化工自动化控制研究现状及发展趋势

1化工过程控制及仪表结课论文论文题目化工自动化控制研究现状及发展趋势学院材料科学与技术学院专业名称林产化工班级林化13-1班学号130534119姓名何海蔚指导教师张谦2目录1.化工自动化概述.....................................................................................................31.1化工自动化控制的概念..................................................................................31.2化工自动化控制的产生..................................................................................42.化工自动化的发展现状.........................................................................................42.1国内现状..........................................................................................................42.2国际形势..........................................................................................................53.我国自动化控制存在的问题及建议.....................................................................63.1存在问题..........................................................................................................63.1.1自动化业务流程有待规范................................................................63.1.2自动化控制产业化规模有待提高....................................................63.1.3自动化控制质量控制参数有待规范................................................63.1.4自动化控制系统集成管理程度有待提高........................................63.1.5模型通用性较差................................................................................63.1.6产品化能力较差................................................................................63.2改进措施..........................................................................................................74.自动化仪表与控制系统的发展趋势.....................................................................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.........................................................................................................................83化工自动化控制研究现状及发展趋势摘要：化学自动化控制是一门综合性的技术学科，是综合利用自动控制器仪表学科，以及计算机学科的理论服务于化学工程。本文先介绍了化工自动化控制的的概念和它产生的背景，重点就国内外的发展现状做了对比分析，总结了当前自动化发展中存在的问题并提出了优化对策，最后针对自动化仪表与控制系统的发展趋势从五个方面做了具体的分析和展望。关键字：自动化化工控制仪表前言：自动化控制是整个化工行业发展中在技术应用方面的非常重要的组成部分，加强化工自动化建设，不断提高化工行业的自动化控制水平是我国化工行业适应世界化工自动化控制的发展趋势，同世界化工行业技术与市场接轨的重要措施。实现化工自动化控制，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，为化工企业创造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大，技术水平也越来越高，新材料、新工艺、新技术的采用范围越来越广，再加上自动化控制技术的实践及业界对自动化控制技术重视程度的提高，化工行业的自动化控制显得越来越重要。1.化工自动化概述1.1化工自动化控制的概念（1）化工自动化控制是指在化工企业的整个生产管理过程中，以化工过程为控制对象，运用自动化控制技术，采用独特的控制算法和控制方案，实现控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纳入自动化控制系统，实现对化工过程中对温度、压力、流量、液位等模拟量的自动化控制。其特点是在无人直接参与的前提下，利用外部控制设备或装置使被控对象或过程按照预定规律自动运行。（2）实现化工自动化控制不仅需有高质量、高品质的技术服务，而且要求含有成套的自动化控制系统。要实现化工自动化控制具体需做到以下几点：一是采用先进的自动化空着设备及系统，能对温度、压力、流量与液位四大过程参数进行有效控制，比如DCS分散控制系统、PLC可编程序控制器。二是制定出相应科学、合理的实施方案，打造其控制平台。三是拥有高素质操作人员，可对其进行科学管理与操作。（3）化工自动化控制与一般控制的主要区别动态与反馈。一方面，在过程控制中将各种工艺衡算所需要的平衡状态看作是稳态，当生产达到稳态时，若出现干扰，控制变量会4偏离稳态，但可以在控制作用下回到稳态，这种将受到干扰后偏离稳态又回到稳态的过程称为动态过程。另一方面，化工自动化控制的效果与发展与信息反馈有着密切联系。在自动化控制系统中，当控制器采取控制措施后，如果能够把预期的控制效果信息送回到控制器进行信息数据比较，以决定下一步怎样进行校正。这种控制预期效果信息又重新传送到控制器的过程称为反馈。反馈是提高控制质量的重要措施，通过改变反馈信息的大小、形式与规律，对控制质量产生不同的影响。1.2化工自动化控制的产生自动化控制理论和其他技术科学一样，它的产生与发展主要由人类生产与发展的需求并由人类已有的技术和知识水平所决定。控制中的一些概念，例如反馈、补偿等，早在—千多年前中国古代的计时装置—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，控制理论并没有在这古老文明的土地上产生。直到19世纪中，物理学家J.C.Maxwel1才作出关于蒸汽机调速器稳定性分析的著名论文。这是人类历史上第一篇控制理论的论文。然而，自动控制理论作为一门独立的学科却是从20世纪40年代末，二次世界大战后由N.wiener发表了他的著名著作“控制论”以后产生并迅速发展起来的。上世纪30年代以来，自动比技术首先在电子通讯工程中获得了惊人的成就，对自动控制理论产生了极大的推动作用。40年代末产生以Nyquist的工作所开创的基于反馈回路的经典控制理论，它是以传递函数为基础，主要适用于单输入单输出(SISO)线性定常系统的分析与综合问题。从40年代至60年代、经典控制理论为生产过程控制系统的设计提供了强有力的理论支持，并达到了相当完善的程度,在这一时期工业自动化的技术工具是气动或电动模拟的仪表或调节器。本世纪60年代一种以设计和分析复杂控制系统的新方法—现代控制理论便应运而生，它是以Bel1man的动态规划理论、Kalman等的最优滤波理论和Pontryagin等的极大值原理为标志的建立在状态空间上的理论。经过近一、二十年的探索，工业过程自动化已从稳定单个工艺变量的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控制为一体的工厂综合自动化。随着控制规模的扩大，自动化带来的经济效益也显著增长。2.化工自动化的发展现状2.1国内现状目前我国化工自动化控制技术涉及很多现代技术，比如控制理论技术、仪表技术、计5算机技术等，利于化工生产实现检测、控制、管理等，从而增加化工产量、减少消耗、生产高质量的产品的技术。化工自动化控制技术主要有三大系统组成，即化工自动化软件、硬件、应用系统。当前的化工自动化控制技术需以社会与市场为导向，借助科研力量，在实践过程中有效进行。它主要由化工自动化软件、硬件、应用系统三大系统组成，并逐渐转变为适应现代信息技术的发展要求，集管理与控制于一体的计算机集成综合自动化系统。伴随着过程控制体系经历的PCS、ACS、CCS、DCS、FCS五次变革，我国化工企业自动化控制由单体向总体发展，由独立子系统向网络多元化系统发展，化工自动化控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，我们国家的仪表产品的进出口数量出现了持续增长的情况，07年国家仪表总产值高达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表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，对于测压型仪表、显示型仪表以及简易调节仪等某些比较常用的仪表来说，我们国家已经掌握了它们的核心技术，并且能够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,自动化仪表与控制系统的发展变得越来越快,并呈现出多功能、高可靠以及高适用等性能。对于现场仪表来说,随着新型硅传感器、复合传感器、光纤传感器以及MEMS传感器等的研发与使用，其精度有了较高