化工儀表及自動(dòng)化講稿

化工儀表及自動(dòng)化總復(fù)習(xí)第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念一、基本要求1.掌握自動(dòng)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(dòng)控制系統(tǒng)中常用術(shù)語(yǔ)，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(hào)的意義；4.了解控制系統(tǒng)的分類形式，掌握系統(tǒng)的動(dòng)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(yǔ)1.控制對(duì)象：2.被控變量：3.操縱變量：4.擾動(dòng)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(hào)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(hào)的作用方向與設(shè)定信號(hào)相反，即偏差信號(hào)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(jiǎn)述每種形式的基本含義。開環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，但被控變量對(duì)操縱變量沒有影響。閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)：操縱變量可以改變被控變量，被控變量又對(duì)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(dòng)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(shí)間順序控制參數(shù)。2.自動(dòng)控制系統(tǒng)由哪幾部分組成？各部分的作用是什么？控制對(duì)象：控制儀表：檢測(cè)儀表（檢測(cè)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(dòng)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(jìn)程緩慢，只用于系統(tǒng)不允許振蕩時(shí)。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(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)的方塊圖是由傳遞方塊、信號(hào)線（帶有箭頭的線段）、綜合點(diǎn)、分支點(diǎn)構(gòu)成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中：每一個(gè)方塊代表系統(tǒng)中的一個(gè)組成部分，6.在自動(dòng)化系統(tǒng)中，儀表符號(hào)由哪幾部分組成，各表示什么意義？ 儀表位號(hào)由字母組合和回路編號(hào)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(hào)：首位數(shù)――工序號(hào)；后續(xù)數(shù)――順序號(hào)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(yùn)行的控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動(dòng)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(shí)間（溫度進(jìn)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(duì)象的數(shù)學(xué)模型一、基本要求1.了解建立被控對(duì)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(jī)理建模的方法，建立簡(jiǎn)單對(duì)象的數(shù)學(xué)模型；3.掌握表征被控對(duì)象特性的三個(gè)參數(shù)——放大倍數(shù)K、時(shí)間常數(shù)T、滯后時(shí)間τ的物理意義及其對(duì)控制質(zhì)量的影響；4.了解被控對(duì)象特性的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。二、常用術(shù)語(yǔ)1.被控對(duì)象特性：2.被控對(duì)象數(shù)學(xué)模型：3.被控對(duì)象的放大倍數(shù)：4.被控對(duì)象的時(shí)間常數(shù)：5.被控對(duì)象的滯后時(shí)間：純滯后（輸出變化落后于輸入變化的時(shí)間）與容積滯后（因物料或能量傳遞需要一定時(shí)間而引起的輸出變化遲緩）之和6.通道：由對(duì)象的輸入變量至輸出變量的信號(hào)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(duì)象的靜態(tài)特性，而時(shí)間常數(shù)T和滯后時(shí)間τ是對(duì)象的動(dòng)態(tài)特性？2.簡(jiǎn)述獲取對(duì)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(duì)象、積分對(duì)象、二階對(duì)象 實(shí)驗(yàn)測(cè)取法：在實(shí)際系統(tǒng)或?qū)嶒?yàn)系統(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(diǎn)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(shí)間t＝0時(shí)，閉合開關(guān)K，電容開始充電。此時(shí)，電壓V0隨時(shí)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(shí)，V0分別為多少？ （2）繪出Vi作階躍變化時(shí)，V0隨時(shí)間變化的響應(yīng)曲線形狀； （3）根據(jù)上述已知條件，確定對(duì)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(cè)定某物料干燥筒的對(duì)象特性，在t0時(shí)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(cè)量?jī)x表的測(cè)量范圍0～200℃；流量測(cè)量?jī)x表的測(cè)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(cè)儀表與傳感器一、基本要求1．掌握儀表精度的意義與測(cè)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(cè)儀表的基本原理及壓力表的選用方法。4．了解各種流量計(jì)的測(cè)量原理。重點(diǎn)是差壓式流量計(jì)及轉(zhuǎn)子流量計(jì)。5．了解各種液位測(cè)量方法。初步掌握液位測(cè)量中零點(diǎn)遷移的意義及計(jì)算方法。6．掌握熱電偶溫度計(jì)及熱電阻溫度計(jì)的測(cè)溫原理。熟悉熱電偶溫度測(cè)量中的冷端溫度補(bǔ)償?shù)淖饔眉胺椒ā?．了解電動(dòng)溫度變送器的作用及原理。二、常用術(shù)語(yǔ)1.參數(shù)檢測(cè)：2.非電量的電測(cè)法：3.準(zhǔn)確度：4.絕對(duì)誤差：5.實(shí)際相對(duì)誤差：6.示值相對(duì)誤差：7.引用相對(duì)誤差：8.允許誤差：9.指示變差：10.精密度11.儀表精度等級(jí)：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(shí)間：三、問答題1.工業(yè)壓力計(jì)按敏感元件通常可以分為哪幾種類型？試簡(jiǎn)述各種壓力計(jì)的工作原理。液柱式壓力計(jì)：活塞式壓力計(jì)：彈性式壓力計(jì)： 彈簧管式： 薄膜式： 波紋管式：電氣式壓力計(jì)：應(yīng)變式：壓電電阻式：電感式：電容式：霍爾式：2.試述壓力計(jì)選型的主要內(nèi)容及安裝注意事項(xiàng)。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(jì)的分類及其工作原理。速度流量計(jì)：壓差流量計(jì)：轉(zhuǎn)子流量計(jì)：電磁流量計(jì)：超聲波流量計(jì)：渦輪流量計(jì)：堰式流量計(jì)：容積式流量計(jì)：齒輪流量計(jì)：活塞流量計(jì)：質(zhì)量流量計(jì)：間接質(zhì)量流量計(jì)：直接質(zhì)量流量計(jì)：4.試述物位計(jì)的分類及其工作原理。直讀式物位計(jì)：浮力式物位計(jì)：壓差式物位計(jì)：電磁式物位計(jì)：核輻射式物位計(jì)：超聲波物位計(jì)：光電式物位計(jì)：5.試述溫度測(cè)量?jī)x表的種類及其工作原理接觸式溫度計(jì)：膨脹式溫度計(jì)： 玻璃液體溫度計(jì)：： 雙金屬溫度計(jì)：壓力式溫度計(jì)：熱電偶溫度計(jì)：熱電阻溫度計(jì)：非接觸溫度計(jì)：輻射溫度計(jì)：紅外溫度計(jì)：光電溫度計(jì)：熱電溫度計(jì)：6.試述電動(dòng)溫溫度計(jì)二次儀儀表的功能及及其組成部分分。功能：–對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和和轉(zhuǎn)換；–信號(hào)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(dòng)圈式顯示示儀表的基本本結(jié)構(gòu)及原理理。2．掌握自動(dòng)電子電電位差計(jì)的工工作原理。熟熟悉電位差計(jì)計(jì)的測(cè)量橋路路及各個(gè)電阻阻的作用。3．掌握自動(dòng)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(yǔ)1.模擬信號(hào)：：2.數(shù)字信號(hào)：：三、問答題1.試述動(dòng)圈式式儀表的結(jié)構(gòu)構(gòu)及其工作原原理。2.試述自動(dòng)平平衡電橋及其其與熱電阻配配合進(jìn)行溫度度檢測(cè)的工作作原理。3.試述自動(dòng)不不平衡電橋及及其與熱電偶偶配合進(jìn)行溫溫度檢測(cè)的工工作原理。4.試述DDZZ系列光柱報(bào)報(bào)警器的結(jié)構(gòu)構(gòu)及其工作原原理。第五章自動(dòng)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(diǎn)。2．熟悉比例度、積積分時(shí)間、微微分時(shí)間對(duì)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(diǎn)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(diǎn)。二、常用術(shù)語(yǔ)1.基地式控制制儀表2.單元組合式式控制儀表3.計(jì)算機(jī)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(diǎn)點(diǎn)。6.試述DDZZ－Ⅲ電動(dòng)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(duì)流量特性性的影響。2．了解氣動(dòng)薄膜控控制閥的基本本結(jié)構(gòu)、主要要類型及使用用場(chǎng)合。3．理解氣動(dòng)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(dòng)執(zhí)行器器的基本原理理。二、常用術(shù)語(yǔ)1.控制閥的理理論流量特性性2.控制閥的實(shí)實(shí)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(dòng)執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)有哪幾種種結(jié)構(gòu)形式？？各有什么特特點(diǎn)？4.試述電動(dòng)執(zhí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的分分類及其用途途。5.試述電動(dòng)執(zhí)執(zhí)行機(jī)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(jiǎn)單控控制系統(tǒng)一、基本要求1．了解簡(jiǎn)單控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、組組成及作用。2．掌握簡(jiǎn)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(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)場(chǎng)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(yǔ)1.簡(jiǎn)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(duì)象滯后、檢測(cè)滯滯后、信號(hào)傳傳送滯后4.控制系統(tǒng)按按信號(hào)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(jì)算 工程整定臨界比例度法衰減曲線法經(jīng)驗(yàn)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(jí)控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工工作過程、特特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)場(chǎng)合；掌握串串級(jí)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(jí)級(jí)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(diǎn)。4．熟悉前饋控制系系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)場(chǎng)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(diǎn)點(diǎn)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(chǎng)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(diǎn)點(diǎn)。二、常用術(shù)語(yǔ)1.復(fù)合控制系系統(tǒng)：2.軟保護(hù)：3.硬保護(hù)：三、問答題1.試述串級(jí)控控制系統(tǒng)的特特點(diǎn)及其使用用條件。2.串級(jí)控制系系統(tǒng)中主、副副變量應(yīng)如何何選擇？3.簡(jiǎn)述均勻控控制的目的及及控制方案。4.以合成氨為為例，簡(jiǎn)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(gè)控制器器同時(shí)控制兩兩個(gè)執(zhí)行機(jī)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(kuò)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(hù)措施7.什么是多沖沖量控制系統(tǒng)統(tǒng)？第九章計(jì)算機(jī)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