给水排水工程仪表与控制
给排水工程仪表与控制(第1章)
G (s ) = Y (s ) X (s )
第1章 基础知识
例如：在输出电压uc与输入电压ui之间有如下关系：
duc dt
=ห้องสมุดไป่ตู้
1 RC
(u i
-
uc )
经拉氏变换为：Y (s ) =
1 X (s )
(RCs + 1)
则阻容环节的传递函数G(s)为： G (s ) = Y (s ) = 1 X (s ) RCs + 1
以水池水位控制为例，说明人工控制系统与自动控制系统。
两者对比可知，一般自控应有以下几部分： (1)测量元件(感知被控量)； (2)比较元件(感知与要求比较得到偏差)； (3)调节元件(偏差按调节规律变为控制信号)；(4)执行元件(执行控制)。
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通常用方框图表示控制系统的组成以及各组成部分信号传送的关系。 上述水池水位控制方框图如下。所以，控制系统的元件作用图，简称方框 图。
按要求给出相应的控制信号。 • 计算机式：以计算机为中心控制单元，以测试仪
表、执行机构等单元为外围设备的系统。
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第1章 基础知识
二、自动化及仪表发展 从自动控制系统结构看，经历四个阶段： 1、20世纪50年代以基地式控制器组成的控制系统； 2、20世纪60年代以单元组合仪表组成的控制系统； 3、20世纪70年代出现了计算机控制系统； 4、20世纪80年代以后出现二级优化控制。
用方框图表示阻容环节，就可将填入其中。如图。 当系统或环节的物理过程不清，不知其传递函数时，可以输入一特定 信号X(s)，通过对输出的观察记录得到Y(s)，传递函数公式，就可求出该环 节或系统的传递函数。这就是在工程中利用实验求取系统或环节传递函数 的方法。
给排水工程仪表与控制
第六章 第十题
20.有以下几种控制策略：
1）定污泥排放量控制
根据计算或经验每日都排放一定量的污泥，在操作是每日可排放一次或数次，以至于可以连续排放，排放时应当用MLSS浓度监测仪和流量计来计量。
2）间歇定时排泥控制
每隔一定的时间t排放污泥一次，使曝气池中的MLSS至某一设定的最小浓度为止其中两次排泥的间隔时间t为一常数。
5 三种控制的基本方式分别为 顺序控制，反馈控制，前馈控制
模糊控制 是以模糊集合论，模糊语言变量及模糊逻辑推理为基础的一种计算机数字控制。在控制投加混凝剂量和控制泵的运行台数等实际运行中，都有应用模糊控制的实例。、 神经控制 它是基于人类的神经网络的控制，也称神经网络控制，它能模拟人的思考方式来思考，学习和判断的一种控制方式。基于神经网络的智能模拟用于控制，是实现智能控制的一种重要形式。 专家系统 它是应用以专家的知识和经验为基础的专家系统的控制方式。可以认为，专家系统是一个具有大量专门知识和经验的程序系统。它应用于人工智能技术，根据一个或多个人类专家提供的特殊领域知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家做决策的过程来解决那些需要专家才能解决的复杂问题。简言之，专家系统是一种计算机程序，它能以专家的水平完成专门的而一般又是困难的专业任务，包括控制问题。
控制过程 1 实时数据采集，即对被控制量的瞬时值进行检测和输入、
2 实施决策：对实时的设定值和被控制的数量进行已定的控制规律运算，决定下一步的控制过程
3 实时控制：根据决策，适时的对执行机构发出控制信号
8、 一．操作指导控制系统
1.结构：见课本图6.4
2.工作原理：在计算机的指挥下，定期地对生产过程中的参数作巡回检测，并对其进行处理、分析、记录及参数越限警报等。
第章-给排水工程仪表与控制(1)
第章-给排水工程仪表与控制(1)
给排水工程是建筑物中具有重要作用的一个分支，为了保障其正常运行，必须要有合适的仪表与控制系统进行监测与调控。
本章将从给排水工程仪表、给排水工程控制系统、以及控制系统的运行进行讨论。
一、给排水工程仪表
1.流量计
流量计是用来测量水流速和流量的仪器。
在给水管道中，通常采用涡街流量计、超声波流量计等技术手段进行测量。
2.压力表
压力表是用来测量管道内压力的仪器。
主要用于监测和调节管道内的水压，供水管道内的压力通常控制在2.5~4.0kg/厘米²。
3.液位计
液位计是用来测量储水池、水箱等水位高度的仪器。
在基建工程中，液位计使用广泛，其通过计算水箱中的水位高度来保障水位的平衡。
二、给排水工程控制系统
给排水工程控制系统是保障给水清洁、卫生、畅通的一个重要设备，它主要由控制器、执行器、传感器、监控系统四个部分组成。
其中控制器负责处理传感器测得的信息并通过执行器来完成具体控制任务。
三、控制系统的运行
控制系统的运行需要有精准的控制算法与严密的程序设计。
其通过监
测和调节管道内的水流量、压力及水位变化，从而达到自动化的控制
效果。
在使用控制系统前，应对相关人员进行培训，确保其了解仪器与控制
技术的基本原理。
同时，运行过程中应注意仪器的保养养护，定期进
行检测与维修，以确保其正常运行。
总之，给排水工程仪表与控制是基础设施建设计划中至关重要的环节。
优秀的仪表与控制系统可以有效保障基础建设中给排水的清洁与畅通。
给排水仪表与控制课程设计
给排水仪表与控制课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解给排水系统中仪表与控制设备的基本原理和功能。
2. 学生能掌握给排水系统中常见仪表的操作方法和控制流程。
3. 学生能了解给排水系统中自动控制系统的设计原则及其在实际工程中的应用。
技能目标：1. 学生具备分析给排水系统中问题并进行仪表选型及控制策略设计的能力。
2. 学生能够运用相关软件或工具对给排水自动控制系统进行模拟和调试。
3. 学生能够通过小组合作，完成一个简单的给排水自动控制系统的设计与实施。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到给排水仪表与控制在环境保护和资源利用中的重要性，培养环保意识和社会责任感。
2. 学生在学习过程中，能够积极探究、主动思考，形成对工程技术的兴趣和认识。
3. 学生通过团队协作，培养沟通、交流和团队协作能力，增强集体荣誉感。
课程性质：本课程为实践性较强的专业课，通过理论讲解与实际操作相结合，使学生掌握给排水仪表与控制的相关知识。
学生特点：高二年级学生，具有一定的物理、数学基础，对工程实践有较高的兴趣，具备一定的自主学习能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实际操作能力。
在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动探究和思考，培养其解决实际问题的能力。
通过课程学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容1. 给排水系统概述：介绍给排水系统的基本组成、功能及其在现代社会中的应用。
- 教材章节：第一章 给排水工程概述2. 给排水系统中仪表与控制设备原理：讲解压力表、流量计、液位计等仪表的工作原理及控制系统组成。
- 教材章节：第二章 给排水系统仪表与控制设备3. 给排水自动控制策略：分析给排水系统中常见的自动控制策略，如PID控制、PLC编程等。
- 教材章节：第三章 给排水自动控制系统4. 给排水仪表选型与安装：介绍仪表选型依据、安装要求及在给排水系统中的应用。
给水排水工程仪表与控制
给水排水工程仪表与控制一、引言给水排水工程仪表与控制是现代城市建设中不可或缺的一部分。
它涉及到给水、排水系统的监测、控制和自动化，是保障城市居民生活和生产用水安全和稳定的重要措施。
本文将详细介绍给水排水工程仪表与控制的相关内容。
二、仪表与控制系统的基础概念1. 仪表的定义与作用仪表是指用来测量、显示、记录和控制过程或系统状态的设备。
在给水排水工程中，仪表的作用是监测管网压力、流量、水质等参数，以确保系统运行的正常。
2. 控制系统的组成控制系统由传感器、执行器、控制器等组成。
传感器用于采集实时数据，控制器根据数据分析做出控制决策，执行器执行具体的调节动作，从而实现对给水排水系统的控制。
三、给水工程仪表与控制1. 给水系统的仪表在给水系统中，常用的仪表包括水箱水位计、流量计、压力计等。
水箱水位计用于监测水箱水位，流量计用于测量流量，压力计用于监测管网压力。
2. 控制策略给水系统的控制策略有很多种，常见的包括PID控制、ON/OFF控制等。
PID控制是一种经典的控制方法，通过调节比例、积分、微分三个参数来实现控制，ON/OFF控制则是在设定阈值之上进行开关控制。
四、排水工程仪表与控制1. 排水系统的仪表在排水系统中，常用的仪表包括流量计、水质分析仪、泵站监测仪等。
流量计用于测量污水流量，水质分析仪用于监测水质情况，泵站监测仪用于监测泵站的运行状态。
2. 控制策略排水系统的控制策略也多种多样，常见的包括液位控制、流量控制等。
液位控制通过监测污水池的液位来控制排水泵的启停，流量控制则通过监测排水管道的流量来调节泵的运行速度。
五、结语给水排水工程仪表与控制在城市建设中起着至关重要的作用。
通过合理选择仪表和控制策略，可以提高系统的稳定性和效率，保障城市居民的用水安全。
希望本文对给水排水工程仪表与控制有所帮助。
以上是关于给水排水工程仪表与控制的简要介绍，希望能够为相关领域的工程师和研究人员提供一些参考和启发。
给排水工程仪表与控制复习（全面）
给排⽔⼯程仪表与控制复习（全⾯）课后思考题答案：给⽔排⽔⼯程仪表复习第⼀章1.⾃动控制概念：在⼈不直接参与的情况下，利⽤外加的设备或装置使整个⽣产过程或⼯作机械（被控对象）⾃动地按预定规律运⾏，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。
⾃动控制系统⼯作原理：当被控量偏离给定要求值时，测量元件测得被测量或经物理量变换后由⽐较元件将其给定值⽐较得出偏差，根据偏差⼤⼩，经放⼤、调节、执⾏等元件后产⽣控制作⽤，控制作⽤使被控量回复到或趋近于要求值，从⽽使偏差消除或减⼩。
⾃动控制系统主要特点：从信号传送来看，输出量经测量后回送到输⼊端，回送的信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。
从控制作⽤的产⽣看，由偏差产⽣的控制作⽤使系统沿减少或消除偏差的⽅向运动。
——偏差控制采⽤⾃动控制系统的⽬的：（1）解放劳动⼒，变⾰⽣产⼒，提⾼⽣产效率；（2）提⾼精度和质量。
1．⾃动控制系统有哪些基本组成部分?答：⼀个⾃动控制系统主要由以下基本部件构成：(1)控制对象；(2)传感器；变送(3) 控制器；(4)执⾏装置。
⼀个⾃动控制系统只要由以下基本元件构成：①整定⽂件：也称给定⽂件，给出了被控量应取的值②测量元件：检测被控量的⼤⼩③⽐较⽂件：⽤来得到给定值与被控量之间的误差④放⼤元件：⽤来将误差信号放⼤，⽤以驱动执⾏机构⑤执⾏元件：⽤来执⾏控制命令，推动被控对象⑥校正元件：⽤来改善系统的动静性能⑦能源元件：⽤来提供控制系统所需的能量。
2．⾃动控制系统的分类？答：按系统的结构特点：前馈控制系统(开环)、反馈控制系统(闭环)、复合控制系统。
按给定值的不同形式：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
闭环控制特点开环控制特点3. 传递函数的概念？什么是阶跃函数答：传递函数：⼀个环节或⼀个⾃动控制系统中，输出拉式变换和输⼊拉式变换之⽐。
4．⽅块图和传递函数有什么作⽤？答：⽅块图和传递函数是⾃动化理论的重要基础。
通过⽅块图可以直接看出各环节的联系，及环节对信号的传递过程；⽽传递函数可以⽤来描述环节或⾃动控制系统的特性，将输⼊----输出关系⼀⽬了然表⽰出来。
给排水仪表与控制
自动控制基础知识自动控制系统的概念自动控制：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（自动控制装置）使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使某个参数（被控量）按预定要求变化。
（测量元件、比较元件、调解元件和执行元件）反馈控制（闭环控制）：据被控量与给定值的偏差进行控制，最终达到消除或减少偏差，反馈控制系统的优点是能缩小或消除偏差，无论偏差的根源何在，他们都可以工作，具有普遍的适应性。
缺点是比较被动。
（由负反馈构成闭合回路/有偏差产生控制）开环控制系统(按给定值控制)：受控对象是被控量，但控制装置仅接受给定值，信号只有倾向作用，无反向联系。
开环控制系统－按干扰补偿（前馈控制）：直接根据扰动进行工作，扰动是控制的依据，没有被控量的反馈，不构成闭合环路，属开环控制，优点是能针对扰动迅速改变被控量传递函数：用来描述环节或自动控制系统的特征. 传递函数：一个环节或一个自动控制系统输出拉氏变换与输入拉氏变换之比，称为该系统或该环节的传递函数。
自动控制系统的品质指标双位控制控制器只有最大与最小两个输出值。
被控对象处于严重的不平衡状态，被控变量剧烈震荡。
比例控制控制结束时余差不为零，为有差系统。
比例积分控制无差控制。
积分时间缩短则消除余差快、稳定程度下降、最大偏差减小。
比例积分微分控制当对象存在较大滞后容量时，采用微分控制规律。
不单独使用。
PID以比例作为基本控制规律，以微分的超前作用克服容量滞后、测量滞后，以积分作为最后消除余差。
（1）最大偏差A被控参数测量值与给定值的最大差值，最大偏差不能超过允许范围，希望最大偏差尽量小。
第一峰值与新稳定值的偏差又称超调量B。
（2）过渡时间ts从干扰到建立新平衡所经历的时间ts过渡时间越短，稳定过程越快，控制质量越高。
（3）余差C控制调节时间结束，被控参数新的稳定值与给定值的偏差，余差的大小反应了控制系统的控制精度。
（4）衰减比Ψ相邻两个波峰值的比值，B:B’＝Ψ，定值系统低一些，随动系统高一些，一般4:1~10:1。
给排水工程仪表与控制第1章自动控制基础知识
发展与趋势：
发展过程：任务的需要、理论的开拓、技术工具的应用 相互影响、相互推动、相互促进
综合技术：数学、物理、电子、计算机、仪表、水处理、 机械、设备
发展过程
位于几个检测器与一个执行器之间
时代
原始控制 理论（经 验总结）
经典控制 理论
（来自工 程界）
现代控制 理论
（来自数 学家）
时间 十二世纪
1756年
1930’s
任务的需要
航海交通 工业革命 工业应用 系统稳定性
1940’s 需要的领域在拓宽
工业发展需要复杂
1950’s
控制系统
1960’s 航空、航天、军事
1970’s
工业发展 军事发展 简单－复杂－多变
水处理过程控制存在问题
研究过程： (1) 注重工艺工况研究，基础研究不够 (2) 研究精度不足，分析连续性差，数据粗糙 (3)自动控制能力差，环境条件变化大
实际工程： (1) 盲目引进，不适国情 (2) 配合不够，建而无用 (3) 维护不力，故障频繁
6
1.1 自动控制的概念和构成 1.1.1 什么是自动控制？
20
（6）恒值控制系统 控制系统的输入量是一个常值，要求被控量也是一个常 值，如果被控量是生产过程的参量时，称为过程控制系统。 系统的重点是克服干扰，研究抗扰动措施。 曝气池DO控制系统； 曝气池MLSS定值控制系统； 出水COD、氨氮、TP等控制系统； 沉淀池浊度、滤池出水浊度控制系统； 出厂水余氯、压力控制系统等
12
调节器输出P：遵照工艺规律，按一定控制算法，得到的控制 调节作用的电信号或其它信号
给水排水工程仪表与控制PPT(共37页)
1 调节的内容与意义
• 给水排水工程中的水泵与管道系统主要包 括：
① 城市供水系统——包括输配水管网及二泵站、 加压泵站；
② 城市雨水、污水排水系统——包括排水管网 及雨水泵站、污水泵站：
给水排水工程仪表与控制
华中科技大学 电气与电子工程学院
CH3 水泵及管道系统的控制调节
1. 调节的内容与意义 2. 水泵-管路的双位控制系统 3. 水泵的调速控制 4. 恒压给水控制技术 5. 污水泵站的变速运行 6. 计算机在城市供水系统中的应用
1 调节的内容与意义
• 管道系统通常是由水泵加压供水的有压系 统，运行费用中电耗占第一位。
• 工作原理 • 技术特点
4 恒压给水控制技术
– 恒压给水的压力控制点
• 水泵出口压力
– 恒压力 – 变压力（理想变压线和近似变压线）
• 管网最不利压力点
4 恒压给水控制技术
• 气压给水控制系统
– 压力控制点：水泵 出口 或 压力最不利 点
– 2台同型号水泵的控 制图示：
5 污水泵站的变速运行
3 水泵的调速控制
② 水泵调节的类型
分驱动电机速度不变和驱动电机速度变化而种。 液力耦合器调速、电磁离合器调速、变速箱； 串级调速、变频调速。
3 水泵的调速控制
③ 水泵调速的运行方式
反馈控制系统 计算机控制系统 定速泵双位控制 vs 定值控制 • 变频调速恒压给水
性较强的大型给水系统中，由 于水压波动、水泵长期在较低 效率下运转等原因导致多耗电 约20％。 – 因此，有必要以保证用户水压 恒定为目标进行水泵调速。这 种调节方式应用较为广泛。
给水排水工程仪表与控制三逻辑控制系统课件
• 第四节 逻辑控制系统
– 逻辑代数基础 – 真值表与最小项表达式 – 卡诺图 – 组合逻辑和记忆逻辑 – 逻辑控制系统常用元器件 – 逻辑控制实例
•给水排水工程仪表与控制三逻辑控制系 统
•1
• 逻辑代数基础
• 逻辑代数又称布尔代数 • 在逻辑代数中，一个变量只能取两个值：o
•给水排水工程仪表与控制三逻辑控制系 统
•21
• 最小项
– 在给定变量数目的逻辑函数中，所有变量参加 相与的项。相对应，有最大项。
• 最小项表达式
– 利用逻辑函数的基本公式，可以把任意一个逻 辑函数化成若干个最小项之和的形式，称为最 小项表达式。
• 最小表达式例：
•给水排水工程仪表与控制三逻辑控制系 统
•29
课堂作业
• 写出下列逻辑表达式的最小项表达式，绘 制真值表，并用卡诺图法化简。
F=ABC+ABC+BCD+BCD
•给水排水工程仪表与控制三逻辑控制系 统
•30
• 组合逻辑和记忆逻辑
• 组合逻辑和记忆逻辑
– 若任一时刻，在输出与输入之间有一一对应的 关系，则该逻辑系统称为组合式系统。
– 若在某一时刻，系统的输出不仅与输入变量有 关，还与系统内部的当前状态有关，则这种逻 辑系统就称为有记忆的系统。
• 注意：各项均可重复使用；每项均要用到；吸收的变量要最多 ，才是最简表达式。
• 结果：
•给水排水工程仪表与控制三逻辑控制系 统
•27
• 卡诺图一般用到4阶。 辑控制系 统
•28
• 高阶可以降阶化简。例：
•给水排水工程仪表与控制三逻辑控制系 统
– 常闭
• 平时触点闭合，操作后触点分开。NC，D，B型
《给排水工程仪表与控制》课程介绍与教学大纲
课程名称：给排水工程仪表与控制/ Water supply and drainage engineering instrument and control 学分：2学时：32（实验：8 ）适用专业：给排水建议修读学期：7开课单位：电气与信息工程学院测控与仪表系课程负责人：先修课程：电工学考核方式与成绩评定标准：百分制，笔试（闭卷）成绩：70%,平时（实验、作业、出勤等）成绩：30% 教材与主要参考书目：1 .给排水工程仪表与控制，崔福义，建筑工业出版社，2006, 62 .化工自动化及仪表，张光新等,化学工'也出版社，2016, 4 3.化工仪表及自动化，厉玉鸣等，化学工业出版社，2011, 11 4.仪表与自动化，何道清，化学工业出版社内容概述：主要介绍工业生产过程中自动控制系统方面的知识，并分别介绍了构成自动控制系统的各个基本环节（包括被控对象、测量元件及变送器、显示仪表、自动控制仪表、执行器等）。
在简单、复杂控制系统的基础上，还介绍了计算机控制系统，最后结合生产过程介绍了典型单元操作的控制方案。
通过课程基本内容的学习，培养学生初步掌握自动控制系统的分析和设计方法；通过介绍各种控制方案的原理和应用，培养学生的工程应用能力；在课堂教学过程中，穿插介绍常见的工业控制案例，培养学生理论联系实际能力；配合本课程开设的相关实验，培养学生的实践动手能力。
英文：Mainly introduces the knowledge of industrial production process automatic control system, and introduces the automaticcontrol system of the basic link （including the controlled object, the measuring element and transmitter, displayinstruments, automatic control instruments, actuators, etc.）. Based on simple and complex control system, alsointroduces the computer control system, finally combining with the production process control scheme of a typical unitoperation is introduced. By learning, the student can master the automatic control system analysis and design methods.Through the introduction of the principle and application in kinds of control cases, the engineering application ability ofstudent should be promoted. The normal industrial control cases are interspersed in teaching, so the linking theory withpractice ability of student should be promoted. Matching the experiments in this course, the manipulative ability of thestudent should be promoted.课程名称：给排水工程仪表与控制/ Water supply and drainage engineering instrument and control学分：2学时：32(实验：8)适用专业：给排水开课单位：电气与信息工程学院测控与仪表系课程负责人：先修课程：电工学一、课程性质、目的与任务课程性质：本课程是给排水等专业的专业选修课。
给排水工程仪表与控制复习(全面)
课后思考题答案：给水排水工程仪表复习第一章1.自动控制概念：在人不直接参与的情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作机械（被控对象）自动地按预定规律运行，或使其某个参数（被控量）按预定要求变化。
自动控制系统工作原理：当被控量偏离给定要求值时，测量元件测得被测量或经物理量变换后由比较元件将其给定值比较得出偏差，根据偏差大小，经放大、调节、执行等元件后产生控制作用，控制作用使被控量回复到或趋近于要求值，从而使偏差消除或减小。
自动控制系统主要特点：从信号传送来看，输出量经测量后回送到输入端，回送的信号使信号回路闭合，构成闭环，即为负反馈。
从控制作用的产生看，由偏差产生的控制作用使系统沿减少或消除偏差的方向运动。
——偏差控制采用自动控制系统的目的：（1）解放劳动力，变革生产力，提高生产效率；（2）提高精度和质量。
1．自动控制系统有哪些基本组成部分?答：一个自动控制系统主要由以下基本部件构成：(1)控制对象；(2)传感器；变送(3) 控制器；(4)执行装置。
一个自动控制系统只要由以下基本元件构成：①整定文件：也称给定文件，给出了被控量应取的值②测量元件：检测被控量的大小③比较文件：用来得到给定值与被控量之间的误差④放大元件：用来将误差信号放大，用以驱动执行机构⑤执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象⑥校正元件：用来改善系统的动静性能⑦能源元件：用来提供控制系统所需的能量。
2．自动控制系统的分类？答：按系统的结构特点：前馈控制系统(开环)、反馈控制系统(闭环)、复合控制系统。
按给定值的不同形式：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
闭环控制特点开环控制特点3. 传递函数的概念？什么是阶跃函数答：传递函数：一个环节或一个自动控制系统中，输出拉式变换和输入拉式变换之比。
4．方块图和传递函数有什么作用？答：方块图和传递函数是自动化理论的重要基础。
通过方块图可以直接看出各环节的联系，及环节对信号的传递过程；而传递函数可以用来描述环节或自动控制系统的特性，将输入----输出关系一目了然表示出来。
给排水工程仪表与控制
第一章1.1.2自动控制系统的构成（了解）1.整定文件：也称给定文件，给出了被控量应取的值2.测量元件：检测被控量的大小传感器3.比较元件：用来得到给定值与被控量之间的误差4.放大元件：将误差信号放大，用以驱动执行机构5.执行元件：用来执行控制命令，推动被控对象。
6.校正元件：用来改善系统的动、静态性能。
7.能源元件：用来提供控制系统所需的能量1.1.3自动控制系统的分类(了解)分为开环控制系统和闭环控制系统，以及同时具有开环结构和闭环结构的复合控制系统1.闭环控制：原理是，需要控制的是受控对象的被控量，而测量的则是被控量和给定值，并计算两者的偏差，该偏差信号经放大后送到执行元件，去操纵受控对象，使被控量按预定的规律变化，力图消除偏差。
也称为偏差调节。
反馈：把取出的输出量回送到输入端，并与指令信号比较产生偏差的过程称为反馈反馈控制就是采用负反馈并利用偏差进行控制的过程，是自动控制系统中最基本的控制方式。
闭环控制的三大特点：信号按箭头方向传递是封闭的（闭环）、负反馈和按偏差控制。
优点：控制精度高，抗干扰能力强缺点：使用的元件多，线路复杂，系统的分析和设计都比较麻烦。
2.开环控制：分为按给定值控制或者按干扰补偿与闭环控制的基本区别在于有无负反馈作用。
这种控制方式简单，但精度较低抗干扰能力差。
但结构简单、成本低、在精度要求不高时有一定的使用价值。
3.复合控制把按偏差控制和按干扰控制结合起来，对主要扰动采用适当的补偿，实现按干扰控制；同时在组成反馈系统实现按偏差控制，以消除其他偏差。
1.3.3自动控制系统的过渡过程自动控制系统在动态过程中被控量是不断变化的，这种随时间而变化的过程称为自动控制系统的过渡过程。
1单调过程：被控变量在给定值的某一侧做缓慢变化。
最后能回到给定值。
2非周期发散过程：被控变量在给定值的某一侧，逐渐偏离给定值，而且随时间t的变化，偏差越来越大，永远回不到给定值。
3衰减振荡过程：被控变量在给定值附近上下波动，但振幅逐渐减小，最终能回到给定值4等幅振荡过程：被控变量在给定值附件上下波动且振幅不变，最终也不能回到给定值5发散振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，而且振幅逐渐增大，偏离给定值越来越远1,3是稳定的过渡过程，系统受到干扰时，平衡被破坏当经过控制器的工作，被控变量能逐渐恢复到给定值或达到新的平衡状态。
给排水工程仪表与控制复习题及答案.doc
发展趋势1、微电子、仪器仪表、电气设备、自动化技术的进行2、给水排水工程由土木工程型向设备型转化，给水排水匸程的仪表化，设备化，自动化迅速发展3、各种先进的白动，白动控制技术、设备、仪表已在给水排水T程的各个工艺环节以至全系统上应用。
第一章1、自动控制系统的基木目的：解放劳动力提高效率：应用H动控制技术可以解脱繁重的、单调的、低效的人类劳动，以提高生产效率和提高生活水平；提高精度和质量：对现代生产中很复杂的或极精密的工作，川人力不能胜任时，应川自动控制技术就可以保证高质量地完成任务。
2、自动控制：在人不直接参加情况下，利用外加的设备或装置使整个生产过程或工作机械口动地按预定规律运行，或使其某个参数按预定要求变化。
自动控制系统基本构成：整定文件：或给定文件，给出被控量应取的值。
测量元件：检测被控量的大小，如流量计等。
比较元件：用来得到给定值与被控屋Z间的误差。
放人元件：用来放人误差信号，驳动执行机构。
执行元件：用來执行控制命令，推动被控対象。
电机是典型的执行文件校正元件：用来改善系统的动、静态性能。
能源元件：用来提供控制系统所需的能竝。
第二章1、常用仪表M设备可分为以下几类：过程参数检测仪表：包括各种水质参数在线检测仪表，如浊度、pH值等，工作参数的检测，如压力。
过程控制仪表：如电动、气动单元组合仪表。
调节控制的执行设备：水泵、电磁阀、调节阀等。
2、测量仪表性能指标:（1）精确度：即精度，表示仪表测量结果的可靠程度，精度等级数值越小，仪表测量精确度越高。
粕度一定，减小量程可减小测量误差。
（2）变差：外界条件不变的情况下使用同一仪表对某一变虽进行正反行程测屋时对应于同一测量值所得的读书间的差异，使用中不能超出仪表允许谋差。
（3）线性度：检测仪表的输入输出信号之间存在线性対应关系，并将仪表的刻度制成线性。
线性度衡量实际特性偏离线性程度的指标（4）灵敏度和分辨率：灵敏度指仪表仪表输出京华量与引起此变化量之比，反映仪表对■被测量变化的灵敏程度3、pH计的清洗方法机械刷洗、超声波清洗、水喷射清洗、化学溶液喷射清洗、复合清洗4、pHik应用的注意事项：（1）电极清洗方式：要选用于所测液体的介质条件环境；（2）安装配管应合理：以保证介质的流通性能；⑶信号干扰问题：电势mv级，易受干扰，在泵示安装时最好距电机一定距离；（4）保持输入端插口的清洁：不用时将应路线接入；（5）玻璃电极的玻璃球泡切忌与硬物相接触；（6）预热:短时间测量5min,长时间测量20min以上；（7）U'汞电极内部的氯化钾溶液保持在2/3左右；（8）测量时必须注意控制溶液的温度的变化。
第5章给排水工程仪表与控制
• 国内外 国内外90%左右城市污水和 左右城市污水和50%左右工业废水都 左右城市污水和 左右工业废水都 采用或部分采用活性污泥法处理， 采用或部分采用活性污泥法处理，其运行管理与 过程控制正朝着精密化与自动化的方向发展。 过程控制正朝着精密化与自动化的方向发展。 • 着重介绍城市污水活性污泥法处理厂检测、仪表 着重介绍城市污水活性污泥法处理厂检测、 设备与控制系统。 设备与控制系统。 • 污水处理厂的检测与仪表设备都大同小异，自动 污水处理厂的检测与仪表设备都大同小异 检测仪表与方法的选择
• 5.3.1 仪表的安装位置与检测对象 • 5.3.2 检测仪表与方法的选择
• • • • • • • 1．检测目的 ． 2．检测环境条件 ． 3．检测精度、重显性与响应性 ．检测精度、 4．维护管理性 ． 5．检测对象特殊性 ． 6．信号特征 ． 7．检测范围 ．
• 污水厂主要检测设备： （※） 污水厂主要检测设备： • 表5.6：量的检测仪表（※） ：量的检测仪表（ • 流量、液位、压力、转速、重量等 ； 流量、液位、压力、转速、 • 表5.7：质的检测仪表（※） ：质的检测仪表（ • 温度、pH值、DO、浊度、COD 、UV 、污泥浓 温度、 值 、浊度、 度、MLSS等； 等
• 5.2.2.2 取样位置（※）
• • • • • • • • 1．沉砂池（进厂污水） ．沉砂池（进厂污水） 2．初次沉淀池入口（进入初沉池污水） ．初次沉淀池入口（进入初沉池污水） 3．初次沉淀池出口（沉后污水） ．初次沉淀池出口（沉后污水） 4．曝气池内（活性污泥混合液） ．曝气池内（活性污泥混合液） 5．回流污泥泵（回流污泥） ．回流污泥泵（回流污泥） 6．二次沉淀池出口或排放口（处理后水） ．二次沉淀池出口或排放口（处理后水） 7．初次沉淀池的排泥管或泵（初沉池污泥） ．初次沉淀池的排泥管或泵（初沉池污泥） 8．浓缩池、消化池、投药池（各设施的排泥、排水 ．浓缩池、消化池、投药池（各设施的排泥、 和上清液） 和上清液） • 9．脱水设备（脱水滤饼、脱水滤液、滤布冲洗水） ．脱水设备（脱水滤饼、脱水滤液、滤布冲洗水）
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仪表与控制思考题与习题第一章2．自动控制系统有哪些基本组成部分?答：一个自动控制系统只要由以下基本见构成：(1)整定文件；(2)测量元件；(3) 比较文件；(4)放大元件；(5)执行元件；(6)校正元件； (7)能源元件。
3．自动控制系统由哪些形式？答：(1)闭环控制;(2)开环控制；(3)复合控制。
4．方块图和传递函数有什么作用？答：方块图和传递函数是自动化理论的重要基础。
通过方块图可以直接看出各环节的联系，及环节对信号的传递过程；而传递函数可以用来描述环节或自动控制系统的特性，将输入----输出关系一目了然表示出来。
6．评价自动控制系统的过渡过程有哪些基本指标？答：评价自动控制系统的过渡过程基本指标有：(1)最大偏差A；(2)过渡时间ts;(3)余差C；(4)衰减比；(5))振荡周期Tp.7有哪些常用控制方式？答：常用控制方式有：(1)位式控制；(2)比例控制；(3)比例积分控制；(4)比例积分微分控制。
9．逻辑代数有哪些基本运算？有哪些基本性质？答：逻辑代数基本运算有：(1)单变量运算:‘‘非’’函数，‘‘是’’函数；(2)双变量(多变量)运算：‘‘与’’函数，‘‘或’’函数。
基本性质为：置换律、结合律。
11怎样由卡诺图建立或简化逻辑表发式？答：基本方法是：化步伐逻辑关系式或真值表中的各项对应地填入图中，标为‘‘1’’，余下的空格填为‘‘0’’；当响铃的偶数个格(对称的)皆为‘‘1’’时，就可将之合并简化为逻辑表达式的一项，其余变量之间为逻辑乘关系，其余‘‘0’’项不考虑。
14．智能控制系统的基本功能是什么？答：智能控制系统的基本功能是：(1)容错性；(2)多模态性；(3)全局性；(4) 混合模型和混合计算；(5)学习和联想记忆能力；(6)动态自适应性；(7)组织协调能力。
第二章1、检测仪器有哪些基本部分组成？各有什么作用？答：检测仪器的基本组成部分有传感器、变换器、显示器以及连接它们的传输通道。
传感器的作用：感受到被检测参数的变化，直接从对象中提取被检测参数的信息，并转换成一相应的输出信号。
变换机的作用：将传感器的输出信号进行远距离传送、放大、线性变化货转变成统一的信号，供给显示器等。
显示器的作用：想观察者显示被检测数值的大小。
传输通道的作用：连接仪表的各个环节，给各环节的输入和输出提供通道。
2、检测仪表的性能指标是什么？简述重要性能指标。
答：仪表的性能指标是评价仪表性能的好坏、质量优劣的重要依据，它也是正确选择和使用仪表，以达准确检测之目的所必须的具备和了解的知识。
详见P71-77。
3、水质自动监测站点如何选择？答在主要污染部分的上游设对照子站，监测本区域污染前的水质状况；在主要污染部分设立污染监测子站，监测本地区货城市对河流的污染程度，并追踪污染情况的变化；在主要污染区的下游，设立水质自净情况监测子站，检查水的自净情况以及带给下游的污染物程度。
详见P108-1094、PH测量的基本方法和原理是什么？答：PH测量的基本方法：电极电位法。
原理是：PH计其主体是一个精密电位计，将电极插在被测溶液中，组成一个电化学原电池，通过测量原电池的电动势并直接用pH值表示出来。
酸度计种类繁多，但其结构均由电极系统和高阻抗的电子管或晶体管直流毫伏计两部分组成。
电极与待测溶液组成原电池，以毫伏计测量电极间的电位差，电位差经放大电路放大后，由电流表或数码管显示。
5、溶解氧测量的基本方法和原理是什么？答：碘量法：在水中加入硫酸锰和碱性碘化钾，水中的溶解氧将二价的锰氧化成四价锰，并生成氢氧化物沉淀。
加酸后，沉淀溶解，四价锰又可氧化碘离子而释放出与溶解氧量相当的游离碘。
以淀粉为指示剂，用硫代硫酸钠标准溶液滴定释放出的碘，可计算出溶解氧含量。
高锰酸钾法：用高锰酸钾氧化亚铁离子，消除干扰，过量的高锰酸钾用草酸钠溶液除去，生成的高价铁离子用氟化钾掩蔽。
叠氮化钠修正法：叠氮化钠在酸性条件下将亚硝酸根分解破坏。
膜电极法：氧敏感膜电极浸没在电解质溶液中的两个金属电极和氧选择性半透膜组成。
氧半透膜只允许透过半透膜和其他气体，而几乎完全阻挡水和溶解性固体。
透过膜的氧在阴极上还原，产生的扩散电流与水样中氧的浓度成正比，将浓度信号变成电信号，由电流计读出。
电导测定法：利用非导电元素或化合物与溶解氧反应产生能导电的离子，如氧化氮气与溶解氧生成硝酸根离子，增加电导率，即可求得溶解氧含量。
6、色度测量的基本方法和原理是什么？没找到答案。
7、浊度测量的基本方法和原理是什么？答：浊度测量的基本方法：透光测定法，散色光测定法，透射光和散射光比较测定法，表面散射光法。
原理都是光电光度法。
8、生化需氧量测量的基本方法和原理是什么？答：生化需氧量（BOD）测量的基本方法：五天培养法、检压法、库伦法、微生物电极法等。
五天培养法：水样经过稀释后，在（20±1℃）条件下培养5天，求出培养前后水样中溶解氧含量，二者的差值记为BOD5。
如果水样的五日生化需氧量未超过7mg/L，则不必进行稀释，可直接测定。
检压法：将水样置于装有一个以CO2吸收剂小池的密闭培养瓶中，当水样中的有机物被微生物氧化分解时，消耗的溶解氧则由气体管中的氧气补充，产生的CO2又被吸收池中的吸收剂吸收，结果导致密闭系统的压力降低，用压力计测出的压力降低值来求出水样中的BOD值，在实际测量中，先用葡萄糖—谷氨酸标准溶液校正压力计，即可从压力计中直接读出水样的BOD值。
9、化学需氧量（COD）测量的基本方法和原理是什么？答：基本方法有：重铬酸钾法，碱性高锰酸钾法，酸性高锰酸钾法重铬酸钾法：水在酸性溶液中加热回流2h，一定量的重铬酸钾氧化水中的还原物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定。
酸性高锰酸钾法：水样在酸性条件下，加入高锰酸钾溶液，使水中有机物被氧化，剩余的高锰酸钾以草酸回滴，然后根据实际消耗的高猛酸钾计算出化学耗氧量。
碱性高锰酸钾法：在碱性溶液中，高锰酸钾氧化水中的还原性物质，酸化后，加入过量的草酸钠溶液，再用高锰酸钾溶液滴定至微红色。
10、紫外（UV）吸收测量的基本方法和原理是什么？答：测定方法：分光光度法，原理：选一定波长的光照射被测物质溶液，测其吸光度，再依据吸光度计算出被测组份的含量。
14．可编程控制器的基本组成？答：硬件组成：1.中央处理单元，2.存储器，3.输入输出单元，4.通信接口，5.智能接口模块，6.编程装置，7.电源，8.其他外部设备。
软件组成：系统程序和用户程序。
11．流量测量仪表有哪些类型?在给水排水工程中常用的有哪些？答：1.节流流量计，2.容积流量计，3.面积流量计，4.叶轮流量计，5.电磁流量计，6.超声波流量计，7.量热式流量计，8.毕托管，9.层流流量计，10.动压流量计，11.质量流量计，12.流体震动流量计，13.激光多普勒流量计。
在给水排水常用的有压差流量计，超声流量计，浮子流量计，明渠流量计，电磁流量计。
15．PLC控制系统与电器控制系统比较有什么特点？答：1.可靠性高抗干扰能力强，2.编程简单实用方便，3.功能完善通用性强，4.设计安装简单维护方便，5.体积小重量轻能耗低。
16．PLC的性能指标是什么?有哪些发展趋势？答：PLC的性能指标：1.存储容量，2.I/O点数，3.扫描速度，4.指令的功能与数量，5.内部元件的种类与数量，6.特殊功能单元，7.课扩展能力。
发展趋势：1.向高速度、大容量方向发展，2.向超大型、超小型两个方向发展，3.PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力，4.增强外部故障的检测与处理能力，5.编程语言多样化。
17．积水排水工程自动化常用的执行设备有哪些类？各有什么作用？答：各种泵与各种阀门。
泵取水排水，阀门控制流量18．往复泵与离心泵的工作特性、调节特性有什么差别？各有什么特点?答：（1）往复泵的瞬时流量取决于活塞面积与活塞瞬时运动速度之积，由于活塞运动瞬时速度的不断变化，使得它的流量不均匀，但是在一段时间内输送的液体量却是固定的，仅取决于活塞面积、冲程和往复频率。
往复泵可用旁路阀调节流量，泵的送液量不变，只是让部分被压出的液体返回贮池，使主管中的流量发生变化。
流量调节也可以采用改变电机转速，从而改变柱塞往复运行速度的方式或冲程长度，即调节行程百分比的方式进行。
这两种方式都易于实现自动化控制。
（2）离心泵：对应不同的转速，有不同的水泵特性曲线，各种转速下的水泵特性曲线组成一个特性曲线族；在不同转速的水泵特性曲线之间，存在效率相等的相似工况点，将这些等效率点连成线，则构成等效率曲线及等效率曲线族19．离心泵的阀门调节与变速调节有那些差别？答：变速调节改变水泵的特性曲线，阀门调节则是改变管路特性曲线。
变速调节是一种节能的调节方式，阀门调节时一种耗能的调节方式。
20．调节阀与电磁阀的作用是各是什么？答：在各类阀门中，电磁阀起对管路的通断控制作用，相当于管路开关；调节阀起流量的调节作用，改变调节阀的开启度就可以改变通过的流量。
21．调节阀有哪些常见类型？何为调节阀的理想特性与工作特性？答：按阀体与流通介质的关系可将调节阀分为直通式和隔膜式，按阀门控制信号的种类可分为气动与电动调节阀。
在阀前后压差恒定时得到的流量特性称为理想流量特性，在实际应用中，阀前后的压差即在调节阀上的压力降都是随流量变化的，此时的流量特性就是工作流量特性。
第三章1.对水泵及管理系统调节的意义是什么？答：管道系统是给水排水工程的重要组成部分，水泵更是极为常见的给水排水设备。
以给水工程为例，输配水管网担负着输送、分配水的任务，它的造价占给水系统总造价的主要部分;管道系统往往是由水泵加压供水的有压系统，与水泵及水泵站的关系密切，它的运行费用在给水系统运行费用构成中占第一位。
采取技术措施，合理地调节水泵、管道系统工况，保证用户的用水要求，并最大限度地节约能耗、降低费用，是十分重要而有意义的工作。
2.水泵工况调节有哪些类型？答：（1）通过水泵出水口管路上的阀门来改变管路特性，实现水泵工况点的调节;（2）改变水泵的转速,从而改变水泵的特性曲线，实现水泵工况点的调节。
3.双位控制系统的优缺点有哪些？答：优点：高效节能；延长设备使用寿命；功能齐全。
缺点：精度低，水压波动较大。
4.水泵的调速术有那些？常用的有那些？答：（1）串级调速；（2）液力耦合器调速；（3）变频调速。
常用的是变频调速。
5.变频调速的原理与特点是什么？答：原理：它通过改变水泵工作电源频率的方式改变水泵的转速。
特点：调节精度高；可以实现水泵的“软启动”。
6.何为水泵的“软启动”？答：水泵从低频电源开始运转，即由低速下逐渐升速，直至达到预定工况，而不是按照常规一启动就迅速达到额定转速。
7.恒压给水系统的压力控制点有哪些设置方式，各有什么特点？答：（1）：特点：略。