给水排水工程仪表与控制(第二版)
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。
《给排水工程仪表与控制》第二版 思考题与习题答案
欢迎共阅《给排水工程仪表与控制》第二版?思考题与习题答案第一章1.自动控制系统的作用是什么？与人工控制系统有什么共同点？有什么差别？?2．自动控制系统有哪些基本组成部分?各部分的作用是什么？?答：一个自动控制系统只要由以下基本见构成：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。
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。
?14．智能控制系统的基本功能和特点是什么？?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。
特点：?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，。
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。
?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。
给排水工程仪表与控制
输入量：把影响系统输出的外界输入叫做系统的输入量。
输出量：把控制系统的被控量叫做输出量。
闭环控制：在外界干扰因素作用下，通过对被控量的测量，利用负反馈作用，系统进行自动纠正使被控量趋近于给定值的控制方式。
开环控制：控制受控对象的被控量，控制装置只接受给定值，信号只由给定值定向传递到干扰控制，无负反馈作用的控制方式。
复合控制：把偏差控制与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，再组成反馈系统实现按偏差控制，以消除其他偏差，这种控制方式被称为复合控制。
自动控制装置的组成与作用：测量元件：测量被控量的实际值或对被控量进行物理量的变换。
比较元件：将测量结果和要求值进行比较，得到偏差。
调节元件：根据偏差大小产生控制信号，调节元件通常包括有放大器和矫正装置，它能放大偏差信号并使控制信号和偏差具有一定关系。
执行元件：由控制信号产生控制作用，从而使被控量达到要求值。
最大偏差：控制过程中出现的被控参数指示值与给定制的最大差值。
振荡周期：从一个波峰到相邻的第二个波峰之间的时间称为过渡过程的震荡周期。
过渡时间：从干扰使被控参数变化起，到控制系统又建立新的平衡状态、被控参数重新稳定为止，所经历的这一段时间叫做过渡时间。
余差：控制过程结束，被控参数新的稳定值与给定值之差。
位式控制：执行器只有两个极限位置，使控制系统无法处于平衡状态的控制。
比例控制：阀门开度与被控量的偏差成比例的控制，被称为比例控制。
比例积分控制：控制系统中设置的控制作用大于干扰作用，控制器克服偏差直到偏差为零的控制。
比例积分微分控制：根据被调参数的变化趋势即变化速度而输出控制信号的控制。
检测：用实验的方法，借助一定的仪器和设备，对被检测参数与其单位进行比较，求取二者的比值，从而得到被检测参数数值大小的过程。
检测仪器的组成：传感器，变换器，显示器，传输通道。
传感器：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，并转换成一一相应的输出信号。
《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》教学改革探索
流与合作的 网络 ， 真正实现全球 教育资源共享 。 （ ） 三 依托孔子学院 ， 吸引高层次海外杰 出人才 充分依托孑 子 学院丰富 的国际资源 ，使孔子学 院 Ｌ 成 为集校 际交流 、 基金募 集 、 生宣传 、 招 文化传 播等 多 功能 于一体 的综 合平 台，成为 国内 中医高等 院校通 向 国际 的重要前沿 ， 吸引海外杰出人才。 三、 创新培养模式 。 打造高层次 中医药来华 留学 生 （ ） 一 切实提升 中医药本科生教育 １ 重视语 言教育 ，加大 留学 生在课 堂中的主体作 ． 用， 以学生为 中心 ， 通过提 高语 言技能不断完善 教学方 法。开展丰富多彩的语 言实践课 ， 留学生在感知 中国 使 传统 文化的同时实践所学 的语言知识 。
四、 未来的展望 对
３ ． 调整课堂教学与临床实践教学 的比例 ， 强化临床 实践教学 和技 能训 练 ，注重 留学生 临床 实践能力 的培
养 。对实 习工作进行周 密计 划 、 安排 ， 悉心 从实 习医院 的联系 、 习前 动员 、 室轮转 、 习成果 的总结 、 实 科 实 定期 检查 等各方 面 ， 一步 明确教师 、 进 学生 的职责 和要求 ， 保证实 习效果 。 （ ） 二 探索多种 中医药研究生教育模式 １ 同化培养教育模式 ： ． 趋 即经典 的院校培养教 育模 式 ， 于汉语 基础较好 的留学研究 生 ， 对 采取和祖 国大陆 研究生 同班学习的培养教育模式 ， 固定 的导 师指 导 ， 正 规 的趋 同化管 理。此种培养教 育模 式是高等 中医院校 的主流 ， 于汉语基础较好 的学 生学到地道 的中医 ， 便 拓 宽他们 的知识面 。 ２联合培养教育模式 ： ． 即与海外有 影响的教育机构 或 中医药学会合办研究生班 ， 采取 １ ２ ＋ 的境 内 、 ＋ 或２ １ 外 相结合 的培养教育模式 ， 固定 的导师指导 。 此模式是海
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。
《给排水工程仪表与控制》
《给排水工程仪表与控制》
课程代码：0801890 开课学院：土木建筑工程学院
开课学期：6 授课对象：给排水科学与工程本科生
学分：1.5 课程负责人：王弘宇
课程简介：
本课程是给排水科学与工程专业的主要专业课之一。
其目的是使学生了解与城市水工程有关的仪器仪表和自动化的基本知识，以及自动化技术在城市水工程中的各种应用，并具有进一步研究城市水工程自动化技术的能力。
内容包括自动控制的基础知识；城市水工程常用自动化仪器仪表的基本工作原理，电路结构和控制技术；水泵及管道系统的控制调节方法和调节器电路的基本工作原理；给水处理系统和污水处理系统的自动控制技术等。
为了学生能够较好理解课程的教学内容，本课程采用以多媒体课堂授课为主，结合课堂讨论、书面作业、实践教学多种教学形式。
本课程于第6学期开课。
课程考核：课外作业，闭卷考试。
教材：《给水排水工程仪表与控制》，崔福义主编，中国建筑工业出版社，2002
参考书目：施汉昌，柯细勇，刘辉，《污水处理在线监测仪器原理与应用》，化学工业出版社，2008。
《给排水工程仪表与控制》第二版思考题与习题答案
《给排水工程仪表与控制》第二版思考题与习题答案制共模干扰；（5）计算机系统的稳压电源具有过压、欠压和过流保护能力；前置机掉电，数据能持续保存24h，系统掉电数据存贮时间<10min；（6）软件设计按工艺条件划分模块，并有数据纠错、虑错和改错技术。
第四章1混凝控制的目的与意义是什么？目的：是水中的混浊物质聚结形成具有一定力度及表面特性的絮凝体，为沉淀或过滤去除创造良好的条件。
意义：在保证效果的前提下，节约混凝剂消耗，是降低净水成本的重要措施，经济意义十分重大。
2混凝控制技术有哪些类型？经典目测法烧杯试验法模拟滤池法数学模型法胶体电荷控制法3数学模型混凝控制技术的特点是什么？数学模型是如何建立的？数学模型法是以若干原水水质，水量参数为变量，建立其与投药量之间的相关函数，即数学模型，计算机系统自动采集参数数据，并按此模型自动控制投药。
数学模型的建立包括两方面的内容：一，模型参数的选取，这往往要综合多年的生产经验、混凝试验、数学统计检验以及参数的可测性等因素确定；二，模型中各项系数的确定，这可以根据多年的运行资料，有统计分析确定，也可以对长期烧杯实验的结果进行统计分析确定，然后再生产上加以修正。
4流动电流混凝控制技术的特点是什么？其基本组成是什么？特点：单因子控制小滞后系统中间参数控制基本组成：检测，控制，执行三大部分5流动电流的基本原理和检测原理是什么？流动电流参数有哪些基本特性？基本原理：指在外力作用下，液体相对于固体表面流动而产生的电场的现象。
检测原理：1966年，GERDES发明了活塞式“流动电流检测器”，可以用于检测水样中胶体粒子的荷电特性。
检测器由检测水样的传感器和检测信号的放大处理器两部分构成。
传感器主要由圆形检测室、活塞和环形电极组成，活塞和检测室内壁之间的缝隙构成一个环形毛细空间。
当活塞在电机驱动下作往复运动时，水样中的微粒附着在“环形毛细管”壁上形成一个微粒“膜”，水流的运动带动微粒“膜”扩散层中反离子运动，从而在“环形毛细管”的表面产生交变电流，此电流由检测室两端的环形电极收集并经放大处理后输出。
给排水工程仪表及控制
• 1.1.3.2 开环控制
• （1）按给定值控制
• 开环控制原理：需要控制的是受控对象的被控量（如流 量），控制装置只接收给定值，信号只由给定值单向传 递到被控量，无反向联系。其框图如下图所示。
3 学习本课程之前，要求学生具备物理 学、电工学、电子学、流体力学，水 泵与水泵站、水质工程学、建筑给水 排水工程等技术基础课与专业课的知 识。
基本内容 （高校专业指导委员会）
• 1、自动控制基础知识
• 重点: 了解自动控制系统的作用与构成， 自动控制系统的调节规律，计算机控制 系统概述。
• 难点: 建立自动控制的基本概念。
• 为全面反映自动控制系统特点，常将上述分类方法组 合应用。
• 1.1.3.4 线性连续控制系统 • 1.1.3.5 线性定常离散系统 • 1.1.3.6 非线性控制系统 • 1.1.3.7 SISO系统和MIMO系统 • 1.1.3.8 集中参数系统和分布参数系统
• 1.2 传递函数与环节特性（自学）
• 5、污水处理厂的检测
• 重点: 污水处理厂的检测项目与取样，污水 处理厂常用的检测方法与仪表设备，监视控 制方式与项目的选择；
• 难点: 污水处理系统中水质对控制技术与仪 表选择的特殊要求，以及对控制系统组成的 相应影响。
课程相关介绍
• 课程目的：了解基本知识、掌握应用 条件、熟悉关键仪表特性；
• (2)动态 • 生产过程中干扰不断产生，自动控制系统的静态随时
• 自动控制系统包括：
• (1)测量元件：测量被控量（如水位、流量、浊度） 的实际值、或对被控量进行物理量的变换；如传感器， 检测器，水质仪表；
给排水工程仪表与控制第二版课程设计
给排水工程仪表与控制第二版课程设计背景给排水工程是城市基础设施建设的重要组成部分，而仪表与控制是给排水工程中非常重要的环节，通过仪表与控制技术，可以改善给排水系统的运行效率，提高水质安全性，减少污染物排放，延长设备寿命，降低运行成本，提高设备可靠性，保证生态环境良好。
为此，本次课程设计旨在通过让学生运用所学知识与技能，完成一个基于给排水工程仪表与控制的实际工程案例，以提升学生对于理论与实践的融会贯通，培养学生的实际应用能力，为学生提供更好的就业机会和职业发展空间。
目的与要求目的本次课程设计的目的有以下几点：1.加强学生对于给排水工程仪表与控制理论的掌握。
2.提升学生的实际操作能力。
3.培养学生独立分析和解决问题的能力。
4.培养学生的团队合作能力。
要求1.采用分组形式完成课程设计，每组人数不超过5人。
2.选定一个给排水工程应用场景，做出详细的流程图和控制方案。
3.设计与选择所需的仪表设备，包括流量计、压力变送器、液位计等等。
4.安装和调试仪表设备，编写控制程序和人机界面。
5.实现给排水工程的自动化控制。
6.提供详细的操作手册和维护手册。
实现过程步骤一：选题和讨论首先，由老师给出几个相关的话题供学生选择，学生可以通过小组讨论，确定一个最终的给排水工程案例。
步骤二：方案设计在选定的案例中，学生需要设计给排水工程的详细流程图和控制方案，并明确所需的仪表设备。
步骤三：仪表选择和采购在方案设计完成后，学生需要根据方案，选定合适的仪表设备，并向供应商采购。
步骤四：安装和调试在获得仪表设备后，学生需要进行现场安装和调试，确保仪表设备的正常运行。
步骤五：编写控制程序和人机界面在仪表设备安装和调试完成后，学生需要根据方案，编写控制程序和人机界面。
步骤六：实现自动化控制完成控制程序和人机界面后，学生需要实现给排水工程的自动化控制。
步骤七：编写操作手册和维护手册完成自动化控制后，学生需要编写详细的操作手册和维护手册，包括如何操作控制界面和如何进行设备维护等内容。
《给水排水工程仪表与控制》课程大纲
《给水排水工程仪表与控制》课程大纲课程名称中文名称：给水排水工程仪表与控制英文名称：Instrument and Control of Water Supply and Drainage Engineering课程编码0201015课程类别专业课程课程性质必修学分 1.5开课学期第7学期总学时24理论学时24实验/上机学时0课外学时0开课单位市政与环境工程系适用专业及层次给排水科学与工程专业、本科编制依据《给排水科学与工程专业培养方案》（2019版）《市政与环境工程系课程大纲规范化管理规定》先修课程《高等数学》、《大学物理》、《电工电子学》、《建筑给水排水工程》、《泵与泵站》、《水质工程学1》、《水质工程学2》主要教学用书及参考资料教学用书1）崔福义，彭永臻，南军编著《给排水工程仪表与控制》（第二版），北京，中国建筑工业出版社，2006参考资料1）邵裕森主编《过程控制及仪表》，上海：上海交通大学出版社，20022）胡寿松主编《自动控制原理》（第六版），科学出版社一、课程简介《给水排水工程仪表与控制》是给排水科学与工程专业的专业核心课程，是学生从事本专业的科研、生产与管理工作必备的理论基础。
通过本课程的学习，使学生掌握给排水自动控制的基本概念和基本规律，了解有关仪器仪表的基本原理、特点与应用技术，了解有关的控制技术概况和特点，了解本专业各个工艺环节需要的监测与控制内容、能够采取的技术方法、目前的现状与发展趋势。
二、课程目标课程目标1通过课程的学习使学生掌握自动控制系统的基本构成，传递函数与典型环节的动态特性，自动控制的基本方式，双位逻辑控制系统。
培养学生的综合素质，使学生在交叉学科中找准自身的定位。
课程目标2：培养学生的专业素养，使学生掌握给排水工程中常用过程参数检测仪表、常用过程控制仪表、执行设备三大类常用的仪表与设备，以及各种设备的工作原理。
使学生能够进行给排水系统的建设和设备选型。
课程目标3：使学生掌握给水处理系统各单元环节的自动控制方法与技术、污水处理各单元环节的自动控制方法与技术，并能应用于解决本专业复杂工程问题。
给排水工程仪表与控制课件
给排水工程仪表与控制课件1. 课程介绍本课程旨在介绍给排水工程中涉及的仪表与控制技术。
通过学习本课程，学生可以了解仪表与控制技术在给排水工程中的应用，掌握仪表与控制系统的设计与运行原理，以及应对常见故障的解决方法。
2. 课程目标本课程的学习目标包括以下几个方面：•理解给排水工程中常用的仪表与控制设备的原理和功能。
•掌握仪表与控制系统的设计方法，包括选择合适的仪表设备、传感器布置、控制策略等。
•学会运用仪表与控制技术解决给排水工程中的常见问题和故障。
•培养良好的仪表与控制系统的维护和管理能力。
3. 课程大纲本课程内容包括以下模块：3.1 仪表与控制系统概述•仪表与控制系统定义和分类•仪表与控制系统在给排水工程中的应用3.2 仪表原理与技术•传感器原理与分类•测量信号的处理与传输•仪表的校准和维护3.3 控制系统设计与运行原理•控制策略与控制模式•控制系统的硬件组成•控制系统的编程与调试3.4 给排水工程中的仪表与控制应用•水泵与阀门控制•水位与流量测量与控制•污水处理与排放控制3.5 仪表与控制系统故障排除•常见故障的诊断与处理•仪表与控制系统的维护和保养4. 课程教学方法本课程将采用以下教学方法：•理论授课：讲解仪表与控制技术的基本原理和应用知识。
•实践操作：通过实验、案例分析等方式，让学生亲自操作仪表与控制系统，提升实际操作能力。
•讨论与交流：课程中设立讨论环节，学生可以针对课程内容进行思考和讨论，促进知识的深化理解。
5. 课程评估方式本课程的评估方式包括以下几个方面：•平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况等。
•实验报告：针对实践操作环节的实验报告。
•期末考试：对课程内容的综合考察。
6. 参考教材•《给水排水工程设计与施工》•《仪表与自动化控制技术》•《仪表与控制系统工程设计》以上为《给排水工程仪表与控制课件》的大纲，请学生们按照课程安排积极参与学习，掌握本课程所涉及的仪表与控制技术知识。
希望大家在学习过程中发现问题及时与老师沟通交流，共同提高学习效果。
[资料]给水排水工程仪表与控制_九_水泵及管道系统的控制调节
![[资料]给水排水工程仪表与控制_九_水泵及管道系统的控制调节](https://img.taocdn.com/s3/m/7bb94e0bdd36a32d73758134.png)
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
在污水提升泵站中，使用微机控制变速与定 速水泵组合运行，可以保持近水位稳迂， 降低能耗，并提高自动化程度。 由于进水量的变化很大，使用多台定速泵的 形式，不能合效地控制进水位在警戒线以 内，甚至导致上游低洼地区跑冒污水。为 了改善这种状况，需选择水泵变速运行并 且使用微机控制的方案。
6 城市供水自动监测与调度
系统结构与功能 数据管理与应用
其中，有多余的水头。为了节能，应该对水泵的运 行工况进行调解。 为保持水压力稳定，也应进行水泵工况调节。
3 水泵的调速控制
① 水泵调节的类型
视用途不同，水泵调速的控制参数不同。 恒压调速 恒流调速 其它情况
3 水泵的调速控制
恒压调速
用水量变化越大，情况越严重。 文献资料：上海地区用水均匀性 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管理工作的 各种需要，并且对泵站可能出现的故障作 出正确的判断和处理。
①自动报表，记录水位变化、电机工作情况；
②设置转换开关，在微机系统发生故障时手动运 行； ③实现水泵的自动换车，各台水泵均匀远行； ④在运行的水泵发生故障时，自动切除故障泵， 并发出报警信息。
2 水泵—管路系统的双位控制
更多实例见：
建筑工程各类水泵电气控制图集
3 水泵的调速控制
给排水工程中，一泵站、二泵站、加压泵站、提升 泵站等水量非常大，可以达到每日几十万至几百 万立方米，往往都采用大型水泵，电耗很高。一 般，水泵站电耗占给水系统总电耗的70％以上， 在给水系统的运行费用构成中居第一位。
5 污水泵站的变速运行
给排水工程仪表与控制讲稿
给排水工程仪表与控制讲稿讲稿课程名称：给排水工程外表与操纵教材名称：给水排水工程外表与操纵（“十五”国家级规划教材）适用专业：给水排水工程授课教师：陆天友第一章：自动操纵基础知识一、自动操纵系统的概念与构成1、自动操纵系统的概念所谓自动操纵，确实是利用机械的、电气的、力学的等装置代替人工操纵器官的作用，在不用人工直截了当参与的情形下，能够自动地实现预定的操纵过程。
2、自动操纵系统的构成从上面简单的实例中，能够总结出一样自动操纵系统是由操纵对象、测量变达器、操纵器、执行装置几部分组成的。
3、自动操纵系统的分类1）、反馈操纵系统反馈操纵系统是依照系统被控量与给定值的偏差进行工作的，最后达到排除或减小偏差的目的，偏差值是操纵的依据，因为该系统由被控量的反馈构成一个闭合回路，因此又称为闭环操纵系统，这是过程操纵系统中最差不多的一种。
另外，反馈信号也可能有多个，从而能够构成一个以上的闭合回路，称为多回路反馈操纵系统。
2）、前馈操纵系统前馈操纵是直截了当依照扰动进行工作的，扰动是操纵的依据，由于它没有被控且的反馈，因此不构成闭合回路，故也称为开环操纵系统。
3）、复合操纵系统(前馈—反馈操纵系统)前馈开环操纵的要紧优点是能针对要紧的扰动迅速及时地改变操纵量，克服扰动对初控员的阻碍。
因此，在反馈操纵系统中加入关于要紧扰动的前馈操纵，构成复合操纵系统能够提高操纵质量。
4、运算机操纵系统以运算机为核心构成的数字式操纵系统，是操纵技术的最新成就，已在生产实践中广泛应用。
其差不多构成如下图。
广义来讲，以微处理器为核心的各种智能化操纵装置都能够归结到这一类操纵系统中来，包括由工业运算机组成的系统、由单板机或单片机组成的系统、由可编程序操纵器组成的系统、由智能化专用调剂器组成的系统以及由上述各类装置混合组成的系统等。
尽管这些装置的配置、功能不同，但其差不多的组成部分是相似的，差不多上通过数字运算完成各种功能的。
第二章：给排水自动化外表与设备第一节、典型水质检测外表给水排水工程自动化常用外表与设备，能够分为以下几大类：1、过程参数检测外表。
给排水工程仪表与控制
机械部分也能运转，这一点应充分认识到。
6.4.1.3 运转 运转时应注意以下事项。 (1)运转时在一定的时间周期或适当时候，除了通过监视盘 掌握联动机构的运行状况之外，还应当巡视泵的运转现场、 检查并记录电流、压力、流量、压水管闸阀的开启度、转数、
振动、温度、水封、冷却水、润滑水等有关位置的状况或有
2.处理厂的工艺布置
布置形式和分布区域 3.工艺流程 流程不同、设施数量和复杂程度不一样 4.扩建可能性
5.管理体制
远距离控制、无人值守、委托管理 6.经济因素 降低建设和运行管理费用
• 6.1.2
监视控制项目
• 选择监视控制项目时考虑：处理厂规模、管理体制、节省
人力和自动化的程度、运行管理合理化的程度等，在明确 设计思想之后，确实掌握设施、设备与处理的状况，并为 有效地实施来选择必要的监视控制项目。 • 监视控制项目如表6.2所示。
3．集中监视控制（操作）方式 对设施整体进行监视并操作，电气控制室集中。
4．分区监视分散控制方式 系统分成若干个子系统，分区监视，分散控制。
5．集中监视分散控制方式 中央控制室监视，分区控制。
6．集中管理式分区监视分散控制方式
在分区监视和分区控制中加上管理功能。
监视控制方式选择,应考虑的事项：
第六章 污水处理厂监视控制与自动控制
6.1 监视控制方式与项目的选择 6.2 监视控制仪表设备的选择 6.3 污水处理厂的计算机控制系统（略）
6.4
污水泵站的自动控制及其设备
6.5 生物脱氮系统的控制和优化
6.6 厌氧生物处理系统的过程控制
6.7 SBR的控制与优化 6.8 生物除磷系统的控制与优化
6.9
污水处理厂的自动控制及应用
给水排水工程仪表和控制复习
给水排水工程仪表复习第一章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。
2．自动控制系统的分类？答：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；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。
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。
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有哪些常用调节规律，它们的表达式？答：常用控制方式有：(1)双位控制；(2)比例控制；(3)比例积分控制；(4)比例积分微分控制。
)()(t e K t P c ⋅=∆；⎰=∆edt T t P i 1)(；⎰+=∆edt T K e K t P i c c )(；)()(d c dtde T e K t P +=∆；))(d i c c dtde T edt T K e K t P ++=∆⎰ 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、分配律、吸收律、反置关系。
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’’；当相应的偶数个格(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。
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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）将控制点设在最不利点处，直接按最不利点水压进行工况调节；（2）将控制点设于水泵出口，按该点的水压进行工况调节，间接地保证最不利点的水压稳定。