工业自动化仪表及过程控制(001)

目录•工业自动化仪表概述•过程控制基本原理•工业自动化仪表选型与安装调试•过程控制策略设计及优化方法•工业自动化仪表维护保养与故障排除•过程控制系统集成与智能化发展趋势工业自动化仪表概述分类根据测量原理、功能和应用领域等不同角度，工业自动化仪表可分为多种类型，如温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表、分析仪表等。

定义工业自动化仪表是指在工业生产过程中，用于对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表。

定义与分类发展历程及趋势发展历程工业自动化仪表经历了从机械化、电气化到数字化、智能化的发展历程，不断推动着工业生产的自动化和智能化水平提升。

发展趋势未来工业自动化仪表将更加注重高精度、高可靠性、低功耗、多功能集成和智能化发展，同时随着物联网、大数据等技术的融合应用，工业自动化仪表将实现更加广泛的互联互通和智能化应用。

应用领域与市场需求应用领域工业自动化仪表广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织等各个工业领域，是实现工业生产自动化和智能化的重要基础。

市场需求随着工业生产的不断发展和技术进步，工业自动化仪表市场需求不断增长。

未来市场将更加注重产品品质、技术创新和服务质量等方面的竞争。

同时，随着国家对于环保和节能减排政策的不断加强，工业自动化仪表在环保监测和能源计量等领域的需求也将不断增长。

过程控制基本原理过程控制概念及目标过程控制定义过程控制是对工业生产过程中的各种工艺参数进行实时检测、调节和控制，以确保生产过程的稳定、高效和安全。

过程控制目标实现生产过程的自动化、智能化和优化，提高产品质量、降低能耗和减少环境污染。

被控对象指需要控制的工艺参数或设备，如温度、压力、流量等。

测量变送器将被控对象的参数转换为标准信号，如温度变送器、压力变送器等。

控制器接收测量变送器的信号，根据设定的控制规律进行计算，并输出控制信号。

执行器接收控制器的输出信号，对被控对象进行调节或控制，如阀门、电动机等。

过程控制系统组成要素过程控制性能指标评价方法01静态性能指标包括稳态误差、静态精度等，反映系统稳态性能的好坏。

工业自动化仪表与自动化控制技术工业自动化是指利用先进的仪表与控制技术，对工业生产进行自动化控制和管理的一种手段。

随着科技的进步和工业生产的不断发展，工业自动化在制造业中的应用越来越广泛，其所涉及的仪表与自动化控制技术也日益多样化和成熟化。

在今天的工业生产中，工业自动化仪表与自动化控制技术已经成为提高生产效率、降低生产成本和提高产品质量的重要手段。

本文将就工业自动化仪表与自动化控制技术的发展现状、应用领域及未来发展趋势等方面进行探讨。

一、工业自动化仪表的发展现状随着工业生产对产品质量要求的不断提高和市场对生产效率的不断追求，工业自动化仪表的应用越来越广泛。

工业自动化仪表不仅在传统的制造业中得到大量应用，如钢铁、化工、石油等领域，同时在新兴的高新技术产业中也得到广泛应用，如航空航天、电子信息等领域。

在工业自动化中，仪表是非常重要的一环，它能够实时监测生产参数，控制生产过程，保障生产安全，保证产品质量。

工业自动化仪表的发展趋势主要集中在以下几个方面：一是数字化技术的应用。

随着数字化技术的不断发展，工业自动化仪表也不断向数字化方向发展，数字化技术的应用极大地提高了仪表的控制精度和稳定性，使得工业生产的自动化水平得到了极大的提升。

二是智能化技术的应用。

随着人工智能技术的发展，智能化技术得到了广泛的应用，使得工业自动化仪表能够更加智能化、自主化地进行生产控制和管理。

三是网络化技术的应用。

随着网络化技术的飞速发展，工业自动化仪表已经实现了远程监控和远程操作，这为企业的生产管理带来了极大的便利，同时也提高了生产效率，降低了生产成本。

二、自动化控制技术的应用领域自动化控制技术是工业自动化的核心，主要包括传感器技术、控制器技术、执行器技术等。

自动化控制技术的应用领域非常广泛，以下就主要几个方面进行介绍。

1. 工业制造领域：自动化控制技术在工业制造领域得到了广泛的应用，可以实现生产线的自动化控制和产品的自动化生产。

通过传感器实时监测生产参数，控制器进行数据处理和判断，执行器实现生产动作，从而大大提高了生产效率和产品质量。

工业自动化仪表及过程控制(1)Industrial Automation Instrumentations and Process Control第1章检测仪表（1）●热工化工过程检测：●温度、压力、物位、流量、成分等●机械过程检测：●位置、转速、力、转矩、加速度等温度测量(Temperature Measuring) ●测量温度的主要方法：从感受温度的途径来分：●接触式测温—测温元件与被测物接触感知物体温度●非接触式测温—通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度的。

温度测量温度测量非接触式测温例：ST系列红外测温仪激光,望远镜精度:±1%或±1摄氏度测温范围:-30~3000摄氏度主要应用:电力,石化,冶金及各种远距离场合的温度测量温度测量双金属温度计两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成温度测量WS系列双金属温度计•本温度计具有耐振动体积下等特点可适合于各种特殊场合的温度测量。

•双金属温度计是中低温现场检测仪表，也可以直接用于测量气体或液体的温度。

温度测量 WL系列工业玻璃温度计•例：•感温液：水银、蓝液或红液•测温范围: -60℃～ 500℃•分格值(℃): 0.2、0.5、1、2.5•上体直径: 9～20 mm•上体长度: 150、220 mm•下体长度: 40～300 mm•下体直径: 6～10 mm•保护类型: 无保护或具有金属保护管温度测量WT系列压力式温度计•用于生产过程中较远距离的非腐蚀性液体或气体温度的测量。

温度测量•热电偶(TC: Thermocouples) ()()()00,t e t e t t E AB AB -=温度测量•热电偶测温原理；热电效应(Seebeck Effect)Thomas Johann Seebeck1770-1831In 1821 Thomas Seebeck found that anelectric current would flow continuously ina closed circuit made up of two dissimilarmetals if junctions of the metal weremaintained at two different temperatures.温度测量•热电偶: WR系列•分度号，分度表•第三导体定律•补偿导线•冷端补偿第1章检测仪表（12）温度测量•热电偶分度号：K、E、J、T、S、B第1章检测仪表（13）温度测量•热电偶分度表温度测量温度测量•热电阻(RTD: Resistance Thermal Detectors) •WZC•WZP)1(20BT AT R R T ++=温度测量•热电阻•分度号（Pt100、Cu50、Cu100）•分度表•三线制温度测量•热电阻的三线制连接3210)2(R I R R I V t -'+=3210213210::)()(R I R I V then I I if R R I R R I V t t -=='+-'+=温度测量•热敏电阻(Thermistors) •负温度系数热敏电阻使用温度一般为：-50~+300度)11(00T T B T T eR R -=温度测量•热敏电阻特点：•灵敏度高、热惯性小、响应速度快。

工业自动化仪表与自动化控制技术在现代工业生产中，自动化技术的应用已经成为提高生产效率、降低成本、减少人力资源的重要手段。

而工业自动化仪表与自动化控制技术正是自动化生产中的重要组成部分，它们通过监测、检测和控制生产流程，实现生产过程的智能化和自动化，为企业的生产运营提供了重要的支持。

一、工业自动化仪表的功能和应用工业自动化仪表是工业生产过程中用于测量、监测、检测和控制的装置。

它可以实时地监测生产设备和生产过程的各种参数，如温度、压力、流量、液位、浓度等，并将所获取的数据转换成电信号，送至控制设备进行处理。

工业自动化仪表的主要功能包括：1.测量功能：通过传感器测量各种参数。

2.监测功能：实时监测生产设备和生产过程的各种参数。

3.控制功能：根据监测数据采取相应的控制措施，保持生产参数在合理范围内。

工业自动化仪表的应用涉及到各个行业，如化工、制药、电力、石油、冶金、食品等，广泛应用于生产过程中的各种控制系统中。

温度变送器、压力变送器、流量变送器等传感器在化工生产过程中广泛应用，可以实现对生产过程中各种参数的实时检测和控制，保证产品的质量和生产的稳定性。

二、自动化控制技术的发展与应用自动化控制技术是指利用自动化系统和设备对生产线、生产设备和生产过程进行控制和调节，以实现生产的自动化、智能化和高效化。

自动化控制技术的发展经历了从传统的模拟控制到数字化控制，再到现在的智能化控制的阶段，其应用范围也逐步扩大，目前已经涉及到工业生产的方方面面。

随着工业自动化技术的不断发展，自动化控制技术也在不断演进和完善。

传统的模拟控制是通过模拟信号进行控制，随着数字化技术的发展，数字化控制技术逐渐取代了传统的模拟控制技术，通过数字信号进行控制。

目前，智能化控制技术已经成为自动化控制技术的新趋势，通过先进的控制算法和智能化装置，实现对生产过程的自适应控制和优化调节，提高生产效率和产品质量，降低能耗和成本。

自动化控制技术在工业生产中的应用已经非常广泛，几乎涉及到所有的生产领域。

工业自动化仪表及自动化控制技术摘要：作为世界上最大的制造国家之一，中国的工业自动化发展已经取得了长足的进步。

目前，我国的工业自动化已经应用于各个领域，包括机械制造、电子信息、化工、冶金、航空航天等。

在工业自动化中，涉及到许多仪器设备，也是多种多样，例如：位移传感器、温度传感器、PLC控制器、DCS控制器、PC控制器、电机、电磁阀、气缸、压力计、流量计、以太网、CAN总线、Modbus等。

这些仪器设备都是工业自动化中不可或缺的部分，它们的发展与应用推动了我国工业自动化行业的蓬勃发展。

鉴于上述，本文将针对工业自动化仪表的原理、应用进行深入分析探究，进而有效控制自动化技术，促进我国工业自动化持续发展。

关键词：工业生产；自动化仪表；自动化控制技术；对策措施引言工业自动化大幅提高了生产效率，降低了成本，同时也减少人为操作的误差，提高产品的质量和一致性；工业自动化促进了企业从传统制造向智能制造的转型，加速了工业化进程，从而促进了产业转型升级；业自动化通过优化生产过程，精确控制物料的消耗和能源的使用，从而达到有效节能和环境的保护；工业自动化不仅提升了企业的竞争力，同时也增强了国家的核心技术和产业竞争力，推动我国在世界经济中的地位。

综上所述，工业自动化对于我国的发展十分重要，它不仅是现代工业化的必然趋势，也是我国实现高质量发展的关键所在。

1 工业自动化仪表概述1.1 工业仪表的历史工业仪表是用于测量、监控、调节和控制工业过程和设备的设备和系统。

它们已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。

以下是工业仪表的历史与发展。

19世纪初，随着蒸汽机和化学反应器的发明，工业生产进入了现代化阶段。

此时，工业仪表还处于萌芽状态，主要运用机械式仪表，机械式仪表是指气体、液体涡轮流量计，涡街流量计，电磁流量计等流量计量仪表以及压力开关、差压开关、压力变送器，差压变送器，液位开关，液位计，温湿度记录仪等工业仪器。

按照不同的功能可分为：温度仪表、压力仪表、流量仪表、分析仪表、物位仪表、称重仪表、转速仪表、仪表元件、调节仪表、执行机构、显示记录、阀门类、控制系统几大门类，这些仪表都是通过机械运动来显示物理参数的。

工业自动化仪表与自动化控制技术工业自动化是指利用先进的自动控制技术和计算机技术，实现工业过程的自动化程度的提高，提高生产效率和质量，减少劳动力和资源的消耗。

其中，仪表和自动化控制技术是实现工业自动化的重要组成部分。

一、工业自动化仪表工业自动化仪表是工业生产中测量、控制、调节、传输信号等方面的重要设备，是实现工业自动化的核心之一。

根据其测量、控制的信号类型，可以分为3类：①模拟量仪表：它能够测量和控制连续变化的信号，如温度、压力、流量等物理量。

其输出信号也是连续变化的模拟信号，一般为4-20mA或0-10V。

②数字量仪表：它能够测量和控制离散变化的信号，如电机的开关量、阀门的开闭等。

其输出信号为数字信号。

③特殊用途仪表：用于特殊的测量场合，如红外温度测量仪、紫外线分析器等。

二、自动化控制技术自动化控制技术是实现工业自动化的重要手段之一，它是应用控制论、信息论、计算机技术、电子技术等综合技术，对工业过程进行测量、分析、设计、调整和控制的一种技术体系。

自动化控制技术根据控制的方式和控制目标进行分类，可以分为开环控制和闭环控制。

开环控制是指只将控制信号单向传送给被控对象，无法实时反馈被控对象状态和调整控制信号的控制方式。

常见的开环控制应用于固定的工艺流程，如物料输送带的控制等。

而闭环控制则是通过反馈被控对象的状态，自动调整控制信号，实现对被控对象状态的持续、精确控制。

闭环控制的应用范围更广，如PID温度控制器的控制、变频器对电机速度的调节等。

1、工业流程控制：如加热、冷却、混合等工业流程控制，可以采用PID控制、模糊控制等技术，配合智能仪表和执行器，实现工业生产的自动化和高效化。

2、机器人控制：机器人在现代工业生产中应用愈来愈广泛，机器人的控制关键在于传感器和控制系统，通过反馈机器人状态，并实现自动化控制，实现机器人的灵活操作。

3、智能制造：智能制造是新一代工业革命的代表，目标是实现生产工艺数字化、网络化、柔性化，减少人力投入、提高生产效率。