控制仪表及装置第三章(李忠虎)
化工仪表及自动化厉玉鸣第三版
第三节 过渡过程和品质指标
五种主要品质指标之四 （4） 过渡时间
从干扰作用发生旳时刻起，直到系统重新建立新旳平 衡时止，过渡过程所经历旳时间叫过渡时间。一般在稳态 值旳上下要求一种小范围，当被控变量进入该范围并不再 越出时，就以为被控变量已经到达新旳稳态值，或者说过 渡过程已经结束这个范围一般定为稳态值旳±５％（也有 旳要求为±２％）。
ISE e2dt 0
采用平方值,一样能够防止正负偏差积分时旳相消现 象。
与IAE相比,它对最大偏差旳数值愈加敏感。
39
第三节 过渡过程和品质指标
四、影响控制指标旳主要原因
一种自动控制系统能够概括成两大部分，即工艺过程 部分（被控对象）和自动化装置部分。前者指与该自动控 制系统有关旳部分。后者指为实现自动控制所必需旳自动 化仪表设备，一般涉及测量与变送装置、控制器和执行器 等三部分。
给定值
x - 控制器
干扰作用f
被控变量测量值z 广义对象
图7-8 简化方块图
12
第二节 自动控制系统旳方块图
三、反馈
自动控制系统是一种闭环系统，是因为反馈旳 存在造成旳。
x eK
y
z
β
图7-9 负反馈系统
y Ke
e x y
13
第二节 自动控制系统旳方块图
两式联立,消去e,则有
y Kx Ky
图7-5 信号分叉点
8
第二节 自动控制系统旳方块图
二、自动控制系统方块图
在研究自动控制系统时，为了便于对系统分析研究，一 般都用方块图来表达控制系统旳构成。
下页图为液位自动控制系统旳方块图每个环节表达构成 系统旳一种部分，称为“环节”。两个方块之间用一条 带有箭头旳线条表达其信号旳相互关系，箭头指向方块 表达为这个环节旳输入，箭头离开方块表达为这个环节 旳输出。线旁旳字母表达相互间旳作用信号。
《自动控制原理(第2版)》李晓秀(习题参考答案)
《自动控制原理（第2版）》李晓秀第1章 习题答案1-3题 系统的控制任务是保持发电机端电压U 不变。
当负载恒定发电机的端电压U 等于设定值0U 时，0U ∆=，电动机不动，电位器滑臂不动，励磁电流f I 恒定；当负载改变，发电机的端电压U 不等于设定值0U 时，0U ∆≠，U ∆经放大器放大后控制电动机转动，电位器滑臂移动动，使得励磁电流f I 改变，调整发电机的端电压U ，直到0U U =。
系统框图为：1-4题 （1）在炉温控制系统中，输出量为电炉内温度，设为c T ；输入量为给定毫伏信号，设为r u ；扰动输入为电炉的环境温度和自耦调压器输入电压的波动等；被控对象为电炉；控制装置有电压放大器、功率放大器、可逆电动机、减速器、调压器等。
（2）炉温控制系统的任务是使炉内温度值保持不变。
当炉内温度与设定温度相等时，r u 等于f u ，即0u =，可逆电动机电枢电压为0，电动机不转动，调压器滑臂不动，炉温温度不改变。
若实际温度小于给定温度，0r f u u u =->，经放大后控制可逆电动机转动使调压器滑臂上移，使加热器电压增大，调高炉温；若实际温度大于给定温度，0r f u u u =-<，经放大后控制可逆电动机转动使调压器滑臂下移，使加热器电压减小，降低炉温。
使得f u 和r u 之间的偏差减小甚至消除，实现了温度的自动控制。
1-5题 （1） 在水位控制系统中，输出量为水位高度H ；输入量为给定电压g u ；扰动输入为出水量等。
（2）当实际水位高度H 为设定高度时，与受浮球控制的电位器滑臂位置对应的f u 与给定电压g u 相等，电动机不转动，进水阀门维持不变。
若水位下降，电位器滑臂上移，f u 增大，偏差0g f u u u ∆=-<，经放大后控制电动机逆转调大进水阀门，加大进水量使水位升高；若水位升高降，电位器滑臂下移，f u 减小，偏差0g f u u u ∆=->，经放大后控制电动机正转调小进水阀门，减小进水量使水位下降，实现了水位的自动控制。
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。
化工仪表及自动化教案第10章
化工仪表及自动化教案第10章第一篇：化工仪表及自动化教案第10章第十章自动控制仪表内容提要: 1.控制仪表的作用和分类 2.模拟式控制仪表 3.数字式控制仪表1.控制仪表的作用和分类控制仪表经历三个发展阶段基地式控制仪表单元组合式仪表中的控制单元以微处理器为基元的控制装置2.模拟式控制仪表在模拟式控制器中，所传送的信号形式为连续的模拟信号。
目前应用的模拟式控制器主要是电动控制器基本构成原理及部件控制器基本构成比较环节：将给定信号与测量信号进行比较，产生一个与它们的偏差成比例的偏差信号。
放大器：是一个稳态增益很大的比例环节。
反馈环节：通过正、负反馈来实现比例、积分、微分等控制规律。
DDZ-Ⅲ型电动调节器Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24V DC电源，并有蓄电池作为备用电源优点：各单元省掉了电源变压器，没有工频电源进入单元仪表，既解决了仪表发热问题，又为仪表的防爆提供了有利条件。
在工频电源停电时备用电源投入，整套仪表在一定时间内仍可照常工作，继续进行监视控制作用，有利于安全停车。
结构合理，比之Ⅱ型有许多先进之处。
表现在：基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器两个品种，指示表头为100mm刻度纵形大表头，指示醒目，便于监视操作。
自动、手动的切换以无平衡、无扰动的方式进行，并有硬手动和软手动两种方式。
面板上设有手动操作插孔，可和便携式手动操作器配合使用。
结构形式适于单独安装和高密度安装。
有内给定和外给定两种给定方式，并设有外给定指示灯，能与计算机配套使用，可组成SPC系统实现计算机监督控制，也可组成DDC 控制的备用系统。
DDZ-Ⅲ型控制器结构方框图主要由输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动（包括硬手动和软手动两种）切换电路、输出电路及指示电路等组成。
3.数字式控制仪表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。
（2）具有丰富的运算控制功能。
（3）使用灵活方便，通用性强。
（4）具有通讯功能，便于系统扩展。
建筑设备自动化第2版第3章课件
连续输出的电子式控制器 有比例P、比例积分PI、比例积分微分PID等控制规律,输 出信号为DC 0~10mA、DC 4~20mA、DC 0~10V等。 常规的连续输出的电子式控制器 控制器组成 连续式电子控制器一般由测量变送电路、放大电路、PID 反馈电路等部分组成。 工作原理 测量变送电路将传感器来的热工参数转变为电量,与给定 值进行比较发出偏差信号,偏差信号加在PID运算放大器的 输入端,PID运算放大器实现PID控制规律的运算。
三通阀 a)合流阀 b)分流阀
3.3.4 电动调节风阀
组成：电动机执行机构和风阀 风阀分类：有多叶型和单叶型 单叶型的风阀
特点：结构简单,密封性能好。
单叶型风阀结构示意图 a)蝶式风阀 b)菱形风阀
多叶风阀 分类：平行叶片式和对开叶片式及菱形式等。 平行叶片式和对开叶片式风阀是通过叶片转角大小来调 节风量的。 菱形风阀通过改变菱形叶片的张角来调节风量。
波纹管式压力控制器 1—给定弹簧 2—给定旋钮 3—微动开关 4—杠杆 5—波纹管 6—支点
3.电子式模拟控制器
组成：由电子元器件、电子放大器等组成的。 特点：电子式模拟控制器不但测量精度高,还因采 用了电子反馈放大器,可以对输入信号进行多种运算, 因而可实现多种调节规律,提高控制系统的控制品质。 按照控制器输出信号的形式可分为类：
1. 直接数字控制器(DDC)
直接数字控制器是一种多回路的数字控制器,它以计 算机微处理器为核心,加上过程输入、输出通道组成。
DDC系统特点:
计算机运算速度快,能分时处理多个生产过程(被 控参数),代替几十台模拟控制器,实现多个单回路 的PID控制； 计算机运算能力强,可以实现各种比较复杂的控制 规律,如串级、前馈、选择性、解耦控制及大滞后 补偿控制等。
化工仪表及自动化第五版课后习题答案完整版
化工仪表及自动化_第五版_课后习题答案完整版习题答案《化工仪表及自动化》第五版厉玉鸣主编化学工业出版社Ex1. 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。
习题(第一章)Ex2.化工生产过程自动化,一般包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。
习题(第一章)Ex3.闭环控制系统是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
从信号传递关系上看,构成了一个闭合回路。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制。
从信号传递关系上看, 未构成闭合回路。
Ex7.方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形,由于各个环节在图中都用一个方块表示,故称之为方块图。
Ex8.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信号(如气压信号、电压、电流信号等);控制器:将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的给定值信号进行比较得出偏差,根据偏差的大小及变化趋势,按预先设计好的控制规律进行运算后,将运算结果用特定的信号送住执行器。
执行器:能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入(或流出)被控对象的物料量或能量,从而克服扰动影响,实现控制要求。
习题(第一章)Ex9.被控对象:在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做~。
被控变量:被控对象内要求保持给定值的工艺参数。
《自动控制仪表与装置》教案
青岛科技大学教师授课教案课程名称自动控制仪表与装置课程性质专业课（必修）授课教师教师职称教授授课对象自动化、测控授课时数64学时（48+16）教学日期所用教材《控制仪表及装置》吴勤勤化学工业出版社第三版授课方式课堂教学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）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❑控制系统概述控制系统及其特点控制仪表是实现生产过程自动化的重要工具。
控制仪表及装置(第三版)第五章
网络化仪表
总结词
网络化仪表是实现远程监控和数据共享的关键技术，能够提高生产பைடு நூலகம்率和管理水平。
详细描述
网络化仪表通过互联网、局域网等通信网络，实现了远程数据采集、监控和控制。这使得企业可以实 时掌握生产线的运行状况，及时发现和解决问题。同时，网络化仪表还支持数据共享，使得不同部门 之间可以协同工作，提高工作效率。
调试与校准
检查线路连接
在调试前，应检查仪表的线路连接是 否正确、牢固，避免出现接触不良或 短路等问题。
通电测试
给仪表通电，检查仪表的电源、指示 灯等是否正常工作，确保仪表能够正 常启动。
功能测试
按照说明书的要求，对仪表的各种功 能进行测试，如测量、控制、报警等， 确保仪表的功能正常。
校准与调整
如果需要，对仪表进行校准和调整， 以修正仪表的误差和提高测量精度。
章节结构
• 章节结构：该章节的章节结构清晰，按照控制系统的设计 与实现过程，逐步介绍了基本概念、设计原则、实现方法、 应用实例和未来发展趋势，有助于读者全面了解控制系统 的设计与实现过程。
02 仪表分类与选择
仪表分类
按用途分类
按工作原理分类
按结构分类
按测量参数分类
流量计、温度计、压力 计、液位计等。
差压式、浮力式、电接 触式等。
机械式、电动式、气动 式等。
物位、流量、温度、压 力等。
仪表选择原则
测量精度
根据测量要求选择合适的精度 等级。
工作环境
考虑仪表的工作温度、压力、 湿度等环境因素。
安装条件
根据现场的管道布局、空间大 小等条件选择合适的仪表。
性能可靠
选择性能稳定、可靠性高的仪 表，确保测量准确。
控制仪表及装置第一章(李忠虎)
●
●
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
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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：
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。
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
粉状稀土原料定量称重包装控制系统的设计
粉状稀土原料定量称重包装控制系统的设计赵国军;李忠虎;张祥【摘要】在电子称出现以前，对散状物料的定量包装，传统的方法是先通过机械秤进行静态称量，然后再进行手工包装。
这种模式存在如下不足，不仅定量称重环节的称量精度不高，而且工人的劳动强度极大。
自动定量称重包装是稀土原料出厂时的最后一个环节。
为提高稀土定量称重包装控制的自动化水平，文中设计了一种全自动的定量称重包装控制系统。
实践证明，该系统对实际生产具有重要的实用价值。
%Before the electronic balance appears , the quantitative packing of the bulk material always uses the manual packing mode.Traditionally, they will be weighed with the mechanical scale first , and then be packed manually by workers .The disadvan-tage of this operating mode is neither precise nor efficient .Automatic quantitative packaging is the last step before they leave the factory.Thus, to improve the automation level of quantitative packaging of powdery rare earth material , a control system of quanti-tative weighing and automatic packaging was designed .Practices show that this control system has important practical value on the production .【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2016(000)004【总页数】5页(P46-49,53)【关键词】稀土原料;定量称重;动态称重;自动包装【作者】赵国军;李忠虎;张祥【作者单位】内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头 014010; 中国北方稀土集团高科技股份有限公司，内蒙古包头 014030;内蒙古科技大学信息工程学院，内蒙古包头 014010;内蒙古电力集团乌兰察布电业局，内蒙古乌兰察布 012000【正文语种】中文【中图分类】TP273在日常的生产生活中，物料的定量称重问题随处可见，比如饲料的配料过程、食品的定量包装等[1]。
化工仪表第三章俞金寿过程自动化及仪表
——由于外界环境条件变化以及仪表波动等外 界因素引起的误差。
第九页，共147页
3.1.2 仪表性能指标
(1) 精确度（精度） ——表示仪表测量结果的可靠程度。
仪表的精度等级是按国家统一规定的允许误差大小来 划分成若干等级的。仪表精度等级数值越小，说明仪
表测量准确度越高。
精度等级：允许误差去掉“±”号及“%”后，系 列化圆整后的数值。
优点：结构简单、可靠，测温精度较高。
缺点：由于测温元件与被测对象必须经过充分的热交换
且达到平衡后才能测量，这样容易破坏被测对象的温度
场，同时带来测温过程的延迟现象，不适于测量热容 量小的对象、极高温的对象、处于运动中的对象。 不适于直接对腐蚀性介质测量。
第二十一页，共147页
非接触式：测温元件不与被测对象接触，而是通过热辐 射进行热交换，或测温元件接收被测对象的部分热辐射 能，由热辐射能大小推出被测对象的温度。
A
B
E A B (,0 )f() C ()
（工作端、热端、自由端）
E AB(θ )
图3.2 热电偶的热电效应
第二十三页，共147页
热电偶的“中间导体定律”
根据热电偶的“中间导体定律”
可知：热电偶回路中接入第三种导 体后，只要该导体两端温度相同， 热电偶回路中所产生的总热电势与 没有接入第三种导体时热电偶所产 生的总热电势相同；同理，如果回 路中接入更多种导体时，只要同一 导体两端温度相同，也不影响热电 偶所产生的热电势值。因此热电偶 回路可以接入各种显示仪表、变送 器、连接导线等。
·测量范围大；
·机械强度高，耐压性能好；
第二十八页，共147页
图3.3
扁接插式铠装热电偶
探究热工仪表与控制装置
探究热工仪表与控制装置发表时间：2017-05-27T13:56:34.037Z 来源：《电力设备》2017年第5期作者：苗晓波[导读] 本文就以在电厂中，如何正确的安装和使用一些重要的仪表设备为重点，进行讨论。
(平顶山姚孟发电有限责任公司河南平顶山 467031)摘要：在电厂中，工作人员为了保持安全，会使用很多的仪表及控制设备，这些设备是保持电厂正常运作的基础，也是工作人员生命安全的保障。
本文就以在电厂中，如何正确的安装和使用一些重要的仪表设备为重点，进行讨论。
关键词：电厂；仪表；用电；安装使用在电厂中人们接触到电的机会更多，而且电压都是比较高的，所以存在很多危险。
如下就围绕热工仪表与控制装置的安装等问题展开探究。
一、一般仪表的安装一般来说，为了节约成本，小型发电厂一般不会建立集中控制室，但也存在特殊情况，比如说有些电厂对能源的利用率比较高，将余热也利用起来进行发电，为了将余热发电与主发电形式相结合，就要将两者集中起来进行控制。
进行集中控制的话就需要安装各种仪器仪表，建立集中控制室，检测整个发电过程。
在对仪表进行安装的时候，安装的位置主要取决于中控室的大小，主要是便于观察，但是在安装过程中，要注意各个仪表指甲的距离(图1)，还要安装人工光源，当仪表盘面照度小于2001x的时候，要打开人工光源进行取光。
同时，对中控室的设定也有要求：要求选择成为中控室的房屋屋顶到地面的距离要大于等于3.6m，同时保证室内干净，不能起尘，屋内的透光性要好，可以利用到天然光源。
（一）表盘安装在进行仪表安装之前，要做好基本工作，首先，要保证仪表是可以运行的，对仪表做基本的校正工作。
还要做好防震工作，可在工作台上使用底座进行固定，底座一般可以选择平整的槽钢或者是角钢，制作完成将其固定在工作台上，然后再安装仪表。
具体安装的时候，首先要确定表的位置，然后在底座上打孔，再进行安装，安装的时候要保证表盘面不能出现凹凸不平的现状，两表连接时要保持距离，其距离要不大于2mm，为了防止震动，还可在底座与仪表之间添加橡皮垫，仪表安装完了以后，要将安装过程中造成的所有孔洞堵起来，进行防火、防尘。
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组成：信号隔离器、
综合放大电路、
触发电路、
固态继电器等。
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信号隔离器采
用光电隔离电路，
实现信号隔离和电 流—电压转换。
综合放大和触发电路见下图。
15
（三）执行机构
1.组成：伺服电机、减速机
构、位置发送器等。
220VAC
伺服电机
减速器
0～90°
各种流量特性及其阀芯形状如图所示
1 快开；2 直线；3 抛物线；4 修正抛物线；5 等百分比。
38
2.工作流量特性(阀前后压差随阀的开度而变)
⑴ 串联管道时的工作流量特性
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⑵ 并联管道时的工作流量特性
结论
使理想流量特性发生畸变, 串联管道尤为严重, 放大系 数随开度增大而减小, 并联管道总比原来小。 使控制阀可调比降低，并联管道尤为严重。 串联管道使总流量减少，并联管道则增加。
《控制仪表及装置》
第三章 运算器和执行器
1
第一节 运算器
一、乘除器 二、开方器
第二节 执行器
一、电动执行机构
二、气动执行机构
三、阀门定位器
四、调节机构
五、执行器的选型 第三节 模拟控制仪表应用
第一节
运算器
运算器接受来自变送器或转换器的统一 标准信号，可对一个或几个输入信号进
行加、减、乘、除、开方、平方等多种 运算，以实现各种算法，满足自动检测 和控制系统的要求。
② 对乘除器的线路作适当改动 ③ 应用霍尔元件组成开方运算电路。
※小信号切除
由 yK
x
可得
dy dx
2
K x
可见，x很小时,动态放大系数很大，x稍有波动，就会引起
输出y的很大变化，造成开方器在小信号输入时的较大运算误差。
所以, 在信号小于输入满量程的1%（（5－1）×1%=0.04V）时， 应将输出信号切除。
另可实现乘后开方、乘法和除法三种运算（见P82）。
4
二、开方器
（一）概述
1.作用：对1～5V直流电压信号进行开方运算, 结果以1～5V直
流电压或4～20mA 直流电流输出，运算关系为：
U o＝ K U i 1 ＋1 式中，U i－开方器的输入信号 U o－开方器的输出信号 K －开方系数
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2.开方器在节流式流量测量中的应用
配管情况
S = 0.6 ~ 1 S = 0.3 ~ 0.6
阀的工作特性 直线 抛物线 等百分比
直线
抛物线 等百分比
阀的理想特性 直线 抛物线 等百分比 等百分比 直线 等百分比42
从负荷变化情况考虑，在负荷变化小时可用直线特
性阀，负荷变化幅度大的场合使用等百分比特性阀。
（三）控制阀口径的选择
1.确定计算流量: 根据生产能力、设备负荷等来确定
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五、执行器的选择
包括结构型式、流量特性、阀门口径等的选择。
（一）结构型式的选择
根据能源、工艺条件、介质性质等来确定执行机构的规格 品种。对于气动执行器，从工艺生产的安全考虑, 选择其作用 方式是气开式或是气关式。 按执行机构的正反 作用和调节机构的正反 安装方式，实现气动执
行器的气开、气关时有
四种组合方式。
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调节机构的选择是根据流体性质、流动状态、工
艺条件和过程控制的要求，并兼顾经济性来确定合适
的结构形式。
（二）控制阀流量特性的选择
从控制品质考虑，在负荷变化的情况下，应使控制系统总 的放大系数不变。例如对于放大系数随负荷增大而减小的对象， 选用放大系数随负荷增大而变大的等百分比特性阀门，使系统 总放大系数不变。 从工艺配管情况考虑，选择相应的控制阀，见下表。
可用于需分程控制的场合，两台定位器由一
个控制器操纵，每台定位器的工作由分程点决定。 可改善控制阀的流量特性，通过改变反馈凸 轮的几何形状，使定位器的输出特性发生变化， 从而达到修正流量特性的目的。
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四、调节机构
调节机构又称控制阀(或调节阀)，是一个局部阻力可
变的节流元件。阀芯移动改变了阀芯与阀座间的流通面积， 即改变了阀的阻力系数，使被控介质流量相应改变。
即20～100kPa气压信号→直线位移
2 分 类
薄膜式：气压推动薄膜并带动连杆运动, 结构简单,动作
可靠，维修方便，价格较低，但输出行程小；
活塞式：气压推动活塞并带动连杆运动，输出推力大，
行程长，但价格较高，只用于特殊需要的场合。
气信号 气信号
薄膜式
活塞式
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3.气动薄膜式执行机构
分类：
正作用式(信号压力增加时推杆向下动作，ZMA)
组
成
装置等。
气路组件：气动放大器、气阻、压力表、手/自动切换阀。 反馈组件：反馈弹簧、反馈拉杆、反馈压板等。 接线盒组件：接线盒、端子板及电缆引线等。
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结构及原理
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阀门定位器原理简图
Po
Ps
Pa
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应用场合
推力大，可用于高差压、大口径、高压、高
温、低温及介质中含有固体悬浮物或粘性流体 的场合。 动作速度快，可用于控制器与执行机构距离 较远的场合。
切除点U L的具体数值： 当U i 1.04V 时，输出被切除 这时U 23 N 2U 21 U11 ＝ N1 N 2U 21 ＝3 所以 U L 0.6V Ui 1 Ui 1
当 U i 1.04V 时，U 23 0.6V
实际的切除值可通过UL来调整
9
开方器的输入输出特性
10
弹簧 6。当弹簧力与膜 片推力相平衡时，推杆
稳定在相应的位置上。
结构见右图。
膜片的有效面积有：
200，280，400，630， 1000，1600cm2 等。
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P 薄膜
结 构 组 成
执 行 机 构
弹簧 调节件 推杆 阀芯
调 节 机 构
阀座
Q
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静态特性
在平衡状态时，气动薄膜式执行机构的力平衡方 程式可表示如下： L=
Qmax和 Qmin 。 2.确定计算差压: 按选定的S值来确定计算差压。 3.计算流量系数: 按计算流量和计算差压求取KVmax 。 4.选择流量系数: 在所选产品型号的标准系列中选取大 于KVmax 且与其最接近的那一挡KV值。 5.验算控制阀开度和可调比。
6.确定控制阀口径: 根据KV值决定控制阀的公称直径和
⑴
反作用式(信号压力增加时推杆向上动作，ZMB)
气开式（气压增大阀门开大）
⑵
气闭式（气压增大阀门关小）
输入信号：
0.02~0.1MPa气体压力
输出信号：
连杆位移→行程， 规格有：10,16,25,40,60,100mm
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结构
当信号压力通过上膜盖 1和波纹膜片2组成的气 室时，在膜片上产生推
力,使推杆5下移并压缩
指示 记录仪 瞬时流量 q 节流 装置
P
差压 变送器
x
开方器
y
比例 积算器 累计流量 控制器 y （mA）
P K1 q y K
2
x K 2 P K1 K 2 q x K K1 K 2 q
2
20
4 0 qmax q
6
这样，y ~ q 呈线性关系
3.开方运算的实现方法
① 通过改变乘除器信号线的连接方式
7
（二） 工作原理
U21 Ui U 输入电路1 11 + N1
－
U23 输出电路 N0 Uo
比较器
S 乘法电路1 U22 比例放大 U23 小信号 电路N2 切除电路 K2
Uf 乘法电路2 K3
开方运算部分
图 3-13
开方器方框图
8
小信号切除电路
U i 1.04V （满量程的1%），切除； U i 1.04V，正常工作 电路见图 3-14
本章介绍两种典型的运算器：
乘除器和开方器
3
一、乘除器
可对两个或三个1～5V的直流电压信号进行四种运算, 结果以1～5V 直流电压或4～20mA 直流电流输出。乘除运
算关系式为：
U0 = N
(Ui1–1)(Ui2 + K2) UiUi1、Ui2、Ui3—乘除器的输入信号；
U0—乘除器的输出信号； N —运算系数； K2、K3—可调偏置电压。
（一）控制阀结构
由上阀盖、下阀盖、阀
体、阀座、阀芯、阀杆、填 料和压板等构成。为适应多
种使用要求，阀芯和阀体有
不同的结构，使用的材料也 各不相同。
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阀的结构型式
直通单座阀
直通双座阀 角形阀
三通阀
蝶阀 套筒阀 偏心旋转阀 高压阀
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阀芯型式
阀芯型式有直行程阀芯和角行程阀芯两类。 直行程阀芯又分为：平板型、柱塞型、窗口型和多级 阀芯。各种阀芯的型式见下图。
式中：
Ae P1 Cs
L —推杆位移； Ae — 膜片有效面积； P1 — 输入压力； Cs — 弹簧刚度。
输入输出特性见右图。 存在非线性偏差和正反 行程偏差。
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动态特性
在动态情况下，输入信号管线存在阻力，管线和
薄膜气室近似作为气容，故执行机构可看成一个阻容 环节，薄膜气室压力P1与控制器输出压力P0关系为： P1 = 1 = 1 TS+1
第二节
应用示例：
M 蒸 汽
执行器
冷液
TIC
TT 热 液
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执行器的构成：
执行机构－产生推力或位移的装置。
调节机构－直接改变能量或物料输送量的装置，通常称 为控制阀或调节阀。
执行器的分类：