执行器在化工过程中具有广泛的应用，如阀门控制、物料输送、设备启停等在使用过程中，应保证气源清洁、干燥，定期检查和维护气动执行器，以延长其使用寿命
4.4电动调节阀
4.
4.1结构与原理电动调节阀主要由电动执行器、调节阀体和定位器组成其工作原理是接收来自控制系统的信号，电动执行器驱动调节阀体中的阀芯移动，从而改变阀门的开度，实现对工艺参数的调节
4.
4.2类型与选型电动调节阀可分为直通式、角通式、三通式等类型选型时应考虑以下因素:。
个人认证
优秀文档
获得点赞 0
