工业自动化仪表与自动化控制技术探讨
在整个工业生产的过程中，自动化仪表的应用相对比较广泛，而且其构成也相对比较复杂，因此，其自身具备一定的自动化技术，而且还能够对工业生产进行相应的测量以及记录和管控等。自动化控制技术不仅能够在大范围内对信息进行相应的转换，还能够进一步保证自动化控制技术的合理性。因此，文章主要分析和研究了工业自动化仪表的基本分类以及相应的自动化控制技术。
标签：工业自动化；仪表；自动化控制；技术
1 工业自动化仪表简介
1.1 工业自动化仪表基本概念
工业自动化儀表指的是在工业生产活动中，按照设定的程序和流程，通过自动化技术，控制生产工艺、监测生产流程、显示生产进度，从而保障生产加工任务顺利完成的一系列仪表设备。工业自动化仪表可以对各项生产数据和信息进行监测和控制，从而保障工业产品的生产质量，同时将相关的数据传输到工业生产的控制终端，为管理者制定相关的管理决策和生产规划提供可靠的参考。
1.2工业自动化仪表分类
工业自动化仪表种类较多，按照不同的划分方式可以分成不同的种类，从生产过程中测量参数类型角度进行分类，主要包括温度测量仪表、流量测量仪表、压力测量仪表、物理位置测量仪表等；从实现的基本功能角度进行划分，主要有执行类仪表、调节类仪表、计算类仪表、显示类仪表。以显示类仪表为例，主要通过显示数据、图像以及模拟显示，对工业生产中涉及的各种信息数据进行跟踪记录和动态显示，当生产过程中出现磁场干扰，还会通过亮灯或鸣笛进行自动报警，提示相关检修人员进行及时调试和维修，减少生产事故，降低企业经济损失。
1.3 工业自动化仪表性能特点
工业自动化仪表的基本性能特点是通过微电脑技术，不断精简结构，避免笨重的外观，提高工作的可靠性和抗干扰性能，其具体特点体现在以下几点：一是可编程，通过软件编程代替传统的顺序控制，在仪表中植入软件设计，就可通过定时和控制电路实现工业控制，从而简化了硬件设备；二是记忆功能，自动化仪表通常采用组合逻辑电路和时序电路完成控制操作，可以对一些简单的运行状态和操作进行记录；三是计算功能，自动化仪表可以实现较复杂的计算，并且计算精度较高，例如在仪表中设定相关数据的范围，测量数据需要与相关系数进行乘除计算，然后与设定范围进行比较分析；四是数据处理功能，传统工业生产中，需要人为的对相关数据进行检测、校正、线性化处理等，难以保证数据准确性，而自动化仪表可以通过微处理器和相关软件形成数据综合处理系统，极大提高了数据处理效率。
填空30 问答20 分析10 设计15 计算分析25 第一章： 什么是过程控制？过程控制是生产过程自动化的简称。它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。 过程控制系统的组成：被控对象和自动化仪表（包括计算机）两部分组成。（被控参数，控制参数，干扰量f(t)，设定值r(t)，反馈值z(t)，偏差e(t)，控制作用u(t)） 过程控制系统的分类：按结构不同：（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；按定值不同：（1）定值控制系统（2）随动控制系统（3）顺序控制系统 过程控制系统的性能指标：根据稳定性、快速性、准确性的要求提出以下 单向性能指标：（1）衰减比（2）最大动态偏差和超调量（3）参与偏差（4）调节时间、峰值时间和振荡频率 综合性能指标：（1）偏差绝对值积分IAE（2）偏差平方积分ISE（3）偏差绝对值与时间乘积积分ITAE（4）时间乘偏差平方积分ITSE 第二章： 检测误差的类型、怎样克服？ 1、检测误差的描述 （1）真值所谓真值是指被测物理量的真实（或客观）取值。在当前现行的检测体系中，许多物理量的真值是按国际公认的公式认定的，即用所谓“认定设备”的检测结果作为真值。（2）最大绝对误差绝对误差是指仪表的实测示值x与真值x a的最大差值，记作△，即△=x-x a （3）相对误差δ=△/x a *100% （4）引用误差γ=△/（x max-x min）*100% （5）基本误差基本误差是指仪表在国家规定的标准条件下使用时所出现的误差。 （6）附加误差附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。 2、检测误差的规律性 （1）系统误差系统误差是指对同一被测参数进行多次重复测量时，按一定规律出现的误差。克服系统误差的有效方法之一是利用负反馈结构。 （2）随机误差或统计误差当对同一被测参数进行多次重复测量时，误差绝对值的大小和符号不可预知地随机变化，但就总体而言具有一定的统计规律性，通常将这种误差称为随机误差或统计误差。引起随机误差的原因很多且难以掌握，一般无法预知，只能用概率和数理统计的方法计算它出现的可能性的大小，并设计合适的滤波器进行消除。 （3）粗大误差又称疏忽误差。这类误差是由于测量者疏忽大意或环境条件的突然变化而引起的。对于粗大误差，首先应设法判断是否存在，然后再将其剔除。 检测仪表的组成：传感器、变送器 检测仪表的基本特性 固有特性：（1）精确度及其等级（2）非线性误差（3）变差（4）灵敏度和分辨力（5）漂移（6）动态误差
自动化产业必备的十大工控产品 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、自动化、数字无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 1.控制器，自动化工厂的大脑 控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序产生器和操作控制器组成，它是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作。 自动化工厂中常用的控制器有plc，工控机等。 可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC），它采用一类可编程的存储器， 用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 工控机（IndustrialPersonalComputer，IPC）即工业控制计算机，是一种采用总线结构，对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。工控行业的产品和技术非常特殊，属于中间产品，是为其他各行业提供可靠、嵌入式、智能化的工业计算机。 2.机器人，自动化工厂的坚定执行者 机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。
绪论 ●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表? 答:a: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.b: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. ●DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处? 答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采用0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III型和DDZ-S型仪表中,采用国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移问题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响,适于信号的远距离传送;其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成的,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,对于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵活. ●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. 答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起来,一共只用两根导线.b. 1有利于识别仪表的断电断线等故障2不仅节省电缆布线方便,而且大大有利与安全防爆易抗干扰.3上限值较大,有利于抑制干扰4上下限的比值为5:1与气动仪表信号制对应,便于相互折算,产生较大的磁力c.图. ●什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~+100℃.精确度为0.5级的测量仪表,在量程围的最大误差为多少? 答:模拟式仪表的合理精确度,应该以测量围中最大的绝对误差和该仪表的测量围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工业规定,去掉百分误差的%,称为仪表精确度.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℃. 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围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摄氏度围精度高，性能稳定可靠，不需要冷端温度补偿,测温围比热电偶低，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。
工业控制自动化行业调查 信息与控制工程学院自动化07-1 苏颖0706380128
行业简介 工业控制自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其它信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。工业控制自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程有明显的提升作用。 行业现状 我国工业控制自动化的发展道路，大多是在引进成套设备的同时进行消化吸收，然后进行二次开发和应用。目前我国工业控制自动化技术、产业和应用都有了很大的发展，我国工业计算机系统行业已经形成。工业控制自动化技术正在向智能化、网络化和集成化方向发展。 行业发展趋势 一、以工业PC为基础的低成本工业控制自动化将成为主流 众所周知，从20世纪60年代开始，西方国家就依靠技术进步（即新设备、新工艺以及计算机应用）开始对传统工业进行改造，使工业得到飞速发展。20世纪末世界上最大的变化就是全球市场的形成。全球市场导致竞争空前激烈，促使企业必须加快新产品投放市场时间（TimetoMarket）、改善质量（Quality）、降低成本（Cost）以及完善服务体系（Service），这就是企业的T.Q.C.S.。虽然计算机集成制造系统（CIMS）结合信息集成和系统集成，追求更完善的T.Q.C.S.，使企业实现“在正确的时间，将正确的信息以正确的方式传给正确的人，以便作出正确的决策”，即“五个正确”。然而这种自动化需要投入大量的资金，是一种高投资、高效益同时是高风险的发展模式，很难为大多数中小企业所采用。在我国，中小型企业以及准大型企业走的还是低成本工业控制自动化的道路。工业控制自动化主要包含三个层次，从下往上依次是基础自动化、过程自动化和管理自动化，其核心是基础自动化和过程自动化。传统的自动化系统，基础自动化部分基本被PLC和DCS所垄断，过程自动化和管理自动化部分主要是由各种进口的过程计算机或小型机组成，其硬件、系统软件和应用软件的价格之高令众多企业望而却步。 20世纪90年代以来，由于PC-based的工业计算机（简称工业PC）的发展，以工业PC、I/O装臵、监控装臵、控制网络组成的PC-based 的自动化系统得到了迅速普及，成为实现低成本工业自动化的重要途径。我国重庆钢铁公司这样的大企业的几乎全部大型加热炉，也拆除了原来DCS或单回路数字式调节器，而改用工业PC来组成控制系统，并采用模糊控制算法，获得了良好效果。由于基于PC的控制器被证明可以像PLC一样可靠，并且被操作和维护人员接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了
---------------------------------------------------------------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
1：串级控制系统参数整定步骤应为（）。 1.先主环，后副环 2.先副环后主环 3.只整定副环 4.没有先后顺序 2：仪表的精度等级指的是仪表的（） 1.误差 2.基本误差 3.允许误差 4.基本误差的最大允许值 3：串级控制系统主、副回路各有一个控制器。副控制器的给定值为（） 1.恒定不变 2.由主控制器输出校正 3.由副参数校正 4.由干扰决定 4：用K分度号的热偶和与其匹配的补偿导线测量温度。但在接线中把补偿导线的极性接反了，则仪表的指示（） 1.偏大 2.偏小
3.可能大,也可能小,要视具体情况而定 5：用4：1衰减曲线法整定控制器参数时得到的TS值是什么数值（） 1.从控制器积分时间旋纽上读出的积分时间 2.从控制器微分时间旋纽上读出的积分时间 3.对象特性的时间常数 4.是4：1衰减曲线上测量得到的振荡周期 6：当高频涡流传感器靠近铁磁物体时（） 1.线圈的震荡频率增加 2.线圈的电阻减小 3.线圈的电感增大 7：某容器控制压力，控制排出料和控制进料，应分别选用的方式为（）。 1.气开式；气开式 2.气关式；气关式 3.气开式；气关式 4.气关式；气开式 8：准确度等级是仪表按（）高低分成的等级。 1.精度 2.准确度
3.限度 9：不属于工程上控制参数的整定方法是（） 1.动态特性法 2.稳定边界法 3.衰减曲线法 4.比较法 10：最常见的控制结构除了反馈控制结构外还有。（） 1.串级控制 2.前馈控制 3.单回路控制 4.多回路控制 11：串级均匀控制系统结构形式与串级控制系统相同，它与串级控制系统有区别也有相同的地方。相同是（） 1.系统构成目的 2.对主、副参数的要求 3.参数整定顺序、投运顺序 4.干扰补偿方式 12：工业现场压力表的示值表示被测参数的（）。 1.动压 2.全压
浅谈工业控制自动化的现状及趋势 发表时间：2018-10-18T14:43:04.583Z 来源：《电力设备》2018年第18期作者：曹媛媛 [导读] 摘要：工业自动化是一个既复杂又系统的工业控制过程，其中包括自动控制系统、计算机系统，再加上应用相应的仪表理论，使各个系统之间协调合作，从而实现对工业生产过程控制和检测，更好地进行工业生产。 （天津中晟达科技有限公司天津 300393） 摘要：工业自动化是一个既复杂又系统的工业控制过程，其中包括自动控制系统、计算机系统，再加上应用相应的仪表理论，使各个系统之间协调合作，从而实现对工业生产过程控制和检测，更好地进行工业生产。通过实现工业自动化控制，不仅大幅提高了工业生产的效率和质量，还大大提高了工业生产的安全性。在当今的社会发展过程中，工业自动化控制被各行各业所应用，推动了我国社会的可持续发展。 关键词：工业自动化；控制；现状；发展趋势 前言： 随着社会的发展和经济的进步，我国各行各业都得到了较好的发展，我国工业更是如此。当今时代是信息化时代，高科技技术的飞速发展促进了我国工业实现自动化控制，提高了我国工业的生产效率，推动了我国国民经济的增长。为此，在今后的工业发展过程中，加强工业自动化控制是尤为重要的。 1工业自动化的概念及意义 工业自动化，是指工业生产的一个自动化过程，在这个过程中利用各种先进的科技设备，使生产不需要人员的直接参与。 工业实现这种自动化的生产，目的是节省人力资源，提高工作效率。工业自动化控制，主要是通过对生产过程中参数的控制，从而控制整个过程。控制参数，实现自动化，而不是人为的直接参与，这就节约了人力资源，优化了生产和管理结构；工业自动化控制，是通过一些能源和资讯进行生产工作，应用了先进的科学和技术，将生产模式优化，使之提高生产效率。自动化技术是涉及机械、微电子、计算机等技术领域的一门综合性技术。工业革命是自动化技术的起源。工业革命与科学技术是相互作用的，科学技术有效地促进了工业的发展。如今，自动化技术已经运用到社会各个领域，比如，机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，并且自动化技术已经成为提高劳动生产率的主要手段。 2 当今我国工业自动化控制的现状 2.1工业自动化控制的PLC控制系统 近些年来，随着工业自动化控制的广泛应用，PLC控制系统作为重要的自动化控制系统也得到了人们的重视。PLC控制系统可以为多个不同的自动化设备提供安全可靠的自动化控制方案，促进着工业自动化控制的发展。当今的大多数PLC控制系统由国外生产制造，其中生产型号就多达三百多种。近些年来，虽然我国PLC控制系统在生产制造和研发方面在一定程度上取得了阶段性成果，但是还没有形成较大的规模，生产能力也十分有限，也就是说，当今我国使用的PLC控制系统还是以国外产品为主。当今的PLC控制系统在各行各业得到了广泛应用，切实地促进了相关领域的发展，PLC控制系统在社会发展中的作用是不可忽视的，今后还应对PLC控制系统不断研究和探索，提高PLC控制系统的发展水平。 2.2工业自动化控制的DCS控制系统 DCS控制系统就是集散控制系统，在二十世纪七十年代被研发出来并在各行各业得到了广泛应用。随后，在二十世纪八十年代，我国自主研发的DCS控制系统也横空出世，并且推动了我国工业化进程。随着我国科学技术的发展水平不断提高，加快了我国DCS控制系统的研发步伐，使我国的工业生产在应用DCS控制系统时，提高了工业生产的产品质量和生产效率。就目前来看，我国的DCS控制系统技术已经较为成熟，国内出现了很多DCS控制系统生产企业，并且获得了健康发展。 2.3工业自动化控制的工业PC控制系统 就当今的发展情况来看，工业PC控制系统已经逐渐了取代了PLC控制系统和DCS控制系统，被社会各行各业所应用，在工业自动化控制领域发挥着重要的作用。基于工业PC控制系统具有分布控制系统的特点，可以使具有基础性能的工业实现自动化控制。同时，工业PC控制系统还具有客户模式多样性和服务器模式多样性的特点，从而使工业PC控制系统可以扮演服务器或者客户机的角色，形成具有区域性的工业PC机群，实现管理和控制的统一结合，使企业内部之间的信息交流变得十分便捷，建立了完善的信息综合系统。 3 工业自动化控制的发展趋势 3.1将自动化仪表与企业的信息化有效结合，增强工业自动化控制，更好地为企业服务。信息技术的发展与自动化仪表两者也是相互联系，相互影响的。信息化对自动化的影响主要体现在两个方面：其一，信息技术与自动化仪表同样都需要科技人才；另一方面自动化仪表借用了信息技术，加快了信息的步伐。自动化对信息化的影响呢？自动化仪表技术包括内容广泛，其在信息采集、信息处理、信息应用这方面，其实是信息化技术的一个分支。也就是说信息技术的发展是依赖于自动化仪表的。在工业生产过程中，重视信息技术与自动化控制技术的结合，是工业自动化控制得以发展的重要方法之一。 3.2自动化仪表重视工业内部信息的分层次、有序性、开放性。自动化仪表系统在工业内部要具有全面可互操作性。可操作性是分层次的，最基本的是控制系统与现场仪表表层的联系，上一层是控制系统维护与生产设备诊断信息，再高一层是企业管理信息的客户操作。整体信息化至少要实现可互操作。不同层级实现可互操作的技术和方法是不完全一样的。在控制系统中就要实现相应的程序设置，让全局信息整合至少要使企业各层之间的信息交换无障碍。仪表的用户企业由于贴近生产过程和应用，一些用户组织对自动化仪表的应用提出许多要求，制订了一些团体标准。当然这是一个漫长的过程，需要不断地完善。 3.3注意自动化控制功能安全问题。安全是一个非常广泛的主题，在自动化仪表领域，主要的安全问题是关注功能方面的安全问题。近年来，大量经过功能安全认证的仪表已经推向市场。因此，功能安全仪表，不只是用在有安全要求的系统中，功能安全认证还起到对仪表质量的检测中。为了争取竞争中的有利地位，仪表制造商都会致力于开展功能安全研究。自20世纪，由于研究的重视，仪表制造的质量大幅提高。但是由于可行性数据都是由制造企业自己取得的，对用户的公信力较低，因此只有很少企业将可行性的定量数据公布出来。所以可行性对用户来说是经验性的、模糊的，人们更愿意相信品牌。 3.4控制网络。由于近年我国上的大型工程项目多，我国无论在采用现场总线仪表的项目规模还是在采用的数量方面都处于国际领先位
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。
工业自动化控制 工业自动化控制主要利用电子电气、机械、软件组合实现。即是工业控制，或者是工厂自动化控制。主要是指使用计算机技术，微电子技术，电气手段，使工厂的生产和制造过程更加自动化、效率化、精确化，并具有可控性及可视性。 工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使工厂的生产速度和效率提高了300%以上。20世纪80年代初，随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，比较广泛使用的工业控制产品有“PLC，变频器，触摸屏，伺服电机，工控机”等。这些产品和技术大力推广了中国的制造业自动化进程，为中国现代化的建设作出了巨大的贡献。 一、工业自动化仪器仪表 （一）PLC（可编程序控制器） PLC—可编程序控制器的英文为Programmable Logic Controller，1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电器控制装置的要求 ①编程简单，可在现场修改和调试程序；②维护方便，采用插入式模块结构；③可靠性高于继电器控制系统；④体积小于继电器控制装置；⑤数据可直接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制系统竞争；⑦可直接用115V交流电压输入；⑧输出量为115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；⑨通用性强，易于扩展；⑩用户程序存储器容量至少4kB。 为了实现通用汽车提出的要求，第一台适合其要求的PLC（可编程序控制器）于1969年在美国成功制造出来，自从第一台出现之后，随之，日本、德国、法国也相继开始了PLC 的研发，并得到了迅猛的发展，现在主要生产PLC 的厂家分别是：德国西门子、AEG，日本的三菱、美国AB，GE法国的TE公司等。 我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为
工业自动化控制系统 工业自动化控制系统一般用于监控生产流程或生产环境。这些自动化系统不断从生产线上的传感器接收连续数据(电荷耦和传感器相机)，然后在通过客户专用的图像识别算法之前过滤这些数据。这些图像识别模块允许自动化系统识别生产过程中的不同状态。例如生产线上没有产品或者是存在缺陷的产品。这些信息被传送到主机。由主机控制加速或者减慢生产线速度，或在生产线上对特定部分生成产生阻碍。 图1显示了一个典型的工业自动化系统。包含有具有自主知识产权(IP)核的Altera器件，可以帮助减少开发所需的成本、增加设计的灵活性并且缩短工业自动化应用的开发周期。设计工程师还可以轻松的放置32位的Nios? 软核处理器于Cyclone?器件中，可以帮助他们灵活的实现应用中所需的外设功能。并达到所需要的内核性能。工程师可以灵活的配置系统的成本和性能，以获得一个低端、低成本的从系统或是一个在速度和外设需求上经过优化的高端的、高性能的系统。 图1.典型的工业自动化系统 注释 1. FIR = 有限脉冲响应 2. UART = 通用异步收发器 Cyclone器件能够在工业自动化系统中实现多种不同的应用。32位Nios嵌入式处理器可以作为控制器组件应用，减轻主机系统的任务。根据系统的要求实现各种接口控制系统，例如以太网媒体存储控制器(MAC)、局域网控制器(CAN)或是Profibus控制器。用Altera提供了IP来实现10/100M以太网媒体存取控制(MAC)和局域网控制器，更进一步的缩短了设计周期。Cyclone器件中的M4K M-RAM块可以实现缓冲器功能应用，并且应用Cyclone器件中的Altera的IP核可以实现FIR过滤器和UART功能，最终得到一个完整的工业自动化解决方案。设计工程师可以应用Altera的IP核结合Nios来加速他们的设计使他们可以花更多精力去关注在系统设计的其他部分。除此之外，将独立器件的功能集成到单一的Cyclone器件中还可以减少电路板上的独立器件的数量，减少开发时间，而且有效的降低了产品的成本。 Cyclone器件凭借其高效的器件结构在对成本敏感的工业应用中达到了性能和成本的统一。Cyclone系列器件和Altera的其一系列功能互补的产品和方案为工业应用的设计师提供了用超低价格来实现超高性能应用的可能性。
浅谈过程控制与自动化仪表 摘要随着自动化仪表的更新换代，现代科学技术的发展需要自动化仪表和过程控制提供技术保障，要不断地改进生产技术，使其朝着智能化、网络化、开放性发展。 关键词自动化仪表；自动化技术；过程控制 1 引言 过程控制泛指石油、化工、电力、冶金、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成部分。其作用体现在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术可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。自动化仪表是用于生产过程自动化的仪器或设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术工具。其特点是兼容性、统一标准。 2 过程控制概述 2.1 过程控制的特点、要求及任务、功能结构 过程控制的特点：系统由被控过程和检测控制仪表组成；被控过程的多样性；控制方案的多样性；控制过程大多属于慢变过程与参量控制；定值控制是过程控制的主要形式。 生产过程对控制最主要的要求可以归结为三个方面，即：安全性、稳定性和经济性。过程控制的任务，就是在了解、掌握工艺流程和生产过程的各种特性的基础上，根据工艺生产提出的要求，应用控制理论对控制系统进行分析、设计和综合，并采用相应的自动化装置和适宜的控制手段加以实现，最终达到优质、高产、低耗的控制目标。 图1过程控制的功能结构图 过程控制的功能结构：测量变送与执行，由测量变送装置与执行装置实现；
操作安全与环保，保证生产安全、满足环保要求的设备(独立运行)；常规与高级控制，实现对过程参数的控制，满足控制要求；实时优化，实现最优操作工况(时间，成本，设备损耗)而设计的方案；决策与计划调度，对整个过程进行合理计划调度和正确决策，使企业利益最大化。 2.2 过程控制的分类 按照被控变量的给定值分类，可分成以下三类： 1. 定值控制系统，是一种被控变量的给定值始终固定不变的控制系统。如：液位控制系统； 2. 随动控制系统随动控制系统是一种被控变量的给定值随时间不断变化的控制系统，例如：锅炉的燃烧控制系统； 3. 程序控制系统(又称顺序控制系统)程序控制系统是被控变量的给定值按预定的时间程序来变化的控制系统。例如：冶金工业中的金属热处理的温度控制。 2.3 过程控制发展概况 20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； 20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，实现了仪表化和局部自动化； 20世纪60年代(综合自动化阶段)：检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，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； 20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。 3 自动化仪表概述 自动化仪表是用于过程自动化的仪器或设备，过程控制系统是实现生产过程自动化的平台，而自动化仪表与装置是过程控制系统不可缺少的重要组成部分。 3.1 自动化仪表的分类 (1) 按照安装场地分 现场仪表(一次仪表)、控制室仪表(二次仪表)； (2) 按能源形式分 ①气动控制仪表：以压缩空气为能源。 优点：结构简单，性能稳定，可靠性高，易于维修，天然防爆； 缺点：气动信号传输速度极限=声速340 s，体积庞大。 ②电动控制仪表 优点：信号快速，远距离传输：易于实现复杂规律的信号处理，易 于与其他装置相连，供电用电方便，无需空压机和油泵、水泵； 缺点：不天然防爆；易受电磁干扰；功率不易大，近年的电动仪表 多采用了安全防爆措施，应用更加广泛。 ③液动仪表(以高压油和高压水为能源) 优点:工作可靠，结构简单，功率大，防爆；
●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表? 1 答:a: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.b: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. ●DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处? 答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采用0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III型和DDZ-S型仪表中,采用国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移问题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响,适于信号的远距离传送;其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成的,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,对于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵活. ●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. 答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起来,一共只用两根导线.b. 1有利于识别仪表的断电断线等故障2不仅节省电缆布线方便,而且大大有利与安全防爆易抗干扰.3上限值较大,有利于抑制干扰4上下限的比值为5:1与气动仪表信号制对应,便于相互折算,产生较大的磁力 c.图. ●什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~+100℃.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? 答:模拟式仪表的合理精确度,应该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工业规定,去掉百分误差的%,称为仪表精确度.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℃. ●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
浅谈工业自动化控制 发表时间：2012-06-18T14:37:54.343Z 来源：《赤子》2012年第8期供稿作者：韩金潮 [导读] 工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使得当前工业发展中的生产效率不断的提高，为当前社会带来了巨大的利益。 韩金潮（新地能源工程技术有限公司，河北廊坊 065000） 摘要：随着科学技术的发展，工业化发展水平也在不断的增加，工业控制的技术发展越来越快，随着当前各种科学技术手段在工业生产中的不断应用，工业化发展中的各种问题和存在手段的应用模式成为当前经济发展的主要手段和问题所在。工业控制技术使得工厂的生产效率大幅提高，为当前工业发展中的各种问题提出了解决措施和解决方案，更是其在解决过程中自动化控制的推动奠定了基础。本文主要对工业控制进行一下初步的了解。就工业自动化控制中的各种问题进行分析与总结，就起发展的模式进行探讨。 关键词：自动化控制技术；智能化手段；计算机技术；可编程序控制器 工控技术的出现和推广带来了第三次工业革命，使得当前工业发展中的生产效率不断的提高，为当前社会带来了巨大的利益。20世纪80年代初，随着改革开放的春风，国外先进的工控技术进入中国大陆，使得我国工业得到了飞速的发展，各种制造产品和制造手段也在不断的应用，这些自动化产品有“PLC，变频器，触摸屏，伺服电机，工控机”等。这些技术手段是促进当前社会发展的前提关键，是保证工业良好发展的主要措施。这些产品和技术大力推广了中国的制造业自动化进程，为我国经济建设奠定了理论依据，为中国现代化的建设作出了巨大的贡献，是一项不可忽视和忽略的控制模式。 1 工业自动化仪器仪表 1.1 PLC（可编程序控制器） PLC-可编程序控制器是计算机技术在工业应用中逐步出现的控制手段和控制措施，是采用先进的智能化技术进行控制的过程，其在工业控制的过程中主要的优点在于①编程简单，可在现场修改和调试程序；②维护方便，采用插入式模块结构；③可靠性高于继电器控制系统；④体积小于继电器控制装置；⑤数据可直接送入管理计算机；⑥成本可与继电器控制系统竞争；⑦可直接用115V交流电压输入； ⑧输出量为115V、2A以上，能直接驱动电磁阀、接触器等；⑨通用性强，易于扩展；⑩用户程序存储器容量至少4kB。 我国的PLC研制、生产和应用也发展很快，尤其在应用方面更为突出。在20世纪70年代末和80年代初，我国随国外成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC。此后，在传统设备改造和新设备设计中，PLC的应用逐年增多，并取得显着的经济效益，PLC在我国的应用越来越广泛，对提高我国工业自动化水平起到了巨大的作用。 1.2 工控PC 基于PC的控制器被当前工业应用过程中不断的使用，其各种优点成为当前人们研究和探索的前提基础，通过多种试验被证明可以像PLC一样，并且被操作和维护人员接受，所以，一个接一个的制造商至少在部分生产中正在采用PC控制方案。基于PC的控制系统易于安装和使用，有高级的诊断功能，为系统集成商提供了更灵活的选择，从长远角度看，PC控制系统维护成本低。 由于PLC受PC控制的威胁最大，所以PLC供应商对PC的应用感到很不安。 事实上，他们现在也加入到了PC控制“浪潮”中。 近年来，工业PC在我国得到了异常迅速的发展。从世界范围来看，工业PC主要包含两种类型：IPC工控机以及它们的变形机，如 AT96总线工控机等。由于基础自动化和过程自动化对工业PC的运行稳定性、热插拔和冗余配置要求很高，现有的IPC已经不能完全满足要求，将逐渐退出该领域，取而代之的将是其他工控机，而IPC将占据管理自动化层。国家于2001年设立了“以工业控制计算机为基础的开放式控制系统产业化”工业自动化重大专项，目标就是发展具有自主知识产权的PC-based控制系统，在3~5年内，占领30%~50%的国内市场，并实现产业化。 几年前，当“软PLC”出现时，业界曾认为工业PC将会取代PLC。然而，时至今日工业PC并没有代替PLC，主要有两个原因：一个是系统集成原因;另一个是软件操作系统的原因。一个成功的PC-based控制系统要具备两点：一是所有工作要由一个平台上的软件完成;二是向客户提供所需要的所有东西。 2 工控行业仪器仪表发展 经过五十年的发展，我国仪器仪表工业已有相当基础，初步形成了门类比较齐全的生产、科研、营销体系。现有各类仪器仪表企业6000余家，年销售额约1000亿元，成为亚洲除日本之外第二大仪器仪表生产国。据海关统计，除去随成套工程项目配套引进的仪器仪表不计，去年进口各类仪器仪表近60亿美元，约占我国仪器仪表工业总产值的50%。但目前我国仪器仪表行业产品大多属于中低档水平，随着国际上数字化、智能化、网络化、微型化的产品逐渐成为主流，差距还将进一步加大。目前，我国高档、大型仪器设备大多依赖进口。 今后仪器仪表技术的主要发展趋势：仪器仪表向智能化方向发展，产生智能仪器仪表；测控设备的PC化，虚拟仪器技术将迅速发展；仪器仪表网络化，产生网络仪器与远程测控系统。 工控仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表、特种和专用自动化仪表；全面扩大服务领域，推进仪器仪表系统的数字化、智能化、网络化，完成自动化仪表从模拟技术向数字技术的转变，5年内数字仪表比例达到60%以上；推进具有自主版权自动化软件的商品化。 2.1 电工仪器仪表 电工仪器仪表重点发展长寿命电能表、电子式电度表、特种专用电测仪表和电网计量自动管理系统。2005年，中低档电工仪器仪表国内市场占有率要达到95%；到2010年，高中档电工仪器仪表国内市场占有率达到80%。 2.2 科学测试仪器 科学测试仪器重点发展过程分析仪器、环保监测仪器仪表、工业炉窑节能分析仪器以及围绕基础产业所需的汽车零部件动平衡、动力测试及整车性能检测仪、大地测量仪器、电子速测仪、测量型全球定位系统以及其他试验机、实验室仪器等新产品。产品以技术含量较高的中档产品为主，到2005年在总产值中占50%～60%。 2.3 环保仪器仪表 环保仪器仪表重点发展大气环境、水环境的环保监测仪器仪表、取样系统和环境监测自动化控制系统产品，2005年技术水平达到20世纪90年代后期国际先进水平，国内市场占有率达到50%～60%，到2010年国内市场占有率达到70%以上。
浅析工业自动化控制中常用的核心技术 刘敏 (安徽省临涣焦化股份有限责任公司，安徽淮北 235141) 摘要：浅析工业自动化控制中的变频器技术、触摸屏技术及嵌入式微控技术，就其原理、结构、功能作用和发展应用前景作了简要介绍。 关键词：自动化控制；变频、触摸和嵌入式微控技术；简介 1 引言 随着科学技术的不断发展，工业自动化控制技术以已在工业生产过程扮演了检测、控制、优化、调度、管理和决策的主要作用，保障了增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全生产等目标的实现。工业自动化控制技术实质上就是自动化技术、电子技术、仪器仪表等技术的综合集成。控制系统主要由变频器、触摸屏、嵌人式微控制器等构成。生产性企业，通过对设备和生产过程的控制，能显著提升竞争力，提高经济效益。在此，就工业自动化控制技术中常涉及的几项核心技术进行分析。 2 变频器技术 1）变频技术原理和功能。众所周知，变频器技术是当前工业生产过程中应用较多一项控制技术，也是一门综合性的技术，它是建立在电力电子技术、自动控制技术、计算机技术的基础之上而逐渐发展起来的。实际上，变频器可看作是一个频率可调节器的交流电源，通过改变变频器的输出频率，就可以实现电动机的速度控制。而在变频器内部，只需要改变逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，从而实现电动机的正反转切换。与此同时，变频器还具有直流制动特性，无需另外增加制动控制电路，就能实现制动功能。必要的制动时，通过变频器给电动机加上一个直流电压，利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上即可进行制动。变频器在使用时，只需要在电网电源和现有的电动机之间接入变频器和相应设备，不需要对电动机和系统本身进行大的设备改造，显然就非常适用各种工作环境和工艺要求高的地点。另外，变频器的节能效果也是非常明显。尤其是工业中大量使用的二次负载(风机和泵类)，需要的平均流量较小、转速较低时，其节能效果更加可观。
西南科技大学成教学院德阳教学点 《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案 班级： 姓名： 学号： 成绩： 一、填空题 1、过程控制系统一般由 控制器 、 执行器 、 被控过程 和测量变送等环节组成。 2、仪表的精度等级又称 准确度级 ，通常用 引用误差 作为判断仪表精度等级的尺度。 3、过程控制系统动态质量指标主要有 衰减比n 、 超调量σ 和过渡过程时间s t ；静态质量指标有 稳态误差e ss 。 4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用 约定真值 或 相对真值 来代替。 5、根据使用的能源不同，调节阀可分为 气动调节阀 、 电动调节阀 和 液动调节阀 三大类。 6、过程数学模型的求取方法一般有 机理建模 、 试验建模 和混合建模。 7、积分作用的优点是可消除 稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统 稳定性 下降。 8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为 单闭环比值控制 、 双闭环比值控制 和 变比值控制 三种。 9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的 数学模型 ，然后将预估器并联在被控过程上，使其对过程中的 纯滞后 进行补偿。 10、随着控制通道的增益K 0的增加，控制作用 增强 ，克服干扰的能力 最大 ， 系统的余差 减小 ，最大偏差 减小 。 11、从理论上讲，干扰通道存在纯滞后， 不影响 系统的控制质量。 12、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。 13、控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。 14、控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。 15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。 16、如果对象扰动通道增益 f K 增加，扰动作用 增强 ，系统的余差 增大 ， 最大偏差 增大 。 17、在离心泵的控制方案中，机械效率最差的是 通过旁路控制 。 二、名词解释题 1、衰减比 答：衰减比 n 定义为： 衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。为保证系统足够的稳定程度，一般取衰减比为4:1～10:1。 2、自衡过程 答：当扰动发生后，无须外加任何控制作用，过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。称该类被控过程为自衡过程。 3、分布式控制系统 答：分布式控制系统DCS ，又称为集散控制系统，一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系2 1B B n