自动化仪表与过程控制

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自动化仪表及过程控制

自动化仪表及过程控制

第一章绪论本章提要1.过程控制系统的基本概念2.过程控制的发展概况3.过程控制系统的组成4.过程控制的特点及分类5.衡量过程控制系统的质量指标授课内容第一节过程控制的发展概况1.基本概念过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。

(P3) 过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。

(P3)2.过程控制的重要性z进入90年代以来自动化技术发展很快,是重要的高科技技术。

过程控制是自动化技术的重要组成部分。

在现代工业生产过程自动化电过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。

3.过程控制的发展概况z19世纪40年代前后(手工阶段):手工操作状态,凭经验人工控制生产过程,劳动生产率很低。

z19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段):过程控制发展的第一个阶段,一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。

主要特点:检测和控制仪表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表);过程控制系统结构------单输入、单输出系统;被控参数------温度、压力、流量和液位参数;控制目的------保持这些参数的稳定,消除或者减少对生产过程的主要扰动;理论-----频率法和根轨迹法的经典控制理论,解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。

z19世纪60年代(综合自动化阶段):过程控制发展的第二个阶段,工厂企业实现车间或大型装置的集中控制。

主要特点:检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表,计算机控制系统的应用,实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC);过程控制系统结构------多变量系统,各种复杂控制系统,如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统;控制目的------提高控制质量或实现特殊要求;理论-----除经典控制理论,现代控制理论开始应用。

过程控制及自动化仪表总结

过程控制及自动化仪表总结

练习题
一台具有比例积分控制规律的DDZ-III型控制器, 其比例度δ为200%时,稳态输出为5mA。在某瞬 间,输入突然变化了0.5 mA,经过30s后,输出由 5mA变为6mA,试问该控制器的积分时间TI为多 少?
比例积分控制器,列写出PI控制算式。KP =1, TI=2分钟,当输入是幅值为A的阶跃信号时,2分 钟后输出的变化量是多少?


练习题
什么是仪表的测量范围及上、下限和量程?彼此 有什么关系?
练习题
什么是仪表的测量范围及上、下限和量程?彼此 有什么关系? 用于测量的仪表都有测量范围,测量范围的最 大值和最小值分别称为测量上限和测量下限, 量程是测量上限值和测量下限值的差,用于表 示测量范围的大小。 已知上、下限可以确定量程,但只给出量程则 无法确定仪表的上、下限以及测量范围。
4、简单控制系统
n 了解简单控制系统的结构、组成及作用 n 掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般 原则 n 了解各种基本控制规律的特点及应用场合 n 掌握控制器正、反作用确定的方法 n 掌握控制器参数工程整定的方法
主要内容
★分析给定的系统 ★制定控制方案 被控对象、被控变量、操纵变量、执行器、控制器 ★画出控制系统的方框图 ★选择执行器的气开、气关 ★选择控制器的控制规律

差压式液位计的工作原理是什么?当测量密闭 有压容器的液位时,差压计的负压室为什么一定 要与气相相连接?
练习题
差压计三阀组的安装示意图如图所示, 它包括两个切断阀和一个平衡阀。 安装三阀组的主 要目的是为了在开 停表时,防止差压计单向受到很大的 静压力,使仪表产生附加误差,甚至 损坏。为此,必须正确地使用三阀组。 具体步骤是:
★选择控制器的正作用、反作用

[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表

[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表

第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具,它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。

在自动控制系统中,过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求。

过程控制仪表包括调节器(也叫控制器)、执行器、操作器,以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

过程控制仪表的分类:●按能源形式分类:液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。

●按结构形式分类: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、集散控制装置等。

[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体,附加某些控制机构而组成。

基地式控制仪表特点:—般结构比较简单、价格便宜.它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录,而已还具有控制功能,因此它比较适用于单变量的就地控制系统。

目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。

[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元,各单元之间采用统一信号进行联系。

使用时可根据控制系统的需要,对各单元进行选择和组合,从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。

特点:使用灵活,通用性强,同时,使用、维护更作也很方便。

它适用于各种企业的自动控制。

广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。

[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。

它以模拟器件为主,兼用模拟技术和数字技术。

整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成,控制柜内安装的是具有各种功能的组件板,采用高密度安装,结构紧凑。

这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。

自动化仪表与过程控制实验指导书

自动化仪表与过程控制实验指导书

扰动 设定值 上水箱 电动阀 e
调节器 反馈值 上水箱 液位变送器 图1-2 五、实验步骤 1、按附图单容液位控制实验接线图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台背面右侧的通讯口(在电源插座旁)与上位机连 接。 3、将手动阀门1V1、1V10、V4、V5打开,其余阀门全部关闭。 4、先打开实验对象的系统电源,然后打开控制台上的总电源, 再打开仪表电源。 5、整定参数值的计算 设定适当的控制参数使过渡过程的衰减比为4:1,整定参数 值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。 表1 阶跃反应曲线整定参数表
再打开仪表电源。 5、设置智能调节器参数(可在仪表上直接设置,也可在计算机 上设置),其需要设置的参数如下:(未列出者用出厂默认值) (1)主调节器 SV=20 (参考值) dF=0.3 (参考值) CtrL=1 P=30 (参考值) I=60 (参考值) d=0 (参考值) Sn=33 Dip=2 (参考值) dIL=0 dIH=50 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=0 Addr=2 run=1 (2)副调节器 dF=0.3 (参考值) CtrL=1 P=36 (参考值) I=15 (参考值) d=0 (参考值) Sn=32 Dip=1 (参考值) dIL=0 dIH=800 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=8 Addr=1 run=1 具体请详细阅读调节器使用手册
dHAL=9999 dlAL=9999 dF=0.5 (参考值) Ctrl=0 Sn=33 Dip=1 (参考值) dIL=0 dIH=50 Alp=2 OP1=0 具体请详细阅读调节器使用手册 5、在控制板上打开水泵1、位控干扰。 6、在信号板上打开上水箱输出信号。 六、 思考建议 在什么样的情况下适合采用位式控制。

自动化仪表与过程控制考试总结-1

自动化仪表与过程控制考试总结-1

前言+第一章1、自动化仪表:是实现工业生产过程自动化的重要工具,它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。

在自动控制系统中,自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程的自动化,使被控变量达到预期的要求。

2、过程控制仪表包括:检测仪表、调节仪表(也叫控制器)、执行器,以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

3、过程控制系统的主要任务是:对生产过程中的重要参数(温度、压力、流量、物位、成分、湿度等)进行控制,使其保持恒定或按一定规律变化。

4、标准信号制度:国际电工委员会规定:过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA,直流电压1-5V。

我国DDZ型仪表采用的标准信号:DDZ-Ⅰ型和DDZ-Ⅱ型仪表:0-10mA。

DDZ-Ⅲ型仪表:4-20mA。

5、我国的DDZ型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。

6、采用电流信号的优点:电流不受传输线及负载电阻变化的影响,适于远距离传输。

动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。

对于要求电压输入的受信仪表和元件,只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。

7、采用直流信号的优点:a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在移相问题;b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。

8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件,能将温度信号转换成电势信号(mV)。

特点:结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。

一般用于测量500~1600℃之间的温度。

9、热电偶的测温原理:将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路,若两个连接点温度不同,回路中会产生电势。

此电势称为热电势,并产生电流。

10、对于确定的热电偶,热电势只与热端和冷端温度有关。

11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。

12、热电阻:对于500℃以下的中、低温,热电偶输出的热电势很小,容易受到干扰而测不准。

《自动化仪表和过程掌控》练习题与参考的答案

《自动化仪表和过程掌控》练习题与参考的答案

《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案、填空题1、过程控制系统一般由控制器执行器被控过程和测量变送等环节组成。

2、仪表的精度等级又称准确度级,通常用引用误差 作为判断仪表精度等级的尺度。

3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n、超调量C和过渡过程时间t s ;静态质量指标有稳态误差eSS 。

4、真值是指被测变量本身所具有的真实值,在计算误差时,一般用或相对真值约定真值来代替。

5、根据使用的能源不同,调节阀可分为气动调节阀动调节阀三大电动调节阀和—液类。

&过程数学模型的求取方法一般有机理建模试验建模和混合建模。

7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差),但引入积分作用会使系统稳定性下降。

8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为和变比值控制三种。

并联在被控过程上,使其对过程中的纯滞后进行补偿。

10、随着控制通道的增益K 。

的增加,控制作用增强,克服干扰的能力最系统的余差减小,最大偏差减小。

口、从理论上讲,干扰通道存在纯滞后,不影响系统的控制质量。

12、建立过程对象模型的方法有机理建模和系统辨识与参数估计 13、控制系统对检测变送环节的基本要求是准确、讯速和可靠。

14、控制阀的选择包括结构材质的选择、□径的选择、流量特性的选择吊正反作用的选择。

15、防积分饱和的措施有对控制器的输出限幅、限制控制器积分部分的输出和积分切除法。

16、如果对象扰动通道增益K f 增加,扰动作用增强,系统的余差增大,最大偏差增大。

17、在离心泵的控制方案中,机械效率最差的是通过旁路控制。

二、名词解释题】、衰减比答:衰减比n定义为:n=——B2衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。

为保证系统足够的稳定程度,一般取衰减比为4:110:1。

2、自衡过程答:当扰动发生后,无须外加任何控制作用,过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。

称该类被控过程为自衡过程。

单闭环比值控制值控制双闭环比 9、Smith预估补偿原理是预先估计出被控过程的数学模型,然后将预估器3、分布式控制系统答:分布式控制系统DCS,又称为集散控制系统,一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系统。

自动化仪表与过程控制课程设计

自动化仪表与过程控制课程设计

自动化仪表与过程控制课程设计引言自动化是现代科学技术的重要分支之一,是制造业和生产过程中提高企业自动化水平的重要手段。

而在自动化过程中,仪表的作用愈发重要,是自动化控制的重要组成部分。

因此,在工科专业中,自动化仪表与过程控制课程的设计至关重要。

本文将介绍一份适用于大学本科工科专业的自动化仪表与过程控制课程设计,主要针对课程设置、课程内容及教学方法进行说明。

课程设置本课程适用于大学自动化、机电、电子等工科专业及相关专业的本科生。

设置为必修课程。

课时数:64学时,分为48学时的理论课和16学时的实验课。

课程内容第一章仪表基础知识1.1 仪表的定义及分类1.2 量的概念1.3 误差及其类型1.4 仪表的精度1.5 温度补偿技术1.6 信号变换与传输第二章传感器2.1 传感器的概述2.2 压力传感器2.3 温度传感器2.4 液位传感器2.5 光电传感器2.6 传感器的选择和应用第三章过程控制基础3.1 进程控制的基本概念3.2 线性控制系统3.3 非线性控制系统3.4 离散控制系统3.5 工艺数学模型3.6 控制系统的组成要素第四章模拟控制技术4.1 信号的超前/滞后、反向作用及校正4.2 模拟控制系统的组成4.3 PID控制器4.4 模拟控制器的调节4.5 工业过程控制的典型应用第五章数字控制技术5.1 数字控制系统的组成5.2 采样定理及信号处理5.3 数字控制器5.4 数字化控制系统的参数调节5.5 数字化控制器的应用第六章实验6.1 传感器基本实验及性能测试6.2 测量实验6.3 PID控制实验6.4 数字化控制实验教学方法本课程采用理论授课与实验相结合的教学方法。

理论授课重点讲解基础理论知识,注重理论与实际应用的结合,引导学生了解自动化及仪表测控原理,为后续应用理论打下基础。

实验课重点围绕课程内容,从器件的使用、检测及调整、故障分析与处理等角度进行讲解,让学生实际操作并获得实际经验。

在平时教学过程中,老师应设置互动环节,引导学生思考、发问、交流,以达到更好的教学效果。

过程控制与自动化仪表

过程控制与自动化仪表

第一章1、不设反馈环节的,称为开环控制系统;设有反馈环节的,称为闭环控制系统。

2、开环控制是最简单的一种控制方式。

它的特点是,仅有从输入益到输出端的前向通路,而没有从输出端到输入端的反馈通路。

3、开环控制系统的特点是:操纵情度取决于组成系统的元器件的精度,因此对元器件的要求比较高。

4、开环控制系统普通是根据经验来设计的。

5、为了实现系统的自动控制,提高控制精度,可以改变控制方法,増加反馈回路来构成闭环控制系统。

6、系统的输岀量通过测量变送元件返回到系统的输入端,并和系统的输入量作比较的过程就称反馈。

7、如果输入量和反馈量相减则称为负反馈;反之若二者相加,则成为正反馈。

8、闭环控制系统的自动控制或者自动调节作用是基于输出信号的负反馈作用而产生的,所以经典控制理论的主要研究对象是负反馈的闭环控制系统,研究目的是得到它的普通规律,从而可以设计岀符合要求的、满足实际需要的、性能指标优良的控制系统。

9、由人工来直接进行的控制称为人工控制。

10、人在控制过程中起到了祖测、比较、判断和控制的作用,而这个调基过程就是n栓测偏差、纠正偏差”的过程。

11、液位变送器代替玻璃管液位计和人眼;控制器代替人脑;调节阀代替人手。

过程控制系统普通由自动化装置及生产装置两部份组成。

生产装置包括:被控对象;自动化装置包括:变送器,控制器,执行器。

12、系统的各种作用虽:①被控变量②设定值③测量值④控制变量⑤扰动量⑥偏差13、在生产过程中,如果要求控制系统使被控变量保持在一个生产指标上不变,或者说要求工艺参数的设定值不变,则将这种控制系统称为定值控制系统。

14、该定值是一个未知变化虽的控制系统称为随动控制系统,又称为自动跟踪系统。

15、程序控制系统的设定直也是变化的,但它是时间的已知函致,即頑定直按一定的时间顺序变化。

16、过程控制系统有两种状态:①系统的稳态②系统的动态。

17、过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。

过程控制的发展概述 自动化仪表与过程控制 教学课件

过程控制的发展概述 自动化仪表与过程控制 教学课件
布式控制 4. 所依赖的理论:状态反馈、最优控制、解藕控
制、自适应控制
1-2 过程控制的特点 任务和 要求
过程控制的特点 1. 系统由系列化生产的过程检测仪表组成 2. 被控过程复杂多样:多惯性环节、大惯性、 大时延、非线性(水流在雷诺数以上阻力增 大)、分布参数系统(温度场的控制)、时变 系统(飞船的质量在不断减少) 3. 控制方案十分丰富 4.控制过程多属慢参量控制 5.定值控制是主要形式
σ |emax| :动态误差
残余偏差
e(∞)=r- y(∞)
r 为设定值给定的输出量 当为定值调节时,r=0,则e(∞)=- y(∞)
e(∞)为静态偏差
调节时间和振荡频率
ts :当y(t)进入y(∞) 的5%或2%时所用 的时间。
当n不变时,振荡频率越高,调节时间越短, 故振荡频率也可表示调节的快速性。
图1-6
衰减比和衰减率
衰减比:n=y1/y3, 常用n= 4 : 1 衰减率: ψ=(y1-y3)/y1, 常用ψ=0.75=75% n和值阶跃:超调量 σ=y1/y(∞) × 100%
对二阶系统: 1/ n10% 0
扰动值阶跃:动态误差|emax|=|y1+ y(∞) |
上面的ts,ωc表明快速性
误差积分指标
误差积分: IE=∫e(t)dt 只表示误差 绝对积分: IAE=∫|e (t)|dt 全部误差 平方误差积分ISE=∫e2(t)dt 强调动差 时间与绝对误差积分ITAE=∫t|e(t)|dt 强调静

作业 P8 1-4
(SPC) 3.采用复杂控制:串级、前馈-反馈复合控制、
Smith预估控制、比值、均匀、选择性控制 4. 所依赖的理论向现代控制理论过渡

自动化仪表与过程控制第六版答案

自动化仪表与过程控制第六版答案

自动化仪表与过程控制第六版答案0-1自动化仪表是指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?自动化仪表:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表:由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2 DDZ-I型与DDZ-I型仪表的电压,电流信号输出标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?P5第二段0-3什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分?P5~60-4什么是仪表的精确度﹖试问一台量程为-100~100C,精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1摄氏度1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么叫热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?答:a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流。

b、铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜。

c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。

d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品。

1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?答: a、在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性。

b、连接导线为铜线,环境温度变化,则阻值变,若采用平衡电桥三线连接,连线R使桥路电阻变化相同,则桥路的输出不变,即确保检流计的输出为被测温度的输出。

1-3说明热电偶温度变送器的基本结构,工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。

在什么情况下要做零点迁移?答:a、结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路、放大电路及反馈电路三部分。

工业自动化仪表与过程控制

工业自动化仪表与过程控制

工业自动化仪表与过程控制您的位置:考核练习 >> 习题浏览选择题1一、单项选择题1、由于节流装置造成流束局部收缩,在流束截面积最小处的静压力()(分数:1分)A. 最高B. 最低C. 为平均压力D. 无关正确答案:B 2、定值调节系统是一个()调节系统(分数:1分)A. 开环B. 闭环C. 随动D. 比值正确答案:B 3、在热电阻的测量电路里,有热电阻和测量仪表,在对于接线的二线制、三线制、四线制的说法里,不正确的是( )。

(分数:1分)A. 在二线制里,导线不宜过长B. 二线制电路连接仪表与三线制无误差区别C. 在三线制里测量精度比二线制高D. 在高精度测量的场合,采用四线制方式正确答案:B 4、若设计Smith补偿控制,则Smith补偿器模型的取决于(分数:1分)A. 扰动通道的传递函数B. 被控过程的数学模型C. 控制器的模型D. A和B正确答案:D5、下面说法正确的是( )。

(分数:1分)A. 定值控制系统是按扰动量的大小进行调节的B. 采用前馈-反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性C. 定值控制系统是开环调节,前馈调节是闭环调节D. 前馈调节是按测量与给定的偏差大小进行调节的正确答案:B 6、.用一台量程为0~1Mpa、精度为1.5级的压力表来测量锅炉的蒸汽压力,工艺要求其测量误差不超过0.011 Mpa,此仪表精度显然不符合要求,应该选为精度为( )的另一台仪表。

(分数:1分)A. 2.0B. 1.5C. 1.0D. 2.5正确答案:C 7、根据对象特性来选择控制规律时,对于控制通道滞后小,负荷变化不大,工艺参数不允许有余差的系统,应当选用( )控制。

(分数:1分)A. 比例B. 比例积分C. 比例微分D. 微分正确答案:B 8、常见的被控参数包括流量、()、压力、温度等。

(分数:1分)A. 液位B. 转速C. 偏差D. 锅炉正确答案:A 9、在控制流程图里,T作为被检测量时,一般表示()(分数:1分)A. 液位B. 温度C. 压力D. 流量正确答案:B正确答案:C14、下面说法不正确的是()(分数:1分)A. 压力的检测与控制是保证工艺要求、生产设备和人身安全并使生产过程正常运行的必要条件B. 温度、流量、液位等往往可以通过压力来间接测量C. 工程上的压力就是物理学中的压强D. 弹性式压力表在工业上已经不常用了正确答案:D 15、过程控制仪表按信号类型不同可以分为()两种。

自动化仪表与过程控制

自动化仪表与过程控制

自动化仪表与过程控制被控对象的数学模型一、填空题(本大题共1小题,总计1分)1.滞后时间又叫时滞,它是从输入产生变化的瞬间起,到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___生变化的瞬间起,到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___二、选择题(本大题共31小题,总计62分)1.当对象受到阶跃输入作用后,被控变量如果保持初始速度变化,达到新的稳态之所需的时间称为()。

(A)时间常数(B)滞后时间(C)振荡周期(D)过渡时间2.被控对象可以存放物料量或能量的能力称为对象的()。

(A)负荷(B)容量(C)时间常数(D)惯性3.被控对象在受到输入作用后,被控变量不能立即而迅速的变化,这种现象称为()。

(A)滞后现象(B)滞后时间(C)容量滞后(D)传递滞后4.被控对象的传递滞后,输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为()。

(A)滞后时间(B)传递滞后(C)滞后现象(D)过渡滞后5.被控对象的传递滞后也称为()。

(A)容量滞后(B)纯滞后(C)过渡滞后(D)系统滞后6.一个具有容量滞后对象的反应曲如图所示,被控对象的容量滞后是()秒。

122050(A)12(B)20(C)8(D)507.操作变量的选择时干扰通道的放大系数尽可能小些,时间常数尽可能大些,干扰作用点尽量靠近(),加大对象干扰通道的容量滞后,使干扰对被控变量的影响减小。

(A)调节阀(B)被控对象(C)测量点(D)采样点8.干扰通道的()要尽可能大些。

(A)放大系数(B)时间常数(C)微分时间(D)滞后时间9.测量元件安装位置不当,会产生()。

它的存在将引起最大偏差增大,过渡时间延长,控制质量变差。

(A)放大系数(B)时间常数(C)纯滞后(D)滞后时间10.测量元件安装位置不当,会产生纯滞后。

它的存在将引起最大偏差(),过渡时间延长,控制质量变差。

(A)减少(B)增大(C)变化(D)不一定11.减少由于测量变送单元引起的纯滞后,可以选取惰性小的测量元件,减小时间常数。

2024版自动化仪表与过程控制培训教材

2024版自动化仪表与过程控制培训教材

01
反馈控制原理
将被控变量的测量值与设定值进 行比较,根据偏差进行调节,使
被控变量稳定在设定值附近。
02
前馈控制原理
根据扰动量的大小和方向,提前 对系统进行调节,以减小或消除
扰动对被控变量的影响。
03
过程控制方法
包括PID控制、模糊控制、神经 网络控制等,根据被控对象的特 点和控制要求选择合适的控制方
制定维护保养计划表
将维护保养内容按照周期进行排列, 形成计划表,方便执行和检查。
明确维护保养内容
包括仪表的清洁、润滑、紧固、调整 以及防腐等。
常见故障类型及诊断方法
01
仪表无指示或指示异常
检查电源、信号线路、传感器 等是否正常,判断是否为仪表
内部故障。
02
仪表控制失灵
检查控制阀门、执行器等是否 正常,判断是否为控制系统故
自动化仪表与过程控制培训教 材
目录
• 自动化仪表概述 • 过程控制基本原理 • 自动化仪表选型与安装 • 过程控制系统设计与实施 • 自动化仪表维护与故障排除
目录
• 过程控制系统优化与升级 • 培训教材编写与使用方法
01
自动化仪表概述
自动化仪表定义与分类
01
自动化仪表定义
02
自动化仪表分类
自动化仪表是一种能够自动完成测量、控制、显示、记录等功能的设 备,广泛应用于各种工业自动化领域。
性能评估模型构建
03
基于数据分析,构建性能评估模型,对系统性能进行量化评估。
优化策略制定及实施效果评估
1 2
瓶颈分析 针对系统性能瓶颈,进行深入剖析,找出制约因 素。
优化方案制定 根据瓶颈分析结果,制定针对性的优化方案。

过程控制与自动化仪表

过程控制与自动化仪表

过程控制与自动化仪表简介过程控制是指通过测量与调节技术来实现对工业过程的控制,以达到预定的工艺要求。

而自动化仪表则是过程控制中不可或缺的一部分,它用来测量、记录和控制各种过程变量,为过程控制提供准确的数据与反馈信息。

本文将对过程控制与自动化仪表进行详细介绍。

过程控制过程控制是指对工业过程进行监测与调节,以实现所需的工艺要求。

过程控制可以分为两种类型:开环控制和闭环控制。

开环控制开环控制是一种基本的控制方式,它仅通过设置一组固定的控制参数来实现对工业过程的控制。

开环控制没有反馈机制,因此无法对过程中的变化进行实时调节。

这种控制方式适用于对过程中变化不大的情况,例如温度或压力稳定的控制。

闭环控制闭环控制是一种更为高级的控制方式,它通过测量过程变量并与设定值进行比较,然后根据比较结果进行调整。

闭环控制能够实时监测过程中的变化,并通过反馈机制来调整控制参数,使得过程保持稳定。

这种控制方式适用于对过程变化较大的情况,例如温度、液位或流量等。

自动化仪表自动化仪表是过程控制中的核心设备,用于测量、记录和控制各种过程变量。

自动化仪表通常由传感器、执行器和控制器组成。

传感器传感器是自动化仪表中最基本的部件,用于将物理量转换为电信号。

常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器等。

传感器的选择需要根据需要测量的物理量和工艺要求来确定。

执行器执行器是用于控制过程变量的设备,它根据控制器的指令进行动作。

常见的执行器包括电动阀、电动调节阀、气动执行器等。

执行器的选择需要考虑控制要求、工作环境和应用场景等因素。

控制器控制器是自动化仪表的核心,用于接收传感器的信号并根据设定值进行控制。

常见的控制器有PID控制器、PLC控制器等。

控制器的选择需要根据控制要求和控制策略来确定。

过程控制与自动化仪表的应用领域过程控制与自动化仪表广泛应用于各个工业领域,包括石化、制药、电力、冶金等。

以下是一些典型的应用领域:石化工业在石化工业中,过程控制与自动化仪表用于监测与控制各个工艺单元,例如蒸馏塔、反应器、炉窑等。

(完整版)《自动化仪表与过程控制》课程标准

(完整版)《自动化仪表与过程控制》课程标准

《自动化仪表与过程控制》课程标准课程代码课程类别专业课程课程类型理实一体课程课程性质必修课程课程学分3学分课程学时48学时修读学期第4学期适用专业电气自动化技术合作开发企业一汽轿车有限公司、长春轨道客车股份有限公司执笔人杨华、陈刚审核人杨华1.课程定位与设计思路1.1课程定位自动化仪表与过程控制课程是电气自动化技术专业的一门专业核心课程,专业必修课程。

本课程的作用是通过学习性的工作任务教学方式,采取情境教学方法培养学生具有相应的构建过程控制系统和综合分析能力。

本课程通过前修课程高等数学、电工基础、传感器与自动检测的学习,将传感器在过程控制系统中应用和电学相关的简单电路知识融合在本课程的教学中,使复杂的理论知识变的简单,便于学生理解和掌握;通过前修课程自动控制系统中反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习,应使学生了解自动控制系统方框图的原理,并能进行初步设计。

为后续的生产过程自动控制实训、毕业设计的学习打下必要的理论知识和实践基础。

1.2设计思路整个课程设计一个大的总体项目——电加热锅炉自动控制系统开发与实施。

设计自动化仪表与过程控制系统的认识与描述、检测变送仪表、控制仪表、执行器及安全栅、被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、提高控制质量的控制系统、满足特定要求的过程控制系统共计六个教学环节,通过“教、学、做”一体化的教学方法,熟悉过程控制系统组成原理、学会仪表的使用、掌握系统调试方法,综合应用知识与各种方法,最终具备能够分析设计符合各种要求的综合过程控制系统的能力。

学习项目一预计参考学时为4学时,学习项目二预计参考学时为12学时,学习项目三预计参考学时为4学时,学习项目四预计参考学时为12学时。

学习项目五预计参考学时为10学时,学习项目六预计参考学时为6学时。

达到本学习领域的能力培养目标可获3学分。

2.课程目标在掌握过程控制基本理论和常用控制仪表知识的基础上,能熟练地使用与维护常用控制仪表,能熟练地运行与维护常用过程控制系统,较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。

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绪论●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?答:a:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具.b:由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表.●DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采用0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III型和DDZ-S型仪表中,采用国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移问题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响,适于信号的远距离传送;其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成的,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,对于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵活.●什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分.答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起来,一共只用两根导线.b. 1有利于识别仪表的断电断线等故障2不仅节省电缆布线方便,而且大大有利与安全防爆易抗干扰.3上限值较大,有利于抑制干扰4上下限的比值为5:1与气动仪表信号制对应,便于相互折算,产生较大的磁力c.图.●什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~+100℃.精确度为0.5级的测量仪表,在量程围的最大误差为多少?答:模拟式仪表的合理精确度,应该以测量围中最大的绝对误差和该仪表的测量围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工业规定,去掉百分误差的%,称为仪表精确度.一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高.x/(100+100)=0.5%x=1℃.1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?答:a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流。

b、铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜。

c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度围温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。

d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品。

1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?答:a、在-200到+500摄氏度围精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温围比热电偶低,存在非线性。

b、连接导线为铜线,环境温度变化,则阻值变,若采用平衡电桥三线连接,连线R使桥路电阻变化相同,则桥路的输出不变,即确保检流计的输出为被测温度的输出。

1-3说明热电偶温度变送器的基本结构,工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。

在什么情况下要做零点迁移?答:a、结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路、放大电路及反馈电路三部分。

b、工作原理:应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器、半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号。

c、由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿。

桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu 上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接。

当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿。

d、当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量围的下限值不相对应时要进行零点迁移。

1-4什么叫共模干扰和差模干扰?为什么工业现场常会出现很强的共模干扰?共模干扰为什么会影响自动化仪表的正常工作?怎样才能抑制其影响?答:共模干扰:电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏,使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压,这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为~.差模干扰:在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰.工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的.在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV).1-7试述节流式、容积式、涡流式、电磁式、漩涡式流量测量仪表的工作原理,精度围及使用特点。

答:a、节流式工作原理:根据流体对节流元件的推力或在节流元件前后形成的压差等可以测定流量的大小。

差压流量计:根据节流元件前后的压差测流量。

精度:正负0.5%到1%使用特点:保证节流元件前后有足够长直管段靶式流量计:使用悬在管道中央的靶作为节流元件精度:2%到3%使用特点:可用于测量悬浮物,沉淀物的流体流量转子流量计:以一个可以转动的转子作为节流元件使用特点:可从转子的平衡位置高低,直接读出流量数值b、容积式工作原理:直接安装固定的容积来计量流体。

精度:可达2%较差时亦可保证0.5%~1%使用特点:适用于高黏度流体的测量c、涡轮式工作原理:利用导流器保证流体沿轴向推动涡轮,并且根据磁阻变化产生脉冲的输出。

精度:0.25%~1%使用特点:只能在一定的雷诺数围保证测量精度。

由于有转子,易被流体中的颗粒及污物堵住,只能用于清洁流体的流量测量。

d、电磁式工作原理:以电磁感应定律为基础,在管道两侧安放磁铁,以流动的液体当作切割磁力线的导体,由产生的感应电动势测管液体的流量。

精度:0.5%~1%使用特点:只能测导电液体的流量e、漩涡式工作原理:根据漩涡产生的频率与流量的关系测定流量精度:正负0.2%~正负1%使用特点:量程比达到30:1,可测液体和气体。

1-8简述液位测量方法可以采用浮力式液位计,静压式液位计,电容式液位计,超声波液位计2-3 PID调节器中,比例度p,积分时间常数Ti,微分时间常数Td,积分增益Ki,微分增益Kd 分别有什么含义?在调节器动作过程中分别产生什么影响?若令Ti取∞,Td取0,分别代表调节器处于什么状态?答:1在比例积分运算电路中,RI,CI组成输入电路,CM为反馈元件1)比例度P=Cm/CiX100%表示在只有比例作用的情况下,能使输出量做满量程变化的输入量变化的百分数。

2)积分时间Ti=RICI Ti愈小,由积分作用产生一个比例调节效果的时间愈短,积分作用愈强。

Ti越大,积分作用越弱。

3)积分增益Ki=CM/CIXA A 为放大器增益,Ki越大,调节静差越小。

比例微分运算电路中,由Rd Cd及分压器构成无源比例微分电路4)kd为比例微分调节器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比。

5)微分时间Td=KdRdCd2,Ti取无穷时,调节器处于PD状态。

Td取零时调节器处于PI状态。

2-4 什么是PID调节器的干扰系数答:用PI,PD串联运算获得PID调节规律时,在整定参数上存在相互干扰的现象,常用干扰系数F=1+Td/Ti表示3-1集散控制系统(DCS)也叫分布式控制系统,即控制功能分散,操作监视与管理集中,主要由操作站,现场控制,通信网络三大部分组成.其中操作站作为人机接口,进行系统的集中监视操作维护与工程组态.现场控制站则是分散执行控制功能他们几只通过部的高速通道总线相连,组成计算机的局域网.控制功能分散,操作监视管理集中可以使系统在某个站发生故障时,其他回路不受影响,不至于系统全部瘫痪.其次,集中控制保证了系统实时性的要求,让操作人员以最短的时间迅速掌握整个生产过程的状态,及时进行整定调节.集中控制的缺点 :随着控制功能的集中,事故的危险性也集中了,当一台控制几百个回路的计算机发生故障时,整个生产装置全面瘫痪.3-6 什么是“现场总线”,现场总线控制系统与集散控制系统相比,有哪些优点?答:现场总线(fieldbus)是连接智能测量与控制设备的全数字式、双向传输、具有多节点分支结构的通信链路,它是用于工业自动化领域的许多局域网之一。

现场总线技术与传统的4~20mA模拟传输技术相比,其优势是明显的,首先,双向数字通信使我们不仅可以从现场纪实读取大量实时信息,而且可以根据需要,实现远程组态与维护。

其次,现场总线的网络化结构可以大大节省连接网络,降低安装费用。

此外,传统控制器中的标准功能,如PID控制算法,输入/输出处理等,均可在现场总线设备中完成,使控制功能比DCS更加分散,可减少硬件设备,降低控制系统的总成本。

最后,现场总线设备的一致性与可相互操作性,保证了现场总线系统的开放性,以及在数字通信条件下,来自不同厂商设备的互换性4-3 什么是调节阀的固有流量特性和工作流量特性?为什么流量特性的选择对控制系统的工作至关重要?答:①在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性,也叫理想流量特性。

在各种具体的使用条件下,阀芯位移对流量的控制特性,称为工作流量特性。

②从自动控制的角度看,调节阀一个最重要的特性是他的流量特性,即调节阀阀芯位移与流量之间的关系,值得指出调节阀的特性对整个自动调节系统的调节品质有很大的影响4-6电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所?答:具有一定的防燃防爆措施.安全火花:不会引起引燃.爆炸等事故的火花4-7安全火花防爆仪表设计思想:从电路设计开始就考虑防爆,把电路在短路、开断及误操作等各种状态下可能发生的火花都限制在爆炸性介质的点火能量之下,是从爆炸发生的根本原因上采取措施解决防爆问题的。

优点:防爆等级比结构防爆仪表高一级,长期使用不降低防爆等级,在危险现场进行带点测试和检修。

全部采用安全火花仪表,不能构成防爆系统。

因为对一台安全火花防爆仪表来说,它只能保证自己部不发生危险火花,对于从控制室引来的电线是否安全是无法保证的。

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