化工自動化及儀表復(fù)習(xí)要點(diǎn)

第0章引言

何為(過程)自動化？應(yīng)用“儀表、控制和自動化技術(shù)”的原始動力

自動化與生產(chǎn)工藝的關(guān)系自動化技術(shù)、自動化儀表的簡要發(fā)展過程

本章內(nèi)容要求了解第1章自控系統(tǒng)概述

自控系統(tǒng)的組成——四個(gè)基本環(huán)節(jié)、明確各述語的含義系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求——穩(wěn)定、負(fù)反饋、開環(huán)/閉環(huán)自控系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質(zhì)指標(biāo)——余差、衰減比、過渡時(shí)間等傳遞函數(shù)和方塊圖——傳遞函數(shù)的本質(zhì)、方塊圖的轉(zhuǎn)換規(guī)則、能對較復(fù)雜方塊圖進(jìn)行轉(zhuǎn)化（不要用方程組來計(jì)算）管道及儀表流程圖第2章基本組成及特性分析被控對象特性及其對過渡過程的影響測量變送環(huán)節(jié)特性及其對過渡過程的影響執(zhí)行器特性及其對過渡過程的影響控制規(guī)律及其對過渡過程的影響事實(shí)上，就是4個(gè)基本環(huán)節(jié)及其對過渡過程的影響被控對象特性及其對過渡過程的影響建模的目的：P20建模的方法：機(jī)理、實(shí)驗(yàn)、混合最簡單的1階、2階（即水槽）P21最典型的對象模型：一階、一階滯后、二階、二階滯后廣義對象的等效模型，明確K、T、τ的含義廣義對象的實(shí)驗(yàn)測定，P26－27控制通道、干擾通道的一般要求：圍繞K、T、τ結(jié)合第七章內(nèi)容測量變送環(huán)節(jié)特性及其對過渡過程的影響檢測變送環(huán)節(jié)的特性也可以等效為：一階環(huán)節(jié)或者一階滯后環(huán)節(jié)控制系統(tǒng)對檢測變送環(huán)節(jié)的要求可以簡單地理解為：響應(yīng)快測量準(zhǔn)確這可以結(jié)合第三章內(nèi)容一起理解檢測儀表選型的主要內(nèi)容有哪些？？執(zhí)行器特性及其對過渡過程的影響執(zhí)行器的特性也可以等效為：一階環(huán)節(jié)或者一階滯后環(huán)節(jié)這可以結(jié)合第六章內(nèi)容一起理解執(zhí)行器選型的主要內(nèi)容有哪些？？氣動執(zhí)行器在信號傳輸時(shí)需要注意哪些問題？控制規(guī)律及其對過渡過程的影響——事實(shí)上就是控制器幾種工業(yè)上最常用的控制規(guī)律：

雙位控制純比例控制P

比例積分控制PI

比例微分控制PD

比例積分微分控制PID需要掌握每種控制規(guī)律的表達(dá)式、本質(zhì)、特點(diǎn)、一般適用場合

結(jié)合第七章可以知道，P、PI、PD、PID控制器需要整定控制器參數(shù)言下之意，及時(shí)控制規(guī)律選擇正確，參數(shù)整定不好，控制質(zhì)量還是不好的時(shí)域、S域（傳遞函數(shù)）、離散（增量式、位置式）第3章過程參數(shù)的檢測概述壓力檢測溫度檢測流量檢測物位檢測成分和物性參數(shù)的檢測軟測量技術(shù)簡介概述傳感器、變送器的含義儀表的精度、精度等級儀表量程簡單了解模擬變送器、數(shù)字變送器及其構(gòu)成原理變送器的共性問題：外特性、量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整、零點(diǎn)遷移

變送器的信號傳輸：電信號、氣信號電動儀表的信號制：四線制二線制HART全數(shù)字格式、特點(diǎn)壓力檢測儀表表壓、絕壓、真空度幾種常用的壓力檢測儀表彈簧管壓力表力矩平衡式差壓變送器電容式差壓變送器應(yīng)變片式壓力變送器擴(kuò)散硅式壓力變送器智能式差壓變送器檢測原理（傳感器部分）基本構(gòu)成特點(diǎn)（不涉及復(fù)雜的電路）一般適用場合壓力檢測儀表的選用量程、精度、材質(zhì)壓力檢測儀表的安裝P66－69，要理解其它儀表也是通用的溫度檢測儀表重點(diǎn)掌握：熱電偶、熱電阻，其它作一般了解理解熱電偶的兩個(gè)基本定律：中間導(dǎo)體定律和等值替代定律引出毫伏信號測量的問題引出補(bǔ)償導(dǎo)線的概念熱電偶分度號、冷端溫度補(bǔ)償理解電橋補(bǔ)償法的本質(zhì)熱電偶的結(jié)構(gòu)形式普通型、鎧裝型及其特點(diǎn)要求能夠計(jì)算熱電阻的本質(zhì)分度號信號連接方式信號輸入方式（電橋）熱電阻的結(jié)構(gòu)形式簡單了解幾種溫度變送器：基本構(gòu)成、特點(diǎn)等（不涉及復(fù)雜電路）溫度檢測儀表的選用和安裝（書上有）流量檢測儀表體積流量和質(zhì)量流量，瞬時(shí)流量和累計(jì)流量掌握孔板、轉(zhuǎn)子流量計(jì)內(nèi)容其它流量計(jì)，了解檢測原理、特點(diǎn)和注意事項(xiàng)物位檢測儀表——差壓式液位計(jì)基本工作原理ΔP=ρgH零點(diǎn)遷移ΔP=ρ1gHΔP=ρ1gH-ρ2g（h2-h1）ΔP=ρ1gH+ρ1gh1零點(diǎn)遷移的目的：使H＝0時(shí)，變送器輸出為Iomin（如4mA）無遷移

負(fù)遷移

遷移量：

-ρ2g（h2-h1）正遷移

遷移量：

ρ1gh1第4章控制器概述模擬調(diào)節(jié)器數(shù)字控制器其它內(nèi)容要求了解概述

控制器的作用是將被控變量測量值與結(jié)定值進(jìn)行比較，然后對比較后得到的偏差進(jìn)行比例、積分、微分等運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果以一定的信號形式送往執(zhí)行器，以實(shí)現(xiàn)對被控變量的自動控制。模擬調(diào)節(jié)器（控制算法由電路實(shí)現(xiàn)）數(shù)字控制器（含CPU，控制算法由程序?qū)崿F(xiàn)）一般調(diào)節(jié)器還需要具備如下功能，以適應(yīng)自動控制的需要：

偏差指示指示偏差信號模擬調(diào)節(jié)器——指針式表頭全刻度指示：輸入信號和設(shè)定值分別由不同的指針在0～100％范圍指示偏差值指示：僅利用一個(gè)指針來指示偏差信號±30％數(shù)字控制器——通過LED或者液晶屏顯示

輸出顯示顯示調(diào)節(jié)器輸出信號的大小，習(xí)慣上輸出顯示表也稱作閥位表。內(nèi)、外給定的選擇給定信號可以由調(diào)節(jié)器內(nèi)部產(chǎn)生，也可以由其它儀表外部提供

內(nèi)給定的調(diào)整若設(shè)定值為內(nèi)給定，用戶可以調(diào)整調(diào)節(jié)器上的內(nèi)給定撥盤來改變設(shè)定值正、反作用的選擇何謂正作用？何謂反作用？為了構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋控制系統(tǒng)，必須正確的確定調(diào)節(jié)器的正、反作用，否則整個(gè)控制系統(tǒng)就無法正常運(yùn)行。調(diào)節(jié)器的正、反作用，是通過正、反作用開關(guān)來選擇的。

手/自動雙向切換何謂手動？何謂自動？為什么要進(jìn)行手自動切換？

手動操作可以調(diào)整手操撥盤或者手操扳鍵來改變調(diào)節(jié)器的輸出

無擾動切換手自動切換時(shí)都希望不給控制系統(tǒng)帶來擾動，即調(diào)節(jié)器的輸出信號不發(fā)生突變（即必須要求無擾動切換）Kp/Ti/Td的設(shè)置改變控制器的特性調(diào)節(jié)器的初步認(rèn)識12345667圖4-2DDZ－III型調(diào)節(jié)器正面圖1－位號牌2－內(nèi)外給定指示3－內(nèi)給定設(shè)定撥盤4-A/M/H切換5－閥位表6－軟手動操作扳鍵7－雙針全刻度指示表DDZ－II型儀表（包括調(diào)節(jié)器）

DDZ一III型儀表（包括調(diào)節(jié)器）

III型儀表優(yōu)點(diǎn)

電

源

220VAC24VDC集中供電

·可用24VDC蓄電池作備用電源·儀表內(nèi)部沒有變壓器，不發(fā)熱，為實(shí)現(xiàn)更好的防爆措施提供條件。

防

爆

隔離防爆

本安型防爆（安全火花型）

故障狀態(tài)：電流小于35mA，電壓小于35VDC，可帶電維修。

輸出信號

0~10mA4~20mA①電氣零點(diǎn)從4mA開始，不與機(jī)械零點(diǎn)重合，容易識別斷電、斷線等故障。②只要改變轉(zhuǎn)換電阻阻值，便可接收其他電流信號，例如將10～50mA等直流電流信號轉(zhuǎn)換為l～5V信號。③因?yàn)樽钚≥斎胄盘柌粸榱悖瑸楝F(xiàn)場變送器實(shí)現(xiàn)兩線制創(chuàng)造了條件。變送器與調(diào)節(jié)器用兩線聯(lián)接，既節(jié)省電纜線和安裝費(fèi)用，還有利于安全防爆。

輸入信號

0~10mA4~20mA1~5V元器件

分離元件（電阻、電容、晶體管……）

集成電路（運(yùn)放電路……）

①由于集成運(yùn)放均為差分放大器，且輸人對稱性好，漂移小，儀表的穩(wěn)定性得到提高。②由于集成運(yùn)放有高增益，因而開環(huán)放大倍數(shù)很高，這使儀表的精度得到提高。③由于采用了集成電路，焊點(diǎn)少，強(qiáng)度高，大大提高了儀表的可靠性。

指示表頭

單針偏差指示（0~±30%）

有雙針全刻度大表頭指示（0~100%）

分別指示測量值（紅針）、給定值（黑針）當(dāng)儀表置于“內(nèi)給定”：設(shè)定值由黑針指示。

手動方式

硬手動

硬手動、軟手動

硬手動——輸出與撥盤數(shù)值直接對應(yīng)軟手動——同時(shí)按下軟手動操作板鍵6，調(diào)節(jié)器的輸出便隨時(shí)間按一定的速度增加或減?。蝗羰蛛x開操作極鍵則當(dāng)時(shí)的信號值就被保持通常都是用軟手動操作板鍵進(jìn)行手動操作，這樣控制比較平穩(wěn)精細(xì)，只有當(dāng)需要給出恒定不變的操作信號（例如，閥的開度要求長時(shí)間不變）或者在緊急時(shí)要一下子就控制到安全開度等情況下，才使用硬手動操作。

手自動切換

預(yù)平衡

無平衡、無擾動

“自動”“軟手動”切換是雙向無平衡無擾動“硬手動”“軟手動”切換是無平衡無擾動“硬手動”“自動”切換是無平衡無擾動“軟手動”“硬手動”切換是預(yù)平衡無擾動“自

動”“硬手動”切換是預(yù)平衡無擾動

其

它

·正反作用切換（操作點(diǎn)：調(diào)節(jié)器內(nèi)部）·PID參數(shù)設(shè)置（操作點(diǎn)：調(diào)節(jié)器內(nèi)部）·…………二者基本相同

第5章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5.1計(jì)算機(jī)控制概述掌握其本質(zhì)、組成、主要設(shè)計(jì)思想、離散PID其它要求了解5.2PLC本章重點(diǎn)，要求能夠進(jìn)行簡單功能的設(shè)計(jì)（梯形圖和STL語言）5.3DCSDCS特點(diǎn)、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)、組態(tài)的概念等5.4FCS理解FCS本質(zhì)理解FCS的特征（如開放性、互可操作性、全分散、全數(shù)字等）IEC61158現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)化概況FF、Profibus的詳細(xì)內(nèi)容不作要求幾個(gè)具體問題的分析5.5工業(yè)以太網(wǎng)一般了解其本質(zhì)、應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)第6章執(zhí)行器概述執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)和流量特性閥門定位器執(zhí)行器的選擇計(jì)算和安裝執(zhí)行機(jī)構(gòu)掌握其氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)了解各種常用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)（書上有）流量系數(shù)Kv、流量特性、口徑、(材質(zhì))、氣開氣關(guān)等執(zhí)行器的安裝（書上有）適當(dāng)了解閥門定位器、電氣轉(zhuǎn)換器的原理和作用第7章簡單控制系統(tǒng)簡單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成控制的目的、被控變量的選擇對象特性、控制變量的選擇測量滯后、測量信號處理負(fù)荷變化、調(diào)節(jié)閥選擇控制規(guī)律的選擇控制系統(tǒng)的投運(yùn)與參數(shù)整定回答好三個(gè)半問題

1.控什么？

2.拿什么來控？

3.通過什么方式控？

如何整定參數(shù)？第8章復(fù)雜控制系統(tǒng)串級控制系統(tǒng)均勻控制系統(tǒng)比值控制系統(tǒng)選擇控制系統(tǒng)分程控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)多沖量控制系統(tǒng)重點(diǎn)