2021《化工检测与控制技术》教案
82页1、序号1周次1授课形式讲授授课章节名称1-1化工自动化发展概况 1-2自动化系统的组成与分类教学目的通过讲解,使学生了解化工自动化的发展概况,基本掌握自动化系统的组成框图与自动化系统的分类。教学重点自动化系统的基本组成,自控系统方框图教学难点自动化系统的基本组成,自控系统方框图使用教具未使用教具。课外作业复习所学内容 课后体会这部分内容学生掌握得较好,完成教学任务。授课主要内容简要分析一下整个课程内容。从自动化技术引入化工自动化的概念。一、化工自动化的发展概况1. 仪表自动化阶段由20世纪40年代前的机械式和液动式仪表到基地式仪表,再到气动、电动单元组合仪表(、型),目前型普及使用,部分型仍在使用,型表已淘汰。2. 计算机控制阶段出现了以微处理器为核心的新型智能仪表。把工业控制计算机、微机、顺序控制装置、过程输入输出装置、现场仪表等有机融合在一起的集散型控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS)已成为大型工业企业的主流自动化控制系统。3. 综合自动化阶段综合自动化系统称管理控制一体化系统,也称为计算机集成过程系统(CIPS),将计划优化、生产调度、经营管理和决策引入计算机控制系统,使
2、市场意识与优化控制相集合,管理与控制相集合,促使计算机控制系统更加完善二、自动化系统的组成与分类1自动化系统的组成(1)生产装置被控对象生产过程中,需控制工艺参数的生产设备或机器、管道。一个设备上有多个控制系统时,各控制系统的对象可以是生产设备的某一个部分。(2)自动化装置现场仪表:安装在生产装置上的各种参数的检测仪表(传感器及变送器)与执行器。传感器:检测元件;变送器:将传感器输出的信号变换成统一的标准信号进行远距离传送,如010mA电信号(电动型表)、420mA电信号(电动型)、20100Kpa气压信号(气动仪表)。执行器:包括执行机构与调节阀,按能源分有气动、电动和液动三种。控制装置:包括气动、电动控制器及可编程控制器、计算机控制装置等类型。显示仪表:以图表、数字、指示等方式显示被测参数。包括模拟仪表、数字仪表和计算机显示器,与记录仪表(有纸、无纸记录仪)。(3)自控系统方框图方框图有四个要素:信号线、信号相加点、信号分支点和环节。其中每一个方块代表系统中的一个组成部分(环节)。以蒸汽加热器温度控制系统为例,介绍自控系统方框图。图中带箭头的线段仅表示各环节间信号的流向,并不表示物
3、料的流向,有时会与物料的流向相反,这与工艺流程图不同。自动控制系统必须是闭环负反馈系统,否则会引起事故。显示仪表在闭环以外,所以不在框图中出现。图中,被控变量:对象内想要达到设定数值的工艺参数。设定值:被控变量的预定值。偏差:被控变量设定值与测量值之差。操作变量:受控制器操纵、用来克服干扰影响,使被控变量保持设定值的物料量或能量。2自动化系统的分类(1)按生产过程的要求分:自动检测系统:对生产过程中的各种工艺变量自动、连续地进行测量和显示,以供操作者观察或直接自动地进行监督和控制生产。自动信号报警及联锁保护:在事故发生前,信号系统自动发出声光报警信号;联锁系统立即采取紧急措施,以保护人身和设备安全。自动操纵系统:按预定的步骤,自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动控制系统:利用自动控制装置,对生产中某些关键性变量进行自动控制,使其保持在规定范围内,保证生产过程正常进行。(2)按控制系统结构分闭环控制系统:分定值控制(设定值为常数)、随动控制(设定值不定)和程序控制(设定值为时间函数)三种形式。开环控制系统:控制器与被控对象间只有正向作用没有反向联系,未构成闭合回路。(3)按生产过程的
4、变量数分单输入单输出系统:可为单回路或多回路控制,主反馈只有一个。多输入多输出系统:有多个输入输出信号,且相互间有耦合。复杂控制系统。三、小结:1. 化工自动化的发展分为仪表自动化阶段、计算机控制阶段和综合自动化阶段。2. 自动化系统的方框图有信号线、信号相加点、信号分支点和环节四个要素,构成闭环负反馈系统,图中箭头只表示信号流向,并不表示物料流向。3. 自动化系统按生产过程的要求可分为自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制四种类型。四、作业 复习所学内容 序号2周次1授课形式讲授授课章节名称1-3控制系统的过渡过程 1-4工艺管道及控制流程图教学目的通过讲解,使同学们掌握自动控制系统过渡过程的基本形式及其质量指标,基本掌握工艺管道及控制流程图。教学重点过渡过程的质量指标及其表示方法,工艺管道及控制流程图教学难点过渡过程的质量指标及其表示方法,工艺管道及控制流程图使用教具未使用教具。课外作业1复习所学内容 2P.17:2、6、8课后体会少部分学生对过渡过程的质量指标掌握得不够好,完成作业有困难,需进一步讲解。授课主要内容复习提问:自动控制系统的组成框图由哪几部分组成?如果干扰出现,系统
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