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工仪表及自动化 (自制课后答案终极版)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， 代替操作人员的部份直接劳动， 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，防止事故发生或者扩大，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、 指示或者记录的部份 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自动控制及自动开停车系统 自动控制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者 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， 也不能判断控制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者接近与所希翼的状态。
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。
第一章自动控制系统基本概念1.什么是化工自动化？它有什么重要意义？答: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。
实现化工自动化，能加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量、减轻劳动强度、保证生产安全，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？答:化工生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
3.自动控制系统怎样构成？各组成环节起什么作用？答:自动控制系统主要由两大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
在自动控制系统中，检测元件及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(如气压信号或电压、电流信号等)。
控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信什么叫操纵变量？受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量。
（或：具体实现控制作用的变量叫做操纵变量）4.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答自动控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统。
闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
如图1-1 ( a)即是一个闭环自动控制。
图中控制器接受检测元件及变送器送来的测量信号，并与设定值相比较得到偏差信号，再根据偏差的大小和方向，调整蒸汽阀门的开度，改变蒸汽流量，使热物料出口温度回到设定值上。
从图1-1, (b)所示的控制系统方块图可以清楚看出，操纵变量(蒸汽流量)通过被控对象去影响被控变量，而被控变量又通过自动控制装置去影响操纵变量。
从信号传递关系上看，构成了一个闭合回路。
(a) (b)图1-1 闭环自动控制基本结构开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。
（高职）《化工仪表及自动化》(第4版)章节复习题第一篇化工检测仪表一、填空题1、补偿导线通常在范围内其热电特性与热电偶本身几乎完全一样。
2、节流式流量计的测量原理是利用流体流经节流装置时所产生的实现流量测量的。
3、工程上所用压力表指示值大多数为，表压是绝对压力和之差。
4、测氧气压力表要严格，普通压力表不能用来测的压力。
5、节流装置属于、变压差的一种测量方法。
6、标准节流元件有、和等。
7、转子流量计属于恒压差，的一种测量方法。
8、涡街流量计是根据的原理而进行测量的一种流量仪表。
9、零点迁移就是改变量程的上、下限，相当于测量范围的平移，而不改变的大小。
10、使用电磁流量计测量流量时，介质必须是可以导电的电介质，电导率应。
11、仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一，一般数值越，仪表的精度等级越高，仪表的准确度也越。
12、当需要测量腐蚀、导电或带固体微粒的流量时，可选用。
当需要测量高粘度流体流量时，可选用。
13、测量蒸汽压力时，应加装，以防止高温蒸汽直接与测压元件；对于有腐蚀性介质的压力测量，应加装14、热电偶是利用原理测温的。
热电阻是利用的。
15、瞬时流量是指。
16、椭圆齿轮流量计适用于流量测量，而不适用于的测量。
17、某温度表的精度为0.5级，其测量下限是500C，下限是8500C。
则此表的量程是；测量范围是；允许基本误差是；最大绝对误差是。
18、热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有、、、、五种。
19、按误差出现的规律，可将误差分为误差、误差及误差。
20、在常用的热电偶温度计中，精度较高的是__型热电偶，线性最好的是_型热电偶，灵敏度较高的是_____热电偶。
不受被测介质物理性质影响的流量计是：________、__________、____（说出三种即可）。
21、电容式差压变送器的测量部分是先将转变成，然后再变成___作为转换部分的输入。
22、热电偶温度计是基于原理测量温度，热电偶可将温度转换成信号，孔板可将流量转换成信号。
第一章自动控制系统基本概念1.自动控制系统主要由哪些环节构成？各组成环节起什么作用？答:自动控制系统主要有俩大部分组成。
一部分是起控制作用的全套自动化装置，包括测量元件及变送器、控制器、执行器。
另一部分是受自动化装置控制的被控对象。
测量元件及变送器作用是用来感受被控变量的变化并将它转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电流、电压信号等）。
控制器将检测元件及变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设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发送给执行器,执行器作用是接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。
2.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答：闭环自动控制是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制。
开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统。
即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。
从信号传递关系上看，未构成闭合回路。
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。
而闭环控制系统可以随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。
3.什么是负反馈？负反馈在控制系统中有什么重要意义？答:反馈信号的作用方向与设定信号相反，即偏差信号为两者之差，这种反馈叫做负反馈；意义：当被空变量受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能是反馈信号升高，经过比较到控制器的偏差信号将降低，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，从而使被空变量下降到给定值，这样就达到了控制的目的。
4.什么是控制系统的静态与动态？为什么说研究系统的动态比研究静态更为重要？答:在自动化领域内，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为控制系统的静态。
化工仪表及自动化作业参考答案第一题化工仪表主要用于以下几个方面：1.测量和控制：化工仪表可以用于测量流体的压力、温度、流量、液位等参数，通过对这些参数的监控和控制，实现对化工过程的自动化控制。
2.安全监测：化工仪表可以用于监测和报警化工过程中的危险情况，例如压力过高、温度过高、液位过低等，及时采取措施保证生产安全。
3.数据记录和分析：化工仪表可以将测量的数据记录下来，通过数据分析和处理，可以对化工过程进行优化和改进，提高生产效率和产品质量。
第二题自动化是指利用计算机技术和控制系统对工厂、机器和过程进行自动化管理和控制的一种技术手段。
化工自动化系统主要包括以下几个方面：1.过程控制系统：通过传感器对化工过程进行实时监测和控制，可以实现对流程参数、物料配比、温度、压力等的自动调节。
2.仪表设备控制系统：用于对化工仪表设备进行监测和控制，例如流量计、温度计、压力计等。
3.数据采集和处理系统：用于采集和存储化工过程中的各种数据，并进行分析和处理，为生产过程的优化提供依据。
4.报警和安全系统：用于监测化工过程中的异常情况，并及时发出报警信号，保障生产安全。
5.人机界面系统：通过计算机、触摸屏等设备，实现人机交互，操作和监控化工自动化系统。
第三题化工仪表及自动化技术的应用主要有以下几个方面：1.石油化工：在石油化工生产过程中，化工仪表及自动化技术能够实现对油品质量、流程参数等的实时监测和自动控制，提高生产效率和降低生产成本。
2.化学工程：在化学工程的生产过程中，化工仪表及自动化技术可以对化学反应、物料配比、温度、压力等进行精确监控和控制，确保产品质量和工艺稳定性。
3.生物工程：化工仪表及自动化技术在生物工程领域的应用越来越广泛，可以实现对生物反应过程的监测和控制，提高生物制药、生物燃料等的产量和质量。
4.环境保护：化工仪表及自动化技术可以用于监测和控制废水、废气处理过程中的各种参数，确保符合环境保护要求。
第四题化工仪表及自动化技术的发展趋势主要有以下几个方面：1.智能化：化工仪表及自动化技术将越来越智能化，具备更高的自动化程度和智能化管理能力，能够自主判断和决策，提高生产效率和产品质量。
P161. 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-307、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。
第一章，自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。
自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。
2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。
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。
3、自动控制系统主要有哪些环节组成。
自动化装置及被控对象。
4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。
这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。
5、自动控制系统分类。
定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。
最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。
7、什么是静态和动态。
当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。
从干扰发生开始，经过控制，直到系统重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环节和信号都处于变动状态之中，所以这种状态叫做动态。
第二章，过程特性及其数学模型1、什么是对象特征，为什么要研究它。
对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。
特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。
2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。
实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。
混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。
3、反映对象特性的参数有哪些。
各有什么物理意义。
它们对自动控制系统有什么影响。
放大系数K：对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。
《化工仪表及自动化》绪论内容提要:1.化工自动化的含义2.化工生产过程自动化的目的3.化工自动化的发展情况4.化工仪表及自动化系统的分类5.本学科的作用★2学时★1.化工自动化的含义✧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。
2.化工生产过程自动化的目的✧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，提高设备利用能力的目的。
✧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，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。
3.化工自动化的发展情况✧20世纪40年代以前绝大多数化工生产处于手工操作状况，操作工人根据反映主要参数的仪表指示情况，用人工来改变操作条件，生产过程单凭经验进行。
低效率，花费庞大，见图。
✧20世纪50年代到60年代人们对化工生产各种单元操作进行了大量的开发工作，使得化工生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发展。
✧20世纪70年代以来，化工自动化技术又有了新的发展已发展为综合自动化，应用的领域和规模越来越大；显示了知识密集化、高技术集成化的特点；智能化程度日益增加。
✧20世纪末，计算机、信息技术的飞速发展，引发了自动化系统结构的变革。
4. 化工仪表及自动化系统的分类✧需要测量和控制的参数是多种多样的，主要有热工量（压力、流量、液位、温度）和成分（或物性）量。
✧化工自动化仪表按其功能分为：检测、显示、控制仪表和执行器。
✧由上述各类仪表，可以构成自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制四种自动化系统。
5.本学科的作用化工生产过程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与技术服务于化学工程学科。
化工仪表及自动化知识点整理在化工生产过程中，化工仪表及自动化技术起着至关重要的作用。
它不仅能够实时监测生产过程中的各种参数，还能实现对生产设备的自动控制，从而提高生产效率、保证产品质量、降低生产成本以及保障生产安全。
下面，我们来对化工仪表及自动化的一些重要知识点进行整理。
一、化工仪表的分类与特点化工仪表种类繁多，按照测量参数的不同，可以分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表等。
温度仪表用于测量化工生产中的温度，常见的有热电偶、热电阻等。
热电偶基于热电效应工作，测量范围广，但精度相对较低；热电阻则是利用电阻值随温度的变化来测量温度，精度较高，但测量范围相对较窄。
压力仪表用于测量压力，包括压力表、压力变送器等。
压力表结构简单，直接显示压力值；压力变送器则将压力信号转换为标准电信号输出，便于远程监测和控制。
流量仪表用来测量流体的流量，常见的有节流式流量计、转子流量计、电磁流量计等。
节流式流量计通过测量节流元件前后的压差来计算流量；转子流量计基于浮子在锥形管内的位置变化来反映流量；电磁流量计则是利用电磁感应原理测量导电液体的流量。
液位仪表用于测量液位，有玻璃管液位计、差压式液位计等。
玻璃管液位计直观简单，但适用范围有限；差压式液位计通过测量液位产生的压差来确定液位高度。
二、化工自动化系统的组成化工自动化系统通常由被控对象、检测仪表、控制器和执行器四部分组成。
被控对象是需要进行控制的生产设备或过程，例如化学反应器、精馏塔等。
检测仪表用于获取被控对象的各种参数信息，并将其转换为易于处理和传输的信号。
控制器是自动化系统的核心，它根据检测仪表提供的信号，按照预定的控制策略计算出控制信号。
执行器则根据控制器的输出信号，对被控对象进行操作，实现控制目的。
常见的执行器有调节阀、变频器等。
三、自动控制系统的分类根据不同的分类标准，自动控制系统可以分为多种类型。
按照给定值的形式，可分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
化工仪表及自动化总复习第一章自动控制系统基本概念一、基本要求1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。
二、常用概念1. 化工自动化的主要内容:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统2. 自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。
3. 被控对象：对其工艺参数进行控制的机器或设备4. 被控变量：生产过程需保持恒定的变量5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化8. 偏差：给定值与测量值之间的差值9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的系统11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号中的方法13. 负反馈：反馈信号的作用方向与给定信号相反，即偏差信号为两者之差（e=x—z）14. 正反馈：反馈信号的作用方向与原来的信号相同，使信号增强（e=x+z）三、问答题1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。
答：定值控制系统：给定值为常数随动控制系统：给定值随机变化程序控制系统：给定值按一定时间程序变化2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？答：1.非周期衰减过程2.衰减振荡过程3.等幅振荡过程4.分散振荡过程1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。
