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化工自动化及仪表培训课程PPT(共 46张)
闭环控制的特点（优点）：按偏差进行控制，使偏 差减小或消除，达到被控变量与设定值一致的目的。
闭环控制的缺点：控制不够及时；如果系统内部各 环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统 失去控制。
开环控制： 开环控制的特点（优点）：不需要对被控变量进 行测量，只根据输入信号进行控制，控制及时。
设定值 r(t)
机构 e(t)
-
控制装置 u(t)
被控变量
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
闭环控制系统组成
•检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测 量值y(t)。
•比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输 出其差值。
•控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况， 按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构 和控制装置通常组合在一起，称为控制器。
负反馈：将被控 变量送回输入端 并与输入变量相 减（负反馈闭环 的才可以独立工
加热炉的温度控制系统
TT
TC
被加热原料
T 出口温度
燃料油
被控过程：加热炉 被控变量：物料出口温度 操纵变量：燃料油流量 扰动：被加热原料油温度、燃料油热值等
1.2.2闭环控制与开环控制
闭环控制：
在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设 定值进行比较，根据偏差控制被控变量，这样，整个 系统构成了一个闭环。
它是以传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控 制系统进行分析与设计。PID控制规律是经典控制理论 最辉煌的成果。
2）现代控制理论:20世纪60年代得到迅猛发 展。
其主要内容为：
线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论， 系统辨识。
闭环控制的缺点：控制不够及时；如果系统内部各 环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统 失去控制。
开环控制： 开环控制的特点（优点）：不需要对被控变量进 行测量，只根据输入信号进行控制，控制及时。
设定值 r(t)
机构 e(t)
-
控制装置 u(t)
被控变量
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
闭环控制系统组成
•检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测 量值y(t)。
•比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输 出其差值。
•控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况， 按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构 和控制装置通常组合在一起，称为控制器。
负反馈：将被控 变量送回输入端 并与输入变量相 减（负反馈闭环 的才可以独立工
加热炉的温度控制系统
TT
TC
被加热原料
T 出口温度
燃料油
被控过程：加热炉 被控变量：物料出口温度 操纵变量：燃料油流量 扰动：被加热原料油温度、燃料油热值等
1.2.2闭环控制与开环控制
闭环控制：
在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设 定值进行比较，根据偏差控制被控变量，这样，整个 系统构成了一个闭环。
它是以传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控 制系统进行分析与设计。PID控制规律是经典控制理论 最辉煌的成果。
2）现代控制理论:20世纪60年代得到迅猛发 展。
其主要内容为：
线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论， 系统辨识。
化工自动化讲义86页PPT
三、 按给定值是否变化和如何变化来分类， 1．定值控制系统 2．随动控制系统(自动跟踪系统)
3．程序控制系统(顺序控制系统)
第六节 自动控制系统的过渡过程和品 质指标
一、控制系统的静态与动态
在自动化领域中,把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统 的静态，而把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
近年来，现代自动化技术由生产过程在工重要参数的控制已发展 为综合自动化，其应用的领域和规模越来越大，控制与管理—体化 的系统已提到议事日程。
五、学习要求
应能了解化工自动化的基本知识、理解自动控制系统的组成、基 本原理及各环节的作用；
能根据工艺要求、与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控 制方案；
3．自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某 种周期性操作。
4．自动控制系统 生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别是化工生 产，大多数是连续性生产，各设备相互关联着，当其中某一设备的 工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数或多或少地 波动，偏离了正常的工艺条件，为此。就需要用一些自动控制装置 ，对生产中某些关键性参数进行自动控制、使它们在受到外界干扰( 扰动)的影响而偏离正常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范 围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。
二、字母代号 三、仪表位号
第四节 自动控制系统方块图
控制系统的特点：闭环系统； 具有负反馈。
反馈：正反馈 负反馈
负反馈的作用
第五节 自动控制系统的分类
一、按被控变量来分类， 温度、压力、流量、液位控制系统。
二、按控制器具有的控制规律来分类， 比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统。
3．程序控制系统(顺序控制系统)
第六节 自动控制系统的过渡过程和品 质指标
一、控制系统的静态与动态
在自动化领域中,把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统 的静态，而把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
近年来，现代自动化技术由生产过程在工重要参数的控制已发展 为综合自动化，其应用的领域和规模越来越大，控制与管理—体化 的系统已提到议事日程。
五、学习要求
应能了解化工自动化的基本知识、理解自动控制系统的组成、基 本原理及各环节的作用；
能根据工艺要求、与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控 制方案；
3．自动操纵及自动开停车系统 自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某 种周期性操作。
4．自动控制系统 生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。特别是化工生 产，大多数是连续性生产，各设备相互关联着，当其中某一设备的 工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数或多或少地 波动，偏离了正常的工艺条件，为此。就需要用一些自动控制装置 ，对生产中某些关键性参数进行自动控制、使它们在受到外界干扰( 扰动)的影响而偏离正常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范 围内，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。
二、字母代号 三、仪表位号
第四节 自动控制系统方块图
控制系统的特点：闭环系统； 具有负反馈。
反馈：正反馈 负反馈
负反馈的作用
第五节 自动控制系统的分类
一、按被控变量来分类， 温度、压力、流量、液位控制系统。
二、按控制器具有的控制规律来分类， 比例、比例积分、比例微分、比例积分微分控制系统。
化工自动化基础PPT课件
第四节 单回路控制系统
第33页/共69页
第五节 复杂控制系统
所谓“复杂”是相对于“简单”而言。 通常指由两个或两个以上的检测变送器、 调节器和执行器所组成的多回路的，或控 制要求特殊的；或控制规律不同于PID的控 制系统。复杂控制系统的种类较多，常使 用的有串级、均匀、比值、前馈、分程、 选择性控制系统等。
PID控制调节器；前馈控制采用的是引入补 偿装置对扰动量进行补偿校正。补偿效果不 通过反馈进行检验。
第53页/共69页
第五节 复杂控制系统
第54页/共69页
第五节 复杂控制系统
5、选择性控制系统
凡是在自动控制系统中引入了选择器并 按照工艺过程限制条件的逻辑关系工作的系 统，都称为选择性控制系统。其工作状况是： 当生产过程趋向限制条件时，选择器自动选 择一个取代调节器取代正常工作状况下的调 节器，通过取代调节器的控制作用，使生产 过程脱离危险状态，生产操作重新回到安全 范围后，取代调节器自动退出，转为备用状 态，正常调节器恢复工作。
第17页/共69页
第二节 调节器及基本调节规律
2、 调节器的类型
按结构和组成的形式分有基地式调节器、 单元组合式调节器、组合式电子控制装置、 可编程调节器和集中分散型控制装置五种。 我厂现在主要使用的是可编程调节器和集 中分散型控制装置。
第18页/共69页
第二节 调节器及基本调节规律
2.1 集中分散型控制装置（集散型控制系 统DCS）
第21页/共69页
第三节 执行器—气动薄膜调节阀
第22页/共69页
第三节 执行器—气动薄膜调节阀
第23页/共69页
第三节 执行器—气动薄膜调节阀
气动薄膜调节阀的执行机构由波纹膜片、 上下膜盖、 平衡弹簧等部件组成。它接 收20100KP的标准气压信号，并转换成 推力。其动作的形式有正作用和反作用 两种。 1.1 执行机构的正反作用
2024版化工自动控制培训课件(ppt6)
远程化发展
随着互联网技术的发展，化工自 动控制将实现远程监控和控制，
提高生产效率和安全性。
02
CATALOGUE
化工自动控制系统的组成
传感器与执行器
传感器的作用
传感器的类型
执行器的作用
执行器的类型
将非电量转换为电量， 以便进行测量和控制。
温度、压力、流量、液 位等传感器。
根据控制信号，驱动被 控对象实现控制目标。
介绍一些典型的化工生产过程中优化控制的应用实例，如精馏塔的优 化控制、反应器的优化控制等。
06
CATALOGUE
化工自动控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则
稳定性原则
准确性原则
确保系统在各种工作条件下都能保持稳定， 避免振荡和失控现象。
提高系统的测量、计算和控制精度，减少误 差，以满足生产要求。
安全保护与控制策略
介绍一些常用的设备安全保护与控制策略，如过压保护、过温保护、 联锁保护等。
化工生产过程中的优化控制
优化控制的目标
阐述化工生产过程中优化控制的目标，如提高产品质量、降低能耗、 减少排放等。
优化控制的方法
介绍一些常用的优化控制方法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退 火算法等。
优化控制的应用实例
专家系统控制
结合专家经验和知识，构建专家 系统，实现复杂过程的优化控制。
05
CATALOGUE
化工自动控制在生产中的应用
化工生产过程中的自动控制
自动控制系统的组成
包括传感器、控制器、执行器等，实现对化工生产过程的实时监 测和自动调节。
控制策略的选择
根据生产过程的特点和要求，选择合适的控制策略，如PID控制、 模糊控制、神经网络控制等。
随着互联网技术的发展，化工自 动控制将实现远程监控和控制，
提高生产效率和安全性。
02
CATALOGUE
化工自动控制系统的组成
传感器与执行器
传感器的作用
传感器的类型
执行器的作用
执行器的类型
将非电量转换为电量， 以便进行测量和控制。
温度、压力、流量、液 位等传感器。
根据控制信号，驱动被 控对象实现控制目标。
介绍一些典型的化工生产过程中优化控制的应用实例，如精馏塔的优 化控制、反应器的优化控制等。
06
CATALOGUE
化工自动控制系统的设计与实施
自动控制系统的设计原则
稳定性原则
准确性原则
确保系统在各种工作条件下都能保持稳定， 避免振荡和失控现象。
提高系统的测量、计算和控制精度，减少误 差，以满足生产要求。
安全保护与控制策略
介绍一些常用的设备安全保护与控制策略，如过压保护、过温保护、 联锁保护等。
化工生产过程中的优化控制
优化控制的目标
阐述化工生产过程中优化控制的目标，如提高产品质量、降低能耗、 减少排放等。
优化控制的方法
介绍一些常用的优化控制方法，如遗传算法、粒子群算法、模拟退 火算法等。
优化控制的应用实例
专家系统控制
结合专家经验和知识，构建专家 系统，实现复杂过程的优化控制。
05
CATALOGUE
化工自动控制在生产中的应用
化工生产过程中的自动控制
自动控制系统的组成
包括传感器、控制器、执行器等，实现对化工生产过程的实时监 测和自动调节。
控制策略的选择
根据生产过程的特点和要求，选择合适的控制策略，如PID控制、 模糊控制、神经网络控制等。
化工自动化控制系统培训材料ppt课件
在工业领域，自动控制系统常常是指那些 在没有人直接参与的情况下，利用控制装 置，对生产过程、工艺参数、目标要求等 进行自动的调节与控制，使之按照预定的 方案达到要求的指标的设备。
自动控制系统的重要性
近年来控制系统在现代文明和技术发展与进步上扮演了越 来越重要的角色。我们日常活动的每一个方面几乎都受到 了某种控制系统的影响。控制系统已经大量地应用到了工 业的所有部门。如产品质量、自动装配线、机床控制、空 间技术与武器系统、计算机控制、交通运输、动力系统、
自动控制系统概述
引言——什么是控制系统 控制系统的重要性 控制系统的组成及应用例子 为什么绝大多数控制系统均具有反馈 自动控制系统的分类 自动控制原理的发展历史
引言——什么是控制系统
要回答这个问题，我们可以联系日常生活中那 些需要实现某种“目标”的例子：
在家里，为了舒适地生活，我们需要控制 室内的温度和湿度。
对于滞后大的对象，或扰动幅度大而频繁时，采 用简单控制往往不能满足工艺的要求，若引入前 馈控制，实现前馈－反馈控制就能获得显著的控 制效果。
前馈-反馈控制系统
S
换热器的前馈控制
前馈控制的基本原理 就是测取进入过程的 扰动量（包括外界扰 动和设定值变化）， 并按照其信号产生合 适的控制作用去改变 控制量，使被控制变 量维持在设定值上。
串级控制系统
一、串级控制系统 串级控制系统的特点：两个调节器相串联，
主调节器的输出作为副调节器的给定，适 用于时间常数及纯滞后较大的对象。 串级控制系统的基本概念与方框图
串级控制系统的实际应用
PC TC TT 主回路
副回路 PT
原料
加热炉原料出口温度控制系统 若采用简单温度控制，当负荷 发生变化时，由温变、控制器 和调节阀组成一个单回路控制 系统，去克服由于变化而引起 的原料出口温度的波动，以保 持出口温度在设定值上。
自动控制系统的重要性
近年来控制系统在现代文明和技术发展与进步上扮演了越 来越重要的角色。我们日常活动的每一个方面几乎都受到 了某种控制系统的影响。控制系统已经大量地应用到了工 业的所有部门。如产品质量、自动装配线、机床控制、空 间技术与武器系统、计算机控制、交通运输、动力系统、
自动控制系统概述
引言——什么是控制系统 控制系统的重要性 控制系统的组成及应用例子 为什么绝大多数控制系统均具有反馈 自动控制系统的分类 自动控制原理的发展历史
引言——什么是控制系统
要回答这个问题，我们可以联系日常生活中那 些需要实现某种“目标”的例子：
在家里，为了舒适地生活，我们需要控制 室内的温度和湿度。
对于滞后大的对象，或扰动幅度大而频繁时，采 用简单控制往往不能满足工艺的要求，若引入前 馈控制，实现前馈－反馈控制就能获得显著的控 制效果。
前馈-反馈控制系统
S
换热器的前馈控制
前馈控制的基本原理 就是测取进入过程的 扰动量（包括外界扰 动和设定值变化）， 并按照其信号产生合 适的控制作用去改变 控制量，使被控制变 量维持在设定值上。
串级控制系统
一、串级控制系统 串级控制系统的特点：两个调节器相串联，
主调节器的输出作为副调节器的给定，适 用于时间常数及纯滞后较大的对象。 串级控制系统的基本概念与方框图
串级控制系统的实际应用
PC TC TT 主回路
副回路 PT
原料
加热炉原料出口温度控制系统 若采用简单温度控制，当负荷 发生变化时，由温变、控制器 和调节阀组成一个单回路控制 系统，去克服由于变化而引起 的原料出口温度的波动，以保 持出口温度在设定值上。
化工仪表及自动化--自动控制系统基本概念 ppt课件
录，起到在联人受按锁的到照眼系外预睛统界的先立作干规即用扰定自。（好动扰的采动步取）骤紧的，急影将措响生施而产，偏过打离程开正自安常动全状地阀态投或时入切，运 自内断和动。行某扩控或些大制自通。系动路它统停，是能车必 生自。要产动时过地紧程控急中制图停的而1车一-回1，种热到以安交规防全换定器止装的自事置数动故。检值的测范发系围统生示意图
图1-11 复式仪表的表示法
39
工艺管道及控制流程图
（2）字母代号
在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内， 一般写有两位（或两位以上）字母，第一位字母表示被测变 量，后继字母表示仪表的功能，常用字母代号见下表。
40
字母
A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z
化工仪表及自动化
第一章 自动控制系统基本概念
内容提要
化工自动化的主要内容
自动控制系统的基本组成及表示形式
自动控制系统的基本组成 自动控制系统的表示形式
自动控制系统的分类
自动控制系统的过渡过程和品质指标
控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素
工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个 设备，而方框图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向 相一致。 自动控制系统是一个闭环系统
9
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
小结
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区 别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被 控（工艺）变量是不反馈到输入端的。
5
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
二、自动控制的表示形式
图1-11 复式仪表的表示法
39
工艺管道及控制流程图
（2）字母代号
在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上半圆内， 一般写有两位（或两位以上）字母，第一位字母表示被测变 量，后继字母表示仪表的功能，常用字母代号见下表。
40
字母
A C D E F I K L M P Q R S T V W Y Z
化工仪表及自动化
第一章 自动控制系统基本概念
内容提要
化工自动化的主要内容
自动控制系统的基本组成及表示形式
自动控制系统的基本组成 自动控制系统的表示形式
自动控制系统的分类
自动控制系统的过渡过程和品质指标
控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素
工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个 设备，而方框图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向 相一致。 自动控制系统是一个闭环系统
9
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
小结
自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区 别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被 控（工艺）变量是不反馈到输入端的。
5
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
二、自动控制的表示形式
2024版化工仪表及自动化ppt课件教学教程
课件教学教程•化工仪表概述•自动化基础知识•化工仪表测量原理与技术•化工仪表选型与安装维护目•化工自动化控制系统设计与实践•化工仪表及自动化技术应用拓展录化工仪表概述定义作用分类特点化工仪表具有高精度、高可靠性、防爆防腐、适应性强等特点，能够满足化工生产过程中的各种特殊要求。
化工仪表发展趋势网络化智能化化工仪表正逐渐向着网络化的方向发展，实现远程监控和数据共享，提高生产效率和安全性。
集成化自动化基础知识自动化概念及原理自动化定义自动化原理自动化系统组成要素控制器传感器与变送器执行器被控对象石油化工自动化技术在石油化工行业应用广泛，包括炼油、化肥、乙烯等生产过程的自动化控制。
冶金工业冶金工业中的高炉、转炉、连铸等生产过程的自动化控制，以及轧钢过程的自动化电力工业机械制造自动化技术应用领域化工仪表测量原理与技术压力单位与测量方法介绍压力的国际单位制单位以及常用测量方法，如直接测量法和间接测量法。
压力仪表分类及特点阐述不同类型压力仪表的工作原理、结构特点以及适用场景，如弹性式压力计、电气式压力计等。
压力传感器技术介绍压力传感器的种类、工作原理及其在化工生产中的应用，如压阻式传感器、压电式传感器等。
压力测量系统组成及调试详细讲解压力测量系统的组成部分，包括传感器、变送器、显示仪表等，并介绍系统调试方法和注意事项。
温度单位与测量方法温度测量系统组成及调试温度仪表分类及特点温度传感器技术介绍温度的国际单位制单位以及常用测量方法，如接触式测量法和非接触式测量法。
介绍温度传感器的种类、工作原理及其在化工生产中的应用，如热敏电阻传感器、红外传感器等。
流量单位与测量方法流量测量系统组成及调试流量仪表分类及特点流量传感器技术物位单位与测量方法物位测量系统组成及调试物位仪表分类及特点物位传感器技术化工仪表选型与安装维护选型原则及注意事项选型原则注意事项安装前准备安装步骤调试方法030201安装调试方法与步骤维护保养策略及周期维护保养策略维护保养周期化工自动化控制系统设计与实践确保系统安全、稳定、可靠，满足生产工艺要求，提高生产效率和产品质量。
化工仪表及自动化精PPT课件
完善维护计划
制定完善的维护计划，包括定期 检查、保养、校准、调试等内容， 确保系统的长期稳定运行。
建立应急预案
建立完善的应急预案，明确系统 故障时的应对措施和恢复流程， 以最大限度地减少故障对生产的
影响。
06
化工仪表及自动化技术的发展趋势与展望
智能化技术在化工仪表ຫໍສະໝຸດ 的应用智能化传感器01
采用先进的微处理器和人工智能技术，实现传感器信号的自适
执行器的类型与特点
电动执行器
以电动机为驱动元件，通过减速机构将电动机的旋转运动转换为输出轴的直线运动或角位移。具有动作快、精度高、体积 小等优点，但需要电源供电。
气动执行器
以压缩空气为动力源，通过气缸将气体的压力能转换为机械能。具有结构简单、动作可靠、维护方便等优点，但需要气源 和配套的气动元件。
验收标准
根据设计要求和相关标准，制定验收标准。对仪表的测量精度、稳定 性、可靠性等进行全面评估。
验收流程
组织专家和相关人员对仪表进行验收。按照验收标准，对仪表的各项 指标进行检查和评估。填写验收报告，提出改进意见和建议。
04
自动化控制系统在化工生产中的应用
温度控制系统
温度传感器
将温度转换为可测量的电信号，常用的有 热电偶、热电阻等。
经济性原则
在满足测量要求的前提下，尽可能选择价 格合理、维护方便的仪表。
先进性原则
在满足以上原则的基础上，优先选择具有 先进技术、高自动化程度的仪表。
化工仪表的安装要求与步骤
安装前准备
熟悉仪表安装图纸和技术要求， 准备安装工具和材料。
01
安装位置选择
02 根据工艺流程和测量要求，选择 合适的安装位置，确保测量准确、 维护方便。
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的自动化程序CAAut
CA Configuration Automation (NEW)
CA Configuration Automation enables greater standardization of IT services, reduced downtime, and
increased compliance with regulatory and IT security policies by providing application and system
from both mainframe and distributed platforms, offering choice and flexibility to data
center managers. New capabilities include enhanced agents that support more than 50 job types;
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CA Workload Automation
CA Workload Automation automates and optimizes the scheduling of enterprise workloads, helping IT
meet service level objectives of mission critical workloads. The solution can be hosted and managed
out-of-the-box application, service and system templates and policies; and the flexibility of using
either agent or agent-less approaches.
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CA Process Automation helps reduce operational expenses, increase staff productivity and increase speed in delivering IT services by documenting, automating, and orchestrating a range of processes across platforms, applications, and IT groups. Key features include a graphical designer interface, over 50 CA Technologies and third-party pre-built data connectors, and visual exception handling. These features provide context to the architects of the tasks being automated and enable quic大k学er授r课es精u美lts黄. 色ppt模板化工行业
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dynamic management of mixed workloads for virtualized resources; and the ability to schedule
workloads in public clouds such as Amazon EC2, manage business workloads and IT services as
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序CAAut
2020/11/15
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Business Service Automation
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CA Process Automation (NEW)
a single process, and monitor an entire business process and perform impact and root cause analysis
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discovery and dependency mapping across a range of applications and distributed physical and
virtual servers. Key features include granular configuration tracking and auditing; more than 1000
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