控制仪表及计算机控制装置概论
化工流程的自动控制
蒸汽
K 去真空泵
冷 凝 水
情形1，釜内真空度控制
PIC
压力气体 蒸汽
放空
冷 凝 水
情形2，釜内正压控制
四、容器（釜）内液相PH值控制
PHIC
酸
碱
蒸汽
冷 凝 水
五、容器（釜）内液体的液位控制 进料 蒸汽
LIC
冷 凝 水 通过进料流股流率来控制容器内液体的液位
六、复杂的串级控制
TI
FI
冷流股
加热蒸汽
冷流股
换热器
TI C
热流股
冷 凝 水 3、控制变量（操纵变量）
定义：受执行装置（自控阀门）操纵，用来使被控变量保持在设定值 的某个物理量。
上述例子中，加热蒸汽的流量。
4、干扰变量（扰动变量）
定义：除控制变量以外，作用于被控对象，并可能引起被控变量发生 变化的一些物理量。
上述例子中，加热蒸汽的压力（温度）、冷流股的流量及温度。
而开环控制系统是按照控制变量本身的设定值或干扰变量的大小去操纵（影 响）控制变量。
②、闭环控制系统在被控变量 的回路。
控制装置
控制变量之间形成了相互影响
即：控制变量可以改变到被控变量，反过来，被控变量的信息有可以指导控 制变量的调节。
而开环控制系统不存在此相互影响的回路。
③、闭环控制系统必须有被控变量的检测，而开环控制系统可以没有被控变量的 检测。
蒸发结晶流程示意图
补加正丁醇
蒸汽
结晶釜
分流器
Байду номын сангаас
去真空泵
冷 凝 液 收 集 器
冷 凝 水
缓冲罐
蒸发结晶带控制点的流程示意图
补加正丁醇
1第一章总论
自动化装置
研究型教学示范课程
二、研究性教学示范课程试点内容
第一次： 简述自动化装臵的发展现状，并预测其未来的发 展趋势。 选题如下： 1).目前自动化装臵发展现状如何？你对于其未来的发展有 没有什么好的建议？ 2).你所了解的目前信息领域最先进的技术都有哪些？你认 为哪些技术的发展将会极大促进自动化装臵的发展？
总论
自动化装置
(1). 基地式仪表
KF系列气动 基地式仪表
总论
自动化装置
(1). 基地式仪表
气动基地式 可调压力调节仪
气动基地式 液位调节仪
总论
自动化装置
(1). 基地式仪表
带PID调节的电子 电位差计
总论
自动化装置
(2). 单元组合式仪表
时间 名称 结构 特点 主要产品 Ⅰ系列、EK系列仪表 (日本横河公司) 国产DDZ-Ⅱ、DDZ -Ⅲ系列仪表(北京、 上海、西安、大连、 天津、吉林、重庆 等仪表厂)
总论
接收仪表采 用串联方式 连接，传送 和接收的信 号都是 0~10mA
传输方式
220V~ 220V~
1、电流信号传输： 电流传递——电流接 收的串联方式： 0~10mA传送， 0~10mA接收，220V 交流供电，在DDZⅡ型仪表中使用。
Rcm 导线电阻
发 送 仪 I0 ↓ 表
接 收 Ri 仪 表
总论
自动化装置
(1). 基地式仪表
时间 名称 结构 特点 主要产品
20世 纪30 ~40年代 (1935)
将测量、显示、纪录、 调节都放在一个表壳 基地式 里的仪表 仪表 (以指示记录仪表 为中心，附加某些 调节机构)
结构简 单适于 单参数 就地控 制
工业自动化仪表及控制装置设备的分类标准及基础知识
工业自动化仪表及控制装置设备的分类标准及基础知识！随着生产规模的不断扩大和生产技术的发展，对生产过程自动化水平提出了越来越高的要求。
因此，工业仪表也经历了一个从无到有、由简单到复杂，由单一功能向多功能的发展过程。
从最初的只能在现场测量并显示温度(如玻璃温度计)、压力(如U形管压力计）、流量（如玻璃转子流量计）、液位(如玻璃管液位计）的就地检测仪表和只能进行简单控制的就地调节器，逐步向远传集中显示、远程控制的方向发展。
除检测各种参数的检测元件和检测仪表愈加齐全外，过程控制仪表的发展更是日新月异，经历了由气动单元组合仪表、电动单元组合仪表、电子式综合控制装置到工业计算机控制系统的飞跃。
工业自动化仪表品种繁多,从信息的获得、传递、反映和处理的过程把工业自动化仪表分为五大类；(1）检测仪表；（2)显示仪表；（3）控制仪表；(4）执行器;（5)集中监测与控制装置。
检测仪表生产过程中，介质在设备、管道不同部位的温度、压力、流量、物位以及其他物理量瞬息万变，始终处于变化之中。
检测仪表就是用以检测上述物理量在每个瞬间的量值。
按照所测量工艺参数的不同，检测仪表可分为如下几种: 1．温度仪表：常用的温度测量仪表有玻璃温度计、双金属温度计、压力式（温包）温度计、温度开关、热电偶、热电阻，还有辐射高温计及光学高温计、光电比色高温计等辐射式温度计.2．压力仪表：压力测量仪表用于检测压力、真空和压差。
根据其工作原理可分为：弹性式压力计（按其弹性元件又分为弹簧管压力计、膜片压力计、膜盒压力计、压力开关等）；传感式压力计（如电阻式、电容式、电感式、霍尔式压力计等）；液柱式压力计(如U形管、直管、倾斜管压力计)；还有精度较高通常用于校验标准压力表的活塞式压力计.3．流量仪表：流量测量仪表品种繁多，目前应用最为广泛的是由节流装置和与其配套的差压流量变送器.常用的节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管。
其他常用的流量仪表还有水表、转子流量计、椭圆齿轮流量计、靶式流量计、电磁流量计、旋涡流量计、阿钮巴流量计、质量流量计等。
2第二篇 DCS概述
第二篇 DCS概述DCS是继1969年PLC问世后，由HONEYWELL公司在1975年首先推出的系统。
即：TDC2000，它只有模拟量控制。
随后，相继有几十家美国仪表公司也推出自己的系统。
从不同方向发展起来的DCS在结构上、软件方面有些区别。
仪表公司开发的DCS的控制器的软件部分比较符合仪表工程人员应用的习惯，特别是组态方式比较方便。
传动公司设计的PLC部分比较好。
计算机公司设计的DCS的人机界面比较友好。
相继出现的DCS有MAX-1、RS3、MODⅢ、N-90、D/3、WDPF、MICRO、ECS-1200；日本横河的YEPARK MARKⅡ、东芝的TOSDIC；，英国的P4000；德国的TELEPERM、PROCONTROL P、瑞典的AC210等。
从理论上讲，一个DCS系统可以应用于各种行业。
但由于各行业有它的特殊性，所以DCS也就出现了型号与应用行业是否匹配的问题。
有时也由于DCS厂家和用户的技术人员的工艺知识的局限性而引起的。
例如：HONEYWELL公司对石化行业比较熟悉，其产品在石化行业应用较多，它缺少其它行业的特殊模块，如事件记录的快速模块。
而ＢAILEY的产品则在电力行业应用比较普遍，这些特殊模块都已经有了。
用户在选择DCS的时候主要是要注意其技术人员对自己生产工艺的熟悉程度，然后选择符合自己要求的DCS。
并应注意行业应用的特殊性，如电厂的SOE、水泥厂的大纯滞后，造纸厂的横向水分控制等。
DCS 系统适用于多大规模，比如使用NT操作系统的就适应于中、小规模的系统（标签量在10000点以下），最后才考虑价格因素。
各DCS厂家开发有不同类型硬件的操作站，它和控制器的不同组合会有不同的价格，其差异很大。
在作系统配置时，即使是同一个系统的不同组合，价格也不一样。
专用操作站也是可改变的。
以前是因为计算机技术不够发达、没有合适的软、硬件供选择，所以DCS厂家只能自己开发自己的专用操作站，因而造成封闭局面。
控制装置与仪表
四、连续生产过程控制的数字控制装置
1.数字调节器
按控制回路数分：
1) 单回路调节器 2) 多回路调节器
按控制规律分：
1) PID调节器；
2) PID参数自整定调节器；
3) 自适应调节器； 4) 模糊控制器；
5) 智能调节器等。
第一节 控制装置与仪表的分类
2.工业控制计算机 (1)工业控制计算机的构成 (2)工业控制计算机的特点 (3)高性能特点的PC/104总线工控机 (4)PC_Based控制 3.分散控制系统
三、现场总线通信
1.传统DCS与FCS的区别（图1-4-5和图1-4-6） 2.完整控制回路中信号的传送过程（图1-4-7） 3.现场总线控制系统的工作原理（图1-4-8）
图1-4-5 传统DCS接线方式
图1-4-6 FCS接线方式
图1-4-7 使用FCS仪表功能块构成控制回路示意图
图1-4-8 使用FCS控制仪表的模块及层次示意图
四、电压信号的辅助作用 五、活零点的含义 六、四线制与二线制
1.四线制（图2-2-1） 2.二线制（图2-2-2）
七、数字控制装置与仪表信号的标准化
图2-2-1 四线制传输
图2-2-2 二线制传输
第三节 控制装置与仪表的干扰及抑制
一、干扰的来源与形式
1.干扰的来源 (1)经过漏电电阻耦合 (2)经过公共阻抗耦合 (3)电场耦合（图2-3-1） (4)磁场耦合（图2-3-2） 2.干扰的形式 (1)串模干扰（图2-3-3） (2)共模干扰（图2-3-4）
图1-3-1 应用电流信号时，仪表之间的连接
第三节 模拟信号制及供电方式
这种串联有以下缺点： 1)一台仪表损坏或需增减接收仪表时，将影响其他仪表工作。 2)由于串联工作，所以调节器、变送器等的输出端均处于高电位工 作，输出功率管易损坏，降低了仪表的可靠性。 3)几台仪表串联工作时，由于每两台仪表相接的端子电位相同，因 此在串联时需检查每台仪表的电路电位是否正确，这就对设计者和 使用者在技术上提出了较。 3.直流电压信号（图1-3-2） 4.信号上下限大小的比较
控制仪表与计算机控制装置周泽魁化学工业出版社课后答案
第一章1-1控制仪表和自动控制系统有什么关系？（P1自动控制系统和控制仪表）控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。
为了提高控制系统的功能，还可以增加一些仪表，如显示器、手操器等。
而为了改善控制质量还可以采用串级控制等其他更复杂的控制方案，显然，这将需要更多仪表。
实际所采用的仪表，可以是电动仪表，气动仪表等各种系列的仪表，也可以是各种控制装置，所有这些仪表或装置都属于控制仪表与装置范畴。
显而易见，如果没有这些仪表或装置，就不可能实现自动控制。
1-3单元组合式控制仪表有哪些单元？各有哪些功能？（P2书上有各单元功能以及品种）单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元变送单元：它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。
转换单元：转换单元将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换，以使不同信号可以在同一控制系统中使用。
控制单元：将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。
运算单元：它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等。
显示单元：它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供人员监视控制系统和生产过程工况之用。
给定单元：它输出统一标准信号，作为被控制变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。
给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。
执行单元：它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。
辅助单元：辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。
操作器用于手动操作，同时又起手动/自动的双向切换作用；阻尼器用于压力或流量等信号的平滑、阻尼；限幅器用于以限制信号的上下限值；安全栅用来将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆作用。
化工生产装置的自动化控制及仪表技术分析
化工生产装置的自动化控制及仪表技术分析摘要：化工企业的发展水准逐步提高，当中技术上的应用也获得了优化，利用智能化控制系统和仪表技术的运用，为化工企业提供了较好的基本技术，使制造的总体水平获得了提高。
本文对化工生产装置的自动化控制及仪表技术展开了深入分析。
关键词：化工生产装置；自动化控制；仪表技术化工制造行业是一种独特的具有风险的行业，当中有相当多的化工生产原材料具有安全隐患，容易导致安全生产事故，对人们安全性具有不利的影响。
为进一步提高化工制造行业安全性，并且确保生产效率，应该使用自动化控制系统，利用技术的运用使化工制造行业的生产更具有智能化特征，如此可以增强行业安全性，对化工产业的发展具有举足轻重的作用。
一、现代化工业自动化和化工仪表工业自动化会广泛使用自动化科技和智能终端设备，不但可以减少人力资源的付出，自动化技术应用还可以提高生产效率。
因此，自动化技术在工业化生产中的应用愈来愈普遍，对制造行业的持续健康发展愈来愈有益。
化学相关工作的场所往往比较封闭，因此相关工作人员手动控制会有一些麻烦，与此同时化工行业仍然存在有比较明显的安全风险。
在化工生产过程中，利用引进自动化化工仪表，就可以实现对于整个相关工作流程自动化的监管，确保绿色环保及安全性能，使相关工作人员的健康不再受到健康影响的前提下，提高了工作效率，现已成为化工行业的主要支撑点。
仪表是化工生产中至关重要的生产装置，在生产中获得高效的运用。
伴随着仪表技术的不断发展，集成电路仪表的大小逐步缩减，与此同时性能变得越来越多样化，这使得生产过程中的总体效率获得了提高，同时也使自动化控制技术获得了快速发展，对化工生产领域创造了更高效的必要条件，提升了管理的水准。
二、化工生产中自动化仪表的优点（一）高效数据处理自动化仪表技术具有良好的数据分析性能，可以借助传感系统对具体情况予以处理，提高了计算机管理能力，使化工生产过程中的工作可以高效率地运作。
面对化工生产过程中的差异阶段开展记录，展现出自动化仪表的功效，使日常的运维工作可以有效地有效地开展。
控制仪表及计算机控制装置概论.答案
—控制仪表和计算机控制装置—
电动仪表信号标准的使用
1、现场与控制室仪表之间采用直流电流信号
优点： a. 直流比交流干扰少 b. 直流信号对负载的要求简单 c. 电流比电压更利于远传信息 要求：接收仪表输入电阻小。 缺点：多个仪表接收同一电流信息，它们必须串联。
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21
广东石油化工学院自动化系
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7
广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
按结构形式分类
• 单元组合式控制仪表 • 基地式控制仪表
• 集散型计算机控制系统 • 现场控制系统
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8
广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
单元组合式控制仪表
各个仪表之间用统一的标准信号进行联系，将各种 独立仪表进行不同的组合，可以构成适用于各种不同场 合的自动检测或控制系统。这类仪表有电动单元组合仪 表（DDZ）和气动单元组合仪表（QDZ）两大类。
作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。 执行单元的品种有：角行程电动执行器、直行程电 动执行器和气动薄膜调节阀等。 上页
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广东石油化工学院自动化系
—控制仪表和计算机控制装置—
单元组合式控制仪表
8. 辅助单元 : 辅助单元是为了满足自动控制 系统某些要求而增设的仪表。 如：操作器、阻尼器、限幅器、安全 栅等。
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—控制仪表和计算机控制装置—
防爆仪表的分级和分组
防爆仪表的分级
根据：最大试验安全间隙dmax 或
最小点燃电流的比值MICR
控制装置与仪表的分类
控制装置与仪表的分类控制装置与仪表功能品种繁多，其分类方法也很多，根据不同原则可以进行不同的分类。
例如，按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表（应用较少）；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；随着微处理器的发展，根据仪表有否引入微处理器又可以分为智能仪表与非智能仪表；根据仪表信号的形式可以分为模拟仪表和数字仪表。
1.按照仪表使用功能分类根据仪表在信息传递过程中的作用不同，可以分为以下五大类:(1)检测仪表检测仪表的主要作用是获取现场信息，并进行适当的转换。
在生产过程中，检测仪表是测量某一些工艺参数，如温度、压力、流量、物位以及物料的成分等，并将其转换成电信号(电压、电流、频率等）。
(2)显示仪表显示仪表的作用是将由检测仪表获得的信息显示出来，包括各种模拟量、数字量的电动、气动指示仪、记录仪和积算器，以及工业电视、图像显示器等。
(3)集中控制装置包括各种巡回检测仪、巡回控制仪、数据处理机、电子计算机以及仪表控制盘和操作台等。
(4)控制仪表控制仪表可以根据需要对输入的信号进行各种运算，例如比例、积分、微分等。
控制仪表包括各种电动、气动的控制器以及数字控制仪表。
(5)执行器执行器可以接受控制仪表的输出信号或直接指令，对生产过程进行操作或控制。
执行器包括各种气动、电动、液动执行机為或控制阀。
2.按照仪表工作能源分类按使用的能源，仪表可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。
目前，常用的是前面两种。
(1)气动仪表这种类型的仪表以空气作为能源，结构简单，工作比较可靠，对于温度、湿度、电磁场、放射性等环境的抗干扰能力较强，能防火、防爆。
(2)电动仪表这种仪表以电作为能源，信号之间联系比较方便，适于远距离传输和控制，便于与计算机连接。
电动仪表在防火、防爆方面取得了较大进展，更有利于电动仪表的安全使用。
3.按照仪表结构形式分类按照仪表的结构形式可以分为基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散/分散式仪表等。
第五章 自动控制仪表
偏差
测量信号
-
放大器
输出信号
反馈环节
二、DDZ-III型电动控制器 1. DDZ—Ⅲ型仪表的特点 (1).采用标准信号。标准电流信号(4-20mADC)通过转换 电阻250Ω,转换为标准电压信号(1-5VDC)。 ①.电气零点不是从零开始,且不与机械零点重合,可线性 化,且易识别断电、断线等故障。 ②. 改变转换电阻值,控制室仪表可接收1:5的其他电流信号, 如将1-5mA或10-50mA,再转换为电压信号(1-5V)。 ③.实现现场变送器与控制室仪表的两根导线连接。 (2).采用集成电路,可靠性提高,维修量减少。
二、比例控制 (P) 例如:DDZ-Ⅱ型比例控制器,其温度刻度范围为400-800℃, 控制器输出工作范围是0-10mA。当指示指针从600℃移 到700℃时,控制器相应的输出从4mA到9mA,比例度为:
700-600 9-4 ( / ) 100% 50% 800 400 10 0
当H>Ho时,电极接触流 体,J接通,V全关,流体不 再流入贮槽。 电磁阀V 给定值Ho
电磁阀频繁动作而易损坏。
具有中间区的双位控制。
一、双位控制
p pmax 开
3.具有中间区的双位控制 偏差在中间区内,控制机构不动作。 e e e min max 当e>emax时,控制器输出为最大pmax, pmin 关 控制机构打开(或关)； 实际的双位控制特性 当e<emin时,控制器输出为最小pmin, 阀门关闭 控制机构关闭(或开) 。 阀门打开
• 实际的PID控制规律较为复杂。 因PID控制器有δ (KP).TI. TD三个 参数可选择, 适用范围广,在温度和 成分分析控制系统中得到广泛应用。 PID特点:控制速度快,消除余差,有较好的控制性能。 但这并不意味着它在任何情况下都是最合适的,必须根据 过程特性和工艺要求,选择最为合适的控制规律。
英语专业书单
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无机材料合成与制备 功能材料 包装工艺学 AutoCAD2010基础教程及应用实例 印刷原理与工艺 高分子物理 高分子化学 聚合物合成工艺设计 聚合反应工程基础 涂料化学（第二版） 材料科学与工程基础 材料科学与工程基础 材料工程基础
10高材1-4 熊丽君 10级无机非1-2，10级绿材1 陈常连
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49
材料院 9787811057072 材料院 7562913730 材料院 7561804644 材料院 7562921350 材料院 7562922055 材料院 7030265068 材料院 9787807348788 电气院 9787560963303 电气院 9787111212942
电气院 9787111268062 电力电子技术 电气院 9787111344063 电气控制与PLC 电气院 9787111059271 电气院 9787040264555 电气院 9787118046076 电气院 9787560963921 电气院 9787302238591 电气院 978560939575 电气院 9787121111884 电气院 9787302080268 电气院 9787560610290 电气院 9787560610290 电气院 9787560614984 电气院 9787560622781 电气院 9787560627267 电气院 9787121026584 电气院 9787121131158 电气院 7121018721 工厂供电 电机与拖动 通信原理 专业英语 嵌入式原理与应用 数字信号处理 电磁场与电磁波 信息理论与编码 光纤通信基础 光纤通信 无线与移动通信基础 光纤通信基础 无线与移动通信基础 光纤通信 数字图像处理 通信电子线路
仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述
论文题目：仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述学院：自动化与电气工程学院专业班级：自动化071姓名：赵常博学号：107031012指导教师：马连伟2010年10月17日仪表控制、IPC、PLC、DCS、FCS控制系统的特点及应用综述1.引言自动控制技术应用系统是指能够对被控对象的工作状态进行自动控制的系统，它一般由控制装置和被控对象构成。
控制装置可以由各种嵌入式控制器、可编程序控制器、工业控制计算机、分布式控制系统、回路调节器、变频器以及其它技术(如现场总线技术、无线通信技术等)构成；控制对象包括各种电动机、生产单元、生产过程等；过程通道完成控制装置与控制对象之间的信号匹配。
控制装置选用不同的技术，就组成了不同的自动控制系统，就出现了如仪表控制系统，PLC控制系统，集散控制系统，现场总线控制系统等主要形式。
由于近几十年来在冶金、石化、纺织、电力、汽车制造等诸多领域的迅速发展，出现了各种不同优势的自动控制系统，而对这些控制系统的研究也层出不穷，虽然其理论基础已比较坚实，但是自动控制系统的研究仍然处于开拓阶段，各种控制系统仍有一定的局限性。
所以有必要对各种控制系统模型与特点做一个综述性的分析和讨论。
以便学者能更清楚各种控制技术的应用场合。
本文主要介绍近几十年中处于主导地位的自动控制技术。
第2部分介绍仪表控制系统与计算机作控制器的IPC模型与特点，第3部分介绍了PLC的系统模型与特点，第4部分介绍了DCS的系统模型与特点，第5部分讨论了FCS在控制系统中重要作用，第6部分给出了控制技术的应用前景，第7部分对本文做了总结。
2.仪表控制系统仪表控制系统指由模拟式仪表组成的闭环控制系统，控制的作用是保证被控对象的一个最基本的运行单元能够按照预定的参数正常运行。
如图 1所示，控制器的输入有两个：设定值和测量值；控制器的输出是对被控过程的控制。
被控过程的输出作为控制系统的被控变量，即控制目标，检测元件得到过程的输出值，并作为控制器的测量值送给控制器．用以产生控制量。
控制装置及仪表第三章(附答案)
U22
调整电位器RP1，可改变N0的大小，借此改变仪表量程。
输出电路
R
13
24 v R
17
+ IC 4 -
将 U23转换成整流 输出信号Uo和Io。
8 7
5
VT
U
C1 4 23 R1 4
Uo = U23 +UB −UP = U23 +1
Uo Io = = 4 ~ 20mA R18
R
16
VD3 R
Uo
输出电路的作用： ； 输出电路的作用：加1； 电平移动（UB→0）； 电平移动（ ）； 功率放大
Ui3 输入电路3 Uo3 附加偏置 输入电路3
N3 电路2 电路2 自激振荡时间分割器 U22＝U11U21/U31
o
U31
Uo = U23 + 1 = N0U22 + 1
图3-4 乘除器方框图 U
自激振荡时间分割器
小信号切除
由 y = K x 可得 K dy = dx 2 x
可见，x很小时,动态放大系数很大，x稍有波动， 就会引起输出y的很大变化，造成开方器在小信 号输入时的较大运算误差。所以, 在信号小于输 入满量程的1%时，应将输出信号切除。
（二） 工作原理
U23 U21 S 乘法电路 U22 比例放大 U23 小信号 输出电路 Uo 乘法电路1 N0 电路N2 K2 电路 切除电路
Ui
输入电路1 输入电路 U11 + ε 比较器 － N1 Uf 乘法电路2 乘法电路 K3
开方运算部分 图 3-13 开方器方框图
推导开方器的输入输出关系式
U 11 − U f = ε U 22 = K 2 SU 21 U 23 = N 2 U 22 U f = K 3 SU 23 在比较器的放大倍数足够大的条件下， ε→0 ε→0，即U11≈Uf，可得： U ≈Uf 2 K 3U 23 U 11 = K 2 N 2U 21
自动控制仪表简述
自动控制仪表简述一．自动控制仪表的作用自动控制是指再没有人直接参与的情况下，利用控制装置（控制器），使机器、设备或生产过程（被控对象）的某一工作状态或参数（被控量）自动按照预定的规律运行。
自动控制是可以在检测的基础上，在应用控制仪表（常称为控制器）和执行器来代替人工操作。
自动控制仪表在自动控制系统中的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，控制仪表根据该偏差进行一定的数学运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对于被控变量的自动控制。
二．自动控制仪表的分类及其特点1.按控制仪表的结构形式分类（1）基地式控制仪表⑴原理：基地式控制仪表是将测量、变送、显示及控制等功能集于一身的一种控制仪表。
它的结构比较简单，常用于简单控制系统。
⑵目前流行的仪表：有MOOR公司的XCT340 D-B、SMAR公司的LD301和KF系列。
⑶存在的问题：①气动基地式仪表(例如KF系列)要比电动基地式仪表的价格贵l倍还要多；②目前电动基地式仪表还未国产化，尚需进口；③气动基地式仪表对气源质量要求高。
往往由于气源净化不好而不能投入自动。
⑷发展方向：电动基地式仪表的发展趋势是全部采用现场总线技术，将一些本属于控制室中控制器的功能下放到现场型仪表中，从而更加拓宽了其使用范围。
不但简化了系统，节约了投资。
而且利用现场总线的双向通信功能，可由现场向控制室发出测量参数、维修预报以及故障诊断等信号，同时，也可在控制室对电动基地式仪表进行在线组态、设定、维护及调整。
（2）单元组合式仪表⑴原理：单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用要求，分成若干独立作用的单元，个单元之间用统一的标准信号联系，使用时，针对不同的要求，将个单元以不同的形式组合，可以组成各种各样的自动检测和控制系统。
图1-1用电动单元组合仪表构成的调节系统⑵单元组合式仪表的分类（按使用的能源来分）①气动单元组合式仪表：以电作为能源及传送信号的仪表．这种仪表具有响应快速，易于控制和远距离传送，便于与各种电子装置、计算机等配合，可构成各种复杂的综合控制系统，发展十分迅速，在生产中被广泛应用。
化工仪表及其自动化控制九章计算机控制系统
第三节 计算机控制系统的发展过程
1. 直接数字量控制（Direct Digital Control－DDC） 2. 集中型计算机控制系统
3. 集散控制系统（Distributed Control System－DCS）
4. 现场总线控制系统（Fieldbus Control System－FCS）
08.04.2019 化工仪表及其自动化控制课件
DCS的特点 根本：管理集中和控制分散 具体表现在： 分级递阶结构
经营管理级 生产管理级 控制管理级 过程控制级
DCS必不可少的两级
现场仪表，各种检测仪表、执行器……
08.04.2019 化工仪表及其自动化控制课件
DCS的发展趋势
• 向开放式系统发展 • 智能变送器、远程I/O和现场总线的发展，进一步使现场测控 功能下移分散 • DCS、PLC、PCCS相互渗透融合，形成数字化、模块化、 网络化的分布式控制系统 • 现场总线集成于DCS系统是现阶段控制网络的发展趋势 • ① 现场总线于DCS系统I/O总线上的集成 • ② 现场总线于DCS系统网络层的集成 • ③ 现场总线通过网关与DCS系统并行集成 • 未来的DCS将采用智能化仪表和现场总线技术，从而彻底实现分 散控制，并可节约大量的布线费用，提高系统的易展性。OPC标 准的出现从根本上解决了控制系统的共享问题，使系统的集成更 加方便，从而导致控制系统价格的下降。 • 基于PC机的解决方案将使控制系统更具有开放性。Internet技术在 控制系统中的应用，将使操作界面更加友好、数据访问更加方便， 并且Window NT将成为控制系统的优秀平台。总之，DCS通过不 08.04.2019 化工仪表及其自动化控制课件 断采用新技术将向标准化、开放化、通用化的方向发展。
自动化仪表基础知识培训课程
换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间
域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模
拟量或断续的数字量形式。
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自动化仪表发展趋势
① 控制目标由实现过程工艺参数的稳定运行 发展为以最优质量为指标的最优控制。ຫໍສະໝຸດ 2021/7/2026
仪器仪表发展趋势
➢ 另一重要的趋势是通过微型计算机的使用来 提高仪器仪表的性能，提高仪器仪表本身自 动化、智能化程度和数据处理能力。仪器仪 表不仅供单项使用，而且可能过标准接口和 数据通道与电子计算机结合起来，组成各种 测试控制管理综合系统，满足更高的要求。
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➢ 重复性 R 一般采
用输出最大不重复 误差的绝对值
△Rmax与满量程输 出值YFS的百分比表 示，R 即：YRFmSax 100%
y
△Rmax
0
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YFS
x
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仪表主要性能指标
4.稳定性
➢ 在规定工作条件内，仪表某些性能随时间保持不变的能 力称为稳定性。
➢ 仪表稳定性是自动化仪表十分关心的一个性能指标。由 于工业使用仪表的环境相对比较恶劣，被测量的介质温 度、压力变化也相对比较大，在这种环境中投入仪表使 用，仪表的某些部件随时间保持不变的能力会降低，仪 表的稳定性会下降。
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仪器仪表发展历史
19世纪到20世纪，工业革命和现代化大规模生 产促进了新学科和新技术的发展，后来又出现 了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也 得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、 控制和实现自动化必不可少的技术工具。
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控制仪表课后答案第1-2-3章部分
控制仪表课后答案第1-2-3章部分控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版思考与练习题参考答案第1章模拟式控制器思考与练习题(1)工业上常用控制器的控制规律有哪几种？答：工程上常用的控制器的控制规律有比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）以及比例积分微分（PID）四种，由此产生相应的四种常用控制器。
(2)在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？答：可以用负反馈放大器来实现。
其原理组成如图3.1所示。
=KUε控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版FUUf=O根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为：FKKUUi+=10当放大器的放大倍数足够大时，FK>>1,则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为：'01KFUUi=≈这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大倍数K′就只与反馈系数F有关。
而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例控制规律。
由于闭环放大倍数K′与反馈系数F成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。
换句话说，两者之间互成逆运算关系。
由此得到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。
反之，要得到微分运算关系的放大电路，其反馈电路应该用积分电路。
(3)试述DDZ—Ⅲ型控制器的功能。
答：DDZ—Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1～5VDC测量信号与1～5VDC给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID运算，输出4～20mADC信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。
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△
任何一个仪表在拆离信号回路之前首先要把该仪表的两 仪表无公共接地点，须浮空工作
个输入端短接，否则其它仪表将会因电流中断而失去信号
△
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2、控制室内部仪表之间采用直流电压信号
优点： △ 任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。 △各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。 要求：接收仪表的输入阻抗要足够高
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一、自动控制系统和过程控制仪表
过程控制仪表与装置是实现生产过程自动 化必不可少的工具。
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基本要：
1.掌握控制仪表的构成原理和 基本概念； 2.能够选用合适的仪表构成所 需的控制系统。
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防爆仪表的标志
防爆仪表的防爆标志为“Ex”；仪表的防爆等 级标志的顺序为：防爆型式、类别、级别、温度 组别。 过程控制仪表常见的防爆等级有iaIICT5 (iaIICT6)和dIIBT3二种。前者表示II类本质安全 型 ia 等级C 级 T5组；后者表示 II类隔爆型 B级 T3组。
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防爆仪表的分级和分组
防爆仪表的分级 根据：最大试验安全间隙dmax 或
最小点燃电流的比值MICR
级 别 II A II B dmax (mm) dmax≥0.9 0.9> dmax>0.5 MICR MICR>0.8 0.8≥MICR≥0.45
现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、 双向传输、多分支结构的通信网络。其中现场设备是指系统 最底层的监测、执行和计算设备，如智能化的变送器、执行 器或控制器等。
FCS系统具有全数字化、全分散式、可互操作、开放式 以及现场设备状态可控等优点。FCS系统中还可能出现以以 太网技术和以无线通信技术为基础的计算机控制系统。 上页
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防爆仪表的分级和分组
在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表， 引起爆炸主要有两方面原因：
（1） 仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因 故障产生的火焰通过表壳的缝隙引燃仪表外的气 体或蒸汽
（2） 仪表过高的表面温度
因此，根据上述两个方面对 II 类（工厂用）防 爆仪表进行了分级和分组，规定其适用范围。
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按信号类型分类
分为模拟式和数字式两大类：
模拟式控制仪表由模拟元器件构成，其传输信 号为连续变化的模拟量，如电流、电压、气压信号 等。 数字式控制仪表以微处理器，单片机芯片为核 心。其传输信号为断续变化的数字量，由于可以进 行各种数字运算和逻辑判断，能解决模拟式控制仪 表难以解决的问题。。
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第一章
概 论
过程控制仪表与装置总体概述
自动控制系统和过程控制仪表
过程控制仪表与装置的分类及特点
信号制
仪表防爆的基本知识
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第一节 过程控制仪表与装置总体概述
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单元组合式控制仪表
4.运算单元:它将几个标准统一信号进行加、减、乘、
除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、配比控 制、流量信号的温度压力水补偿计算等。 运算单元的品种有：加减器、乘除器和开方器等。
5.显示单元:它对各种被测参数进行指示、记录、报警
和积算，供操作人员监视控制系统工况之用。 显示单元的品种有：指示仪、指示记录仪、报警器、比 例积算器和开方积算器等。
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单元组合式控制仪表
6.给定单元:输出标准统一信号，作为被控变量的给定
值送到调节单元，实现定值控制。其输出信号可以供给其 它仪表作为参考基准值。 给定单元的品种有：恒流给定器、定值器、比值给定 器和时间程序给定器等。
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基地式控制仪表
基地式控制仪表相当于把单元组合仪表的几个单元组 合在一起，构成一个仪表。通常以指示、记录仪表为主体， 附加控制、测量、给定等部件，其控制信号输出一般为开 关量，也可以是标准统一信号。也有在数字式变送器或执 行器附带的数字式转换器中带有调节器功能。
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三、信号制
信号制即信号标准，是指仪表之间采用 的传输信号的类型和数值。
目的：达到通用性和相互兼容性的要求，
以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共 同使用在同一控制系统中，实现系统的功能。
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防爆仪表的分类
按照国标GB3836.1规定，防爆电气设备分为两大类：
I 类：煤矿井下用电气设备 II类：工厂用电气设备
II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下： 隔爆型 d 增安型 e
本质安全型
充油型 无火花型
i
O n
正压型
充沙型 特殊型
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P
q S
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１. 变送单元：它能将各种被测参数，如温度，
压力，流量，液位等变换成相应的标准统一信号（ 420mA，0-10mA或20-100kPa）传送到接收仪表，以供指示、 记录或控制。 变送单元的品种有：温度、压力、差压、 流量、液位变送器等。 上页 下页
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单元组合式控制仪表
2.转换单元:
将电压，频率等电信号转换为标准统一信
号，或者进行标准统一信号之间的转换。 转换单元的品种有：直流毫伏转换器、频率转换器、电气转换器、气-电转换器等。
3.调节单元P、I、D:
它将测量信号与给定信号进行比
较，按偏差控制执行器的动作，使测量值与给定值相等。 调节单元的品种有：比例积分微分调节器、比例积分调 节器、微分调节器以及具有特种功能的调节器等。
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一、防爆仪表的标准
iaIICT5 iaIICT6 dIIBT3
防爆仪表的分类 防爆仪表的分级和分组 防爆仪表的标志
国家标准GB3836.1《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》
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信号标准
1、气动仪表的信号标准
我国国家标准GB777《化工自动化仪表模拟气动信号》 规定了气动仪表信号的下限值和上限值，如表1-2所示，该 标准与国际IEC382是一致的。
下限 20kPa(0.2Kgf/cm2)
上限 100kPa(1Kgf/cm2)
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二、过程控制仪表与装置的分类及特点
按能源形式分类
按信号类型分类
按结构形式分类
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按能源形式分类
可分为电动，气动，液动和机械式等。工业上普遍使 用电动和气动控制仪表。
7.执行单元:它按照调节器输出的控制信号或手动操
作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。 执行单元的品种有：角行程电动执行器、直行程电 动执行器和气动薄膜调节阀等。 上页
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单元组合式控制仪表
8. 辅助单元 : 辅助单元是为了满足自动控制 系统某些要求而增设的仪表。 如：操作器、阻尼器、限幅器、安全 栅等。
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现场总线控制系统(FCS系统)
FCS 系统是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装 置。其特点是现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于 控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制，而现 场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。
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第二节
仪表防爆的基本知识
在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体。 安装在这种危险场所的仪表如果产生火花，就容 易引起爆炸，因而必须具有防爆性能。
气动仪表从本质上来说具有防爆性能。电动仪 表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能，其 防爆措施不同，防爆性能也将不同，适合应用的 危险场所也不同。