自动化第二章第四节
化工仪表及自动化第二章ppt
帕
1
兆帕
1×106
工程大 9.807×104 气压
1×106 1
1.0197×10 9.869×10-6
-5
10.197
9.869
9.807×
1
10-2
0.9678
7.501 ×10-3
7.501 ×103
735.6
1.0197 ×10-4
1.0197 ×102
10.00
1.450×10-4 1×10-5
化工自控仪表识用与操作
主讲人: 周寅飞 扬州工业职业技术学院化学工程系
化工自控仪表识用与操作
第二章 压力检测
目录：
❖ 压力单位及测压仪表
❖ 弹性式压力计
❖ 弹性变片式压力传感器 ❖ 压阻式压力传感器 ❖ 电容式压力传感器
❖ 智能式变送器
❖ 智能变送器的特点 ❖ 智能变送器的结构原理
智能压力变送器
HAKK-3851高精度智能变送器46
第五节 压力计的选用及安装
一、压力计的选用
压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求， 结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析， 一般考虑以下几个问题。
仪表类型的选用 仪表测量范围的确定 仪表精度级的选取
47
第五节 压力计的选用及安装
④具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通 讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。
⑤可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有自 修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能, 简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都十分 方便。
41
第四节 智能式变送器
二、智能变送器的结构原理 从整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。 从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两部 分。
自动化培训中级教程
自动化培训中级教程自动化技术在工业生产中发挥着越来越重要的作用，因此对于想要进一步提升自动化技能的人来说，中级教程将是一个必不可少的学习资源。
本文将为大家介绍一套高质量、全面的自动化培训中级教程，帮助读者更好地掌握自动化技术的应用。
第一章：自动化概述在开始学习自动化技术之前，我们先来了解一下自动化的基本概念和原理。
自动化是利用先进的电子技术、计算机技术以及控制理论等手段，使机器、设备或者系统能够实现自动操作和控制。
通过自动化，我们能够提高生产效率、降低成本、提高产品质量等诸多方面的优势。
读者在学习本教程时，需要掌握自动化系统的组成结构、基本原理以及常用的自动化设备等内容。
第二章：PLC编程PLC（可编程逻辑控制器）是自动化控制领域中广泛应用的一种自动化设备。
本章将详细介绍PLC的组成结构、工作原理以及编程方法。
读者将学习到如何使用PLC进行逻辑控制、定时控制、计数控制等各种控制操作。
通过实际的案例分析和练习，读者能够更好地理解和掌握PLC编程的技巧。
第三章：传感器与执行器传感器和执行器是自动化系统中的重要组成部分，它们用于实时监测和控制系统中的各种物理参数。
本章将介绍常见的传感器类型和其工作原理，包括温度传感器、压力传感器、光电传感器等。
同时，还将详细讲解执行器的种类和应用，如电机、液压驱动装置等。
读者将通过学习这些知识，能够更好地选择和应用传感器与执行器。
第四章：工业网络与通信在现代自动化系统中，工业网络和通信起着至关重要的作用。
本章将介绍工业网络的特点、分类和应用场景，如局域网（LAN）、广域网（WAN）等。
同时，还将讲解自动化系统中常用的通信协议和通信接口，例如Modbus、Profinet等。
通过学习这些内容，读者能够更好地理解和应用工业网络和通信技术。
第五章：人机界面与监控人机界面（HMI）和监控系统在自动化控制中起着非常重要的作用，它们用于实现人机交互和监测控制过程。
本章将介绍HMI的基本原理和功能，以及监控系统的设计和配置要点。
自动化重点
化工仪表及自动化（2013-12-28）第一章自动控制系统基本概念◆化工自动化的内容：自动检测系统、自动信号和联锁保护、自动操纵及自动开停车系统、自动控制系统。
◆自动控制系统的目的：对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰(扰动)的影响而偏离正常状态时，能自动地控制而回到规定的数值范围内。
◆自动控制系统的主要组成：起控制作用的全套自动化装置、受自动化装置控制的被控对象。
其中自动化装置还包括测量元件与变送器、自动控制器、执行器等。
各部分的作用：1、测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号。
2、自动控制器：它接受变送器送来的信号，与工艺需要保持的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号发送出去。
3、执行器：通常指控制阀，能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变阀门的开启度，克服扰动的影响，最终实现控制要求。
◆方块图是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。
【方块图中要具体化的东西：给定值、操纵变量、被控对象、被控变量】每一个方块代表系统中的一个组成部分，称为“环节”。
方块内填入表示其自身特征的数学表达式。
方块间用带有箭头的线条表示其信号的相互关系及信号的流向。
【不代表物料联系】线旁的字母表示相互间的作用信号。
◆与工艺管道及控制流程图的区别：【流程图比方块图具体，且图中各项箭头指向含义不同】1、采用方块图可直观地显示系统中各组成部分以及他们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。
2、而工艺管道及控制流程图则是在控制方案确定以后，根据工艺设计给出的流程图，按其流程顺序标注有相应的测量点、控制点、控制系统及自动信号、联锁保护系统的图。
在工艺管道及控制流程图上设备间的连线是工艺管线，表示物料的流动方向，与方块图中线段的含义截然不同。
被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。
变电站综合自动化系统
二.变电站综合自动化系统的基本要求
变电站综合自动化的“综合”主要包括两个方面：
01
纵向功能：
在变电站层这一级，提供信息，优化、综合处理分析信
03
息和增加的新功能，增强变电站内部、各控制中心间的
协调能力。
横向综合：
02
利用计算机手段将不同厂家的设备连在一起，替代升级
老设备的功能。
综合自动化系 统的主要功能 和组成
变电站自动化的体系结构 变电站综合自动化系统的硬件结构 关于变电站综合自动化功能单元的组屏
第三节 变电站 综合自动化的 功能和信息量
一 变电站综合自动化的信息量
• 模拟量
•
采集的模拟量
•
模拟量输入回路
•
模拟量输出回路
• 开关量（状态量）
•
采集的开关量
•
开关量输入回路
•
开关量输出回路
• 脉冲量
• 数字量
0 4 影响CPU和数字电路
干扰的防范措 施
1
软件的抗干扰措 施
2
硬件抗干扰措施
3
对电源系统才去 的抗干扰措施
4
二次回路上的 抗干扰措施
5
其他抗干扰措 施
第二节 变电站综合自动化系 统的日常维护与系统安装
变电站综合自动化系统内的 部件尽量采用可靠性的新型 设备，但由于设备的内部和 外部因素等，不可避免的会 出现故障，因此，为了设备 能稳定正常的运行，必须合 理、科学的做好日常维护与 检修工作
变电站综合自 动化系统的基 本功能
•二 变电站综合自动化系统的基本功能
•1.、数据采集功能
•2、继电保护功能
•3、时间顺序记录功能
soe
化工仪表及自动化复习
第一章自动控制系统基本概念第一节自动控制系统的基本组成及表示形式液位自动控制的方框图方框图中， x 指给定值；z 指输出信号；e 指偏差信号；p 指发出信号；q 指出料流量信号；y 指被控变量；f 指扰动作用（主要是进料量的变化，注意：此为对液位控制而言）。
当x 取正值，z取负值，e= x- z，负反馈。
其他控制系统用同一种形式的方框图可以代表不同的控制系统当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。
温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。
小结:自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
举例：乙烯生产过程中脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图第二节自动控制系统的基本组成及表示形式T 温度，P 压力（真空度），L 物位，F 流量I 指示，R 记录，A 报警，C 控制（调节）塔顶的压力控制系统中的PIC-207，PIC的组合就表示一台具有指示功能的压力控制器。
LIC-201是一台具有指示功能的液位控制器。
FRC-210表示一台具有记录功能的温度控制器。
PIC-207表示压力指示调节仪表，该仪表为就地安装，工段号为2，仪表序号为07。
第三节自动控制系统的分类1.定值控制系统：被控变量的给定值不变2.随动控制系统（自动跟踪系统）：给定值随机变化第四节自动控制系统的过渡过程和品质指标控制系统的过渡过程：系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
当干扰作用于对象，系统输出y发生变化，在系统负反馈作用下，经过一段时间，系统重新恢复平衡。
常用的是阶跃干扰。
采用阶跃干扰的优点：这种形式的干扰比较突然、危险，且对被控变量的影响也最大。
如果一个控制系统能够有效地克服这种类型的干扰，那么一定能很好地克服比较缓和的干扰。
这种干扰的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。
举例：某换热器的温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示。
化工自动化控制仪表操作资格培训
5 成分测量仪表 红外式分析仪、工业pH计、可燃和有毒气体检测报警
仪热导式分析仪、工业色谱仪、氧分析仪的测量原理；
6 辅助仪表及特殊仪表
了解称重仪表、旋转机械状态监测仪表等特殊仪表的原理结构
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第五章控制系统(5%)
1）了解 DCS、SIS、PLC、SCADA 系统 的结构；
爆炸分为爆炸上限和爆炸下限 爆炸上限空气中的可燃性气体或蒸汽的浓度高
于该浓度则气体环境不能形成爆炸 空气中的可燃性气体或蒸汽的浓度低于该浓度
则气体环境不能形成爆炸，爆炸下限
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在上下限之间的浓度范围称为爆炸范围
在外界条件不变的情况下，混合物的浓 度低于下限或高于上限时，既不能发生 爆炸也不能发生燃烧。
化工自动化控制仪表作业
操作资格培训
授课人：任志城
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2011年7月国家安全生产监督管理总局发 布 《特种作业人员安全技术培训考核管理规 定》总局令第30号）的规定，化工自动化控制 仪表作业人员必须经专门的安全技术培训并考 核合格，取得《中华人民共和国特种作业操作 证》后，方可上岗作业。
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1.石油化工自动化包括自动监测、 连锁保护、自动操纵、( B )等方
面的内容。
A、智能仪表 B、自动控制 C、安全仪表
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2.自动控制系统的基本组成
自动控制系统是由被控对象和自动化装置
两大部分组成。
被控对象：需要控制的工艺参数的生
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自动化学科概论-第2章
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生活中的辛苦阻挠不了我对生活的热 爱。20.12.1220.12.12Saturday, December 12, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。19:23:0119:23: 0119:2312/12/2020 7:23:01 PM
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做一枚螺丝钉，那里需要那里上。20. 12.1219 :23:01 19:23D ec-201 2-Dec-2 0
自动化学科概论 第3章 自动化的基本原理
自动化学科概论
3.1 自动化、自动控制系统与自动控制理论 3.2 被控对象及其数学模型的建立 3.3 自动控制基本原理 3.4 数字控制及计算机控制系统 3.5 自动化基本设备 3.6 小结
第3章 自动化的基本原理
自动化作为一种行为和一种状态，它是通过自 动控制系统实现的。
(1)高实时性要求。网络堵塞以及网络传输 引起的大延时在控制系统中都是不允许的。
(2)高可靠性、高安全性要求。网络传输过 程中引起的信息出错及信息丢失将导致控制系 统错控或失控，也是不允许的。
(3)良好的确定性要求。网络传输的信息必 须语义明确，解释单一。
控制器
外部信息 内部信息
被控制对象的控制信号
非线性控制系统的分析方面 相平面法 描述函数法
在非线性系统的综合方面 基于几何方法的反馈线性化方法 基于微分代数的代数方法
各种智能控制方法
第3章 自动化的基本原理
3.4.1 从模拟量到数字量 3.4.2 计算机控制 3.4.3 基于网络技术的计算机控制
绝大多控制系统的被控量是连续时间信号 计算机等数字运算装置只能处理数字信号
电动机的控制是多回路控制的 双闭环控制调速系统
3. 位置随动系统
自动化课程简介中英文
自动化课程简介中英文自动化课程简介简介：自动化课程是一门涉及自动控制系统、传感器技术、运动控制、机器视觉等内容的学科。
本课程旨在培养学生对自动化技术的理解和应用能力，使他们能够在工业生产、创造业、机器人技术等领域中发挥重要作用。
课程目标：1. 理解自动化技术的基本原理和概念。
2. 掌握自动化系统的设计和实施方法。
3. 学习传感器技术和运动控制的基本知识。
4. 熟悉机器视觉和图象处理的应用。
5. 培养解决自动化问题的能力和创新思维。
课程大纲：第一单元：自动化基础- 自动化概述- 自动控制系统- 控制理论基础- 反馈控制系统- 开环控制系统第二单元：传感器技术- 传感器的作用和分类- 传感器的原理和特性- 常用传感器的应用- 传感器信号处理第三单元：运动控制- 运动控制系统的组成- 伺服控制系统- 步进机电控制- 运动控制器的选择和应用第四单元：机器视觉- 机器视觉的基本原理- 图象采集和处理- 特征提取和模式识别- 机器视觉在工业自动化中的应用课程教学方法：1. 理论授课：通过讲解自动化技术的基本概念、原理和应用，匡助学生建立起系统的知识框架。
2. 实验实践：通过实验操作，让学生亲自操控自动化设备，加深对自动化技术的理解和掌握。
3. 项目实践：组织学生参预自动化项目实践，培养他们解决问题的能力和团队合作精神。
考核方式：1. 课堂参预：学生积极参预课堂讨论和实验操作，表现出良好的学习态度和团队合作能力。
2. 作业和实验报告：学生按时完成课程作业和实验报告，展示对自动化技术的理解和应用能力。
3. 期末考试：对学生对自动化课程所学知识的掌握情况进行综合考核。
参考教材：1.《自动化技术导论》- 王晓峰2.《传感器技术与应用》- 张明3.《运动控制系统设计与应用》- 李华4.《机器视觉技术与应用》- 陈志刚课程收益：1. 学习自动化技术的基本原理和应用，为将来从事相关行业打下坚实基础。
2. 培养解决自动化问题的能力和创新思维，提高工程实践能力。
自动化学科概论-第2章
自动化学科概论-第2章
“自动化”的定义： 自动化是指机器设备（扩展到生产、管理过程）
在没有人直接参与的情况下，
经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制 实现预期的目标
自动化的核心是“控制” 进一步扩展到经济系统、生态系统等
自动化学科概论-第2章
自动化技术的两方面：
展
智能化（引入智能） 知识化（处理知识）
知识化
自动化学科概论-第2章
工业化与信息化的关系图
工业化
（工业化基础）机械化
物
质
•
（能量流）电气化
能
量
自动化
（基础自动化）
信息化
计算机化（信息化基础）
信 网络化（信息流）
息 系统化 （先进自动化）
自动化学科概论-第2章
自动化的重要性
（基础）自动化（核心是控制） 是工业化完成与否的标志
自动化学科概论-第2章
自动化工厂
自动化学科概论-第2章
(3) 自动化的作用与重要性
※基本作用（传统观念）
——比人干得更快、更好，极大地提高生产力 从自动化生产线上生产的产品， 质量越来越好，价格越来越低。
——把人从繁重、危险的工作中解放出来 矿井掘井、核电站检查、消防救火、 无人侦察机、导弹（无人）
自动化学科概论-第2章
2.1.4 自动化在信息化建设中的作用与地位
自动化与信息化的关系
信息化特点：不单指工业，包含第一、三产业
仅从工业的角度，信息化发展也可分三阶段：
一定要在工业化的基础上 数字化（大规模使用数字计算机）
网络化（实现计算机网络） 先进自动化（综合集成了系统、管理）
实现先进自动化，就完成了（工业）信息化
自动化原理电气控制基础知识【共46张PPT】
部分常用电器的电气图形符号和基本文字符号（1）
QK 一般三极电源开关
QF
SQ
FU
低压断路器
常开触点 常闭触点 复合触点 限位开关
熔断器
SB
常开
常闭
复合
按钮
KM
线圈 主触点 常开辅助触点 常闭辅助触点 接触器
KT
线圈 常开延时闭合触点 常闭延时打开触点 常开延时打开触点 常闭延时闭合触点 时间继电器
电流继电器： 根据输入（线圈）电流大小而动作的继电器 ➢过电流继电器：当电路发生短路及过流时立即将电路切断
■ 线圈电流小于整定电流时，继电器不动作 ■ 线圈电流超过整定电流时，继电器才动作 ■ 动作电流整定范围：交流为(110％～350％)IN
直流为(70％～300％)IN ➢欠电流继电器：当电路电流过低时立即将电路切断
自动化原理电气控制 基础知识
目录
第一章 第二章
第三章
第四章
自动化生产概念 电气控制基本原理
常用电气控制器件
可编程序控制器简介
第一章 自动化生产概念
自动化生产的概念
■ 自动化生产：时指人们通过自动化的技术手段来创造各种产品的过程，它能 够实现作业过程的主动完成而无须或只需极少的人工参与。
■ 自动化目的：省人，省力，提高质量，降低成本。
触点系统中没有主、辅触点之分，触点容量相同。
■ 结构复杂，体积较大。
系统周而复始地依一定的顺序完成一系列的具体的动作，这种工作方式叫做循环扫描工作方式。
额定电压：长期工作所承受的最大电压，大于所控制的线路额定电压。
◆▪P手LC动的■电基本器控检：制通原测过理：人装的操置作（发出五动作官指）令的：电器从。 被控现场获得各种信号，供控制器分析、判断和决
自动化仪表基础知识
显示仪表
生产过程
检测仪表
执行器
调节仪表
如图G： 检测仪表： 测量某些工艺参数如压力、温度、电压、频率、振动等。 显示仪表：指针式、数字式记录仪、工业电视、图象显示器 集中控制装置：包括巡回调节仪、程序控制仪、可编程序调节器、可编程序控制器 调节仪表根据需要对信号进行运算如放大、积分、微分等，也包括各种气动、电动调节器及用来代替调节器的微处理机。 执行器：接受调节系统的来的信号或直接来自操作人员的指令，对生产过程进行操作和控制。包括各种电、液、气动执行机构和调节阀、开关等。
怎样选择压力表的测量上限 压力表低于1/3量程部分，精度较低，不宜使用。 选择压力表的测量上限时，一般应大于最高使用压力的1/3，目的是为了保证压力表安全可靠地工作，维护其使用寿命。 选择使用范围时，最高不得超过刻度盘满刻度的3/4。选用标尺全量程的1/3-2/3之间为宜，因为这一使用范围，准确程度较高，又适合平稳、波动两种负荷下兼可使用。
四、温度仪表安装注意事项
1、温度一次点的安装位置应选在介质温度变化灵敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊缝等阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装，应逆着流向。 双金属温度计在≤DN50管道或热电阻、热电偶在≤DN70的管道上安装时，要加装扩大管。扩大管要按标准图制作。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。
常用温度计的种类
0-3500 200-2000
光学探测 热电探测
红外线
400-2000 700-3000 900-1700
辐射式 光学式 比色式
辐射式
非接触式 测温仪表
电气工程及其自动化专业英语第二章第四节
Energy conversion
01
Motors and power electronics are essential components of power systems, converting electrical energy into mechanical energy and vice verse
Coordinated operation
Multiple power plants and transmission lines are connected to form a large, interconnected grid that allows electricity to be transmitted over long distances
Definition of Electrical Enginetomation technology refers to the use of machines, systems, and processes that can perform tasks without human intervention It involves the integration of sensors, actors, controllers, and information technology to achieve effectiveness, accuracy, and repeatable operations
Transmission
High voltage transmission lines that carry electricity over long distances to ensure the reliable supply of power to the grid
变电站综合自动化第二章
Page 26
（一）、电压形成电路
模拟量输入电压变换原理图
作用：将电压降低到AD转换芯片所需电压，并 实现一次设备与微机的隔离。
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对模拟量进行采样，就是将一个连续的时间信号f(t) 变成离散的时间信号f'(t)。
采样周期与采样频率： 采样时间间隔由采样控制脉冲 f(t) 来控制，相邻两 个采样时刻的时间间隔称为采样周期，用Ts表示。 采样频率fs=1/Ts
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（5） 输出逻辑电平：多数为TTL电平，即0～ ＋5V （6）工作温度范围： 民用品为：0～ ＋70℃
工业级为：－20 ～ ＋85℃
军用品为：－55～ ＋125℃ （7）电源灵敏度：指AD转换芯片的供电电源的电压发 生变化 时产生的转换误差，一般用电源变化1%时模拟 量变化的百分数来表示。
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作业二（全做）
逐次逼近式模拟量输入电路主要包括哪些组成部分？ 什么是“频率混叠”现象？画图说明
香农定理中的采样频率公式是什么？
画出采样保持电路LF398的原理图，说明其工作原理 画出多路转换开关AD7506的内部结构图，说明其引脚作 用 如果输入电压为380V，画出其用BCD码逐次逼近的过程 图
例：被采样信号是工频50Hz，若工频每个周期 采样12次，则采样频率fs=50*12=600Hz.
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(2) 采样定理。 采样是否成功，主要表现在采样信号能否真实的反映出原 始连续时间信号中所包含的重要信息，采样定理就是回答 这个问题。 采样频率过低，会引起频率混叠现象
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一、微处理器的基本工作原理
Page 4
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二、基于单片机的测控单元
自动装置第2章知识点
第二章同步发电机的自动并列第一节概述一、并列操作的意义电力系统运行中，任一母线电压瞬时值可表示为u=U m sin(ωt+φ)1、运行母线电压的状态量：母线电压的幅值、频率和相角。
2、并列操作：将一台发电机组进行适当的调整，使之符合并列条件后才允许断路器QF合闸，将发电机组并入电网运行。
同步发电机组并列时遵循如下的原则：(1)并列断路器合闸时，冲击电流应尽可能小，其瞬时最大值一般不超过1～2倍的额定电流。
(2)发电机组并入电网后，应能迅速进入同步运行状态，其暂态过程要短，以减小对电力系统的扰动。
4、并列方法分类（1）准同期并列待并发电机组已经加上了励磁电流，调节待并发电机组的状态参数使之符合并列条件后合上发电机出口断路器。
（2）自同期并列将一台未加励磁电流的发电机组升速到接近于电网频率，滑差角频率ωS不超过允许值，且在机组的加速度小于某一给定值的条件下，首先合上并列断路器QF，接着给转子加上励磁电流，在发电机电动势逐渐增长的过程中，由电力系统将并列的发电机组拉入同步运行。
二、准同期并列发电机并列的理想条件：并列断路器两侧电源电压的三个状态量全部相等。
即：这时，并列合闸的冲击电流等于零，并且并列后发电机组与电网立即进入同步运行，不发生任何扰动现象。
发电机并列的实际条件：（1）电压幅值差不超过额定电压的5％～10％（2）频率差不超过额定频率的0.2％～0.5％合闸瞬间相角差不超过±5度(一)电压幅值不等设发电机并列时频率f G =f X、相角差δe等于零、电压幅值不等(U G≠U X)。
则冲击电流的有效值为:式冲击电流主要为无功电流分量。
1、U G > U X冲击电流滞后发电机电压90度，并列后发电机立即带无功负荷；2、U G < U X冲击电流超前发电机电压90度，并列后发电机从系统吸收无功负荷；(二)合闸相角差设并列合闸时电压幅值相等、频率相等，但合闸瞬间存在相角差。
这时发电机为空载情况，电动势即为端电压并与电网电压相等，冲击电流的有效值为式当相角差较小时，这种冲击电流主要为有功电流分量，说明合闸后发电机与电网间立刻交换有功功率，使机组联轴受到突然冲击1、发电机电压超前，冲击电流基本与发电机电压同相，并列后发电机立即发出有功功率；2、发电机电压滞后，冲击电流基本与发电机电压反相，并列后发电机立即从系统吸收有功功率；(三)频率不相等设并列时电压幅值相等但频率不相等，这时断路器两侧间电压差us为脉动电压。
自动化技术(经典部分)课程教案
自动化技术(经典部分)课程教案课程背景自动化技术是现代工程技术中的重要组成部分。
本课程旨在介绍自动化技术的经典概念和原理，培养学生的自动化技术应用能力，使学生能够在工程实践中灵活应用自动化技术解决问题。
课程目标- 了解自动化技术的基本概念和原理- 掌握自动化系统的组成和运行机理- 熟悉自动化技术在各个领域的应用案例- 培养学生的自动化系统设计和调试能力- 培养学生的团队合作和沟通能力课程安排第一周：自动化技术概述- 自动化技术的发展历程- 自动化技术的基本概念和分类- 自动化技术在工程实践中的应用案例第二周：传感器与执行器- 传感器的基本原理和种类- 执行器的基本原理和种类- 传感器与执行器在自动化系统中的应用第三周：控制原理- 控制系统的基本原理- 反馈控制与前馈控制- 控制系统的性能指标第四周：经典控制理论- PID控制器的原理和参数调节- 级联控制与比例-积分-微分控制- 控制器的稳定性分析与设计第五周：自动化系统建模与仿真- 自动化系统的建模方法- 仿真软件的使用与实践- 仿真结果分析和优化第六周：人机交互与界面设计- 人机交互的概念和原理- 界面设计的基本要素和指导原则- 人机交互界面的评估和改进第七周：自动化系统安全与可靠性- 自动化系统的安全性与可靠性要求- 故障检测与诊断技术- 自动化系统的容错和自修复策略第八周：自动化系统集成与案例分析- 自动化系统集成的方法和挑战- 典型自动化系统案例分析- 自动化系统的未来发展趋势教学方法- 授课方式：理论讲解与案例分析相结合- 实践环节：仿真实验和小组项目实践- 提倡学生积极参与，鼓励学生提出问题和分享经验评估方式- 平时成绩：课堂表现、作业质量和小组项目成果- 期末考试：考查学生对课程内容的理解和应用能力参考教材- 《自动化技术导论》王红梅编著- 《自动化控制系统》高峰、毛刚编著- 《自动控制原理与应用》李继红、李建伟编著以上为《自动化技术(经典部分)课程教案》的内容安排，请根据需要进行调整。
《自动化控制原理》第二章(1-至拉氏变换及传函)
第二章 自动控制系统的数学模型
1
主要内容
La
dia dt
Raia
Eb
ua
电动机电枢反电动势与电枢角速度成正比(楞次定律)：
Eb
Kb
dm dt
(Kb为反电势系数)
根据刚体转动的牛顿定律，得电枢力矩平衡微分方程式
J f M d 2m m dt 2
d m m dt
电动机的电磁转矩M正比于电枢电流 ia，即(安培定律)
M Kaia
（K
ua
ia
Eb
M
Jm fmm
m :电动机转角；
La
Jm :电枢转动惯量；
if
fm :电动机轴的粘性摩擦系数； Uf
M :电磁力矩；(负载力矩 0)
U f ,if : 激磁电压、电流
16
(1)确定输入量和输出量。
取输入量为电动机的电枢电压 ua
取输出量为电动机的转角 m (2) 列写微分方程式。
电枢回路的微分方程式(基尔霍夫电路定理)：
x10
)
f x2
(x2
x20 )
1
2!
2 f x12
(x1
x10 )2
2
2 f x1x2
(x1
x10 )(x2
x20 )
2 f x22
(x2
x20
)
2
L
忽略二阶以上各项，可写成
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绘制双T网络的结构图 I(s) R1 U (s) R2 1
Ur(s)
sc1
1
sc2
1
I2(s)
Uc(s)
若选择I , I2和U1 为中间变量
从左向右列方程组：
U C (s) I 2 (s) 1 sC 2 I 2 (s)
U 1(s) U C (s) R2
U 1 ( s ) [ I ( s ) I 2 ( s )]
传递函数与结构图关系
G (s) C (s) R(s)
(s )
C (s ) R (s )
R(s)
G(s)
开环系统
C(s)
R(s)
Φ(s)
闭环系统
Y (s ) 1 Ts 1
1 Ts 1
C(s)
R(s)•Φ(s)=C(s)
R(s)
X (s )
Φ(s)
C(s)
X(s)
Y(s)
第二章 自动控制系统的数学模型
第四节 动态结构图
动态结构图是系统数学模型的另 一种形式，它表示出系统中各变量之 间的数学关系及信号的传递过程。
一、建立动态结构图的一般方法 二、动态结构图的等效变换与化简
补充：结构图的概念和组成
• 1.概念——将方框图中各时间域中的变量用其
拉氏变换代替，各方框中元件的名称换成各元件 的传递函数，这时方框图就变成了结构图。
G3 1 G 3H 3
H1 H 3
G4
G 1G 2 1 G 1H1
G3 1 G 3H 3
H1 H 3
G4
G 1G 2 1 G 1H1
综合点右移后再互换
G3 1 G3 H 3
G 1G 2 1 G 1H1
H1 H 3
注意事项：
1.不是典型结构不可直接用公式；
2.引出点与综合点相邻，不可互换位置。
d a(1 G 1 )
G2 1 G 1G 2
b
a d
作业：2-7, 2-8
＝
X(s)
G(s)
Y(s)
(2)并联
X(s) G1(s) G2(s) Y1(s)
Y(S)
X(s)
G(s) Y(s)
G( s ) G1 ( s ) G2 ( s )
Y2(s)
(3)反馈
R(s)
E (s )
G(s)
C(s)
H(s)
R(s)
1 H ( s )G ( s )
(s)
G (s)
G1
H
C (s )
?
第四节 动态结构图
2.综合点和引出点的移动 1) 综合点之间或引出点之间的位置交换
a
综合点之间交换：
c b
±
a±c±b a±b±c ±
c b
a a a
b
引出点之间的交换：
a
a
第四节 动态结构图
2）综合点相对方框的移动 前移：
R(s) G(s) C(s) ± F(s) R(s) R(s) ± C(s) C(s) G(s) ± F(s)F(s)
G4(s) X2(s) E(s) X1(s) G1(s) R(s) H(s)
G3(s)
N(s)
X3(s)
X4(s)
X4(s) G2(s)
C(s)
二、动态结构图的等效变换与化简
1.动态结构图的等效变换
(1)串联
X(s) G (s) 1
X1(s)
G2(s) Y(s)
G( s ) G1 ( s ) G2 ( s )
1 R1
I (s)
I1(s)
I2(s)1 源自C2U c (s)
R2
从右 到左
1 sC 1
sC
I1(s)
1
Uc(s) =
sC2 I2(s) = I(s) – I1(s)
I2(s) •
1
I1(s) = [Uc(s)+I2(s)•R2]•sC1 1 1 I(s) = [Ur(s) – I1(s)• sC ]• R 1 1
再在零初态下进行拉氏变换： Ur(s) = RI(s) + Uc(s)
[U r (s) U c (s)] 1 R I (s )
R
dt
+ ur -
+
i
C
uc -
I(s) = CsUc(s)
I (s ) 1 sc Cs U c (s )
U r (s )
1 R
U C (s )
I(s )
后移：
R(s) C(s) R(s)
1 G(s)
± F(s)
G(s)
C(s) C(s) R(s) G(s) ± ± F(s) G(s) F(s)
综合点移动
G3 G3 G1 G
1
G2
G2 G2
H1 H1
向同类移动 无用功 错！
综合点与引出 点互换位置了
1并联
G3 G1
3串联
2反馈
G2
G1 H1
第四节 动态结构图
3)引出点相对方框的移动 前移：
R(s) G(s) C(s) C(s) R(s) G(s) C(s) C(s) C(s)
后移：
R(s) G(s) R(s) C(s) R(s)
G(s)
C(s) G(s)
R(s) 1 R(s) G(s)
引出点移动
G1 G2
H2 G3 H3 G4
( s )
H1 G1G2G3G4
1 G1G2G3G4 H 1 G2G3 H 2 G3G4 H 3 1 H2 G4
G1
G2
H1
G3 a G4 H3
b
G4
G1 H1
a 两个
输入
化简
作用分解
G2
b
两个 输出
G3 H3
G4 G1 G2 G3 H3 H3
H1
H1
G4
G1
H1 H1
化简:
G2
G3 H3 H3
G4
G 1G 2 1 G 1H1
R(s) 前向通路传函
E(s) G(s) H(s) 回路传函
C(s)
(s)
G (s) 1 H ( s )G ( s )
―+‖——负反馈
―-‖——正反馈 单位负反馈时：( s )
G( s) 1 G( s)
练习：
G1 G2 G1 G2
G2
R(s )
G1+ G2
G2 1 G1G2
练习：
G1
G2 G2 H2 G3
G3
G3
H2
H1
G1 G1
G2 G 2
1 G 2G 3 H 2
G3
G3 G3
H2 H1 H1
例
R(s)
b a d
移项整理后得：
b a(1 G 2 )
G1 1 G 1G 2
b (a d)G1 aG1 (a b)G 2G1
d (a b)G 2 aG 2 (a d)G1G 2
• 2.组成部件 (1)方框：包含输入信号,输出信号,传递线（有向）
X(s) G(s) Y(s)
(3)引出点：
X (s) X (s)
(2)比较点（综合点，相加点）
X 1(s)
X 2(s) X 1(s) X 2 (s)
X (s)
一、 建立动态结构图的一般方法
例2-5 画出系统 的动态结构图。
解： 先列出系统微分方程组： duc ur= Ri+ uc i= C
1
U C (s )
Cs sc
例:绘制双T网络结构图
I(s)
R1 R2
Ur(s)为输入，画在最左边； 若选择I , I1, I2 1 I1(s) C I2(s) 1 C1 U u (s) U (s) urr(t)c(s)为输出，画在最右边。cc(t) U sC1 sC2 为中间变量 2
U r (s)
C(s)
C ( s ) E ( s ) G ( s ) [ R ( s ) C ( s ) H ( s )] G ( s )
C ( s)[1 H ( s)G( s)] R( s)G( s)
(s) C (s) R (s) G (s) 1 H ( s )G ( s )
绘图：
U1(s) I(s) I2(s) Ur(s) UC(s) 1/R2 1/sC1 1/sC2 1/R1 I2(s) UC(s) U1(s)
I2(s) U1(s) I1(s) Ur(s) UC(s) 1/R2 1/sC1 1/sC2 1/R1 I2(s) UC(s) U1(s)
U r (s)
U c (s) U r (s)
1 R1
I (s)
I1(s)
I2(s)
1 sC
2
U c (s)
R2
1 sC 1
sC
I1(s)
1
G (s)
1 R1 R 2 C 1C 2 s ( R1C 1 R 2 C 2 R1C 2 ) s 1
2
练习：描述系统动态性能的方程组如下，试绘制以 R(s)为输入信号，C(s)为输出信号，N(s)为干扰信 号的系统结构图。
1 sC 1
I (s)
U r (s) U 1(s) R1
U C (s) I 2 ( s)
1 sC 2
, 1 sC1
I 2 ( s ) [U1 ( s ) U C ( s )] , I ( s ) [U r ( s ) U1 ( s )] 1 R1