Автоматизированные системы управления химико- технологическими

Автоматизированные
системы управления
химикотехнологическими
процессами
Доцент, к.т.н., Вильнина Анна Владимировна
1
Газоанализаторы
Газоанализа́тор — измерительный прибор для определения
качественного и количественного состава смесей газов.
По принципу действия:
1. Приборы, основанные на физических методах анализа,
включающих вспомогательные химические реакции.
Определяется изменение объема или давления газовой
смеси в результате химических реакций ее отдельных
компонентов
2. Приборы, основанные на физических методах анализа,
включающих вспомогательные физико-химические
процессы:
 термохимические – тепловой эффект реакции;
2
Газоанализаторы
 электрохимические – электрическая проводимость
раствора;
 фотоколориметрические – изменение цвета веществ;
 хроматографические – разделение компонентов между
подвижной и неподвижной фазами и др.
3. Приборы, основанные на чисто физических методах
анализа
 термокондуктометрические – измерение
теплопроводности газов,
 денсиметрические – измерение плотности газовой
смеси,
 магнитные – определение концентрации кислорода,
 оптические – измерение оптической плотности и др.
3
Термокондуктометрические газоанализаторы
Работа термокондуктометрических газоанализаторов
основана на зависимости теплопроводности газовой смеси от
наличия различных компонентов, входящих в ее состав.
4
Термохимические газоанализаторы
Принцип работы
газоанализаторов, использующих
термохимические датчики
концентрации, основан на
измерении повышения
температуры нагретой платиновой
нити, на поверхности которой
происходит каталитическое
сгорание горючих компонентов
газовой смеси.
5
Оптические газоанализаторы
В основу работы
оптического газоанализатора
положено свойство
селективного поглощения
различными газами потока
излучения.
6
Магнитные газоанализаторы
В магнитных
газоанализаторах, относящихся к
анализаторам бинарных смесей,
концентрация определяемого
компонента измеряется по
изменению магнитных свойств
газовой смеси.
7
Электрохимические газоанализаторы
К электрохимическим газоанализаторам относятся
устройства, в которых выходной сигнал определяется
электрохимическими явлениями, происходящими в
электродных системах, погруженных в анализируемый газ
или контактирующий с ним раствор.
Электрохимические методы в основном используются
для анализа жидкостей.
Различают кондуктометрический и
потенциометрический
методы анализа.
8
Измерение концентрации растворов
1. Денсиметрические анализаторы –
пьезокомпенсационные плотномеры
2. Ультразвуковые анализаторы.
9
Автоматизированные системы управления
химико-технологическими процессами
• Механизация производственного процесса - замена
физического труда человека работой механизмов,
получающих энергию от какого либо источника.
• Автоматизация производственного процесса - замена
физического труда человека, затрачиваемого на
управление механизмами и машинами, работой
специальных устройств, обеспечивающих это управление
(СУ)
• Автоматизация управления - замена физического и
умственного труда человека, затрачиваемого на
управление работой технических средств,
обеспечивающих выполнение задач управления.
10
• Автоматизированная система управления разновидность систем управления, включающая
технические средства, которые обеспечивают замену
физического и умственного труда человека, но требуют,
затрат труда для своего обслуживания и выполнения
отдельных функций управления.
• Автоматическая система управления - разновидность
систем управления, включающая технические средства,
которые обеспечивают автоматический сбор, обработку
информации, в том числе принятие решения и
реализацию принятого решения.
11
Управление заключается в сборе информации (данных
о ходе технологического процесса), ее переработке и
формировании и реализации управляющих воздействий для
изменения хода процесса, направленных на достижение
некоторой цели.
Технологический объект управления (ТОУ) – это
совокупность технологического оборудования и
реализованного на нем по соответствующим алгоритмам и
регламентам технологического процесса.
12
Цель управления – достижение желаемых результатов
функционирования объекта.
Например:
• Получение максимального количества
высококачественного продукта при переработке 1 т.
сырья
• Получение максимальной прибыли при переработке 1 т.
сырья
• Минимизация энергетических затрат на переработку 1 т.
сырья и т.п.
13
Чтобы привести объект управления в желаемое
состояние, ведущее к достижению цели управления,
необходимо воздействовать на некоторые параметры
состояния, называемые управляемыми (регулируемыми)
параметрами.
Управляемые параметры являются выходными
сигналами (выходами) объекта управления (температура,
давление, концентрация и другие переменные,
характеризующие состояние объекта).
14
Воздействие – управляющее и возмущающее.
15
Принципы управления
•
•
•
•
По задающему воздействию
По возмущающему воздействию
По отклонению
Комбинированное управление
16
Классификация систем управления
По характеру изменения задающего воздействия:
 Система автоматической стабилизации
 Система программного регулирования
 Следящая система
По способу организации:
 Непрерывные
 Периодические
 Циклические
По числу контуров
 Одноконтурные
 Многоконтурные
По числу управляемых величин
 Одномерные
 Многомерные
17
Классификация систем управления
По характеру управляющих воздействий
 Непрерывные
 Дискретные (импульсные, релейные)
По виду зависимости установившейся ошибки от внешнего
воздействия
 Статические
 Астатические
По энергетическим признакам (регуляторы прямого
действия)
По математическому описанию
 Линейные
 Нелинейные
18