化工仪表及自动化ppt完整版(第三版-厉玉鸣)

习题（第一章）
Ex17. 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，对其他比较缓和的干扰也一定很好地克服。阶跃干扰形 式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。 Ex19. 等幅振荡过程和发散振荡过程是不稳定过程，生产上不 ；非 周期衰减过程虽是稳定过程，但该过程中被控变 能采用 能采用；非 ；非周期衰减过程虽是稳定过程，但该过程中被控变 量达到新的稳定值的进程过于缓慢，致使被控变量长时间偏 ；衰减 振荡过程能够较快地使 离给定值，所以一般也不采用 离给定值，所以一般也不采用；衰减 ；衰减振荡过程能够较快地使 系统达到稳定状态，并且最终的稳态值必然在两峰值之间， 决不会出现太高或太低的现象，更不会远离.测量过程在实质上是将被测参数与其相应的测量单位进行 比较的过程。一般它都是利用专门的技术工具，将被测参 数经过一次或多次的信号能量形式的转换，最后获得一种 便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式显示 出来。 Ex2. � 由仪表读得的被测值与被测量真值之间会存在一定的差距， 这一差距称为~。 � 表示方法有：绝对误差和相对误差。 ∆ x − x0 = Δ= x－x0 � 绝对误差： 绝对误差：Δ 相对误差： y = x0 x0
（1）求出该温度计的最大绝对误差值； （2） 确定该温度计的精度等级； ± 8℃，问该温度计 （3） 如果工艺上允许的最大绝对误差为 如果工艺上允许的最大绝对误差为± 是否符合要求？ 解： （3）工艺要求： ∆ max = ±8°C 解：（ ± ∆ max ± 8°C δ 允= × 100% = × 100% = ±0.8% 满量程 1000 − 0 应选择精度等级0.5；所以此温度计不符合要求。

课前准备：多媒体课件制作、演示实验设备调试、以4人/小组进行分组。

一、作业点评（15分钟）1、展示作业成果上次课我们曾布置了作业——根据生活中的实际控制问题，构建一个合理的自动控制系统。

哪个小组愿意向大家展示一下你们的学习成果？2、教师点评教师根据学生的作业完成情况，作恰当地点评，以引导学生的学习兴趣，逐渐培养学生分析问题、解决问题的能力。

二、控制系统集成（30分钟）通过以上分析，我们已经知道了单回路控制原理及系统组成的四大部分——被控对象、测量与变送、调节器和执行器。

自然很想组成一个真实的控制系统、并通过实际运行以验证结果。

但要组成一个真实的控制系统、并正常运行，得解决好：1）仪表之间的信号联络；2）仪表的合理参数设置；3）系统调试等问题。

下面逐一介绍，并通过实践掌握基本的操作技能。

1、建立信号制的原因这是因为实际控制系统中所使用的仪表安装在不同场所，各仪表之间用统一的联络信号，才能方便地把各个仪表组合起来，而且，还可以通过各种转换器，将不同系列的仪表连接起来，混合使用。

这就是仪表的信号制概念。

2、电模拟信号制标准信号制有多种，有模拟信号、数字信号和频率信号。

由于本书只讨论模拟量控制，因此就模拟信号制作介绍。

目前国际电工委员会将电流信号4～20mA，DC和电压信号1～5V，DC，确定为过程控制系统电模拟信号的统一标准。

（注：我国旧标准为0～10mA（DC）和电压信号0～1V，DC，工业上二种形式都存在）。

信号下限从某一确定值开始，即有一个活零点，电气零点与机械零点分开，便于检验信号传输线有否断线及仪表是否断电，并为现场变送器实现两线制提供了可能性。

由于有电流信号和电压信号两种联络方式，因此，其联接方法和适用场合各不相同。

电流信号传输—— 一台发送仪表的输出电流同时传输给几台接收仪表，所有这些仪表应当串联。

其联接方式见图1所示。

其优点是在远距离传输时仍能保证信号的传输精度，此外，对于要求电压输入的仪表，可在电流回路中串入一个电阻，从电阻两端引出电压，供给接收仪表，所以电流信号应用较灵活。

科 技 论 坛
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小议 自动化仪表 建设 有限公 司油建二公 司第六工程部 ， 黑龙江 大庆 １ ６ ３ ０ ０ ０ ） 摘 要： 随着我 国社会主义建设的步伐加 快和我 国经济的快速发展 ， 我 国的企业在 原有的基础上有着非常大的发展 ， 从无到有 ， 从小 到 大， 与此 同时 ， 我 国的企业的 自动化程度也有 着明显的提高 ， 特别是在仪表方面 。这样一 来， 仪表 能否正常工作成为企业生产的非常重 要的一环。 所以对于仪表 的维护也 处于非常重要的地位。 因此， 本文详细的探 讨 了企业仪表 的维护方法 ， 这样做的 目的是尽 可能的保证仪 表正常工作 ， 使 企业得到 良好 的运转。 关键词 ： 自动化仪表 ； 故障维护； 方法 仪表 一般只是用来指示数 据用 的仪器 ， 分 为压 力仪 表 、 温 度仪 减压器 、 插件 、 管线等是否 正常和工艺管路及负荷 的更改等情 况也 表、 流量仪 表 、 电工仪器仪表 、 电子测量仪器等。 仪表的种类繁多 ， 在 要有足够的了解 。 不 同的领域有着各式各样的仪表。 但是所有 的仪表性 能指标通常用 ３ ． ２ 仪表 日常维护 精确度 （ 又称精度 ） 、 变差 、 灵敏度来描述 。 这些都是反 映机器是否正 仪表每天要巡 回检查 ， 按 规定 的周 期保 养和修理校验 。在 巡 回 常工作 的重要指示 。所 以仪表在企业 当中有着无 以替代 的作用 ， 对 检查和周期 校验 中重点是检 出元件和变送器。 如测量信号 的正确程 它 的维 护 也 显 得 至 关 重 要 。 度、 接线 的可靠性 ， 检 出元件有无异 常或腐蚀 、 工艺生产的负荷变化 １ 自动化仪表维护考虑方面 的探讨 对测量变量的影 响等 。 在维 护保养变送器时要注意耐压 、 重现性 、 变 由于生产操作管道化 、 流程化 、 全封闭等特点 ， 尤其是现代化的 差 、 线性 、 零点等项技术指标 ， 这些是变送器正常工作的关键。气动 企业 自动化水平很高 ， 工 艺操 作与检测仪表 密切相关 ， 工艺人 员通 变送器要保 持喷嘴挡板平行度好 ， 机械机构无松动 、 无卡死现象。 电 过检测仪表显示 的各类工艺参数 ， 如反应温 度 、 物料流量 、 容器 的压 动变送器应保证检测铝片 和平 面线 圈的正确位置 ， 调整好振荡 电流 力 和液位 、 原料 的成分等来 判断工艺生产是 否正常 ， 产品 的质 量是 的最灵敏段。 调整好调零 弹簧 的正确位置 ， 使输 出信号能线性 、 均匀 否合格 ， 根据仪表指示进行加量或减产 。 仪表指示 出现异常现象（ 指 地上升和下降 ， 无突跳现象。在调校过程 中如发现变差大或零点不 示偏 高 、 偏低， 不 变化 ， 不 稳定等 ） ， 本身包含 两种因素 ： 一是工 艺 因 稳 ， 应 重视 机械机构的紧固和装配是否正确； 如线性 差 ， 应 重视 查找 素， 仪表正确 的反 映出工 艺异 常情 况； 二是仪表 因素 ， 由于仪表某一 放大器的放大能力是否正确 。 这些如有问题 ， 一定要认真排除 ， 方可 环节 出现故 障而导致工艺参数指示与实际不符 。 这两种 因素总是混 安装使用。 淆在一起 ， 对于故障的判 断有 着非常大的难度。仪表维护人员要提 ３ ． ３ 仪表使用环境 高仪 表故 障判断 能力 ， 除 了对仪表 工作原理 、 结构 、 性 能特点 熟悉 经常保持仪表 的清洁卫生 ， 定 期对 机械滑动部件擦拭 、 加油 、 润 外， 还 需熟 悉测 量 系统 中每 一 个 环 节 ， 同时 ， 对 工 艺 流 程 及 工 艺 介 质 滑 。尤其是 在粉尘大 、 腐蚀严重的场合 ， 如锅炉房 、 化工车间的控制 的特 性 、 设 备的特性应有 所了解 ， 只有这样才能尽 快的做 到问题 的 仪表 ， 定期检查 、 擦洗 、 清洁其平衡 电机 、 同步电机 、 传 动齿轮 、 电位 解决 。 器及其他转动部件 ， 保持仪表外壳清洁和现场检 出元件 、 变送器 、 阀 ２ 自动 化 仪 表 参数 的测 量 的探 讨 门的密 封以及仪表 的电源 信号端子 、 插头插座 的清 洁 、 干燥是 维护 现场 仪表测量参 数一般分 为温度 、 压力 、 流量、 液位 四大参数 ． 工作不可缺少 的内容 ， 也是保 证仪表正常运行的重要条件 。 根据测量参数 的不 同， 来分析不 同的现场仪 表故障所在 。第一个方 结 束 语 面是在分析现场仪表故障前 ， 要 比较透 彻地 了解 相关仪表系统 的生 通过 以上对于仪表维修护理方法 的探讨 ， 我们可 以知 道对 自动 产 过程 、 生产 工艺情 况及条 件 ， 了解仪 表系 统的设计 方案 、 设 计意 化仪表 的维护工作是一项 非常重要的工作 ，由于仪表本身 的复杂 图， 仪表 系统的结构 、 特点 、 性能及参数要求 等 ； 第 二个方 面是 在分 性 ，所 以对 于它的检测与控制过程 中出现 的故障现象也 比较复杂 ， 析检查现场仪表系统故障之前 ， 要 向现 场操 作工人了解生产的负荷 所 以这就需要作 为仪表维修工作者 的我们认真学好理论知识 ， 同时 及原料 的参数变化情况 ， 查看故 障仪表 的记 录曲线 ， 进行综合分析 ， 要与实践相结合 ， 注意在实践 中不断的学习和总结经验 ， 只有这样 ， 以确定仪表故 障原 因所在 ； 第 三个方 面是 如果仪 表记录曲线为一条 才能以最快的速度判 断和处理生产过程 中仪表故 障 ， 为企业的 良好 死线 ， 或记录曲线原来 为波动 ， 现在突然变成一条直线 ； 故障很可能 运转提供坚实的基础 和保 障。 在仪表系统 。 因为 目前记录仪表大多是计算机 系统 ， 灵敏度非 常高 ， 参 考 文 献 ’ 参数 的变化能非常灵敏的反应出来 。 此时可人为地改变一下工艺参 ［ １ 】 孔祥 波． 化 工生产控 制 自动化及 仪表研 究［ Ｊ ］ ． 甘肃科 技 ， ２ ０ ０ ９ ． （ ７ ） 数， 看 曲线 变化情况 。如不变化 ， 基本断定是仪表系统 出了问题 ； 如 ５ ３ － ５ ４ ． 有正 常变化 ， 基本断定仪 表系统没有大 的问题 ； 第 四个方 面是 变化 ［ ２ ］ 厉 玉鸣． 化 工仪表及 自动化【 Ｍ】 ． 北京 ： 化 学工业 出版社 ， １ ９ ９ ９ ． （ ５ ） ２ ３ — ． 工艺 参数时 ， 发现记 录曲线 发生突变或跳 到最 大或最小 ， 此 时的故 ２５ 障也常在仪表系统 ； 第五个方面是故 障出现 以前仪表记 录曲线一直 表现正常 ，出现波动后记录 曲线变得毫无规律或使系统难 以控制 ， 甚至 连手动操作也不 能控制 ，此时故 障可能是工艺 操作系统 造成 的； 最后是 当发现显示仪表不 正常时 ， 可 以到现场 检查同一直 观仪 表的指示值 ， 如果它们差别很大 ， 则很可能是仪表系统出现故障。

《化工仪表及自动化》第五版厉玉鸣主编习题与思考题答案山东轻工业学院化学与制药过程学院应用化工技术专业叶宝庆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.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。

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。

开环控制系统分为两种，一种按设定值进行控制，如图1-2 (a)所示。

这种控制方式的操纵变量(蒸汽流量)与设定值保持一定的函数关系，当设定值变化时，操纵变量随其变化进而改变被控变量。

另一种是按扰动进行控制，即所谓前馈控制系统，如图1-2 (b)所示。