(完整版)环境工程仪表与自动化控制
化工仪表与自动控制系统(化工仪表与自动控制课件)
其它？
一
情景导入
课
程
二
课程内容
安
排
三
课程总结
一
静态动态
课
程
二
过渡过程
内
容
三
品质指标
1.静态与动态
H
H
动态——被控变量随时间变化的 不平衡状态 。
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）。
一
静态动态
课
程
二
过渡过程
内
容
三
品质指标
2.过渡过程
给定值 控制器
-
执行器
测量、变送
内
容
三
工作过程
3.工作过程
当受到外界干扰引 起槽内液位的波动， 经过自动化装置测 量、运算和执行， 使液位回到规定的 数值范围内。
一
情景导入
课
程
二
课程内容
内
容
三
课程总结
3.课程总结
1.手动控制液位的过程。 2.自动控制的组成和工作过程。
这么 神奇？
一
情景导入
课
程
二
课程内容
安
排
三
课程总结
一
干扰
被控变量 对象
图1 控制系统方块图
当干扰作用于对象，系 统输出y发生变化，在 系统负反馈作用下，经 过一段时间，系统重新
恢复平衡
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。
图2 阶跃干扰作用
采用阶跃干扰的优点：
➢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。
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（P1）三、闭环与开环控制系统有何不同？（P5）在反馈控制系统中，被控变量送回输入端与设定值比较后根据偏差进行控制，整个系统形成一个环，称为闭环控制。
其特点在于按偏差进行控制，只要出现偏差就会起到控制作用。
但其却有控制不够及时，若系统内部各环节配合不好甚至会使系统失去控制。
开环控制方式不需要对被控制量进行测量，只需根据输入信号进行控制。
但系统受到扰动作用后被控变量偏离设定值并无法消除，这是缺点所在。
四、自动控制系统的品质指标（P12-P14，重点：衰减比n）一个控制系统在受到外作用时，要求被控变量要平稳、迅速和准确地趋近或恢复到设定值。
【财务培训讲义】RY环境工程仪表与自动化复习讲义整理
环境工程仪表与自动化第一章：自动化控制系统概述一、自动控制系统经历的四个阶段：（P2）①20世纪50年代是以基地式控制器等组成的控制系统（原理简单，维修方便，但调整设定不易，仍未淘汰，有所发展，但比重少）②20世纪60年代出现单元组合仪表组成的控制系统，分电动和气动两大类：1、气动仪表（ODZ系列）为20-100kPa气压信号2、电动仪表信号为0-10mA（已不使用，0mA做为故障值设定）直流电流信号（DDZ-II系列）和4-20mA（广泛使用）直流电流信号（DDZ-III系列）③20世纪70年代出现计算机控制系统，DDC（直接数字控制系统）被DCS（集散控制系统）替代④20世纪80年代后出现二级优化控制，在DCS的基础上实现先进控制和优化控制二、PID控制原理简单，易于实现对无时间延迟的单回路控制系统极为有效，直到目前为止，在工业过程控制中有80%～90%的系统还使用PID控制规律。
（P1）三、闭环与开环控制系统有何不同？（P5）在反馈控制系统中，被控变量送回输入端与设定值比较后根据偏差进行控制，整个系统形成一个环，称为闭环控制。
其特点在于按偏差进行控制，只要出现偏差就会起到控制作用。
但其却有控制不够及时，若系统内部各环节配合不好甚至会使系统失去控制。
开环控制方式不需要对被控制量进行测量，只需根据输入信号进行控制。
但系统受到扰动作用后被控变量偏离设定值并无法消除，这是缺点所在。
四、自动控制系统的品质指标（P12-P14，重点：衰减比n）一个控制系统在受到外作用时，要求被控变量要平稳、迅速和准确地趋近或恢复到设定值。
在稳定性、快速性和准确性三个方面提出各种单项控制指标和综合性控制指标。
这些控制指标仅适用于衰减振荡过程。
1.衰减比n：第一个波的振幅与同方向第二个波的振幅之比。
n越小，稳定度越低；n接近1，控制系统的过渡过程接近于等幅振荡过程；n越大，稳定度越高；n无穷大，过渡过程接近非振荡过程。
为保持足够的稳定裕度，一般希望过渡过程有两个波左右，与次对应的衰减比在4：1到10：1的范围内。
环境工程仪表及自动化项目六简单控制系统的组成
在方块图中，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。
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。
（a）
图6-5 测量点
（b）
2. 连接线
通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用下 图的形式。必要时也可用加箭头的方式表示信号的方向。在需要时，信号线 也可按气信号、电信号、导压毛细管等采用不同的表示方式以示区别。
图6-6 联系线的表示法
3. 仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号 仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm，对于 不同的仪表安装位置的图形符号如下表所示。
• 注意！方块图中的每一个方块 都代表一个具体的装置。
方块与方块之间的连接线，只是代表方块之间的信号联系，并 不代表方块之间的物料联系。方块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， 而方块图上的线条及箭头方向有时并不与流体流向相一致。 自动控制系统是一个闭环系统
表6-1 仪表安装位置的图形符号表示
序 安装位 图形符号 备注 号置
序号 安装位置 图形符 备注 号
1 就地安 装仪表
2 集中仪 表盘面ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ安装仪 表
3 就地仪 表盘面 安装仪 表
仪表及自动化控制系统管理制度模版（三篇）
仪表及自动化控制系统管理制度模版第一章总则第一条为了加强对仪表及自动化控制系统的管理，确保设备的安全性、可靠性和正常运行，根据国家有关法律、法规和标准，制定本管理制度。
第二条本制度适用于本单位的仪表及自动化控制系统的管理。
第三条本制度的宗旨是：科学、规范、高效、安全。
第四条本单位应当配备专业技术人员，负责仪表及自动化控制系统的管理工作，为设备的使用和维护提供技术支持。
第二章仪表及自动化控制系统的分类第五条仪表可分为传感器、检测仪表、示值仪表、控制仪表等。
第六条自动化控制系统可分为PLC控制系统、DCS控制系统、SCADA系统等。
第三章仪表及自动化控制系统的安全管理第七条仪表及自动化控制系统在安装、调试、操作、维护等过程中，必须严格按照规定的操作程序进行操作。
第八条仪表及自动化控制系统的设备必须符合国家标准的要求，经过合理的安装和调试后方能投入使用。
第九条仪表及自动化控制系统的设备必须进行定期的检查和维护，发现问题及时进行处理。
第十条仪表及自动化控制系统的设备必须进行定期的演练，培训操作人员掌握正确的操作技术和紧急故障处理方法。
第四章仪表及自动化控制系统的维护管理第十一条仪表及自动化控制系统设备的维护管理应遵循以下原则：（一）定期检修：根据设备的使用情况和维护手册的要求，进行定期的检修工作。
（二）日常维护：根据设备的使用情况和维护手册的要求，进行日常的维护工作，包括清洁、润滑、调整等。
（三）故障维修：对于发生故障的设备，应立即进行维修，确保设备的正常运行。
第十二条仪表及自动化控制系统设备的维护管理应做到以下几点：（一）制定维护计划：根据设备的使用情况和维护手册的要求，制定合理的维护计划。
（二）配备维护人员：按照设备的规模和复杂程度，配备足够的维护人员，并对其进行培训。
（三）建立维护档案：对设备的维护情况进行记录和归档，方便追溯和查询。
第五章仪表及自动化控制系统的安全防护第十三条仪表及自动化控制系统必须按照国家有关法律法规的要求，建立健全的安全防护制度，确保设备的安全性。
仪表及自动化控制系统管理制度范本
仪表及自动化控制系统管理制度范本第一章总则第一条为了加强对仪表及自动化控制系统的管理，确保其安全、稳定、可靠运行，提高设备管理的水平和效益，制定本制度。
第二条本制度适用于本单位所有仪表及自动化控制系统的安装、使用、维护和管理。
第三条本制度的目的是规范仪表及自动化控制系统的管理，保证设备的正常运行，预防和排除故障，提高设备的可靠性和使用寿命。
第四条本制度遵循安全第一的原则，坚持预防为主、维修为辅的方针，实行总责任制、分工负责制、综合管理制，建立健全防范和保障体系。
第五条仪表及自动化控制系统管理制度是本单位设备管理的基本制度，各级管理人员和工作人员都必须遵守执行。
第二章基本要求第六条本单位的仪表及自动化控制系统必须符合现行的国家法律法规、标准和技术规范的要求，经过合格的设计、制造、安装、调试和验收才能投入使用。
第七条仪表及自动化控制系统必须经过定期的巡视、检查、维修和保养，保证设备长期稳定运行。
第八条仪表及自动化控制系统必须建立完善的备份和恢复机制，确保数据的安全性和完整性。
第九条仪表及自动化控制系统必须做到实时监测、及时报警，保证设备在出现故障时能够及时采取措施，避免事故发生。
第十条仪表及自动化控制系统必须每年进行巡检，发现问题要及时整改，确保设备的正常运行。
第三章责任制度第十一条设备管理部门是仪表及自动化控制系统管理的主体，负责设备的日常管理、巡检、维护和保养工作。
第十二条设备管理部门应建立健全设备档案，记录设备的基本情况、使用情况和维护保养情况。
第十三条设备管理部门应定期制定设备巡检计划，并组织人员进行巡检工作，对设备进行维护和保养。
第十四条设备管理部门应编制设备维修计划，及时组织人员进行维修工作，确保设备正常运行。
第十五条使用部门是仪表及自动化控制系统的责任主体，负责设备的安全使用和正常运行。
第十六条使用部门应派专人负责设备的操作和监控工作，做好设备的日常维护和保养。
第十七条使用部门应按照设备管理部门的要求，做好设备巡检、维修和保养工作。
(完整版)环境工程仪表与自动化控制
.自动控制系统：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。
控制对象：在生产过程中被控制的反应构筑物或生产设备，可指各种装置、设备、反应器,或反应系统中某一相关部分.被控量：被控参数y：按工艺要求对某些参数进行调节控制。
调节器输出：按照工艺规律,按一定控制算法,得到的控制调节作用的电信号或其他信号。
干扰f：破坏系统平衡，引起被控参数变化的外界因素。
传感器:直接感受被测参数变化的装置。
.变送器：将感应信号变为标准信号的原件或装置。
方框图：控制系统的元件作用图。
图中每一个方框表示组成系统的一个部分（如元件或设备），称之为环节，用带箭头的直线表示信号的相互联系和传递方向.组成：测量元件、比较元件、调节元件自动控制系统的分类：1 闭环控制2 开环控制a按给定值控制b按干扰补偿3 复合控制闭环特点：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;闭环;反馈控制。
开环特点：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。
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。
过渡过程:系统在动态过程中被控量不断变化，这种随时间而变化的过程称为自动控制系统的过渡过程。
稳定的过度过程：(a)单调过程：这是一种非周期过程，被控变量在某一侧偏离给定值后．经过相当的时间又慢慢地接近给定值.(b）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。
不稳定的过渡过程:（c）等幅振荡过程：被控变量在给定值附近上下波动且振幅不变，最终也不能回到给定值。
(d）发散振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，且振幅逐渐变大,偏离给定值越来越远.（e)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。
仪表及自动化控制系统管理制度(3篇)
仪表及自动化控制系统管理制度一、总则为规范仪表及自动化控制系统的管理，在企业生产过程中维护正常运行，保证生产安全和效益，特制定本制度。
二、适用范围本制度适用于所有使用仪表及自动化控制系统的部门和岗位。
三、仪表及自动化控制系统管理职责1. 仪表及自动化控制系统管理员负责仪表及自动化控制系统的日常管理、维护和安全运行。
2. 相关部门负责对仪表及自动化控制系统进行使用培训和监督，并对仪表及自动化控制系统的使用进行定期检查和评估。
四、仪表及自动化控制系统的操作规范1. 仪表及自动化控制系统的操作人员必须熟练掌握相关操作技能，并按照操作手册进行操作。
2. 仪表及自动化控制系统的操作人员必须严格按照操作程序和规范进行工作，不得擅自操作或进行未经授权的改动。
3. 仪表及自动化控制系统的操作人员必须做好相关记录和报告，及时反馈异常情况，并采取相应措施进行处理。
4. 仪表及自动化控制系统的操作人员必须妥善保管仪表及自动化控制系统的设备和资料，不得私自借用或乱放乱丢。
五、仪表及自动化控制系统的维护规范1. 仪表及自动化控制系统的维护人员必须按照维护手册和计划进行维护工作。
2. 仪表及自动化控制系统的维护人员必须定期对系统进行巡检和保养，及时发现并处理异常情况。
3. 仪表及自动化控制系统的维护人员必须记录系统的维护情况，包括维护时间、维护内容和维护结果等，并及时向上级汇报。
4. 仪表及自动化控制系统的维护人员必须及时处理系统的故障，并记录和报告故障情况，提出改进建议。
六、仪表及自动化控制系统的安全管理1. 仪表及自动化控制系统的管理员必须熟悉并执行相关安全管理制度和标准。
2. 仪表及自动化控制系统的使用人员必须遵守安全操作规程和注意事项，如发现异常情况要立即向管理员报告。
3. 仪表及自动化控制系统的管理员负责对系统进行安全评估和风险控制，并制定相应的应急预案。
4. 仪表及自动化控制系统的使用人员必须加强安全意识，定期参加安全培训，并按照培训要求进行操作。
环境工程仪表及自动化项目九 执行器的使用
任务一 执行器的使用
• ④ 三通控制阀 三通阀共有三个出入口与工艺管 道连接。其流通方式有合流（两种介质混合成一 路）型和分流（一种介质分成两路）型两种，这 种阀可以用来代替两个直通阀，适用于配比控制 与旁路控制。与直通阀相比，组成同样的系统时， 可省掉一个二通阀和一个三通接管。
任务一 执行器的使用
图9-4直通单座阀
图9-5直通双座阀
图9-6角形阀
任务一 执行器的使用
• ② 直通双座控制阀 阀体内有两个阀芯和阀座。 由于流体流过的时候，作用在上、下两个阀芯上 的推力方向相反而大小近于相等，可以互相抵消， 所以不平衡力小。但是，由于加工的限制，上下 两个阀芯阀座不易保证同时密闭，因此泄漏量较 大。
任务一 执行器的使用
图9-1气动薄膜执行器结构示意图
任务一 执行器的使用
图9-2正作用气动薄膜式执行机构结构原理图
图9-3气动活塞式(无弹簧)执行机构
1-上膜盖；2-膜片；3-压缩弹簧；4-下膜盖； 5-支架；6-连接阀杆螺母：7-行程标尺；8-推杆
1-活塞：2-气缸
任务一 执行器的使用
• 气动活塞式执行机构的推力较大，主要适用于大 口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。
任务一 执行器的使用
• （三）调节阀的流量特性 • 1、控制阀的流量系数 • 从流体力学观点来看，调节机构和普通阀门一样，
是一个局部阻力可以变化的节流元件。调节阀的 性能指标是流量系数，表示流通能力的大小。 • 控制阀的流量系数Kv的定义为：在给定的行程 （开度）下，当阀两端压差为100kPa，流体密度 为1g/cm3（即5～40℃的水）时，流经控制阀的 流体流量（以m3/h表示）。例如，某一控制阀在 给定的行程下，当阀两端压差为100kPa时，如果 流经阀的水流量为32m3/h，则该控制阀的流量系 数Kv值为32。
环境工程仪表及自动化项目八环境工程控制仪表的认识与使用
任务二 C3000数字式控制器的认识与使 用
• 一、数字式控制器的主要特点 • （1）实现了模拟仪表与计算机一体化 • 将微处理机引入控制器，充分发挥了计算机的优 越性，使控制器电路简化，功能增强，提高了性 能价格比。同时考虑到人们长期以来习惯使用模 拟式控制器的情况，数字式控制器的外型结构、 面板布置保留了模拟式控制器的特征，使用操作 方式也与模拟式控制器相似。 • （2）具有丰富的运算控制功能 • 数字式控制器有许多运算模块和控制模块。用户 根据需要选用部分模块进行组态，可以实现各种 运算处理和复杂控制。数字式控制器的运算控制 功能大大高于常规的模拟控制器。
任务一 PID调节器的认识与使用
• （一）比例控制(P) • 对于具有比例控制规律的控制器（称为比例控制 器），其输出信号p与输入信号（指偏差，当给定 值不变时，偏差就是被控变量测量值的变化量）e 之间成比例关系，即 • p=Kpe • 所谓比例度就是指控制器的输入变化相对值与相 应的输出变化相对值之比的百分数，用式子表示 为：
任务二 C3000数字式控制器的认识与使 用
• 二、控制器的基本构成 • 模拟调节器只由模拟元器件构成，它的功能也完 全是由硬件构成形式所决定，因此其控制功能比 较单一；而数字式控制器由以微处理器为核心构 成的硬件电路和由系统程序、用户程序构成的软 件两大部分组成，其控制功能主要是由软件所决 定。 • （一） 数字式控制器的硬件电路 • 数字式控制器的硬件电路由主机电路、过程输入 通道、过程输出通道、人机接口电路以及通信接 口电路等部分组成，
任务一 PID调节器的认识与使用
• ② 一般在刚刚开车或控制工况不正常时采用手动 控制，待系统正常稳定运行时无扰动切换到自动 控制。 • ③ 控制器“正”、“反”作用开关不能随意选择， 要根据工艺要求及控制阀的气开、气关情况来决 定，保证控制系统为负反馈。
环境工程仪表及自动化任务十 控制系统的投运及参数整定
说明
（1）必须在工艺参数稳定情况下才能施加干扰，否则 得不到正确的δS 、TS或δS′和T升值。 （2）对于反应快的系统，如流量、管道压力和小容量 的液位控制等，要在记录曲线上严格得到4∶1衰减曲 线比较困难。一般以被控变量来回波动两次达到稳定 ，就 可以近似地认为达到4∶1衰减过程了。 （3）表10-2和表10-3所提供的经验数据作为控制器的 参数，在实际工程中还需要加入扰动作进一步的调整 。 17
知识目标
掌握过渡过程的定义、过渡过程参数（受控变量）的变化特点、掌握 过渡过程的动态指标计算办法 掌握控制器参数的整定方法、步骤 熟悉简单控制系统的投运步骤
能力目标
能根据被控变量的过渡曲线判断工艺参数的控制品质 能根据工艺要求和扰动情况选择合适的控制方案 能正确选择控制规律 能正确选择控制器正反作用、执行器气开/气关方式 能正确完成PID参数整定、系统投运、能够根据参数的变化情况 判断故障原因
6
2.控制系统的过渡过程
定义
–过渡过程是指在出现扰动后，控制系统从一个静态 （稳态）到另一个静态的变化过程 自动控制系统常见的过渡过程有以下几种基本形式： （1）非周期衰减过程 如图10-5（a） （2）衰减振荡过程 如图10-5（b） （3）等幅振荡过程 如图10-5（c） （4）发散振荡过程 如图10-5（d）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
15
环境工程仪表及自动化项目一 压力检测仪表的认识安装与维护
解 仪表的最大引用误差为
Eq max
emax Sp
100%
4 1100 600
100%
0.8%
由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，而 该仪表的最大引用误差超过了0.5级仪表的允许误 差，所以这台仪表的精度等级应定为1.0级。
【例1-3】某台测温仪表的量程是600--1100℃，工 艺要求该仪表指示值的误差不得超过±4 ℃，应选精 度等级为多少的仪表才能满足工艺要求。
Eq
ea X max X min
100%
ea Sp
100%
在实际应用中，仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相同的。因此，我们常 说的“绝对误差”指的是绝对误差的最大值 。通常采用最大引用误差来描述仪表实 际测量的质量，称为仪表的满度误差，一般在误差值后标注字母F·S表示，即
Eq max
emax X max X min
（一）测量的概念
1．测量的定义
测量就是用实验的方法，借助专门仪器或设备把被测变量 与同性质的单位标准 量 进行比较，得到被测量相对于标准量的倍数 ，从而确定被测量数值的过程。 用数学公式表示为
x xmv
2．测量方法
（1）按测量敏感元件是否与被测介质接触分：接触测量、非接触式测量； （2）按被测变量的变化速度分：静态测量、动态测量； （3）按比较方式分：直接测量、间接测量； （4）按测量原理分：偏差法、零位法（平衡法）、微差法测量；（三者均属于 直接测量） （5）按检测系统的结构分：开环式测量、闭环测量
n
图1-1 随机误差的正态分布
有限测量次数情况下标准误差一般表示为：
n
(Xi X )2
i 1
n 1
n
X
环境工程仪表及自动化项目十一 复杂控制系统的操作
5、串级控制系统的投运
串级控制系统的主要投运步骤： 系统在投运前，应该先熟悉工艺流程，对电、气、仪表 线路进行检查；检查并确认控制器的正反作用、完成控制 器参数设置；检查调节阀的作用方式、工作状态； 将主、副控制器置于“手动”状态； 用手操器完成副回路输出，使主变量稳定并接近主控制 器的给定值吗，且副变量运行平稳； 手动调节主控制器的输出，使其输出量等于副变量的测 量； 依次将将副控制器、主控制器投运到“自动”方式。
8
四、串级控制系统的应用
（一）串级控制系统的应用
1、主、副变量的选择 主变量是反映水质或水处理过程运行情况的主要工艺参 数。副变量应遵循以下原则： 副回路应包括主要扰动和尽可能多的次要扰动。 副回路的时间常数要尽匹配，一般要求主、副回路的 时间常数之比为3-10 。 要求副变量的变化对主变量影响作用明显，副变量实 际上是主变量的操纵变量。引入副回路能够改善系统的 非线性，所以还要求尽可能把非线性部分包含在副回路。
作，使液位和流量均匀变化，
组成的系统称为均匀控制系统 这样就可实现：
图11-4 调节池液位和进入电解 槽流量之间的供求关系
（1）两个变量在控制过程中都应该是缓慢变化的；
（2）前后互相联系又互相矛盾的两个变量应保持在
所允许的范围内波动。
14
(二)均匀控制其方案他复杂控制系统
图11-6 简单均匀控制 图11-7 串级均匀控制
在污水处理过程中，常常需要两种物料保持一定比例 关系，在需要保持比值关系的物料中，必有一种出于 导地位，这种物料称为主物料，主物料的流量称为主 动量Q1,如上所述的酸性废水流量。另一种物料称为 从物料Q2 ，如用于中和的碱性废水流量，其物料量
Q2应随主动量的变化而变化，即K = Q2/ Q1
仪表控制技术在环境工程中的应用及发展
仪表控制技术在环境工程中的应用及发展摘要：在污水处理中，自动化技术起着越来越重要的作用。
在西方发达国家已出现无人值班的全自动化污水处理厂，节约了大量的人力。
随着自动控制技术与污水处理系统技术的不断进步，污水处理系统的自动化水平必将不断提高，它将推动水工业技术现代化的进程，并带来更多的社会效益与经济利益。
仪表控制技术在污水处理中的应用使污水处理过程准确高效的运行，通过对相关参数的在线监测从而执行相应的操作，提高的污水处理的自动化程度。
本文通过对污水处理过程中常用的测量仪表的介绍简要阐明仪表控制技术在环境工程中的应用。
并补充ICA技术的应用现状及发展的相关知识。
关键词：测量仪表，仪表、控制和自动化技术Abstract: in wastewater treatment, automation technology plays an increasingly important role. In the Western developed countries have appeared unattended automatic sewage treatment plant, saving a lot of effort. With the technology of automatic control technology and sewage treatment systems continued progress, sewage treatment system will constantly improve levels of automation, it will promote the modernization of water industry technology, and to bring more social and economic interests. Instrument control technology and its application in wastewater treatment the wastewater treatment process efficient, accurate operation, through online monitoring of the relevant parameters to perform the appropriate action to improve wastewater treatment automation. This article's introduction to the measuring instruments used in wastewater treatment process briefly articulate instrument control technology and its application in environmental engineering.Keywords: measurement instrumentation, automation of instrumentation, control and automation technology for sewage treatment,sewage treatment plant sewage sludge processing, media, or short for pharmaceutical production processes such as automated.随着科学技术的飞速发展，检测仪表与控制设备在污水处理厂的运行管理中发挥越来越大的作用。
环境工程仪表及自动化项目九 执行器的使用
任务一 执行器的使用
• 3．控制阀口径的选择 • 控制阀口径选择得合适与否将会直接影响控制效
果。口径选择得过小，会使流经控制阀的介质达 不到所需要的最大流量。在大的干扰情况下，系 统会因介质流量（即操纵变量的数值）的不足而 失控，因而使控制效果变差，此时若企图通过开 大旁路阀来弥补介质流量的不足，则会使阀的流 量特性产生畸变；口径选择得过大，不仅会浪费 设备投资，而且会使控制阀经常处于小开度工作， 控制性能也会变差，容易使控制系统变得不稳定。
• ③ 角形控制阀 角形阀的两个接管呈直角形，一 般为底进侧出。这种阀的流路简单、阻力较小， 适用于现场管道要求直角连接，介质为高粘度、 高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。
任务一 执行器的使用
• ④ 三通控制阀 三通阀共有三个出入口与工艺管 道连接。其流通方式有合流（两种介质混合成一 路）型和分流（一种介质分成两路）型两种，这 种阀可以用来代替两个直通阀，适用于配比控制 与旁路控制。与直通阀相比，组成同样的系统时， 可省掉一个二通阀和一个三通接管。
任务一 执行器的使用
图9-4直通单座阀
图9-5直通双座阀
图9-6角形阀
任务一 执行器的使用
• ② 直通双座控制阀 阀体内有两个阀芯和阀座。 由于流体流过的时候，作用在上、下两个阀芯上 的推力方向相反而大小近于相等，可以互相抵消， 所以不平衡力小。但是，由于加工的限制，上下 两个阀芯阀座不易保证同时密闭，因此泄漏量较 大。
• 控制阀口径的选择实质上就是根据特定的工艺条 件（即给定的介质流量、阀前后的压差以及介质 的物性参数等）进行C值的计算，然后按控制阀 生产厂家的产品目录，选出相应的控制阀口径， 使得通过控制阀的流量满足工艺要求的最大流量 且留有一定的裕量，但裕量不宜过大。
环境工程仪表及自动化项目一 压力检测仪表的认识安装与维护81页PPT
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律就越加自命不凡。——邓拓 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。——爱尔兰 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。——老子 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。——歌德 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。——迈克尔·F·斯特利
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.自动控制系统：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。
控制对象：在生产过程中被控制的反应构筑物或生产设备，可指各种装置、设备、反应器，或反应系统中某一相关部分。
被控量：被控参数y：按工艺要求对某些参数进行调节控制。
调节器输出：按照工艺规律，按一定控制算法，得到的控制调节作用的电信号或其他信号。
干扰f：破坏系统平衡，引起被控参数变化的外界因素。
.传感器：直接感受被测参数变化的装置。
.变送器：将感应信号变为标准信号的原件或装置。
方框图：控制系统的元件作用图。
图中每一个方框表示组成系统的一个部分（如元件或设备），称之为环节，用带箭头的直线表示信号的相互联系和传递方向。
组成：测量元件、比较元件、调节元件自动控制系统的分类：1 闭环控制2 开环控制a按给定值控制b按干扰补偿3 复合控制闭环特点：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；闭环；反馈控制。
开环特点：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。
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。
过渡过程：系统在动态过程中被控量不断变化，这种随时间而变化的过程称为自动控制系统的过渡过程。
稳定的过度过程：(a)单调过程：这是一种非周期过程，被控变量在某一侧偏离给定值后．经过相当的时间又慢慢地接近给定值。
(b)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。
不稳定的过渡过程：（c)等幅振荡过程：被控变量在给定值附近上下波动且振幅不变，最终也不能回到给定值。
(d)发散振荡过程：被控变量在给定值附近来回波动，且振幅逐渐变大，偏离给定值越来越远。
(e)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。
过渡过程的5个品质指标：（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。
（5）振荡周期Tp：相邻两个波峰值之间的时间成为过渡过程振荡周期，倒数为振荡频率，周期与过渡时间成正比。
传感器作用：感受被检测参数的变化，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。
变换器作用：将传感器的输出信号进行远距离传送、放大、线性化或转变成统一的信号，供给显示器。
仪表的性能指标1）仪表的量程2）绝对误差3）相对误差4）引用误差5）精度等级6）灵敏度（7）分辨率（8）有效度（9）响应时间pH测量原理电极电位法的原理是用两个电极插在被测量溶液中，其中一个电极为指示电极(如玻璃PH电极)，它的输出电位随被测溶液中的氢离子活度变化而变化；另一个电极为参比电极（例如氯化银电极)，其电位是固定不变的.这两个电极在溶液中构成了一个原电池，该电池所产生的电动势E的大小与溶液的pH值有关，可用下式表示：E=E*—D*PH式中 E —测量电池产生的电动势；E*——测量电池的电动势常数(与温度有关)pH——溶液的pH值；D——测量电极的响应极差(与温度有关)。
因此，若已知E*和D，则只要准确地测量两个电极间的电动势，就可以测得溶液的pH值了。
电导率检测仪表原理:对于特定的电导仪，有确定的电极常数Q。
根据此电极常数Q和在此条件下测得的溶液的电导S．便可算出溶液的电导率k。
K=SL/A—SQ溶解氧检测仪表原理（1）氧电极法:氧电极对氧活度的测定是基于电流的测量。
包含一个阴极与一个阳极的氧电极由一种电解质传导连接。
加在阳极与阴极之间的适宜的极化电位在阴极上选择性地将氧还原。
阴极：O2+2H2O+4e == 4OH－阳极: 4Ag+4C1－== 4AgC1↓+4e 化学反应产生一个与氧浓度成正比的电流。
（2）实验室溶解氧分析：碘量法（硫酸锰和碱性碘化钾）（3）电导测定法用非导电的金属铊或其他化合物与水中溶解的氧反应生成能导电的离子Tl＋。
2Tl + 0.5O2+H2O== 2Tl＋＋2OH－通过测定水样电导率的增量，可求得溶解氧的浓度。
实验表明：每增加0.035S/cm的电导率相当于1ml/L的溶解氧。
浊度检测仪表原理:目前各种类型的浊度仪，全是利用光电光度法原理制成的。
悬浊液体是光学不均匀性很显著的分散物质。
当光线通过这种液体时，会在光学分界面上产生吸收、反射、散射等光学现象。
由于这些光学现象，当射入试样水的光束强度固定时，透过水样后的光束强度或散射光的强度将与悬浊物的成分、浓度等形成函数关系。
根据比尔—朗伯定律和雷莱方程式，可提出如下的函数式：通过光电效应又可将光束强度转换为电流的大小，用以反映浊度。
这就是当前各类浊度仪的基本工作原理。
BOD检测仪表:（1）五天培养法：水样经稀释后，在（20±1）℃条件下培养五天，求出培养前后水样中溶解氧含量，二者的差值记为BOD5。
（2）检压法：将水样置于装有一个有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，结果导致密闭系统内的压力降低，用压力计测出的压力降低值来求出水样的BOD（3）检压库仑法：装在培养瓶中的水样用电磁搅拌器进行搅拌，微生物降解消耗溶解氧，培养瓶内空间中的氧溶解进入水样，生成的二氧化碳从水中逸出被置于瓶内的吸附剂吸收，使瓶内的氧分压和总气压下降，电极式压力计检出下降量，并转换成电信号，自动控制电解产生氧气供给培养瓶，待瓶内气压回升至原压力时，继电器断开，电解电极停止工作，一直使培养瓶内空间始终保持恒压状态。
根据法拉第定律，由恒电流电解所消耗的电量便可计算耗氧量。
仪器能自动显示测定结果，记录生化需氧量曲线。
（4）微生物电极法：当将电极插入恒温、溶解氧浓度一定的不含BOD物质的底液时，微生物电极输入一稳态电流；如果底液中加入了BOD物质，则电极输出的电流值不恒定，而是在几分钟内逐渐减小至新的稳定值。
在适宜的BOD物质浓度范围内，电极输出电流降低值与BOD物质浓度之间呈线性关系，因此可算出BOD值。
COD：氧化1L水样中还原性物质所需氧化物质的量COD检测方法：（1）重铬酸钾法CODCr（2）酸性高锰酸钾法CODMn（3）其他方法有1）密封管法2）比色法3）氧化还原电位滴定法：4）恒电流库仑分析法紫外（UV）吸收检测仪表测定方法：分光光度法是选一定波长的光照射被测物质溶液，测量其吸光度，再依据吸光度计算出被测组分的含量。
2依据理论：朗伯—比尔定律：指当一束平行单色光通过均匀、非散射的稀溶液时，溶液对光的吸收程度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比，即：A=KCL总有机碳（TOC）检测仪表测定方法及基本原理：1方法：燃烧氧化－非分散红外吸收法。
2原理：将一定量水样注入高温炉内的石英管，在900~950℃温度下，以铂和三氧化二铬为催化剂，使有机物燃烧裂解转化为CO2，然后用红外线气体分析仪测定CO2含量，从而确定水样中碳的含量（TC）。
总需氧量是指水中能被氧化的物质，主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要的氧量余氯在线检测仪表原理 a.测量原理：比色法和电极法1比色法（邻联甲苯胺DPD），0-5mg/L，与标准方法一致，无需校准，维护量小，可以测量余氯和总氯，只须每个月更换一次试剂，不受pH影响，反应时间较慢；测量总氯时需要加入碘化钾。
2电极法，测量范围比较宽：0-60mg/L，更适用于污水消毒，需要校准, 受pH影响,维护量较大,反应时间较快,部分产品不能测量总氯。
流量检测仪表：1节流流量计：原理：利用节流装置前后的压差与平均流速或流量的关系，根据压差测量值计算出流量的。
2容积流量计原理：使流体充满具有一定体积的空间，然后把这部分流体送到流出口排出．类似于用翻斗测量液体的体积。
3面积流景计工作原理：利用浮子在流体中的位置确定流量，当浮子在上升水流中处于静止状态时．其位置与流量存在关系。
4叶轮流量计原理：置于流体中的叶轮是按与流速成正比的角速度旋转的。
流速可由叶轮旋转的角速度获得，而流体通过流量计的体积将从叶轮旋转次数求得。
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用堰、槽测量流量12质量流量计13流体振动流量计14激光多普勒流速计15标记法测流量PLC即可编程控制器，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置PLC的特点：可靠、安全、灵活、方便、经济PLC的工作原理：（1）扫描工作原理：用扫描工作方式分时操作逐条执行用户程序（串行工作），但CPU运行速度很快，宏观来看几乎是同时完成。
（2）扫描工作过程：扫描工作过程包括：内部处理、通信服务、输入采样、执行程序、输出刷新等五个阶段。
（3）执行程序过程：输入采样到映像寄存器中；按顺序执行应用程序；输出刷新。
给水泵与给水管道：(1)城市供水系统(2)城市雨水、污水排水系统(3)小区、建筑的给水系统(4)小区、建筑的排水系统调节内容：(1)对水泵的开停双位控制：按照液位(或压力值)、流量等参数的要求，改变每台水泵的开、停状态或改变水泵的运行台数。
(2)对水泵工作点的调节控制：按照液位(或压力)、流量等参数的要求，改变水泵的工作点。
控制是按流量和压力控制，实现恒压或恒流控制，恒流属于一级泵站保证取水流量恒定，恒压属于二级泵站保证用户水压恒定。
双位控制的特点：高效节能、用水压力恒定、延长设备使用寿命、功能齐全恒压给水：1）双位控制系统：按水位(水压)的高低两个界限值控制给水泵的开停。
当高低水位相差不大、水压波动较小时，可近似看作恒压给水系统，如前述的高位水箱给水系统以及气压给水系统。
2）定值控制给水系统：按某一压力控制点的水压目标值进行调节控制。
可以采用变频调速等技术，改变水泵特性，对水泵工况连续调节，将水压控制在很小的波动范围内。
给水处理工艺流程：原水预处理控制、混凝控制、沉淀控制、过滤控制、加氯控制混凝控制的方法和特点：①经验目测法：可靠性较低。
常采用过量投药的方法，但药量浪费大，水质保证率也不高。
②烧杯试验法：缺点：生产反应池与试验的烧杯的几何相似性有待研究。
另外，还存在结果的不连续性及滞后性问题。
优点：在评价混凝剂性能、混凝剂品种筛选、混凝条件选择等方面，烧杯试验是一种很有效的手段③模拟滤池法：优缺点：几何相似性问题和结果的滞后性问题。