自控仪表 重点复习题及参考答案 一、填空题 1.成品油管道常用的压力仪表有(压力开关) (压力变送器) (差压变送器) (压力表) (差压表) 2.从大的方面来看，成品油管道常有的阀门执行机构有 (电动执行机构 ) (电液执行机 构) 3.压力变送器是将压力信号转换为标准 ( 电流信号)或(电压信号)的仪表。 4.压力或差压变送器既具有就地显示功能也有远传功能,从压力传感器将压力转换成电量 的途径来看,主要有电容式、电感式、电阻式等。在长输管道中应用较为广泛的是(电容式）压力传感器。 5.压力开关是一种借助弹性元件受压后产生（位移）以驱使微动开关工作的压力控制仪表。 6.双金属温度计是由两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成的（测温元件） 7.热电偶温度计是以热电效应为基础将温度变化转换为（热电势）进行温度测量的测温仪 表。 8.热电阻是利用导体在温度变化时本身（电阻）也随着发生相应变化的特性来测量温度的。 9.涡轮式流量计是一种（速度）式流量计。 10.管道凸出物和弯道的局部阻力对液体流动稳定性影响很大，所以，在流量计节流孔板前 后必须留有适当长度（直管段） 11.转子流量计是属于（恒压）降流量计。 12.在使用过程中，当DBB阀门出现过扭矩时作为输油站的操作人员处理的基本方法是：(进 行排污处理)。 13.开关型球阀在使用时，要么（全开），要么（全关），不能打在（中间位），否则会损坏球 面，造成阀体内漏。 14.使用压力开关的目的主要是为了进行实现（联锁报警） 15.流量计的种类很多，有容积式流量计、节流式流量计、动压式流量计、变面积式流量计、 （叶轮式流量计）、（振动式流量计）、（电磁流量计）、（超声波流量计）、（量热式流量计）、（质量流量计）等。 16.密度计的测量原理多种多样，其中智能化程度较高、测量精度较高、测量方式较先进、 运行较稳定的密度计主要有：(在线同位素密度计)、(振动式密度计)等。 17.为了保证仪表的安全运行和仪表精度，仪表系统的接地电阻必须小于( 4 )欧姆。 18.在自控系统中，仪表位号首位为F代表(流量)，D代表 (密度) 19.磁致伸缩液位计要调试的主要参数有：(量程上线)、(量程下线)、(偏差值)。 20.超声波液位计检测时存在500mm左右的死区，调试超声波液位计时，必须把量程上限设 定值比被测罐或池的高度少500 mm，这样才能准确的检测液位。 21.超声波流量计油一对或多对传感器，为了能够准确的测试流量，每一个传感器的发射部 位需要加上（偶合剂）。 22.涡轮流量变送器应（水平）安装。 23.超声波流量计的检测精度与介质的（粘度）有关。 24.按照工作原理压力开关可分为（位移式）（力平衡式） 25.管道上常用的液位计有（差压式液位计）、（伺服液位计）、（磁致伸缩液位计）、（超声波 液位计） 26.利用超声波测量流量计的原理主要有（时差法）、（多普勒法）。
概论思考题与习题 0-1 控制仪表与装置采用何种信号进行联络？电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？ 0-2 说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？ 0-3 什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？ 0-4 安全栅有哪几种？它们是如何实现本质安全防爆的？ 第一章思考题与习题 1-1 说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。 1-2 调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？ 1-3 如何用频率特性描述调节器的调节规律？分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。 1-4 什么是比例度、积分时间和微分时间？如何测定这些变量？ 1-5 某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？ 1-6 说明积分增益和微分增益的物理意义。它们的大小对调节器的输出有什么影响？ 1-7 什么是调节器的调节精度？实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？为什么？ 1-8 某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值I i=I0=4mA，δ=200%，T I=T D=2min，K D=10。在t=0时输入ΔI i=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s 时：（1）PI工况下的输出值；（2）PD工况下的输出值。 1-9 PID调节器的构成方式有哪几种？各有什么特点？ 1-10 基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？ 1-11 在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？ 1-12 试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。若将调节器输出加以限幅，能否消除这一现象？为什么？应怎样解决？ 1-13 基型调节器的输出电路（参照图1-20）中，已知R1=R2=KR=30kΩ，R f=250Ω，试通过计算说明该电路对运算放大器共模输入电压的要求及负载电阻的范围。 1-14 基型调节器如何保证“自动”→“软手操”、“软手操”（或硬手操）→“自动”无平衡、无扰动的切换？ 1-15 积分反馈型限幅调节器和PI-P调节器是如何防止积分饱和的？ 1-16 简述前馈调节器和非线性调节器的构成原理。 1-17 偏差报警单元为什么要设置U b和U c？简述其工作原理。 1-18 输出限幅单元是如何实现限幅的？电路中的二极管起什么作用？ 第二章思考题与习题 2-1 变送器在总体结构上采用何种方法使输入信号与输出信号之间保持线性关系？ 2-2 何谓量程调整、零点调整合零点迁移，试举一例说明。 2-3 简述力平衡式差压变送器的结构和动作过程，并说明零点调整合零点迁移的方法。 2-4 力平衡式差压变送器是如何实现量程调整的？试分析矢量机构工作原理。 2-5 说明位移检测放大器的构成。该放大器如何将位移信号转换成输出电流的？ 2-6 以差压变送器为例说明“两线制”仪表的特点。
单片机技术课程设计说明书智能仪器人机接口电路设计 专业电气工程及自动化 学生姓名 班级BMZ电气081 学号 指导教师周云龙 完成日期2011年6月9 日
摘要 随着社会的发展，科学的进步，人们的生活水平在逐步的提高，尤其是微电子技术的发展，犹如雨后春笋般的变化。电子产品的更新速度快就不足惊奇了。计算器在人们的日常中是比较的常见的电子产品之一。如何使计算器技术更加的成熟，充分利用已有的软件和硬件条件，设计出更出色的计算器，使其更好的为各个行业服务，成了如今电子领域重要的研究课题。 科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米平方的单片机，写入简单的程序，就可以使您以前的电路简单很多。相信您在使用并掌握了单片机技术后，不管在您今后开发或是工作上，一定会带来意想不到的惊喜。 现在应用较广泛的是科学计算器，所谓科学计算器，与我们日常所用的简单计算器有较大差别：只能进行正数加、减、乘、除四则运算的计算器叫做简单计算器；科学计算器是指能兼容正数的四则运算和乘方、开方运算，具有指数、对数、三角函数、反三角函数及存储等计算功能的计算器。 计算器的未来是小型化和轻便化,如使用太阳能提供电池的计算器,使用ASIC设计的计算器,如使用纯软件实现的计算器等,随着社会的发展,知识的更新,各行各业的需要带动了电子产品的发展,未来的智能化计算器将是我们的发展方向,更希望成为现代社会应用广泛的计算工具。 关键词：MCS-51 8051单片机；人机接口扩展4X4按键；计算器；加减乘除；LCD128X64;
目录 第一章绪论 (4) 1.1本课题的研究意义 (4) 1.2设计目的 (4) 设计任务 (4) 第二章计算器系统简介 (3) 2.1单片机发展现状 (3) 2.2计算器系统现状 (4) 第三章主要器件简介 (4) 3.1MCS-51系列单片机简介 (4) 3.2键盘电路的设计 (7) 3.3LCD12864模块介绍 (8) 第四章计算器系统设计 (15) 4.2键盘扫描的程序设计 (15) 4.3显示模块的程序设计 (16) 4.4主程序的设计 (17) 4.5系统调试 (17) 结语 (19) 谢辞 (20) 参考文献 (21) 附录1 系统PCB图............................................................ 错误！未定义书签。 附录2 PROTEUS仿真图 (23) 附录3 程序由于采用的是汇编语言太长，可以在软件KEIL中查阅 (23)
山东核电有限公司 2013年度调试授权培训(总第三期)试题(A卷) 考试用时：本次考试时间为120分钟。 一、填空题(请将答案写在横线上，每空1分，共25分。) 1.AP1000仪控系统的非安全级系统采用Ovation平台，执行正常运行仪控功能，并覆盖了核电 厂绝大多数的控制功能。 2.堆内仪表探测器的热电偶信号送38个给PMS,送4个信号给DAS。 3.CRDM电磁线圈分为保持线圈，提升线圈，移动线圈。 4.PLC常用的编程语言有梯形图，语句表(STL) ，功能图(FBD)，高级语言。 5.当热电偶的两个接点温度不同时，回路中将产生电流，称为热电流；产生热电流的电动势称 为热电势Es，这种现象叫做热电效应。 6.热电阻安装前应进行检定，有合格证书。 7.Pt100热电阻，仪表显示0℃，现场信号为 100 Ω，Cu50热电阻，现场信号为50Ω，仪表 显示 0 ℃。 8.PMS由四个冗余的通道组成，分别为A、B、C、D。所有的通道以及和非安全系统之间都存在 物理、功能、电气上的隔离。 9.堆内仪表系统具有42根IITA堆内仪表组件，每个堆内仪表组件包含7个自给能探测器，1 个热电偶探测器。 10.压力变送器检定点应包括上、下限值(或其附近10%输人量程以内)在内不少于 5 个点。 11.中子注量率测量响应时间快，测量精度也比较高，所以在反应堆启动和安全保护监测中，通 过监测中子注量率来监测反应堆功率的大小及变化率。 二、单选题(请将答案填写在括号内，每题2分，共40分。) 1.国际单位制中长度的基本单位是( B )。 (A)尺；(B)米；(C)英尺；(D)公里。2.辐射监测系统可分成哪四种类型的仪表：( C ) A. β、γ、快中子、脉冲； B. 气体、水、废物、燃料； C. 工艺、流出物、气载、区域； D. 气载、区域、工艺、计数 3.主泵轴振动传感器是( C ) A、压电式加速度计； B、RTD探针； C、接近式探针； D、闪烁体探针； 4.地震监测系统包含( B )个三轴向加速度传感器。 A、3； B、4； C、5； D、6 5.表征仪表的主要质量指标之一是( D )。 (A)绝对误差；(B)相对误差；(C)引用误差； (D)基本误差。 6.两个10Ω的电阻并联后再与一个10Ω的电阻串联，其等效电阻为( C )Ω。 (A)5； (B)10； (C)15； (D)20。 7.功率控制(Power Control)系统通过调节(A)组位置来控制反应堆冷却剂平均温度。因为一回 路冷却剂流量在稳态运行时恒定，控制了冷却剂平均温度就可以控制反应堆功率。 A、M棒组 B、AO棒组 C、SD棒组 8.分散控制系统是以( B )为核心。 (A)数据通信系统；(B)微处理器；(C)控制处理单元；(D)以上都不是。 9.在“或门”电路中，当三个输入端中的其中一端为高电平时，其输出端为( B )。 A 、低电平 B、高电平 C、不确定 10.计量标准器具的准确度等级( B )计量基准。 (A)高于；(B)低于；(C)等于；(D)不定。 11.热电阻常采用三线制测量，此种接线方式的优点是( A )。 A.消除导线电阻变化引起的误差 B.消除测量线路中寄生电势引起的误差 C.消除二次仪表的误差 12.计算机能直接执行的程序是( C )。 (A)源程序；(B)汇编语言程序；(C)机器语言程序；(D)BASIC语言程序。 13.差压式流量计中节流装置输出差压与被测流量的关系为( D )。 (A)差压与流量成正比； (B)差压与流量成反比； (C)差压与流量成线性关系；(D)差压与流量的平方成正比。 14.数字0.0520中的有效数字有( C )位。
1. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自 动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 ?? 实现化工生产过程自动化的意义： （1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 （2）减轻劳动强度，改善劳动条件。 （3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 2、化工自动化主要包括哪些内容？ 一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？ 解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 4、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 题1-5图加热器控制流程图 解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-30 7、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器； 控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去 执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。 7.方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。 1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？ 解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。 被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。 8.测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保 持的给定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号送住执行器。执行器：能自动地根据控制器送来 的信号值相应地改变流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。 Ex9.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做~。被控变量：被控对象
思考与练习题参考答案 第1章过程控制仪表的基本知识 思考与练习题 ⑴控制仪表和控制系统有什么关系？ 答：过程控制系统是实现生产过程自动化的平台,而过程控制仪表是过程控制系统不可缺少的重要组成部分。 ⑵什么是信号制？控制系统仪表之间采用何种连接方式最佳？为什么？ 答：信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。 控制系统仪表之间采用4～20mADC直流电流信号传送，现场变送器和控制室仪表之间采用串联连接方式。电流信号便于远距离传送，不仅节省电缆、布线方便，而且还便于使用安全栅，有利于安全防爆。 采用1～5VDC直流电压信号实现控制室内部仪表间联络。用电压信号传送的信息可以采用并联连接方式，使同一个电压信号为多个仪表所接收。在控制室内，各仪表之间的距离不远，适合采用1～5VDC直流电压作为仪表之间的互相联络信号；任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行；各个仪表既然并联在同一信号线上，当信号源负极接地时，各仪表内部电路对地有同样的电位，这不仅解决了接地问题，而且各仪表可以共用一个直流电源。 （3）防爆仪表与易燃易爆气体或蒸汽之间有何对应关系？ 答：防爆仪表的分级和分组，是与易燃易爆气体或蒸汽的分级和分组相对应的。仪表的防爆级别和组别，就是仪表能适应的某种爆炸性气体混合物的级别和组别，即对于教材表1.3中相应级、组之上方和左方的气体或蒸汽的混合物均可以防爆。 （4）怎样才能构成一个安全火花型防爆控制系统？ 答：构成安全火花防爆系统要求：①在危险场所使用本安仪表；②在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅。 （5）对于采用单个放大器的仪表一般如何着手进行分析？
摘要 由于生产及生活的需要，经常需要对环境中的温湿度进行监测及显示。液晶是现代电子产品中使用越来越多的一种显示器件，液晶不但用来显示各种文字,还可以动态的显示各种图案及画面。本设计是一个基于单片机STC89C52的温湿度检测及显示装置。该装置由温湿度检测模块、液晶显示模块、键盘输入模块及声光报警模块四部分组成，本设计检测模块采用技术成熟的DHT11作为测量温湿度的传感器；控制系统芯片采用功能强大、价位低廉的AT89C52单片机；显示系统采用大屏幕的QC12864B液晶显示屏。 整个电路采用模块化设计，由主程序、DHT11温湿度转换的驱动程序、显示子程序等模块组成。DHT11温湿度传感器数字信号经单片机综合分析处理，实现温湿度显示以及曲线绘图各种功能。由本设计课题做成的温湿度检测系统结构简单、价格便宜、量程宽，具有较高的可靠性、安全性及实用性。 关键字：温湿度；STC89C51单片机；12864；DHT11
第一章绪论 研究背景 随着计算机技术的发展,基于微处理器的智能仪表已成为仪表的主体。越来越多的智能仪表采用图形点阵液晶模块,液晶显示模块提供了丰富灵活的显示内容 ,更符合人性化的特点。智能仪表的功能是否强大、用户操作性是否方便 ,都必须通过界面友好的外观和可操作性来体现。可见,人机界面是智能仪表开发中的主要环节,在开发的工作量中占了很大的比例。目前已有很多文献对液晶显示技术、图形用户界面设计作了研究。 液晶概述 某些固体物质在一定条件下会呈现液态晶体状态,这种状态既不同于各向同性的液体,也不同于在三维空间分子完全规则排列的固体晶体,但又具有液体的流动性、连续性和分子排列的有序性。这种处于液体和晶体之间过渡相态的物质称为液晶。 液晶分为热致液晶和溶致液晶。前者是物质在某一温度范围内呈现液晶状态,后者是物质溶于水或有机溶剂而形成的。液晶分子呈棒状或条状,宽约十几纳米,长约数纳米液晶分子有较强的电偶极矩和容易极化的化学团。由于液晶分子间的作用力比固体弱,所以液晶分子容易呈现各种状态。液晶分子的介电常数、电导率、折射率、磁化率等具有较大的各向异性,在外加电场作用下会产生各种电光效应,从而可应用于液晶显示器(Liquid Crystal Display Device ,缩写为LCD)。 液晶的主要应用有:办公自动化（OA）、个人数字助理（PDA）、设备自动化（FA）、通讯、车辆设备等。 传感器概述 传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。 目前,传感器及其应用技术已成为我国国民经济发展不可或缺的一部分,传感器在工业部门的应用普及率已被国际社会作为衡量一个国家智能化、数字化以及网络化的重要标志之一。
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 自动化仪表与过程控制课后答案 自动化仪表与过程控制课后答案 0-1 自动化仪表是指哪一类仪表？什么叫单元组合式仪表？自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表 : 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表 0-2DDZ-II 型与 DDZ-III 型仪表的电压,电流信号输出标准是什么？在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处？ P5 第二段 0-3 什么叫两线制变送器？它与传统的四线制变送器相比有什么优点？试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分？ P5~6 0-4 什么是仪表的精确度？试问一台量程为-100~100C,精确度为 0.5 级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少？一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高 x/(100+100)=0.5% x=1 摄氏度 1-1 试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种？什么叫热电偶的分度号？在什么情况下要使用补偿导线？答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。 b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。 c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。 d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿 1/ 11
思考与练习题参考答案 第1章 模拟式控制器 思考与练习题 (1)工业上常用控制器的控制规律有哪几种？ 答：工程上常用的控制器的控制规律有比例（P ）、比例积分（PI ）、比例微分（PD ）以及比例积分微分（PID ）四种，由此产生相应的四种常用控制器。 (2)在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？ 答：可以用负反馈放大器来实现。其原理组成如图3.1所示。 εK U ε=0 FU U f =O 根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为： FK K U U i +=10 当放大器的放大倍数足够大时， FK>>1, 则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为：
' 01K F U U i =≈ 这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大倍数K ′就只与反馈系数F 有关。而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例控制规律。由于闭环放大倍数K ′与反馈系数F 成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。换句话说，两者之间互成逆运算关系。由此得到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。反之，要得到微分运算关系的放大电路，其反馈电路应该用积分电路。 (3) 试述DDZ —Ⅲ型控制器的功能。 答： DDZ —Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1～5VDC 测量信号与1～5VDC 给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PI D 运算，输出4～20mADC 信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。 一台DDZ —Ⅲ型工业控制器除能实现PID 运算外，还具有如下功能，以适应生产过程自动控制的需要。 ①获得偏差并显示其大小 ②显示控制器的输出 ③提供内给定信号并能进行内外给定选择 ④进行正/反作用选择 ⑤进行手动操作，并具有良好的手动/自动双向切换性能 (4)基型控制器由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？ 答：基型控制器由控制单元和指示单元两大部分组成。控制单元包括输入电路、比例微分（PD ）电路与比例积分（PI ）电路、软手动与硬手动操作电路和输出电路等，指示电路包括测量信号指示电路和给定信号指示电路。 输入电路的主要作用是将测量信号与给定信号相减，获得偏差信号。并将两个以零伏为基准的输入电压转换成了以电平V B =10V 为基准的偏差电压输出，从 而实现了信号的电平移动，使运算放大器的输入端电压进入其共模电压范围内。 比例微分运算电路的作用是接受由输入电路送来的以10V 电平为基准的输出信号对它进行比例微分运算，再经比例放大的后输出，送给比例积分电路。 比例积分运算电路主要是给控制器的控制规律引入积分作用。
第一章绪论 ?本章提要 1.过程控制系统的基本概念 2.过程控制的发展概况 3.过程控制系统的组成 4.过程控制的特点及分类 5.衡量过程控制系统的质量指标 ?授课内容 第一节过程控制的发展概况 1.基本概念 ?过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成 分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。(P3) ?过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。(P3) 2.过程控制的重要性 ●进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。过程控制是 自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产过程自动化电过程控制技术 正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约 能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。 3.过程控制的发展概况 ●19世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验人工控制生产过程， 劳动生产率很低。 ●19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制发展的第一个阶 段，一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。主要特点：检测和控制仪 表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表)；过程控制系 统结构------单输入、单输出系统；被控参数------温度、压力、流量和液位 参数；控制目的------保持这些参数的稳定，消除或者减少对生产过程的主 要扰动；理论-----频率法和根轨迹法的经典控制理论，解决单输入单输出 的定值控制系统的分析和综合问题。 ●19世纪60年代(综合自动化阶段)：过程控制发展的第二个阶段，工厂企业 实现车间或大型装置的集中控制。主要特点：检测和控制仪表-----采用单 元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接 数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构------多变量系统， 各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统； 控制目的------提高控制质量或实现特殊要求；理论-----除经典控制理论， 现代控制理论开始应用。 ?前馈控制-----按扰动来控制，在扰动可测的情况下，可以地提高控制质量。 ?选择性控制-----在生产过程遇到不正常工况或被控量达到安全极限事，自 动实现的保护性控制。 ●19世纪70年代以来(全盘自动化阶段)：发展到现代过程控制的新阶段，这 是过程控制发展的第三个阶段。主要特点：检测和控制仪表-----新型仪表、
第1章思考题与习题 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解答： 1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富 3．控制多属慢过程参数控制 4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式 5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解答： 过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：参照图1-1。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解答： 分类方法说明： 按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类： 1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统 （2）随动控制系统 （3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统 （2）前馈控制系统 （3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解答： 在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？ 解答： 被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 二者之间的关系： 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动态特性？ 解答： 稳态： 对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达 到一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静 止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态： 从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统 又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解答： 单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A； y与最终稳态值y（∞）之比的百分数σ； 超调量：第一个波峰值 1
版本：doc 毕业设计 基于单片机的智能汽车仪表的设计
摘要 汽车仪表是汽车的重要部件之一，能集中、直观、迅速地反映汽车在行驶过程中的各种动态指标，如行驶速度、里程、电系状况、制动、压力、发动机转速、冷却液温度、油量、指示灯状态，它是驾驶员能够直接了解汽车状况的一个窗口，为驾驶员正确使用汽车及安全驾驶提供了保证。随着电子技术的发展，越来越多的新技术在汽车制造业得到了广泛的应用。如微处理器在汽车上的应用，能使得各种数据的处理进一步加快，从而提高了实时性。相对于传统的动磁式和动圈式机芯汽车仪表的体积大、可靠性差、准度低的缺点，用步进电机来驱动指针的汽车仪表具有体积小、重量轻、可靠性高、抗千扰能力强、指示准确、兼容性和通用性强、生产和检测工艺简单等优点，该类仪表已成为当今世界汽车仪表的发展趋势。 在对新型汽车传感器、步进电机的工作原理还有单片机控制技术的了解和分析的基础上，结合传统的汽车仪表工作原理，设计一个由单片机控制步进电机驱动指针的汽车智能数字仪表。该智能数字仪表采用统一的步进电机结构，所有传感器采集的车速、转速、燃油的模拟或数字信号量全部转换成驱动步进电机的数字信号，由单片机处理完后，将驱动量信号输送到各自的步进电机指示仪表。 实验结果表明，基于单片机的步进电机式汽车智能数字仪表有着很好的效果，能准确的显示车速、转速、燃油、机油压力等信息，还增强了仪表的适应性，其可靠性得到了提高。 关键词:汽车仪表，步进电机，单片机。
目录 第1章绪论 (5) 1.1课题提出的背景 (5) 1.2国内外研究现状 (6) 1.3论文研究的主要内容 (7) 第2章汽车智能数字仪表电子技术基础 (8) 2.1电子技术在汽车仪表技术中的应用 (8) 2.2汽车智能数字仪表的基本结构 (9) 2.2.1电子式转速表 (9) 2.2.2 车速表 (9) 2.2.3里程表 (9) 2.2.4燃油表、机油压力表 (10) 2.3基于步进电机的汽车智能数字仪表技术基础 (10) 第3章汽车智能数字仪表的硬件设计 (13) 3.1汽车智能数字仪表的设计目标 (13) 3.2汽车智能数字仪表的设计技术路线 (13) 3.3汽车智能数字仪表中关键器件的选择 (13) 3.3.1微处理器的选择 (13) 3.3.2步进电机的选择 (14) 3.3.3 电源电路设计 (15) 3.3.4时钟电路 (16) 3.3.5复位电路 (17) 3.4汽车智能数字仪表中主要电路的设计 (17) 3.4. 1车速里程表 (17) 3.4.2发动机转速表 (22) 3.4.3燃油表 (24) 3.4.4机油压力表 (27) 3.5汽车智能数字仪表的设计 (29) 3.5.1设计的基本思想 (29) 3.5.2智能数字仪表的设计框图 (29) 3.5.3主要功能 (29) 第四章汽车组合仪表的软件设计 (31) 4.1软件设计思想 (31) 4.1.1语言选择 (31) 4. 1.2程序的模块化设计 (32) 4.2主程序的设计 (34) 4.2. 1初始化模块 (34) 4.2.2主程序模块 (34) 4.2.3中断处理模块 (35) 4.3主要子程序的设计 (35) 4.3. 1指针驱动子程序设计 (35)
第1章过程控制 1-1 过程控制有哪些主要特点？为什么说过程控制多属慢过程参数控制？ 解：1．控制对象复杂、控制要求多样 2. 控制方案丰富3．控制多属慢过程参数控制4．定值控制是过程控制的一种主要控制形式5．过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成 1-2 什么是过程控制系统？典型过程控制系统由哪几部分组成？ 解：过程控制系统：一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。 组成：由被控过程和过程检测控制仪表（包括测量元件，变送器，调节器和执行器）两部分组成。 1-4 说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可分为哪几类？ 解：分类方法说明：按所控制的参数来分，有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系统等；按控制系统所处理的信号方式来分，有模拟控制系统与数字控制系统；按控制器类型来分，有常规仪表控制系统与计算机控制系统；按控制系统的结构和所完成的功能来分，有串级控制系统、均匀控制系统、自适应控制系统等；按其动作规律来分，有比例（P）控制、比例积分（PI）控制，比例、积分、微分（PID）控制系统等；按控制系统组成回路的情况来分，有单回路与多回路控制系统、开环与闭环控制系统；按被控参数的数量可分为单变量和多变量控制系统等。 通常分类：1．按设定值的形式不同划分：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）程序控制系统 2．按系统的结构特点分类：（1）反馈控制系统（2）前馈控制系统（3）前馈—反馈复合控制系统 1-5 什么是定值控制系统? 解：在定值控制系统中设定值是恒定不变的，引起系统被控参数变化的就是扰动信号。
1-6 什么是被控对象的静态特性？什么是被控对象的动态特性？二者之间有什么关系？ 解：被控对象的静态特性：稳态时控制过程被控参数与控制变量之间的关系称为静态特性。 被控对象的动态特性：。系统在动态过程中，被控参数与控制变量之间的关系即为控制过程的动态特性。 1-7 试说明定值控制系统稳态与动态的含义。为什么在分析过程控制系统得性能时更关注其动 态特性？ 解： 稳态：对于定值控制，当控制系统输入（设定值和扰动）不变时，整个系统若能达到 一种平衡状态，系统中各个组成环节暂不动作，它们的输出信号都处于相对静止状态，这种状态称为稳态（或静态）。 动态：从外部扰动出现、平衡状态遭到破坏、自动控制装置开始动作，到整个系统又建立新的稳态（达到新的平衡）、调节过程结束的这一段时间，整个系统各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中，这种状态称为动态。 在实际的生产过程中，被控过程常常受到各种振动的影响，不可能一直工作在稳态。只有将控制系统研究与分析的重点放在 各个环节的动态特性，才能设计出良好的控制系统。 1-8 评价控制系统动态性能的常用单项指标有哪些？各自的定义是什么？ 解：单项性能指标主要有：衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。 衰减比：等于两个相邻的同向波峰值之比n ； 过渡过程的最大动态偏差：对于定值控制系统，是指被控参数偏离设定值的最大值A ； 超调量：第一个波峰值1y 与最终稳态值y （∞）之比的百分数σ；1 100%() y y σ= ?∞ 残余偏差C ： 过渡过程结束后，被控参数所达到的新稳态值y （∞）与设定值之间的偏差C 称为残余偏差，简称残差；
自动化仪表与过程控制课后答案 0-1自动化仪表是指哪一类仪表什么叫单元组合式仪表 自动化仪表:是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的 自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表 0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处P5 第二段 0-3什么叫两线制变送器它与传统的四线制变送器相比有什么优点试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分P5~6 0-4什么是仪表的精确度试问一台量程为-100~100C,精确度为级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少 一般选用相对误差评定，看相对百分比，相对误差越小精度越高x/(100+100)=% x=1摄氏度 1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种什么叫热电偶的分度号在什么情况下要使用补偿导线 答：a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时，若两个接点温度不同，回路中就会出现热电动势，并产生电流。 b、铂极其合金，镍铬-镍硅，镍铬-康铜，铜-康铜。 c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。 d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时，自动补偿冷端温度变化，以保证测量精度，为了节约，作为热偶丝在低温区的替代品。 1-2 热电阻测温有什么特点为什么热电阻要用三线接法 答：a、在-200到+500摄氏度范围内精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低，存在非线性。 b、连接导线为铜线，环境温度变化，则阻值变，若采用平衡电桥三线连接，连线R使桥路电阻变化相同，则桥路的输出不变，即确保检流计的输出为被测温度的输出。 1-3说明热电偶温度变送器的基本结构，工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。在什么情况下要做零点迁移 答：a、结构：其核心是一个直流低电平电压-电流变换器，大体上都可分为输入电路、放大电路及反馈电路三部分。 b、工作原理：应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻，热敏电阻集成温度传感器、半导体温度传感器等，然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号。 c、由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处，当冷端温度变化时，利用铜丝电阻随温度变化的特性，向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿。桥路左臂由稳压电压电源Vz（约5v）和高电阻R1（约10K欧）建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu，在Rcu 上产生一个电压，此电压与热电动势Et串联相接。当温度补偿升高时，热电动势Et下降，但由于Rcu增值，在Rcu两端的电压增加，只要铜电阻的大小选择适当，便可得到满意的补偿。 d、当变送器输出信号Ymin下限值（即标准统一信号下限值）与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移。
思考与练习题参考答案 第1章模拟式控制器 思考与练习题 (1)工业上常用控制器的控制规律有哪几种？ 答：工程上常用的控制器的控制规律有比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）以及比例积分微分（PID）四种，由此产生相应的四种常用控制器。 (2)在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？ 答：可以用负反馈放大器来实现。其原理组成如图3.1所示。 根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为： 当放大器的放大倍数足够大时， FK>>1, 则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为： 这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大倍数K′就只与反馈系数F有关。而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例控制规律。由于闭环放大倍数K′与反馈系数F成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。换句话说，两者之间互成逆运算关系。由此得到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。反之，要得到微分运算关系的放大电路，其反馈电路应该用积分电路。 (3) 试述DDZ—Ⅲ型控制器的功能。
答： DDZ—Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1～5VDC测量信号与1～5VDC 给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PI D运算，输出4～20mADC信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。 一台DDZ—Ⅲ型工业控制器除能实现PID运算外，还具有如下功能，以适应生产过程自动控制的需要。 ①获得偏差并显示其大小 ②显示控制器的输出 ③提供内给定信号并能进行内外给定选择 ④进行正/反作用选择 ⑤进行手动操作，并具有良好的手动/自动双向切换性能 (4)基型控制器由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？ 答：基型控制器由控制单元和指示单元两大部分组成。控制单元包括输入电路、比例微分（PD）电路与比例积分（PI）电路、软手动与硬手动操作电路和输出电路等，指示电路包括测量信号指示电路和给定信号指示电路。 输入电路的主要作用是将测量信号与给定信号相减，获得偏差信号。并将两个以零伏为基准的输入电压转换成了以电平V B =10V为基准的偏差电压输出，从而实现了信号的电平移动，使运算放大器的输入端电压进入其共模电压范围内。 比例微分运算电路的作用是接受由输入电路送来的以10V电平为基准的输出信号对它进行比例微分运算，再经比例放大的后输出，送给比例积分电路。 比例积分运算电路主要是给控制器的控制规律引入积分作用。 手动操作是由手动操作电路实现的。 输出电路其作用是将比例积分电路送来的以10V为基准的1～5VDC电压信号转换成以0V为基准的4～20mADC输出电流送给执行机构。 指示电路的作用是将以零伏为基准的4～20mADC转换成以V B =10V为基准的1～5mADC的输出电流信号，用电流表加以指示 （5）DDZ—Ⅲ型控制器的输入电路为什么要采用差动输入方式？为什么要进行电平移动？ 答：采用差动输入方式，使引线电阻R CN 上的压降V CM 以共模电压形式加入输 入电路，由于输入电路对共模电压信号有很强的抑制作用，使VCM不致引起误