自动控制仪表 ppt课件
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为32，水的沸点定为212,中间分为180份， 开氏温标（热力学温标）： 他们的关系：t=T-273.15K
K=t℃+273.15 ℉=9/5℃+32
四、温度仪表安装注意事项
1、温度一次点的安装位置应选在介质温度变化灵 敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊缝等 阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装， 应逆着流向。 双金属温度计在≤DN50管道或热电阻、热电偶在 ≤DN70的管道上安装时，要加装扩大管。扩大管 要按标准图制作。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。
4、可靠性 仪表的可靠性直接关系到仪表人员的维护量,在济济条件
允许等条件下,尽可能的选用高可靠性仪表。
第五节 自动化调节系统的基本概念
仪表自动化的主要内容一般包括： 自动检测系统？利用各种检测仪表对工艺参数进行检测指示
或记录。 自动信号和连锁保护系统？当参数超过允许范围，信号系统
发出声光告戒操作人员。如工况已达到危险状态连锁系统立 即自动打开安全阀或紧急停机防止事故进一步发生。 自动操作系统？根据预先规定的步骤自动的使生产进行周期 性的操作。 自动调节系统？由于各种工艺条件是不断变化的，生产中的 参数就可能偏离或波动，这就需要一些自动调节装置对某些 偏离的参数进行调节。
膜片式弹性元件：膜片式弹性元件根据结构的不同可分为膜片 和膜盒。
波纹管式弹性元件：是一个周围为波纹状的薄壁金属圆桶。
弹簧管压力表：
其用途不同，可分为普通压力表、耐腐蚀 氨用压力表、禁油的氧气压力表。
弹簧管压力表的结构：弹簧管、拉杆、扇 形齿轮、中心齿轮、指针、面板、游丝、 调整螺钉、接头。
K=t℃+273.15 ℉=9/5℃+32
四、温度仪表安装注意事项
1、温度一次点的安装位置应选在介质温度变化灵 敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊缝等 阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装， 应逆着流向。 双金属温度计在≤DN50管道或热电阻、热电偶在 ≤DN70的管道上安装时，要加装扩大管。扩大管 要按标准图制作。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。
4、可靠性 仪表的可靠性直接关系到仪表人员的维护量,在济济条件
允许等条件下,尽可能的选用高可靠性仪表。
第五节 自动化调节系统的基本概念
仪表自动化的主要内容一般包括： 自动检测系统？利用各种检测仪表对工艺参数进行检测指示
或记录。 自动信号和连锁保护系统？当参数超过允许范围，信号系统
发出声光告戒操作人员。如工况已达到危险状态连锁系统立 即自动打开安全阀或紧急停机防止事故进一步发生。 自动操作系统？根据预先规定的步骤自动的使生产进行周期 性的操作。 自动调节系统？由于各种工艺条件是不断变化的，生产中的 参数就可能偏离或波动，这就需要一些自动调节装置对某些 偏离的参数进行调节。
膜片式弹性元件：膜片式弹性元件根据结构的不同可分为膜片 和膜盒。
波纹管式弹性元件：是一个周围为波纹状的薄壁金属圆桶。
弹簧管压力表：
其用途不同，可分为普通压力表、耐腐蚀 氨用压力表、禁油的氧气压力表。
弹簧管压力表的结构：弹簧管、拉杆、扇 形齿轮、中心齿轮、指针、面板、游丝、 调整螺钉、接头。
过程控制与自动化仪表PPT
图1-9 过渡过程品质指标示意图
假定自动控制系统在阶跃输入作用下，被控变量的 变化曲线如上图所示，这是属于衰减振荡的过渡过程
过程控制与自动化仪表
37
五种重要品质指标之一
1. 最大动态偏差或超调量
最大动态偏差是指在过渡过程中，被控变量偏 离稳态值的幅度。在衰减振荡过程中，最大偏差 就是第一个波的峰值。特别是对于一些有约束条 件的系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触 媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有 所限制。
发散震荡过程
X
过程控制与自动化仪表
34
预备知识
○、数学模型的基本概念 一、控制系统的运动微分方程 二、非线性数学模型的线性化
微分方程 传递函数 脉冲响应函数
三、拉氏变换和拉氏反变换 四、传递函数
五、系统方框图和信号流图
六、控制系统传递函数推导举例
11/19/2019 过程控制与自动化仪表
自动化仪表 与
过程控制
1
概念
自动化：机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没
有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、 信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
电力
过程控制 石油
煤炭
自动化钢铁运动控制Fra bibliotek冶金 化工
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
态，这种状态就是静态。
过程控制与自动化仪表
29
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。
4第四章 自动控制仪表
双位控制的特点是：控制器只有最大与最小两个输出值， 调节机构只有开与关两个极限位置。
因此，对象中物料量或能量总是处于严重不平衡状态。 也就是说，被控变量总是剧烈振荡，得不到比较平稳的控 制过程。
怎么办？
25
如何克服在双位控制系统中产生持续的等幅振荡过程？？
为了避免这种情况，应该使控制阀的开度(即控制器 的输出值)与被控变量的偏差成比例，根据偏差的大 小，控制阀可以处于不同的位置， 这样就有可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从 而使被控变量趋于稳定，达到平衡状态。
图4-4 具有中间区的双位控制过程
20
具有中间区的双位控制过程
当液位y低于下限值 yL时，电磁阀是开的，流体流入贮槽。 由于进入的流体大于流出的流体，故液位上升。 当升至上限值yH时，阀门关闭，流体停止流入。由于此时 槽内流体仍在流出，故液位下降，直到液位值下降到下限 值yL 时，电磁阀再重新开启，液位又开始上升。 图 中上面的曲线是调节机构（或阀位）的输出变化与时 间的关系；
13
Note:
特别注意
控制器总是按照人们事先规定好的某种规律来动作的， 这些规律都是长期生产实践的总结。 控制器可以具有不同的工作原理和各种各样的结构型 式，但是它们的动作规律不外乎几种类型。 在工业自动控制系统中最基本的控制规律有：双位控 制、比例控制、积分控制和微分控制四种，
下面几节将分别叙述这几种基本控制规律及其对过渡 过程的影响。
4
第一节 概论
自动控制仪表（控制器）在自动控制系统中的作用
控制器是自动控制系统中的核心组成部分。
它的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较， 产生一定的偏差，控制器根据该偏差进行一定的 数学运算，并将运算结果以一定的信号形式送往 执行器，以实现对被控变量的自动控制。
最新自动化仪表培训(全) PPT课件
8
8．各处理站及井站常用控制系统简介 PLC的结构及基本故障判断（西门子200
和300PLC为例） DCS的结构及基本故障判断（西门子-摩
尔APACS+系统为例） HMI软件简介（以INTOUCH为例
9
概述
10
1、仪表岗定义 按照仪表维修检修规程。使用相应的标
准计量器具，测试仪器及专用工具，对 生产过程中使用的仪表、自动化装置及 附属设备进行维护检修。
北京中石天马科技有限公司
自动化仪表培训
1
培训内容：
1．检测仪表基本知识 内容提要: 概述 仪表信号输出类型、测量过程与测量误差 仪表的性能指标 工业仪表的分类 油田基本流程与认知及PID图
2
2．压力检测 内容提要: 压力测量的基本概念 压力测量仪表的分类 压力仪表的安装、使用和维护 压力变送器的实际操作培训（以罗斯蒙
26
2.数字量：数字量在时间和数量上都是 离散的物理量，其表示的信号则为数字 信号。数字量是由0和1组成的信号，经 过编码形成有规律的信号，量化后的模 拟量就是数字量。（考虑到了编码，是 块状的！）
27
确切的说，数字量是有源信号,比如电压 5V表示1，电压0V表示0 开关量是无源 信号，比如用接点的闭合表示1，打开表 示0
43
这样就将模拟量离散化了，例如：某设 备的采样周期为1秒，其在第五秒的时间 采集的温度为35度，而第六秒的温度为 36度，该设备就只能标称第五秒时间温 度35度，第六秒时间温度36度，而第五 点五秒的时间其标称也只是35度，但是 其实际的模拟量是35.5度。
44
这样就将模拟信号离散化。其采集的数 据就是离散化了，不再是连续的模拟量 信号，由于计算机只识别0和1两个信号， 即开关量信号，用其来表示数值都是使 用数字串来表示，由于计算能力的问题， 其数字串不能无限长
8．各处理站及井站常用控制系统简介 PLC的结构及基本故障判断（西门子200
和300PLC为例） DCS的结构及基本故障判断（西门子-摩
尔APACS+系统为例） HMI软件简介（以INTOUCH为例
9
概述
10
1、仪表岗定义 按照仪表维修检修规程。使用相应的标
准计量器具，测试仪器及专用工具，对 生产过程中使用的仪表、自动化装置及 附属设备进行维护检修。
北京中石天马科技有限公司
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1
培训内容：
1．检测仪表基本知识 内容提要: 概述 仪表信号输出类型、测量过程与测量误差 仪表的性能指标 工业仪表的分类 油田基本流程与认知及PID图
2
2．压力检测 内容提要: 压力测量的基本概念 压力测量仪表的分类 压力仪表的安装、使用和维护 压力变送器的实际操作培训（以罗斯蒙
26
2.数字量：数字量在时间和数量上都是 离散的物理量，其表示的信号则为数字 信号。数字量是由0和1组成的信号，经 过编码形成有规律的信号，量化后的模 拟量就是数字量。（考虑到了编码，是 块状的！）
27
确切的说，数字量是有源信号,比如电压 5V表示1，电压0V表示0 开关量是无源 信号，比如用接点的闭合表示1，打开表 示0
43
这样就将模拟量离散化了，例如：某设 备的采样周期为1秒，其在第五秒的时间 采集的温度为35度，而第六秒的温度为 36度，该设备就只能标称第五秒时间温 度35度，第六秒时间温度36度，而第五 点五秒的时间其标称也只是35度，但是 其实际的模拟量是35.5度。
44
这样就将模拟信号离散化。其采集的数 据就是离散化了，不再是连续的模拟量 信号，由于计算机只识别0和1两个信号， 即开关量信号，用其来表示数值都是使 用数字串来表示，由于计算能力的问题， 其数字串不能无限长
自动控制仪表(ppt 64页)
比例度与比例放大倍数互为倒数。所以，控制器的比例度越 小，其放大倍数越大，比例控制作用也就越强，而比例度越大， 则比倍放大倍数越小，比例控制作用越弱。
比例控制系统的控制结果会产生余差，这是比例控制器的固 有控制特性所决定的。余差的产生也可以从比例控制的特性来 说明。
为了减少余差，可以增大比例放大倍数，也就是减小了比例度。但 这会使系统的稳定性变差。一般地，适当地增大比例放大系数，即 减小比例度，使比例控制作用增强。此时，最大的偏差减小，余差 减小，工作频率提高，周期缩短，系统的振荡加剧，稳定性下降。
8
二、比例控制
在双位控制系统中，被控变量不可避免地会产生 持续的等幅振荡过程，为了避免这种情况，应该使控 制阀的开度与被控变量的偏差成比例，根据偏差的大 小，控制阀可以处于不同的位置，这样就有可能获得 与对象负荷相适应的操纵变量，从而使被控变量趋于 稳定，达到平衡状态。9Biblioteka 如左图，根据相似三角形原理
15
三、积分控制
当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控制的 基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。
积分控制作用的输出变化量p与输入偏差 e的积分成正比，即
pKI edt
当输入偏差是常数A时
图5-9 积分控制器特性
pKI AdK t IAt
结 当有偏差存在时，输出信号将随时间增长（或减小）。 论 当偏差为零时，输出才停止变化而稳定在某一值上，
At
17
图5-11积分时间对过渡过程的影响
积分时间T大小表示曲线的斜率和输出曲线上升速度快慢， 积分时间T是表征积分控制作用强弱的一个重要参数。当 积分时间T越小（K越大）时，直线上升越快，积分控制作 用越强。反之，T越大（K越小），直线上升越慢，积分作 用越弱。
比例控制系统的控制结果会产生余差，这是比例控制器的固 有控制特性所决定的。余差的产生也可以从比例控制的特性来 说明。
为了减少余差，可以增大比例放大倍数，也就是减小了比例度。但 这会使系统的稳定性变差。一般地，适当地增大比例放大系数，即 减小比例度，使比例控制作用增强。此时，最大的偏差减小，余差 减小，工作频率提高，周期缩短，系统的振荡加剧，稳定性下降。
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二、比例控制
在双位控制系统中，被控变量不可避免地会产生 持续的等幅振荡过程，为了避免这种情况，应该使控 制阀的开度与被控变量的偏差成比例，根据偏差的大 小，控制阀可以处于不同的位置，这样就有可能获得 与对象负荷相适应的操纵变量，从而使被控变量趋于 稳定，达到平衡状态。9Biblioteka 如左图，根据相似三角形原理
15
三、积分控制
当对控制质量有更高要求时，就需要在比例控制的 基础上，再加上能消除余差的积分控制作用。
积分控制作用的输出变化量p与输入偏差 e的积分成正比，即
pKI edt
当输入偏差是常数A时
图5-9 积分控制器特性
pKI AdK t IAt
结 当有偏差存在时，输出信号将随时间增长（或减小）。 论 当偏差为零时，输出才停止变化而稳定在某一值上，
At
17
图5-11积分时间对过渡过程的影响
积分时间T大小表示曲线的斜率和输出曲线上升速度快慢， 积分时间T是表征积分控制作用强弱的一个重要参数。当 积分时间T越小（K越大）时，直线上升越快，积分控制作 用越强。反之，T越大（K越小），直线上升越慢，积分作 用越弱。
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CHAPTER 05
自动化仪表在工业生产中的 应用案例
石油化工行业应用案例
原油储罐液位测量
采用雷达液位计进行连续测量，实现 高精度、高可靠性的液位监测。
化学反应釜温度控制
采用温度变送器和控制器实现精确控 温，确保产品质量和生产安全。
石油管道流量测量
采用质量流量计进行贸易交接计量， 确保计量准确、公正。
CHAPTER 04
自动化仪表选型与使用注意 事项
选型原则及步骤
明确测量需求
根据工艺要求，确定测量参数（如压力、温 度、流量等）及测量范围。
选择合适型号
根据测量需求和仪表性能，选择适合的型号 和规格。
了解仪表性能
熟悉不同类型自动化仪表的测量原理、精度 等级、稳定性等性能指标。
考虑环境因素
根据安装环境和使用条件，选择具有相应防养建议
使用注意事项
遵守操作规程，避免超量程使用；保持仪表清洁干燥，防止腐蚀和损 坏。
日常维护
定期检查仪表显示是否正常，接线是否松动；清理表面积尘和油污等 杂物。
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法进行保养，包括更换易损件、清洗内 部管路等。
故障处理
发现故障时及时停机检查，根据故障代码或现象判断故障原因并排除 ；若无法自行解决，请联系厂家或专业维修人员进行维修。
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目 录
• 自动化仪表概述 • 自动化仪表基本原理 • 自动化仪表组成结构 • 自动化仪表选型与使用注意事项 • 自动化仪表在工业生产中的应用案例 • 自动化仪表市场前景与发展趋势
CHAPTER 01
自动化仪表概述
定义与分类
定义
自动化仪表是用于测量、显示、 记录和控制各种工业过程参数的 设备，具有自动化、智能化、高 精度等特点。
第四章 自动控制仪表
1 2 3 T S T 7 2 3 6 3 4 6
B
0
VT
' 1
1 3 VS VB
' ' 2 3
I I I
VB
0
F
输入电路
1 VO1 V B 2 0 i F F R1 R4 R5 1 1 V F Vi VO1 V B 3 2
比例积分控制器
由于积分控制动作缓慢，一般与 比例控制组合使用，这样既能及 时控制，又能消除余差。 比例积分控制规律可表示为：
p K p (e K I edt) 1 K p (e TI
edt)
积分时间TI的物理意义：在阶跃信号作用下，控制器 积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。
什么是控制规律？
在分析自动化系统时，偏差采用e=x-z，但在单 独分析控制仪表时，习惯上采用测量值减去给定 值作为偏差。 控制器的输出信号就是控制器送往执行器（常用 气动执行器）的信号p。 所谓控制器的控制规律就是指p与e之间的函数关 系，即
p f (e) f ( z x)
1—自动-软手动-硬手动切换开关；2—双针垂直指示器；3—内给定设定轮； 4—输出指示器；5—硬手动操作杆；6—软手动操作板键；7—外给定指示 灯；8—阀位指示器；9—输出记录指示；10—位号牌；11—输入检测插孔； 12—手动输出插孔
DDZ-Ⅲ型调节器输入电路
R5 R1 Vi
R2
主要作用:
0.4
0.6
0.8
1 Time (sec)
1.2
1.4
1.6
1.8
2
比例控制
B
0
VT
' 1
1 3 VS VB
' ' 2 3
I I I
VB
0
F
输入电路
1 VO1 V B 2 0 i F F R1 R4 R5 1 1 V F Vi VO1 V B 3 2
比例积分控制器
由于积分控制动作缓慢，一般与 比例控制组合使用，这样既能及 时控制，又能消除余差。 比例积分控制规律可表示为：
p K p (e K I edt) 1 K p (e TI
edt)
积分时间TI的物理意义：在阶跃信号作用下，控制器 积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。
什么是控制规律？
在分析自动化系统时，偏差采用e=x-z，但在单 独分析控制仪表时，习惯上采用测量值减去给定 值作为偏差。 控制器的输出信号就是控制器送往执行器（常用 气动执行器）的信号p。 所谓控制器的控制规律就是指p与e之间的函数关 系，即
p f (e) f ( z x)
1—自动-软手动-硬手动切换开关；2—双针垂直指示器；3—内给定设定轮； 4—输出指示器；5—硬手动操作杆；6—软手动操作板键；7—外给定指示 灯；8—阀位指示器；9—输出记录指示；10—位号牌；11—输入检测插孔； 12—手动输出插孔
DDZ-Ⅲ型调节器输入电路
R5 R1 Vi
R2
主要作用:
0.4
0.6
0.8
1 Time (sec)
1.2
1.4
1.6
1.8
2
比例控制
《自动控制仪表》PPT课件
第五章 自动控制仪表
精选PPT
1
教学要求
1掌握基本控制规律的数学表示形式
2掌握基本控制规律对过渡过程的影响
3掌握气动、电动执行器的组成和特点
4了解 DDZ-Ⅲ控制器的组成及特性
5 掌握工作流量特性和理想流量特性
6掌握执行器的选型、气开气闭方式的 选择
7了解可编程控制器的编程方法
8了解可编程控制器的组成、工作过程
精选PPT
15
DDZ-Ⅲ型控制器
控制器输入信号指示电路和给定信号指示电路相 同，指示电路输入以零伏为基准的1～5VDC，输 出以VB为基准的1～5mADC电流信号，用0%100%刻度的双针指示电流表显示。 数字式控制器 1.特点：（1）（2）（3）（4）（5) 2.基本构成
3.调节器。
精选PPT
16
2.电动控制仪表：0～10mA（DC）电流信号作为 电动Ⅱ型仪表的统一标准联络信号， 4～20mA （DC）电流信号和1～5V（DC）电压信号确定 为过程控制系统中电动Ⅲ型仪表统一标准的模拟 信号。
3.发展三个阶段：基地式，单元式，微处理式。
精选PPT
4
信号形式
电动仪表信号之间的传输方式是： 进出控制室的传输信号采用电流 信号。
相反。
精选PPT
6
控制规律概述
工程实际中应用最广泛的控制规律为双 位控制、比例（P）、积分（I）、微 分（D）控制规律，简称PID控制规 律，各种控制器的运算规律均由这些 基本控制规律组合而成。
精选PPT
7
控制规律的表示形式
PID控制器的一般形式为： △y＝f(e)
几种常用控制规律的微分方程表达式可
于监视并控制PLC的工作，解释程序用于把用户的程序
精选PPT
1
教学要求
1掌握基本控制规律的数学表示形式
2掌握基本控制规律对过渡过程的影响
3掌握气动、电动执行器的组成和特点
4了解 DDZ-Ⅲ控制器的组成及特性
5 掌握工作流量特性和理想流量特性
6掌握执行器的选型、气开气闭方式的 选择
7了解可编程控制器的编程方法
8了解可编程控制器的组成、工作过程
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15
DDZ-Ⅲ型控制器
控制器输入信号指示电路和给定信号指示电路相 同，指示电路输入以零伏为基准的1～5VDC，输 出以VB为基准的1～5mADC电流信号，用0%100%刻度的双针指示电流表显示。 数字式控制器 1.特点：（1）（2）（3）（4）（5) 2.基本构成
3.调节器。
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16
2.电动控制仪表：0～10mA（DC）电流信号作为 电动Ⅱ型仪表的统一标准联络信号， 4～20mA （DC）电流信号和1～5V（DC）电压信号确定 为过程控制系统中电动Ⅲ型仪表统一标准的模拟 信号。
3.发展三个阶段：基地式，单元式，微处理式。
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4
信号形式
电动仪表信号之间的传输方式是： 进出控制室的传输信号采用电流 信号。
相反。
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6
控制规律概述
工程实际中应用最广泛的控制规律为双 位控制、比例（P）、积分（I）、微 分（D）控制规律，简称PID控制规 律，各种控制器的运算规律均由这些 基本控制规律组合而成。
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7
控制规律的表示形式
PID控制器的一般形式为： △y＝f(e)
几种常用控制规律的微分方程表达式可
于监视并控制PLC的工作，解释程序用于把用户的程序
《自动化仪表》PPT课件
可靠性
选择经过实践证明性能稳定、可靠性高的仪表。
17
2024/1/26
经济性：在满足工艺和可靠性要求的前提下，尽量选用价格合理、维护方便的仪表。
18
2024/1/26
考虑环境条件
根据安装环境选择适合的防护等级和温度范围的仪表。
了解仪表性能
熟悉仪表的工作原理、测量范围、精度等级等技术参数。
了解供应商资质
校验仪表参数
29
Байду номын сангаас2024/1/26
30
2024/1/26
31
2024/1/26
06
CHAPTER
自动化仪表在工业生产中的应用案例
32
2024/1/26
03
自动化仪表在石油化工环保治理中的应用
实时监测和治理废气、废水等污染物排放，降低环境污染。
01
自动化仪表在石油化工原料储运中的应用
实现原料的自动计量、混合、输送和存储，提高储运效率和安全性。
信号处理
对转换后的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力。常见的信号处理方法有模拟电路处理、数字电路处理以及微处理器处理等。
信号输出
将处理后的信号以适当的形式输出，如模拟量输出、数字量输出、开关量输出等，以便与后续控制系统或显示装置进行接口。
9
2024/1/26
自动化仪表的误差来源主要包括原理误差、制造误差、使用误差等。其中，原理误差是由于测量原理不完善引起的；制造误差是由于仪表制造过程中的因素（如材料、工艺等）引起的；使用误差则是由于仪表使用过程中的因素（如环境条件、操作方法等）引起的。
选择有良好信誉和售后服务的供应商。
19
2024/1/26
选择经过实践证明性能稳定、可靠性高的仪表。
17
2024/1/26
经济性：在满足工艺和可靠性要求的前提下，尽量选用价格合理、维护方便的仪表。
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2024/1/26
考虑环境条件
根据安装环境选择适合的防护等级和温度范围的仪表。
了解仪表性能
熟悉仪表的工作原理、测量范围、精度等级等技术参数。
了解供应商资质
校验仪表参数
29
Байду номын сангаас2024/1/26
30
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2024/1/26
06
CHAPTER
自动化仪表在工业生产中的应用案例
32
2024/1/26
03
自动化仪表在石油化工环保治理中的应用
实时监测和治理废气、废水等污染物排放，降低环境污染。
01
自动化仪表在石油化工原料储运中的应用
实现原料的自动计量、混合、输送和存储，提高储运效率和安全性。
信号处理
对转换后的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力。常见的信号处理方法有模拟电路处理、数字电路处理以及微处理器处理等。
信号输出
将处理后的信号以适当的形式输出，如模拟量输出、数字量输出、开关量输出等，以便与后续控制系统或显示装置进行接口。
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2024/1/26
自动化仪表的误差来源主要包括原理误差、制造误差、使用误差等。其中，原理误差是由于测量原理不完善引起的；制造误差是由于仪表制造过程中的因素（如材料、工艺等）引起的；使用误差则是由于仪表使用过程中的因素（如环境条件、操作方法等）引起的。
选择有良好信誉和售后服务的供应商。
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2024/1/26
第五章 自动控制仪表
给定值 比较环节
偏差
测量信号
-
放大器
输出信号
反馈环节
二、DDZ-III型电动控制器 1. DDZ—Ⅲ型仪表的特点 (1).采用标准信号。标准电流信号(4-20mADC)通过转换 电阻250Ω,转换为标准电压信号(1-5VDC)。 ①.电气零点不是从零开始,且不与机械零点重合,可线性 化,且易识别断电、断线等故障。 ②. 改变转换电阻值,控制室仪表可接收1:5的其他电流信号, 如将1-5mA或10-50mA,再转换为电压信号(1-5V)。 ③.实现现场变送器与控制室仪表的两根导线连接。 (2).采用集成电路,可靠性提高,维修量减少。
二、比例控制 (P) 例如:DDZ-Ⅱ型比例控制器,其温度刻度范围为400-800℃, 控制器输出工作范围是0-10mA。当指示指针从600℃移 到700℃时,控制器相应的输出从4mA到9mA,比例度为:
700-600 9-4 ( / ) 100% 50% 800 400 10 0
当H>Ho时,电极接触流 体,J接通,V全关,流体不 再流入贮槽。 电磁阀V 给定值Ho
电磁阀频繁动作而易损坏。
具有中间区的双位控制。
一、双位控制
p pmax 开
3.具有中间区的双位控制 偏差在中间区内,控制机构不动作。 e e e min max 当e>emax时,控制器输出为最大pmax, pmin 关 控制机构打开(或关)； 实际的双位控制特性 当e<emin时,控制器输出为最小pmin, 阀门关闭 控制机构关闭(或开) 。 阀门打开
• 实际的PID控制规律较为复杂。 因PID控制器有δ (KP).TI. TD三个 参数可选择, 适用范围广,在温度和 成分分析控制系统中得到广泛应用。 PID特点:控制速度快,消除余差,有较好的控制性能。 但这并不意味着它在任何情况下都是最合适的,必须根据 过程特性和工艺要求,选择最为合适的控制规律。
偏差
测量信号
-
放大器
输出信号
反馈环节
二、DDZ-III型电动控制器 1. DDZ—Ⅲ型仪表的特点 (1).采用标准信号。标准电流信号(4-20mADC)通过转换 电阻250Ω,转换为标准电压信号(1-5VDC)。 ①.电气零点不是从零开始,且不与机械零点重合,可线性 化,且易识别断电、断线等故障。 ②. 改变转换电阻值,控制室仪表可接收1:5的其他电流信号, 如将1-5mA或10-50mA,再转换为电压信号(1-5V)。 ③.实现现场变送器与控制室仪表的两根导线连接。 (2).采用集成电路,可靠性提高,维修量减少。
二、比例控制 (P) 例如:DDZ-Ⅱ型比例控制器,其温度刻度范围为400-800℃, 控制器输出工作范围是0-10mA。当指示指针从600℃移 到700℃时,控制器相应的输出从4mA到9mA,比例度为:
700-600 9-4 ( / ) 100% 50% 800 400 10 0
当H>Ho时,电极接触流 体,J接通,V全关,流体不 再流入贮槽。 电磁阀V 给定值Ho
电磁阀频繁动作而易损坏。
具有中间区的双位控制。
一、双位控制
p pmax 开
3.具有中间区的双位控制 偏差在中间区内,控制机构不动作。 e e e min max 当e>emax时,控制器输出为最大pmax, pmin 关 控制机构打开(或关)； 实际的双位控制特性 当e<emin时,控制器输出为最小pmin, 阀门关闭 控制机构关闭(或开) 。 阀门打开
• 实际的PID控制规律较为复杂。 因PID控制器有δ (KP).TI. TD三个 参数可选择, 适用范围广,在温度和 成分分析控制系统中得到广泛应用。 PID特点:控制速度快,消除余差,有较好的控制性能。 但这并不意味着它在任何情况下都是最合适的,必须根据 过程特性和工艺要求,选择最为合适的控制规律。
过程控制与自动化仪表PPT课件
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。
第5页6/共41页
第二节过程控制系统的组成及其分类
液位自动控制的方块图
• 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。
第二节 过程控制系统的组成及其分 类
1.定值控制方法
“定值” 是恒定给定值的简称。工艺生产中，若要求控制系统的作用是使 被控制的工艺参数保持在一个生产指标上不变，或者说要求被控变量的给定值不 变，就需要采用定值控制系统。
2.随动控制系统（自动跟踪系统）
给定值随机变化，该系统的目的就是使所控制的工艺参数准确而快速地跟 随给定值的变化而变化。
第111页6/共41页
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
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。
结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是了 解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存 在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控 制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持 在工艺生产所要求控制的技术指标上。
图1-11 温度控制系统过渡过程曲线
第232页8/共41页
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指 标
解 最大偏差A＝230-200＝30℃ 余差C＝205-200＝５℃ 由图上可以看出，第一个波峰值B＝230-205＝25℃， 第二个波峰值B′＝210－205＝5℃， 故衰减比应为B:B′＝25:5＝5:1。 振荡周期为同向两波峰之间的时间间隔， 故周期T＝20-5＝15（min）
《自动化与仪器仪表》课件
THANKS
感谢观看
总结词：自动化技术的应用领域非常广泛，包括工业自动化、农业自动化、军事自动化、交通自动化和家庭自动化等。
02
仪器仪表的种类与原理
节流式流量计、涡轮式流量计、电磁式流量计、超声波流量计等。
种类
基于不同的物理原理，如节流原理、电磁感应原理、超声波传播原理等，测量流体流量。
原理
广泛应用于石油、化工、电力、环保等领域，用于测量流体流量，监控生产过程。
控制与调节
仪器仪表能够实时监测系统的能耗情况，通过优化控制策略，降低能源消耗，提高经济效益。
节能降耗
随着物联网、云计算等技术的发展，仪器仪表将越来越智能化，能够实现远程监控、数据挖掘等功能。
智能化
集成化
可靠性
节能环保
随着工业自动化的发展，仪器仪表将越来越集成化，能够实现多种参数的测量和控制。
随着工业生产对安全稳定性的要求越来越高，仪器仪表的可靠性将越来越受到重视。
《自动化与仪器仪表》ppt课件
自动化技术概述仪器仪表的种类与原理自动化与仪器仪表的结合应用自动化与仪器仪表的实际案例
contents
目录
01
自动化技术概述
自动化的定义是指机器或装置在无人干预的情况下，按照规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。其特点包括高效性、准确性、可靠性和快速响应等。
总结词
02
原理
基于不同的物理原理，如热胀冷缩原理、热电效应原理、红外辐射原理等，测量温度。
03
自动化与仪器仪表的结合应用
用于测量和控制系统中的温度，如热电阻、热电偶等。
温度仪表
用于测量和控制系统中的压力，如压力传感器、压力表等。
压力仪表
用于测量和控制系统中流体流量，如涡街流量计、电磁流量计等。
感谢观看
总结词：自动化技术的应用领域非常广泛，包括工业自动化、农业自动化、军事自动化、交通自动化和家庭自动化等。
02
仪器仪表的种类与原理
节流式流量计、涡轮式流量计、电磁式流量计、超声波流量计等。
种类
基于不同的物理原理，如节流原理、电磁感应原理、超声波传播原理等，测量流体流量。
原理
广泛应用于石油、化工、电力、环保等领域，用于测量流体流量，监控生产过程。
控制与调节
仪器仪表能够实时监测系统的能耗情况，通过优化控制策略，降低能源消耗，提高经济效益。
节能降耗
随着物联网、云计算等技术的发展，仪器仪表将越来越智能化，能够实现远程监控、数据挖掘等功能。
智能化
集成化
可靠性
节能环保
随着工业自动化的发展，仪器仪表将越来越集成化，能够实现多种参数的测量和控制。
随着工业生产对安全稳定性的要求越来越高，仪器仪表的可靠性将越来越受到重视。
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自动化技术概述仪器仪表的种类与原理自动化与仪器仪表的结合应用自动化与仪器仪表的实际案例
contents
目录
01
自动化技术概述
自动化的定义是指机器或装置在无人干预的情况下，按照规定的程序或指令自动进行操作或控制的过程。其特点包括高效性、准确性、可靠性和快速响应等。
总结词
02
原理
基于不同的物理原理，如热胀冷缩原理、热电效应原理、红外辐射原理等，测量温度。
03
自动化与仪器仪表的结合应用
用于测量和控制系统中的温度，如热电阻、热电偶等。
温度仪表
用于测量和控制系统中的压力，如压力传感器、压力表等。
压力仪表
用于测量和控制系统中流体流量，如涡街流量计、电磁流量计等。
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pmin xmin
100%
(5-6)
K Kp
100%
（对于单元组合仪表：K=1
）
所以
1 100%
KP
故：
1
KP
K P P （控制作用强）
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14
例题: 一DDZ—II型比例控制器温度刻度范围是400— 800℃，控制器的输出工作范围是0—10mA。当指示值 从600 ℃变化到700℃时，控制器的输出从4mA变化到 9mA。比例度是多少？
测量值
测量变送器
被控变量 y
给定值(x)：工艺要求的量值。测量值(z): 被控变量实际值。
偏 差(e): 测量值与给定值之差(e= z-x)。
操纵值(P)：控制器的输出信号。
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2
从控制仪表的发展来看， 大体上经历了三个阶段： 1、基地式控制仪表
与检测装置、显示装置一起 组装在一个整体之内，同时具 有检测、控制与显示功能，所 以其结构简单、价格低廉、使 用方便。
δ再减小，会出现激烈的振荡(曲线3) 当δ继续减小到某一数值时，系统
e pp
则 pe
干扰
D
给定值 偏差
操纵值
操纵变量
xSv
+ -
Deve
Pz v
控制器
Mp v
执调 行节阀 器
q 被控对象
测量值
测量变送器
被控变量 y
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10
举例：如图是一液位控制系统。 当液位上升时，控制阀就关小；
当液位下降时，控制阀就开大。
ab
p
b p ae
p be a
(5-3)
e
杠杆就是控制器；
t
t0
t
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12
2、比例度δ
由于比例增益KP是有量纲的量，在工程上常将其转换 成一个无量纲的量：比例度δ
比例度就是指控制器输入的相对变化值与相应的输出 相对变化值之比的百分数。用式子表示：
xmax
e
xmin
pmax
p
pmin
100%
(5-5)
e—输入变化量；p—相应的输出变化量； xmax-xmin —输入的最大变化量，即仪表的量程； pmax-pmin —输出的最大变化量，即控制器输出的工作范围
H→H0
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6
中间区：被控变量有一定的变化范围
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7
ppt课件
8
3、品质指标：振幅 周期
原则：使振荡幅值在允许的范围内，尽可能的使周 期延长。
4、特点：结构简单、成本低、易实现
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9
二、比例控制
1、比例控制规律（P）
控制阀的开度（即控制器的输出值）与被控变量的
偏差成比例，根据偏差的大小，控制阀可以处于不同 的位置。即：
第四章 自动控制仪表
第一节 概述 第二节 基本控制规律及其对系统过
渡过程的影响
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1
第一节 概 述
构成自动控制系统的仪表称为自动控制仪表。 主要包括变送器、控制器和执行器。还包括很多种
辅助仪表。
干扰
D
给定值 偏差
操纵值
操纵变量
xSv
+ -
Deve
Pz v
控制器
MP v
执调 行节阀 器
被控对象 q
700 6009410% 0 =50%
800 400 1 00
当测量温度变化了全量程的50%时，控制器的输出从 最小变为最大(0—10mA)。在这个范围内，温度的变化 与控制器的输出p是成比例的。
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15
也可以说比例度就是使控制器输出变化全范围时， 输入偏差改变了输入量程的百分数。
0%
50% 100%e%
比例度就是使控制器的输出变化满刻度时，相应
的仪表测量值变化占仪表测量范围的百分数
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13
对于一个具体的比例作用控制器 :pmax-pmin/ xmax-xmin =K
xmax
e
xmin
pmax
p
pmin
100%
epxpm maaxx xpm miinn10% 0
1 KP
pmax xmax
e
P
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C t0
KpC
t
t0
P
t
18
5、比例控制特点：
1)KP↑( ↓)→P↑，即：比例作用越强。
2) 动作迅速，作用及时。 3)最终稳定时，△p=0， p=KPe，e(∞)≠0，即存在余差。 KP↑→余差C↓，但KP过大， 系统易发生震荡 而不稳定。
适用于滞后小，负荷变化不 大，无余差要求的场合。
2、单元组合式仪表中的控制单元
接受测量值与给定值信号，然后根据它们的偏差发出与 之有一定关系的控制作用信号。
3、以微处理器为单元的控制装置
控制功能丰富、操作方便，很容易构成各种复杂控制系统。
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3
第五章 自动控制仪表
第一节 概述 第二节 基本控制规律及其对系统过渡
过程的影响
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4
第二节 基本控制规律及其对系统过渡过程的影响
p: 控制器的输出；
e: 控制器的输入；
e
a,b—杠杆支点与两端的距离
比例控制器的输出信号
p与输入信号e之间成比例
关系，即：
比例控制系统示意图
p K P e (5-4) KP—比例增益;(放大倍数)
定义：比例控制规律的输出变化量与输入偏差e成正比。
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11
p KP e
e
△P
KpC C
t0
最常用的控制规律是PID算法，它由基本控制规律P、
I、D组成P、PI、PD、PID，统称PID。
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5
一、双位控制(开关控制)
1、双位控制规律
Pmax P
Pmin
2、举例
e＞0 （或e＜0） e＜0 （或e＞0）
液位 电磁线圈 阀门 进料 液位
H＞H0 通电 关闭 切断进料 H→H0
H＜H0 断电 打开 进料
pmin
pmax
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16
3、控制器比例度δ与输入、输出的关系
Pmax
=50%
=100%
Pmax-Pmin 2
=200%
Pmin 0
50%
100%
e%
图5-6 比例度示意图
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17
4、比例控制作用的特性
e
1)静态特性：
控制结束后有余差。
（即新稳态值不等于给定值）
2)动态特性：
控制及时，无滞后。
如：中间储罐液位，精馏塔塔 釜液位等 。
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19
6、比例度对过渡过程的影响
比例度δ越大(即Kp越小)，过渡过程 曲线越平稳，但余差也越大。比例
度越小，则过渡过程曲线越振荡。
当比例度δ大时即放大倍数Kp小， 被控变量的变化就很缓慢(曲线6)。
当比例度δ减小时，Kp增大，被控 变量变化也比较灵敏，开始有些振 荡，余差不大（曲线5，4）.
➢控制规律指控制器的输出信号与输入信号之间的关系。
干扰
D
给定值 偏差
操纵值
操纵变量
xSv
+ -
Deve
Pz v
控制器
MP v
执调 行节阀 器
q 被控对象
测量值
测量变送器
被控变量 y
控制规律研究的是p与e之间的函数关系，即
p f e f (z x)
(5-1)
当给定值x不变时，偏差e就是被控变量测量值的变化量。