控制仪表及装置第四章(李忠虎)
浅谈天然气锅炉供气系统的设计要点
浅谈天然气锅炉供气系统的设计要点摘要：近年来，城市环境问题日益严重。
每年城市供暖需消耗大量的煤炭资源，其不仅会造成资源的浪费，降低循环使用率，同时也户破坏城市环境。
因此需运用清洁能源替代煤炭供暖，设计合理科学的天然气锅炉供气系统，并通过分析相关设计要点，为锅炉房的安全运行保驾护航。
关键词：天然气锅炉；供气系统；设计要点引言：每年燃煤锅炉的可吸入颗粒物、SO2等污染物排放量占据城市大气污染物排放量的一半以上，进而加重我国的雾霾天气，导致大气环境质量堪忧。
为有效开展燃煤锅炉的烟气污染物治理工作，国家颁布相应的法律法规以及强制性文件，旨在从根本上改善燃煤锅炉烟气对环境的污染现状。
一、天然气锅炉供热原理天然气锅炉供热原理为：进水阀将冷水/干净蒸汽冷凝水回水输送到锅炉，经过燃气燃烧冷水变热水，并通过辐射和对流的换热效应在采暖散热器内实现循环供暖过程。
除此之外，用户在选择循环水泵时，需遵循经济方便的原则，选择合适供热范围的循环水泵。
天然气锅炉管道阀门主要通过控制器控制电路信号，以此来达到调节管道阀门大小的目的，从而能够有效的控制水温，实现舒适供暖[1]。
二、天然气锅炉供气系统设计注意的事项（一）天然气锅炉房选址及燃料的选择锅炉房燃料的选择应遵循合理安全的原则。
一方面燃料成分需权威的资料以及燃料供应协议证明，另一方面燃料在经过使用后所排出的有害物和噪声，需要在国家所规定的可控范围内。
其次，天然气锅炉房的设计选址尤为重要。
需要注意以下几点：第一，合理的布置热力管道以及室外管网；第二，要具有良好的采光通风等条件，并将选址定在靠近热负荷的区域；锅炉房的选址应远离其他建筑或人群密集区域，并作为单独的建筑物。
（二）消防安全的设计关于燃气锅炉房消防安全的设计，其不仅需要在相邻的锅炉房之间设置相应的防火墙，同时消防设计标准、火灾自动报警系统以及消防控制设备的设计应当参考《建筑设计防火规范》(GB 50016—2014) 和《锅炉房设计规范》(GB 50041—2008)、《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116—2013)相关规定[2]。
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。
控制仪表答案精编WORD版
控制仪表答案精编W O R D版IBM system office room 【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】1、防爆仪表的概念及防爆系统的构成条件。
答：防暴仪表：任何情况下产生的火花为安全火花的仪表；种类：检测仪表、差压变送器、温度表送器、阀门定位器、电气转换器、安全栅；构成条件：（1）危险场所使用防暴仪表；（2）在危险与安全场所之间增加安全栅。
2、标准信号的类型及使用。
答：①气信号：0.02~0.1Mpa（20~100Kpa）主要执行器用。
②电信号：4~20mA（DC）传输信号1~5V（DC）主要应用信号4、膜盒式差压变送器的工作原理。
基本结构。
答：原理：基于力矩平衡原理工作的，被测差压信号⊿P经过测量机构转换成相应的输入力Fi，Fi与反馈力Ff一起作用与杠杆系统，使系统产生微小的位移，再经过放大器转换成标准统一信号输出，当Fi与Ff对杠杆系统产生的力矩Mi和Mf达到平衡时，杠杆系统便达到稳定状态，此时输出信号y反映了⊿P的大小。
结构：测量机构、杠杆系统、位移检测放大器和电磁反馈机构5、电容式差压变送器的基本原理。
答：输出差压⊿P作用于电容式压力传感器的中心感压膜片，从而使感压膜片与固定电极所组成的差动电容之电容量发生变化，再由电容/电流转换电路转换成电流信号Id,Id和调零与零迁电路产生的调零信号Iz的代数和If比较，其差值送入放大器经放大得到输出信号Io。
6、热偶、热阻温度变送器针对检测元件采用了什么措施？何处实现？答：热电偶温度变送器与各种热电偶配合使用，将mV信号转换为标准电流输出;实现：在直流毫伏量程单元基础上更改；（1）在输入回路增加了由铜补偿电阻的RCu1、RCu2等元件组成的热电偶冷端补偿电路，同时，在电路安排上把零电位器W1和电阻R104移到了反馈回路的支路上；（2）在反馈回路中增加了由运算放大器A2等构成的线性化电路7、有哪些常用的控制规律？各有什么特点？有那些控制参数表示？控制参数如何测定？通常使用场合？答：常用（1）比例控制规律（作用及时，结果存在余差），控制参数是Kp,测定输出信号相对变化量与输出信号相对变化量；适用于负荷变化较少，纯滞后不太大而工艺要求不高又允许有余差的调节系统；（2）比例积分控制规律(控制作用强，控制结果消除余差)，控制参数是Kp,T1(T1测定；从给P1控制器加入一适当幅度的跃阶信号输入开始，到积分作用的输出变化到等于比例作用的输出所经历的时间）；适用于对象调节通道时间常数较少，系统负荷变化较大，需要消除余差，纯滞后不大而被调参数不允许与给定值有偏差的调节系统；（3）比例微分控制规律（控制作用及时具有超前控制作用），控制参数是Kp,Td（Td的测定：需要测出微分控制器的输出一开始的变化量与最终的变化量的比值；而微分时间常数的测定是在跃阶信号的输入下比例微分控制器的输出从一开始的跳变值，下降了微分作用输出部分的63.2%所经历的时间）；适用于被控变量的超调量减小，操作周期和回复时间缩短，需要滞后较大的调节系统。
化工仪表及自动化_课后_答案_第5版_厉玉鸣_本) - 副本
P161。
化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。
实现化工生产过程自动化的意义：（1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。
(2)减轻劳动强度，改善劳动条件。
（3）能够保证生产安全,防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。
（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平,为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
2、化工自动化主要包括哪些内容？一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
1—3自动控制系统主要由哪些环节组成?解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。
4、自动控制系统主要由哪些环节组成？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。
1—5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图.试分别说明图中PI-307、TRC—303、FRC-305所代表的意义。
题1-5图加热器控制流程图解PI—307表示就地安装的压力指示仪表,工段号为3，仪表序号为07；TRC—303表示集中仪表盘安装的,具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03；FRC—305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。
6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图.试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义.PI-307表示就地安装的压力指示仪表,工段号为3，仪表序号为07；TRC—303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3,仪表序号为03；FRC—305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3,仪表序号为05。
2012控制仪表及装置实验指导书
控制仪表及装置实验指导书冯晓东编北京化工大学信息科学与技术学院2012年3月目录实验一 ICE调节器的整机特性调校原则 (3)实验二 YS170调节器的结构认识和显示操作调校原则(综合性)..... 错误！未定义书签。
实验三 YS170调节器编程调校原则(设计性实验). (10)实验四气动调节阀流量特性的调校原则 (23)实验五 CS3000集散系统反馈控制功能组态调校原则(综合性) (25)实验六 CS3000系统顺序控制功能组态调校原则(综合性实验) (32)实验七 CS3000系统顺序控制开车实验 (41)实验一 ICE调节器的整机特性调校原则一．目的与要求本实验的目的是掌握ICE调节器整机特性调校的内容、方法及注意事项，达到熟练测试PID参数的要求。
二．设备与接线所需设备：ICE调节器一台信号发生器一台直流毫安表一台数字电压表一台稳压电源一台秒表一块按图9-1接线。
图1-1 ICE调节器整机特性调校接线图三．内容与步骤（一）测量和给定指示刻度误差校验1．将调节器的各开关置于测量、正作用、外给定、软手动位置，当测量信号为1V、3V、5V时，测量指针应指在0%、50%、100%刻度上，若误差＞±0.5%，应在双针指示表的左侧调整机械零点，在指示单元调整电阻R6进行量程调节。
2．当外给定信号为1V、3V、5V时，给定指针应指在0%、50%、100%刻度上，若误差＞±0.5%，应在双针指示表的右侧调整机械零点，在指示单元调整电阻R13进行量程调节。
3．把测量校正切换开关置于校正。
测量、给定指针应同时指示50%刻度。
若误差＞＋0.5%，在指示单元调整电阻R22，使其符合要求。
（二）手动操作特性及输出指示校验1．将调节器的开关置于测量、软手动、正作用、外给定各位置，拨动软手操板键，向右轻按，输出以100s/满量程的变化速度增加。
重按，输出以6s/满量程的变化速度增加。
向左轻按，输出以100s/满量程的变化速度减少。
《控制仪表及装置》课件
智能仪表的原理及应用
原理 数字信号处理 通信接口 自动化控制
应用
用于对信号进行数字滤波、增益和校准，提高测 量的准确性。
通过现代通信技术，实现仪表与计算机系统的数 据交互和远程监控。
智能仪表具备自动调节和控制功能，提高控制系 统的稳定性和响应速度。
2 传感器与信号处理
了解传感器的原理和分类以及信号的传输和处理方式，是理解仪表及测量系统的关键。
3 校准与故障诊断
仪表的校准方法和技术以及故障诊断与处理方法，能够确保仪表的长期稳定性和可靠性。
电气式测量仪表的工作原理
电压测量仪表
电压测量仪表利用电压分压原理 测量电路中的电压信号，并通过 合适的电路进行放大和显示。
电流测量仪表
电流测量仪表通过测量电路中的 电流信号，采用电流互感器、霍 尔元件等原理实现精确的电流测 量。
电阻 利用电阻分压和电流测量原理来 测量电路中的电阻值。
机械式测量仪表的工作原理
1
压力测量仪表
压力测量仪表通过传感器测量压力信号，并将其转换为标准信号，用于控制系统 中的压力调节和监测。
《控制仪表及装置》PPT 课件
控制仪表及装置是现代自动化控制系统中不可或缺的重要组件。本课程将介 绍仪表及测量系统的基本原理和分类，控制系统的基本概念和分类，以及未 来的发展与前景。
仪表及测量系统的基本原理
1 准确度与稳定性
仪表的精度及稳定性在测量过程中起着关键作用，它们决定了测量的可靠性和准确性。
2
流量测量仪表
流量测量仪表通过不同的测量原理，如涡街、电磁、超声波等，准确测量流体的 流速和流量。
控制仪表及装置第一章(李忠虎)
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二、PID控制器的运算规律 ㈠ PID运算规律的表示形式 1.理想PID控制器
微分方程表示法:
1 y K P ( TI
传递函数表示法:
d 0 dt TD dt )
t
微分时间
Y ( s) 1 W ( s) K P (1 TD s) E ( s) TI s
14
㈣ PD运算规律
具有比例微分控制规律的控制器称为PD控制器。对PID 控制器而言，当积分时间TI→∞时，控制器呈PD控制特性。
1. 理想PD控制器的特性
d y K P ( TD ) 或 W ( s ) K P (1 TD s ) dt
微分作用是根据偏差变化速度进行控制的，有超前控制之称。 在温度、成分等控制系统中，往往引入微分作用，以改善控制过 程的动态特性。不过，在偏差恒定不变时，微分作用输出为零， 故微分作用也不能单独使用。
y K P 1 ( K D 1)e
K Dt TD
0
图1-4 实际PD控制器 的阶跃响应特性tBiblioteka 17 微分增益KD
在阶跃偏差信号作用下，实际PD输出变化的初始值与 最终值（即比例输出值）之比：
KD y (0) y ( )
KD愈大，微分作用愈趋于强。
y () KI y (0)
当积分增益KI为无穷大时，可以证明实际PI控制器的输出 就相当于理想输出。实际上，PI控制器的KI一般都比较大，可 以认为实际PI控制器的特性是接近于理想PI控制器特性的。
13
控制点偏差和控制精度
当控制器的输出稳定在某一值时，测量值与给定值之间存 在的偏差通常称为控制点偏差。当控制器的输出变化为满刻度 时，控制点的偏差达最大，其值可以表示为：
控制仪表及装置教案讲解
青岛科技大学教师授课教案课程名称控制仪表及装置课程性质专业课（必修）授课教师单宝明教师职称讲师授课对象自动化031-5授课时数40学时（34+6）教学日期2006年2月所用教材《控制仪表及装置》吴勤勤化学工业出版社 2002年第二版授课方式课堂教学控制仪表及装置教案2006青岛科技大学授课教案应该覆盖如下内容：本单元或章节的教学目的与要求授课主要内容重点、难点及对学生的要求（掌握、熟悉、了解、自学）主要外语词汇辅助教学情况（多媒体课件、板书、绘图、标本、示数等）复习思考题参考教材（资料）第一章概述第1章概论学习目的和要求：掌握控制仪表的基本特点和分类，信号制和传输方法，仪表的分析方法。
重点、难点：信号制和信号传输，仪表电路分析方法外语词汇：process control（过程控制）, process industries(过程工业)controlling instrument,direct digital control(DDC,直接数字控制)，supervisory system(监控系统)，distributed control system(DCS，集散控制系统或分布式控制系统)，fieldbus(现场总线)，CIMS—computer integrated manufacturing systems(计算机集成制造系统)，CIPS-- computer integrated process systems参考资料：周泽魁主编《控制仪表与计算机控制装置》化学工业出版社 2002何离庆主编《过程控制系统与装置》重庆大学出版社 2003张永德《过程控制装置》，北京化学工业出版社，2000李新光等编著《过程检测技术》机械工业出版社，2004侯志林《过程控制与自动化仪表》，机械工业出版社，2002年1月授课内容：❑过程控制系统概述❑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❑仪表的分析方法❑1.1过程控制系统概述1.1.1过程控制系统及其特点过程控制的定义?过程控制的参数?过程控制的特点?1.1.2过程控制系统发展概况生产过程自动化的发展大体划分为几个阶段。
过程控制仪表及控制系统课后习题答案(林德杰) 2之欧阳体创编
lxc第一章思考题与习题时间：2021.02.03 创作：欧阳体1－2 图1.6为温度控制系统，试画出系统的框图，简述其工作原理；指出被控过程、被控参数和控制参数。
解：乙炔发生器中电石与冷水相遇产生乙炔气体并释放出热量。
当电石加入时，内部温度上升，温度检测器检测温度变化与给定值比较，偏差信号送到控制器对偏差信号进行运算，将控制作用于调节阀，调节冷水的流量，使乙炔发生器中的温度到达给定值。
系统框图如下：被控过程：乙炔发生器被控参数：乙炔发生器内温度控制参数：冷水流量1－3 常用过程控制系统可分为哪几类?答：过程控制系统主要分为三类：1. 反馈控制系统：反馈控制系统是根据被控参数与给定值的偏差进行控制的，最终达到或消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。
它是最常用、最基本的过程控制系统。
2．前馈控制系统：前馈控制系统是根据扰动量的大小进行控制的，扰动是控制的依据。
由于没有被控量的反馈，所以是一种开环控制系统。
由于是开环系统，无法检查控制效果，故不能单独应用。
3. 前馈－反馈控制系统：前馈控制的主要优点是能够迅速及时的克服主要扰动对被控量的影响，而前馈—反馈控制利用反馈控制克服其他扰动，能够是被控量迅速而准确地稳定在给定值上，提高控制系统的控制质量。
3－4 过程控制系统过渡过程的质量指标包括哪些内容？它们的定义是什么？哪些是静态指标？哪些是动态质量指标？答：1. 余差(静态偏差）e ：余差是指系统过渡过程结束以后，被控参数新的稳定值y(∞)与给定值c 之差。
它是一个静态指标，对定值控制系统。
希望余差越小越好。
2.衰减比n:衰减比是衡量过渡过程稳定性的一个动态质量指标，它等于振荡过程的第一个波的振幅与第二个波的振幅之比，即：n ＜1系统是不稳定的，是发散振荡；n=1,系统也是不稳定的，是等幅振荡；n ＞1,系统是稳定的，若n=4,系统为4：1的衰减振荡，是比较理想的。
衡量系统稳定性也可以用衰减率φ 4．最大偏差A ：对定值系统，最大偏差是指被控参数第一个波峰值与给定值C 之差，它衡量被控参数偏离给定值的程度。
1过程控制概述
测量变送 Gm (s)
单回路控制系统方框图
第1章 过程控制概述
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类
控制系统中常用的名词术语
被控对象（对象）：需要实现控制的设备、机器或生产过程， 称为被控对象，例如锅炉． 被控变量（被调量、被调参数）y：指需要控制的工艺参数， 如加热器的温度、锅炉汽包水位等。它是被控对象的输出信 号。在控制系统方块图中，它也是自动控制系统的输出信号。 但它是理论上的真实值，由测量变送器输出的信号是被控变 量的测量值x。 设定值（给定值）：被控变量的目标值（预定值），称为设 定值。当它由工业调节器内部给出时称为内给定值，最常见 的内给定值是一个常数，它对应于被控变量所需保持的工艺 参数值。当它产生于外界某一装置，并输入至调节器时称为 外给定值。
1.2 过程控制的任务及要求
过程控制与其它相关学科
控制原理 与方法 最优化 方法与技术
系统仿真 技术
控制工程
计算机 与网络技术
生产工艺 与对象机理
测量与控制 仪表
第1章 过程控制概述
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类
1.3 过程控制系统的组成、特点及分类 1.过程控制系统的组成
过程控制
{ 自动化仪表{
第1章 过程控制概述
1.1 过程控制发展概况
直接数字控制DDC和监督控制SCC
显示 计 输出接口 执行器 打印 算 机 输入接口 测量变送 报警
SCC 计 算 机 给定 测量 DDC╱调节器 控制 生 产 过 程
…
生 产 过 程
…
DDC
SCC
第1章 过程控制概述
1.1 过程控制发展概况
3.基于网络的全盘自动化阶段（20世纪70年代中期——） 过程控制发展的高级阶段。主要特点： (1)开始采用智能单元组合仪表； (2)成份在线检测与数据处理技术的应用日益广泛； (3)模拟调节仪表的品种不断增加，可靠性不断提高； (4)电动仪表实现了本质安全防爆； (5)过程控制由单一的仪表控制发展到计算机/仪表 分布式控制，如DCS、FCS； (6)过程辨识、最优控制、最优估计以及多变量解耦 控制等获得广泛应用。
第四章过程控制仪表1
KP2 (1+TDs) •UO1(s) TD 1+ 1+ s KD
W2 (s) =
UO2 (s) KP2 (1+TDs) = TD UO1(s) 1+ s KD
分析时， 远小于R 分析时，R9R10远小于 D，略去其输出阻抗 微分增益, KD:微分增益,为10 微分时间,0.04--10min ,0.04-TD微分时间,0.04--10min 比例增益,0.1--25 ,0.1-KP2:比例增益,0.1--25
∇
U f −UF KR =
UB
RL(200--750 )
U F − U o3 − U B R
24 − U B 1 96 UT = R +UB = UB + R + KR 5 5
4 1 U F = U f + (U B + U o 3 ) 5 5
1 U f = 24 − U o 3 4
13 武汉理工大学机电工程学院
过程控制与检测仪表
DDZ--Ⅲ型调节器的特点 （1）采用集成运放，可靠性高，功耗小，线路简单。 采用集成运放，可靠性高，功耗小，线路简单。 （2）输入信号为直流1--5V，输出信号为直流4--20mA 输入信号为直流1--5V，输出信号为直流4--20mA 5V 符合国际标准。 符合国际标准。 （3）用直流24V供电，由表外统一供给，表内不设电 用直流24V供电，由表外统一供给， 24V供电 源电路。 源电路。 （4）除硬手动以外，还有软手动，人工操作更为柔和。 除硬手动以外，还有软手动，人工操作更为柔和。 （5）设计上有避免操作引起的人为扰动的措施。 设计上有避免操作引起的人为扰动的措施。
Wuhan University of Technology
控制装置与仪表PPT课件
(1)变压器隔离（图2-3-5） (2)光电隔离（图2-3-6） (3)隔离放大器（图2-3-7） 2.中和变压器（图2-3-8） 3.浮空（图2-3-9） 4.屏蔽
6.滤波（图2-3-10） 7.隔离器件（图2-3-12和图2-3-13） 8.飞渡电容技术（图2-3-14）
图2-3-5 变压器隔离示意图
第二节 电容式差压/压力变送器
3) 测量气体流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便液体排入流程管道。 4) 测量蒸汽流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便冷凝液体流入引压管。 5) 使用侧面有排气/排液阀的变送器时，取压口应开在流程管道的侧 面。 6) 工作介质为液体时，排气/排液阀在上面，以便排除气体。 7) 工作介质为气体时，排气/排液阀在下面，以便排除积液，将法兰 旋转180°可以改变排气/排液阀的上、下位置。 8) 测量蒸汽或其他高温介质时，不应使变送器的工作温度超过极限 温度。
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)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1-4-4 叠加在4～20mA模拟信号上的HART数字信号
第四节 全数字控制装置与仪表间的通信方式
通信协议的特点
化工仪表及自动化课件化工仪表复习
压力计的安装
3、流量检测及仪表
角压取压法 差压式流量计—标准节流装置 法兰取压法
适应范围
转子流量计———电传远式转子流量计 转子流量计的指示之修正
4、物位检测及仪表
工作原理 差压式液位变送器 零点迁移 法兰式差压液位变 送器
5、温度检测及仪表
（1）膨胀式温度计 温包 （2）压力式温度计 （3）辐射是高温计 毛细管 弹簧管
4）控制器正反作用的确定
临界比例度法 衰减曲线法 经验凑数法
5）控制器参数的工程整定
第七章 复杂控制系统
方框图 串级控制系统 主、副控制器正、反作用的选择
热电特性 热电偶 4）热电偶温度计 测量仪表 连接导线 补偿导线 冷端温度补偿
测温原理 5）热电阻温度计 适用范围
第二章 显示仪表
测量机构及作用原理 1）XCZ-101型动圈仪表
外接电阻
动圈的温度补偿
不平衡电桥 2）XCZ-102型动圈仪表 三线制和连接 导线的电阻值 稳压电源
3）自动电子电位差计和自动电子平衡电桥的比较
化工仪表及自动化复习
第一章 检测仪表及传感器
1、工业检测仪表的性能指标 仪表等级的确定 仪表等级的选择
2、压力检测及仪表
弹簧管式弹性元件 弹性式压力计 薄膜式弹性元件 波纹管式弹性元件 压力传感器 电气式压力计 测量电路
霍尔片式 应变片式 压阻式 电容式压力便送器
信号处理装置
压力计的选用及安装
类型的选用 压力计的选用 测量范围的确定 精度等级的选用
第三章 自动控制系统基本概念
1）自动控制系统组成 2）控制流程图
3）自动控制系统的方块图
4）自动控制系统的分类 5）自动控制系统的过渡过程和品质指标
控制仪表及装置第二章李忠虎
第二章 变送器和转换器
1
内容安排
第一节 变送器的构成 第二节 差压变送器 第三节 温度变送器 第四节 电/气转换器
2
第一节 变送器的构成
一、构成原理
调零、零点迁移
x
测量部分 Zi
Z0
放大器
y
C
K
Zf
反馈部分 F
信号处理部分
y
ymax
ymin
0
xmin
变送器的构成原理和输入输出特性
= U0 + Uz
R115
U0
R115 + R116 5
+ R106 R107
Uz
因 UT UF 故 U0 = [Ui + ( - ) Uz ]
结论：
(1)改变值, 即更换R103和调整RP1,可实现零迁和调零。 (2)改变值, 即更换R114和调整RP2, 可实现量程调整。 (3)零位和满度必须反复调整。
流输出信号。 ➢ 此外，还要实现零点调整、正负迁移、量程
调整、阻尼调整等功能。
电路包括电容－电流转换电路及放大电路两部分
17
转换放大部分电路原理方框图
Ci1 Ci2
量程调整 （负反馈）
差动信号
振荡器
解调器
IC1 振荡控制
放大器
－
基准
共 模 信 号
稳压 源
电压
－
＋
IC3
前置
放大器
调零及 零点迁移
功放和 输出限制 E ＋
方法：改变反馈部分反馈系数
改变测量部分转换系数
4
零点调整和零点迁移都是使变送器的输出信号下限
值ymin与测量范围的下限值xmin相对应，在xmin= 0时， 称为零点调整，在xmin≠ 0时，称为零点迁移。
[小学教育]控制仪表及装置复习总结
![[小学教育]控制仪表及装置复习总结](https://img.taocdn.com/s3/m/8bd3ee225022aaea988f0f64.png)
危害：积分饱和后，即使偏差变号，调节器也需一段时间回到 正常工作范围，这段时间调节器未发挥作用，被调参数可能超 出较多，出现废品，发生事故。
消除措施：发现积分饱和，立刻使输入偏差反向。
第十五页，共55页。
6、偏差报警电路(diànlù)工作原理
正常
UP UPS
又稳且无余差到设定
值。
t
第八页，共55页。
蒸汽
2、调节器作用(zuòyòng)方式
锅炉
冷水 热水
温度传感器
电开阀，调节冷水水量来控制水箱温度，调节器的作用方式；
调节管道蒸汽(zhēnɡ qì)流量来控制锅炉温度，调节器的作用方式。
第九页，共55页。
3、PID参数的确定(quèdìng)方法。
（1）P调节(tiáojié)
比例增益
KI
y
I 0 Ii
ε
比例度
Ii
y I0
0
t
∆y
例：4~20mA 比例(bǐlì)调节器，输入
从4 ~8mA DC变化，输出从 4
K Pε
~14mA DC变化， δ =？
0
t
第十页，共55页。
第一章 模拟式调节器
（2）PI调节(tiáojié)
ε
理想(lǐxiǎng)
y
KP
(
1 TI
5、积分饱和产生原因、危害及消除措施
6、偏差报警电路，输出限幅电流工作原理
第六页，共55页。
1、调节(tiáojié)规律（P、PI、PD、PID）及其特点。
（1）P调节(tiáojié) y Kp L
设定
特点：快速(kuài sù)有余 差
控制装置与仪表讲义—控制装置与仪表概述_OK
华北电力大学
19
电气混合仪表
1. 融合电动与气动仪表 优点；
2. 信号传输快； 3. 适宜信号远传； 4. 仪表之间便于配合； 5. 天然防爆；
电－气转换器
返回
电－气阀门定位器
华北电力大学
20
执行机构工作原理演示
华北电力大学
21
华北电力大学
3
自动控制的分类
• 过程控制： 给定值不变；
• 运动控制： 给定值变化；
华北电力大学
4
控制仪表 与过程控制系统的关系
华北电力大学
5
控制仪表 与过程控制系统的关系
控制器
变送器
执行器与 执行机构
被控过程
华北电力大学
6
过程对象与系统
• 对象响应与系统响应的概念； • 对象响应－>开环系统，无控制器； • 系统响应－>闭环系统，有控制器；
控制装置与仪表
第一讲：控制装置与仪表概述
华北电力大学自动化系
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1
教师联系方式
• 陆会明 • Tel：51976841(O), 81712452(H)；13520383228（M） • Email：LuHuiming@
华北电力大学
2
推荐参考书
• 陆会明，控制装置与仪表，机械工业出版社，2007 • 杨庆柏，热工过程控制仪表，电力出版社，2003； • 邵裕森，过程控制及仪表，上海交大出版社，2000； • 张永德，过程控制装置，化学工业出版社，1997； • 金以慧，过程控制，清华大学出版社，2002；
华北电力大学
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
7
自动控制仪表 在火电厂的应用系统介绍
• 录像：火电厂生产过程中控制装置的分布以应用
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多 路 D/A 开 关
输 出 缓 冲
输
模
出 V/I 拟
保
量 输
持
出
开 关 量 输 出
通信接口
发送 接收
通 信
通信接口
8
⑴ 主机电路
由微处理器(CPU)、存储器(ROM、EPROM、RAM)、 定时/计数器(CTC)以及输入输出接口(I/O)等组 成, 完成数据传递、信息与程序存储、定时计数、 并行输入输出和异步或同步串行通信的功能。
+ yD (n-1)
式中：T * = TS +
TD KD
， = TD / KD
另有速度型算式：v (n) = y(n) / TS
实际中，常使用增量型算式，因有利于实现手/自动之
间的无扰动切换。
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16
★ PID算式的改进
不完全微分型
不完全微分型算式的传递函数见第一章，将其离散 化得到：
y(n)
=
Kp {e(n)
+
TS
n
e(i)
TI i = 0
+
TD T*
[e(n)
-
e(n-1)]}
⑷ 人机联系部件
包括测量值、给定值显示器，输出电流显示器,
运行状态(串级/自动/手动)切换按钮，给定值
增减按钮, 另有一些状态显示灯和设置、指示
各种变量的键盘、显示器。
显示器常使用动圈指示表、LED、LCD等器件。
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11
⑸ 通信部件
包括通信接口和发送、接收电路等。通信接口将 欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号， 由发送电路送至通信线路上；同时通过接收电路 接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被 主机接受的数据。
EPROM, 将其插入调节器相应的插座上。
在线方法：编程器和调节器共用一个CPU， 用户程
序写入EPROM后，同样移至调节器的插座上。
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14
3.PID控制算式
可编程调节器的PID控制算式是对模拟控制算式 （参见第一章）进行离散化而得到的。
积分项可表示为
t
n
∫e 0
(t)
d
t
=
TS
e (i)
《控制仪表及装置》
第四章 可编程调节器
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1
内容安排
第一节 概述
一 可编程调节器的特点
二 基本构成
第二节 KMM可编程调节器
一 组成
二 功能
三 编程方法和仪表投入
四 应用举例
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2
第一节 概述
一、集散控制系统(DCS)
1、结构图
CRT操作站
…
过程控制单元
管理计算机
集中操作与管理装置 通信系统
数字仪表现常采用单片微机或专用集成电路作为 主机电路。单片微机包括了CPU、ROM、RAM、CTC 和I/O接口等, 与多芯片组成的主机电路相比，具 有体积小、连线少、可靠性高、价格便宜的优点。
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9
⑵ 模拟量输入、输出通道
模拟量输入通道包括多路模拟开关、采样/保持器 (S/H)和 A/D转换器等，完成模数转换功能。 有多 种类型的 A/D，性能各异，位数有二进制 8、10、 12、16、20、24位及二-十进制31/2 、41/2位。
过程控制单元
数据采集单元
分散控制装置
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3
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4
操作站（Operator Station） 负责集中监视、操作及系统生成
2、系统组成
现场控制站（Field Control Station） 负责执行具体控制功能
3、特点
⑴、控制功能分散，操作管理功能集中。
⑵、硬件及软件结构都与通用计算机有很大不同，尤其是软 件，它不使用通用的程序设计语言，而是采用面向控制 问题的专用语言POL（Problem—Oriented Language）
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15
将第n次采样的算式减去第(n-1)次采样的算式， 得到完全微分型的增量型算式：
y(n) = Kp [e(n) - e(n-1)] + Ki e(n) + Kd [e(n) - 2e(n-1) +e(n-2) ]
式中，Ki = KpTS 为调节器的积分系数 TI
Kd = KpTD 为调节器的微分系数 TS
i=0
微分项可表示为
d e (t) e (n) - e (n-1)
=
dt
TS
式中，TS 为采样周期，n 为采样序号。经替换得到完全微
分型的位置型算式：
y(n)
=
Kp {e(n)
+
TS
n
e(i)
TI i = 0
+
TD TS
[e(n)
-
e(n-1)
]}
+
y′
式中，y(n)为第n次采样输出值， y′为输出初值。
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5
二、可编程调节器
是一种内藏微处理机的运算控制 仪表，是近代自动控制技术、计算机 技术和通信技术（简称‘3C’技术） 高度结合的产物。
模拟
数字
：．
可编程 调节器
V/I 4～20mADC
：． 1～5VDC
也叫单回路可编程调节器
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6
㈠ 可编程调节器的特点
实现了仪表和计算机一体化。 具有丰富的运算、控制功能。 通用性强，使用方便。 具有通信功能，便于系统扩展。 可靠性高，维护方便 。
运算控制
程
序
通信处理
运行状态控制
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掉电处理
13
⑵用户程序：其作用是连接系统程序中各功能模块，
以完成预定的控制任务。
编制程序采用表格式组态语言 (KMM调节器)和助记 符式组态语言(SLPC调节器)。本章以前者为例予以 介绍。
编程有在线和离线两种方法。
离线方法：编程器独立于调节器, 用户程序写入
调节器还具有自诊断功能，随时监视各部件工况，出 现故障，指示操作人员及时排除。
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7
㈡ 可编程调节器的基本构成
1.硬件系统
过程输入通道
主
存储器
模多 采
机
拟路 样
量 输
开
A/D
保
输
微
输
入关 持
入处出
开 关 量 输 入
输 入 缓 冲
接理接 口器口
人 键示器
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过程输出通道
通信接口有并行和串行两种。可编程调节器大多 采用串行传送方式，一次传送一位，连续传送， 其特点是所用电缆少，成本低，适于远距离传输。
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12
2.软件系统
⑴系统程序：是调节器的主体部分，通常由监控程
序和中断处理程序组成：
系统初始化
键处理
键盘显示管理
监
控
中断管理
程
序 自诊断处理
中
定时处理
断
处 理
模拟量输出通道包括 D/A转换器、多路模拟开关、 输出保持电路和V/I转换器 等, 完成数模转换和 电压/电流转换功能。 常采用电流型 D/A 芯片， 有 8、10、12、16位等几种，D/A 输出端尚需加 接运算放大器。
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10
⑶ 开关量输入、输出通道
触点开关、无触点开关或逻辑器件的开关量信号， 通过输入缓冲电路或直接由输入接口送至主机电路， 经处理后通过输出锁存器输出至开关器件。