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过程控制与自动化仪表

作者:郑水发   发布时间:2010-06-22 09:06    点击数:302

   一、过程控制的特点、任务和要求

      1、过程控制的特点

       与其他控制系统相比,过程控制有以下几方面的特点:(1)系统由系列化生产的过程检测控制仪表组
成,即由被控过程和过程检测控制仪表(包括测量元件、变送器、调节器和调节阀)两部分组成。(2)被
控过程多种多样化。在现货工业生产过程中,由于生产规模大小不同,生产工艺要求各异,生产的品种多
种多样,因此过程控制中的被控过程的形式民是多种多样的。(3)控制方案十分丰富。由于被控过程的多
样性,即大多属多变量、分布参数、非线性、大惯性、大时延过程,为了满足生产中越来越高的要求控制方案也越来越丰富。通常既有单变量控制系统,也有多变量控制系统;有常规仪表控制系统,也有计算机控制系统;有提高控制品质的控制系统,也有实现特殊工艺要求的控制系统;有传统的PID控制,也有新型的自适应控制,预测控制、推理控制、模糊控制等。(4)控制过程多属慢过程参量控制。由于被控过程大多具有大惯性、大延时(滞后)等特点,因而决定了控制过程是一个慢过程。另外,在一些生产过程中,如石油、化工、冶金、电力、轻工、建材、制药等生产过程中,常常用一些物理量来表征生产过程是否正常,这些物理量多半是温度、压力、流量、液位(物位)、成分等。(5)定值控制是过程控制的一种主要形式。在目前的多数过程控制系统中,其给定值是恒定的或保持在很小范围内变化。控制的主要目的在于如何减小或消除外界扰动对被控量的影响,使生产稳定,保证产品的产量和质量。

      2、过程控制的任务和要求

       工业生产对过程控制的要求是多方面的,最终可以归纳为三顶要求,即安全性、经济性和稳定性。安
性是指在整个生产过程中,确保人身和设备的安全,这是最重要也是最基本的要求。为达到此目的,通常
采用参数越限报警、联锁保护等措施加以实现。随着工业生产过程的高度连续化和大型化,还提出在线故
障诊断和预测、设计容错控制系统等来提高运行的安全性;经济性是指生产同样质量和数量产品所消耗的
能量和原材料最少,即要求生产成本低而效率高;稳定性是指系统具有抵制外部干扰,保持生产过程长期
稳定运行的能力。

      过程控制的任务就是在了解掌握工艺流程和生产过程的静、动特性的基础上,根据上述三顶要求,应用
控制理论对控制系统进行分析和综合,最后采用适宜的技术手段加以实现。因此,过程控制是控制理论、
工艺知识、计算机技术和自动化仪表等知识相结合而构成的一门应用科学。

 二、过程控制仪表

      过程控制仪表包括调节器、执行器、操作器以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

      过程控制仪表按使用能源分,有气动仪表和电动仪表;按结构形式分,有基地式仪表、单元组合仪表、组装式仪表等;按信号类型分,有模拟式仪表和数字式仪表。

      单元组合式仪表又分为气动单元组合仪表和电动单元组合仪表。

     气动单元组合仪表,简称QDZ仪表,它采用140kPa压缩空气为能源,以20~100kPa为标准统一联络信号。由于QDZ仪表结构简单、价格合理、性能稳定、工作可靠,具有安全防火防爆等特点,所以特别适合于石油、化工等易燃易爆的场合。电动单元组合仪表,简称DDZ仪表,它经历了以电子管、晶体管和线性集成电路为基本放大元件的Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型的三个系列产品阶段。其中DDZ-Ⅰ型早已停产;DDZ-Ⅱ型采用220V交流电源供电,各单元间以0~10mADC为统一联络信号;DDZ-Ⅲ型以24VDC为电源,以4~20mADC为现场传输信号,以1~5VDC和4~20mADC为控制室联络信号,由于它的性能较DDZ-Ⅱ型更好,加之采取了安全防爆措施,能应用于易燃易爆场合,因而使用更加广泛。

      可编程序调节器是在模拟仪表、计算机控制和集散控制系统发展的基础上于80年代问世的一种新型过程控制仪表。它是以微处理器为核心,能实现高级过程控制的新型仪表,在工业生产中正在得到越来越广泛的应用。

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