化工儀表及自動(dòng)化

1、化工儀表及自動(dòng)化第一章自動(dòng)控制系統(tǒng)基本概念第一節(jié)化工自動(dòng)化的主要內(nèi)容包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)操縱、自動(dòng)控制第二節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本組成及表示形式3、 自動(dòng)控制系統(tǒng)是具有被控變量負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，這是與自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱等開(kāi)環(huán)系 統(tǒng)比較最本質(zhì)的區(qū)別4、儀表的圖形符號(hào)9就地安裝儀表集中儀表盤(pán)面安裝就地儀表盤(pán)面安裝圖中的實(shí)線(xiàn)改為虛線(xiàn)就是分別的盤(pán)后安裝儀表5、字母代號(hào)字母第一位字母后繼字母被測(cè)變量修飾詞功能A分析報(bào)警F流量比（分?jǐn)?shù)）L物位P壓力T溫度傳送例如：PIC是一臺(tái)具有指示功能的液位控制器；TRC是一臺(tái)同時(shí)具有指示、記錄功能的溫度 控制器；LICA是一臺(tái)具有指示、報(bào)警功能的液位控制器第三節(jié)自

2、動(dòng)控制系統(tǒng)的分類(lèi)定值控制系統(tǒng)、隨動(dòng)控制系統(tǒng)（自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)）、程序控制系統(tǒng)（順序控制系統(tǒng)）第四節(jié)自動(dòng)控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程和品質(zhì)指標(biāo)一、控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)被控變量不隨時(shí)間而變化的平衡狀態(tài)稱(chēng)為系統(tǒng)的靜態(tài)，隨時(shí)間變化的不平衡狀態(tài)稱(chēng)為系統(tǒng) 的動(dòng)態(tài)二、控制系統(tǒng)的過(guò)渡過(guò)程1、穩(wěn)定過(guò)程（非周期衰減過(guò)程、衰減振蕩過(guò)程）2、不穩(wěn)定過(guò)程（等幅振蕩過(guò)程、發(fā)散振蕩過(guò)程）三、控制系統(tǒng)的品質(zhì)指標(biāo)1、最大偏差為A；超調(diào)量為B2、衰減比為B:B/ ； 3、余差為C4、過(guò)渡時(shí)間5、振蕩周期 第二章過(guò)程特性及其數(shù)學(xué)模型第一節(jié)化工過(guò)程的特點(diǎn)及其描述方法1、研究對(duì)象的特性就是用數(shù)學(xué)的方法來(lái)描述出對(duì)象輸入量與輸出量之間 的關(guān)系，這種數(shù)學(xué)

3、描述稱(chēng)為對(duì)象的數(shù)學(xué)建模，一般將被控變量看作對(duì)象 的輸出量，而干擾作用和控制作用看作對(duì)象的輸入量2、對(duì)象的數(shù)學(xué)模型可分為靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型3、數(shù)學(xué)模型的表達(dá)式：1）非參量模型即是采用曲線(xiàn)或者數(shù)據(jù)表格等來(lái) 表示；2）參量模型即是采用數(shù)學(xué)方程式來(lái)描述第二節(jié)對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立機(jī)理建模和實(shí)驗(yàn)建模第三節(jié)描述對(duì)象特性的參數(shù)一、放大系數(shù)KK在數(shù)值上等于對(duì)象重新穩(wěn)定后的輸出變化量與輸入變化量之比，越大, 表示對(duì)輸出量的影響越大。二、時(shí)間常數(shù)T時(shí)間常數(shù)越大，被控變量的變化也越慢，達(dá)到新的穩(wěn)定值所需時(shí)間也越大三、滯后時(shí)間1、傳遞滯后一般用T 0表示；2、容量滯后用T h表示第三章檢測(cè)儀表與傳感器第一節(jié)概述一、程與測(cè)

4、量誤差絕對(duì)誤差相對(duì)誤差三、儀表的性能指標(biāo)1、精確度相對(duì)百分誤差為量程100%允許誤差為允儀表允許的最大絕對(duì)誤差值量程100%去掉土、號(hào)即是儀表的精確度越大表示精確度越低2、變差=最大絕對(duì)差值量程100%3、靈敏度與靈敏限適用于指針式儀表4、分辨力適用于數(shù)字式儀表5、線(xiàn)性度 f-JmaF 100%量程第二節(jié)壓力檢測(cè)及儀表一、壓力單位及測(cè)壓儀表p=F/S二、彈性式壓力記測(cè)量范圍為幾百帕到數(shù)千兆帕三、電氣式壓力計(jì)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)：直流電流420mA空氣壓力1霍爾片式壓力傳感器從彈性元件的位移轉(zhuǎn)換成霍爾電勢(shì)2、應(yīng)變片式壓力傳感器利用電阻應(yīng)變?cè)?、壓阻式壓力傳感器利用單晶硅的壓阻效應(yīng)四、壓力計(jì)的選用及安裝1、

5、 儀表測(cè)量范圍的確定測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)測(cè)量上限值的2/3 ;測(cè)量動(dòng)脈壓力時(shí)最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)測(cè)量上限的1/2 ;測(cè)量高壓壓力時(shí)最大工作壓力不應(yīng)超過(guò)測(cè)量上限值的3/5 ;被測(cè)壓力的最小值不低于儀表滿(mǎn)量程的1/32、儀表精度級(jí)的選取第三節(jié)流量檢測(cè)及儀表一、概述流量測(cè)量的分類(lèi)：速度式流量計(jì)；容積式流量計(jì)；質(zhì)量流量計(jì)二、差壓式流量計(jì)利用節(jié)流原理：恒流通面積，變壓降。節(jié)流裝置包括節(jié)流件和取壓裝置標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置即把裝置標(biāo)準(zhǔn)化，取壓方法有角接取壓法和法蘭取壓法三、轉(zhuǎn)子流量計(jì)恒壓降，變節(jié)流面積第四節(jié)物位檢測(cè)及儀表一、概述測(cè)量液體的叫液位計(jì)，固體的叫料位計(jì)，兩種密度不同的叫界面記二、差壓式液位變

6、送器 1、工作原理 P H g3、零點(diǎn)遷移問(wèn)題P H 1g (h?hj 2g零點(diǎn)改變，量程不變、電容式物位傳感器1、原理電容量ClnDd2、液位的檢測(cè) 第五節(jié)溫度的檢測(cè)及儀表一、溫度檢測(cè)方法：接觸式測(cè)溫儀表；非接觸式測(cè)溫儀表二、熱電偶溫度計(jì)1、插入第三種導(dǎo)線(xiàn)的問(wèn)題只需保證引入線(xiàn)兩端的溫度相同即可，不影響原熱電偶所產(chǎn)生 的熱電勢(shì)數(shù)值2、冷端溫度的補(bǔ)償1)冷端溫度保持為0C的方法2 )冷端溫度修正方法 E(t,O)=E(t,t i)+E(t 1,0)3)校正儀表零點(diǎn)法4)補(bǔ)償電橋法利用不平衡電橋產(chǎn)生的電勢(shì)，來(lái)補(bǔ)償熱電偶因冷端溫度 變化而引起的熱電勢(shì)變化值 5)補(bǔ)償熱電偶法三、熱電阻溫度計(jì)1、原理利

7、用金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化而變化的特性即是電阻溫度效應(yīng)來(lái)進(jìn)行溫度測(cè) 量的2、工業(yè)常用熱電阻：鉑，銅第六節(jié)現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)與傳感器的發(fā)展 采用間接測(cè)量的思路，利用易于獲取的其他測(cè)量信息，通過(guò)計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)被檢測(cè)量的估計(jì)。 也稱(chēng)為軟儀表技術(shù)，就是利用易測(cè)過(guò)程變量，依據(jù)這些易測(cè)過(guò)程變量與難以直接測(cè)量的待 測(cè)過(guò)程變量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，通過(guò)各種數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)過(guò)程變量的測(cè)量 第七節(jié)顯示儀表按顯示的方式分為：可模擬式、數(shù)字式、屏幕顯示三種第四章自動(dòng)控制儀表第一節(jié)概述 控制儀表的發(fā)展過(guò)程大體經(jīng)歷了三個(gè)階段：基地式控制儀表、單元組合式儀表中的控制單元以微處理器為基元的控制裝置 第二節(jié)基本控制規(guī)律及其對(duì)系

8、統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響 控制器的控制規(guī)律指P與e之間的函數(shù)關(guān)系P=f(e)=f(z-x) 一、雙位控制1、制規(guī)律是控制器只有連個(gè)輸出值，相應(yīng)的控制機(jī)構(gòu)只有開(kāi)和極限位置，又稱(chēng)為開(kāi)關(guān)控 制2、表達(dá)式為：產(chǎn)生持續(xù)的等幅振蕩過(guò)程'Pmax,e>0P='I Pmin,e<0二、比例控制(P)1、規(guī)律是控制閥的開(kāi)度與被控變量的偏差成比例。2、表達(dá)式為P=KQKp越大，比例控制作用越強(qiáng)3、比例度 二理 也 100%。其值越大，表示控制作用越弱PPmaxPmin4、余差的產(chǎn)生（存在余差是比例控制的缺點(diǎn)）由于控制系統(tǒng)固有的原因，使得達(dá)到新的平 衡時(shí)被控變量值會(huì)比原來(lái)平衡值小、積分控制（I

9、）消除余差控制動(dòng)作緩慢，會(huì)出現(xiàn)控制不及時(shí),1、控制規(guī)律：控制作用的輸出變化量 P與輸入偏差e的積分成正比2、表達(dá)式P=K/ edt當(dāng)偏差e是常數(shù)A時(shí)，變成P=K / Adt=KAt3、 （由于積分控制控制動(dòng)作緩慢，會(huì)出現(xiàn)控制不及時(shí)）所以有：比例積分控制（PI）表達(dá)若偏差為常數(shù)A代入得1式P=Kp(e+K / edt)。用積分時(shí)間Ti來(lái)代替K得P=Kp(e / edt).P=KpA+kp / edt）.缺點(diǎn)：對(duì)象滯后很大時(shí)，控制時(shí)間較長(zhǎng)，最大偏差較大；負(fù)荷變化過(guò)于劇T烈時(shí)，控制作用不及時(shí)四、微分控制（PID）超前控制1、控制規(guī)律：控制器的輸出信號(hào)與偏差信號(hào)的變化速度成正比2、表達(dá)式：P=TD吏d

10、t3、比例積分微分控制規(guī)律為 P=Kp（e+- / edt+ TD吏）Tdt第五章執(zhí)行器第一節(jié)氣動(dòng)執(zhí)行器1、由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)兩部分組成。2、 作用：前者是執(zhí)行器的推動(dòng)裝置，它按控制信號(hào)壓力的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動(dòng) 控制機(jī)構(gòu)動(dòng)作，即是將信號(hào)壓力的大小轉(zhuǎn)換為閥桿位移的裝置；后者是執(zhí)行器的控 制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，即是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過(guò)閥的流量的裝置3、 氣動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)和分類(lèi)1）執(zhí)行機(jī)構(gòu)：薄膜式和活塞式 2）控制機(jī)構(gòu)：直通單座 控制閥、直通雙座控制閥、角形控制閥、三通控制閥、隔膜控制閥、蝶閥、球閥、 凸輪繞曲閥、籠式閥4、控制閥的流量特性：指的是被控介質(zhì)流過(guò)閥門(mén)的

11、相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度間的關(guān) 系；控制閥的理想流量特性：直線(xiàn)流量特性、等百分比流量特性、拋物線(xiàn)流量特性、 快開(kāi)特性。5、 控制閥的選擇：氣開(kāi)式與氣關(guān)式的選擇主要從工藝生產(chǎn)上安全要求出發(fā)?？紤]原則 是信號(hào)中斷時(shí)，應(yīng)保證設(shè)備和操作人員的安全。如果閥處于打開(kāi)位置時(shí)危害性小，貝U應(yīng)選用氣關(guān)式，以使起源系統(tǒng)發(fā)生故障，起源中斷時(shí)，閥門(mén)能自動(dòng)打開(kāi)。反之閥 處于關(guān)閉時(shí)危害性小，則應(yīng)選用氣開(kāi)閥第六章簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)第一節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成執(zhí)行 被控變 對(duì)象測(cè)量變送裝置簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的方框圖 第二節(jié)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1、被控變量的選擇2、操縱變量的選擇3、測(cè)量元件特性的影響4、控制器控制規(guī)律的選擇（控制器正反作用的確定）對(duì)于測(cè)量元件及變送器，其作 用方向一般是正的。對(duì)于被控對(duì)象的作用方向，當(dāng)操縱變量增加時(shí)，被控變量也增加的對(duì)象屬于正作用, 反之為負(fù)作用。對(duì)于控制器，當(dāng)給定值不變時(shí)，被控變量測(cè)量值是增加時(shí)，控制器的輸出也增加屬 于正作用方向，或者當(dāng)測(cè)量值不變時(shí)，給定值減少時(shí)，控制器的輸出