緒　　論

自動化技術是當今舉世矚目的高技術之一，也是中國今后重點發展的一個高科技領域。

自動化技術的研究開發和應用水平是衡量一個國家發達程度的重要標志，也是現代化社會的一大標志。

自動化技術的進步推動了工業生產的飛速發展，在促進產業革命中起著十分重要的作用，特別是在石油、化工、冶金、輕工等部門，由于采用了自動化儀表和集中控制裝置，促進了連續生產過程自動化的發展，大大地提高了勞動生產率，獲得了巨大的社會效益和經濟效益。

化工自動化是化工、煉油、食品、輕工等化工類型生產過程自動化的簡稱。在化工設備上，配備上一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產在不同程度上自動地進行，這種用自動化裝置來管理化工生產過程的辦法，稱為化工自動化。

自動化是提高社會生產力的有力工具之一。實現化工生產過程自動化的目的如下。

（1）加快生產速度，降低生產成本，提高產品產量和質量。在人工操作的生產過程中，由于人的五官、手、腳，對外界的觀察與控制其精確度和速度是有一定限度的。而且由于體力關系，人直接操縱設備功率也是有限的。如果用自動化裝置代替人的操縱，則以上情況可以得到避免和改善，并且通過自動控制系統，使生產過程在最佳條件下進行，從而可以大大加快生產速度，降低能耗，實現優質高產。

（2）減輕勞動強度，改善勞動條件。多數化工生產過程是在高溫、高壓或低溫、低壓下進行，還有的是易燃、易爆或有毒、有腐蝕性、有刺激性氣味，實現了化工自動化，工人只要對自動化裝置的運轉進行監視，而不需要再直接從事大量危險的操作。

（3）能夠保證生產安全，防止事故發生或擴大，達到延長設備使用壽命，提高設備利用能力的目的。如離心式壓縮機，往往由于操作不當引起喘振而損壞機體；聚合反應釜，往往因反應過程中溫度過高而影響生產，假如對這些設備進行必要的自動控制，就可以防止或減少事故的發生。

（4）生產過程自動化的實現，能根本改變勞動方式，提高工人文化技術水平，為逐步地消滅體力勞動和腦力勞動之間的差別創造條件。

從化工生產過程自動化的發展情況來看，首先是應用一些自動檢測儀表來監視生產。在20世紀40年代以前，絕大多數化工生產處于手工操作狀況，操作工人根據反映主要參數的儀表指示情況，用人工來改變操作條件，生產過程單憑經驗進行。對于那些連續生產的化工廠，在進出物料彼此聯系中裝設了大的貯槽，起著克服干擾影響及穩定生產的作用，顯然生產是低效率的，花在設備上的龐大投資也是浪費的。

20世紀50年代到60年代，人們對化工生產各種單元操作進行了大量的開發工作，使得化工生產過程朝著大規模、高效率、連續生產、綜合利用方向迅速發展。因此，要使這類工廠生產運行正常，必須要有性能良好的自動控制系統和儀表。此時，在實際生產中應用的自動控制系統主要是溫度、壓力、流量和液位四大參數的簡單控制，同時，串級、比值、多沖量等復雜控制系統也得到了一定程度的發展。所應用的自動化技術工具主要是基地式電動、氣動儀表及單元組合式儀表。此時期由于還不能深入了解化工對象的動態特性，因此，應用半經驗、半理論的設計準則和整定公式，給自動控制系統設計和參數整定起了相當重要的作用，解決了許多實際問題。

20世紀70年代以來，化工自動化技術又有了新的發展。在自動化技術工具方面，儀表的更新非常迅速，特別是計算機在自動化中發揮越來越重要的作用，這對常規儀表產生了一系列的影響，促使常規儀表不斷變革，以滿足生產過程中對能量利用、產品質量等各方面越來越高的要求。在自動控制系統方面，由于控制理論和控制技術的發展，給自動控制系統的發展創造了各種有利條件，各種新型控制系統相繼出現，控制系統的設計與整定方法也有了新的發展。

現代自動化技術已經不只是局限于對生產過程中重要參數的自動控制了，概括地說，現代自動化技術主要具有以下一些特點：現代自動化技術已發展為綜合自動化，其應用的領域和規模越來越大，控制與管理一體化的系統已提到議事日程，因此，其社會、經濟效益也越來越大；自動化技術顯示了知識密集化、高技術集成化的特點，它是信息技術、自動化技術、管理科學等相結合的現代高技術，在發展自動化技術的過程中，軟設備所起的作用日益被重視；自動化過程中的智能化程度日益增加，各種智能儀表不斷出現，控制的精度越來越高，控制的方式日益多樣化，自動化技術不僅僅是減輕和代替了人們的體力勞動，而且也在很大程度上代替了人們的腦力勞動。

20世紀末，計算機、信息技術的飛速發展，引發了自動化系統結構的變革：專用微處理器嵌入傳統測量控制儀表，使它們具有數字計算和數字通信能力；采用雙絞線等作為通信總線，把多個測量控制儀表連接成網絡系統，并按開放、標準的通信協議，在多個現場智能測量控制設備之間以及與遠程監控計算機之間實現數據傳輸與信息交換，組成各種適合實際需要的自動控制系統，即現場總線控制系統。現場總線控制系統的出現，使自動化儀表、集散控制系統和可編程序控制器產品的體系結構、功能結構都發生了很大的變化。

由于現代自動化技術的發展，在化工行業，生產工藝、設備、控制與管理已逐漸成為一個有機的整體，因此，一方面，從事化工過程控制的技術人員必須深入了解和熟悉生產工藝與設備；另一方面，化工工藝技術人員必須具有相應的自動控制的知識。現在，越來越多的工藝技術人員認識到：學習自動化及儀表方面的知識，對于管理與開發現代化化工生產過程是十分重要的。為此，化工工藝類專業設置了本門課程。通過本課程的學習，應能了解化工自動化的基本知識，理解自動控制系統的組成、基本原理及各環節的作用；能根據工藝要求，與自控設計人員共同討論和提出合理的自動控制方案；能在工藝設計或技術改造中，與自控設計人員密切合作，綜合考慮工藝與控制兩個方面，并為自控設計人員提供正確的工藝條件與數據；能了解化工對象的基本特性及其對控制過程的影響；能了解基本控制規律及其控制器參數與被控過程的控制質量之間的關系；能了解主要工藝參數（溫度、壓力、流量及物位）的基本測量方法和儀表的工作原理及其特點；在生產控制、管理和調度中，能正確地選用和使用常見的測量儀表和控制裝置，使它們充分發揮作用；能在生產開停車過程中，初步掌握自動控制系統的投運及控制器的參數整定；能在自動控制系統運行過程中，發現和分析出現的一些問題和現象，以便提出正確的解決辦法；能在處理各類技術問題時，應用一些控制論、系統論、信息論的觀點來分析思考，尋求考慮整體條件、考慮事物間相互關聯的綜合解決方法。

化工生產過程自動化是一門綜合性的技術學科。它應用自動控制學科、儀器儀表學科及計算機學科的理論與技術服務于化學工程學科。然而，化學工程本身又是一門覆蓋面很廣的學科，化工過程有其自身的規律，而化學工藝更是類型紛繁。對于熟悉化學工程學科的人員，如能再學習和掌握一些檢測技術和控制系統方面的知識，必能在推進中國的化工自動化事業中，起到事半功倍的作用。