精细化工过程控制技术的发展动向
精细化工过程控制技术的发展动向
发表时间：2019-03-27T11:36:25.210Z 来源：《基层建设》2018年第35期作者：周加峰
[导读] 摘要：社会经济的快速发展促使着精细化工领域的成长，社会对产品的需求也在不停的发生着变化。
浙江天成工程设计有限公司浙江杭州 311121
摘要：社会经济的快速发展促使着精细化工领域的成长，社会对产品的需求也在不停的发生着变化。种种因素都导致了现在的精细化工产品大多都采取小批量的进行生产，在生产过程中又有着时变性、间歇性、工艺复杂等特点。因为大部分的精细化工材料都有着一定的腐蚀性与毒性，所以要对精细化工产品的生产过程要严格控制，为了对精细化工产品的生产技术进行提高，所以必须对精细化工生产过程进行严格把控以及对发展的趋势进行研究。精细产业已经成为了国家实力的重要表现指标之一。本文主要通过对精细化工的现状、精细化工的技术特点以及精细化工的未来发展趋势进行分析，对精细化工产业的发展方向进行探索，提高精细化工技术水平，促进化工产业的发展。
关键词：精细化工；过程控制技术；发展动向
精细化工生产是一种以社会经济发展的需求为基本导向，将高新技术发展作为前提的生产。这种生产的特点主要是产品附加值高、类型众多、产品系列化等。目前国家对精细化工的生产需求越来越高，精细化工产业在社会发展中的作用也越来越大。但在目前的这个阶段里，我国的精细化工生产过程技术不够高，相关产业的发展速度大大拖累。精细化工在化工产业中占的比重越来越高，但相比发达国家而言规模还是较小的，并且其中还存在着间歇性与复杂性的生产环节，种种因素都导致了我国精细化工水平发展停滞不前。本文对精细化工的现状、特点、趋势进行分析，有利于提高我国精细化工过程的水平，对精细化工生产的长久发展具有着重要意义，有利于促进化工产业的发展。
1、目前精细化工控制技术的现状
精细化工控制技术可以根据实际的化工生产需要来具体的选择控制方法，主流的控制方法有集成控制、自动批量生产、综合性统计过程控制以及多种控制方法优化控制。精细化工的生产流程众多，操作难度较高，需要劳动力较多。精细化工不单单涉及到化工领域，而是涉及到多种领域，所以专业性要求高，并且不适合大规模生产。所以就对精细化工控制技术的要求很高。
1.1国外现状
国外发达国家将精细化工控制技术作为国家经济发展的重要点，由此可以可知精细化工控制技术对国家发展的重要性。通过精细化工控制技术来实现精细化工原料先备条件，走在世界前列。由于近年来的环境与能源问题，发达国家对精细化工控制技术的投入大大增加，并且严格控制技术外流，将技术牢牢把握在自己手里。
1.2国内现状
在精细化工方面，我国起步比西方的发达国家相比较晚。但我国在改革开放以后，对精细化工控制技术的投入大大增加，目前精细化工控制技术已经大幅度发展，已经在精细化工产业形成了较为完整的体系。相对于其他的化工生产，精细化工产品都有着特定功能、高附加值、种类多。我国的精细化工控制技术自动化水平低，对精细化工的发展有着不利影响。对于精细化工的发展瓶颈，我国是将商业化学产品转变为功能化学产品，将追求价值竞争转变为质量竞争，并且与市场情况相结合，追求更进一步的发展。但相比于国外发达国家的精细化工控制技术还是相比不足。这就需要国家在其身上不断加大投入，提高精细化工控制技术。
2、精细化工控制技术的特点
2.1小规模、种类多以及周期短
精细化工不仅涉及化工行业，而是涉及到了十几个、甚至二十几个行业。所以生产的产品多众多样，产品功能相对专业性较强，生产规模较小。精细化工市场需求变换频繁，促使了产业更新换代较快，所以产品的使用周期较短。所以为了提高精细化工的开发效率，应该尽量收集使用数据与实验数据，减少试验次数。
2.3半连续性与间歇性
在市场的需求不断变化之中，体现着精细化工控制技术的半连续性与间歇性。在精细化工生产起步阶段中，一般都要采用半连续的生产来保证产品的质量。精细化工生产产品的工艺是随着时间而不断发展的。所以应该时刻关心市场的需求，及时进行调整。
2.3劳动强度大、操作环节复杂
精细化工生产一般都是采用间歇性生产技术来进行生产，但生产过程是非常的复杂繁多，我国现阶段的精细化工自动化水平较低，所以就需要大量的劳动力参与在生产过程之中，这就是造成了劳动强度较高的原因。
3、精细化工控制技术的发展趋势
在计算机技术与自动化、智能化迅速发展的时代，精细化工控制技术也在向计算机化、自动化、智能化方面发展，向综合性多种控制方式发展。依据国内外的经验与明确精细化工控制技术的特点根据实际情况发展自己所适合的精细化工控制技术。
3.1计算机技术的应用
在传统的精细化工生产中，由于需要分析成本，就需要仪表来对生产过程进行观测，生产过程中自动化程度较低。目前现在计算机自动化技术已经成熟完善，应用到生产过程中是完全可行的。同时采用自动化技术对精细化工控制技术进行操作是精细化工产业发展到一定程度上的必然要求。
3.2发展自动批量方向
一般的精细化工产业生产都采用间歇性生产，间歇性生产都是采用投料的方式，循环分批的进行生产。这种生产方式不仅生产效率太低，而且需要重复的进行操作，对化工生产机器进行频繁的开关机会对机器造成了损耗。对精细化工生产采用自动批量的控制方式不仅可以尽量降低原来控制方式的损耗，而且可以提高生产效率。
3.3智能化技术方面发展
精细化工生产在外部与内部因素的作用之下会出现不同的影响，并不会完全按照原本的设定进行生产。精细化工生产也与具体的操作人员水平有关，不同技术水平的操作人员会使每个批次的产品质量也不同。这就对生产的参考数据造成了一定影响，不能形成统一的质量标准。如果采用智能化的控制技术可以使精细化工产品质量保持在一定的水平，增加了产品的可靠性
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（1）全面收集安全生产信息。企业要明确责任部门，全面收集生产过程涉及的化学品危险性、工艺和设备等方面的全部安全生产信息，按照要求制定文件实现文件化的要求。 （2）充分利用安全生产信息。企业要综合分析收集到的各类信息，明确提出生产过程安全要求和注意事项。通过建立安全管理制度、制定安全操作规程、制定应急救援预案、制作工艺卡片、编制培训手册和技术手册、编制化学品间的安全相容矩阵表等措施，将各项安全要求和注意事项纳入自身的安全管理中。 （3）建立安全生产信息管理制度。企业要保证生产管理、过程危害分析、事故调查、符合性审核、安全监督检查、应急救援等方面的相关人员能够及时获取最新安全生产信息。企业要建立安全生产信息管理制度，及时更新信息文件。 3、风险管理 （1）建立风险管理制度。企业要制定化工过程风险管理制度，明确风险辨识范围、方法、频次和责任人，规定风险分析结果应用和改进措施落实的要求，对生产全过程进行风险辨识分析。对涉及75种重点监管危险化学品、18种重点监管危险化工工艺和危险化学品重大危险源GB18218-2009辨识（以下统称“两重点一重大”）的生产储存装置进行风险辨识分析，要采用危险与可操作性分析（HAZOP）技术，一般每3年进行一次。对其他生产储存装置的风险辨识分析，针对装置不同的复杂程度，选用安全检查表、工作危害分析、预危险性分析、故障类型和影响分析（FMEA）、HAZOP技术等方法或多种方法组合，可每5年进行一次。 （2）企业管理机构、人员构成、生产装置等发生重大变化或发生生产安全事故时，要及时进行风险辨识分析。企业要全员参与风险辨识分析，要求风险辨识分析必须全覆盖。 （3）确定风险辨识分析内容。化工过程风险分析应包括：工艺技术的本质安全性及风险程度；在役装置的风险辨识分析还要包括发生的变更是否存在风险，吸取本企业和其他同类企业事故及事件教训的措施等。工艺系统可能存在的风险；对严重事件的安全审查情况；控制风险的技术、管理措施及其失效可能引起的后果；现场设施失控和人为失误可能对安全造成的影响。
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自动控制技术现状及发展趋势 发表时间：2017-11-03T16:38:49.533Z 来源：《电力设备》2017年第18期作者：孔德磊[导读] 摘要：自动控制技术是一项综合性技术，目前被广泛地应用于企业生产及人们的日常生活中，极大地提高了企业的生产效率及人们的生活质量。本文通过对目前我国自动控制技术的现状及其发展进行了详细的分析，从而指出自动控制技术正在向智能化、网络化、微型化以及集成化等方面发展，自动控制技术是现代化生产的基础，是提高生产效率的关键。 （河南理工大学河南焦作 454000）摘要：自动控制技术是一项综合性技术，目前被广泛地应用于企业生产及人们的日常生活中，极大地提高了企业的生产效率及人们的生活质量。本文通过对目前我国自动控制技术的现状及其发展进行了详细的分析，从而指出自动控制技术正在向智能化、网络化、微型化以及集成化等方面发展，自动控制技术是现代化生产的基础，是提高生产效率的关键。关键词：自动控制技术；现状；发展趋势一、目前我国自动控制技术的现状分析就目前我国在自动控制领域的实际情况来看，虽然自动控制技术得到了长足的发展以及比较广泛地实际应用，但是这与国外发达国家的自动控制技术水平及应用程度还有很大的差距。我国想要提高自动控制技术的水平，就必须加大投资与科研的力度，对新型的生产线要科学合理地对其进行自动化的设计及未来发展的预设，要特别注重自动化信息流的作用，从而提升我国自动控制水平及应用，进而提高我国企业的国际竞争力。从目前我国自动控制技术在应用领域中的作用来看，主要是为提高设备的运行效率。根据我国发展的具体情况，研制开发自动控制技术，从而避免研制自动控制技术的盲目性。但是，还是存在自动控制技术在研发过程中缺乏宏观层面上的明确指导，在投入实际生产中所获得的经济效益比较低的现象，在我国自主研发的自动化设备上还存在精确度比较差、可靠性比较低以及实用性比较差的现象。随着手工制造业在国家经济建设中逐渐丧失了优势地位，自动化生产在社会生产中日益显示出其生产操作简单、产品质量高及生产效率高等特点，成为企业生产中的主要模式。在我国自动控制技术的发展也是非常不平衡的，大部分生产领域的自动化程度还非常低，例如，玩具、服装等。 我国想要提高自动控制水平并不是很容易，这即需要对新的自动控制技术的研发，也要对原有企业的生产设备进行自动化改造，这样不但能够提高生产效率而且还能起到降低成本的作用。可以通过数控技术等自动控制技术改造原有机械设备，提高传统机械设备的自动化程度，从而提高设备的使用率和生产率。在机床上通过控制技术的改造，充分发挥计算计技术的优势，实现设备及生产线的自动化的改造，从而提高生产效率。 二、我国自动控制技术的发展趋势分析（一）智能化自动控制技术的发展自动控制技术水平的发展是现代化生产不断推进的动力和基础力量，在自动化生产的开始阶段，控制系统比较简单，控制规律也很简单，因此，采用常规的控制方法就可以完成作业。智能化是自动化控制技术发展的更高水平，智能化主要表现在控制的功能多样化和用途多样化，智能化是未来制造业发展的方向。随着科学技术的不断进步，现代化生产的发展方向逐步向人工智能与自动控制技术相结合应用的趋势。人工智能理论向自动控制技术领域的渗透，不但理论上而且在实践上都是新的发展途径，为智能化的自动控制技术，提供了新的思想和方法。人工智能与自动控制技术相结合，能够根据生产过程中的变化情况，对系统采取更为有效的控制。在目前许多生产领域都采用了智能化控制技术应用于生产系统中，智能化控制技术的水平和应用程度关系到企业现代化生产自动化水平及程度的高低。（二）网络化、微型化自动控制技术的发展从自动控制技术的发展历程来看，在比较长的时期内，自动控制技术都是在工业生产领域内进行的。自动控制技术为工业生产所需的各种机械设备，提供了可靠性及性能都非常高的控制设备。在科学技术快速发展的当下，各领域之间都不是独立发展进行的，而是相互借鉴促进甚至结合发展成为新的发展领域。自动控制技术的发展当然也离不开对其他领域的借鉴与冲击，其中来自工业PC的影响最为严重。网络化及微型化是将来自动控制技术发展的必然趋势，在自动控制技术系统发展的初期，其形态非常的大而且价格又非常的高。自动控制技术未来发展的方向必然也离不开网络化，网络技术在现代化生产中具有重要的作用。尤其是对生产过程中信息数据的传递以及分析起到了关键作用，对自动控制系统发现安全问题采取合理的处理措施，预防故障的发生等都起到行之有效的作用。随科学技术的不断进步，发展到现在它与以前相比已经改变了很多，正在向微型化发展而且在价格上也在逐步的下降。随着自动控制系统的控制软件的进一步的完善和发展，未来能够安装控制系统软件的市场份额将会逐步呈上涨趋势。（三）综合化自动控制技术的发展在现代化自动控制技术领域中已经建立模糊控制、智能控制及专家系统等控制技术的发展方向，这些方向自动控制技术的主要特点就是综合性。这些特殊方向性的控制系统都是以自动控制技术理论为基础，从而对整个设备或流程进行综合控制。其中涉及的理论知识比较多，不在是单一的自动控制技术知识，还包括电子技术、计算机技术、机械技术等等。自动控制技术要想得到快速的发展，从而适应并促进社会的进步，就必须把自动控制技术与相关技术相结合进而发展成为一个新的方向，这样才能够给自动控制技术领域注入新鲜养分与活力，才能提高自动控制技术的可靠性、精确性与高效性。不断发展各项自动控制技术，例如，各种控制系统、专用计算机等自动控制技术的基础技术，不断引进多个领域的新知识、新理论及新技术。对原有的自动控制技术进行不断地改进与发展，这就需要大量的新理论、新方法以及新技术对其进行补充，更需要高水平的专业人才对其进行研究与开发。随着自动控制技术的不断发展，对普通工人以及经验与技能的要求会越来越低，而对知识的要求会越来越高，相关工作人员必须具备较高的知识层次才能更好地完成自动控制技术的相关工作。当自动控制设备发展到非常高的水平后，会因为技术及管理上的原因，使得产品的废品率比较高。造成这种现象的主要原因不是设备的问题而是工作人员素质的问题，所以要大力培养适合自动控制设备工作的新型技术人才，这需要相关人员必须掌握各种与自动控制设备的新方法、新原料以及操作方法等。在自动控制技术领域只有拥有了大量的专业技术人才或相关技术的综合型人才，才能够实现对自动控制技术的有力推广，从而提高我国自动控制技术的水平。参考文献：
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数据管理技术发展的三个阶段 数据管理技术发展的三个阶段 数据管理技术的发展可以大归为三个阶段：人工管理、文件系统和数据库管理系统。 一、人工管理 这一阶段（20世纪50年代中期以前），计算机主要用于科学计算。外部存储器只有磁带、卡片和纸带等还没有磁盘等直接存取存储设备。软件只有汇编语言，尚无数据管理方面的软件。数据处理方式基本是批处理。这个阶段有如下几个特点： 计算机系统不提供对用户数据的管理功能。用户编制程序时，必须全面考虑好相关的数据，包括数据的定义、存储结构以及存取方法等。程序和数据是一个不可分割的整体。数据脱离了程序就无任何存在的价值，数据无独立性。 数据不能共享。不同的程序均有各自的数据，这些数据对不同的程序通常是不相同的，不可共享；即使不同的程序使用了相同的一组数据，这些数据也不能共享，程序中仍然需要各自加人这组数据，谁也不能省略。基于这种数据的不可共享性，必然导致程序与程序之间存在大量的重复数据，浪费了存储空间。 不单独保存数据。基于数据与程序是一个整体，数据只为本程序所使用，数据只有与相应的程序一起保存才有价值，否则就毫无用处。所以，所有程序的数据均不单独保存。
二、文件系统 在这一阶段（20世纪50年代后期至60年代中期）计算机不仅用于科学计算，还利用在信息管理方面。随着数据量的增加，数据的存储、检索和维护问题成为紧迫的需要，数据结构和数据管理技术迅速发展起来。此时，外部存储器已有磁盘、磁鼓等直接存取的存储设备。软件领域出现了操作系统和高级软件。操作系统中的文件系统是专门管理外存的数据管理软件，文件是操作系统管理的重要资源之一。数据处理方式有批处理，也有联机实时处理。这个阶段有如下几个特点： 数据以“文件”形式可长期保存在外部存储器的磁盘上。由于计算机的应用转向信息管理，因此对文件要进行大量的查询、修改和插人等操作。 数据的逻辑结构与物理结构有了区别，但比较简单。程序与数据之间具有“设备独立性”，即程序只需用文件名就可与数据打交道，不必关心数据的物理位置。由操作系统的文件系统提供存取方法（读／写）。 文件组织已多样化。有索引文件、链接文件和直接存取文件等。但文件之间相互独立、缺乏联系。数据之间的联系要通过程序去构造。 数据不再属于某个特定的程序，可以重复使用，即数据面向应用。但是文件结构的设计仍然是基于特定的用途，程序基于特定的物理结构和存取方法，因此程序与数据结构之间的依赖关系并未根本改
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化工过程控制 又称过程控制，是化工生产过程自动控制的简称。在50年代，曾采用化工自动化一词来概括化工生产过程的检测和控制两方面的内容，近年来倾向于将检测与控制分为两个概念。化工过程控制主要是研讨控制理论在化工生产过程中的应用，包括各种自动化系统的分析、设计和现场的实施、运行，而不包括纯理论的研究和仪表的设计、制造。需要着重指出的是，这里所述的化工过程属于学科性的广义化学工艺，而不是行政或部门的概念。所以，化工过程存在于化学工业、石油炼制工业、轻工、热电、食品、漂染、冶炼等许多工业部门。 化工过程控制是一门较新学科，在40年代以前，虽然生产过程中已采用自动化装置，但其设计和运行都是根据经验进行的，没有系统的理论指导。直至40年代中期，才开始把在电工中已较成熟的经典控制理论，初步应用到工业控制中来。50年代早期，在生产上出现高度集中控制的自动化装置。到60年代，高等院校化工系有较完整的教材，出现了控制系统的分析、设计和复杂的新型控制方案的文献资料，以及以计算机为控制工具，利用现代控制理论，进行多变量优化性质的设计的研究论文和学术报告。但是，由于当时计算机的投资大，可靠性差，没有在生产上发挥计算机控制的作用。直到70年代后期，微型计算机问世，在经济性和可靠性方面都有很大进展，在生产上发挥巨大的作用。同时，计算机善长于逻辑判断、程序时序性的工作，因此除控制外，信号报警、生产调度、安全管理、自动开停等都可纳入计算机程序。 控制的特点化工过程控制与一般化工方法最大的区别是动态和反馈。 动态在过程控制中把各种工艺衡算所依据的平衡状态称稳态。但是，实际生产总是在稳态附近波动而变化的。当生产达到稳态时，一个干扰出现后，被控制的变量就会偏离稳态，然后在控制作用下又逐步回至稳态，这个偏离了稳态又回复到稳态的过程称动态过程。在很多情况下，回复过程是振荡式的，可以回到原来起始的稳态，也可以回到另一个新的稳态。多数控制系统的质量指标都是直接从这一动态过程曲线出发而制定的。很多工艺设备的设计也是按可能出现的最大偏离的动态条件进行，而不能都按稳态计算进行。生产中出现的控制措施不力、操作裕度有限等，往往是由于设计依据不当所造成的。 反馈自动控制的成功和发展关键在于信息的反馈。在一个控制系统中，当控制器采取控制措施后，如果能够把控制效果的信息送回到控制器进行比较，以决定下一步如何进行校正。这种将控制效果信息送回到控制器的概念称反馈；这种信息通路称反馈回路。有反馈回路的称闭环控制系统；否则称开环控制系统。采用反馈是提高控制质量的关键措施，改变反馈的大小、形式或规律，对控制质量有不同的影响，甚至可以将不可控的非稳定系统改进为控制质量颇佳的稳定系统。所以称反馈是控制系统的心脏。 控制理论过程控制理论有经典控制理论和现代控制理论两种。经典控制理论是以线性常系数微分方程描述系统为出发点而发展起来的。一般以获得振荡的动态过程为原则,并规定动态过程的一些特征为质量指标:如动态过程中超过新稳态值的量为超调量；偏离原稳态值的最大偏离量为最大偏差；连续两次偏差峰值之比为衰减比；偏差衰减到最大量的95％所需的时间为过渡时间；若振荡后达到的稳态值与开始时的不相同，两个稳态值的差就称余差。由于这些指标不能直接表达为描述系统微分方程的组成部分，这一理论不能按数学方法直接设计理想的控制系统，需要一个凑试过程。但是，这种方法可以较严格地分析系统的控制质量。从线性常系数微分方程式的性质出发，得到两种分析方法：即根轨迹法和频率法。前者是按特征根随控制强度变化的轨迹进行评价的方法；后者应用输入为正弦波时，稳定后输出也是同频正弦波的性质，用输入和输出幅值比及相位差来评价动
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工业控制技术的基本发展过程 分散控制系统（Distributed Control System，简称DCS）是过程控制技术发展历史上的一个重要里程碑，是计算机控制技术应用于工业生产中的一种较高的表现形式，是控制技术、计算机技术和网络通信技术共同发展的产物。今天，分散控制系统技术已经比较成熟，并且广泛的应用于各种生产过程中，同时还在不断推陈出新，迅速发展。各种新的设备、新的设计技术以及新的通讯方式被不断引入分散控制系统。通用的操作系统，能够与办公网络和广域网络方便连接的通讯协议，以及开放的数据库互连（ODBC）方式逐渐被广泛采用；开发技术方面开始越来越多地采用了面向对象的分析和设计方法，以及可视化技术，这使得分散控制系统的经济性、可靠性、实时性、开放性等方面都得以大大提高。 现场总线用于过程控制已经成为一种趋势，但是目前国内的中小型火力发电厂的变送器等现场设备还大量使用着传统设备，如果采用基于现场总线控制系统进行系统改造，势必增加很高的成本来更换这些设备，因此基于现场总线控制系统在中小型火力发电厂的推广受到了一定的制约。 本章将介绍工业控制系统的发展过程，以及各阶段的技术特点，从而了解DCS技术的发展过程及需要解决的问题。 1.1.1 工业控制领域的不同形式 从控制的角度看，工业生产的方式分为两大类，一类是流程工业，另一类是制造业。 流程工业，其被控对象是物质的物理化学性质的变化，在这些变化的过程中，往往伴随着能量的释放和转换。电力、化工、石油、造纸等都属于流程工业。比如传统火力发电厂，其主要控制对象是燃料、氧气、水（“风、煤、水”）。燃料在氧气作用下燃烧，这是化学变化过程，也是能量释放过程；释放的热能使水（工质）从冷态逐步变成高温高压的蒸汽，这是物理变化的过程；蒸汽再推动汽轮机旋转做功，这是从热能到机械能的能量转换过程；汽轮机旋转带动发电机做功，产生电能，这是从机械能到电能的能量转换过程。 可以看出，流程工业的控制过程主要是连续的过程，由于物质的物理化学变化过程具有储能性和储时性，因此如果用数学描述的话，总是被描述成微积分的形式，其对应的控制策略也是主要基于微积分的形式，其中最经典的控制策略就是大家熟悉的PID（比例-积分-微分）。 制造业，其主要控制对象是时间顺序（时序）和条件。在时间顺序的变化中，需要对计件数量和加工条件的变化进行控制。汽车、飞机、电器、机床、电子设备等都属于制造业。比如传统加工业，生产一个金属器皿，需要经过板材裁剪、冲压、打磨、喷漆、烘烤、上螺丝等工序，这些工序表现为时间上的先后顺序以及相互制约的条件。 可以看出，制造业的控制过程主要是离散的过程，时序和条件用数学描述，可以描述成与、或、非、定时、延时等逻辑的形式，其对应的控制策略也是主要基于逻辑和程序控制的形式。 流程工业的大规模自动化，最终形成了以分散控制系统（DCS）为代表的控制方式，而制造业的大规模自动化，最终形成了以可编程逻辑控制器（PLC）为代表的控制方式。由此可以看到，DCS和PLC的“出身”不同，关于DCS与PLC 的关系，后面还会谈到。 一个完整的生产过程，一般都是连续过程和离散过程的混合体。比如在火力发电厂的生产过程中，除了上面描述过的连续生产过程，实际上还有许多逻辑和程序控制任务，如化学水处理、点火、吹灰、炉膛保护、电气保护等。在制造业也有同样的情况。只是由于在流程
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自动化在日常生活中的应用与展望 一、摘要：本文简要介绍自动化技术的基本概念、发展、应用和未来展望。随着信息技术的发展，特别是网络技术的发展，正在改变着人类若干世纪以来形成的信息传递及生活方式，是现代人们的生活得到了很大的便利。而且我相信，随着我们勤劳智慧的地球人的不断努力和奋斗，自动化控制技术在不久的将来将会得到更加广泛的应用。 二、关键词：自动化控制技术概念现代应用未来发展 三、内容： 1、概念：所谓自动化（Automation），是指机器或装置在无人干预的情况下，按规定的程序或指令自动的进行操作或运行。广义地讲，自动化还包括模拟或在现人的智力活动。自动化主要是人造系统的问题，如工厂中的机床、飞行器的飞行姿态控制等。而相比之下自动控制的概念就要广泛一些，它不仅设计人造系统问题，还涉及社会的方方面面，如环境的控制、人口的控制、经济的控制。以上是对自动化及自动化控制技术的简单认识。 2、应用：自动化技术的发展历史，大致可以划分为自动化技术的形成、局部自动化和综合自动化三个时期。 1788年英国机械师J.瓦特发明离心式调速器（又称飞球调速器），代表着自动化技术的形成时期。第二次世界大战时期的经典控制理论对战后发展局部自动化起了重要的促进作用。而20世纪50年代末空间技术迅速发展，迫切需要解决多变量系统的最优控制问题，于是综合自动化技术应运而生。 现在自动化技术应用于很多方面，例如，机械加工、采矿冶炼、交通系统、军事技术、航空航天、农业生产、环境保护、科学研究、办公服务等领域。其中汽车工业的工厂自动化控制，采用一贯作业的生产方式，借着整条生产线的分工装配，没几分钟即可生产一部汽车。纺织工业的工厂自动化控制，亦采用一贯作业的生产方，没几分钟即可高速生产一批布料。塑料工业的工厂自动化控制，亦采用一贯作业的生产方式，产出塑料原料后，在经过射出成型机器，产出各种所料模型。机械制造的工厂自动化控制，通过柔性制造系统，是一台机器能生产符合要求的不同的零件，由数控机床、材料和工具自动运输设备产品，自动检测等实验设备真正实现“无人工厂”。 不仅在机械生产中，自动控制系统还大量出现在飞行器和交通设备的控制上，如导弹、航天飞机、火车等。由于技术的发展，如今飞行器的速度已远远不能靠人类的大脑反应来控制，这就需要自动控制系统。 在工业上，计算机集成制造系统使自动化无人工厂成为现实。 自动化正在与其它学科相互交融，朝着更多的应用领域延伸，例如：经济控制论的形成直接推动了国民经济的发展；人口控制论的研究，为计划生育工作决策起到很大作用；环境系统工程已经成为世界性的大课题，人类为了生存与发展，必须采取各种措施来改变环境，自动化理论与技术在这方面大有作为；另外在国际关系领域、军事领域以及社会治安综合治理等领域，均离不开自动化学科的介入及其研究成果的应用。 3、展望：自动化技术发展日新月异，特别是随着现代计算机技术的发展，自动化及自动化控制技术有了更广阔的前景。例如，在交通方面，现在汽车的普及速度之快，已经接近了平民化，它不再是一种奢侈的享受，但是由此而引发的
化工过程控制复习答案
第1章自动控制系统基本概念 填空题： 1.自动控制系统主要由测量元件与变送器、控制器、 执行器和被控对象组成。 2.自动控制系统中，将工艺参数需要控制的设备、机 器或生产过程等，称为被控对象。 3.自动控制系统的干扰作用是指除操纵变量外，作用 于被控对象并引起被控变量变化的一切因素。4.自动控制系统中的操纵变量是指受执行器控制，用 以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料流量或能量。 5.自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。 6.仪表符号除了图形外，圆圈之中还有一串由字母和 数字组成的代号，称为仪表位号。 7.自动控制系统的动态是指被控变量随时间变化的不 平衡状态。 8.自动控制系统的静态是指被控变量不随时间变化的 平衡状态。 9.在分析和设计控制系统时，最常选用的干扰形式是 阶跃干扰。 10.一般来说，自动控制系统在阶跃干扰作用下，希望 得到的过渡过程是衰减振荡过程。
11.衰减振荡过渡过程的衰减比一般取4：1至10：1 范围内为宜。 选择题： 1.下列图形符号中，表示集中仪表盘面安装仪表的是 （ C ） A．B．C． D 2.下列图形符号中，表示就地仪表盘后安装仪表的是 （ B ） A．B．C． D 3.自动控制系统方块图中带有箭头的线条表示 （ A ） A．信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个 环节的输出 B．物料从一个设备进入另一个设备 C．能量从一个设备进入另一个设备
D．既表示方框之间的物料流动方向，又表示方框之间的信号流向，两者是一致的 4.自动控制系统可分为定值系统、随动系统和程序系 统，其分类标准是（ D ） A．被控变量的名称B．控制器的控制规律 C．控制系统的复杂程度D．给定值的特点 简答题： 1.简述自动控制系统中都采用负反馈控制的原因。答：采用负反馈，是因为当被控变量受到干扰作用后，若使其升高，则反馈信号升高，经过比较，偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使执行器动作，施加控制作用，其作用方向与干扰作用方向相反，致使被控变量下降，这样就达到了控制的目的。 2.附图所示为某列管式蒸汽 加热器控制流程图。试分 别说明图中PI-307、 TRC-303、FRC-305所代 题4图表的意义。
自动化专业发展趋势
1.自动化专业简介 自动化是指装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。广义地讲，自动化还包括模拟或在现人的智能活动。自动化技术广泛应用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展、放大人的功能和创造新功能，极大地提高了劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。 总的来说，自动化专业是一个口径宽，适应面广的专业，具有明显的跨学科的特点，对实现我国工业、农业、国防和科学技术现代化，对迅速提升我国综合国力具有重要和积极的作用。 2.自动化发展历史 1946年，美国福特公司的机械工程师D.S.哈德最先提出“自动化”一词，并用来描述发动机汽缸的自动传送和加工的过程。 50年代，自动调节器和经典控制理论的发展，使自动化进入到以单变量自动调节系统为主的局部自动化阶段。 60年代，随着现代控制理论的出现和电子计算机的推广应用，自动控制与信息处理结合起来，使自动化进入到生产过程的最优控制与管理的综合自动化阶段。 70年代，自动化的对象变为大规模、复杂的工程和非工程系统，涉及许多用现代控制理论难以解决的问题。这些问题的研究，促进自动化的理论、方法和手段的革新，于是出现了大系统的系统控制和复杂系统的智能控制。 3.自动化技术展望 自动化技术发展至今应经达到了一个相当高的水平，然而它从未停下发展的脚步它的未来仍然在不断地开拓者。展望自动化的未来，虽然不能完全预测出以后的自动化技术将会发展成什么样，但是它的一些发展方向还是比较明确的。首先，机器人技术将会是自动化技术发展的前沿，从上个世纪机器人的产生，到如今，机器人的发展可谓日新月异，它已经成为先进制造业不可缺少的自动化装备，
工业过程控制系统发展与趋势交大理工
华东交通大学理工学院 Institute of Technology. East China Jiaotong University 课程（论文） 题目工业过程控制系统发展与趋势 分院：电信分院 专业：电力牵引与传动控制 班级：12电牵1班 学号： 学生姓名： 指导教师：李杰 起讫日期：2015.11-2015.12
摘要 工业自动化技术的应用与发展，是工业技术改造﹑技术进步的主要手段和技术发展方向。本文主要介绍了工业自动化技术的特点及其对现阶段我国产业结构优化升级的重大推动作用。 关键词：工业自动化技术；技术进步；产业结构
Abstract The application and development of industrial automation technology is the main method and technology development direction of industrial technological transformation and technological progress. This paper mainly introduces the characteristics of industrial automation technology and its important role in promoting China's industrial structure optimization and upgrading at present. Key words: industrial automation technology; technological progress; industrial structure
过程装备与控制工程
过程装备与控制工程 专业历史 我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。 1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。 随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此，为了符合我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此，一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高样开设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。 过程装备 化工单元－碳干化法设备 什么是过程装备？了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道，它也和化工机械一样，分为两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。 ②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等）
指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率 本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。 业务培养要求 本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。 毕业生应获得以下几方面的知识和能力： 1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力； 2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识； 3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力； 4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势； 5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。 主干学科 机械工程、材料科学与工程。 主要课程 工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD／CAM基础。 专业内涵 本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。动力工程及工
自动化领域的发展趋势
自动化领域的最新发展趋势 我国工业企业,未来的十年将面临着市场与能源;清洁生产与环境保护;高效与规范;负责与协调的挑战。节能、环保、安全、高效就是每一个企业必须要面对的课题,而自动化技术与这四大目标又就是紧密相连,本文将就当今自动化领域内 的最新发展趋势做一简述,以便为我国工业发展,搭建更为广阔的交流与沟通的平台。 一、信息技术推动自动化 以信息技术改造冶金行业,以信息化推进自动化,自动化再促使节能、环保、安全、高效四大目标的实现,已成为业界的共识。在当今自动化领域内,从工艺现场层到工厂(集团)管理层可经由以太网,基本实现信息的畅通无缝流通,所谓的“现代集成生产工艺”就是将信息技术、网络技术与现代新工艺相结合,并应用于企业产品生命周期的各个阶段,通过信息的无缝集成、过程优化与资源优化,实现物流、信息流、价值流的集成,以缩短企业新产品的开发周期(T)、提高质量(Q)、降低成本(C)、改进服务(S)与改善环境(E),从而提升企业的市场的应变能力与竞争能力,与此想适应开发出一系列管理层软件,如ERP、MRP、MIS、PES等,并越来越显示其巨大的经济效益。 国内一些大冶金集团在当前竞争不断加剧的压力下,也 紧跟这股信息化的潮流,推进自动化的发展,如国内某冶金集
团近几年来,在新建的冶金生产线做自动化控制系统配置时,在现场级与过程控制级(PCS)的上端,还增加了制造执行系统(MES )层,并正在策划与运作ERP,即企业资源规划与管理层,它包括有生产管理系统、质量控制系统、采购管理系统、仓库管理系统、销售子系统、设备管理系统、财务管理系统、办公自动化管理系统与综合管理子系统等。 现今计算机技术、网络技术与先进的控制技术相结合, 已不再停留在理论与实验阶段。如模型预测、神经元与神经网络、模糊控制、多变量控制、自适应与自寻优等先进控制算法已进入实践并用于DCS、PLC等控制器中,而且这种趋势在加快。 IT技术与自动化结合另一热点就是公共数据库、局域网、互联网、无线技术等渗透控制系统使控制系统扁平化,实现了跨平台,跨地区的控制。西门子公司全集成自动化TIA的自动化新理念,Schneider公司推出的“协同自动化Collaborate Automation”,“透明就绪Transparent Ready”,“Unity 自动化平台”新概念;以及Rockwell提出的全集成的EtherNet/IP等,这些自动化新理念使得自动化控制系统更完整,也更完美。 二、自动化技术的互补与渗透 DCS,PLC,IPC就是自动控制领域的三大支柱,它们之间竞争激烈,但又取长补短与相互渗透,相互融合,因而形成了具有混合控制策略的PLC/DCS混合系统HCS,某咨询集团把其称
智能控制技术现状与发展
摘要：在此我综述智能控制技术的现状及发展,首先简述智能控制的性能特点及主要方法;然后介绍智能控制在各行各业中的应用现状;接着论述智能控制的发展。智能控制技术的主要方法，介绍了智能控制在各行各业中的应用。随着信息技术的发展，许多新方法和技术进入工程化、产品化阶段，这对自动控制技术提出犷新的挑战，促进了智能理论在控制技术中的应用，以解决用传统的方法难以解决的复杂系统的控制问题。 关键词：智能控制应用自动化 浅谈智能控制技术现状及发展 在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。对许多复杂的系统，难以建立有效的数学模型和用常规的控制理论去进行定量计算和分析，而必须采用定量方法与定性方法相结合的控制方式。定量方法与定性方法相结合的目的是，要由机器用类似于人的智慧和经验来引导求解过程。因此，在研究和设计智能系统时，主要注意力不放在数学公式的表达、计算和处理方面，而是放在对任务和现实模型的描述、符号和环境的识别以及知识库和推理机的开发上，即智能控制的关键问题不是设计常规控制器，而是研制智能机器的模型。此外，智能控制的核心在高层控制，即组织控制。高层控制是对实际环境或过程进行组织、决策和规划，以实现问题求解。为了完成这些任务，需要采用符号信息处理、启发式程序设计、知识表示、自动推理和决策等有关技术。这些问题求解过程与人脑的思维过程有一定的相似性，即具有一定程度的“智能”。 一、智能控制的性能特点及主要方法 1.1根据智能控制的基本控制对象的开放性，复杂性，不确定性的特点，一个理想的智能控制系统具有如下性能： （1）系统对一个未知环境提供的信息进行识别、记忆、学习，并利用 积累的经验进一步改善自身性能的能力，即在经历某种变化后，变化后的
(完整版)电力系统自动化的发展趋势和前景
目前电力系统市场发展中的自动控制技术趋向于控制策略的日益优化，呈现出适应性强、协调控制完善、智能优势明显、区域分布日益平衡的发展趋势。在设计层面电力自动化系统更注重对多机模型的问题处理，且广泛借助现代控制理论及工具实现综合高效的控制。在实践控制手段的运用中合理引入了大量的计算机、电子器件及远程通信应用技术。而在研究人员的组合构建中电力企业本着精益求精、综合适用的原则强调基于多功能人才的联合作战模式。在整体电力系统中，其工作方式由原有的开环监测合理向闭环控制不断发展，且实现了由高电压等级主体向低电压丰富扩展的安全、合理性过度，例如从能量管理系统向配电管理系统合理转变等。再者电力系统自动化实现了由单个元件到部分甚至全系统区域的广泛发展，例如实现了全过程的监测控制及综合数据采集发展、区域电力系统的稳定控制发展等。相应的其单一功能也实现了向多元化、一体化综合功能的发展，例如综合变电站实现了自动化发展与提升。系统中富含的装置性功能更是向着灵活、快速及数字化的方向发展;系统继电保护技术实现了全面更新及优势发展等。依据以上创新发展趋势电力系统自动化市场的发展目标更加趋于优化、协调与智能的发展，令潮流及励磁控制成为市场新一轮的发展研究目标。因此我们只有在实践发展中不仅提升系统的安全运行性、经济合理性、高效科学性，同时还应注重向自动化服务及管理的合理转变，引入诸如管理信息系统等高效自动化服务控制体系，才能最终令电力系统自动化市场的科学发展之路走的更远。 电力系统自动化市场科学发展前景 经过了数十年的研究发展，我国先进的计算机管理技术、通信及控制技术实现了跨越式提升，而新时期电力系统则毋庸置疑的成为集计算机、通信、控制与电力设备、电力电子为一体的综合自动化控制系统，其应用内涵不断扩充、发展外延继续扩展，令电力系统自动化市场中包含的信息处理量越来越庞大、综合因素越来越复杂，可观、可测的在数据范围越来越广阔，能够合理实施闭环控制、实现良好效果的控制对象则越来越丰富。由此不难看出电力系统自动化市场已摒弃了传统的单一式、滞后式、人工式管理模式，而全面实现了变电站及保护的自动化发展市场、调度自动化市场、配电自动化市场及综合的电力市场。在变电站及保护的自动化市场发展中，我国的500千伏变电站的控制与运行已经全面实现了计算机化综合管理，而220千瓦变电站则科学实现了无人值班看守的自动化控制。当然我国众多变配电站的自动化控制程度普及还相对偏低，同时新一轮变电站自动化控制系统标准的广泛推行及应用尚处在初级阶段，因此在未来的发展中我们还应继续强化自动化控制理念的科学引入，树立中小变电站的自动化控制观念、提升大型变电站的自动化控制水平，从而继续巩固电力自动化系统在整体市场中占据的排头兵位置，令其持之以恒的实现全面自动化发展。 电力调度及配电自动化市场的前景发展 随着我国电力系统自动化市场的不断发展电力调度自动化的市场规模将继续上升，省网及地方调度的自动化普及率将提升至近一半的比例，且市场需求将不断扩充。电力调度系统
过程控制综述报告
过程控制系统及工程综述报告 摘要：本文主要介绍了过程控制的发展史，回顾了计算机过程控制的发展状况以及未来的发展趋势，并且对过程控制和现代控制理论做了详细的论述 关键词: 过程控制、控制理论、控制工程、鲁棒控制等 1.过程控制的发展史 1.1 前沿 过程控制是工业自动化的重要分支。几十年来，工业过程控制取得了惊人的发展，无论是在大规模的结构复杂的工业生产过程中，还是在传统工业过程改造中，过程控制技术对于提高产品质量以及节省能源等均起着十分重要的作用。 1.2 发展过程 在现代工业控制中, 过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本世纪30 年代就已有应用。过程控制技术发展至今天, 在控制方式上经历了从人工控制到自动控制两个发展时期。在自动控制时期内，过程控制系统又经历了三个发展阶段, 它们是：分散控制阶段, 集中控制阶段和集散控制阶段。 从过程控制采用的理论与技术手段来看，可以粗略地把它划为三个阶段：开始到70 年代为第一阶段，70 年代至90 年代初为第二阶段，90 年代初为第三阶段开始。其中70 年代既是古典控制应用发展的鼎盛时期，又是现代控制应用发展的初期，90 年代初既是现代控制应用发展的繁荣时期，又是高级控制发展的初期。第一阶段是初级阶段，包括人工控制，以古典控制理论为主要基础，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力和液位进行控制，在诸多控制系统中，以单回路结构、PID 策略为主，同时针对不同的对象与要求，创造了一些专门的控制系统，如：使物料按比例配制的比值控制，克服大滞后的Smith 预估器，克服干扰的前馈控制和串级控制等等，这阶段的主要任务是稳定系统，实现定值控制。这与当时生产水平是相适应的。 第二阶段是发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工具，对较复杂的工业过程进行控制。这阶段的建模理论、在线辨识和实时控制已突破前期的形式，继而涌现了大量的先进控制系统和高级控制策略，如克服对象特性时变和环境干扰等不确定影响的自适应控制，消除因模型失配而产生不良影响的预测控制等。这阶段的主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要求，提高控制质量。1975 年，世界上第一台分散控制系统在美国Honeywell 公司问世，从而揭开了过程控制崭新的一页。分散控制系统也叫集散控制系统，它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和显示技术，采用多层分级的结构形式,按总体分散、管理集中的原则，完成对工业过程的操作、监视、控制。由于采用了分散的结构和冗余等技术，使系统的可靠性极高，再加上硬件方面的开放式框架和软件方面的模块化形式，使得它组态、扩展极为方便，还有众多的控制算法(几十至上百种) 、较好的人—机界面和故障检测报告功能。经过20 多年的发展，它已日臻完善，在众多的控制系统中，显示出出类拔萃的风范，因此，可以毫不夸张地说，分散控制系统是过程控制发展史上的一个里程碑。第三阶段是高级阶段，目前正在来到。 1.3 过程控制策略与算法进度 几十年来，过程控制策略与算法出现了三种类型：简单控制、复杂控制与先进控制。 通常将单回路PID控制称为简单控制。它一直是过程控制的主要手段。PID控制以经典控制理论为基础，主要用频域方法对控制系统进行分析与综合。目前，PID控制仍然得到