测量仪表与自动化
测量仪表及自动化
《测量仪表及自动化》综合复习资料一、简答与名词解释1、简述压力仪表选择原则。
答：型号、量程、精度选择（1）量程i 压力平稳：P量=P测*1.5，量程靠级:0～1.0,1.6,2.5,4,6,10×10MPa ii波动范围大P量=P测*２.０下限选取:测量值大于1/3的量程，否则测量误差太大（2）精度选择：已知误差，先选出量程，求出引用误差，靠精度等级(往高精度靠) （3）型号：考虑测量介质的腐蚀性、温度等因素2、简述均匀调节系统的调节目的和实现原理？目的：均匀控制系统是为解决连续生产过程中前后设备供求之间的矛盾而设置的。
实现原理：（1）简单均匀控制，简单均匀控制采用简单控制系统结构，通过选择合适的控制规律及整定参数来实现均匀控制的目的。
（2）串级均匀控制，串级均匀控制系统是通过控制器参数整定来实现的。
在串级均匀控制系统中，参数整定的目的不是使参数尽快回到给定值，而是要求在允许的范围内作缓慢变化。
总之，均匀控制系统的结构与定值控制系统相同，投运方法也—样，至于参数整定，只要明确了“均匀”的意义，也就不难进行。
均匀控制系统的控制器参数值一般都较大。
3、如何评价系统过渡过程？最大偏差或超调量：最大偏差指被调参数偏离给定值的最大值，若最大偏差大，则偏离时间长，不利于稳定生产，所以可作一个衡量系统稳定程度的指标。
最大偏差太大，同时出现多个干扰时危险增大。
余差：过渡过程终了时，被调参数所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差。
调节系统的余差表示的是系统调节精度。
衰减比：衰减振荡过程中第一、第二个波峰值之比。
它是衡量稳定性的指标，衰减比小于1：1的振荡是发散的，等于1：1时为等幅振荡，都不容许，为保持足够的稳定裕度，衰减比以4：1或10：1为宜。
过渡时间：从干扰产生作用起至被调参数重新建立新的平衡为止，过渡过程所经历的时间要绝对达到新稳态值，需要的过渡时间为无穷，现规定被调参数进入稳态值±5%或±3%以内的区域，并保持在此区域内即认为达到稳定值，过渡时间反映的是调节的速度指标。
自动化与仪器仪表
目录
• 自动化概述 • 仪器仪表概述 • 自动化与仪器仪表的关联 • 自动化与仪器仪表的实际应用案例
01
自动化概述
自动化的定义与特点
定义
自动化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 。
特点
自动化能够提高生产效、降低 成本、减少人工干预、提高产品 质量和生产安全。
携带和集成到其他系统中。
仪器仪表在自动化中的作用
实现生产过程的监测和控制
仪器仪表能够实时监测生产过程，并将数据反馈给控制系统，实 现对生产过程的精确控制。
提高生产效率和产品质量
仪器仪表能够提供精确的测量数据，帮助企业优化生产过程，提高 生产效率和产品质量。
保障生产安全
仪器仪表可以监测生产过程中的异常情况，及时发出警报，保障生 产安全。
04
自动化与仪器仪表的实际 应用案例
工业自动化中的仪器仪表应用
01
02
03
04
自动化生产线监控
仪器仪表用于实时监测生产线 上各种设备的状态和参数，确
保生产流程的稳定运行。
能源管理
通过仪器仪表对工厂能源使用 进行监测和优化，降低能耗，
提高能源利用效率。
质量检测
仪器仪表用于检测产品各项性 能指标，确保产品质量符合标
环境监测中的自动化与仪器仪表应用
大气监测
仪器仪表用于检测空气中的污染物浓 度，评估空气质量。
水质监测
对饮用水、河流、湖泊等水体的水质 进行实时监测。
噪声监测
对城市或特定区域的噪声污染进行监 测和评估。
土壤监测
检测土壤中的重金属、农药残留等污 染物，评估土壤质量。
仪表及自动化-3、常用仪表
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表以及连接 导线所组成。在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进 行温度的测量较为适宜。
热电阻温度计示意图
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
测温原理 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度 效应）来进行温度测量的。 热电阻温度计适用于测量200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。
温度检测及仪表 温度检测常用几类
二、压力式温度计 压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体 的饱和蒸汽压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。 当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸汽产生相应的 压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再 由齿轮放大机构把位移变为指示值，这种温度计具有温包体 积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点。
化工仪表及自动化
常用仪表
常用现场仪表
温度检测及仪表 压力检测及仪表 流量检测及仪表 物位检测及仪表 调节阀 开关阀
温度检测及仪表
定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上讲是物体 分子热运动的剧烈程度。 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两 大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度 较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故 需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟现象， 同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。 非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的， 测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限 的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比 较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界 因素的影响，其测量误差较大。
《测量仪表及自动化》综合复习资料
《测量仪表及自动化》综合复习资料一、简答与名词解释1、简述压力仪表选型原则..2、简述需要进行热电偶冷端温度处理的原因及其方法..3、简述差压式流量计工作原理及其特点..4、简述弹簧管压力仪表工作原理及其组成..5、简述气动薄膜调节阀工作原理及其构成..6、简述科氏力式质量流量计流量计工作原理及其特点..7、简述变送器的含义以及两线制连接原理..8、什么是系统过渡过程有哪几种常见的过渡过程形式9、什么是调节规律简述常用的调节规律类型..10、简述电容式压力变送器的工作原理..1 1、如何评价系统过渡过程二、单项选择1、采用差压式液位计测量液位; 其差压变送器的零点a. 需要进行正迁移b. 需要进行负迁移c. 视安装情况而定2、比例度越小;余差就越a、越大b、越小c、不变3、测量高粘度、高温、压力较低设备中的液位;应选用下列哪种液位计a、浮筒式液位计b、浮球式液位计c、核辐射液位计4、校对0--1.6MPa;1.5级的工业压力表示时;应使用标准压力表a、0—1.6MPa;0.5级b、0—2.5MPa;0.35级c、0—4.0MPa;0.25级5、在管道上安装孔板时;如果将方向装反了会造成：a、差压计倒指示b、对差压计指示无影响c、差压计指示变大d、差压计指示变小6、某设备内的温度为 1000℃ ;要求测量误差小于或等于 5℃;应选下列哪一支温度计a、0～2500 ℃ 0.2 级b、0～1000 ℃ 0.2 级c、0～1600 ℃ 0.5 级7、仪表的变差不能超出仪表的a、相对误差b、引用误差c、允许误差8、下列哪种流量计与被测介质的密度无关a、差压式流量计b、涡街流量计c、转子流量计9、扭力管浮筒液面计的浮筒脱落;则仪表指示 ..a、最大b、最小c、不定10、与热电偶配用的自动电位差计;当输入端短路时;应显示a、下限值b、环境温度室温c、上限值三、填空1、测量误差按其产生原因的不同可分为系统误差、随机误差、粗大误差 ..2、常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒、波纹管等..3、气动仪表的统一信号范围是0.02—0.1MPa ；电动智能仪表的统一信号范围是4—20mA ..4、测量仪表的绝对误差是仪表测量值与真值之差..校验仪表时;所谓的“真值”一般由绝对误差比被校表小1/3 倍的标准表给出..5、在三种标准节流元件中压力损失最小的是 ..6、常用调节器调节规律有、、和四种..7、显示仪表按显示方式分有、、三种8、差压式流量计是在流通面积的情况下;测量不同流量时的不同来测流量..9、电磁流量计利用来测流量..10、物位概念有、、三种..11、浮球式液位计是一种液位计..12、双金属温度计是利用的原理来测温度；热电阻温度计是利用来测温度..13、热电偶是利用来测温度的;它所产生的热电势有和 ..14、自动电子电位差计的测量桥路上支路电流为 ;下支路电流为 ..15、热电偶温度计中的连接导线采用；在热电阻温度计中为消除导线电阻对测量的影响;通常采用普通导线连接..16、差压式流量计是利用方法测量流量..17、测量仪表一般有和两种结构形式..18、弹簧式压力表由、、和四部分组成..19、差压式流量计是利用方法测量流量;而转子前后的保持不变..20、系统负反馈的作用 ..21、比例度越大;则比例调节作用越 ; 余差就越 ..22、串级调节系统中主调节器的输出作为副调节器的给定;因此副调节器的给定方式应设置为方式..23、比值调节系统的实现方案有、、等..四、计算与分析题1、某测量范围0～1.6Mpa的压力表;校验时发现在真实值1.2Mpa处的绝对误差最大;为0.018Mpa..试计算并判断该表是否符合精度1.5级的要求2、有一个变化范围为320——360kPa的压力;如果用A、B两台压力变送器进行测量;那么在正常情况下哪一台的测量准确度高些压力变送器A：1级;0——600kPa..压力变送器B：1级;250——500kPa..3、现有一个加热炉被加热物料入口温度210℃;出口温度350℃;要求出口温度波动幅度不能超过±2℃;燃料采用渣油;来料压力较为平稳;现有如下要求：1、需要进行温度控制系统设计;要求画出你所设计的系统控制流程图和系统方框图..2、分析控制系统调节阀和调节器的正反作用;要求有分析过程..3、试选择调节器的调节规律;并说明理由..4、现有第一个工艺设备底部粘度较高的物料经离心泵抽出输送至第二个工艺设备进行进一步加工处理;第一个设备的底部液位需要保持稳定;并确保不会被抽空;第二个设备的进料流量又要求尽可能稳定;请问：1、如何设计控制系统才能实现上述控制要求;结合工艺设备及流程画出控制系统方框图2、系统被调参数和调节参数分别是什么3、分析控制系统调节阀和调节器的正反作用;要求有分析过程..4、试选择调节器的调节规律并说明原因;说明调节器参数设置原则..5、测量范围0～250℃的温度计;校验时某点上的绝对误差为2.5℃;变回差为4℃; 其它各点均小于此值;问此表的实际精度应是多少若原精度为1.0级;现在该仪表是否合格6、某人将镍铬-镍硅补偿导线极性接反;当电炉温度控制于800℃时;若热电偶接线盒处温度为50℃;仪表接线板处温度为40℃;问测量结果和实际相差多少已知：E800℃; 0=33.29mv E40℃; 0=1.61 mV E761℃; 0= 31.68 mVE841℃; 0=34. 9mv E50℃; 0=2.02 mV E741℃; 0=30.82 mV E742℃; 0=30.90mv7、一转子流量计用标准状态的水进行标定;量程范围为100~1000 l/h;转子材质为不锈钢密度为7.90g/cm3..现用来测量密度为0.791g/cm3的甲醇;问：体积流量密度校正系数K Q是多少流量计测甲醇的量程范围是多少8、一台精度等级为0.5级的测量仪表;量程为0~1000℃..在正常情况下进行校验;其最大绝对误差为6℃;求该仪表的最大引用误差、允许误差、仪表的精度是否合格..9、用K型热电偶测温..已知回路热电势为15.000mV;冷端温度20℃;试求热端温度..下列分度表数据可供选用：E20=0.798mV;E347=14.167mV;E348=14.208;E385=15.763mV;E386=15.805mV..10、某装置溶剂再生塔液面采用沉筒液面计测量;量程800mm;被测介质重度1.1gf/ cm3;现场如何用水换算校检参考答案：一、简答与名词解释1、简述压力仪表选型原则..答：型号、量程、精度选择（1）量程i 压力平稳：P量=P测*1.5;量程靠级:0～1.0;1.6;2.5;4;6;10×10MPaii波动范围大P量=P测*２.０下限选取:测量值大于1/3的量程;否则测量误差太大（2）精度选择：已知误差;先选出量程;求出引用误差;靠精度等级往高精度靠（3）型号：考虑测量介质的腐蚀性、温度等因素2、简述需要进行热电偶冷端温度处理的原因及其方法..原因：热电偶冷端温度不稳定会影响热电偶测量精度;通过冷端温度处理;可以提高测量准确度..方法：补偿导线法、冰浴法、冷端温度修正法、补偿电桥法3、简述差压式流量计工作原理及其特点..差压式质量流量计是指利用差压式体积流量计结合密度计进行运算;最终得到质量流量..特点：利用现成的体积流量计就可以实现质量流量测量..4、简述弹簧管压力仪表工作原理及其组成..采用弹簧管受压力变化而产生的不同变形位移来测量压力由弹簧管、拉杆扇形齿轮及中心齿轮、指针及表盘、游丝组成5、简述气动薄膜调节阀工作原理及其构成..根据控制信号的大小;利用成比例的压缩空气压力作用于薄膜上而产生推力;调节调节机构的开度由气动执行机构、调节机构构成6、简述科氏力式质量流量计流量计工作原理及其特点..科氏力f c=2mwu;由角速度和流动速度的矢量运算决定作用方向;科氏力表达式说明;当物体在以角速度w转动的参照系中做直线运动时;物体收到的科氏力与物体质量有关;利用此原理来测量质量流量..直接测量质量流量、流量精度高、可以同时测量质量流量和密度、稳定可靠..7、简述变送器的含义以及两线制连接原理..变送器：传感器+变换+输出电路组成;实现将被测参数成比例转换成标准统一信号;并能有限距离远传的功能..两线制：工作条件：1、变送器正常工作电流I≤Iomin4mA2、在下列电压条件下;变送器能保持正常工作VT≤Emin－IomaxRLmax+r3、变送器的最小有效功率P< IominEmin－IominRLmax8、什么是系统过渡过程有哪几种常见的过渡过程形式自调系统在动态过程中;被调参数不断变化;它随时间变化的过程即自调系统的过渡过程;是系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程..以阶跃干扰为代表;系统在阶跃干扰作用下的过渡过程：1、非周期过程：非周期衰减、发散2、周期过程：衰减振荡、发散振荡、等幅震荡9、什么是调节规律简述常用的调节规律类型..MV =fDV决定调节器在被调参数被干扰作用影响之后的输出信号变化规律就是调节规律..常用调节规律有四种：P、PI、PD、PID..10、简述电容式压力变送器的工作原理..利用差动电容传感器将差压变化转换成电容量变化;进而转化成4~20毫安电流输出..两线制：工作条件：1、变送器正常工作电流I≤Iomin4mA2、在下列电压条件下;变送器能保持正常工作 VT≤Emin－IomaxRLmax+r3、变送器的最小有效功率P< IominEmin－IominRLmax1 1、如何评价系统过渡过程希望余差尽量小;最大偏差小一些;过渡时间短一些;衰减比要适当..二、单项选择1、c2、b3、b4、b5、d6、c7、c8、b9、a 10、b三、填空1、测量误差按其产生原因的不同可分为系统误差、随机误差、粗大误差 ..2、常用的弹性元件有弹簧管、膜片、膜盒、波纹管等..3、气动仪表的统一信号范围是0.02—0.1MPa ；电动智能仪表的统一信号范围是4—20mA ..4、测量仪表的绝对误差是仪表测量值与真值之差..校验仪表时;所谓的“真值”一般由绝对误差比被校表小1/3 倍的标准表给出..5、文丘里管6、P、PI、PD、PID7、模拟式、数字式、图像显示式8、差压式流量计是在流通面积不变的情况下;测量不同流量时的不同差压来测流量..9、电磁流量计利用电磁感应来测流量..10、物位概念有液位、界位、料位三种..11、浮球式液位计是一种恒浮力液位计..12、双金属温度计是利用热胀冷缩的原理来测温度；热电阻温度计是利用电阻随温度变化来测温度..13、热电偶是利用热电效应来测温度的;它所产生的热电势有温差电势和接触电势 ..14、自动电子电位差计的测量桥路上支路电流为 4mA ;下支路电流为 2mA ..15、热电偶温度计中的连接导线采用补偿导线；在热电阻温度计中为消除导线电阻对测量的影响;通常采用三线制普通导线连接..16、差压式流量计是利用节流原理方法测量流量..17、开环、闭环；18、弹簧管、拉杆扇形齿轮中心齿轮、指针与表盘、游丝19、节流定面积变压差、压差20、稳定系统21、弱、大22、外给定23、开环比值、单闭环比值、双闭环比值四、计算与分析题1、q max ＝0.018／1.6×100％＝1.125％实际精度为: 1.125 < 1.5级合格2、A表：a=1.0% * 600KPa = ±6KPaB表：a=1.0% * 500-250KPa = ±2.5KPaB表的测量允许误差小于A表测量允许误差;且量程合适;所以B表测量的准确度高..3、1控制系统流程图：方框图：2为了保证在事故状态下加热炉的安全;调节阀应在事故状态下关闭;因此因选择气开阀;调节器的正反作用选择依据系统的负反馈原则来选择;假设炉出口温度升高;应将阀门开度减少;气开阀要求调节器输出值减少;因此调节其应该选择反作用..3加热炉控制器的调节规律应选择PID或者PD调节规律;原因是加热炉控制系统具有较明显的滞后;加入微分调节可以改善调节质量..4、1应采用均匀调节系统;因为这种场合要求控制系统能够解决前后工序的供求矛盾;采用均匀调节系统可以照顾到前后设备的供求矛盾..2均匀调节系统通过对调节器参数的整定和设置来达到既能较稳定地控制液位又能兼顾抽出流量的下一设备的进料稳定性;可以将本均匀调节系统设置成简单控制系统;系统选择液位作为被调参数;抽出流量作为调节参数..3为了保证在事故状态下第一个设备的安全;调节阀应在事故状态下关闭;因此因选择气开阀;调节器的正反作用选择依据系统的负反馈原则来选择;假设液位升高;应将阀门开度增大以降低液位;气开阀要求调节器输出值增大;因此调节器应该选择正作用..4控制器的调节规律应选择PI 调节规律;原因是控制系统应进行较为平稳的调节过程;不希望出现剧烈的参数调节;而且调节器的参数应该放在较大的数值上;以减少调节作用的影响..5、q max ＝2.5／250×100％＝1.0％h max ＝4／250×100％＝1.6％实际精度为: 1.6 若原精度1.0级现不合格6、答：当补偿导线正确连接时;仪表实得电势为33.29mV800℃-1.61 mV40℃+ 1.61 mV =33.29 mV仪表含有冷端补偿措施;显示的温度值应为800℃如补偿导线接反;则仪表实得电势为33.29 mV800℃-2.02 mV50℃- 2.02 mV50℃-1.61 mV40℃ + 1.61 mV =32.47 mV仪表含有冷端补偿措施;查表并经插值得显示的温度值应为780.13℃和实际值相差-19.86℃+19.5℃7、答：因为甲醇的粘度系数与水的粘度相差不大;因此可以用下式计算密度校正系数K ρQ : K ρQ =测水水测ρρρρρρ⨯-⨯-)()(f c f式中 f ρ、测ρ、水ρ——分别为浮子密度、被测液体密度和标定液体的密度..K ρQ ＝791.00.10.190.7791.090.7⨯--＝1.14量程范围用下式计算Q测= KρQ水Q⨯ Qm in测=1.14×100=114L/hQm ax测=1.14×1000=1140 L/h 所以;量程范围为114~1140L/h甲醇.8、解：1. 最大引用误差δ＝6/1000-0×100％＝0.6％;仪表基本误差＝0.6％2.允许误差＝±0.5％3．仪表精度不合格..该表的基本误差为0.6％;大于仪表允许误差±0.5％..9、Ekt; 20=Ekt; 0 - Ek20; 0=15mVEkt; 0=15mV+ Ek20; 0=15.798mVt = 385.5℃10、解：若校验0%;50%;100%三点;由于被测介质重度大于水的重度;所以无法实现全量程校验;只能实现水位相应高度的校验;按照下述公式计算对应高度水位时的变送器输出值：I出=4mA+1.0/1.1*H水/800*16mA因此：当H水=0时;I出=4mA当H水=400时;I出=11.27mA当H水=800时;I出=18.54mA即在校验时加入相应高度的水;记录变送器的输出是否为对应的计算值;否则应调整量程调整机构..。
测量仪表与自动化_中国石油大学(华东)中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
测量仪表与自动化_中国石油大学（华东）中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于变送器，下列说法正确的是（）答案:变送器是检测被控变量2.控制器的作用是( )答案:比较测量值和给定值，判断是开阀和关阀，计算阀的开度。
3.关于自动化系统，下列说法正确的是（）答案:自动控制系统是为了维持某个参数的稳定自动联锁保护系统是在出现事故、故障和异常时起作用4.图中所示温度控制系统中，被控变量是（）答案:原油的出口温度5.图中所示的控制系统，操纵变量是( )答案:燃料油的流量6.若某仪表的精度等级为1.0级，且该仪表是合格的，则有（）答案:该仪表使用时的最大引用误差qmax<=1.0%该仪表使用时的最大引用误差hmax<=1.0%7.用超声波方法测距离，根据超声波探头发散和反射回来的超声波时间差，乘上波速即可计算探头与被测物体的距离，这种方法是间接测量答案:错误8.测量仪表的基本组成包括检测元件/传感元件、传送放大、显示部分。
答案:正确9.若某压力仪表的精度等级为1.0级，测量范围为0-100kPa，经测试，发现最大绝对误差为0.8kPa，则可知（）答案:无法判断，因没有测试变差10.关于灵敏度，下列说法正确的是（）答案:灵敏度是指输出变化与输入变化的比值11.若对某仪表进行标定，测试得到最大引用误差为0.8%，最大变差为1.2%，则可将该仪表的精度等级定为（）答案:1.5级12.若某仪表测量范围为0-100kPa，正常工作压力为45kPa，若需选择该表的精度等级，要求误差不超过正常工作压力的2%，则2%是（）答案:相对误差13.若某仪表测量范围为0-100kPa，选择该表的精度等级，要求测量的绝对误差不超过2kPa，则仪表的精度等级最好可选为（）答案:1.5级14.关于测量仪表的结构，下列说法正确的是（）答案:闭环结构的仪表输出和输入之间的关系取决于检测和反馈环节，与放大环节无关，因此稳定性更好开环结构的仪表放大和显示环节的放大系数大，容易对干扰进行放大15.若需检测100kPa的压力，可选择的仪表测量范围为下列，则（）0-100kPa、0-200kPa、 0-500kPa ，0-1000kPa答案:0-200kPa，满足测量值，且灵敏度最高16.关于接触式和非接触式测量，下列说法正确的是（）答案:非接触式测量是测量仪表的任何部分都不与被测介质相接触非接触式测量主要用于高温、高压、强毒性等恶劣场合。
电气工程中的自动化仪器仪表与测量技术
电气工程中的自动化仪器仪表与测量技术自动化仪器仪表和测量技术在电气工程领域中起着重要的作用。
它们广泛应用于电力系统、工业自动化、航空航天、交通运输等领域，为实现电气设备的控制和监测提供了高效可靠的手段。
本文将对自动化仪器仪表的基本原理和测量技术进行探讨，并介绍它们在电气工程中的应用。
一、自动化仪器仪表原理探讨自动化仪器仪表是利用数字电路技术、传感器技术和微处理器技术等手段，将传感信号进行采集、处理和控制的设备。
其基本原理包括信号传感、信号处理和控制执行等环节。
1. 信号传感信号传感是自动化仪器仪表中的关键环节。
通过传感器将被测量的物理量转换为电信号，并进行放大和滤波处理，以获得高质量的测量信号。
2. 信号处理信号处理是对传感信号进行处理和分析的过程。
利用模数转换技术将模拟信号转换为数字信号，然后通过数字滤波、数据处理和算法运算等方式得到测量结果。
3. 控制执行控制执行是自动化仪器仪表的最终目标，通过对设备的控制和驱动，实现对被测量对象的监测和控制。
这包括开关控制、信号输出和报警等功能。
二、测量技术在电气工程中的应用自动化仪器仪表和测量技术在电气工程中有着广泛的应用。
以下将就几个方面进行介绍。
1. 电力系统监测在电力系统中，自动化仪器仪表可用于电流、电压、功率等参数的测量和监测。
它们通过对电网中的信号进行采集和处理，实时监测电力系统的运行状态，以确保系统的稳定和安全。
2. 工业自动化控制自动化仪器仪表在工业自动化过程中起到了关键作用。
它们通过对传感信号的采集和处理，实现对工业生产线的自动控制和优化。
例如，在生产过程中测量温度、湿度、压力等参数，并通过控制执行部分对工艺参数进行调节，提高生产效率和产品质量。
3. 航空航天领域在航空航天领域，自动化仪器仪表和测量技术被广泛应用于航空器和航天器的监测和控制。
通过对飞行器的各项参数进行实时监测和控制，确保航空器的飞行安全和性能稳定。
4. 交通运输系统在交通运输系统中，自动化仪器仪表和测量技术被用于交通流量监测、道路参数测量和交通信号控制等方面。
仪表与自动化课后习题与答案
仪表与自动化课后习题与答案1-3、自动控制系统主要由哪些环节组成？答：一个自动控制系统主要是由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套仪表，称自动化装置，包括测量元件及变送器、控制器、执行器；另一部分是自动化装置所控制的生产设备。
1-5、在自动控制系统中，测量变装置、控制器、执行器各起什么作用？答：测量元件与变送器，用于测量液位，并将测得的液位转化成统一的标准信号输出。
控制器，接受测量变送器送来的信号并与工艺要求的液位高度进行比较，计算出偏差的大小，并按某种运算规律算出结果，再将此结果用标准信号发送至执行器。
执行器，它接受控制器传来的操作指令信号，改变阀门的开度以改变物料或能量的大小，从而起到控制作用。
1-8、图1-15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？答：PI-307：具有指示功能的压力表，该仪表就地安装，工号段为07。
TRC-303：具有记录功能的温度控制仪表，该仪表集中仪表盘面安装，工号段为3，仪表序号为07。
FRC-305：具有记录功能的流量控制仪表该仪表集中仪表盘面安装，工号段为3，仪表序号屡05。
1-11、图1-16所示为一反应温度控制系统示意图A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。
试现出该温度控制系统的方块图，并指出该项系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么，并说明该温度控制系统是一个具有负反馈的团环系统。
答：被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量；可能干扰：进料和冷却水的流量、压力和温度的改变当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大，冷却水流量增加，这样使反应器的温度降下来，所以该项温度控制系统为一个具有负反馈的闭环系统。
中国石油大学(华东)22春“石油化工技术”《测量仪表及其自动化》作业考核题库高频考点版(参考答案)试
中国石油大学（华东）22春“石油化工技术”《测量仪表及其自动化》作业考核题库高频考点版（参考答案）一.综合考核(共50题)1.压力仪表大致可以分为四类，其中用于工业应用现场的就地指示，使用最为广泛的是：()A.液柱式压力计B.弹性式压力计C.电气式压力计D.活塞式压力计参考答案：B2.采用超声波传感器测量距离的方法属于()测量方法。
A.直接式，接触式B.间接式，接触式C.直接式，非接触式D.间接式，非接触式参考答案：C3.浮球式液位计适合于如下哪一种情形的使用条件?()A.介质粘度高、压力低、温度高B.介质粘度高、压力低、温度低C.介质粘度低、压力高、温度低D.介质粘度高、压力高、温度低参考答案：A4.若无特殊说明，工程上仪表显示的测量结果均为：()A.表压或真空度B.绝对压力C.大气压力D.差压5.DCS控制系统中PID控制算法是由()完成。
A.操作站B.控制站C.工程师站D.通讯网络参考答案：B6.下列物位计中，属于非接触式测量方式的有：()A.差压式物位计B.电容式物位计C.核辐射液位计D.浮筒物位计参考答案：C7.差压物位计进行零点迁移的实质是：()A.改变差压变送器测量范围的上下限，而量程不变B.使得液位高度为测量范围下限时，差压变送器输出4mAC.使得液位高度为测量范围上限时，差压变送器输出20mAD.改变差压变送器测量范围的量程，而测量范围不变参考答案：A8.下面换热器的调节介质为冷却剂，若物料出口温度过低会导致物料结晶，则执行器可选为：()A.气开B.气关参考答案：BA.安全防爆B.价格便宜C.尺寸小D.使用方便参考答案：A10.选择调节阀口径时，主要考虑的是：()A.流量系数B.可调比C.流量特性参考答案：A11.电容式物位计属于()物位计。
A.接触式B.非接触式参考答案：A12.在三种标准节流装置中，最常用的是()。
参考答案：孔板13.当浮筒上有挂料时，物位计输出会：()A.偏小B.偏大C.不受影响D.不确定参考答案：A所谓风开阀，就是指调节器来的气压信号越大，开度越()。
化工仪表与自动化习题解
（1）被测介质:水
校验点(%L):
输出(mA):
0
4
25
8
50
12
75
16
100
20
（2）被测介质：非水
x Hw Hx w
0 0 4
H x max L
25 x 25 w 8 50 x 50 w 12 75
校验点(%L): Hw (%L): 输出(mA):
x 75 w
16
100 x 100 w 20
该表的回差为：
h
结论：不符合1.0级的精度要求。 或，该表的实际回差为：
0.508 0.497 0.011Mpa 0.01Mpa
故不符合1.0级的精度要求。
P13 1.8．一测量范围为0~1000℃的温度计，经校验得到数据：
真实温度值/℃ 正行程读数/℃ 反行程读数/℃ 0 0 0 200 198 202 400 396 403 600 594 606 800 797 803 1000 999 1001
测量仪表自动化习题（教材）
P13 1.3 有两台测量仪表，其测量范围分别是0～800℃和600～ 1100℃，已知其绝对误差的最大值均为±6℃，试求它们的精度等 级。
解：表1的最大引用误差为：
6 qmax1 100% 0.75% 800 0
故表1的精度等级为1.0级。
表2的最大引用误差为：
amax 1.1 5％ 100% 100% 2.2% L 2.5 0
取1.5级即可
综上，选择测量范围为0～2.5MPa，准确度等级取1.5级的普通弹
簧管压力表即可。
P30 2.4 某合成氨厂合成塔压力指标为14土0.4 MPa，要求就地指
自动化仪表实训课程学习总结掌握自动化测量与控制技术
自动化仪表实训课程学习总结掌握自动化测量与控制技术自动化仪表是现代工业生产中不可或缺的一项技术，它通过测量和控制仪表设备，实现对工业过程的自动化控制。
在完成自动化仪表实训课程的学习过程中，我全面掌握了自动化测量与控制技术，获得了丰富的实践经验和专业知识。
在实践过程中，我首先学习了自动化仪表的基本概念和原理。
通过教师的讲解和实践操作，我了解到自动化仪表是通过传感器、信号处理器和执行器等组成的测量和控制系统，可以实现对各种工业参数的测量和控制。
我对自动化仪表的工作原理有了更深入的理解，并能够应用相关知识解决实际问题。
其次，在实训课程中，我学习了自动化测量与控制技术的具体操作方法。
通过实验和实践操作，我熟练掌握了各种测量仪表的使用方法，如温度计、压力计、流量计等。
同时，我也学会了如何根据实际需求进行仪表的选择和配置，并能够进行仪表的校准和调试。
这些实践操作使我对自动化测量与控制技术有了更深入的理解，提升了我的实际操作能力。
此外，在实训课程中，我还学习了自动化仪表的维护与故障排除。
通过学习仪表设备的维护保养知识和故障排除技巧，我能够对自动化仪表设备进行定期的维护和保养，延长其使用寿命。
同时，当仪表设备发生故障时，我也可以快速定位问题并采取相应措施进行修复。
这些维护与故障排除的能力不仅提高了设备的可靠性，还为工业生产提供了良好的保障。
在实践过程中，我还意识到了自动化仪表在工业生产中的重要性。
自动化仪表可以实现对生产流程的监测和控制，提高生产效率并降低生产成本。
在实训课程中，我通过实践操作了解到自动化仪表在工业生产中的广泛应用，如检测和控制温度、压力、液位等参数，实现对工艺过程的优化和控制。
这让我更加深入地认识到自动化仪表对工业生产的重要作用。
综上所述，通过自动化仪表实训课程的学习，我全面掌握了自动化测量与控制技术，获得了丰富的实践经验和专业知识。
我不仅深入理解了自动化仪表的基本原理和操作方法，还具备了自动化仪表的维护与故障排除能力。
测量仪表及自动化
《测量仪表及自动化》综合复习资料绪论、第一章概述1.如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？2.名词解释：相对误差、精度、变差、灵敏度、量程、反应时间3.仪表的变差不能超出仪表的（）a、相对误差b、引用误差c、允许误差4.测量某设备的温度, 温度为400℃, 要求误差不大于4℃，下列哪支温度计最合适?（）A0～600℃ 1.5级 B. 0～1500℃0.5级 C. 0～800℃0.5级 D. 0～400℃0.2级5.仪表的精度级别指的是仪表的( )A引用误差 B. 最大误差 C.允许误差 D. 引用误差的最大允许值6.下列说法正确的是（）A回差在数值上等于不灵敏区B 灵敏度数值越大则仪表越灵敏C灵敏限数值越大则仪表越灵敏7.有一个变化范围为320——360kPa的压力，如果用A、B两台压力变送器进行测量，那么在正常情况下哪一台的测量准确度高些？压力变送器A：1级，0——600kPa。
压力变送器B：1级，250——500kPa。
8.一台精度等级为0.5级的测量仪表，量程为0~1000℃。
在正常情况下进行校验，其最大绝对误差为6℃，求该仪表的最大引用误差、允许误差、仪表的精度是否合格。
9.某台差压计的最大差压为1600mmH2O，精度等级为1级，试问该表最大允许的误差是多少？若校验点为800mmH2O，那么该点差压允许变化的范围是多少？10.测量范围0～450℃的温度计,校验时某点上的绝对误差为3.5℃,变(回)差为5℃, 其它各点均小于此值,问此表的实际精度应是多少?若原精度为1.0级,现在该仪表是否合格?11.自动化仪表按能源分类及其信号形式。
12.单元组合式仪表是什么？第二章压力测量及变送13.简述弹簧管压力表原理和游丝的作用。
14.简述电容式差压变送器工作原理，说明变送器的两线制工作机理。
15.简述压力仪表选型原则。
16.为减小仪表的相对误差,一般仪表应工作在量程的（）a、<1/3 b、1/3—2/3 c、>2/317.校对0--1.6MPa，1.5级的工业压力表示时，应使用标准压力表( )a.0—1.6MPa,0.5级b.0—2.5MPa,0.35级c.0—4.0MPa,0.25级18.为了正常测取管道（设备）内的压力，取压管线与管道（设备）连接处的内壁应（）。
“测量仪表与自动化”教学方法改革的探索与实践
法形成 整 体 的概 念 ， 这也是 这部 分 知识在 考试 中失 分最 多 的
原 因。
他 各 门专业课 也都集 中安排 在这个学期 ， 有的专业甚至多达 １ ６ 门课 程 ， 学生课下基 本没有时 间和精力对这 门课进行 细致地 复
习。此外 ， 经 过大学三年的学 习， 此时 的学生较 浮躁 ， 上课 逃课 和作业抄袭等现象严重 。 ３ ． 教 学方法改革的必要 性
学 习造成—定 的困难 ， 学生也普遍反 映该课较难理 解， 尤 其复习 时感到无从下手。 ２ 擘 生的特点 本课 程 的授 课按 教学 计 划一 般安 排 在第 六学 期 ， 由于其
的方 法 ， 是将 各知识 环 节先割 裂开 ， 分别 学 习， 最 后再 整 合。
这样 的教 学顺 序容 易造 成 学生 对环 节之 间 的联系模 糊 ， 往往 学 习后 面 的内容 就忘 了前 面的 ， 等进 行 到控 制系 统构 成 环节 时， 前面 内容遗 忘 较 多， 很 难 将所 有的知识 环 节串接起 来 ， 无
与设备 等工艺专业 开设 的一 门自动化技术普及课 。 该课程 实用 性较 强 ， 学好 这 门课对 学生在生产实践 中充分发 挥 自动化 工具
的作用 ， 实现对生产过程的监测和控制具有重要的意义。
一
针对 以上 问题 ， 在本课程 的教学方 法上进行 了积极 的改革 与探索 ， 对 教学 内容 和顺序进 行调整 ， 通过分段 进 阶式 工程 、 热工 、 油气储 运 和建筑环 境
式物 位计 的工作原 理混 淆 ， 对控 制 器和 执行 机构 的正 反作用
混淆 等 问题 。 满 堂灌 的教 学模 式 未能充 分考 虑学生 的认 知规
律， 教 师 和学 生的互动 性较 差 ， 学 生学 习的积极性 不 高， 课堂 教学效率 低 。
自动化仪表的分类
自动化仪表的分类自动化仪表是工业生产中不可或缺的设备，它们用于测量、监控和控制各种过程参数，以确保生产过程的稳定性和高效性。
根据其功能和应用领域的不同，自动化仪表可以分为以下几类：1. 测量仪表测量仪表用于测量各种物理量，例如温度、压力、流量、液位等。
它们通常由传感器、信号转换器和显示器组成。
传感器负责将被测量的物理量转换为电信号，信号转换器将电信号转换为可读的数字或模拟信号，显示器则显示测量结果。
2. 控制仪表控制仪表用于监测和控制生产过程中的各种参数。
它们可以根据预设的设定值自动调节设备的操作，以保持参数在设定范围内。
控制仪表通常由传感器、控制器和执行器组成。
传感器负责监测参数，控制器根据监测结果进行计算和决策，执行器则根据控制器的指令调整设备的操作。
3. 分析仪表分析仪表用于检测和分析生产过程中的化学成分和物理性质。
它们通常用于质量控制和环境监测。
分析仪表可以使用各种技术，例如光谱分析、色谱分析、电化学分析等，以确定样品的成分和特性。
4. 计量仪表计量仪表用于测量和记录生产过程中的能量消耗和物质流量。
它们通常用于能源管理和物料计量。
计量仪表可以根据不同的原理进行测量，例如流量计、电能表、气体计量仪等。
5. 保护仪表保护仪表用于监测和保护生产过程中的设备和人员安全。
它们通常用于监测温度、压力、电流等参数，并在超出设定范围时触发警报或自动停机。
保护仪表可以帮助防止事故和损坏，并确保生产过程的安全性。
6. 校准仪表校准仪表用于校准其他仪表的准确性和精度。
它们通常具有高精度和可追溯性，用于检查和调整其他仪表的测量和控制性能。
这些是自动化仪表的主要分类，每种类型的仪表都有其特定的功能和应用领域。
在工业生产中，不同类型的仪表常常需要配合使用，以实现全面的测量、监控和控制。
随着技术的不断发展，自动化仪表的功能和性能也在不断提升，为工业生产带来更高的效率和可靠性。
中国石油大学(华东)《测量仪表及其自动化》期末考试备战考题全集
《测量仪表及其自动化》期末考试备战考题全集一、单选题1、将生产过程中的压力、物位等参数的变化传送到控制室并进行显示属于：A．自动控制系统 B．自动检测系统 C．自动联锁保护系统 D．自动操纵系统2、换热器的开车过程是属于：A．自动控制系统 B．自动检测系统 C．自动联锁保护系统 D．自动操纵系统3、关于自动操纵系统，下列说法错误的是：A．自动操纵系统需要按照预先规定的步骤进行操作B．自动操纵系统包括了自动检测系统C．自动操纵系统是为了保持某个参数稳定4、自动化系统中，进行参数检测，传送到控制室，进行显示、记录的是：A、自动检测系统B、自动控制系统C、自动操作系统D、自动联锁保护系统5、浮球式液位计适合于如下哪一种情形的使用条件？A、介质粘度高、压力低、温度高B、介质粘度高、压力低、温度低C、介质粘度低、压力高、温度低D、介质粘度高、压力高、温度低6、若无特殊说明，工程上仪表显示的测量结果均为：A．表压或真空度 B．绝对压力 C．大气压力 D．差压7、压力仪表大致可以分为四类，其中可用于远传和集中控制场合的是：A．液柱式压力计 B．弹性式压力计 C．电气式压力计 D．活塞式压力计8、关于电动仪表下列说法错误的是：A．信号传递快，与计算机联用方便B．采用220VAC或24VDC作为能源C．无需防爆结构即可用于现场D．变送器和控制器目前采用电动仪表9、下列仪表，安装在控制室的是：A．变送器 B．执行器 C．控制器 D．电/气转换器10、若需进行某液体质量流量测量，先进行体积流量和密度的测量，再根据函数关系求质量流量，则属于：A．直接测量 B．间接测量 C．都属于11、红外温度检测仪属于：A．接触式测量 B．非接触式测量 C．都不属于12、关于仪表结构，下列说法正确的是：A．开环结构的仪表精度都很低B．闭环结构的仪表精度都很高C．开环结构的仪表的输出和输入关系与各环节都有关系13、不属于测量仪表基本组成结构的是：A．检测元件环节 B．传送放大环节 C．显示环节 D．模拟数字信号转换环节14、闭环结构的测量仪表比开环结构更稳定，是因为在结构中加入了（）环节。
自动化仪表知识大全
1.测量仪表的概念在工业生产过程中，为了有效地进行生产操作和自动控制，需要对工艺生产中的一些主要参数进行自动测量。
用来测量这些参数的仪表称为测量仪表。
2.参数检测的基本过程3.传感器与变送器传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于靠着的输出信号，如mV、V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。
由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要经过变送环节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0~10mA、4~20mA等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为变送器。
4.测量误差由于真值在理论上是无法真正被获取的，因此，测量误差就是指检测仪表(精度较低)和标准表(精度较高)在同一时刻对同一被测变量进行测量所得到的2个读数之差。
即：Δ＝x i－x0也即绝对误差。
5.测量仪表的精确度在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度，定义仪表的精度等级。
由于仪表的绝对误差在测量范围内的上是不相同的，因此在工业上通常将绝对误差中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差：δ＝最大绝对误差/量程＝Δmax/(X max-X min)*100%仪表的精度等级(精确度等级)是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“%”号，便可以用来确定仪表的精度等级。
目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：，，，，，，，，，，等。
所谓的级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为±%，以此类推。
精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上。
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。
精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。
精度等级数值小于等于的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级数值一般大于等于。
6.误差分类按照测量误差的基本性质不同，可以将误差分为系统误差、随机误差和粗大误差。
仪表1(识图)新
电源装置的选用
(1)交流不间断电源装置(UPS) 10kV· A以上的 大容量UPS，一般应单独设电源间; 10kV· A及 10kV· A以下的小容量UPS，可安装在控制室机柜 间内。 后备电池供电时间(即不间断供电时间）一般 为15-30min。-般采用密封免维护铅酸电池，也可 采用镍镉电池.
14
PI图常用图例
①仪表位号按不同的被测变量分类，同一装置（或 工序 ）同类被测变量的仪表位号中编号顺序可以连 续、也可以不连续；不同被测变量的仪表位号不能 连续编号。例如 FT —201、FT —202、PT —203。
②若同一仪表回路中有两个以上功能相同的仪表， 可在仪表位号附加尾缀（大写英文字母）以示区别。 例如 FT —201A、FT—201B表示该仪表回路中有两 台流量变送器。
55
56
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识读仪表供电及供气系统图
仪表供电系统图
仪表及自动化装置的供电包括模拟仪表系 统、DCS、PLC和监控计算机等系统、自动分析 仪表、安全联锁系统(Safety Interlock System，简称SIS)、摄像监控系统、生产指挥 系统。仪表辅助 设施的供电包括仪表盘(柜） 内照明、仪表及测量管线电伴热系统以及其他 自动化监控系统。
19
PI图常用图例
④“供选用”指该字母在本表相应栏目中未规定具体 含义，可根据使用者的需要确定并在图例中加以说明。
⑤"高(H)"、"中(M)"、"低(L)"应与被测量值相对应， 而并非与仪表输出的信号 值相对应。H、M、L分别 标注在表示仪表位号的图形符号(圆圈或正方形)的右 上、中、下处。
⑥"安全(S)"仅用于紧急保护的检测仪表或检测元件及 最终控制元件。 ⑦字母"U"表示"多变量"时，可代替两个以上首位字 母组合的含义，表示"多功 能"时，可代替两个以上后 继字母组合的含义。 20
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14.2.5 气动执行器的选择
调节阀的选择包括： 结构形式、阀的口径、气开、气关形式、流量特性 1. 流量特性的选择
变 送 器 ）
• 重要性—直接影响自动调节系统的调节质量和稳定性 • 选择方法：根据广义对象（除控制器外其它 环节合并成的环节）的特性及工作特性修正
括
输出
包
（
广 义 对 象
象பைடு நூலகம்
为使自动调节系统在负荷变化时，保证 一定的调节质量，要求调节系统总特性为线性 微分方程，在整个操作范围内保持不变，可通 过适当选择调节阀的流量特性，以阀的特性的 变化来补偿其它环节已变化了的特性。
（3）干扰通道时间常数要大
（4）干扰通道纯滞后时间无影响
14.1.3 操纵变量的选择
总结： 操纵变量选择原则： (1) 首先要考虑工艺上的合理性、经济性，除物料平衡调节外，一般避
免用主物料流量（生产负荷）作为操纵变量。 (2) 操纵变量应有克服干扰影响的校正能力，控制通道的放大系数应比
较大。 (3) 控制通道的动态响应要较干扰通道的动态响应为快，滞后时间尽量
精馏塔流程图
14.1.2 被控变量的选择
• 被控变量：生产过称中希望借助自动控制系统保持定值（或按一定规 律变化）的变量。
• 选择方法：从生产过程对控制系统的要求出发，找出对产品产量、质 量、安全等方面起决定作用的变量。
在某些情况下，对被控变量的选择是一目了然，但也有如下一些情 况，需要对被控变量的选择认真加以考虑：
② 温度T为被控变量；✖
③ 压力P为被控变量。✖
因为蒸汽在过热状态下只存在一个气相
自由度为 F = C - p + 2 = 1-1+ 2 = 2
因此独立变量有2个
F — 自由度； C — 组分数； P — 相数
注：自由度——在热力学中，当系统处于平衡状态时，在不改变相的数 目的情况下，可独立改变的因素的数目
• 简单控制系统的设计最重要的是： —控制系统方案的设计 —控制器参数整定 • 设计方法：
是在对被控对象作全面深入的了解 和分析的基础上，根据工艺的要求 选择被控变量，操纵变量，合理选 择控制系统的测量元件和变送器， 合理选择控制器、执行器、显示仪 表和其他仪表，从而确定一个较为 合理的简单控制系统方案。
14.1 简单控制系统的设计
14.1.1 设计内容 14.1.2 被控变量的选择 14.1.3 操纵变量的选择 14.1.4 测量变送器的选择 14.1.5 气动执行器的选择 14.1.6 控制器控制规律及正反作用的选择
14.2 控制器参数的工程整定 14.3 控制系统的投运
14.1.1 设计内容
(number of independent component)
P — 相数（phase number）
因此独立变量只有1个
14.1.2 被控变量的选择
1. 表示某些质量指标的参数有好几个，应是独立可调的。
例:
情况二：若要对锅炉产生的过热蒸汽质量进行控制，提出了三种方案：
① 压力P与温度T皆为被控变量；✔
• 所谓简单控制系统有四个环节：被控对象（对象）、测量变送装置、 控制器和执行器。 这体现了控制系统方案设计的基本准则：力求简 单、可靠、经济与保证效果良好。
给定值 偏差 Sv + Dv - Pv
e
操纵值
控制器
调节阀
Mv
干扰 D
操纵变量
被控变量
被控对象
q
y
测量值
测量变送器
简单控制系统的方框图
第 14 章 简单控制系统
1. 表示某些质量指标的参数有好几个，应是独立可调的。
例:情况一：要对锅炉产生的饱和蒸汽质量进行控制，提出了三种方案：
① 压力P与温度T皆为被控变量；✖
② 温度T为被控变量；✔
F — 自由度（Degree of Freedom）
③ 压力P为被控变量。✔
C — 组分数
自由度为
F
=C
- p + 2 = 1- 2 + 2 = 1
14.1.2 被控变量的选择
2.某些质量指标，因无合适的测量仪表直接反 映质量指标，从而选择与直接质量指标之 间有单值线性对应关系而又反应快的间接 指标作为被控变量。
例: • 在精馏过程中，要控制塔顶或塔底产品质
量(浓度)，因缺乏直接测量浓度的成分仪 表或成分测量仪表滞后过大，使控制系统 的控制品质很差，不能满足工艺的要求。 • 而物料的温度与浓度近似为单一对应关系。 所以选用了温度（间接参数）为被控变量。
精馏塔流程图
14.1.3 操纵变量的选择
对象特性对选择操纵变量的影响 干扰通道/控制通道 1.对象静态特性的影响
干扰 操纵变量
干扰通道 被控变量
选择放大系数大的可控变量作为操纵变量 2.对象动态特性的影响
控制通道
（1）控制通道时间常数要小，否则校正作用迟缓
（2）控制通道纯滞后时间尽量要小，否则控制质量下降
精馏塔流程图
14.1.2 被控变量的选择
通过上述讨论，被控变量的选择原则包括： (1) 尽量选用直接指标作为被控变量，因为它最直接最可靠。 (2) 当无法获得直接指标的信号，或其测量和变送信号滞后很大
时，可选择与直接指标有单值对应关系的间接指标作为被控 变量， (3) 被控变量应独立可调。 (4) 选择被控变量时，必须考虑到工艺过程的合理性及仪表的现 状。
第 14 章 简单控制系统
• 简单控制系统（单回路控制系统）是最基本、结构最简单的一种，有 相当广泛的适应性。在计算机控制已占主流地位的今天仍占70％以上。
• 简单控制系统虽然结构简单，却能解决生产过程中的大量控制问题， 同时也是复杂控制系统的基础。掌握了单回路系统的分析和设计方法， 将会给复杂控制系统的分析和研究提供很大的方便。
14.1.3 操纵变量的选择
• 操作变量:用于克服干扰对被控变量 的影响，实现控制作用的变量
• 操纵变量类型：最常见为流量，也有 电压、转速等。
• 举例： 影响灵敏板温度的因素： 进料流量、进料成分、进料温度、 回流流量、回流温度、 加热蒸汽流量、 冷凝器冷却温度、塔压等 选择加热蒸汽流量作为操纵变量
小。
14.1.4 测量变送的选择
• 测量变送装置是控制系统中获取信息的装置，是系统进行控制 作用的依据。
• 所以要求能及时、准确地反映被控变量的情况。 • 选择快速测量元件。
干扰
给定值 偏差 Sv + Dv
- Pv
e
操纵值
控制器
调节阀
Mv
D
操纵变量 被控对象
q
被控变量 y
测量值
测量变送器
简单控制系统的方框图