化工仪表及自动化解读.ppt

自动化技术是当今举世瞩目的先进技术之一，它的研究自动化技术是当今举世瞩目的先进技术之一，它的研究开发和应用水平是衡量一个国家发达程度的重要标准，也是开发和应用水平是衡量一个国家发达程度的重要标准，也是现代化社会的一大标志。现代化社会的一大标志。 自动化技术的进步推动了工业生产的飞速发展，大大提自动化技术的进步推动了工业生产的飞速发展，大大提高了劳动生产率，获得了巨大的社会效益和经济效益。高了劳动生产率，获得了巨大的社会效益和经济效益。 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动进代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。工自动化。 前言前言 主要内容：主要内容：1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念2. 检测仪表与传感器检测仪表与传感器3. DCS控制系统控制系统4. SIS控制系统控制系统5.自动化仪表与实践自动化仪表与实践6.自动化仪表项目管理自动化仪表项目管理化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念1.1化工自动化的主要内容化工自动化的主要内容 化工仪表及自动化一般包含自动检测、自动保护、自动控制三方面的内容，主要由各种仪表、联锁化工仪表及自动化一般包含自动检测、自动保护、自动控制三方面的内容，主要由各种仪表、联锁装置、装置、PLC和和DCS控制系统等硬件及相应的软件来完成上述功能。控制系统等硬件及相应的软件来完成上述功能。1.1.11.1.1自动检测系统自动检测系统 利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指使或记录的，称为自动检测系统。它代替了操作人利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指使或记录的，称为自动检测系统。它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录，因此起到人眼睛的作用。如下图：员对工艺参数的不断观察与记录，因此起到人眼睛的作用。如下图： 冷液热液压力表蒸汽温度表流量计冷凝水化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念1.1.21.1.2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是一成不变的。为此，就需要用生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。为此，就需要用一些自动控制装置对生产中的某些关键性参数进行自动控制，使它们一些自动控制装置对生产中的某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动的控制而回到规定在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动的控制而回到规定的数值范围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。如下图：的数值范围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。如下图： 冷液热液压力表蒸汽TT-101流量计冷凝水TIC101TV-101化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念1.1.31.1.3自动信号和联锁保护系统自动信号和联锁保护系统 生产过程中，有时由于一些偶然因素的影响，导致工艺参数超生产过程中，有时由于一些偶然因素的影响，导致工艺参数超出允许的变化范围而出现不正常情况时，就有引起事故的可能。为出允许的变化范围而出现不正常情况时，就有引起事故的可能。为此，常对某些关键性参数设有自动信号联锁装置，防止事故的发生此，常对某些关键性参数设有自动信号联锁装置，防止事故的发生和扩大。如下图：和扩大。如下图：TIC101冷液热液PT-101蒸汽TT-101流量计冷凝水PIA101SPSL101HHXCV-101化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念1.2自动控制系统的组成自动控制系统的组成 自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。如图自动控制系统是在人工控制的基础上产生和发展起来的。如图1 1自自动控制的实现大大提高了生产过程的自动化程度，解放了劳动力。如动控制的实现大大提高了生产过程的自动化程度，解放了劳动力。如图图2 2 自动化装置主要由三部分组成：自动化装置主要由三部分组成：测量元件与变送器自动控制器执行器测量元件与变送器自动控制器执行器变送器控制器给定值自动化装置图1图2化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念1.3工艺管道及控制流程图工艺管道及控制流程图 在工艺流程确定后，工艺在工艺流程确定后，工艺人员和自控设计人员共同确定人员和自控设计人员共同确定控制方案，包括流程中各控制控制方案，包括流程中各控制点的选择、控制系统的确定及点的选择、控制系统的确定及有关自动信号、联锁保护系统有关自动信号、联锁保护系统的设计等。再根据工艺流程图，的设计等。再根据工艺流程图，按其流程顺序标注出相应的测按其流程顺序标注出相应的测量点、控制点等，便成了带控量点、控制点等，便成了带控制点的工艺流程图（制点的工艺流程图（P&ID)P&ID)。如右图如右图 化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念1.3.1图形符号图形符号 测量点测量点 是由工艺设备轮廓线或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点，一般无特定的图形符号，如图是由工艺设备轮廓线或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点，一般无特定的图形符号，如图1 1所示。必要时，检测元件也可以用象所示。必要时，检测元件也可以用象形或图形符号表示。形或图形符号表示。 连接线连接线 通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用图通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用图2 2的形式。必要时也可的形式。必要时也可用加箭头的方式表示信号的方向。在需要时，信号线也可用气信号、电信号、导压毛细管等采用用加箭头的方式表示信号的方向。在需要时，信号线也可用气信号、电信号、导压毛细管等采用不同的表示方式以示区别。如图不同的表示方式以示区别。如图3 3 测量点图1图2交叉相接方向图3仪表电信号线仪表气信号线仪表引压毛细管化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念 仪表的图形符号仪表的图形符号 仪表的图形符号是一个细实线圆圈，对于不同的仪表安装位置的图形符号不一样。如图仪表的图形符号是一个细实线圆圈，对于不同的仪表安装位置的图形符号不一样。如图1 1 字母代号和仪表位号字母代号和仪表位号 1)1)在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内，一般写有两位字母，第在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内，一般写有两位字母，第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能，常用被测变量和仪表功能的字一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能，常用被测变量和仪表功能的字母代号见下表。母代号见下表。 2) 2)在控制系统中，每个仪表都有自己的仪表位号。仪表位号由字母代号组合和阿在控制系统中，每个仪表都有自己的仪表位号。仪表位号由字母代号组合和阿拉伯数字编号两部分组成。阿拉伯数字编号写在圆圈的下半部。拉伯数字编号两部分组成。阿拉伯数字编号写在圆圈的下半部。 图1就地安装仪表嵌在管道中的就地安装仪表集中仪表盘面安装仪表就地仪表盘面安装仪表集中仪表盘后安装仪表就地仪表盘后安装仪表DCS仪表联锁回路化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念字母字母ADEFIKLMPQCRSTVWYZ第一位字母第一位字母后继字母后继字母被测变量被测变量修饰词修饰词功能功能被被测测变变量量和和仪仪表表功功能能字字母母代代号号表表分析分析电导率电导率密度密度电压电压流量流量电流电流时间或时间程序时间或时间程序物位物位水分或湿度水分或湿度压力或真空压力或真空数量或件数数量或件数放射性放射性速度或频率速度或频率温度温度粘度粘度力力供选用供选用位置位置差差比（分数）比（分数）报警报警控制控制检测元件检测元件指示指示自动手动操作器自动手动操作器积分、累计积分、累计安全安全积分、累计积分、累计记录或打印记录或打印开关、联锁开关、联锁传送传送阀、挡板、百页窗阀、挡板、百页窗套管套管继动器或计算器继动器或计算器驱动、执行或未分类的终端执行机构驱动、执行或未分类的终端执行机构化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念 3)3)字母代号和仪表位号示例字母代号和仪表位号示例 如在如在1.31.3工艺流程图中，工艺流程图中，PICA-2101PICA-2101所表示的意义是：所表示的意义是： P I C A-2 1 0 1P I C A-2 1 0 1仪表序号仪表序号单元序号单元序号装置代号装置代号表示被测变量为压力表示被测变量为压力表示具有指示功能表示具有指示功能表示具有控制功能表示具有控制功能表示带报警功能表示带报警功能化工仪表及自动化1. 1. 自动控制系统基本概念自动控制系统基本概念1.4自动控制系统方块图自动控制系统方块图 在研究自动控制系统时，为了能更清楚地表示出一个自动控制系统中各个组成环节之间的相在研究自动控制系统时，为了能更清楚地表示出一个自动控制系统中各个组成环节之间的相互影响和信号联系，便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。互影响和信号联系，便于对系统分析研究，一般都用方块图来表示控制系统的组成。 例如：例如： 在在1.21.2节的图节的图2 2中，图示的液位自动控制系统可以用下图的方块图来表示。中，图示的液位自动控制系统可以用下图的方块图来表示。 控制器控制器输出控制阀操纵变量对象干扰作用被控变量测量元件变送器给定值测量值偏差化工仪表及自动化2. 2. 检测仪表与传感器检测仪表与传感器2.1概述概述 在工业生产中，为了正确的指导生产操作，对过程进行控制，一项必不可少的工作是准确而及在工业生产中，为了正确的指导生产操作，对过程进行控制，一项必不可少的工作是准确而及时地检测出生产过程中的各个有关参数，例如压力、流量、物位、温度等。用来检测这些参数的技术时地检测出生产过程中的各个有关参数，例如压力、流量、物位、温度等。用来检测这些参数的技术工具称为检测仪表。用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号（例如电信号或气压信号）的仪表工具称为检测仪表。用来将这些参数转换为一定的便于传送的信号（例如电信号或气压信号）的仪表通常称为传感器。当传感器的输出为规定的标准信号时，通常称为变送器。通常称为传感器。当传感器的输出为规定的标准信号时，通常称为变送器。2.1.12.1.1测量误差测量误差 在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确，观测者的主观性和周围环境的影响等等，在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确，观测者的主观性和周围环境的影响等等，使得测量的结果不可能绝对准确。由仪表读得的被测值与被测量真值之间，总是存在一定的差距，这使得测量的结果不可能绝对准确。由仪表读得的被测值与被测量真值之间，总是存在一定的差距，这一差距就称为测量误差。误差的分类方法多种多样，按误差出现的规律可分为一差距就称为测量误差。误差的分类方法多种多样，按误差出现的规律可分为系统误差、偶然误差和系统误差、偶然误差和疏忽误差疏忽误差；按仪表使用的条件分为；按仪表使用的条件分为基本误差和附加误差基本误差和附加误差；按被测变量随时间变化的关系分为；按被测变量随时间变化的关系分为静态误差静态误差和动态误差和动态误差；按与被测变量的关系分为；按与被测变量的关系分为定值误差、累计误差定值误差、累计误差；按误差的数值表示分为；按误差的数值表示分为绝对误差、相对绝对误差、相对误差和引用误差误差和引用误差。 测量误差通常有两种表示方法，即绝对误差和相对误差。测量误差通常有两种表示方法，即绝对误差和相对误差。 绝对误差是指仪表指示值和被测量的真值之间的差值。在实际应用中真实值指得是标准表的读数。绝对误差是指仪表指示值和被测量的真值之间的差值。在实际应用中真实值指得是标准