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工业自动化仪表与控制技术研究

检测仪表是指能够检出被测变量大小数值的仪表,可以是变送器、传感器或是同时带有检测装置和显示装置的仪表。变送器是通过检测装置检出被测变量后,再把被测变量转换成标准信号。标准信号是指信号的变化范围上限和下限都是标准化取值。根据所测对象的不同,检测仪表或变送器又可分为流量测量仪表,温度测量仪表,物位测量仪表、温度类变送器、压力类变送器等。

显示仪表是指用来显示和记录被测参数值,或者对生产中的异常状态作出低报或高报,以提示操作人员随时对生产过程进行监督和判断。显示仪表的种类按照显示方式进行划分,可以分为数字式显示仪表、模拟式显示仪表、图形显示仪表三种。

调节仪表即控制仪表也叫调节器,是通过预设定控制程序来对被控变量进行自动控制的仪表,可以在闭环控制进行应用。根据控制作用不同来划分,调节器可以分为微分类、比例积分类、比例积分微分类调节器等。

执行器是用于终端控制的一个重要元件,它依据调节器给出的控制信号,在工业控制系统中,从正向通路中直接调节能量或物料的给定量,以实现温度、压力、流量、液位等工艺过程的参数调节。执行器由执行机构、调节机构两部分组成。调节阀是工艺过程控制用得最多的,它是一种根据上位机给出的控制信号来调整管道管路的口径,实现控制管道内流量的执行器。

计算仪表用于对一个或多个输入变量进行数学的各种运算。按输入与输出变量间的运算关系进行划分,计算仪表可分为加法器类、乘法器类、开方器类等。设定值发生器是给定单元,它给调节类仪表一个以时间或其它变量为函数的信号,设定被控量的预设值。如果这个预设值随着时间有规律的变化,应能达到用时间程序控制的目的。信号转换器简称转换器能够将一种信号转换成另一种信号(一般为标准信号)。例如,将电信号转换成标准气信号的转换器称为电一气转换器,反之则称为气一电转换器。

工业仪表早期又称为热工仪表,在20世纪30年代中出现,在化工业、石油炼制业、热能动力业和冶金业等连续性的热力方面的生产过程,主要有机械式、液动式两种结构形式。这个时期的仪表体积颇大,主要用于实现最简单的包括就地检测、记录和控制。30年代末至40年代初时期,气动类仪表出现,和压力信号实现统一,接着带远程的发送器类仪表出现。这类仪表实现了在远距离的二次类仪表上进行读数重现,把包括检测、记录和控制的一系列操作在中心控制室进行。到50年代,电气机械类调节器、电子类电位差计、电动类动圈式毫伏计以及整套的电子管类调节仪表出现。到80年代,组装电子类综合控制装置出现,将工业仪表和现代化的自动控制系统有机结合在一起。工业仪表的快速发展促进着工业生产自动化不断向前发展,工业仪表、现代自动化技术成为了工业生产中不可或缺的部份。

自动化控制技术

自动化控制技术是指在现代工业、农业、制造业等领域中,机械、电气一体集成自动化控制的技术和理论。

1自动化控制原理自动化控制有半自动与全自动化,例如:机器、设备可以按照生产规划,进行全自动化或半自动运转;全自动化控制,人只需要作为全自动化控制的操作员,根据生产进度确定控制的要求和程序,不用直接参与生产过程;半自动化控制需要人力通过设施、设备、机械、仪器或手工参与生产过程。自动化控制技术广泛用于工业、农业、制造业等方面。采用自动化控制可以让人从繁重的体力劳动、部分简单的脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解脱,更能极大地提高劳动生产率,节省为力物力财力资源,为企业创造更多的财富。因此,自动化控制是工业、农业、制造业等现代化的重要条件和显著标志。

2自动化控制的应用

过程自动化在石油炼制和化工生产企业,采用自动化控制实现流体、粉体的化学处理过程。一般是由检测仪表、调节器以及计算机三块来组成整个过程控制的系统,对加热炉和精馏塔及整个工业生产流程实现最优控制。反馈控制、前馈控制、最优控制是最常用到的控制模式。

机械制造自动化机械、电气与自动控制相结合便铸就了机械制造自动化,主要在处理离散工件中应用。在最早期,机械制造自动化是非常简单的自动生产线,只是采用机械或电气器件的单机自动化。进入20世纪60年代以后,随着计算机应用的广泛普及,数控机床、机器人、加工中心、计算机辅助设计及制造、自动化仓库等便随之出现。用于适应多样品种、较小批量生产的柔性生产制造系统随之产生。而自动化车间则是采用计算机和生产制造系统集成起来的的工厂自动化控制系统,它是以柔性制造生产系统为基础,同时在信息管理和生产管理中同步实现了自动化。

管理自动化对企业单位的人力资源、财力资源、物的资源以及生产和办公的管理实现自动化控制,就是管理自动化。它是一门综合性技术,是以信息处理为中心,并应用了电子计算机、通信系统与控制等学科。通常它需要采用多台具有高速运行速度,并能处理大量信息能力的计算机以及各种终端共同组成的局部网络。现代管理自动化中,已在管理信息系统的基础上研制出了决策支持系统,可以为决策提供备选方案,成为高层管理人员的好助手。

结语

通过上面论述表明,自动化提高就等于生产力的提升,它在前期增大投资费用,但在后期长时间的正常运转后,极大的实现能源的节约,人力的节省。它的特点明显,取得的效益也会远远大于前期的投资。过程控制系统在我国各行各业已经有了十分广泛的应用,并且技术也在日趋成熟。随着市场竞争的日益激烈,工业生产的质量和功能也在发展,生产工艺变得更为复杂,为满足更高的要求,工业自动化仪表及自动化控制技术的作用将会越来越重要,终会成为现在企业中不可或缺的部份。

作者:秦海珊单位:广西华银铝业有限公司

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