化工自动化控制研究现状及发展趋势.docx

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1、化工过程限制及仪表结课论文论文题目化工自动化限制探讨现状及发展趋势学院材料科学与技术学医专业名称林产化工班级林化137班学.号130534119姓.名何海蔚张谦指导老师书目1 .化工自动化概述31. 1化工自动化限制的概念31.2化工自动化限制的产生42.化工自动化的发呈现状42. 1国内现状42. 2国际形势53.我国自动化限制存在的问网及建议63. 1存在问题63.1.1 自动化业务流程有待规范63.1.2 自动化限制产业化规模有待提高63.1.3 自动化限制质量限制参数有待规范63.1.4 自动化限制系统集成管理程度有待提育63.1.5 模型通用性较差63.1.6 产品化实力较差63.

2、2改进措施74 .自动化仪表与限制系统的发展趋势74.1 智能化74.2 高精度化74.3 总线化74.4 网络化84.5 开放性85 .参考文献：86 .后记8化工自动化限制探讨现状及发展趋势Mt化学自的化双制人一门佳舍包的技本号科.夫就合南电4)相取点1看仪表学科.”及召工倪咨科的“裕毓金小化学工我。4久电介器了化工aM化限期的的他它/4的#A.唾士就由向外的玄I况数或了对比今新.建封了由小O勒化求属中后A3冏U不林出t*tt.价对a的化,45机制京宽的玄夙也普乂八个方面破寸口佃的今布*a关健字I自动化化工限制仪表It育，自动化限制是整个化工行业发展中在技术应用方面的特别重要的组成部分，加

3、强化工自动化建设,不断提高化工行业的自动化限制水平是我国化工行业适应世界化工自动化限制的发展玲势,同世界化工行业技术与市场接轨的Hi要措施，实现化工自动化限制，不但有利于提高我国化工企业的技术水平和经营管理水平,提高劳动生产率.而且有利于化工企业降低能耗及生产成本,提高化工产品的品质，为化工企业创建良好的经济效益及社会效益.近几年来，化学工业企业的发展规模越来越火，技术水平也越来越高，新材料、新工艺、新技术的采纳范围越来越广再加上自动化限制技术的实践及业界对自动化限制技术电视程度的提高，化工行业的自动化限制显得越来越啦要，1 .化工自动化概述1.1.化工自动化限制的概念(1)化工自动化限制是指

4、在化工企业的整个生产管理过程中，以化工过程为限制对象，运用自动化现制技术,采纳独特的限制算法和限制方案,实现限制理论和工程技术时间的有机协调，从原料的加工到成品的产出整个化工过程衲入自动化限制系统，实现时化工过程中对温度、压力、流量、液位等模拟法的自动化限制.其特点是在无人干脆参加的前提下，利用外部限制设备或袋置使被控对般或过程依据预定规律自动运行.(2)实现化工自动化限制不仅需有高质量、i品侦的技术服务，而旦要求含有成套的自动化限制系统要实现化工自动化限制详细制做到以下几点：一是采纳先进的自动化空着设备及系统,能时易度、压力、流班与液位四大过程参数进行有效限制，比如DCS分散限制系统、P1.

5、C可筑程序限制器。二是制定出相应科学、合理的实施方窠，打造其限制平台.三是抓有商素养操作人员,可对其进行科学管理与操作.(3)化工自动化限制与一般限SM的主要区分动态与反馈。一方面，在过程限制中将各种工艺衡算所须要的平衡状态看作是柩态，当生产达到稳态时,若出现干扰，限制变量会偏离枪态,但可以在限制作用下回到稳态,这种将受到干扰后偏国稳态又回到秘态的过程除为动态过程，另一方面，化工自动化眼制的效果与发展与信息反馈有蓿亲密联系.在自动化限制系统中，当限制器实行限制措牖后，假如能州把颈期的限制效果信息送回到限制器进行伯恩数据比较，以确定下一步怎样进行校正.这种限制预期效果信息又曳新传送到限制器的过程

6、称为反馈。反馈是提高限制质量的它要措施，通过变更反馈信息的大小、形式与规律,而限制质Ift产生不同的影响.1.2化工自动化限制的产生自动化限制理论和其他技术科学一样，它的产生与发展主要由人类牛.产与发展的需求井田人类已有的技术和学问水平所确定.限制中的一纥概念,例如反馈补偿等,早在多年前中国古代的计时装置一铜壶滴漏中已有体现，但当时由于生产需求和技术水平的限制，限制理论并没有在这古老文明的土地上产生。出到19世纪中，物理学家J.C.Muxwe1.1.才作出关于蒸汽机Wi速器稳定性分析的闻名论文.这是人类历史上第一篇限制理论的论文.然而，自动限制理论作为T)独立的学科却是从20世纪10年头末，二

7、次世界大战后由N.wiener发表了他的闻名著作“限制论”以后产生并快速发展起来的.上世纪30年头以来.自动比技术首先在电子通讯J1.程中获得了惊人的成就，对自动限制埋论产生了极大的推动作用.40年头末产生以NyqUiS1.的工作所开创的第于反馈I川路的经典限制理论，它是以传递函数为基础,主要适用于单输入单抬出(S1.SO)线性定常系统的分析与综合何越.从10年头至60年头、羟典限制理论为生产过程限制系统的设计供应了强有力的理论支持,并达到了相当完善的程度，在这一时刚工业自动化的技术工具是气动或电动模拟的仪表或调整器.本世纪60年头种以设计和分析困难限制系统的新方法一现代限制理诒便应运而生，它

8、是以Be1.1.mnn的动态规划理论、KMBan等的最优泄波理论和Pontryagin等的极大俄原理为标记的建立在状态空间上的埋论.经过近一、二十年的探究,工业过程自动化已从稳定单个工艺变处的SISO系统发展到着眼于稳定整个单元操作运行工况的MIMO系统，进而发展到生产装置的优化操作及着眼于以市场为导向的集管理与限制为一体的工厂综合自动化。用将限制规模的犷大，自动化带来的经济效益也显著增长。2 .化工自动化的发呈现状2.1 国内现状目前我国化工自动化限制技术涉及很多现代技术，比如限制理论技术、仪表技术、计算机技术等.利于化工生产实现检测、限制、管理等,从而增加化工产量、削减消耗、生产高质片的产

9、品的技术。化工自动化限制技术主要有三大系统祖成，即化工自动化软件、硬件、应用系统，当前的化工自动化限制技术需以社会与市场为导向，借助科研力气，在实践过程中有效迸行.它主要由化工自动化软件、班件、应用系蛟三大系统组成，并渐渐转变为适应现代信息技术的发展要求,集管理与限制于体的计算机袈成捺合自动化系统。伴随着过程限制体系经脸的PCS、ACS、CCS、DCS、FcS五次变革.我国化工企业自动化限制由单体向总体发展,由独立子系统向网络多元化系统发网.化工自动化限制技术水平越来越高.使化学工业生产经济效益得以大大提高。最近几年，我们国家的仪式产品的进出口数Ift出现了持续增长的状况,07年国家仪表总产值

10、尚达3078亿元，销售额数高达3005亿元；同时，出口额高达678.76亿美元。这就使得我们国家的仪式进出口总数额属于装备制造工业里面最高的行业之一。与此同时，时于测压型仪衣、显示型仪表以及简易圜整仪等某些比较常用的仪表来说.我们国家已经驾驭了它们的核心技术，并旦能防进行自主研发和创新，2.2 国际形势现如今,在智能化、网络化以及数字化等技术的支持下，自动化仪衣与限制系统的发展变得越来越快,并里现出多功能、而牢犯以及高适用等性能，对于现场仪表来说,陶着新型硅传好零、更合传七擀、光纤传感擀以及MEMS传感器等的研发与运用.其精度有了较高层次的变更，例如对于压力变送器和差压变送器来说，其级别已从传

11、统的02级提升到了现在的0.075级与0.04级。由于现代工业大多朝若高参数化、大型化、困难化的趋势发展.因此,国外自动化仪表与限制系统的发展方向主要是高军毒性,他们主要是通过时仪表的设计原理以及设计的站构进行创新,再加上较为成熟的技术以及加工工艺,使得现场仪表不仅耐用,操作的洁,而且便于修理.国外很多企业都保证所属的仪衣的保修期能够岛达10年,并给出“终身保修”以及“本质无损的承诺.与此同时,在仪衣的生产以及精件的过程中，随着现场总战技术以及智能化技术的不断推广.不仅能垓确保发觉单个产品所具有的.m.还可以监控整个工程中所具有的全部自动化的限制设备,在肯定程度上提升了系统运行的军毒性，目前，

12、国际社会中通过现场总线技术、智能化技术，可以使得仪表在不断的发展过程中快速推断出产品的故图具有前腔性的修护.同时，在现场仪表图生产过程中，由于新技术、新原理以及新原料的运用,不仅提裔了仅去对于不同环境的适应实力,还提高了仪表耐微温、耐高压的实力.3 .我国自动化限制存在的问题及建议3.1 存在问题3.1.1 自动化业务漉程有待规范在我国的自动化限制应用中多为独立开发模型，因为在自动化限制模型与独立开发模型之间的数据进行了直换,而且在模型与工业数据之间也进行着交换.因此仍旧存在着流程不规范的混乱状况，各类模型虽然独立在自动化限制技术上具有先进水平，但是在总体上却不具备竞争力多数缺乏多装置流程模拟

13、和过程优化的一些工艺条件。3.1.2 自动化限制产业化施模有待美高用徜国内化工工艺流程I益繁笠，像科研单位虽然具有很强的科研实力，但不具符产品化所需资金,导致所开发的模型通用性差,产业化规模较低.因此将已有过程模型和优化技术产品化须要大111的资金和人力同时将高级的科研人员用于产品化程序的开发工作，因此花费了大量的人力物力以及大地技术人员.3.1.3 自动化限制项:限制叁数有待短范在自动化限制的鲂m限制中要先确定侬性和指标，这些在试蛤生产就应当确定的，比如说就是客户主要要求参数，对化工产品参数不是整一规划的并不利于自动化限制对于化工产品质展和工艺水平的握.3.1.4 自动化限制系统集成管理程度

14、有待提方各模型均为独立开发,在模里和模里之间的数据交换、模型和工业实时数据之间的数据交换上存在着标准不统一的混乱局面.使每各类模型虽然独立在技术上具有先进水平.但尚不具备多装双流程模拟、先进限制和过程优化的条件，在总体上不具有竞争力。3.1.5 模型通用性较差所开发的模型往往是针对单独的企业的特定袋置而开发,而国内的石化企业工艺流程种类多，导致所开发的模型通用性差，推广应用的适应性不强。3.1.6 产品化实力较差将已有过程模型和优化技术产品化须要大量的资金和人力，般科研单位虽然具有很强的科研实力，倒不具在产品化所需资金；同时将高侬的科研人员用于产品化程序的开发工作，是人力资源的巨大奢侈：产品化

15、_E作须要大量中级技术人员.其工作量是核心技术开发的数倍。3.2 改进措施今后我国在化工工业的发展过程中，将不断加强应用基础探讨和高新技术的探究性探讨与应用，以寻求新的经济增长点。同时，还将加快信息技术在化工工业中的应用，在此过程中，流程模拟、先进限制和过程优化技术及其产品具有举足轻重的作用.目前，我国化工的大多数装词仍旧采纳常规的限制系统，其中90%以上只是采纳PID限制.装巴的真正潜力没有发挥H；来.因此,开发和推广流程模拟、先进限制和过程优化技术特别必要也特别迫切.经过多年的攻关和不断的技术开发探讨，我国在流程模拟、先进限制和过程优化技术方面已有了肯定的开发、应用的理论和阅历枳依,为今后进一步的发展打下了重要的基础.4.自动化仪表与限制系统的发展趋势4.1 智能化从将来自动化仪表所具有的发展趋势来看，智能化将会成为其发展的核心，而所谓的智能化则主要表现为仪表具有很多种新盘的功能。例如从仪衣的工控方面来看，传统的限制算法仅仅是通过调俗器或者DCS对仪我进行限制,而现如今对于那些具有智能化特点的执行器或者交送器来说，我们只要在其中植入一种名为PID的模块，就能助与现场仪表一起实现现象的自主调整功能,进而完成限制的分波工作,降低DCS主机所须要担当的负担.确保调整功能的刚好性，提高整个系统的牢靠性.4.2 高精度化的着工业生产在产品而衣方面的