测控技术在企业的应用.ppt

测控技术在企业的应用测控技术在企业的应用测控技术在企业的应用测控技术在企业的应用2016.07中铝中州铝业前言前言现代测控技术的发展现代测控技术的发展测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用总结总结前言前言前言前言 中州铝业是一家氧化铝生产企业，生产过程的测控水平比较高，在中州铝业是一家氧化铝生产企业，生产过程的测控水平比较高，在中州铝业是一家氧化铝生产企业，生产过程的测控水平比较高，在中州铝业是一家氧化铝生产企业，生产过程的测控水平比较高，在各个生产环节都有控制系统，各个生产环节都有控制系统，各个生产环节都有控制系统，各个生产环节都有控制系统，DCS/PLCDCS/PLC控制系统有控制系统有控制系统有控制系统有200200多套。多套。多套。多套。通过控制系统的采集卡采集工艺过程的温度，压力，流量等仪表信通过控制系统的采集卡采集工艺过程的温度，压力，流量等仪表信通过控制系统的采集卡采集工艺过程的温度，压力，流量等仪表信通过控制系统的采集卡采集工艺过程的温度，压力，流量等仪表信号，在上位机上操作人员，通过号，在上位机上操作人员，通过号，在上位机上操作人员，通过号，在上位机上操作人员，通过DCSDCS或或或或PLCPLC对现场设备进行操控，达到对现场设备进行操控，达到对现场设备进行操控，达到对现场设备进行操控，达到调整工艺参数的过程。调整工艺参数的过程。调整工艺参数的过程。调整工艺参数的过程。前言前言前言前言前言前言前言前言前言前言前言前言现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控系统结构模型现代测控系统结构模型现代测控系统结构模型现代测控系统结构模型信号的采集传输控制a）机械手、机器人中的传感器）机械手、机器人中的传感器 转转动动/移移动动位位置置传传感感器器、力力传传感感器器、视视觉觉传传感感器器、听听觉觉传传感感器器、接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。接近距离传感器、触觉传感器、热觉传感器、嗅觉传感器。在各种自动控制系统中，测控环节起着系统感官的作用，是其重在各种自动控制系统中，测控环节起着系统感官的作用，是其重要组成部分。要组成部分。密歇根大学的机械手装配模型密歇根大学的机械手装配模型机器狗机器狗现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展 b)生产加工过程参数监测生产加工过程参数监测 切削力测量，机床振动切削力测量，机床振动测量、加工噪声传感器，测量、加工噪声传感器，转速、扭矩测量、温度转速、扭矩测量、温度测量、机架及受力件的测量、机架及受力件的应力测量、电机参数测应力测量、电机参数测量等。量等。密歇根大学数字化工厂密歇根大学数字化工厂现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展c)流程工业设备运行状态监控流程工业设备运行状态监控 在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状在电力、冶金、石化、化工等流程工业中，生产线上设备运行状态关系到整个生产线流程。通常建立态关系到整个生产线流程。通常建立24小时在线监测系统。小时在线监测系统。基于设备的检查和基于设备的检查和测试，通过计算机测试，通过计算机处理数据，掌握和处理数据，掌握和评估设备状态、预评估设备状态、预测故障。测故障。现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展l 测控技术在日常生活中的应用与日俱增测控技术在日常生活中的应用与日俱增 家用电器：家用电器：数码相机、数码摄像机：自动对焦数码相机、数码摄像机：自动对焦-红外测距传感器红外测距传感器数字体温计：接触式数字体温计：接触式-热敏电阻，非接触式热敏电阻，非接触式-红外传感器红外传感器自动感应灯：亮度测试自动感应灯：亮度测试-光敏电阻光敏电阻空调、冰箱、电饭煲：温度测试空调、冰箱、电饭煲：温度测试-热敏电阻、热电偶热敏电阻、热电偶电话、麦克风：话音转换电话、麦克风：话音转换-驻极电容传感器驻极电容传感器遥控接收：红外测试遥控接收：红外测试-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管办公商务：办公商务：可视对讲、可视电话：图像获取可视对讲、可视电话：图像获取-面阵面阵CCDCCD扫描仪：文档扫描扫描仪：文档扫描-线阵线阵CCDCCD红外传输数据：红外测试红外传输数据：红外测试-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管医疗卫生：医疗卫生：电子血压计：血压测试电子血压计：血压测试 -压力传感器压力传感器血糖测试仪、胆固醇测试仪血糖测试仪、胆固醇测试仪 -离子传感器离子传感器现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展n科学研究的先行官科学研究的先行官（工欲善其事，必先利其器工欲善其事，必先利其器）许多重要的科学分支的确立和发展归功于重要的科学仪器装置的研制成功。色谱仪的发明产生了色谱学，光谱仪的发明产生了光谱学。诺贝尔奖获得者诺贝尔奖获得者R.R.Ernst说说“现代科学的进步越来越依靠现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展尖端仪器的发展”。科学仪器是科学技术发展的重要前提和根本保障；现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展l测控技术在航天领域举足轻重测控技术在航天领域举足轻重“神舟七号神舟七号”载人航天工程由载人航天工程由测控通信系统、着陆场系统、发射场系测控通信系统、着陆场系统、发射场系统、航天员系统、飞船系统、火箭系统、空间应用系统七大部分组统、航天员系统、飞船系统、火箭系统、空间应用系统七大部分组成。成。测控通信系统主要任务是跟踪和获取航天器的各种信息，进行计算、处理和分析，从而对航天器进行控制和管理。要负责运载火箭和神舟七号要负责运载火箭和神舟七号载人飞船的轨道测量、图像及遥测监视、遥控操作、话音通信、飞行控载人飞船的轨道测量、图像及遥测监视、遥控操作、话音通信、飞行控制等。制等。如果没有测控通信系统，飞船就会像断线的风筝一样失去控制，后果将不堪设想。因此可以说，测控通信系统是对飞船进行指挥控制的灵魂，在载人航天工程中起着举足轻重的作用。现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展现代测控技术的发展测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用4温度测量1235压力测量液位测量流量测量其他仪表大多数金属热电阻的阻值随温度升高而增大，常见的有Gu50，Pt100热电阻热电阻热电阻热电阻热电偶热电偶热电偶热电偶红外线红外线红外线红外线热电偶是一种结构简单、性能稳定、测温范围宽的热敏传感器，尤其是在检测1000左右的高温时更有优势。S、B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶，双金属温度计自然界一切温度高于绝对零度(-273.15)的物体，都在不停地向周围空间辐射包括红外波段在内的电磁波，其辐射能量密度与物体本身的温度关系符合辐射定律。手持，镜头 温度测量温度测量测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用 热电阻热电阻测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用材料铂铜镍适用温度范围/-200600-50150-1003000100之间电阻温度系数平均值/（10-3/）3.923.984.254.286.216.34化学稳定性在氧化性介质中性能稳定，不宜在还原性介质中使用，尤其是高温下超过100易氧化超过180易氧化温度特性近于线性，性能稳定，精度高近于线性近于线性，性能一致性差，灵敏度高应用高精度测量，可作标准适于低温，无水分，无浸蚀性介质一般测量主要金属热电阻传感器的性能 热电偶热电偶测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用 是一种感温元件，是一种一次仪表，热电偶直接丈量温度。由2种不同成分材质的导体组成的闭合回路，由于材质不同，不同的电子密度产生电子扩散，稳定均衡后就产生 了电势。当两端存在梯度温度时，回路中就会有电流产生，产生热电动势，温度差越大，电流就会越大。测得热电动势之后即可晓得温度值。热电偶实际上是一种能量转换器，可将热能转换成电能。S 铂铑合金（铑含量10%）纯铂 0-1600R 铂铑合金（铑含量13%）纯铂 0-1600B 铂铑合金（铑含量30%）铂铑合金（铑含量6%）0-1800K 镍铬镍硅 0-1300T 纯铜 铜镍 0-350J 铁 铜镍 0-+500N 镍铬硅 镍硅 0-+800E 镍铬 铜镍 0-600 应用情况应用情况测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用热电阻普遍的应用在生产实际中，在高温环境下多用热电偶，有些特殊情况下用红外线测温。热电阻热电偶红外 压力测量压力测量测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用 随着压力的变化而产生弹性变形。机械压力表采用弹簧管(波登管)、膜片、膜盒及波纹管等敏感元件并按此分类。敏感元件一般是由铜合金、不锈钢或由特殊材料制成。弹簧管弹簧管(波登管)分为C型管、盘簧管、螺旋管等型式。弹簧管的测量范弹簧管的测量范围一般在围一般在0.1MPa 250MPa。膜片膜片敏感元件是带有波浪的圆形膜片，膜片本身位于两个法兰之间，或焊接在法兰盘上或其边缘夹在两个法兰盘之间。膜片一侧受到测量介质的压力。膜片压力表的压力测量范膜片压力表的压力测量范围在围在1600Pa 2.5 MPa。膜盒膜盒敏感元件由两块对扣在一起的呈圆形波浪截面的膜片组成。膜盒压力表的压力测量范围在膜盒压力表的压力测量范围在250Pa 60000Pa。在就地显示，方便巡视人员查看就地压力表就地压力表就地压力表就地压力表智能压力变智能压力变智能压力变智能压力变送器送器送器送器压力开关压力开关压力开关压力开关用于工艺上精确测量和连锁控制用于现场连锁控制 压力测量压力测量测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用 演示情况演示情况测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用 应用情况应用情况测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用一般压力表智能压力变送器雷达液位计是通过探测自身发出的微波(波长很短的电磁波)被液面反射后的信息换算液/物面位置。雷达液位计雷达液位计雷达液位计雷达液位计超声波液位超声波液位超声波液位超声波液位计计计计其他其他其他其他超声波液位计是通过探测自身发出的超声波被液面反射后的信号换算液/物面位置的。磁翻板液位计是靠安装在容器内部的磁力浮子，带动容器外部的磁力翻板翻转实现信号转换和液位显示。核辐射料位计 液位测量液位测量测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用 应用情况应用情况测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用雷达液位计超声波液位计核辐射液位计 流量测量流量测量测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用4电磁流量计123超声波流量计孔板流量计德尔塔巴流量计 电磁流量计电磁流量计测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用磁路系统磁路系统：其作用是产生均匀的直流或交流磁场。直流磁路用永久磁铁来实现，其优点是结构比较简单，受交流磁场的干扰较小，但它易使通过测量导管内的电解质液体极化，使正电极被负离子包围，负电极被正离子包围，即电极的极化现象，并导致两电极之间内阻增大，因而严重影响仪表正常工作。当管道直径较大时，永久磁铁相应也很大，笨重且不经济，所以电磁流量计一般采用交变磁场，且是50HZ工频电源激励产生的。测量导管：其作用是让被测导电性液体通过。电极：电极：其作用是引出和被测量成正比的感应电势信号。外壳外壳：应用铁磁材料制成，是分配制度励磁线圈的外罩，并隔离外磁场的干扰。衬里衬里：在测量导管的内侧及法兰密封面上，有一层完整的电绝缘衬里。它直接接触被测液体，其作用是增加测量导管的耐腐蚀性，防止感应电势被金属测量导管管壁短路。衬里材料多为耐腐蚀、耐高温、耐磨的聚四氟乙烯塑料、陶瓷等。转换器转换器：由液体流动产生的感应电势信号十分微弱，受各种干扰因素的影响很大，转换器的作用就是将感应电势信号放大并转换成统一的标准信号并抑制主要的干扰信号。其任务是把电极检测到的感应电势信号Ex经放大转换成统一的标准直流信号。动画演示 超声波流量计超声波流量计测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用超声波流量计采用时差式测量原理时差式测量原理：一个探头发射信号穿过管壁、介质、另一侧管壁后，被另一个探头接收到，同时，第二个探头同样发射信号被第一个探头接收到，由于受到介质流速的影响，二者存在时间差t，根据推算可以得出流速V和时间差t之间的换算关系V=(C2/2L)t，进而可以得到流量值Q 孔板流量计孔板流量计测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用孔板流量计是将标准孔板与多参量差压变送器（或差压变送、温度变送器及压力变送器）配套组成的高量程比差压流量装置，可测量气体、蒸汽、液体及天然气的流量。广泛应用于石油、化工、冶金、电力、供热、供水等领域的过程控制和测量。德尔塔巴流量计德尔塔巴流量计测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用德尔塔巴流量计是运用差压式的工作原理差压式的工作原理，插入式的安装方法设计而成的一种流量传感器。就工作原理，这是一种特殊的节流装置，其输出是差压。该传感器通过探头(或探针)取压，探头前后有两排不均匀分布的若干个引压孔。通过两排引压孔将管道从上到下(从左到右)的不同压力(流速)平均后形成了差压，进而可以计算出质量流量或体积流量。其他仪表其他仪表测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用氧量分析仪物理基础建立在两个方面：（1）含氧混合气体的总磁化率随氧气含量而发生变化；（2）磁性介质在磁场中所受到的磁场力密度与介质的磁化率有关。1.气体的磁化率2.介质的磁力密度只要测出混合气体总的磁化率，就可求得混合气体中氧气含量其他仪表其他仪表测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用密度计应用情况应用情况测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用 应用情况应用情况测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用测量技术在企业的应用核辐射液位计控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用4基础测控水平情况123控制系统简介网络建设信息化系统控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用基础测控情况基础测控情况第一氧化第一氧化铝铝厂：厂：强强化化烧结烧结法生法生产产氧化氧化铝铝的第一氧化铝厂主要包括破碎、配料、烧成、溶出、分离、洗涤、脱硅、碳分、过滤、种分、蒸发、平盘焙烧、石灰炉、化灰机、CO2站、煤气站等工序。大部分工序和重要岗位都采取了自动控制方式。控制系统主要以AB PLC为主。化学品氧化化学品氧化铝铝包括干白、超细、高白氢氧化铝三个车间，这三个车间均使用DCS控制，设备为浙大中控的SUPCON JX-300控制系统，它实现了这三个车间全部设备及工艺参数的监控，并实现了大部分PID回路控制、顺序控制和逻辑控制，系统中已建立了详细的报警记录和历史曲线纪录及报表功能，并实现了大部分岗位的多媒体监控系统。此外它还安装了多媒体监控系统。在化学品氧化铝厂建立了生产管理网，它可以实现了生产过程和生产调度信息自动化，实现了生产数据在线浏览、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理的功能。控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用基础测控情况基础测控情况第二氧化第二氧化铝铝厂：厂：选矿拜尔法生产氧化铝的第二氧化铝厂包括四条生产线，主要工序包括原矿破碎、均化堆厂、选矿、原矿浆配置、预脱硅及溶出、赤泥分离和洗涤、精液降温、种子分解及过滤、蒸发及排盐、平盘及焙烧工序。第二氧化铝厂的控制系统建立的较为完善，每个工序的数据均实现了DCS集中控制，采用的是霍尼韦尔TPS或PKS系统。各工序的主要实时数据和历史数据通过本地控制网上的数据缓冲服务器已经上传至生产管理网，实现了生产过程数据信息化，部分分析室的分析数据已经上传至生产管理网，实现了生产数据在线浏览、数据存储、数据查看、数据处理和数据管理的功能，对于生产过程的优化也起着很大的作用。控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用基础测控情况基础测控情况热电厂：热电厂：热电厂包括8台煤粉锅炉、8台汽机、1套循环水系统、2套化学水系统；1-3#锅炉ABPLC CONTRLOGIX5000E，4#汽机采用A B公司SLC500系列的PLC，4-5#锅炉、5-6#汽机采用了HONEYWELL公司的TPS系统，7#锅炉和7#8#汽机采用了HONEYWELL公司的PKS系统，8#锅炉采用的是浙大ECS-700系统，实现了的全部数据集中监视与控制。热电生产过程中的主要控制系统有：主蒸汽压力调节系统、锅炉给水调节系统、主蒸汽温度调节系统，过热蒸汽温度调节系统、炉膛压力调节系统和送风及氧量校正调节系统等。控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介中州铝业各个生产单位涉及的控制系统很多，主要有HONYEWELL tps，PKS，Cotrollogix 5000，SLC500，S7-200，300等PLC或者DCS系统，数量在200套以上。控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介TPS硬件结构 控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介PKS硬件结构 控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介5000硬件结构 控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介500硬件结构 控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介S7-200硬件结构 控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介Phone Network+Email+HTML+FTPS7-22xCP243-2EM 277CP243-1EM 241CP243-1 ITEthernet NetworkPROFIBUS NetworkAS Interface Field BusPPI/MPI NetworkASCII Protocol(FreePort)控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介S7-300硬件结构 控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制系统简介控制系统简介控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用网络建设网络建设办公网：办公网：中州分公司办公网络2002年规划建设，2003年投用，2005年进行改造，当前有2条链路直达中铝总部，4M链路用于语音视频，6M链路用于ERP数据。经过多年建设，办公网已经比较完善，网络节点基本分布到各个车间各个工序。通讯网通讯网：中州分公司通讯系统电话系统完善，但使用年限超过十年，2015年进行新设备采够、安装，对电力调度和总厂调度台移位。生产控制网：生产控制网：中州分公司第二氧化铝厂与氧化铝特种氧化铝部分都建有生产控制网，并且完成了重要生产数据的上传和展示。目前生产控制网通过在办公网上划分独立逻辑子网来实现，为了生产的安全需要单独敷设光纤，物理上将生产控制网建设成为一个独立的网络。视频网：视频网：中州分公司的视频基本分为2种，一种属于公司安全保卫类监控，这部分监控已经集中到保卫部集中监视；一种属于生产视频，部分岗位有本地监视。能源网：能源网：能源管理系统是一个相对复杂的数据和信息管理系统，其涉及的业务单位和数据源种类繁多，是一个覆盖所有能源采集安全可靠、易于管理的主干环形传输网络。控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用网络建设网络建设控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用网络建设网络建设控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用信息化建设信息化建设中州分公司相继建立了分公司门户网站系统、分公司公文发布系统、中州分公司计划经营管理系统、中州分公司项目管理系统、第二氧化铝厂生产管理系统、中州分公司物流管理系统、火车铁路运输信息管理系统、中州分公司标准量化管理系统、热电厂点巡检管理系统、安全环保信息管理系统、中州分公司设备点检管理系统、中州分公司基于IP的“软交换”通信系统、特种氧化铝调度信息管理系统、能源管理中心系统等。现有与生产有关的系统如下表：序序号号系系统名称名称使用部使用部门系系统描述描述应用模式用模式数据数据库开开发语言言1计量系统电气综合保护热电厂管理和监控电量，C/S2热力调度信息系统热电厂通过ACTIVEX实时读取生产热力信息。B/S，静态页面+ACTIVEX控件实时读取热力设备信息O开发3中州分公司电力企业WEB信息发布系统现场仪表（综保装置）自动采集电力数据，采用点对点传输方式将采集到的数据传输到电力信息网进行生产过程监控B/SSql 4生产管理网第二氧化铝厂B/SO5特种氧化铝调度系统特氧B/SO6能源管理中心分公司生产调度和能源管理Sql 控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用控制技术在企业的应用信息化建设信息化建设总结总结总结总结大学大学学会一学会一门语言言C/C+/VB熟悉数据熟悉数据库SQL开开发软件件VS2015掌握一套控制系掌握一套控制系统 S7-200参加一次参加一次项目目项目目系系统开开发语言言选择兴趣趣