化工自动化备课笔记
化工自动化与仪表知识点整理
化工自动化与仪表知识点整理•介质中含悬浮颗粒，并且粘度较高，要求泄漏量小应选用偏心阀比较合适。
•冗余指用多个相同的模块或部件实现特定功能或数据处理。
•在顺序控制系统中，大量使用行程开关。
行程开关主要是用来把机械位移信号转换成电接点信号。
•热电阻与温度变送器配合使用时，可采用3导线制接法。
•如果对流是由于受外力作用而引起的，称为强制对流。
•因振动或碰撞将热能以动能的形式传给相邻温度较低的分子，这属于传导。
•利用标准节流装置测量流量时，在距离节流装置前后各有2D长的一段直管段的内表面上，不能有凸出物和明显的粗糙或不平现象。
•使用砝码比较法校验压力表，是将被校压力表与活塞式压力计上的标准砝码在活塞缸内产生的压力进行比较，从而确定被校压力表的示值误差。
•纯氧化铝管的耐温程度较高的绝缘材料。
•热电偶输出电压与热电偶两端温度和热极材料有关。
•铜-铜镍的补偿导线的颜色是红-白。
•一台安装在设备最低液位下方的压力式液位变送器，为了测量准确，压力变送器必须采用正迁移。
•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增大。
•一般情况下，气动活塞式执行机构震荡的原因是执行机构的输出力不够。
•定态热传导中，单位时间内传导的热量与温度梯度成正比。
•智能阀门定位器的压电阀将微处理器发出的电控命令转换成气动电位增量，如果控制偏差很大则输出连续信号。
•均匀控制系统与定值反馈控制系统的区别是均匀控制系统的控制结果不是为了使被控变量保持不变。
•对于直线特性阀，最大开度≤80%和最小开度应≥10%。
•气动调节阀类型的选择包括执行机构的选择。
•某装置低压瓦斯放空调节阀应选用快开特性。
•热电偶温度计是基于热电效应原理测量温度的。
•非法定压力单位与法定压力单位的换算，1毫米汞柱近似等于133.322帕斯卡。
•活泼金属跟活泼非金属化合时都能形成离子键。
•玻璃温度计属于膨胀式温度计。
•如果发现触电者呼吸困难或心跳失常，应立即施行人工呼吸及胸外挤压。
化工自动化备课笔记
化工自动化备课笔记1. 引言化工自动化是化学工程与自动化技术相结合的一门交叉学科，它的发展目的是通过自动化技术的应用来提高化工工艺的稳定性、安全性和经济性。
在化工自动化过程中，备课是非常重要的步骤，它可以帮助教师合理安排课程内容，提前准备教学资料，并确保教学效果的最大化。
本文将针对化工自动化备课进行详细的介绍，并提供一些备课笔记的示例。
2. 化工自动化备课的重要性在化工自动化教学中，备课是十分关键的一环。
合理的备课可以帮助教师更好地组织教学内容，提前做好教学准备，从而提高教学效率和教学质量。
以下是化工自动化备课的几个重要方面：2.1 确定教学目标备课的首要任务是确定教学目标。
教师应该明确自己想要通过这节课教给学生什么知识和能力，以及希望学生在课后能够取得什么样的学习成果。
只有明确了教学目标，备课才有针对性，才能帮助教师更好地组织教学内容。
2.2 收集教学资源备课的另一个重要任务是收集教学资源。
教师可以通过查阅教材、教学课件、网络资源等途径，收集到相关的教学素材和教学工具，为课堂教学做好准备。
此外，教师还可以自己制作一些教学素材，如实验指导书、习题集等，以便更好地进行教学。
2.3 设计教学内容和教学活动备课还包括设计教学内容和教学活动。
教师应该根据教学目标和学生的实际情况，选择适合的教学内容和教学方法，并设计相应的教学活动，如讲解、讨论、实验等。
教学内容应该有层次性、有重点，能够引导学生逐步掌握和应用化工自动化的相关知识。
3. 化工自动化备课笔记示例下面是一篇化工自动化备课笔记的示例，用于介绍化工自动化过程控制系统的基本概念：3.1 教学目标通过本节课的学习，学生应该能够：•理解化工自动化过程控制系统的基本概念；•掌握化工自动化过程控制系统的组成和工作原理；•了解化工自动化过程控制系统的应用领域和发展趋势。
3.2 教学内容1.化工自动化过程控制系统的定义和分类：–定义：化工自动化过程控制系统是指通过采集、处理和控制过程中的各种物理量，以达到提高化工生产效率、质量和安全性的目的的一种系统。
化工仪表及自动化复习(制药)汇总
第二节 对象数学模型的建立
混合建模 途径
先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后 对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予 确定。
这种在已知模型结构的基础上，通过实测数据来确定 其中的某些参数，称为参数估计。
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第三节 描述对象特性的参数
一、放大系数K
h KQ1
或
K h Q1
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第二节 对象数学模型的建立
实验建模
实验方法
研究对象特性
对象特性的实验测取法，就是在所要研究的对象上，加 上一个人为的输入作用（输入量），然后，用仪表测取并 记录表征对象特性的物理量（输出量）随时间变化的规律， 得到一系列实验数据（或曲线）。这些数据或曲线就可以 用来表示对象的特性。
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➢ 这种干扰的形式简单，容 易实现，便于分析、实验 和计算。
图1-13 阶跃干扰作用
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第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
自动控制系统在阶跃干扰作用下过渡过程的四种形式
非周期衰减过程 √
衰减震荡过程
√
对于控制质量要求不高 的场合，如果被控变量
等幅震荡过程 ？允许在工艺许可的范围
内振荡（主要指在位式 控制时），才可采用。
每个方块代表一个环节，不代表一个设备或装置，方 块间的连线只代表信号关系。
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几个常用术语 ：
（1）被控对象 需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控 对象，简称对象。
（2）被控变量 对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化） 的物理量称为被控变量。
（3）控制变量（操纵变量） 受执行器控制，用以使被控变量保 持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。
化工仪表自动化复习资料
1、化工自动化的主要内容包括自动检测系统，自动信号和联锁保护系统，自动操纵及自动开停车系统和自动控制系统。
2、自动控制系统的基本组成包括自动化装置和被控对象，其中自动化装置包括测量元件与变送器，自动控制器和执行器。
其中，测量元件与变送器的功能是测量液位并将液位的高低转化为一种特定的、统一的输出信号；自动控制器的功能是接受变送器传来的信号，与工艺需要保持的液位高度相比较得出偏差，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；执行器的功能是能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度。
3、4、方块图中，x指设定值；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。
当x取正值，z取负值，e=x-z，负反馈；x取正值，z取正值，e=x+z，正反馈。
5、自动控制系统分类：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统。
6、方框图中每个环节表示组成系统的一个部分，称为“环节”。
两个方块之间用一条带有箭头的线条表示其信号的相互关系，箭头指向方块表示为这个环节的输入，箭头离开方块表示为这个环节的输出。
线旁的字母表示相互间的作用信号。
如上图。
7、自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。
8、静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。
当一个自动控制系统的输入（给定和干扰）和输出均恒定不变时，整个系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各个组成环节如变送器、控制器、控制阀都不改变其原先的状态，它们的输出信号也都处于相对静止状态，这种状态就是静态。
9、动态——被控变量随时间变化的不平衡状态。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态；控制系统的过渡过程是指系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程。
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。
(完整word版)化工仪表及其自动化重要知识点
1化工自动化主要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制2自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成3 FRC-305表示集中仪表盘安装的具有记录功能的流量控制仪表;工段号为3仪表序号为05p 压力T 温度F 流量I 电流L 物位 I 指示C 控制R 记录A 报警干扰因素主要有A 、B 两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。
4建立对象的数学模型方法有机理建模法、实验建模法5按给定值不同，自动控制系统分为定值,随动，程序控制系统6机理建模的依据是对象或生产过程的内部机理. 7对象特性的实验测取法有阶跃反应曲线法和矩形脉冲法。
8反应对象特性的参数：放大系数K 、时间常数T 和滞后时间t9 纯滞后一般是由于介质的输送或热的传递需要一段时间而引起的，而测量点选择不当，测量元件安装不合适等原因也会造成纯滞后.容量滞后一般是由于物料或能量的传递需要通过一定阻力而引起的。
10 测量误差的表示方法有绝对误差 Δ= x －x0 和 相对误差 Δ/量程11 精确度0.005 0.02 0。
05 0.1 0.2 0。
4 0。
5 1 1.5 2。
5 412 测压仪表按其转换原理不同主要分为液柱，弹性，电气,活塞式压力计13 弹性元件有弹簧 管膜片 波纹管应变片式压力传感器：测压元件是电阻应变片。
利用金属导体的电阻应变效应制成的。
压阻式压力传感器：测压元件是单晶硅片。
利用半导体的压阻效应制成输入量的变化量输出量的变化量K的14 测量稳定压力不超过上限的2/3，测脉动压力不超过1/2,测高压压力不超3/5,被测压力最小值不低于满量程的1/3.15 流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处,流体的静压力产生差异的现象称为节流现象根据能量守恒定律，动能的变化必然引起静压能的变化，所以在流体流经节流装置时必然会产生静压差.16 节流装置的形式、尺寸、取压方式以及流体的工艺条件（密度、温度、压力、雷诺数等）,当以上这些条件改变时都会影响流量的测量。
化工仪表及自动化知识要点
化工仪表及自动化知识要点第一章1化工自动化一般包括 自动检测系统、自动信号和联锁保护系统、自动操纵及自动开停车系统、自动控制系统。
2自动控制系统的基本组成1）被控对象 2）自动化装置：测量元件与变送器、自动控制器、执行器3自动控制系统方框图4自动控制系统的方框图与控制流程图的区别：方框图中的每一个方框都代表一个具体的装置。
方框与方框之间的连接线，只是代表方框之间的信号联系，并不代表方框之间的物料联系。
方框之间连接线的箭头也只是代表信号作用的方向，与工艺流程图上的物料线是不同的。
工艺流程图上的物料线是代表物料从一个设备进入另一个设备，而方框图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向相一致。
5在自动控制系统将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做被控对象，简称对象。
6生产过程中所要保持恒定的变量，称为被控变量。
7工艺上希望保持的被控变量数值，即给定值。
8具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。
9自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。
10与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控（工艺）变量是不反馈到输入端的。
11仪表位号是由字母代号组合和阿拉伯数字编号两部分组成。
第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能阿拉伯数字编号写在圆圈的下半部，其第一位数字表示工段号，后续数字（二位或三位数字）表示仪表序号。
12将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量的给定值是否变化和如何变化来分类，这样可将自动控制系统分为三类，即定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
13静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态；动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
14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。
15采用阶跃干扰的优点：（1） 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。
化工仪表及自动化知识点整理
化工仪表及自动化知识点整理在化工生产过程中，化工仪表及自动化技术起着至关重要的作用。
它不仅能够实时监测生产过程中的各种参数，还能实现对生产设备的自动控制，从而提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本以及保障生产安全。
下面，我们来对化工仪表及自动化的一些重要知识点进行整理。
一、化工仪表的分类与特点化工仪表种类繁多，按照测量参数的不同，可以分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表等。
温度仪表用于测量化工生产中的温度，常见的有热电偶、热电阻等。
热电偶基于热电效应工作，测量范围广，但精度相对较低；热电阻则是利用电阻值随温度的变化来测量温度，精度较高，但测量范围相对较窄。
压力仪表用于测量压力，包括压力表、压力变送器等。
压力表结构简单，直接显示压力值；压力变送器则将压力信号转换为标准电信号输出，便于远程监测和控制。
流量仪表用来测量流体的流量，常见的有节流式流量计、转子流量计、电磁流量计等。
节流式流量计通过测量节流元件前后的压差来计算流量；转子流量计基于浮子在锥形管内的位置变化来反映流量；电磁流量计则是利用电磁感应原理测量导电液体的流量。
液位仪表用于测量液位，有玻璃管液位计、差压式液位计等。
玻璃管液位计直观简单，但适用范围有限；差压式液位计通过测量液位产生的压差来确定液位高度。
二、化工自动化系统的组成化工自动化系统通常由被控对象、检测仪表、控制器和执行器四部分组成。
被控对象是需要进行控制的生产设备或过程，例如化学反应器、精馏塔等。
检测仪表用于获取被控对象的各种参数信息，并将其转换为易于处理和传输的信号。
控制器是自动化系统的核心，它根据检测仪表提供的信号，按照预定的控制策略计算出控制信号。
执行器则根据控制器的输出信号，对被控对象进行操作，实现控制目的。
常见的执行器有调节阀、变频器等。
三、自动控制系统的分类根据不同的分类标准，自动控制系统可以分为多种类型。
按照给定值的形式，可分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
化工仪表及自动知识点
化工自动化的重要内容p31、自动检测系统利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。
2、自动信号和连锁保护系统生产过程中，有时由于一些偶然因素的影响，导致工艺参数超出允许的变化范围而出现不正常情况时，就有引起事故的可能。
为此，常对某些关键性参数设有自动信号联锁装置。
工艺参数>允许范围→报警（提醒）工艺参数>允许极限值→联锁保护（紧急措施）3、自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。
自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。
4、自动控制系统生产过程中各种工艺条件不可能是一成不变的。
对生产过程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，为此目的而设置的系统就是自动控制系统。
方块图p6图1 自动控制被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。
被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控变量。
操纵变量：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。
干扰（扰动）：除控制变量（操纵变量）以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素称为干扰。
设（给）定值：工艺规定被控变量所要保持的数值。
偏差：偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。
但能获取的信息是被控变量的测量值而非实际值，因此，在控制系统中通常把设定值与测量值之差定义为偏差P&ID图二、过渡过程p12 （134无接触2有接触与xy轴）过渡过程受到干扰作用后系统失稳，在控制系统的作用下，被控变量回复到新的平衡状态的过程。
在分析和设计控制系统时，往往选定阶跃信号作为输入。
非周期衰减过程等幅振荡过程发散振荡过程t ()y t 0 B 'B ()e ∞3t 2t 1t C 25±±稳定误差范围：％或者％的新稳态值非周期衰减过程：被控变量在给定值的某一次作缓慢变化，没有来回波动，最后稳定在某一数值上衰减振荡过程：被控变量上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一数值上（最好） 等幅振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变发散震荡过程：被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定值越来越远（最危险）阶跃干扰作用下的过渡过程（设定值固定，加一阶跃干扰）——定值系统最大偏差e max ：e max =B+C 衰 减 比n ：n=B/B ’余差 e(∞)：e(∞)=c=y (∞) 过渡时间t p ：t p =t 3 振荡周期：t 2- t 1自动控制系统希望的结果： 最大偏差（超调量）：越小越好 衰减比：n ＝1等幅振荡 n ＜1发散振荡 n ＞1衰减振荡 不振荡为了保持有足够的稳定程度，衰减比一般取为4：1至10：1；这种过渡过程不是最优的结果。
化工知识点笔记总结
化工知识点笔记总结一、化工基础知识1. 化工的定义化工是指利用化学原理和技术进行化学变化和传递的工程领域。
它是一门探索原子和分子结构的学科，是研究物质变化规律及其技术应用的学科。
2. 化学反应原理化学反应是指原子、离子或分子之间发生变化，生成新的化学物质的过程。
常见的化学反应包括氧化、还原、酸碱反应等。
3. 化学平衡化学平衡是指在一个封闭系统中，化学反应达到一定稳定状态的过程。
在平衡状态下，反应物和生成物的浓度保持一定比例。
4. 化学动力学化学动力学研究化学反应速率及其影响因素的学科。
它描述了化学反应随时间变化的规律，并研究了影响反应速率的因素。
二、化工工艺1. 化工反应器反应器是进行化学反应的装置，按照其结构和操作方式可分为批量反应器、连续反应器和间歇反应器。
常见的反应器类型包括釜式反应器、固定床反应器和流化床反应器等。
2. 化工分离技术化工分离技术用于将混合物中的不同物质分离出来，常见的分离技术包括蒸馏、结晶、萃取、吸附等。
3. 化工传热技术化工传热技术用于控制反应温度、加热或冷却反应物料。
常见的传热技术包括换热器、冷却器、加热炉等。
4. 化工流程控制化工流程控制是指根据反应过程的需要，对生产过程进行控制和调节。
常见的流程控制设备包括阀门、计量泵、传感器等。
三、化工安全与环保化工生产过程中存在着各种化学危险，如爆炸、中毒、火灾等。
必须采取有效的安全措施来预防和控制这些危险。
2. 化工安全管理化工安全管理是指为了减少和防止化工事故的发生，采取一系列管理措施的过程。
包括事故预防、事故应急处理、安全监测等方面。
3. 化工环保技术化工环保技术是指在化工生产过程中采取措施，减少对环境的污染和破坏。
包括废气处理、废水处理、固体废弃物处理等方面。
4. 化工事故应急处理化工事故应急处理是指发生化工事故后，采取紧急措施，减少事故对人员和环境的伤害。
包括组织撤离、紧急救援、事故调查及处理等方面。
四、化工领域应用1. 石油化工石油化工是指利用石油和天然气等化石燃料作为原料，生产各种化工产品的工业领域。
化工仪表与自动化知识点
知识点1自动化系统的分类:自动检测系统，自动信号和联锁保护系统，自动操纵及自动开停车系统，自动控制系统知识点2开环系统：自动机在操作时，一旦开机，就只能是按照预先规定好的程序周而复始地运转。
这时被控变量如果发生了变化，自动机不会自动地根据被控变量的实际工况来改变自己的操作。
闭环系统：有针对性地根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近于所希望的状态。
知识点3自动控制系统的分类：定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统知识点4静态——被控变量不随时间而变化的平衡状态（变化率为0，不是静止）。
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态。
知识点5控制系统的品质指标假定自动控制系统在阶跃输入作用下，被控变量的变化曲线如下图所示，这是属于衰减振荡的过渡过程知识点6研究对象的特性，就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系。
这种对象特性的数学描述就称为对象的数学模型。
分为静态数学模型和动态数学模型知识点7数学建模有机理建模，实验建模和混合建模知识点8放大系数：在稳定状态时，对象一定的输入就对应着一定的输出，这种特性称为对象的静态特性。
K 在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
K 越大，就表示对象的输入量有一定变化时，对输出量的影响越大，即被控变量对这个量的变化越灵敏。
时间常数越大，表示对象受到干扰作用后，被控变量变化得越慢，到达新的稳定值所需的时间越长。
当对象受到阶跃输入后，被控变量达到新的稳态值的63.2％所需的时间，就是时间常数T ，实际工作中，常用这种方法求取时间常数。
显然，时间常数越大，被控变量的变化也越慢，达到新的稳定值所需的时间也越大。
知识点9大气压力绝对压力表压p p p -=绝对压力大气压力真空度p p p -=知识点10弹性式压力计:弹性式压力计是利用各种形式的弹性元件，在被测介质压力的作用下，使弹性元件受压后产生弹性变形的原理而制成的测压仪表。
化工自动化备课笔记
化工自动化备课笔记1、了解何为(过程)自动化和自动化技术、自动化外表的简要进展过程2、把握如何来构筑一个操纵系统[教学重点]：自动化技术、自动化外表的简要进展过程[教学难点]：如何来构筑一个操纵系统[教学时数]：1[教学内容]：第一章绪论1.1 何为(过程)自动化：从工艺的眼光来看在工艺设备上，配备一些自动化装置，用它们来代替操作人员的〔部分〕直截了当劳动，使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，也即：用自动化装置来治理设备〔生产过程〕，使之正常运行换一种说法所谓自动化是使工艺参数保持在需要的值或者状态上，或者使生产过程按照一定的程序或者步骤运行，保证生产过程运行在最正确状态所谓〝自动操纵〞是指应用自动化仪器外表或自动操纵装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行操纵，使之有目的地修正被控对象的动力学行为，以达到预期的状态或满足预期的性能要求。
什么缘故要实现自动操纵？缘故一：代替人的劳动，减轻劳动强度，提高生产效率缘故二：炼油、化工、冶金、电力、生物、制药等工业过程的生产规模越来越向大型化、复杂化方向进展，各种类型的自动操纵技术差不多成了现代工业生产实现安全、高效、优质、低耗的差不多条件和重要保证1.2 如何来构筑一个操纵系统？1.3自动化技术的简要进展过程1、操纵理论的简要进展过程自动操纵的本质：是指应用自动化仪器外表、自动操纵装置代替人，自动地对仪器设备或工业生产过程进行操纵，使之有目的地修正被控对象的动力学行为，以达到预期的状态或满足预期的性能要求操纵问题的本质：确实是要求基于对象内在的动力学本质和规律，运用适当的数学工具求取问题的解。
〝操纵〞这一概念本身即反映了人们对战胜自然与外在的期望，作为自动操纵科学的核心的操纵理论与技术也自然而然地在人们战胜自然与改造自然的历史中进展起来。
2、经典操纵理论1868年J.C. Maxwell 为了解决蒸汽机调速器的精度和稳固性之间的矛盾，第一提出了微分方程模型和稳固性分析的数学方法，从微分方程角度讨论了调剂器系统可能产生的不稳固现象，他所发表的〝论调剂器〞是目前比较公认的第一篇操纵理论论文。
化工自动化基础
化 工 自 动
被控对象控制通道的静态特性──放大倍数K0希望大些。 K0大表明操纵变量对被控变量有足够大的灵敏度，使控 制作用更为有效。被控对象的放大倍数K0，可以通过整 定控制器的放大倍数KC来补偿。被控对象、控制阀和控
化
制器的方块图是串联的，见下图。根据方框图规则，串
基
联环节的放大倍数是相乘关系。控制阀的放大倍数一般
（
幻 （３）程序控制系统 （顺序控制系统） 这类系统的设定
灯 课
值也是变的，但它是一个已知的时间函数，即生产技术指
件 标需按一定的时间程序变化。设定值不断变化，并要求系
） 统的输出也跟着变化
三、 过渡过程的品质指标
本节知识问答： 1. 什么是控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？ 2. 怎样衡量控制质量的好坏？衡量控制质量的品质指标
自
y
C
动
化
基
E
础
D
（
幻
t
灯 课
τ0
件 ）
AB
纯滞后对控制质量的影响
8.控制通道动态特性对被控变量的影响
控制通道无纯滞后时，当控制器在t0时间接受正
化
信号而产生校正作用A，从t0 以后被控变量沿曲线D变
工 化；当控制通道有纯滞后τ0时，控制器虽在t0时间后
自 发出了校正作用，由于纯滞后存在，施加给被控变量
至于被控对象扰动通道的放大倍数Kf应愈小愈好。
这表示扰动对被控变量的影响不大，过渡过程的超调量
化 工 自
不大，故确定控制系统时，要考虑被控对象扰动通道的 静态特性。
动 化
8.控制通道动态特性对被控变量的影响
基
控制器的较正作用，是通过控制通道加于被控对象
化工自动化基础
第五节 复杂控制系统
化工自动化基础
第五节 复杂控制系统
串级控制系统的构成及方块图：
串级控制系统是由两个检测变送器、两个 调节器、一个调节阀组成。两个调节器是 串联工作的，其中主调节器的输出作为副 调节器的设定值，副调节器输出控制调节 阀。
化工自动化基础
第五节 复杂控制系统
串级控制系统方块图：
具有较好的控制性能，应用范围广。 各种化工过程常用的控制规律如下： 液位：一般控制要求不高，用P或PI控制
作用。 流量：一般用PI控制作用。 压力：用P或PI控制作用。 温度：用PID控制作用。
化工自动化基础
第二节 调节器及基本调节规律
2、 调节器的类型
按结构和组成的形式分有基地式调节器 、单元组合式调节器、组合式电子控制装 置、可编程调节器和集中分散型控制装置 五种。我厂现在主要使用的是可编程调节 器和集中分散型控制装置。
化工自动化基础
第五节 复杂控制系统
化工自动化基础
第五节 复杂控制系统
前馈控制与反馈控制的几点不同： 1、系统检测信号的不同:反馈控制检测的
是被控变量；前馈控制检测的是扰动量。 2、系统控制的依据不同：反馈控制依据是
偏差大小；前馈控制的依据是扰动量的大小 。
3、控制模式不同：反馈控制采用常规的 PID控制调节器；前馈控制采用的是引入补 偿装置对扰动量进行补偿校正。补偿效果不 通过反馈进行检验。
第二节 调节器及基本调节规律
1.3 微分控制（D） 它的控制规律是：调节器的输出变化量与
输入偏差随时间的微分成正比，数学表达 式为：
从该表达式看出：其输出信号的大小，只 与偏差变化的速度有关，而与偏差的大小 无关。当偏差再大而无变化时，该调节器 的输出也为零。
化工仪表及自动化知识点 (2)
1、方框图四要素:控制器、执行器、检测变送器、被控对象。
2、自动控制系统分为三类:定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。
3、控制系统的五个品质指标:最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。
4、建立对象的数学模型的两类方法:机理建模、实验建模。
5、操纵变量:具体实现控制作用的变量。
6、给定值:工艺上希望保持的被控变量的数值。
7、被控变量:在生产过程中所要保持恒定的变量。
8、被控对象:承载被控变量的物理对象。
9、比例度:就是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数,即100%/min max min max ⨯--=）（p p p x x e δ。
10、精确度(精度):数值上等于允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号。
允许相对误差100%-⨯±=测量范围下限值测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ 11、变差:就是指在外界条件不变的情况下,用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时,被测量值正行与反行得到的两条特性曲线之间的最大偏值。
12、灵敏度:在数值上等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离。
13、灵敏限:就是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。
14、表压＝绝对压力－大气压力;真空度＝大气压力－绝对压力。
15、压力计的选用及安装:(1)压力计的选用:①仪表类型的选用:仪表类型的选用必须要满足工艺生产的要求;②仪表测量范围的确定:仪表的测量范围就是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。
③仪表精度级的选取:仪表精度就是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。
(2)压力计的安装:①测压点的选择;②导压管的铺设;③压力计的安装。
16、差压式流量计与转子流量计的区别:差压式流量计就是在节流面积不变的条件下,以差压变化来反映流量的大小(恒节流面积,变压降);而转子式流量计却就是以压降不变,利用节流面积的变化来测量流量的大小(恒压降,变节流面积)。
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[教学目的要求]：
1、了解何为(过程)自动化和自动化技术、自动化仪表的简要发展过程
2、掌握如何来构筑一个控制系统
[教学重点]：自动化技术、自动化仪表的简要发展过程[教学难点]：如何来构筑一个控制系统
[教学时数]：1
[教学内容]：
第一章绪论
1.1 何为(过程)自动化：
从工艺的眼光来看
在工艺设备上，配备一些自动化装置，用它们来代替操作人员的（部分）直接劳动，使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，也即：用自动化装置来管理设备（生产过程），使之正常运行
换一种说法
所谓自动化是使工艺参数保持在需要的值或者状态上，
或者使生产过程按照一定的程序或者步骤运行，保证生产过程运行在最佳状态
所谓“自动控制”是指应用自动化仪器仪表或自动控制装置代替人自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使之有目的地修正被控对象的动力学行为，以达到预期的状态或满足预期的性能要求。
为什么要实现自动控制？
原因一：代替人的劳动，减轻劳动强度，提高生产效率原因二：炼油、化工、冶金、电力、生物、制药等工业过程的生产规模越来越向大型化、复杂化方向发展，各种类型的自动控制技术已经成了现代工业生产实现安全、高效、优质、低耗的基本条件和重要保证
1.2 如何来构筑一个控制系统？
1.3自动化技术的简要发展过程
1、控制理论的简要发展过程
自动控制的本质：是指应用自动化仪器仪表、自动控制装置代替人，自动地对仪器设备或工业生产过程进行控制，使之有目的地修正被控对象的动力学行为，以达到预期的状态或满足预期的性能要求
进
料出
料
H
玻璃管液位计
i
q h
0q 测量
仪表 设定值 控制器
控制问题的本质：就是要求基于对象内在的动力学本质和规律，运用适当的数学工具求取问题的解。
“控制”这一概念本身即反映了人们对征服自然与外在的渴望，作为自动控制科学的核心的控制理论与技术也自然而然地在人们征服自然与改造自然的历史中发展起来。
2、经典控制理论
1868年J.C. Maxwell为了解决蒸汽机调速器的精度和稳定性之间的矛盾，首先提出了微分方程模型和稳定性分析的数学方法，从微分方程角度讨论了调节器系统可能产生的不稳定现象，他所发表的“论调节器”是目前比较公认的第一篇控制理论论文。
1877年E.J. Routh和1895年A. Hurwitz创造性地提出了称为Routh，它是经典控制理论中最基础的稳定性分析工具之一。
1932年Nyquist提出了“Nyquist稳定性判据”。
1945年Bode建立了控制系统的频域设计方法（Bode图
法）。
之后，经过Wienner、Nichols等人的杰出贡献，终于形成了经典的反馈控制和频域理论，并于20世纪50年代趋于成熟
经典控制理论建立在传递函数基础上的，主要针对线性定常、SISO对象，基于反馈控制的主导思想，完成控制系统的镇定任务。
经典控制理论最辉煌的成果首推PID控制规律，对于无时间延迟的SISO系统极为有效。
直到目前，在工业过程控制中仍然被广泛应用。
（90％以上）
3、现代控制理论
由于工业生产过程也向着大型化、连续化的方向发展。
导致
（a）控制系统渐趋复杂：
在整体结构上，表现为非线性、不确定性、无穷维、多层次等；
在被处理的信息上，表现为信号的不确定性、随机性、不完全性等。
（b）控制要求越来越高，除了实现单纯的稳定控制以外，控制器的设计往往还要追求最佳的性能要求
经典控制理论已无法满足解决多变量、非线性、不确定性以及最佳性能要求等问题的需要，这在客观上促使现代控制理论得以建立和发展。
4、经典控制理论和现代控制理论的关系
对于经典控制理论、现代控制理论以及智能控制理论而言，并非意味着相互的否定和排斥，它们之间有着共同发展、互相渗透、相互结合的发展关系。
需要提出的是，在当今的过程控制领域中，几乎有90％以上的控制回路仍然沿用经典的PID控制算法或PID控制算法的变形，并能够获取比较满意的控制效果
5、仪表的简要发展过程
常见的测控参数：T、P、L、F、A（五大参数）
测控仪表的分类：变送器（传感器）、执行器、控制器三大类
{{
0~100%/On Off ⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩电动调节阀能源（动力）气动调节阀执行器连续：调节阀
工作方式通断：开关阀**T P P L F A ⋯⋯∆⋯⋯⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩温度：温度变送器（热电偶、热电阻、集成温度传感器）
压力：压力变送器
差压：差压变送器变送器液位：差压变送器流量：流量变送器（电磁流量计、涡街流量计、涡轮流量计）
成份：成份分析仪（在线、离线）
控制器：常规调节器、智能调节器、计算机系统
6、自动化装置的简要发展过程
1.4 本课程的主要知识点
自动控制究竟是一个什么“东西”？——不是名词解释需要学习自控回路（系统）的组成、基本工作原理、如何评价自动质量……
怎么样来构建一个自动控制回路？
需要学习构建自控回路的各环节的作用，各环节的特性对自控系统的影响，（最常用）检测仪表、控制仪表的基本工作原理，如何选择合适的自控设备（仪表）……
·如何工程实施？
——即使一个象空调器温度控制那么简单的自动控制回路的实施？
需要学习自动系统的设计、控制参数的整定……
更复杂的控制回路如何工程实施？
计算机控制是什么一回事？怎么样来设计一个计算机控制系统？
……
[教学目的要求]：
1、了解自控系统的组成、自控系统的分类、系统运行
的基本要求自动控制、系统的过渡过程和品质指标
2、掌握方块图、管道及仪表流程
[教学时数]：2
[教学重点]：自控系统的组成、自控系统的分类、系统运行的基本要求自动控制、系统的过渡过程和品质指标[教学难点]：方块图、管道及仪表流程
[教学内容]：
第2章自控系统基本概念
2.1自控系统的组成
控制系统的 4 个基本环节：被控对象、检测仪表(测量变送环节)、控制器、执行器
几个常用术语：
（1）被控对象：需要实现控制的设备、机械或生产过程称为被控对象，简称对象。
（2）被控变量：对象内要求保持一定数值（或按某一规律变化）的物理量称为被控变量。
（3）控制变量（操纵变量）：受执行器控制，用以使被控变量保持一定数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。
（4）干扰（扰动）除控制变量（操纵变量）以外，作用于对象并引起被控变量变化的一切因素称为干扰。
（5）设（给）定值工艺规定被控变量所要保持的数值。
（6）偏差：偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。