发表于：2005/2/8 0:02:00
#0楼
过去的50 多年,随着过程工业的操作方法改变,工艺上的复杂化和生产过程的强化,
以及控制设备与测量设备的转变,使得测量和控制行业起了突飞猛进的变化.当然,一些
基础的控制系统工程,基本的单回路控制系统,以及过程自动化的维护要求没有太多的
变化.
首先,我们看一下新的测量控制一起设备的令人鼓舞的变化.任何一个工业领域变革的
推动力是经济效益的提高,经济效益是有价值的产品产率与产品自身价格乘积的函数.过程
测量和控制对工业效益的影响,可以通过以下例子来了解他们是怎样降低产品价格和改进
产率的
例如,随着燃料价格的迅速提高,要求、热交换尽量在设计的条件下运行和有效的测
量.再如,锅炉排烟氧含量,一氧化碳和二氧化碳含量的测量,燃料热值(BTU)的测量,以及
精确的流量测量,就可以计算出锅炉的热效率.这类测量,对工厂的操作是极其重要的.而
且一旦这些信息输入到计算机,就显示出更大的优越性.在计算机中可进行各种计算,加以
安全越限的核对,输出反馈信息给前台调节器,以实现工业生产过程的优化操作.这种类型
的控制方式,可以大大降低过程的运行费用,从而增加经济效益.知识,相应的设备开支,工
程设计,软件开发,以及系统维护的费用有所提高.
50年来,在测量仪表和计算机设备方面有了极大的进展.基于经典和理论,制定了许多
基本的测量标准.大量的工业在线分析仪,只要安装使用得当,都可以在现实的工业生产中
应用.众多的微机和工业控制计算机(DCS)都已经商品化.而且也使用可靠.
从1940年到1950年,工业生产过程的操作管理,还没有单元操作室,因此,更谈不上
有带空调的房间用于生产过程的操作管理.所有的测量仪表都 分散在生产单元的各个部
分,操作工围绕着生产过程现场查看生产设备和仪表,过程物流直接用管子和仪表相连接.
因此,不用复杂的变送器.压力,温度,流量和液面的控制都是但回路的控制系统.工业生产
过程也比较简单,操作工只照看10到20个控制信号和回路,从流量计圆形的记录纸上来计
算和核对生产效率,根据贮槽的标尺读数来计算单元的物料平衡报告,进行每个小时不复杂
的操作记录,生产过程的样品送到中心实验室进行产品组分的分析化验.生产过程中的中间
产品和最终产品送到贮罐,以便再处理或包装送往市场.
从1950年到1960年,随着化学工业的发展,要求分散包装成多样化的产品,这就不同于
原油炼制工厂.化工产品一比较小的分装形式,没单位重量也更值钱,而且必须符合产品
规格要求,否则就成为废品..同时,华工产品很难再处理以及调合成一定规格要求的产品.
这样,工业生产迫切要求开发各种在线分析仪器.此外,工业生产变的越来越复杂了,需要众
多的控制回路和单元生产过程集中化.相应的过程变量变送器的 开发显得十分必要,因此
许多生产工艺管路绕着弯 汇总到操作控制室,这样做一来不经济二来也不安全.因此
,原来的控制阀就用气动来驱动.很自然,控制系统的信号也用气动信号.这样,就要求有大量
的气动管路用来传送测量和控制信号.这种大量的气动信号管路,引起人们寻找用电方法来解
决这一问题,即开发电动类型的测量仪表和控制设备.通常的分析仪表取代气动仪表,有着一系
列的问题需要解决.由于起初的真空管使用寿命短,因此,电动仪表的故障率大于气动仪表,
这就要求有跟多的维修工作和维修仪器设备.
到1960年至1970年期间,电子技术有了迅速的发展,半导体产品取代了电子真空管,进而
又用集成电路逐步取代分立元件,使得电子仪表可靠性大大提高,控制理论有了极大的进展.
数字计算机在过程控制中的应用,引起了过程控制工业革命性的变化.在60年代初,数字
计算机应用还不是十分普遍,以及一系列实际问题需要解决,数字计算机在工业过程自动化中
应用也不是很多.
在这期间,电子仪表小型化,操作工要监视许多个过程变量和控制回路,生产过程越限报警变的
十分重要.因为,操作工不可能时时刻刻看着这么多的过程变量和控制回路,需要报警提醒他们
的注意和判断问题的所在.在线分析仪已经实用化.作为生产过程操作指导当然,这种分析仪需
要特殊的安装设计和维护.数字计算机可用来采集大量工业生产过程数据,以及进行各种技术,
然而,为了防止计算机出故障而影响生产,有增加了许多后备装置 .可编程逻辑控制器(PLC)开
始固态化,取代原来的继电器控制系统.控制室可以缩小,用数字计算机来管理全厂的信息系统
已开始逐步变成现实.
到了1970年至1980年间,前面所叙述到的电子仪表和计算机,得到了进一步得提高和应用.总的
来看,电子控制变得越来越重要,在微处理器为基础的分散型控制开始形成控制室.越来越缩小,一
个工厂用一个中央控制室,在工程实践中已很普通.数字计算机开始在工业生产中进行在线控制.
操作工用CRT作为接口,监视和控制工厂的生产运行.因为控制室远离生产现场,操作工只从CRT上
了解生产过程,所以,必须要有远距离的通信连接线.微处理器出现在所有类型的电子仪表中,因此,
需要技术装置之间的数据通信连接.这种数字装置,具有各种类型的的变成语言,因此,需要各种类型
的通信规程和校验子程序.对各个制造厂商的这种数字设备,混合使用就非常困难了.由于广泛的
使用电子仪表和数字计算机,供电电源已成为十分重要的内容.
到了1980年至1990年,数字仪表发展成为成熟的产品,集散型(DCS)计算机实用化,他具有高可靠性
,价格趋向合理,分析仪器和逐步实现计算机化或数字化.因此,这10年是微型计算机广泛应用于工业
生产过程的成熟时期.由于计算机技术的迅速发展以及在实际工业生产中的广泛应用,使得工业生产真正
实现了生产过程优化控制,大大提高了设备的生产能力,降低了产品的消耗和操作费用.另一方面,工业生
产过程越来越复杂,如乙烯的生产装置,从几万吨发展到30万吨级,而目前45万吨级业经投入使用 .这种
过程控制系统多达几千个回路.由于生产过程的复杂性,使得一般的常规算法满足不了工业生产优化控制的
要求,急需搞控制过程的人们,必须了解工业生产过程,建立好的生产过程模式,开发优化控制算法,另外,
人工智能技术也得到人们的高度重视,逐步走向工业化应用的阶段.
但随着微型计算机集散型控制系统,数字化仪表和在线分析仪的迅速发展和广泛应用,到了1980年至
1990年以后,过程控制系统设计面临着一系列的新的问题.传统的一些过程控制系统设计方法不适应于
以集散型控制系统(DCS)为主的数字控制系统设计.作为现今的过程控制系统设计如下图
以及控制设备与测量设备的转变,使得测量和控制行业起了突飞猛进的变化.当然,一些
基础的控制系统工程,基本的单回路控制系统,以及过程自动化的维护要求没有太多的
变化.
首先,我们看一下新的测量控制一起设备的令人鼓舞的变化.任何一个工业领域变革的
推动力是经济效益的提高,经济效益是有价值的产品产率与产品自身价格乘积的函数.过程
测量和控制对工业效益的影响,可以通过以下例子来了解他们是怎样降低产品价格和改进
产率的
例如,随着燃料价格的迅速提高,要求、热交换尽量在设计的条件下运行和有效的测
量.再如,锅炉排烟氧含量,一氧化碳和二氧化碳含量的测量,燃料热值(BTU)的测量,以及
精确的流量测量,就可以计算出锅炉的热效率.这类测量,对工厂的操作是极其重要的.而
且一旦这些信息输入到计算机,就显示出更大的优越性.在计算机中可进行各种计算,加以
安全越限的核对,输出反馈信息给前台调节器,以实现工业生产过程的优化操作.这种类型
的控制方式,可以大大降低过程的运行费用,从而增加经济效益.知识,相应的设备开支,工
程设计,软件开发,以及系统维护的费用有所提高.
50年来,在测量仪表和计算机设备方面有了极大的进展.基于经典和理论,制定了许多
基本的测量标准.大量的工业在线分析仪,只要安装使用得当,都可以在现实的工业生产中
应用.众多的微机和工业控制计算机(DCS)都已经商品化.而且也使用可靠.
从1940年到1950年,工业生产过程的操作管理,还没有单元操作室,因此,更谈不上
有带空调的房间用于生产过程的操作管理.所有的测量仪表都 分散在生产单元的各个部
分,操作工围绕着生产过程现场查看生产设备和仪表,过程物流直接用管子和仪表相连接.
因此,不用复杂的变送器.压力,温度,流量和液面的控制都是但回路的控制系统.工业生产
过程也比较简单,操作工只照看10到20个控制信号和回路,从流量计圆形的记录纸上来计
算和核对生产效率,根据贮槽的标尺读数来计算单元的物料平衡报告,进行每个小时不复杂
的操作记录,生产过程的样品送到中心实验室进行产品组分的分析化验.生产过程中的中间
产品和最终产品送到贮罐,以便再处理或包装送往市场.
从1950年到1960年,随着化学工业的发展,要求分散包装成多样化的产品,这就不同于
原油炼制工厂.化工产品一比较小的分装形式,没单位重量也更值钱,而且必须符合产品
规格要求,否则就成为废品..同时,华工产品很难再处理以及调合成一定规格要求的产品.
这样,工业生产迫切要求开发各种在线分析仪器.此外,工业生产变的越来越复杂了,需要众
多的控制回路和单元生产过程集中化.相应的过程变量变送器的 开发显得十分必要,因此
许多生产工艺管路绕着弯 汇总到操作控制室,这样做一来不经济二来也不安全.因此
,原来的控制阀就用气动来驱动.很自然,控制系统的信号也用气动信号.这样,就要求有大量
的气动管路用来传送测量和控制信号.这种大量的气动信号管路,引起人们寻找用电方法来解
决这一问题,即开发电动类型的测量仪表和控制设备.通常的分析仪表取代气动仪表,有着一系
列的问题需要解决.由于起初的真空管使用寿命短,因此,电动仪表的故障率大于气动仪表,
这就要求有跟多的维修工作和维修仪器设备.
到1960年至1970年期间,电子技术有了迅速的发展,半导体产品取代了电子真空管,进而
又用集成电路逐步取代分立元件,使得电子仪表可靠性大大提高,控制理论有了极大的进展.
数字计算机在过程控制中的应用,引起了过程控制工业革命性的变化.在60年代初,数字
计算机应用还不是十分普遍,以及一系列实际问题需要解决,数字计算机在工业过程自动化中
应用也不是很多.
在这期间,电子仪表小型化,操作工要监视许多个过程变量和控制回路,生产过程越限报警变的
十分重要.因为,操作工不可能时时刻刻看着这么多的过程变量和控制回路,需要报警提醒他们
的注意和判断问题的所在.在线分析仪已经实用化.作为生产过程操作指导当然,这种分析仪需
要特殊的安装设计和维护.数字计算机可用来采集大量工业生产过程数据,以及进行各种技术,
然而,为了防止计算机出故障而影响生产,有增加了许多后备装置 .可编程逻辑控制器(PLC)开
始固态化,取代原来的继电器控制系统.控制室可以缩小,用数字计算机来管理全厂的信息系统
已开始逐步变成现实.
到了1970年至1980年间,前面所叙述到的电子仪表和计算机,得到了进一步得提高和应用.总的
来看,电子控制变得越来越重要,在微处理器为基础的分散型控制开始形成控制室.越来越缩小,一
个工厂用一个中央控制室,在工程实践中已很普通.数字计算机开始在工业生产中进行在线控制.
操作工用CRT作为接口,监视和控制工厂的生产运行.因为控制室远离生产现场,操作工只从CRT上
了解生产过程,所以,必须要有远距离的通信连接线.微处理器出现在所有类型的电子仪表中,因此,
需要技术装置之间的数据通信连接.这种数字装置,具有各种类型的的变成语言,因此,需要各种类型
的通信规程和校验子程序.对各个制造厂商的这种数字设备,混合使用就非常困难了.由于广泛的
使用电子仪表和数字计算机,供电电源已成为十分重要的内容.
到了1980年至1990年,数字仪表发展成为成熟的产品,集散型(DCS)计算机实用化,他具有高可靠性
,价格趋向合理,分析仪器和逐步实现计算机化或数字化.因此,这10年是微型计算机广泛应用于工业
生产过程的成熟时期.由于计算机技术的迅速发展以及在实际工业生产中的广泛应用,使得工业生产真正
实现了生产过程优化控制,大大提高了设备的生产能力,降低了产品的消耗和操作费用.另一方面,工业生
产过程越来越复杂,如乙烯的生产装置,从几万吨发展到30万吨级,而目前45万吨级业经投入使用 .这种
过程控制系统多达几千个回路.由于生产过程的复杂性,使得一般的常规算法满足不了工业生产优化控制的
要求,急需搞控制过程的人们,必须了解工业生产过程,建立好的生产过程模式,开发优化控制算法,另外,
人工智能技术也得到人们的高度重视,逐步走向工业化应用的阶段.
但随着微型计算机集散型控制系统,数字化仪表和在线分析仪的迅速发展和广泛应用,到了1980年至
1990年以后,过程控制系统设计面临着一系列的新的问题.传统的一些过程控制系统设计方法不适应于
以集散型控制系统(DCS)为主的数字控制系统设计.作为现今的过程控制系统设计如下图
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