自动化仪表总复习

选调节机构
工艺条件：应考虑温度、压差、流量、泄漏量的要求 介质物性：应考虑粘度、密度、结晶、结焦的情况
第十章
三 执行器选择
执行器
（二） 气开气关的选择（风开风关） 1 气开气关的定义 2 气开气关的组合方法
执行机构：正反作用
调节机构：正装反装

执行器气开气关（四种）
3 选择原则：故障状态下工艺安全性
y(t)
C
A B
y(t)
yr y ( )
B'
A
B B'
C
y ( )
0 0 tr t p Ts t (b) 干扰阶跃变化下的过渡过程 tp
Ts
t
(a) 给定值阶跃变化下的过渡过程
过渡过程品质指标示意图



某化学反应器工艺规定操作温度为(800±10)℃。为确保生产安全， 控制中温度最高不得超过850℃。现运行的温度控制系统，在最大 阶跃扰动下的过渡过程曲线如图所示。 (1)分别求出最大偏差、余差、衰减比、过渡时间(温度进入按±2 ％新稳态值即视为系统已稳定来确定)和振荡周期。 (2)说明此温度控制系统是否满足工艺要求。 解：最大偏差：A=45℃。 余差：C=5℃。 衰减比：n=4:1。 过渡时间：Ts=25min。 振荡周期：T=13min。 该系统满足正艺要求。
2
第十三章 自动控制系统的基本概念
一 自动控制系统的组成
自 动 控 制 系 统
被控对象 ： 变送器:
自动化仪表
控制器:
执行器:
第十三章 自动控制系统的基本概念
简 单 控 制 系 统 复 杂 控 制 系 统
一个被控对象 一个变送器 一个控制器 一个执行器
其中一种控制仪表多于一个．
第十三章 自动控制系统的基本概念
1、与热电偶配用的测量桥路 如图所示是我国统一设计的XW系列自动电位差计测量桥路原理线路， 这种桥式线路又称为双回路测量线路。用1V稳压电源作为工作电源，
分为上、下两条支路，为了统一规格，上支路的电流规定为4mA（或2mA）， 下支路的电流规定为2mA（1mA）。在测量电路中引入下支路回路后，能够很 方便地进行热电偶冷端温度的补偿。
（一) 控制规律选择
（二) 控制器正反作用选择 （三) 控制器参数整定（控制器参数对过渡过程的影响） 八 投运步骤



下图为液位控制系统原理图。生产工艺要求汽包水 位一定必须稳定。画出控制系 统框图，指出被控对象、被控变量和操纵变量。确 定调节阀的流量特性、气开、气关形式和 调节器的控制规律及其正反作用方式。
第四章 流量测量及变送
非标准 节流装置 标准 差 压 式 节流元件（3种） 取压方式（3种）
组成
引压管路 三阀组和差压计：三阀组的作用及操作顺序 工作原理：公式，会计算
速 度 式
浮子式（转子）：原理，计算公式，刻度修正（原因）会计算 靶式：原理，计算公式
电磁
涡轮式 漩涡：涡街、旋进漩涡
超声波：传播速度差法、多普勒法
第十章
执行器
（三） 流量特性的选择：直接影响自动调节系统的调节质量和稳定性。
1 选择原则：对象特性
2 工艺配管影响阀的工作流量特性 （四）计算额定流量系数及口径的选择（Dg,dg)

阻塞流：
P FL ( P FF P ) 1 V
2
C Q

10 P临
P FL ( P FF P ) 临 1 V
四、误差产生的原因 1、装置误差 2、人员误差 3、方法误差 4、环境误差

一台精度等级为1.6级的测压仪表，量程 为0—40MPa,在正常情况下进行校验，其 最大绝对误差为0.7MPa，求该仪表的最 大引用误差、允许误差、仪表的精度是 否合格。
第二章 压力（差压）测量及变送
1 压力的定义、单位
一、显示仪表的分类

按照能源分，有电动显示仪表与气动显示仪表；
按照显示的方式分，有模拟式、数字式和图像显示三种。
二、模拟式显示仪表 自动平衡式显示仪表:电子电位差计和电子自动平衡电桥。 特点:测量精度高,工作可靠。 可测量显示温度、压力、流量、物位等参数。

(一）自动电子电位差计的测量桥路

dDv ) dt
3 手/自切换与手动操作 4 内外给定的选择
第十章 一 执行器的作用 二 按能源分类 气动执行器 电动执行器 液动执行器
执行器
第十章
二 气动执行器
执行器
作用 原理：输入输出关系 不平衡力，阀门定位器 正反作用
薄膜执行机构
执行机构
活塞式执行机构Βιβλιοθήκη Baidu
长行程执行机构
直行程：直通单座阀、直通单双座阀特点 分类 角行程：蝶阀的特点 节流原理
P
PI PD PID
MV f DV , t
公式、特点、适用场合
PI:已知DV变化曲线，计算MV变化曲线
1 Mv K P Dv TI Dvdt
P167 2
K P、PB、TI、TD 控制作用 K P、PB、TI、TD 过渡过程品质指标
第八章
直读式物位仪表 恒浮力：磁翻板、自动跟踪、浮球、钢带 浮力式 变浮力：浮筒 静压式物位仪表：差压变送器的测量范围、迁移、迁移量 电容（射频导纳） 超声波 其它物位计
分类
雷达
核辐射
第四章 流量测量及变送
体积流量 1 流量的定义、单位 质量流量 瞬时流量 累计流量 速度式流量计 2 分类 容积式流量计 质量式流量计


5

（二）、电子自动平衡电桥

（1）平衡电桥测温原理

利用平衡电桥来测量热电阻变化。 当被测温度为下限时，Rt有最 小值Rt0，滑动触点应在RP的左端， 此时电桥的平衡条件是 （6-3） R3 Rt0 RP R2 R4


12
两个系统比较
项目 热电偶系统 热电阻系统
输入信号
电桥输出 冷端温度补偿 接线方式 电源
控制器
二 控制器（功能）
1 控制运算（控制规律的实现）
MV K P ( Dv 1 TI
DVdt TD
dDV ) dt
第八章
2 正反作用
控制器
正作用： Mv K P ( Dv 反作用：
1 TI
Dvdt TD
Mv K P ( Dv
1 dDv Dvdt T ) D TI dt
解：控制系统框图如下图所示。 被控对象为汽包；被控变量是汽包的液位；操纵变量为给水的流量。 汽包的过程特性为一阶带时延特性，即过程为非线性特性。因此，调节阀流量特性选择对 数特性调节阀。 根据生产安全原则，当系统出现故障时应该停止输送燃料，调节阀应选用气关式。即无气 时调节阀打开。保证在控制出现故障时，汽包不会干烧。调节阀：选择气关式调节阀，故 KV为“－”；被控对象：按工艺要求分析，通过给水增加时，被控制参数的液位也会增加。 所以K0为“＋”；

e
给定值 Sv + 偏差 Dv Pv 测量值 控制器 操纵值 Mv 调节阀 操纵变量 q 测量变送器
干扰 D 被控对象 被控变量 y
答疑：
地点：油气储运工程系
时间：
考试题型 1 填空 （16分）
2 选择（20分） 3 名词解释（12分）
4 简答（20分） 5 计算（24分） 6 综合题（8分）
压力
测量仪表 仪表 物位 流量 温度
显示仪表 变送器
控制仪表 控制器 执行器 简单控制系统 串级控制系统 前馈控制系统 均匀控制系统 比值控制系统 分程控制系统
控制系统
复杂控制系统
第一篇
过程测量仪表
压力(差压）
物位
流量
温度 显示仪表
第一章 概述
一、误差的概念 1、什么是测量误差？ 2、测量方法分类？ 二、误差的表示方法 1、绝对误差？ 2、相对误差？ 3、引用误差（最大引用误差）？ 最大引用误差是仪表的基本误差，仪表的精度取决于最大引用误差的大小。 三、误差的分类 1、系统误差：在相同条件下，对同一被测量进行多次测量，误差的绝对值 和符号或者保持不变，或按一定的规律变化，这类误差称为系统误差。 处理方法：加修正值 2、随机误差：测量结果与在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测 量所得结果的平均值之差。 处理方法：增加测量次数取平均值 3、粗大误差： 处理方法：剔除
二 自动控制系统的分类
（一）从给定值角度
定值控制系统
随动控制系统
程序控制系统
（二）信号传送角度看 闭环控制系统 开环控制系统 反馈： 把系统(或环节)的输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端 的做法叫做反馈。
第十三章 自动控制系统的基本概念
三 自动控制系统的过渡过程及品质指标 1. 过渡过程的形式(对比），哪些过渡过程能基本满足控制要求？ 2.控制系统的优劣评价标准：稳、快、准 3.控制系统过渡过程品质指标,各指标的含义 4.控制器PID参数如何影响控制系统过渡过程品质指标
调节机构
性能指标
流量系数:决定阀的口径Dg、dg
可调比:理想、实际 流量特性:理想（四种），实际
正装、反装

三、控制阀的性能指标 1、流量系数 2、可调比 3、流量特性 （1）定义 （2）几种流量特性
第十章
四、 执行器选择 （一） 结构形式的选择
执行器
选执行机构：从能源，工艺介质要求、安全、调节精度，经济效 益及现场情况等多种因素，综合考虑选用气、电、 液哪一种执行机构。
摄氏温标
华氏温标
热力学温标
第五章 温度测量及变送
玻璃管式 就地指示：膨胀式 双金属式
压力式
热电势 分 类 原理： 热电效 应
温差电势 接触电势 热电偶的基本定律
热电偶
补偿导线作用及使用要求
冷端补偿作用及方法
分类，分度号，分度表 远传
会计算
金属导体 热电阻
Pt：Pt100含义 Cu
半导体
第六章 显示仪表
电动势
E（不平衡） 有 双补偿线，桥中 直流
电阻
0 （平衡） 无 三线，桥臂 直流或交流

1、起始点为0℃的自动电位差计，当输入端短路时，仪表指针应指示 在何处？为什么？ 答：对于下限为零的仪表，指针应指室温。为什么要指室温呢?这是因 为短接后输入信号为零，而表内测量桥路中具有热电偶冷端温度补偿 电阻，在室温下产生一个补偿电压，该电压经放大器放大，将使可逆 电机转动，使仪表达到新的平衡，于是指针指出与补偿电压相应的温 度，即室温。
绝压
2 表示方法
表压
真空度
关系
第二章 压力（差压）测量及变送
工作原理
结构
就地指示：弹簧管压力表 3 分类 报警：电接点压力表 校验 选择
类型
测量范围（3种情况） 精度 标准表的选择
数据 合格?
或 确定精度
输入输出关系，要求会计算
远传：压力（差压）变送器 电容式差压变送器工作原理
第三章 物位测量及变送
第十四章 简单控制系统 一 简单控制系统的组成 二 工艺控制流程图 三 方框图 四 熟悉一些基本概念
干扰 D 给定值 Sv + 偏差 - Pv 测量值 Dv
e
控制器
操纵值 Mv
操纵变量 调节阀 q 被控对象
被控变量 y
测量变送器
第十四章 简单控制系统 四 被控变量 五 操纵变量 六 执行器选择：类型、气开气关、口径、流量特性 七 控制器设计




2、热电阻短路或断路时，电子自动平衡电桥指针分别指在何处？ 解 热电阻短路，相当于Rt =0，指针会直指向始端，直到受到 限位为止，相当于温度非常低。 热电阻断路，相当于Rt→∞，指针会直指向终端，直到受限位为 止，相当于温度非常高。
第二篇
控制仪表
变送器
控制器
执行器
第八章
控制器
一 控制规律
速度式流量计多有安装直线管段的要求，其长短取决于管径
第四章 流量测量及变送
容 积 式 椭圆齿轮：影响误差的因素是什么？ 腰轮 刮板
直接式：科里奥利，原理
质量式流量计
间接式：温度压力补偿式质量流量计
对比：工作原理、流量方程、测量精度、量程比、压力损失、适用介质
第五章 温度测量及变送
宏观 1 温度的定义 微观 2 温标的定义及相互关系