化工儀表及自動化講稿

化工儀表及自動化總復(fù)習(xí)第一章自動控制系統(tǒng)基本概念一、基本要求1.掌握自動控制系統(tǒng)的組成，了解各組成部分的作用以及相互影響和聯(lián)系；2.掌握自動控制系統(tǒng)中常用術(shù)語，了解方塊圖的意義及畫法；3.掌握管道及控制流程圖上常用符號的意義；4.了解控制系統(tǒng)的分類形式，掌握系統(tǒng)的動態(tài)特性和靜態(tài)特性的意義；5.掌握閉環(huán)控制系統(tǒng)在階躍干擾作用下，過渡過程的形式和過渡過程的品質(zhì)指標(biāo)。二、常用術(shù)語1.控制對象：2.被控變量：3.操縱變量：4.擾動量：除操縱變量外，作用于被控變量并使其發(fā)生變化的因素。5.設(shè)定值：6.偏差：7.控制系統(tǒng)的過渡過程：8.反饋：把系統(tǒng)或環(huán)節(jié)的輸出信號直接或（經(jīng)過一些環(huán)節(jié)）間接引入到輸入端的方法稱為反饋。9.負(fù)反饋：反饋信號的作用方向與設(shè)定信號相反，即偏差信號位兩者之差，這種反饋稱為負(fù)反饋。10正反饋：三、問答題1.控制系統(tǒng)按被調(diào)參數(shù)的變化規(guī)律可分為哪幾類？簡述每種形式的基本含義。開環(huán)自動控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，但被控變量對操縱變量沒有影響。閉環(huán)自動控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，被控變量又對操縱變量產(chǎn)生影響。定值控制系統(tǒng)：給定值為常數(shù)；隨動控制系統(tǒng)：給定值為變數(shù)，要求跟隨變化；程序控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)：按預(yù)定時間順序控制參數(shù)。2.自動控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？控制對象：控制儀表：檢測儀表（檢測元件及變送器）：控制儀表：執(zhí)行儀表：顯示儀表：3.在階躍擾動作用下，控制系統(tǒng)的過渡過程有哪幾種形式?其中哪些形式能基本滿足控制要求？發(fā)散振蕩過程：非振蕩發(fā)散過程：等幅振蕩過程：衰減振蕩過程：非振蕩衰減過程：其中，衰減振蕩過程和非振蕩衰減過程可以基本滿足控制要求，但后者進程緩慢，只用于系統(tǒng)不允許振蕩時。4.試述控制系統(tǒng)衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)及其含義。最大偏差：衰減比：余差：過渡時間：振蕩周期（振蕩頻率）：5.什么是控制系統(tǒng)的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有何區(qū)別？自動控制系統(tǒng)的方塊圖是由傳遞方塊、信號線（帶有箭頭的線段）、綜合點、分支點構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中：每一個方塊代表系統(tǒng)中的一個組成部分，6.在自動化系統(tǒng)中，儀表符號由哪幾部分組成，各表示什么意義？ 儀表位號由字母組合和回路編號組成： 字母組合：首字母――被側(cè)變量，尾字母――儀表功能，中字母――修飾詞 回路編號：首位數(shù)――工序號；后續(xù)數(shù)――順序號溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線7.某化學(xué)反應(yīng)器工藝操作規(guī)定溫度為（800±10℃）。為確保生產(chǎn)安全，控制中溫度最高不得超過850℃?，F(xiàn)運行的控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動下的過渡過程曲線如圖所示。溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線（1）分別求出最大偏差、余差、衰減比、過渡時間（溫度進入±2%新穩(wěn)定值即視為系統(tǒng)已穩(wěn)定）和振蕩周期。（2）說明此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求。第二章被控對象的數(shù)學(xué)模型一、基本要求1.了解建立被控對象數(shù)學(xué)模型的意義及數(shù)學(xué)模型的建立方法；2.掌握用機理建模的方法，建立簡單對象的數(shù)學(xué)模型；3.掌握表征被控對象特性的三個參數(shù)——放大倍數(shù)K、時間常數(shù)T、滯后時間τ的物理意義及其對控制質(zhì)量的影響；4.了解被控對象特性的實驗測定方法。二、常用術(shù)語1.被控對象特性：2.被控對象數(shù)學(xué)模型：3.被控對象的放大倍數(shù)：4.被控對象的時間常數(shù)：5.被控對象的滯后時間：純滯后（輸出變化落后于輸入變化的時間）與容積滯后（因物料或能量傳遞需要一定時間而引起的輸出變化遲緩）之和6.通道：由對象的輸入變量至輸出變量的信號聯(lián)系。包括控制通道和干擾通道。三、問答題1.為什么說放大倍數(shù)K是對象的靜態(tài)特性，而時間常數(shù)T和滯后時間τ是對象的動態(tài)特性？2.簡述獲取對象特性（數(shù)學(xué)模型）的兩種方法。 理論分析法：通過理論分析建立輸入和輸出之間的關(guān)系。例如：一階對象、積分對象、二階對象 實驗測取法：在實際系統(tǒng)或?qū)嶒炏到y(tǒng)中，通過一組輸入來考察輸出的跟隨變化規(guī)律。常見的有：多點擬合法、階躍輸入法和周期脈沖法。第3題RC充放電電路圖3.RC電路如圖所示。Vi為輸入量，V0為輸出量。在時間t＝0時，閉合開關(guān)K，電容開始充電。此時，電壓V0隨時間的變化規(guī)律為：第3題RC充放電電路圖 （1）求當(dāng)t分別為0、T和∞時，V0分別為多少？ （2）繪出Vi作階躍變化時，V0隨時間變化的響應(yīng)曲線形狀； （3）根據(jù)上述已知條件，確定對象的特性參數(shù)K、T和τ。第4題蒸汽流量階躍反應(yīng)曲線4.為了測定某物料干燥筒的對象特性，在t0時刻突然將加熱蒸汽量從25m3/h增加到28m3/h，物料出口溫度記錄儀得到階躍輸入曲線如圖所示。寫出描述物料干燥筒特性的微分方程（溫度變化量作為輸入量，加熱蒸汽量的變化量作為輸出量；溫度測量儀表的測量范圍0～200℃；流量測量儀表的測量范圍0～40m3/h）。第4題蒸汽流量階躍反應(yīng)曲線第三章檢測儀表與傳感器一、基本要求1．掌握儀表精度的意義與測量誤差的關(guān)系。2．了解儀表的性能指標(biāo)。3．初步掌握各種壓力檢測儀表的基本原理及壓力表的選用方法。4．了解各種流量計的測量原理。重點是差壓式流量計及轉(zhuǎn)子流量計。5．了解各種液位測量方法。初步掌握液位測量中零點遷移的意義及計算方法。6．掌握熱電偶溫度計及熱電阻溫度計的測溫原理。熟悉熱電偶溫度測量中的冷端溫度補償?shù)淖饔眉胺椒ā?．了解電動溫度變送器的作用及原理。二、常用術(shù)語1.參數(shù)檢測：2.非電量的電測法：3.準(zhǔn)確度：4.絕對誤差：5.實際相對誤差：6.示值相對誤差：7.引用相對誤差：8.允許誤差：9.指示變差：10.精密度11.儀表精度等級：12.精確度：13.靈敏度：14.靈敏限：15.分辨率：16.線性度：17.反應(yīng)時間：三、問答題1.工業(yè)壓力計按敏感元件通?？梢苑譃槟膸追N類型？試簡述各種壓力計的工作原理。液柱式壓力計：活塞式壓力計：彈性式壓力計： 彈簧管式： 薄膜式： 波紋管式：電氣式壓力計：應(yīng)變式：壓電電阻式：電感式：電容式：霍爾式：2.試述壓力計選型的主要內(nèi)容及安裝注意事項。類型選擇量程與盤面選擇精度選擇注意：取壓位置與隔離3.試述流量計的分類及其工作原理。速度流量計：壓差流量計：轉(zhuǎn)子流量計：電磁流量計：超聲波流量計：渦輪流量計：堰式流量計：容積式流量計：齒輪流量計：活塞流量計：質(zhì)量流量計：間接質(zhì)量流量計：直接質(zhì)量流量計：4.試述物位計的分類及其工作原理。直讀式物位計：浮力式物位計：壓差式物位計：電磁式物位計：核輻射式物位計：超聲波物位計：光電式物位計：5.試述溫度測量儀表的種類及其工作原理接觸式溫度計：膨脹式溫度計： 玻璃液體溫度計：： 雙金屬溫度計：壓力式溫度計：熱電偶溫度計：熱電阻溫度計：非接觸溫度計：輻射溫度計：紅外溫度計：光電溫度計：熱電溫度計：6.試述電動溫溫度計二次儀儀表的功能及及其組成部分分。功能：–對信號進行放大和和轉(zhuǎn)換；–信號的線性化。組成部分：–輸入電橋；–放大器；–反饋電路；–電源電路。第四章顯示儀儀表一、基本要求1．了解動圈式顯示示儀表的基本本結(jié)構(gòu)及原理理。2．掌握自動電子電電位差計的工工作原理。熟熟悉電位差計計的測量橋路路及各個電阻阻的作用。3．掌握自動電子平平衡電橋的工工作原理。4．了解DDZ-ⅢⅢ型顯示儀表表的基本結(jié)構(gòu)構(gòu)及原理。5．了解數(shù)字式顯示示儀表的原理理與組成。二、常用術(shù)語1.模擬信號：：2.數(shù)字信號：：三、問答題1.試述動圈式式儀表的結(jié)構(gòu)構(gòu)及其工作原原理。2.試述自動平平衡電橋及其其與熱電阻配配合進行溫度度檢測的工作作原理。3.試述自動不不平衡電橋及及其與熱電偶偶配合進行溫溫度檢測的工工作原理。4.試述DDZZ系列光柱報報警器的結(jié)構(gòu)構(gòu)及其工作原原理。第五章自動控控制儀表一、基本要求1．掌握各種基本控控制規(guī)律及其其特點。2．熟悉比例度、積積分時間、微微分時間對控控制系統(tǒng)的影影響。3．了解DDZ-ⅡⅡ型和DDZ-Ⅲ型控制器的的特點和基本本組成。4．了解可編程調(diào)節(jié)節(jié)器和可編程程控制器的功功能和特點。二、常用術(shù)語1.基地式控制制儀表2.單元組合式式控制儀表3.計算機控制制系統(tǒng)4.控制規(guī)律：：5.限位控制：：6.連續(xù)控制：：7.放大倍數(shù)KKP：8.比例度δ：：9.無干擾切換換三、問答題1.試述控制器器的作用及其其分類。2.控制系統(tǒng)按按控制規(guī)律可可以分為哪幾幾類：3.試述PIDD控制的數(shù)學(xué)學(xué)模型及參數(shù)數(shù)意義。4.模擬量控制制器由哪幾部部分組成？畫畫出其框圖并并說明各部分分的作用。5.試述DDZZ－Ⅲ儀表的特點點。6.試述DDZZ－Ⅲ電動控制器器的基本功能能，并畫出其其結(jié)構(gòu)框圖。第六章執(zhí)行器器一、基本要求1．掌握控制閥的流流量特性的意意義，了解串串聯(lián)管道中阻阻力比s和并聯(lián)管道道中分流比x對流量特性性的影響。2．了解氣動薄膜控控制閥的基本本結(jié)構(gòu)、主要要類型及使用用場合。3．理解氣動執(zhí)行器器的氣開、氣氣關(guān)型式及其其選擇原則。4．了解電氣轉(zhuǎn)換器器及電-氣閥門定位位器的用途及及工作原理。5．了解電動執(zhí)行器器的基本原理理。二、常用術(shù)語1.控制閥的理理論流量特性性2.控制閥的實實際流量特性性三、問答題1.試述執(zhí)行器器的分類及其其作用。2.執(zhí)行器由哪哪兩部分組成成，各起什么么作用？3.氣動執(zhí)行機機構(gòu)有哪幾種種結(jié)構(gòu)形式？？各有什么特特點？4.試述電動執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)的分分類及其用途途。5.試述電動執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)的結(jié)結(jié)構(gòu)及其工作作原理。6.試述電－液液執(zhí)行器的結(jié)結(jié)構(gòu)及其工作作原理。7.什么是氣開開式控制閥和和氣關(guān)式控制制閥？如何選選擇？第七章簡單控控制系統(tǒng)一、基本要求1．了解簡單控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組組成及作用。2．掌握簡單控制系系統(tǒng)中被控變變量、操縱變變量選擇的一一般原則。3．了解各種基本控控制規(guī)律的特特點及應(yīng)用場場合。4．掌握控制器正、反反作用確定的的方法。5．掌握控制器參數(shù)數(shù)工程整定的的方法。二、常用術(shù)語1.簡單控制系系統(tǒng)：2.控制器的工工程整定：三、問答題1.如何選擇被被控變量？2.如何選擇操操縱變量？3.造成控制系系統(tǒng)滯后的原原因有哪些？？ 對象滯后、檢測滯滯后、信號傳傳送滯后4.控制系統(tǒng)按按信號來源（系系統(tǒng)結(jié)構(gòu)）可可以分為哪幾幾類？試分別別畫出結(jié)構(gòu)框框圖。5.控制器整定定的任務(wù)是什什么？常用整整定方法有哪哪幾種？ 理論計算 工程整定臨界比例度法衰減曲線法經(jīng)驗湊試法第八章復(fù)雜控控制系統(tǒng)一、基本要求1．掌握串級控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工工作過程、特特點及應(yīng)用場場合；掌握串串級控制系統(tǒng)統(tǒng)中副變量的的確定及主、副副控制器正、反反作用的選擇擇；了解串級級控制系統(tǒng)中中主、副控制制器參數(shù)的工工程整定方法法。2．熟悉設(shè)置均勻控控制系統(tǒng)的目目的及控制方方案。3．了解比值控制系系統(tǒng)的各種類類型；熟悉單單閉環(huán)比值控控制方案的結(jié)結(jié)構(gòu)及特點。4．熟悉前饋控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特特點及應(yīng)用場場合。5．理解連續(xù)型選擇擇性控制系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點點及控制方案案；了解開關(guān)關(guān)型選擇性控控制系統(tǒng)；了了解積分飽和和現(xiàn)象的產(chǎn)生生及防止方法法。6．理解分程控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及及應(yīng)用場合。7．了解多沖量控制制系統(tǒng)的意義義；理解三沖沖量控制系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點點。二、常用術(shù)語1.復(fù)合控制系系統(tǒng)：2.軟保護：3.硬保護：三、問答題1.試述串級控控制系統(tǒng)的特特點及其使用用條件。2.串級控制系系統(tǒng)中主、副副變量應(yīng)如何何選擇？3.簡述均勻控控制的目的及及控制方案。4.以合成氨為為例，簡述比比例控制的目目的及控制方方案。5.選擇性控制制系統(tǒng)按處理理方法不同可可以分為哪幾幾類？開關(guān)型選擇性控制制系統(tǒng)：連續(xù)型選擇性控制制系統(tǒng)：混合型選擇性控制制系統(tǒng)：6.試述分程控控制的目的及及其適用范圍圍。分程控制系統(tǒng)：由由一個控制器器同時控制兩兩個執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)并使之次第第執(zhí)行的控制制系統(tǒng)。使用范圍：–擴大調(diào)節(jié)范圍，提提高調(diào)節(jié)精度度；–可用于兩種不同的的介質(zhì)，以滿滿足工藝要求求；–用作生產(chǎn)安全的防防護措施7.什么是多沖沖量控制系統(tǒng)統(tǒng)？第九章計算機控制制系統(tǒng)一、基本要求1．基本掌握直接數(shù)數(shù)字控制（DDC）的P