過程控制儀表

　　片斷：第一章概論過程控制儀表是工業(yè)生產(chǎn)過程自動化的重要工具。此類儀表分為兩大類：模擬式過程控制儀表和數(shù)字式過程控制儀表。兩者的技術水準和設計方法雖有區(qū)別，但由于用途相同，所以某些基本概念是一致的，設計思想也是相似的。數(shù)字過程控制儀表是在模擬過程控制儀表的基礎上發(fā)展起來的，所以目前不管是數(shù)字過程控制儀表本身還是數(shù)字自控系統(tǒng)都是模一數(shù)混合體。因此，本書先介紹模擬過程控制儀表，后介紹數(shù)字過程控制儀表。第一節(jié)過程控制儀表的發(fā)展和分類一、過程控制儀表的發(fā)展過程控制儀表和工業(yè)自動化是同步發(fā)展的，其發(fā)展過程大致分為以下三個階段：（1）30～40年代，運用以單變量控制為主要內(nèi)容的古典控制理論，采用大尺寸的基地式儀表，實現(xiàn)就地分散控制，以穩(wěn)定產(chǎn)品質量，改善勞動條件，降低原料和能源消耗。（2）50～60年代，運用以多變量控制，最佳控制和自適應控制為主要內(nèi)容的現(xiàn)代控制理論，以單元組合儀表構成集中分散控制系統(tǒng)，并將單元組合儀表、巡回檢測儀表和工業(yè)計算機相配合組成控制系統(tǒng)，以適應工業(yè)設備大型化和連續(xù)化，實現(xiàn)集中控制和最佳控制，提高設備效率，確保生產(chǎn)安全。（3）70年代以來，運用大系統(tǒng)理論，采用大、中、小微型計算機，組成分級控制系統(tǒng)——簡稱集散系統(tǒng)，把單機控制、協(xié)調控制、最佳控制和管理調度聯(lián)系起來，實現(xiàn)綜合自動化。過程控制儀表的發(fā)展階段，在時間上各國都沒有明顯的界限。建國以來，在自力更生的方針指引下，在所有從事工業(yè)自動化工作人員的努力下，我國的過程控制儀表與其他工業(yè)自動化儀表一樣，從無到有，從初級到高級，基本上跟上了國際發(fā)展的水平。50年代后期到60年代中期，我國自行設計和生產(chǎn)了較完善的系列的基地式顯示控制儀表。這期間，同時研制了氣動單元組合儀表和1、Ⅱ型電動單元組合儀表，稍后又研制了較先進的Ⅲ型電動單元組合儀表。我國較早研制的DJSK工業(yè)計算機曾成功地用于工業(yè)控制，它是64回路的直控儀。改革開放以來，引進了不少國外先進技術，其中也包括控制技術和過程控制儀表。在消化吸收的基礎上，我國已從零星的分散研制微機過程控制儀表進入到自行設計適合我國國情的系列微機過程控制儀表——DDDZ－S系列控制儀表。由于許多工業(yè)部門相繼出現(xiàn)了大型、高效率、具有臨界參數(shù)的新型生產(chǎn)設備、對過程控制儀表提出了許多新的要求。其主要有：（1）控制功能多樣化。按設備運行的要求，不但要有各種反饋控制功能和多種調節(jié)規(guī)律，而且要有程序控制和各種聯(lián)鎖保護。（2）系統(tǒng)要便于功能擴展。自動控制系統(tǒng)可以由簡單到復雜逐步改進，也可以隨工藝的變化而較方便地變化。這些都要求控制儀表能靈活地組成各種控制系統(tǒng)。（3）解決好模擬儀表與計算機的兼容性問題。由于技術的進步人們已經(jīng)找到了計算機用于工業(yè)控制的途徑，而計算機控制必定會和模擬儀表發(fā)生關系，因此，全面考慮工業(yè)計算機和模擬儀表的兼容是一個重要的問題。（4）提高儀表和系統(tǒng)的可靠性。近代的大工業(yè)裝置很多是工作在臨界狀態(tài)，因此對自動控制的可靠性提出了極苛刻的要求，不但要求儀表本身有高質量和高可靠性，還要在系統(tǒng)方面采取監(jiān)控保護措施。（5）要求操作簡便。隨著大型、高效率、臨界工藝裝置的出現(xiàn)，自控系統(tǒng)愈來愈龐大，愈來愈復雜，所用的控制儀表也愈來愈多。為此，需將自動化儀表各領域的最新成就綜合利用，如利用程序控制技術，數(shù)字邏輯技術、字符圖像技術及數(shù)據(jù)通訊技術，使主設備的起停實現(xiàn)自動化。用數(shù)字控制技術使盤面大大縮小，以利于運行和管理。（6）便于工程的系統(tǒng)安裝。若是整套自控系統(tǒng)在儀表廠就預先組裝好，這樣就大大降低設計單位和安裝單位的工作量，加速基建周期，減少安裝成本。二、過程控制儀表的分類1.模擬儀表的分類（1）按能源模擬儀表分為氣動控制儀表和電動控制儀表。氣動控制儀表的特點是性能穩(wěn)定、可靠性高，具有本質防爆性能，特別適用于石油、化工等有爆炸危險的場所。由于電子技術的發(fā)展，電動控制儀表的防爆問題得到解決，使其得到迅速發(fā)展和廣泛應用。電動控制儀表得到高速發(fā)展還因其與氣動控制儀表相比具有以下優(yōu)點：電信號無遲后傳輸；便于實現(xiàn)較復雜的調節(jié)規(guī)律；遠距離集中顯示和操作，故適用于大規(guī)模的控制系統(tǒng)；因能源方便，更適用于中、小型生產(chǎn)。雖然電動控制儀表發(fā)展迅速，但氣動控制儀表仍有它的地位和發(fā)展余地，在世界性的銷售量中尚占三分之一左右。尤其氣動執(zhí)行器具有安全、可靠、工作平穩(wěn)和功率大等優(yōu)點，應用十分廣泛（2）按結構形式模擬儀表分為基地式控制儀表、單元組合儀表和組件組裝式控制儀表。1）基地式控制儀表其結構特點是以指示和記錄儀表為中心，附加氣動部件或電子線路來完成控制任務。因價格低，又能一機多用，故適用于中、小企業(yè)和單機自動控制系統(tǒng)。我國生產(chǎn)的XCT系列控制儀表和TA系列電子調節(jié)器均屬基地式控制儀表。2）單元組合儀表其結構特點是將整套儀表劃分為能獨立實現(xiàn)一定功能的若干單元，各單元之間采用統(tǒng)一的標準信號，用這些為數(shù)不多的單元儀表可以構成多種多樣、復雜程度不同的自動檢測和控制系統(tǒng)。電動單元組合儀表用DDZ表示，氣動單元組合儀表用QDZ表示。3）組件組裝式控制儀表其結構特點是由一塊塊功能分離的組件構成成套儀表裝置。它一般分為控制箱和操作盤兩大部分。控制箱中插入若干組件箱，組件箱中插入若干組件板，且采用高密度安裝，充分利用空間。顯示操作盤只占很小的地方。若再用電子屏幕（圖像）集中顯示，則改善了人－機聯(lián)系。在控制箱中各組件之間的信息聯(lián)系采用矩陣端子接線方式。接線工作在矩陣端子接線箱中進行。組裝儀表還兼用了模擬技術和數(shù)字技術，并能與工業(yè)控制機、程控裝置、圖像顯示等新技術工具配合使用。因此，它特別適用于效率高的大型設備的自動化。我國生產(chǎn)的TF型控制裝置和MZ－Ⅲ型控制裝置均屬于組件組裝式控制裝置。本書前言前言《過程控制儀表》教材是根據(jù)冶金、有色冶金系統(tǒng)高等院校“八五”教材建設規(guī)劃而編寫的。全書著重介紹過程控制儀表的系統(tǒng)知識，過程控制儀表的基本機理和分析方法，模數(shù)結合知識，反饋原理的應用和抗干擾知識。其內(nèi)容緊密結合工程實際，目的是提高讀者將過程控制儀表應用于工程的能力和培養(yǎng)讀者的開發(fā)能力。全書分上、下兩篇。上篇為模擬控制儀表，下篇為數(shù)字控制儀表。上篇對我國的主體過程控制儀表DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表作了較詳細地分析。下篇對技術先進的單回路調節(jié)器和集散系統(tǒng)作了詳細地分析和應用舉例，并介紹DDZ－S系列儀表和YS－80系統(tǒng)儀表的有關知識，同時結合冶金企業(yè)技術改造介紹工業(yè)計算機用于控制的有關知識。在編寫方法上，力求由淺入深，由簡到繁，主次分明，重點突出，強化基礎理論，強調理論和實際相結合。第一章至第四章、第六章和第八章由華東冶金學院徐春山編寫；第五章和第七章由昆明工學院陳遠宏編寫。全書由徐春山主編。參加本書審稿的同志有：東南大學邵裕森（組長）、南京化工學院蔣晉堂、北京科技大學吳并臻、東北工學院白繼忠。他們對初稿進行了認真審定，在此表示衷心感謝。由于作者水平有限，難免存在缺點和錯誤，敬請讀者批評指正。編者1993.2

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