仪控-1自控基本知识

前言+第一章1、自动化仪表：是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。

在自动控制系统中，自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。

2、过程控制仪表包括：检测仪表、调节仪表（也叫控制器）、执行器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

3、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。

4、标准信号制度：国际电工委员会规定：过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA，直流电压1-5V。

我国DDZ型仪表采用的标准信号：DDZ-Ⅰ型和DDZ-Ⅱ型仪表：0-10mA。

DDZ-Ⅲ型仪表：4-20mA。

5、我国的DDZ型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。

6、采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输。

动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。

对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。

7、采用直流信号的优点：a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。

8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV）。

特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。

一般用于测量500～1600℃之间的温度。

9、热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。

此电势称为热电势，并产生电流。

10、对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温度有关。

11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。

12、热电阻：对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准。

自控基础知识自动控制系统（automatic control systems）是在无人直接参与下可使生产过程或其他过程按期望规律或预定程序进行的运行操作管理系统。

随着科技的发展，人们的多项生产、生活工作都越来越取向机械化、自动化，不仅大大提高了工作效率，而且极大的保证了生产过程中的安全性和达标性。

输气站场的自动控制系统包括现场仪表、变送器、各种流量仪表及流量计、调压控制器、PLC系统、ESD系统、站控系统、可燃气体/火灾报警系统、色谱分析仪、硫化氢分析仪、水露点分析仪、RMU远程维护系统、与DCC通讯用交换机、路由器等。

一、就地显示仪表1、压力表弹簧管压力表耐震压力表（1）现场压力仪表等级:1.0、1.5(1.6)、2.5、4.0（2）现场仪表读数原则：压力表估读到最小分格值的1/5 ；（3）允许误差:最大允许误差：（量程上限-下限）*精度等级%例如：1块1.0级，量程为6MPa的压力表，最大允许误差为：±6*1.0%=±6*0.01=±0.06MPa（4）压力仪表的维护：巡回检查：仪表指示情况；电源电压（电接点压力表等）；伴热保温情况；清洁状况；隔离液、接口、导压管、阀门有无泄漏、腐蚀。

定期维护：定期检查校验零点、量程；定期排污、排凝、放空；定期吹扫导压管，灌隔离液等。

工程师专业检查：仪表使用质量；仪表零部件的完整性、完好性；检测元件、导压管线、接口等安装情况；技术资料的管理等。

2、温度计：电接点温度计耐震温度计（1）现场温度计等级:1.0、1.5(1.6)、2.5、4.0（2）现场温度计读数原则：估读到最小分格值的1/10 ；（3）允许误差:最大允许误差：（量程上限-下限）*精度等级%例如：1支1.0级，量程为-40至+80℃的温度计，最大允许误差为：±〔80-（-40）〕*1.0%=±120*0.01=±1.2℃（4）温度仪表的维护：巡回检查：仪表指示情况；电源电压（电接点温度计等）；伴热保温情况；清洁状况；隔离液、接口有无泄漏、腐蚀。

⾃控基础知识⾃控基础知识第⼀章⾃动控制系统1.1 概述1、⽬的：(1)看懂P&I图; (2)掌握单回路、复杂回路的控制原理;2、⽣产过程⾃动化包括⾃动检测、⾃动控制、⾃动保护（ESD）程序控制。

(Emergency Shut Down)3、确保⽣产安全，提⾼劳动⽣产率，改善劳动条件，保护⼈⾝健康，必须实现⾃动控制。

1.2 ⾃动检测1、温度、压⼒、流量、液位、密度、浓度、成份在⾃动控制和⾃动保护系统中，⾃动检测是基础。

2、⾃动控制：是在测量的基础上，进⼀步⽤⾃动化装置代替操作⼯⼈的直接操作，⾃动克服扰动对被控变量的影响，稳定⼯艺⽣产过程。

3、⾃动保护：（ESD）：在⽣产过程中，某些⼯艺变量超过⼀定限度时，就会严重影响⽣产，发⽣爆炸等事故，为帮助操作⼈员及时发现问题，并⾃动采取紧急措施，以避免事故的进⼀步扩⼤，⽽设计的⾃动保护联锁系统，如声光报警、联锁停车。

4、程序控制：它和⾃动控制系统的区别在于设定值，在⾃动控制系统中，其设定值为恒定或随机变化，⽽程序控制，设定值随时按预先设定程序⽽变化。

5、控制系统应满⾜的三项基本要求：A 抑制外部扰动的影响；B 确保⽣产过程稳定；C 使⽣产过程的⼯况为最优化；1.3 国内外科技现状、发展趋势及差距分析：1、随着信息发展，国外⼤多数⽯化企业相继采⽤APC先控技术，在线优化，电⼦商务管理等来降低成本，提⾼产品竞争⼒。

DCS的应⽤是炼化⼯业⾃动化⽔平的最重要的标志之⼀，DCS主要⽣产企业如HoneyWell TDC3000 Fisher -Rosemont CENTUM－CS已推出了相应的产品。

2、先进控制技术, 在国外此项技术已经发展了20年，应⽤已经普及，中国⽯9年开始推⼴普及先进控制，初见成效。

中国⽯油99年开始此项⼯作，并已经开始花费经费购买国外公司的先控软件（Aspen Tech）。

3、⼈⼒资源实现先进控制需要复合型⼈才，要懂计算机、仪表、⼯艺技术才能较好的调试使⽤先控系统（建⽴数学模型、设计软仪表、实现多变量预估控制）。

仪表自控基本知识（仅供学习）1.1 概述(1) 自动化仪表的发展趋势工业自动化控制仪表主要包括变送器、调节器、调节阀等设备，控制仪表从基地式调节器(变送、指示、调节一体化的仪表)开始，经历了气动、电动单元组合仪表到计算机直接控制系统(DDC)，直到今日的分散控制系统DCS和现场总线控制系统FCS,经历了漫长的发展过程。

在这过程中计算机技术的发展是一大关键，最初计算机只用于生产数据的处理和巡回检测（如我部２＃芳烃FOX1系统），到２０世纪５０年代末期才用于实现闭环控制。

如今控制系统以DCS和PLC为主流，而现场总线控制系统将是发展的必然趋势。

DCS经历了初创(1975－1980年)、成熟(1980－1985年)、扩展(1985年以后)几个发展时期，在控制功能完善、信息处理能力、速度及组态软件等软件等方面取得令人瞩目的成就，以其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点，得到迅速的发展，成为计算机控制系统的主流。

当今几乎每个发达国家都生产自己的DCS，生产厂家100多家，已销售几万台(套)。

主要生产厂家集中在美国、日本、德国等多家公司。

我国主要有浙大中控和北京的和利时两公司。

PLC以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高、价格低等优点，获得广泛应用，已成为与DCS 并驾齐驱的另一种主流工业控制系统。

现场总线技术是20世纪90年代迅速发展起来的一种用于各种现场自动化设备与其控制系统的网络通信技术，是一种用于各种现场仪表(包括变送器、执行器、记录仪、单回路调节器、可编程序控制器、流程分析器等) 与基于计算机的控制系统之间进行的数据通信系统。

现场总线的使用具有许多优点：①增加了仪表系统的功能。

现场总线可实现就地闭环控制，使控制彻底分散，从而提高了控制系统的可靠性;现场总线使用智能仪表，便于仪表在线维护、调校以及在线设备管理;提高了系统的开放性。

②提高了仪表系统的技术性能。

由于信号传输的数字化，增强了现场信号的传输及抗干扰能力，使精度从±0.5%提高到±0.1%，增加了信号传输距离及信息量。

自动控制系统基本概念1.化工自动化的目的：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。

（2）减轻劳动强度，改善劳动条件。

(3)保证生产安全，防止事故发生或扩大，可以延长设备使用寿命，提高设备利用能力。

(4)生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高社会整体的科技、文化技术水平。

现代自动化技术特点：控制与管理一体化高智能化2.生产过程自动化一般要包括自动检测、自动保护（非自动化系统组成部分）、自动操纵和自动控制3. 控制系统的品质指标1．最大偏差或超调量2．衰减比是B：B’，习惯上表示为n：1 3．余差4．过渡时间稳态值的±5%5．振荡周期或频率4.自动化装置的三个部分（1）测量元件与变送器（2）自动控制器（3）执行器控制阀的输出信号q，任何情况下都指向被控对象。

简单的自动控制系统是一个闭环系统。

6TRC-303 测量点在蒸汽加热器出料管线上的一台温度记录控制仪表，工段号为3，仪表序号为03，仪表安装在集中仪表盘面上。

最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈。

过程特性及其数学模型1.数学模型的表达形式1、参量模型数学模型是采用数学方程式来描述. 2非参量模型数学模型采用曲线或数据表格等来表示.2.建模目的（1）控制系统的方案设计（2）控制系统的调试和控制器参数的确定对象的特性（3）制定工业过程操作优化方案（4）新型控制方案及控制算法的确定（5）计算机仿真与过程培训系统（6）设计工业过程的故障检测与诊断系统提供正确的解决途径。

3.实验建模：主要特点是把被研究的对象视为一个黑匣子，完全从外部特性上来测试和描述它的动态特性，因此不需要深入了解其内部机理，在测试过程中必须注意：（1）加测试信号之前，对象的输入量和输出量应尽可能稳定一段时间，不然会影响测试结果的准确度。

（2）在反应曲线的起始点，对象输出量未开始变化，而输入量则开始作阶跃变化。

因此要在记录纸上标出开始施加输入作用的时刻，以便计算滞后时间。