工业过程控制专业论文

2024-05-17

工业过程控制专业论文（通用6篇）

篇1：工业过程控制专业论文

浅析工业当中自动化过程控制系统

精品源自政治科

摘要:本文简单的阐述了我国现代制造工业当中过程控制系统的整体水平及主要内容,在总结实际生产运用情况的同时也分析了这一领域所面临的严重考验,并提出了自己的观点和看法。

关键词:制造工业自动化控制过程控制系统

中图分类号:TP2 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2011)03-0022-01 自动控制技术在工业、农业、国防和科学技术现代化中起着十分重要的作用,自动控制水平的高低也是衡量一个国家科学技术先进与否的重要标志之一。随着国民经济和国防建设的发展,自动控制技术的应用日益广泛,其重要作用也越来越显着。生产过程自动控制(简称过程控制)是自动控制技术在石油、化工、电力、冶金、机械、轻工、纺织等生产过程的具体应用,是自动化技术的重要组成部分。

1、过程控制系统的特点

(1)生产过程的连续性:在过程控制系统中,大多数被控过程都是以长期的或间歇形式运行,在密闭的设备中被控变量不断的受到各种扰动的影响。

(2)被控过程的复杂性:过程控制涉及范围广,被控对象较复杂。

(3)控制方案的多样性:过程控制系统的控制方案非常丰富。

2、工业中过程控制系统的主要应用

2.1 自动检测系统

利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录。

2.2 自动信号和联锁保护系统

自动信号系统:当工艺参数超出要求范围,自动发出声光信号。联锁保护系统:达到危险状态,打开安全阀或切断某些通路,必要时紧急停车。(如图1所示)2.3 自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统:根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统:按预先规定好的步骤将生产过程自动的投入运行或自动停车。

2.4 自动控制系统

利用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制,使他们在受到外界扰动的影响而偏离正常状态时,能自动的回到规定范围。

3、过程控制系统的组成 3.1 检测元件

该单元的主要作用是检测被控元件的物理量。

3.2 控制器

将设定值与测量信号进行比较,求出它们之间的偏差,然后按照预先选定的控制规律进行计算并将计算结果作为控制信号送给执行装置。

3.3 执行器

该部分元件作用是接受控制器的控制信号,直接推动被控对象,使被控变量发生变化。

4、过程控制系统中的闭环控制系统

按照自动控制有无针对对象来划分,自动控制可分为“开环控制”和“闭环控制”。区分“开环控制”和“闭环控制”最直接的办法是看是否有最终对象的反馈,当然这个反馈不是人为直观观察的。目前工业自动化控制中采用最为广泛的就是闭环控制系统。

4.1 闭环控制系统的优缺点

闭环控制系统主要是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的控制系统。其主要优点为,不管任何扰动引起被控变量偏离设定值,都会产生控制作用去克服被控变量与设定值的偏差。其主要缺点为,由于闭环控制系统的控制作用只有在偏差出现后才产生,当系统的惯性滞后和纯滞后较大时,控制作用对扰动的克服不及时,从而使其控制质量大大降低。

4.2 闭环控制系统的主要类型根据设定值分为定值控制系统,随动控制系统和程序控制系统。

(1)定值控制系统,其特点是设定值是固定不变的闭环控制系统称为定值控制系统。

作用为克服扰动的影响,使被控变量保持在工艺要求的数值上。

(2)随动控制系统 ,其特点为设定值是一个未知的变化量的闭环控制系统称为随动控制系统。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。

(3)程序控制系统可以看成是随动控制系统的特殊情况,其分析研究方法与随动控制系统相同。其特点为设定值是变化的,且按一定时间程序变化的时间函数。作用为以一定的精度跟随设定值的变化而变化。

5、过程控制系统的性能指标及要求

过程控制系统的常见信号有:阶跃信号、斜坡信号、脉冲信号、加速度信号和正弦信号等。我们在生产中使用最频繁的就是阶跃信号,其数学表达式为:

当A=1时称为单位阶跃信号。其特点是易产生,对系统输出影响大,便于分析和计算。在阶跃信号作用下,被控变量随时间的变化表现的形式有:发散振荡过程,非振荡衰减过程,等幅振荡过程,衰减振荡过程,非振荡发散过程。

通过以上的陈述不难看,过程制造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。随着人们物质生活水平的提高以及市场竞争的日益激烈,产品的质量和功能也向更高的档次发展,制造产品的工艺过程变得越来越复杂,为满足这些更高的要求,做为工业自动化的重要分支的过程控制的任务也愈来愈繁重。

参考文献

[1]陈诗涛编着.工业过程仪表与控制.轻工业出版,2000.[2]李友善主编.自动控制原理.国防工业出版社,2001.[3]吴勤勤等编着.控制仪表及装置.化学工业出版社,2002.[4]向婉成编着.控制仪表与装置.机械工业出版社,1999.[5]邵裕森主编,过程控制工程.机械工业出版社,2000

篇2：工业过程控制专业论文

工业危险废物在处置过程中的控制与管理

摘要：提出中国工业危险废物的现状入手,通过介绍危险废物在处置过程中的控制与管理技术,为中国危险废物处置单位在收集、贮存和处理处置等方面提供一些运行经验.作者：卢志强 Lu Zhiqiang 作者单位：天津市环境保护科学研究院,天津,300191期刊：环境科学与管理 Journal：ENVIRONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENT年，卷(期)：,35(3)分类号：X322关键词：工业危险废物预接收指纹分析相容性

篇3：浅议工业过程控制系统的防雷保护

随着计算机技术(Computer)、控制技术(Control)、通讯技术(Communication)、显示技术(CRT)的发展和广泛应用,目前工业自动化过程控制普遍采用由工业计算机(IPC)或可编程控制器(PLC)组成的集数据采集、过程控制和信息传输于一体的监控网络,工业过程控制系统中,数字技术向智能化、开放性、网络化、信息化方向不断发展。控制系统在自动化应用领域的重要性类似于人的中枢神经系统,如果人的中枢神经受到干扰,人就可能无法及时、正确地获得信息并做出思考和决策。如果工厂的控制系统受到干扰,系统就可能出现故障,或者输出错误的控制指令,结果轻则影响生产效率和产品质量,重则造成生产中断甚至爆炸等严重事故。

雷电是自然界巨大的电磁辐射源,当雷击发生时,在几微秒到几百微秒时间内,要释放上百甚至几百千安的雷电流,瞬间释放的巨大电流会在放电通道的周围空间产生巨大的瞬变电磁场,处于瞬变电磁场中的金属导体会感生瞬态过电压,中低量级的瞬态过电压可以干扰电子设备讯号或数据的传输与存储,甚至导致数据丢失,可能引起电子设备产生误动作或暂时瘫痪;反复多次的瞬态过电压影响能减少电子设备使用寿命、降低系统工作的可靠性,甚至直接烧毁元器件及设备,造成生产中断甚至安全事故。这一切都会给工厂的生产和经营带来较大损失,所以对工业自动化系统采取有效的防雷保护措施是非常必要的,是企业自动化生产实现安全、稳定、长期、满负荷、优质运转的重要保障。

1 瞬态过电压的来源、传播途径和危害

正确地认识瞬态过电压的来源、传播途径和危害是采取正确防护措施的前提。

1.1 瞬态过电压入侵电子设备的方式及传播途径

1)直击雷:闪电直接击中架空电力电缆、通讯电缆、天线等,雷电流将沿线路传播,产生瞬态过电压侵入电子设备造成破坏。

2)静电感应过电压:带电雷云在天空快速移动,与其相对的地面物体、金属导线等在雷云电场的作用下会迅速聚集大量的异种电荷跟随雷云移动,当某一时刻雷云对大地某一点迅速放电后,雷云电场消失,此时聚集在导线上的大量电荷会沿线路快速传播寻找入地点,此高电压对线路上连接的电子设备可造成破坏。

3)电磁场感应过电压:当雷云之间放电或雷云对地面物体放电时,会在放电通道周围产生一个瞬变电磁场,处于瞬变电磁场中的金属导体将感应产生瞬态过电压,此过电压沿线路传播可对线路上连接的电子设备造成破坏。

4)高电位反击:大量雷电流通过接闪器引下线入地时,在入地点处会形成一个局部的高电位区,该雷电流总是会选择阻抗最小的路径离开入

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地点。如果附近有与受雷击建筑物有电气连接的独立接地建筑物时,接地极、导线及电子设备的电气回路的导电率远远高于土壤,此时高电位将沿接地极、导线及电子设备的电气回路传播,对回路中的敏感电子设备造成破坏。

5)电磁辐射:雷击发生时,会在雷击放电通道周围产生一个瞬变电磁场,雷电能量以电磁场的形式在三维空间辐射传播,可能对附近屏蔽不良的敏感设备造成干扰甚至破坏。

6)操作过电压:供电系统中的电感性和电容性负载开启或断开、电源线路短路等状况发生时,都能在电源线路上产生高压脉冲,其脉冲过电压可达线电压的3~10倍,可能损坏线路中的敏感设备。破坏效果与雷击瞬态过电压引起的破坏效应类似。

1.2 瞬态过电压入侵电子设备可能引起的后果

1)造成干扰:较低量级的瞬态过电压虽不会造成设备物理性损坏,但可能干扰数字或模拟电平,从而引起误码、设备误动作、数据丢失、软件或数据损坏、死机等诸多麻烦。

2)加快设备老化、衰变:中低量级的瞬态过电压可能不致一次就造成设备物理性损坏,但是电子设备、电路系统长期受到中低强度的过电压冲击,将使得线路系统和设备电子元器件加快老化,绝缘性能降低,使用寿命减少,使设备、系统故障率上升,稳定性、可靠性大大降低,产生许多不确定性。这种情况可能比直接损坏更糟糕。

3)造成设备、线缆损坏:过高的瞬态过电压将会造成元器件、I/O板、集成电路等的损坏。瞬态过电压引起的短路还可能造成低压配电系统损坏,不仅带来直接经济损失,还可能造成难以估量的间接损失。

2 瞬态过电压的综合防治措施

雷电是产生危险瞬态过电压的主要原因,针对雷电的特点、雷电对电子电气设备/系统的破坏形式、雷电能量的传播途径,结合被保护设备的性能参数和防雷安全要求,综合运用接闪、分流、均压、屏蔽、等电位连接、接地、箝位、合理布线等成熟技术措施,实行综合防治、分区保护、层层设防,建立完整可靠的防雷安全网络,隔离电磁干扰、分流瞬态过电压,从而达到保障电子设备/系统防雷安全的目的。

在工厂自动化控制系统综合防雷保护中具体要应用的技术措施包括:

1)直击雷防护

直击雷防护包括建筑物直击雷防护和室外天线等设施的直击雷防护,是整个防雷系统的基础和重要组成部分。通过接闪器、引下线、接地装置为雷电提供一个低阻抗的有利泄放通道,避免其随机选择放电目标造成不确定的损失,从而形成一个发生直击雷概率极小的安全区域。

在考虑直击雷防护时应注意,接闪器的设置以能够提供可靠的、足够的直击雷防护安全区,而尽可能不增加受直击雷概率,同时能兼顾为建筑物内部提供一定程度的电磁屏蔽为好。大面积的厂房、办公楼防直击雷最好以建筑物顶部结构钢筋网加女儿墙避雷带相结合作为接闪器,如果屋面上有天线等突出物需要防直击雷保护,其避雷针的架设高度以能保护到天线即可。

2)屏蔽

屏蔽是电子设备防电磁干扰的基本措施,通常包括建筑物主体钢筋构成的法拉第笼屏蔽、重要机房屏蔽、线路屏蔽、设备屏蔽等。需要注意的是,在进行线路屏蔽时,应确保屏蔽层整体电气连通,并至少在两端及跨过不同防雷区界面时与地网或等电位接地排良好连接。

在考虑屏蔽措施时,须兼顾对磁场的屏蔽和对电磁场的屏蔽效果。

对工厂自动化控制系统而言,做好现场设备的屏蔽、传输线缆的屏蔽和控制中心设备的屏蔽至关重要,一方面可以防止线间串扰、隔离外来干扰信号,使系统正常运转;另一方面可以大大减少电磁感应耦合引入的瞬态过电压,使系统更安全。

3)等电位连接

等电位连接是电气安全防护、雷电电磁脉冲防护、操作过电压防护的重要方法,是保障操作人员、电子设备电气安全和防雷安全的基本措施。

等电位连接包括正常不带电金属物(如金属线槽、电缆桥架、金属门窗等)直接与地网或等电位接地排良好连接,正常带电金属物(如电源线、信号线、天馈线等)通过SPD与地网或等电位接地排作暂态等电位连接两个方面。

4)箝位(线路瞬态过电压防护)

在需保护的电子设备的电源输入端口,各种信号线、天馈线进出设备端口,选择安装参数匹

第32卷第6期2010-6【253】

配、性能可靠的SPD,将线路可能引入的瞬态过电压限制到设备绝缘安全水平以下,从而保障线路上电子设备的防过电压安全。

5)防静电

将控制机房等处的防静电地板良好接地,防止静电电荷积累、放电,可有效防止静电引起的干扰和放电击穿危害。

6)接地

通常,接地可分为防雷接地、交流工作接地、安全保护接地和信号工作接地等四类,这四类接地的目的和要求各不相同,相互间又有影响。

防雷接地的目的是为了将雷击脉冲大电流尽快泄放到大地,尽量降低接地引下线上的电位升和接地点周围的电位梯度,防止发生接触电压、跨步电压伤害事故。雷电流是高频脉冲电流,因此,防雷接地网需要的是较低的冲击接地阻抗,而不是较低的工频接地电阻。所以,防雷地网应该是以水平接地极为主,呈网格状的大面积地网,以增加地网与大地间的电容,利于快速释放电荷。同时引下线应尽量多根对称分布,减少每根引下线的电流量,降低引下线对高频脉冲电流的感抗。

交流工作接地和安全保护接地主要是疏导工频电流,只要工频接地阻抗达到要求即可,对地网结构没有其他要求。需要注意的是应采取措施防止工频电流可能对信号接地造成的工频干扰问题。

信号工作接地的目的是为信号设备提供稳定的参考电位,保证信号能被正确识别,使信号设备/系统能正常工作。信号频率可能较高,但工作电流很小,大多为毫安级,所以只要接地电阻达到要求即可。信号接地同时还必须考虑防止引入干扰的问题。大量电子/电气设备的使用使地下杂散电流很多,地下杂散电流通过信号接地系统对信号设备造成干扰,信号地网所包围的面积越大,耦合引入的干扰信号就越多。因此,信号工作地网以单根长垂直接地极为最好,如果用多根接地极的话,应呈放射状连接,避免构成闭合环状。

一座现代化的工厂里,往往同时存在多个电子系统,大量的电子设备分布在空间跨度很大的不同区域,通过信息传输线连接成系统,在工厂土地资源有限、地下管线密布、电子设备数量多密度大的情况下,要为几种不同接地分别设置独立接地网(独立地网间的距离不应小于20米)常常是不现实的,而且独立地网带来的地线电位差也是电子设备安全的隐患。因此,在大多数情况下采用联合接地成为必然。

联合接地的优点主要是:

(1)消除了原分立接地装置间可能产生的电位差,防止发生反击,安全性更好。

(2)在建筑密度大、可利用土地有限、建筑智能化程度高、电子/电气系统结构复杂、设备数量众多的情况下,联合接地在工程技术上更可行。

(3)更容易获得低的接地电阻。

(4)通过适当的技术措施,可同时满足不同设备抗干扰方面的需求。

(5)节约投资,经济性更好。

笔者以为,当前接地的问题不仅仅是如何降低接地电阻的问题,更重要的是如何协调处理好几种接地之间的关系,既实现各种接地自己的目的,同时又不影响其他接地目的的实现。通过对联合接地网不同功能区设计不同的地网布局结构,既可以满足各种接地的目的,又能最大限度减少对信号地线的干扰。

7)合理布线

选择合理的布线路径和设备分布位置,减小线路、设备所围成的环路面积,可有效降低耦合进入线路的雷电能量,提高系统安全性。合理的布线可以防止不同线路间的相互干扰,防止二次污染。

3 工厂自动化系统防雷保护效果三要素

工厂自动化系统防雷保护的效果取决于三个要素,三者缺一不可:

1)合理运用综合防雷技术措施,根据现场实际情况设计科学合理的防雷技术方案;

2)选择技术成熟、性能稳定、质量可靠的防雷产品;

3)严格按照防雷工程施工工艺要求施工。

4 结束语

保障工业自动化系统的防雷安全是保障工厂安全生产的重要工作内容,本文分析了危害工业自动化系统设备的瞬态过电压的来源、传播途径和危害,总结了工业自动化过程控制系统综合防雷保护的基本原理、技术和方法。

参考文献

[1]GB50057-1994《建筑物防雷设计规范》(2000年版)

[2]GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

篇4：工业过程控制专业论文

【关键词】工业过程控制；自动化；智能控制

引言

工业过程控制是现代工业生产的重要辅助手段，在促进工业生产水平及生产质量中发挥了重要的作用。但是，现代工业生产技术不断发展以及社会对工业生产要求的提高，传统自动化过程控制已经无法满足工业生产的需求，必须将智能控制应用于工业过程控制，提高自动化控制水平，进一步提高企业产品的质量以及生产效率。

一、工业过程控制机智能控制概述

工业过程控制是指根据生产过程需要，根据相关过程控制理论，使用相关设备和仪器对产品设计生产过程进行控制。工业过程控制在现代工业生产中发挥了重要的作用，它通过控制生产设备停滞和等待时间，达到控制生产时间的目的。再通过相关设备监控生产过程，及时获取无效停滞、错误信息等过程控制信息，使反馈信息能够良好传达。再根据反馈信息改进生产活动，从根本上提高生产水平。智能控制是指依靠智能系统自动控制设备的技术，而不需人工操作和干预。智能控制是当前科技发展的重要成果之一，它综合了电子计算机技术、信息技术、生物工程等多项科学知识，其涉及领域极为广泛[1]。根据不同的设计原理，智能控制系统可分为模糊控制系统、专家系统和学习控制系统。和传统自动化工业过程控制技术相比，智能控制技术的精确度更高，同时还能根据相关控制理论做出相关推理，优化生产控制模式，提高生产效率。

二、智能控制在工业过程控制自动化中的应用

（一）提高信息获取能力

在生产控制过程中，智能控制系统会自动收集设备运行状态信息，再通过对运行状态信息的分析和计算，分析设备的运行状态，再结合设备运行状态调整设备运行。从信息收集到设备运行状态调整全过程都无需人工参与，可以大大地降低企业生产成本。但是，就我国目前技术水平而言，信息化水平不高也是制约我国工业生产控制发展的主要因素。而信息技术是智能控制系统中的关键技术组成部分，智能控制系统的运行可极大的提高信息技术水平，因而要提高信息获取能力。

（二）完善系统建模

系统建模主要应用于数据监控和采集领域，通过系统建模收集和记录机械设备生产过程中产生的脉冲数，并将收集的脉冲数据传输至数据存储系统内。具体操作为数据传输至存储系统后，A/D单元模块对数据进行转换，将数据模拟量转变成数字量，再存储至存储在存储系统中[2]。存储数据后，计算机再读取相关数据，开展数据计算作业，从而获得电子计算的数据终端。数据还可用于监控系统，为监控系统开展控制操作提供依据。监控系统根据数据对生产线运行状况进行定整体监控，一旦生产设备发生故障，监控系统获取故障数据信息后会立即发出报警信息，并将故障数据传输至存储系统内，做好记录。如果故障信息表明生产设备故障较为严重，监控系统立即向可编程逻辑控制器发出报警信息，控制系统立即停止生产作业。除了监控生产设备故障外，系统建模的运用还可以帮助数据监控系统实施监测及其系统中的计时器、计数器等设备，根据生产需要调整计时器和计数器，使生产行为更趋规范合理，满足生产需求。

（三）加强动态控制

随着技术水平提高，智能控制在我国工业生产中有一定的应用，人们也逐渐认识到并重视智能控制的应用。尽管工业生产的某些领域应用了智能控制技术。但是企业缺少良好的技术管理经验，而缺乏技术管理会制约智能控制技术发挥作用，导致智能控制技术无法为企业带来实际生产效益，智能技术无法产生实际生产效益会反作用于智能技术应用和推广，制约智能技术应用和推广。就当前我国众多企业工业生产过程控制自动化的实际情况而言，许多企业的工业生产只有生产过程运用智能控制技术，其它生产环节仍旧依靠人工作业方式完成，智能控制技术较低的应用程度造成传统生产经验无法与工业控制规律结合。因此，在工业生产中，需要进一步加强动态控制，将智能控制系统与产线总控部门、机器设备系统和可编程逻辑控制器相连，实现各个部分之间数据互通[3]，真正的做到控制系统和生产过程的结合，使工作人员通过智能控制系统即可实现监控生产设备的运行状况，并通过控制系统远程处理生产过程出现的问题。

（四）局部控制和整体控制相结合

智能控制包括整体控制和局部控制两种方式，整体控制是对整条生产线的自动化生产作业的控制，包括整条生产线总体生产工艺、生产过程中的设备故障、设备运行状态的总体调整等等。局部控制是对某个生产单元的智能控制，具有控制范围小、控制目标精确具体以及针对性强的特点[4]。整体控制和局部控制具有各自的优缺点，整体智能控制覆盖范围大，系统性强，但是目标不精确，针对性差。而局部控制的范围小，不利于从整体加强控制。因此，需要结合局部控制和整体控制两种智能控制方式，根据需求将局部智能控制应用于合适范围，提高控制的精确性和针对性，提高智能控制效果。

三、结语

总而言之，在我国工业生产规模不断扩大、生产工艺不断复杂化的驱使下，工业控制自动化中应用智能控制必然成为工业生产发展的主要趋势。工业企业也必须紧跟时代潮流，将智能技术应用于过程控制，加强生产过程的监控，及时调节生产行为，提高生产的效率，为企业带来更多的经济效益。

参考文献：

[1]刘嵩松. 工业过程控制自动化中智能控制应用[J]. 科技创新导报，2014，（11）.

[2]王宏. 认识基于数据驱动的工业过程控制[J]. 控制工程，2013，（02）.

[3]热米娜·帕尔哈提. 智能技术在工业过程控制自动化的应用分析[J]. 科技风，2013，（03）.

[4]柴天佑，李少远，王宏. 网络信息模式下复杂工业过程建模与控制[J]. 自动化学报，2013，（05）.

篇5：过程装备与控制工程专业介绍

本专业学习内容横跨机械工程、计算机技术、过程控制、过程工艺、工程热物理等学科，主要学习过程工艺原理及相关的基础理论、电子技术、计算机应用技术、微机原理及其控制技术、CAD/CAE技术、过程控制技术及各类通用性过程装备的理论、设计、制造及管理等相关课程。受到工程设计、测控技能和工程科学研究的基本训练，掌握对过程单元设备及成套装备的优化设计、创新改造、过程控制和新型过程装置技术开发研究的基本能力。

毕业生能够在机械、能源、生物、动力、冶金、炼油、化工、石油、轻工、医药、食品、环保及劳动安全等部门从事过程装备设计、技术开发、生产制造、经营管理以及工程科学研究，也可在工业生产中从事过程控制等方面的工作。该专业是以过程装备设计基础为主体，过程原理与装备控制技术应用为两翼的学科交叉型专业。所培养的学生能够具有较强的过程装备、机械基础、控制工程、计算机及其它基础理论知识，具有较好的工程技术基本素质和综合能力。培养目标是具备过程机械与设备设计及其控制理论，并具备研究开发、设计制造、运行控制等综合能力的高级科学研究和技术人才。

我国“过程装备与控制工程专业”的前身是“化工机械专业”，成立于20世纪50年代初期。专业初创时期，以苏联模式为蓝本，我们的前辈呕心沥血，把我国的化工机械专业办得初具规模、培养了一大批化工机械专业教学、科研、设计、制造与使用的中坚力量。

1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为“化机”专业。

随着全球现代化的需要和发展，在化工机械里面逐渐应用到了越来越多的自动控制。因此，为了符合

我国现代化发展需要，顺应科技时代的潮流，1998年3月教育部应上届教学指导委员会的建议将专业改名为过程装备与控制工程。从此，一个更加具有发展潜力的新专业诞生了。20多年来，我国先后在60多个高校开设了这一个专业，使得该专业得到了很大的发展。

什么是过程装备？了解了过程装备与控制工程的历史后我们不难以知道，它也和化工机械一样，分为两大类：①化工机器。指主要作用部件为运动的机械，如各种过滤机，破碎机，离心分离机、旋转窑、搅拌机、旋转干燥机以及流体输送机械等。

②化工设备。指主要作用部件是静止的或者只有很少运动的机械，如各种容器（槽、罐、釜等）、普

通窑、塔器、反应器、换热器、普通干燥器、蒸发器，反应炉、电解槽、结晶设备、传质设备、吸附设备、流态化设备、普通分离设备以及离子交换设备等。化工机械的划分是不严格的，一些流体输送机械（如泵、风机和压缩机等）控制工程指对过程装备和及其系统的状态和工况进行监测，控制，以确保生产工艺有序稳定运行，提高过程装备的可靠度和功能可利用度。控制工程是结合现代自动化技术，是现代自动化先进技术与化工机械相结合的，提高了设备的效率

本专业培养具备机械热加工基础知识与应用能力，能在工业生产第一线从事热加工领域内的设计制造、试验研究、运行管理和经营销售等方面工作的高级工程技术人才。

本专业学生主要学习材料科学及各类热加工工艺的基础理论与技术和有关设备的设计方法，受到现代机械工程师的基本训练，具有从事各类热加工工艺及设备设计、生产组织管理的基本能力。

毕业生应获得以下几方面的知识和能力：

1．具有较扎实的自然科学基础，较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；

2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、热加工工艺基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识；

3．具有本专业必需的制图、计算、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能及较强的计算机和外语应用能力；

4．具有本专业领域内某个专业方向所必需的专业知识，了解科学前沿及发展趋势；

5．具有较强的自学能力、创新意识和较高的综合素质。主干学科

机械工程、材料科学与工程。

主要课程

工程力学、机械原理及机械零件、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、热加工工艺基础、热加工工艺设备及设计、检测技术及控制工程、CAD/CAM基础。主要实践性教学环节

包括军训，金工、电工、电子实习，认识实习，生产实习，社会实践，课程设计，毕业设计(论文)等，一般应安排40周以上。

修业年限

四年

授予学位

工学学士

本学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业，是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成。而每一个单元均需要由能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。动力工程及工程热物理学

科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、传递过程中的基本规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应用基础科学。动力工程及工程热物理学科在整个国民经济和工程技术领域内起着支持和促进的作用，在工学门类中占有不可替代的地位。在长期发展的过程中，它不断升华和扩展，容纳了物理学的多个分支及近代进展，应用了数学、力学、机械工程、仪器科学、材料科学、电子技术、控制科学及计算机科学等学科的理论、方法和已有成果，形成自身独立的理论体系和实践范畴，为国民经济的可持续发展提供了良好的基础和前提。它不断在冶金、电子、交通运输、船舶与海洋工程、航空宇航工程、土木工程、水利工程、化学工程、矿业工程、农业工程、兵工科学、核科学、环境科学和生物医学工程等各个学科获得越来越广泛的应用。化工过程机械学

科主要研究化工、石油化工、炼油与天然气加工、轻工、核电与火电、冶金、环境工程、食品及制药等过程工业中处理气、液和粉体等流程性材料必需的设备与技术。例如，过程工业中的传热设备及节能技术的研究；化工单元传质设备和相分离设备研究；化工过程用泵、压缩机等流体机械的研究与监控；压力容器及管道的设

计、制造和安全保障的技术研究；过程设备的腐蚀、损伤与延寿技术的研究；非金属材料成型加工技术与设备的研究，等等。本学科是一个专业面广，为国民经济多个行业服务的、涵盖多种学科的交叉型二级学科。流体力学、热力学、粉体力学、燃烧学、传热学、传质学等工程热物理和化工过程原理的科学基础为本学科的重要理论基础。

二级学科——过程装备与控制工程，是在化工机械专业基础上发展起来的，后相继并入炼油机械、轻工与食品机械，又增加了生物化工、精细化工和核电工业等方面的内容，使学科的内涵和深度有了很大的发展。

过程装备与控制工程专业主要以过程工业为专业背景。过程工业是指以流程性物料（如气体、液体、粉体等）为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的的工业，它包括化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物

理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。然而，要使这些过程得到实现，达到工业生产的目的，必需要有相应的过程设备。

过程装备与控制工程的主要研究内容包括：过程装备设计与制造，高效节能装备的开发，成套装置的开发与设计，成套工程，设备结构及强度理论，过程安全理论、技术与装备，流程参数控制理论与技术，制冷技术与装备，粉体理论与技术等。

过程装备与控制工程专业的应用领域非常广泛，例如化工、石油化工、能源、轻工、制药、制冷、动力、环保、生化、食品、机械、劳动安全，等等。

从传统的观点来看，过程装备可以包括以下几大类，这就是以前的化工机械的定义：

(1)流体动力过程及设备

(2)传热过程及设备

(3)传质过程及设备

(4)热力过程及设备

(5)机械过程及设备

(6)化学过程及设备

从上述内容可以看出，凡是涉及热量传递、能量传递及质量传递过程的工业，均属于过程工业，而不仅仅是化学工业。过程工业，或者说是流程工业中涉及的所有的机器和设备，均属于过程装备。

篇6：工业过程控制专业论文

Heat Treatment of Steel

Types of Heat Treating OperationsFive operations are detailed in this lesson as the basis of heat treatment.Explanations of these

Operations follow.Stress RelievingWhen a metal Is heated，expansion occurs which is more or less proportional to the temperature rise.Upon cooling a metal,the reverse reaction takes place.That is, a contraction is observed．When a steel bar or plate is heated at one point more than at another，as in welding or during forging，Internal stresses are set up．During heating, expansion of the heated area cannot take place unhindered，and it tends to deform．On cooling，contraction is prevented from taking place by the unyielding cold metal surrounding the heated area．The forces attempting to contract the metal are not relieved，and when the metal is cold again，the forces remain as internal stresses．stresses also result from volume changes, which accompany metal transformations and precipitation．Internal or residual stresses are bad because they may cause warping of steel parts when they are machined．To

0relieve these stresses，steel is heated to around 595C，assuming that the entire

part is heated uniformly, then cooled slowly back to room temperature．This procedure is called stress relief annealing, or merely stress relieving.Because of characteristics inherent in cast steel, the normalizing treatment is more frequently applied to ingots prior to working，and to steel castings and forgings prior to hardening.NormalizingThe process of normalizing consists of heating to a temperature above the third transformation temperature and allowing the part to cool in still air.The actual temperature required for this depends on the composition of the steel,0but is usually around 870C.Actually, the term normalize does not describe the

purpose.The process might be more accurately described as a homogenizing or grain-refining treatment.Within any piece of steel, the composition is usually not uniform throughout.That is, one area may have more carbon than the area adjacent to it.These compositional differences affect the way in which the steel will respond to heat treatment.If it is heated to a high temperature, the carbon can readily diffuse throughout, and the result is a reasonably uniform composition from one area to the next.The steel is then more homogeneous and will respond to the heat treatment in a more uniform way.During cold deformation, steel has a tendency to harden in deformed areas, making it more difficult to bend and liable to breakage.Alternate deforming and annealing operations are performed on most manufactured steel products.Full annealingFull annealing, where steel is heated 50 to 100C above the third transformation temperature for hypoeutectoid steels, and above the lowest transformation temperature for hypereutectoid steels, and slow cooled, makes the steel much easier to cut, as well as bend.In full annealing, cooling must take place very slowly so that a coarse pearlite is formed.Slow cooling is not essential for

process annealing, since any cooling rate from temperatures below the lowest transformation temperature will result in the same microstructure and hardness.Process annealingProcess annealing consists of heating steel to a temperature just below the lowest transformation temperature for a short time.This makes the steel easier to form.This heat treatment is commonly applied in the sheet and wire industries, and the temperatures generally used are from 550 to 650C.Annealing The two--stage heat treating process of quenching and tempering is designed to produce high strength steel capable of resisting shock and deformation without breaking.On the other hand, the annealing process is intended to make steel easier to deform or machine.1n manufacturing steel products, machining and severe bending operations are often employed.Even tempered steel may not cut or bend very easi1y and annealing is often necessary.The effect of tempering may be il1ustrated as follows.If the head of a hammer were quenched to a fully martensitic structure, it probably would crack after the first few blows.Tempering during manufacture of the hammer imparts shock resistance with only a slight decrease in hardness.Tempering is accomplished by heating a quenched part to some point below the transformation temperature, and holding it at this temperature for an hour or more, depending on its size.Most steels are tempered between 205°C and 595°C.As higher temperatures are employed, toughness or shock resistance of the steel is increased, but the hardness and strength decrease.TemperingDuctility is the ability of a metal to change shape before it breaks.Fleshly quenched martensite is hard but not ductile;in fact, it is very brittle.Tempering is needed to impart ductility to the martensite, usually at a small sacrifice in strength.In addition, tempering greatly increases the resistance of martensite to shock loading.Heat TreatmentThe hardest condition for any given steel is obtained by quenching to a fully martensitic structure.Since hardness is directly related to strength, a steel composed of 100% martensite is at its strongest possible condition.However, strength is not the only property that must be considered in the application of steel parts.Ductility may be equally important.Change or modify the magnetic properties of steel.Improve the electrical properties;

Improve the machinability;

Increase the toughness;that is, to produce a steel having both a high tensile strength and good ductility, enabling it to withstand high impact;

Increase the hardness so as to increase resistance to wear or to enable the steel to withstand more service conditions;

Decrease the hardness and increase the ductility;

Secure the proper grain structure;

Refine the grain structure of hot worked steels which may have developed coarse grain size;

Remove stresses induced by cold working or to remove stresses set up by nonuniform cooling of hot metal objects;

Reasons for Heat TreatingHeat treatment of steel is usually intended to accomplish any one of the following objectives:

Stress relievingStress relieving is the heating of steel to a temperature below the transformation temperature, as in tempering, but is done primarily to relieve internal stress and thus prevent distortion or cracking during machining.This is sometimes called process annealing.Tempering Tempering consists of reheating a quenched steel to a suitable temperature below the transformation temperature for an appropriate time and cooling back to room temperature.How this process makes steel tough will be discussed later.Hardening Hardening is carried out by quenching a steel, that is, cooling it rapidly from a temperature above the transformation temperature.Steel is quenched in water or brine for the most rapid cooling, in oil for some alloy steels, and in air for certain higher alloy steels.After steel is quenched, it is usually very hard and brittle;it may even crack if dropped.To make the steel more ductile, it must be tempered.NormalizingNormalizing is identical with annealing, except that the steel is air cooled;this is much faster than cooling in a furnace.Steel is normalized to refine grain size, make its structure more uniform, or to improve machinability.Full annealingFull annealing is the process of softening steel by a heating and cooling cycle, so that it may be bent or cut easily.In annealing, steel is heated above a transformation temperature and cooled very slowly after it has reached a suitable temperature.The distinguishing characteristics of full annealing are:(a)temperature above the critical temperature and(b)very slow cooling, usually in the furnace.阅读材料9

钢的热处理

各种不同的热处理操作本单元介绍了五种热处理的基本方法。这些方法介绍如下。

完全退火完全退火是对钢进行反复的加热和冷却使钢软化的过程，这样就容易弯曲和切割。在退火中，使钢加热到转变温度以上的一个适宜温度后缓慢地冷却。完全退火的突出的特点是：（a）温度高于临界温度（b）缓慢冷却，通常是炉冷。

正火正火和退火相同，除了钢是被空冷的；这比在炉中冷却得更快。钢的正火是为了改善晶粒大小，使它的结构更加均匀，或者是提高机械性能。

淬火淬火就是通过冷浸钢，那就是使钢从转变温度以上的一个温度快速冷却。为了最快的冷却，钢被冷浸在水中或是盐水里，合金钢的是在油里，某些更高合金钢的要在空气中冷却。当钢被淬火之后，它通常是硬和易碎的；甚至落地会破碎，为了使钢更有韧性，它必须被回火。

回火回火是指重新加热已经被淬火的钢到转变温度以下的一个适当温度一段时间后再冷却到室温。至于该过程怎样使钢变得有韧性，我们将在以后讨论。

去应力是指加热钢到转变温度以下的适宜温度，正如回火一样，但这样做是为了减少内应力从而避免在加工过程中的变形和破裂。这有时也被称作退火过程。

热处理的原因钢的热处理通常是为了达到以下的任一目的：

消除冷却过程中产生的内应力和高温金属物体因冷却不均匀而产生的应力。

改善热处理钢可能产生的粗糙晶粒的晶粒结构。

得到适当的晶粒结构

降低硬度，提到塑性。

增加硬度，以提高到钢的抗耐磨性和加强钢使之能承受更多的使用条件。

增加韧性，这就是使钢同时拥有高的拉伸强度和好的延展性，使它能承受高的撞击。提高切削性能

提高导电性。

改变或修正钢的磁性。

热处理任何一种钢通过淬火而获得完全的马氏体是最难的。由于硬度直接关系到强度，一种钢由100%的马氏体组成是其处于最高强度的可能条件。但是，在钢的应用部分里，强度不是唯一的必需考虑的性能。延展性同样重要。

回火延展性是金属在破裂前改变形状的能力。淬火马氏体很硬但不能延展，事实上它是非常碎的。回火是用来使马氏体获得可延展性，通常强度会降低一些。另外，回火大大增加马氏体抵抗冲击负荷的能力。

回火的影响举例说明如下:如果一个锤头被淬火到完全马氏体结构，它可能在前几次敲击就会破碎。回火在锤头的制造中能增加抗敲击能力，而硬度只有一点点的下降。回火过程是这样达到的：把淬火后的部分加热到转变温度的某点，然后维持这温度一个小时或更多，这要根据部件的大小判断。大多的钢是被加热到205°C到595°C，更高的温度，钢的韧性和抗敲击能力会增加，但硬度和强度会下降。

退火淬火和回火两个热处理过程来生产高强度的钢以便抵抗冲击和变形而不受破坏。另一方面，退火过程的目的是为了使钢更容易变形和机器加工。在钢产品的制造中，机器加工和严格的弯曲操作经常被运用到。即使回火钢也不会被经意的切割和弯曲，退火就常常是不可缺少的。

退火过程退火过程就是加热钢到稍低于最低转变温度的一个温度后保持一会儿。这使钢更容易成形。这种热处理通常应用于薄板和电线工业，它的温度一般在550度到650 度之间。

完全退火完全退火对于亚共析钢要将温度加热到第三转变温度以上50~100℃，对于过共析钢，要加热到最低转变温度以上，然后缓慢冷却，使钢更容易切割和弯曲。在完全退火中，冷却必须要非常缓慢地进行从而形成粗糙的珠光体。退火过程不必需要缓慢冷却，因为最低转变温度下的任何冷却速度都会得到相同的微观结构和硬度。

在冷变形中，钢有一种在变形中变硬的趋势，使之更难于弯曲和被破坏。大多数的机械加工钢产品都需要交替变形和退火操作。

正火正火过程包括将温度加热到第三转变温度以上，然后让该加热部分在空气中冷却直到与空气温度相同。实际所需的温度要根据钢的组成部分来确定，但通常在870°C左右。其实正火这个术语不是描述目的，该过程被描述成均匀或细化晶粒处理会更准确。任何一块钢，它的组成部分通常是不统一的。那就是说，一块区域可能比周围的含有更多的碳。这种成分的不同会影响热处理的方法。如果加热到一个高的温度，其中的碳能扩散到四周，结果理所当然的刀均匀的成分。这样钢的成分就会更均匀从而使热处理方法更统一。

由于铸铁的固有性质，对工作前的铸铁块，硬化前的钢的铸件和锻件，正火处理会运用得更频繁。

去应力当一块金属被加热时就会发生膨胀，膨胀的多少跟温度的上升成比例。当冷

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