简析化工仪表和化工自动化
摘要：自动化控制是一门综合性的技术学科，综合利用自动控制器仪表学科，以及计算机学科的理论服务于化学工程学科更是大家所研究的目标，从化工生产自动化需要出发，探讨化工仪表的分类、性能和发展。
关键词：化工仪表化工自动化过程控制
化工自动化就是化工生产过程自动化，通常指将一些自动化装置安装在化工设备上，以实现化工生产流程的自动监控。而实现化工生产过程的自动化，必须依赖于高性能仪器、仪表，对生产过程进行显示、测量，并依此对生产工艺过程进行有效控制和调整。
1、化工自动化仪表的种类和性能
分类方法很多，根据不同原则可以对自动化仪表进行不同的分类。我们根据实际生产中数据采集的不同特点，从以下几方面对化工自动化仪表进行分析。
1）温度仪表。化工生产的特点是在一定温度和压力下，使原料发生一定的化学反应或变化，因此，对于生产中的温度控制是不可避免的。一般需要指示的温度范围为—200～+1800℃，方式一般为接触式测量。最常用的仪器仪表是热电阻、热电偶。由于电子技术的发展特别是现场总线技术的应用，热电阻、热电偶信号直接进入dcs或其它温度采集仪表，一体化的温度变送器（两线制）等，使温度控制实现自动化。
2）压力仪表。压力是化工生产中必不可少的，没有一定的压力，
化工仪表及自动化发展及其意义 11无机非金属材料工程1班顾梦晓20110308121 自动化技术是现代化社会的一大标志，其研究开发和应用水平是衡量一个国家发达程度的一个重要标志。 自动化技术的进步推动了工业生产的飞速发展，在促进产业革命中起着十分重要的作用。特别在石油、化工、冶金、轻工等部门，由于采用了自动化仪表和集中控制装置，促进了连续生产过程自动化的发展，大大地提高了劳动生产率，获得了巨大的社会效益和经济效益。 由于现代化技术的发展，在化工行业，生产工艺、设备、控制与管理已经逐渐成为一个有机的整体，因此，从事化工过程的技术人员必须深入了解和熟悉生产工艺与设备；同时化工工艺技术人员必须具有相应的自动控制的知识。 现在越来越多的工艺技术人员认识到，学习自动化及仪表方面的知识，对于管理与开发现代化化工生产过程是十分重要的。为此，工艺类专业设置了化工仪表的课程。通过本课程的学习，应能了解化工生产过程自动化的基本知识，理解自动化控制系统的组成、基本原理级各个环节的作用；能根据工艺要求，与自控设计人员共同讨论和提出合理的自动控制方案，并在工艺设计或技术改造中，与自控设计人员密切合作，综合考虑工艺与控制两个方面，为自控设计人员提供正确的工艺条件与数据；能了解化
工对象的基本特性及其对控制过程的影响；能了解基本控制及其控制参数与被控过程的控制质量之间的关系；能了解主要工艺参数（温度、压力、流量及物位）的基本测量方法和仪表的工作原理及其特性；在生产控制、管理和调度中能正确的选用和使用常见的测量仪表和控制装置使他们充分发挥作用，能在生产开停车过程中，初步掌握自动控制系统的投运及控制器的参数设定；能在自动控制系统运行过程中，发现和分析出现一些问题和现象，以便提出正确的解决方法；能在处理各类技术问题时，应用一些控制论、系统论、信息论的观点来分析思考，寻求考虑整体条件、考虑事物间相互关联的综合解决方法。 化工过程自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型行业生产过程自动化的简称。即在化工设备上，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的进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程自动化的办法，称为化工过程自动化。 化学工业是国民经济中必不可少的重要组成部分，它不但直接影响国计民生而且与国民经济的其他部门密切相关，同时又是农业、轻工、纺织、国防、交通运输等部门发展的不可或缺的基础工业之一。化工生产过程，往往是在密闭的容器和设备中，在高压、真空、高温、深冷的情况下连续进行的。此外，不少介质还具有毒、易燃、易爆、有腐蚀的性质。因此，为使化工生产正常地、高效地进行，就必须把各项工艺参数维持在某一最佳范围
控 制 阀 在 水 处 理 中 的 发 展 方 向 系别、班级：盐湖系 班级：化学工程与工艺（3）班 指导老师： 姓名：马晓红（0922305026） 日期：2011年10月12日
控制阀在水处理中的发展方向 （青海大学化工学院盐湖系 09化工（3）班马晓红邮编810016） 摘要：控制阀又称调节阀，是工业过程控制中的主要执行单元仪表，通过接受调节控制单元阀是自控系统中的执行器，它的应用质量直接反应在系统的调节品质上。作为过程控制中的终端元件，人们对它的重要性较过去有了更新的认识。调节阀应用的好坏，除产品自身质量、用户是否正确安装、使用、维护外，正确地计算、选型十分重要。 关键字：控制阀，水处理，流量，发展。 1、控制阀在水处理中的发展方向的目的和意义 控制阀广泛应用于制造业领域，实现优化生产和降低成本的目的。长远来看，控制阀市场会保持适度的增长。水处理中一般采用流量控制阀，流量控制阀是一种采用高精度先导方式控制流量的多功能阀门。适用于配水管需控制流量和压力的管路中，保持预定流量不变，将过大流量限制在一个预定值，并将上游高压适当减低，即使主阀上游的压力发生变化，也不会影响主阀下游的流量。在现代化工厂的自动控制中，控制阀起着十分重要的作用，这些工厂的生产取决于流动着的液体和气体的正确分配和控制。这些控制无论是能量的交换、压力的降低或者是简单的容器加料，都需要某些最终控制元件去完成。最终控制元件可以认为是自动控制的“体力”。在调节器的低能量级和执行流动流体控制所需的高能级功能之间，最终控制元件完成了必要的功率放大作用，控制阀是最终控制元件的最广泛使用的型式。 2、控制阀在水处理中的发展方向在国内外的现状 从控制阀应用看，发展方向如下： （1）小型执行机构：可降低成本，提高流通能力． （2）套筒导向：采用套筒导向，有利于对中，有利于降低摩擦，有利于降噪，有利于流量特性的互换 （3）平衡式阀芯：为降低执行机构推力或推力矩，采用平衡式阀芯是重要的，它对系统的动态性能也有改善 （4）一体化阀芯和阀座：为克服双座阀密封性差的缺点，采用相同材质的一体化阀芯和阀座组成阀内件，将泄漏量和不平衡力同时减到最小． （5）简单流路：流路简单，流阻减小，不仅可使阀两端压损下降，而且可降低成本。 （6）密封和摩擦：密封性能和摩擦性能是矛盾的两方面，控制阀设计中不仅要解决密封问题，对摩擦和寿命等性能指标也必须重视因此，近年来，填料函和填料结构的研究得到重视，旋转型控制阀得到较广泛应用 （7）降低噪声：采用多种方式降低控制阀噪声，例如，采用降噪套筒和阀芯，采用多级阀芯，采用降噪限流板，采用扩展器等 （8）采用与管道同直径的控制阀和限制流通能力的阀内件:利于降低阀入口压力和出口流体流速，不需安装异径管等附加管件，有利于降低成本，通过更换流通能力大的阀内件，可扩展流通能力，通过选用限制流通能力阀内件可纠正计算口径过大的
1、方框图四要素：控制器、执行器、检测变送器、被控对象。 2、自动控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 3、控制系统的五个品质指标：最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。 4、建立对象的数学模型的两类方法：机理建模、实验建模。 5、操纵变量：具体实现控制作用的变量。 6、给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值。 7、被控变量：在生产过程中所要保持恒定的变量。 8、被控对象：承载被控变量的物理对象。 9、比例度：是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，即100%/min max min max ?--=）（p p p x x e δ。 10、精确度（精度）：数值上等于允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号。 允许相对误差100%-?±=测量范围下限值 测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ 11、变差：是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行得到的两条特性曲线之间的最大偏值。 12、灵敏度：在数值上等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离。 13、灵敏限：是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。 14、表压＝绝对压力－大气压力； 真空度＝大气压力－绝对压力。 15、压力计的选用及安装： （1）压力计的选用：①仪表类型的选用：仪表类型的选用必须要满足工艺生产的要求；②仪表测量范围的确定：仪表的测量范围是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。③仪表精度级的选取：仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。 （2）压力计的安装：①测压点的选择；②导压管的铺设；③压力计的安装。 16、差压式流量计和转子流量计的区别：差压式流量计是在节流面积不变的条件下，以差压变化来反映流量的大小（恒节流面积，变压降）；而转子式流量计却是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小（恒压降，变节流面积）。
合肥学院化工仪表及自动化复习题（14——15年度） 1.如图所示为一受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定。试问控制阀应该选择气开式还是气关式？为啥？ 答：一般情况下，应选气关式。因为在这种情况下，控制阀处于全关时比较危险，容器内的压力会不断上升，严重时会超过受压容器的耐压范围，以致损坏设备，造成不应有的事故。选择气关式，可以保证在气源压力中断时，控制阀自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。 2.当DDZ —Ⅲ型电动控制器的测量指针由50％变化到 25％，若控制器的纯比例输出信号由12mA 下降到8mA ，则控制器的实际比例度为多少？并指出控制器的作用方向。 解： 又 ∵ 测量值减少时，控制器输出减少，∴ 是正作用方向。 答:控制器的实际比例度为100%，控制器是正作用方向。 3、题l-20(a) 图是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么？该系统的控制通道是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80℃提高到81℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变量的变化曲线如题1-20(b) 图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比和余差（提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为81℃）。 题1-20图蒸汽加热器温度控制 解：蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示。 mA e 4)420(%)25%50(=-?-= mA p 4812=-=%100%10044%100%1001=?=?=?=p e K p δ
被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量。 可能存在的干扰主要有：进口物料的流量、温度的变化；加热蒸汽的压力、温度的变化；环境温度的变化等。 控制通道是指由加热蒸汽流量变化到热物料的温度变化的通道。 该系统的过渡过程品质指标： 最大偏差A =81.5-81=0.5（℃）； 由于B =81.5-80.7=0.8（℃），B '=80.9-80.7=0.2（℃），所以，衰减比n =B :B '=0.8:0.2=4； 余差C =80.7-81= -0.3（℃）。 4、下图为一自动式贮槽水位控系 统。试指出系统中被控对象、 被控变量、 操纵变量是什么？试画出该系统的方块图。试分析当出水量突然增大时，该 系统如何实现水位控制？ 解：①该系统中贮槽为被控对象；贮槽中水的液位为被控变量；进水流量为操纵变量。②贮槽水位控制方块图如图所示。 ③当贮槽的出水量突然增大，出水量大于进水量，使水位下降，浮球随之下移，通过杠杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与进水量之差随之减小，水位下降变缓，直到进水量与出水量又相等，水位停止下降，重新稳定，实现了水位控制。 5、如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的最大绝对进水 贮槽 杠杆 针形阀浮球 贮槽水位控制系统 出水
工仪表及自动化（自制课后答案终极版） 第一章自动控制系统基本概念 1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？ 答：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方法，称为化工自动化。 它的重要意义如下 加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 减轻劳动强度、改善劳动条件。 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，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。 2.化工自动化主要包括哪些内容？ 答：①自动检测系统，利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分②自动信号和联锁保护系统，对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置，是生产过程中的一种安全装置 ③自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或自动停车。 ④自动控制系统对生产中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。 3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况，也不能判断操纵变量的校正作用是否适合实际需要。也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。开环系统中，被控变量是不反馈到输入端的。闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况，有针对性的根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近与所希望的状态。 4.自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。 9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？ 答：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被控对象。 生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。 工艺上希望保持的被控变量即给定值。 具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。 12.什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中有什么重要意义？ 答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。 负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量，y受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。
《仪表设备安装与调试》 摘要：自动化工业仪表的系统比较复杂，在安装仪表时存在影响的因素很多。所以导致自动化工业仪表在安装工程中产生的问题，通过相关的工作人员结合工作经验完善施工技术，提高安装技术和效率，是解决现场施工的关键，为了自动化工业仪表安装工程中的施工技术的质量要求更加严格，本文主要对自动化仪表的安装和调试工作进行了探讨和分析，对其中的要点进行了阐述。 关键词：安装、取源部件、接线、调试
目录 1、仪表安装 (3) 1.1安装条件检查 (3) 1.2取源部件的安装 (4) 1.2.1压力取源 (4) 1.2.2 温度取源 (6) 1.2.3流量物位取源 (7) 2. 仪表设备接线 (8) 2.1 一次接线二次接线检查 (8) 2.1.1 电缆直拉一对一接线 (8) 2.1.2 设备—接线箱（多芯或FF）—控制室 (10) 3 回路测试 (10) 4 结语 (11)
1、仪表安装 对于整个自控仪表设备安装工程而言，作为最基础的检测转换环节，其安装质量如何将直接影响整个自控系统的精确度、稳定度、灵敏度，甚至影响整个生产工艺系统的运行生产。本部分主讲对自控仪表设备工程中的仪表安装进行探讨介绍。 1.1安装条件检查 由于整个工程各个阶段的工序是相辅相成的，而和仪表类关联最大的工序就是工艺，大部分的仪表安装条件都是通过工艺阶段的预留才有的安装条件，但是既然涉及到两个专业的对接，那么在对接处就需要做到仔细的检查与双方图纸进行核对，防止在双方图纸设计人员在设计阶段工艺和仪表交接处的材料缺失或不一致造成的现场误工停滞，资金损失。在我实习的这一年时间里，根据现场发生的问题将前期安装条件检查分为两点：①熟悉工艺流程管线，仪表自控系统最终都是为现场的生产工艺服务的，了解生产之后，才能明白各个控制系统要实现的功能及其意义。并且还需熟悉掌握工艺对生产设备的控制要求，最终务必需要提前了解仪表设备的相关位置，信号远传的仪表设备，需要提前考虑电缆槽盒或者保护管的走向，同时需要考虑的是避开工艺管线，如果存在特殊情况无法选择就近线路敷设，那么则同时需要考虑电缆总量是否满足实际情况等。 ②工艺管道的预留位置是否合适：如压力表、双金属温度计等需要通过法兰连接与工艺管道相连的就地或远传设备，工艺方预留的法
仪表自动化论文 温度是表征物体冷热程度的物理量，是工业生产和科学实验中最普通、最重要的热工参数之一。物体的许多物理现象和化学性质都与温度有关，许多生产过程均是在一定的温度范围内进行的。因此，温度的测量是保证生产正常进行、确保产品质量和安全生产关键环节。 温度不能直接加以测量，只能借助于冷热不同的物体之间的热交换，以及物体的某些物理性质随冷热程度不同而变化的特性，来进行间接测量。利用热平衡原理，我们可以选择某一物体同被测物体相接触来测量它的温度，当两者达到热平衡状态，选择物体与被测物体的温度相同，通过对选择物体的物理量的测量，便可得到被测物体的温度数值。其中，热电阻温度计和热电偶温度计在化工产业中得到了大众的认可，在我们龙宇煤化工各工艺流程中热电阻温度计是不可缺少仪表元器件之一。今天，我就谈一谈我对热电组温度计的认识。 首先我们说一说热电阻的测温原理、特点： 热电阻是中低温区常用的一种测温元件。热电阻利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的。热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀的缠绕在绝缘材料制成的骨架上，当被测介质中有温度梯度存在时，所测得的温度是感温元件所在范围 内介质层中的平均温度。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热电阻的测量精确度最高。 热电阻的结构特点： 热电阻通常和显示仪表、记录仪表和变送器配套使用。它可以直接测量各种生产过程中从-200℃至+ 600℃范围内的液体、蒸汽和气体介质及固体表面的温度。 （1 ）WZ 系列装配热电阻：通常由感温元件、安装固定装置和接线盒等主要部件组成，具有测量精度高，性能稳定可靠等优点。实际运用中以Pt100 铂热电阻运用最为广泛。 （2 ）WZPK 系列铠装铂热电阻：铠装热电阻是由感温元件、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它有下列优点：体形细长，热响应时间快，抗振动，使用寿命长等优点。 （3 ）隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把接线盒内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引起爆炸。 （4 ）端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝缠绕制成，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量表面温度。）
《化工仪表及自动化》期末复习题 班级：姓名：学号： 试题： 一．填空（每空1分） 1．工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度表示，即之差。 2．差压式液位计在使用中会出现、和三种零点迁移问题。 3．差压式流量计通常由、以及组成。 4．温度计是把温度的变化通过测温元件转化为热电势的变化来测量温度的，而温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。 5．用来评价控制系统性能优劣的衰减振荡过程的品质指标分别是最大偏差（或超调量）、、、和振荡周期（或频率）等。 6．描述简单对象特性的参数分别有、和。7．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 8．前馈控制的主要形式有和两种。 9．衰减振荡过程的品质指标主要有、、、、振荡周期等。 10．对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越大则积分作用越；微分时间越大，则微分作用越。 11．根据滞后性质的不同，滞后可以分为和两类。 12．测量仪表的量程是指与之差。
13．按照使用能源的不同，工业仪表可以分为、两类。 14．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 15．按照测量原理的不同，压力检测仪表可以分为、、、等。 16．用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 17、气动仪表的信号传输，国际上统一使用的模拟气压信号；DDZIII型电动仪表国际上规定的统一标准信号制是。 18．化工自动化的主要内容有、、自动操纵和开停车系统、。 19．选择性控制系统可分为、和混合型选择性控制系统，对于选择性控制系统要注意防止现象的发生。 20、常见的传热设备有、、等。 21．两种常用的均匀控制方案包括、。 22．速度式流量计中，应用原理测量流体流量的仪表为电磁流量计，根据“卡曼涡街”现象测量流体流量的仪表为，而差压式流量计体积流量大小与其所测得差压的（平方/平方根）成比例关系。 23．比例度对过渡过程的影响规律是比例度越，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大，比例度越，余差减小，但过渡过程曲线越振荡 24、工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用或真空度表示。 25．某换热器温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1所示，温度给定值为200℃，该控制系统的最大偏差为，余差为，衰减比为。
《化工仪表与自动化》课程测试试题一 一、填空题（36分） 1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。 3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__的方法求取过程的数学模型。 4、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差 ____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。 5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__干扰通 道的放大倍数（增益）。 6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。 7．描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P_调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置_开放器___补偿。 9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号围是0.02~0.1MPa；电Ⅱ型标准信号围是4~20mA；电Ⅲ型标准信号围是0~10mA。 二、综合题（54分）
1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。 答： 在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。 2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？ 答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。 ②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶 ③ 冰浴法：用冰槽使t0保持零度。 计算法：E AB（t，0）＝E AB（t，t0）＋E AB（t0，0） 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0 补偿电桥法：用电桥产生E AB（t0，0）与E AB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。
《化工仪表及自动化》课程论文 题目：DCS技术在化工自动控制中的应用学院：生命科学与化学学院 姓名：杨国涛 专业：化学工程与工艺 学号：292090137 任课教师：秦云霞 订稿日期：2011年11月10日
原创性声明 本人郑重声明：本人所呈交的论文是在指导教师的指导下独立进行研究所取得的成果。论文中凡是引用他人已经发表或未经发表的成果、数据、观点等均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：杨国涛2011年11月10日 论文指导教师签名：
目录 原创性声明 (1) 目录 (2) 摘要 (3) 关键词 (3) 1.化工行业基本现状 (4) 1.1 我国化工企业自动控制水平现状 (4) 1.2 化工行业特点 (4) 2.DCS的概念及特点 (5) 2.1 DCS的概念 (5) 2.2 DCS的特点 (5) 3.DCS的体系结构和系统的功能 (6) 3.1 DCS的体系结构 (6) 3.2 DCS的体系结构的技术特点 (6) 3.3 系统的功能 (7) 4.DCS在化工行业中的应用和市场占有情况 (8) 4.1 应用水平 (8) 4.2 市场占有情况 (8) 5.DCS技术在化工行业中的应用情况 (8) 5.1 炼油厂DCS 应用情况 (8) 5.2 DCS 在乙烯装置上的应用情况 (9) 5.3 聚氯乙烯（PVC）装置中DCS的应用情况 (9) 6.DCS技术的发展展望 (9) 6.1 新型DCS的特征 (10) 6.2 新型DCS的突出优点 (10) 6.3 DCS技术的发展关键问题 (10) 参考文献 (12) 致谢 (13)
《过程自动化仪表》大作业 专业电气自动化 班级自动化 097 姓名 指导教师 黑龙江建筑职业技术学院 材料学院 工艺概况；锅炉气泡水位控制 自动化及仪表发展概述 * 控制系统结构及仪表的发展 基地式：20世纪50年代，适用于单回路 单元组合式（按功能）： DDZ, QDZ 20世纪60年代，之间用标准统一信号联系 计算机： DDC, DCS 20世纪70年代 先进控制和优化控制：CIPS, FCS 20世纪80年代以后 自动控制系统的组成 * 手动控制的步骤： (1)观察液位数值； (2)把观察到的实际数值与设定值加以比较，根据偏差的大小及变化情况做出判断，并发布命令。 * (3)根据命令操作给水阀，使液位回到设定值。检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测量值y(t)。
* 控制器的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况，按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构和控制装置通常组合在一起，称为控制器。 * 执行器的作用是接受控制器送来的u(t)，相应地去改变操纵变量q(t)。 * 被控对象是生产过程中被控制的工艺设备或装置。 通过上述示例的对比分析知道，一般过程控制系统是由被控对象、测量变送器、控制器、控制阀四个基本环节所组成 简单控制系统结构简单，投资少，易于调整和投运，能满足一般生产过程的控制要求，因而应用广泛。它尤其适用于被控对象纯滞后和时间常数较小，负荷和干扰变化比较平缓或者对被控变量要求不太高的场合。按被控制的工艺变量来划分，最常见的是温度、压力、流量、液位和成分五种控制系统。 在集散控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）中，过去的调节器的功能是由软件实现的。一般为控制器系统软件中的一个功能函数。此功能函数可以通过简单的组态实现非常复杂的控制功能，组成简单控制系统只是其中的应用之一。和过去的常规模拟仪表不同，复杂的控制系统与简单控制系统相比，在硬件上并不增加多少投资，硬件安装复杂程度也没增加。那么是不是应该更多的使用复杂控制系统来取代简单控制系统呢？笔者不这么看，在选择控制方案时，应该一切从实际出发，能满足控制要求就可以了，毕竟简单控制系统结构简单，调整和投运比较容易。先进技术的采用只是一种手段，并不是我们所要的效果。只有合理地使用才能真正提高自动化水平，提高产品的质量和数量，改善劳动条件，在经济效益上也会反映出来。不从具体实际出发，一味的追求复杂高级，甚至认为控制系统越复杂就越先进，效果就越好的看法是错误的。对于一个搞自动化的工程技术人员来说，掌握一些先进的控制技术不是最难的，最难的就是怎样合理的应用这些技术。 比例积分调节器的输出信号不仅仅与输入偏差保持比例关系，还与输入偏差对时间的积分成正比。只要有偏差存在，调节器的输出就要变化，直到输入偏差等于零为止，所以使用比例积分调节器能消除被控变量的余差。比例积分调节器的特性式如下: 式中，Kc*e是比例输出项，是积分输出项，Ti称作积分时间。在同样比例度δ情况下， 积分时间Ti越短，积分作用越强，消除余差能力强。* 按设定值的不同情况，将自动控制系统分为三类:
化工仪表及自动化习题（2014） 一.填空题。 1.自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器（中心环节）和执行器组成。 2.自动控制在阶越干扰作用下的过渡过程有：①非周期衰减过程；②衰减振荡过程；③等幅振动过程；④发散振荡过程几种基本形式。 3.描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。 4.自动控制系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区别为自动控制系统有负反馈。 5.控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、抛物线流量特性、对数流量特性、快开特性等几种。 6.研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学模型主要有参量模型和非参量模型两大类。 。 7.标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如，直流电流4~20mA、空气压力 ~都是当前通用的标准信号。 8.弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。例如弹簧管压力计、波纹管压力计和膜式压力计。 9.热电阻温度计主要是测量 500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。 10.节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管等。 11.化工自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科。 12.为了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动控制和自动操纵等方面的内容。 13.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，采用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，差压式流量计也称为节流式流量计。 14.气动差压变送器中，当液位高度H为0时，变送器输出信号为的气压信号，当液位高度H为最高时，变送器输出信号为。 ` 15.电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器、应变片式压力传感器、压阻式压力传感器、力矩平衡式压力变送器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件，它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的间接测量。其实质是将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表，利用霍尔效应实现位移-电势的线性转换。 16.转子流量计是以压降不变，利用节流面积的变化来反映流量大小，从而实现流量测量的仪表。它又称浮子流量计、面积式流量计，适用于测量管径20mm以下管道的流量。据指示形式与传送信号不同分指示式、电远传式、气远传式转子流量计三种。通过转子流量计介质的流量与转子在锥形管中平衡时的高度成正比。转子流量计的标定：在工业基准状态（20℃，）下用水或空气标定。 二、名词解释
关于工业自动化组态的论文 摘要： 随着工业自动化水平的迅速提高，计算机在工业领域的广泛应用，人们对工业自动化的要求越来越高，种类繁多的控制设备和过程监控装置在工业领域的应用，使得传统的工业控制软件已无法满足用户的各种需求。 工业控制自动化技术以低成本工业基础为主流，向智能化、网络化和集成化方向发展。随着计算机应用产业的发展，工业自动化计算机应用产业的应用领域迅速扩大，其发展趋势难以琢磨，通过这次的选修课学习更让我了解到了如今工业自动化的快速发展趋势。 关键词：工业组态技术自动化技术发展趋势 正文： 工业自动化就是工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中,尽量减少人力的操作,而能充分利用动物以外的能源与各种资讯来进行生产工作,即称为工业自动化生产，而使工业能进行自动生产之过程称为工业自动化。工业自动化是机器设备或生产过程在不需要人工直接干预的情况下,按预期的目标实现测量、操纵等信息处理和过程控制的统称。自动化技术就是探索和研究实现自动化过程的方法和技术。它是涉及机械、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助产士。正是由于工业革命的需要，自动化技术才冲破了卵壳，得到了蓬勃发展。同时自动化技术也促进了工业的进步，如今自动化技术已经被广泛的应用于机械制造、电力、建筑、交通运输、信息技术等领域，成为提高劳动生产率的主要手段。 我对工业组态技术的第一认识就是，通过组态软件在电脑上画一个画面，比如画面里有指示灯、电机（动画）、按钮等等。然后建立地址与主控制器联接。人就可以通过你组态的画面观察和操作设备的运行。 组态软件其实就是：画--连控制点--让用户可以形象地操作。 iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300，000套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠 GE Fanuc的iFIX 软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX 独
自动化专业论文 自动化，这个概念在上大学前，我对它几乎一无所知，只有一个比较模糊的认识。但是在学习了自动化专业概论之后，对于自动化的认识从模糊上升到了比较清楚的层次上，同时也对自动化产生了浓厚的兴趣，希望能深入的学习自动化。那么我就从以下几个方面谈谈我对自动化的认识。自动化是指机器或装置在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动地进行操作或运行。自动化专业主要研究的是自动控制的原理和方法，自动化单元技术和集成技术及其在各类控制系统中的应用。它以自动控制理论为基础，以电子技术、电力电子技术、传感器技术、计算机技术、网络与通信技术为主要工具，面向工业生产过程自动控制及各行业、各部门的自动化。广泛用于工业、农业、国防、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务以及家庭等各方面。它具有“控（制）管（理）结合，强（电）弱（电）并重，软（件）硬（件）兼施”鲜明的特点，是理、工、文、管多学科交叉的宽口径工科专业。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展、放大人的功能和创造新的功能，极大的提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是一个国家或社会现代化水平的重要标志。随着社会日益机械化的普及，自动化技术也愈发体现它的不可代替的作用。自动化技术的应用对社会生活各个方面都产生了巨大的影响。1、对经济增长方式的影响。在工业社会中，经济发展的主要方式是靠资源投入的方式来实现，工业化加工资源的方式是一种高消耗、高污染的实现方式，这种方式必然会引起自然资源的日益枯竭，工业污染的加剧、环境退化的失控。而自动化技术引发的社会机械化，为各国摆脱高投入、高消耗、高污染的经济发展方式提供了技术可能。信息化的开展开创了经济增长的新方式，即依靠科技进步，而不是高资源、高投入来促进经济增长。目前发达国家中，科技进步对经济增长作用率已达60％-80％的幅度。2、对人类社会时代的影响。由于自动化技术的发展，使我们时代已经开始发生变化，已经从以物质能量为主的生产力转换到以信息知识和技术为主的生产力，从工业经济转到知识经济，从读写为主的时代转换到视听为主的时代，即虚拟时代、数字时代。虚拟，就其本身来说，是数字化方式的构成。它首先是人类中介系统的革命。人类第一次中介系统的革命，是语言符号系统的发明，它创造了人类思维空间和符号空间，导致了人类文明的长足发展。而虚拟则是在思维空间中发生的革命，它在思维空间中又创造出了虚拟空间、数字空间、视听空间和网络世界，使不可能的可能在人类历史上第一次成为一种真实性。虚拟这场中介革命，使人类由以前的语言符号文明进入到更高级的数字文明。其次，虚拟性激发了人们的创造能力的巨大发展。对于虚拟而言，现实只是许多可能性中的一种可能性，在虚拟空间中，还有别的可能性，虚拟使现实中的不可能在虚拟空间中复活、再生、创造发展，从而使人的潜能得到充分的发挥。因此在自动化技术影响下，虚拟时代、数字时代即将到来。3、对思维方式的影响。思维方式是一定时代人们的理性认识方式，是按一定结构、方法和程序把思维诸要素结合起来的相对稳定的思维运行样式。思维主体、思维客体和思维中介系统三者社会历史地结合，构成特定时代的思维方式。在大机器生产为主的工业社会，思维主体以个人为主、以人脑为主，思维客体受思维主体及社会关系的影响，主要以现实世界为主，思维中介主要由工业技术中介系统和工业文明所产生的各种物化的思维工具构成，这标志着工业社会时人类的思维方式的发展状况和水平。进入信息化社会以后，思维主体则由个人为主发展到以群体为主，以人脑为主发展到以人-机系统为主，思维客体由现实性为主进入到虚拟为主，思维中介系统由工业技术中介系统和工业文明所产生的各种物化的思维工具构成转变为自动化技术中介系统和信息技术所产生的各种物化的思维工具构成，从而实现思维方式由现实性转换到虚拟性思维。自动化的广义内涵至少包括以下几点：在形式方面，制造自动化有三个方面的含义：代替人的体力劳动，代替或辅助人的脑力
1、过程控制系统是由_控制器_、_执行器_、—测量变送_和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有—压力__、—流量—、—温度_、—液位—等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是?；电动型标准信号范围是_ 4~20mA 。 5、常用的标准节流件有孔板和______ 。 6、？?检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、？?按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8、常用的热电阻材料是___ 铜、铂_____，分度号是_Cu50 Cu100_、Pt50 Pt100 _线性 好的是—铜_热电阻，它适于测量__低—温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为—定值控制系统_、_随动控制系统_________、__ 程序 控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有—分程控制、串级控制和比值控制__。 12、液位控制一般采用—比例调节规律，温度控制一般采用比例积分微分调 节规律。 1、DCS控制系统是_______________________ ■勺简称。 2、DCS控制系统基本是由____________ , _____________ 及 ______________ 成。 1、某压力仪表的测量范围是100?1100Pa,其精度为级，贝U这台表的量程是多少最大 绝对误差是多少 答：① 1000Pa ②土5Pa 2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900 ±0)C。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最
第1章自动控制系统基本概念 P16 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、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。 3、闭环控制有反馈环节，通过反馈系统是系统的精确度提高,响应时间缩短,适合于对系统的响应时间,稳定性要求高的系统. 开环控制没有反馈环节，系统的稳定性不高,响应时间相对来说很长,精确度不高,使用于对系统稳定性精确度要求不高的简单的系统。 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。 5、p7 6、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。 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。 8、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。 9、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。 10、控制作用是对在受到外界干扰影响偏离正常状态后，回复到规定范围内。干扰作用是引起被控变量偏离给定值，除操控变量以外的各种因素。 11、该温度控制系统的方块图 题解1-11图反应器温度控制系统方块图 其中，被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度；操纵变量：冷却水流量。 可能影响被控变量的干扰因素主要有A、B两种物料的温度、进料量，冷却水的压力、温度，环境温度的高低等。 若当反应器内的被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较，获得偏差信号，经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀，使其开度增大，冷却水流量增大，这样使反应器内的温度降下来。所以该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环控制系统。 12、反馈信号与输入信号极性相反或变化方向相反（反相），则叠加的结果将使净输入信号减弱，这种反馈叫负反馈。负反馈可以减小非线性失真。因为引入负反馈后，输出端的失真波形反馈到输入端，与输入波形叠加，因此净输入信号成为正半周小，负半周大的波形，此波形放大后，使其输出端正、负半周波形之间的差异减小，从而减小了放大电路输出波形的非线性失真。 13、在11题 15、定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 16、在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，把被控变量随时间而变化的不平衡状态称为系统的动态。∵干扰是客观存在的，是不可避免的。一个自动控制系统投入运行时，时时刻刻都受到干扰作用，破坏正常的工艺生产状态。这就需要通过自动化装置不断施加控制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，使被控变量保持在工艺所要求的技术指标上。一个正常工作的自动控制系统，总受到频繁的干扰作用，总处在频繁的动态过程中。∴了解系统动态更为重要。 17、阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。 采用阶跃干扰的原因：阶跃干扰比较突然，比较危险，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效克服阶跃干扰，对其