自动化仪表与过程控制技术
自动化仪表与过程控制技术
自动化仪表与过程控制技术是现代工业领域中不可或缺的重要组成
部分。它通过使用各种传感器、控制器和执行器，实现对工业过程的
自动监测和控制。本文将探讨自动化仪表与过程控制技术的发展历程、应用领域和未来发展趋势。通过对这些方面的探讨，我们可以更好地
理解自动化仪表与过程控制技术在工业中的作用和优势。
一、发展历程
自动化仪表与过程控制技术随着现代工业的发展而逐渐兴起。早期
的工业生产方式大多依赖于人工操作，劳动力的消耗较大且容易出现
人为失误。为了提高工业生产的效率和质量，人们开始探索自动化的
可能性。自动化仪表与过程控制技术的发展可以追溯到19世纪末和20
世纪初的工业革命时期。当时，蒸汽机、电力和石油化工等行业的兴
起为自动化仪表与过程控制技术的发展提供了契机。
随着计算机技术的进步，自动化仪表与过程控制技术得到了进一步
的发展和应用。计算机的出现使得工业过程的自动化程度大大提高。
传感器的应用进一步改善了对工业过程的监测能力，而控制器的发展
则实现了对工业过程的精确控制。现代自动化仪表与过程控制技术已
经广泛应用于化工、电力、机械、石油、制药等行业，并持续推动着
工业的发展。
二、应用领域
自动化仪表与过程控制技术在各个行业中都有广泛的应用。以化工
工业为例，自动化仪表与过程控制技术在化工生产过程中起到了至关
重要的作用。通过使用传感器对温度、压力、流量等参数进行实时监测，工程师可以及时了解生产过程中的变化并做出相应调整。同时，
通过控制器和执行器的配合，工厂可以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。
在电力行业，自动化仪表与过程控制技术也发挥着重要作用。电力
系统的稳定运行需要进行精确的监测和控制。自动化仪表通过对电流、电压、频率等参数的实时监测，可以帮助工程师及时发现和解决问题。同时，通过控制器对发电机组、输电线路等设备进行自动化控制，可
以提高电力系统的运行效率和稳定性。
除了化工和电力行业，自动化仪表与过程控制技术在机械、石油、
制药等行业也有广泛的应用。在机械制造过程中，通过自动化仪表的
使用，可以实现对机械设备的精确控制，提高生产的一致性和稳定性。在石油行业，自动化仪表帮助工程师监测石油开采和加工过程中的各
项指标，确保生产过程的安全和高效。在制药行业，自动化仪表与过
程控制技术用于监测药品生产中的温度、压力、液位等参数，确保产
品质量的稳定和合格。
三、未来发展趋势
随着科技的不断进步，自动化仪表与过程控制技术也将继续发展。
未来的自动化仪表将更加注重智能化和网络化。智能传感器的应用将
进一步提高监测的准确性和灵敏度。而通过网络技术的应用，工程师
可以远程监测和控制工业过程，提高工作的灵活性和效率。
此外，自动化仪表与过程控制技术还将与人工智能和大数据技术相
结合，实现对工业过程的智能化管理。通过对大量数据的分析和挖掘，工程师可以更好地了解工业过程的规律和潜在问题，从而做出更准确
的决策和优化。人工智能的应用还可以实现自动化系统的自学习和智
能化控制，进一步提高工业生产的效率和质量。
总结
自动化仪表与过程控制技术在现代工业中起到了至关重要的作用。
通过对工业过程的自动监测和控制，它帮助工程师提高了工作的效率
和质量。随着科技的不断进步，自动化仪表与过程控制技术将会继续
发展，并与智能化和网络化技术相结合，推动着工业的进步和创新。
自动化仪表与过程控制课后习题答案
第1章(P15) 1、基本练习题 (1)简述过程控制的特点。 Q：1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2)被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；3)控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4)控制过程大多属于慢变过程与参量控制；5)定值控制是过程控制的主要形式。 (2)什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成。Q：1)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按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。过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。2)组成框图： f(t) r(t) e% u(t) q(t)》, 一上fo_U捽制器一►执行器一— z(t) --------------------- ----------- 测量变送装置」------- (3))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。1)模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa、电动皿型：4~20mADC或1~5V DC。2) 数字式仪表的信号：无统一标准。 (4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。Q：是串级控制系统。方块图： 热油出 (5)过程控制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？Q：1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。2)略 (8)通常过程控制系统可分为哪几种类型？试举例说明。Q：1)按结构不同，分为反馈控制 系统、前馈控制系统、前馈•反馈复合控制系统；按设定值不同，分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。2)略 (10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？Q：1)不是这样。2)比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。
过程控制与自动化仪表
第一章绪论 1、过程控制概述 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、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，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。 过程控制通常是对生产过程中的压力、液位、流量、温度、PH值、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动尽行。 2、过程控制的特点 （1）系统由被控过程和检测控制仪表组成；（2）被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制；（5）定值控制是过程控制的主要形式。 3、过程控制的要求与任务 要求：（1）安全性：针对易燃易爆特点设计；参数越线报警、链锁保护；故障诊断，容错控制。（2）稳定性：抑制外界干扰，保证正常运行。（3）经济性：降低成本提高效率。掌握工艺流程和被控对象静态、动态特性，运用控制理论和一定的技术手段（计算机、自动化仪表）设及合理系统。 任务：指在了解、掌握工艺流程和被控过程的静态与动态特性的基础上，应用控制理论分析和设计符合上述三项要求的过程控制系统，并采用适宜的技术手段（如自动化仪表和计算机）加以实现。 4、过程控制的功能 测量变送与执行功能；操作安全与环境保护功能；常规控制与高级控制功能；实时优化功能；决策管理与计划调度功能。 5、过程控制系统的组成 被控参数（亦称系统输出）y(t)：被控过程内要求保持稳定的工艺参数； 控制参数（亦称操作变量控制介质）q(t)：使被控参数保持期望值的物料量或能量； 干扰量f(t)：作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因数； 设定值r(t)：与被控参数相对应的设定值；
过程控制与自动化仪表
第一章 1、不设反馈环节的，称为开环控制系统；设有反馈环节的，称为闭环控制系统。 2、开环控制是最简单的一种控制方式。它的特点是，仅有从输入益到输出端的前向通路，而没有从输出端到输入端的反馈通路。 3、开环控制系统的特点是：操纵情度取决于组成系统的元器件的精度，因此对元器件的要求比较高。 4、开环控制系统普通是根据经验来设计的。 5、为了实现系统的自动控制,提高控制精度，可以改变控制方法，増加反馈回路来构成闭环控制系统。 6、系统的输岀量通过测量变送元件返回到系统的输入端，并和系统的输入量作比较的过程就称反馈。 7、如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之若二者相加，则成为正反馈。 8、闭环控制系统的自动控制或者自动调节作用是基于输出信号的负反馈作用而产生的，所以经典控制理论的主要研究对象是负反馈的闭环控制系统，研究目的是得到它的普通规律，从而可以设计岀符合要求的、满足实际需要的、性能指标优良的控制系统。 9、由人工来直接进行的控制称为人工控制。 10、人在控制过程中起到了祖测、比较、判断和控制的作用，而这个调基过程就是n栓测偏差、纠正偏差”的过程。 11、液位变送器代替玻璃管液位计和人眼；控制器代替人脑；调节阀代替人手。 过程控制系统普通由自动化装置及生产装置两部份组成。生产装置包括：被控对象；自动化装置包括：变送器，控制器，执行器。 12、系统的各种作用虽:①被控变量②设定值③测量值④控制变量⑤扰动量⑥偏差 13、在生产过程中,如果要求控制系统使被控变量保持在一个生产指标上不变，或者说要求工艺参数的设定值不变，则将这种控制系统称为定值控制系统。 14、该定值是一个未知变化虽的控制系统称为随动控制系统,又称为自动跟踪系统。
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识 是现代工业控制领域最为基础，也是最为重要的一部分。在工业生产中，仪表 自动化系统可以实现生产过程的自动化控制，提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量。因此，对于从事工业自动化的工程师来说，熟悉仪表自动化的基础知识是必不可少的。 一、什么是仪表自动化 仪表自动化是一种利用各种传感器、计量元件、执行机构和控制器等，对自动 化过程的各种参数进行检测、测量、采集和控制的技术系统。通过实测信号的采集、放大、处理、转换和输出，使各种工业过程达到精确、稳定、可靠的自动化控制，以满足工业生产需求。 二、仪表自动化的组成 1. 传感器与信号调理器 传感器是仪表自动化系统的核心部分，传感器能将各种物理量转化为电工信号 输出，比如温度、压力、流量、液位等等。信号调理器则是负责将传感器输出的信号放大、滤波、线性化、隔离等等处理，以保证信号的可靠和精度。 2. 控制器 控制器是仪表自动化系统中的主要处理器，其核心在于根据传感器采集到的数据，对被控制对象进行自动控制或报警。常见的控制器有PLC、DCS、SCADA等。 3. 执行机构 执行机构是仪表自动化系统的末端执行部分，其主要功能是对被控制对象进行 调节或操作。常见的执行机构有阀门、泵、电机等。 三、常见的仪表类型与应用场景
1. 温度仪表 温度仪表用于实时检测温度变化，并将温度信号转化为工业过程所需的标准化信号。常见的应用场景有炉温、水温等工业过程的自动控制。 2. 压力仪表 压力仪表用于实时检测压力变化，并将压力信号转化为工业过程所需的标准化信号。常见的应用场景有管道、容器等工业过程的自动控制。 3. 流量仪表 流量仪表用于实时检测流量变化，并将流量信号转化为工业过程所需的标准化信号。常见的应用场景有化工、环保等工业过程的自动控制。 4. 液位仪表 液位仪表用于实时检测水平面高度，并将液位信号转化为工业过程所需的标准化信号。常见的应用场景有仓储、输送等工业过程的自动控制。 四、仪表自动化的优势 1. 提高生产效率 仪表自动化系统可以实现生产过程的自动化控制，大大提高生产效率，并将人员从单调、重复的生产过程中解放出来，转向更加高效的管理和技术操作。 2. 降低生产成本 自动化控制可以减少人为因素的干扰，降低工艺误差和废品率，最终降低生产成本。 3. 提高产品质量 仪表自动化系统可以实现对各种工业参数的实时检测和控制，最终提高产品质量和市场竞争力。
工业自动化仪表及自动化控制技术
工业自动化仪表及自动化控制技术 摘要：作为世界上最大的制造国家之一，中国的工业自动化发展已经取得了 长足的进步。目前，我国的工业自动化已经应用于各个领域，包括机械制造、电 子信息、化工、冶金、航空航天等。在工业自动化中，涉及到许多仪器设备，也 是多种多样，例如：位移传感器、温度传感器、PLC控制器、DCS控制器、PC控 制器、电机、电磁阀、气缸、压力计、流量计、以太网、CAN总线、Modbus等。 这些仪器设备都是工业自动化中不可或缺的部分，它们的发展与应用推动了我国 工业自动化行业的蓬勃发展。鉴于上述，本文将针对工业自动化仪表的原理、应 用进行深入分析探究，进而有效控制自动化技术，促进我国工业自动化持续发展。 关键词：工业生产；自动化仪表；自动化控制技术；对策措施 引言 工业自动化大幅提高了生产效率，降低了成本，同时也减少人为操作的误差，提高产品的质量和一致性；工业自动化促进了企业从传统制造向智能制造的转型，加速了工业化进程，从而促进了产业转型升级；业自动化通过优化生产过程，精 确控制物料的消耗和能源的使用，从而达到有效节能和环境的保护；工业自动化 不仅提升了企业的竞争力，同时也增强了国家的核心技术和产业竞争力，推动我 国在世界经济中的地位。 综上所述，工业自动化对于我国的发展十分重要，它不仅是现代工业化的必 然趋势，也是我国实现高质量发展的关键所在。 1 工业自动化仪表概述 1.1 工业仪表的历史 工业仪表是用于测量、监控、调节和控制工业过程和设备的设备和系统。它 们已经成为现代工业生产中不可或缺的一部分。以下是工业仪表的历史与发展。
19世纪初，随着蒸汽机和化学反应器的发明，工业生产进入了现代化阶段。 此时，工业仪表还处于萌芽状态，主要运用机械式仪表，机械式仪表是指气体、 液体涡轮流量计，涡街流量计，电磁流量计等流量计量仪表以及压力开关、差压 开关、压力变送器，差压变送器，液位开关，液位计，温湿度记录仪等工业仪器。按照不同的功能可分为：温度仪表、压力仪表、流量仪表、分析仪表、物位仪表、称重仪表、转速仪表、仪表元件、调节仪表、执行机构、显示记录、阀门类、控 制系统几大门类，这些仪表都是通过机械运动来显示物理参数的。 20世纪初，电气技术迅速发展，电气仪表开始在工业控制中发挥重要作用。 电气仪表一般指的是电气测量仪表(eleetrieal measuring instru- ments)，电 气仪表主要是指用于测量、记录和计量各种电学量的表计和仪器。按照电气仪表 的测量功能可以分为：电流表、电压表、欧姆表、功率表、功率因数表、频率表、相位表、同步指示器、电能表和多种用途的万用电表等。新型电气传感器使得工 业仪表具有更高的精度和可靠性。 从1950年代到1970年代，随着半导体和集成电路技术的发展，数字化仪表 开始出现。所谓数字式仪表就是把所有被测量(比如电压、电流、功率、电能等 模拟量)都经过采样保持、A/D转换变换成数字量以后作为被处理信号，然后采用 微机等手段来对被测量进行分析、处理、传输。数字仪表可提供更高的准确性和 灵活性，并通过数据处理和通信技术实现了与其他设备的联接和交互。 20世纪80年代以来，微型化、智能化和自动化技术的发展推动了工业仪表 的进一步革新。现代工业仪表被广泛应用于石油化工、电力、钢铁、造纸、食品、医药等领域，其功能和性能远远超过了早期的机械仪表。 总的来说，随着传感器、通信、数据处理、软件等技术的快速发展，工业仪 表正朝着更加智能化、网络化、模块化和安全化的方向进行改进和发展。 1.2工业自动化仪表的工作原理 工业自动化仪表是通过物理量传感器将被测物理量转换为电信号，然后利用 电路进行处理，并将结果以标准信号输出，供其他设备或系统进行控制和调节。 其工作原理可以概括为以下几个步骤：第一步，传感器采集被测量的物理量，例
自动化仪表与过程控制技术
自动化仪表与过程控制技术 自动化仪表与过程控制技术是现代工业领域中不可或缺的重要组成 部分。它通过使用各种传感器、控制器和执行器，实现对工业过程的 自动监测和控制。本文将探讨自动化仪表与过程控制技术的发展历程、应用领域和未来发展趋势。通过对这些方面的探讨，我们可以更好地 理解自动化仪表与过程控制技术在工业中的作用和优势。 一、发展历程 自动化仪表与过程控制技术随着现代工业的发展而逐渐兴起。早期 的工业生产方式大多依赖于人工操作，劳动力的消耗较大且容易出现 人为失误。为了提高工业生产的效率和质量，人们开始探索自动化的 可能性。自动化仪表与过程控制技术的发展可以追溯到19世纪末和20 世纪初的工业革命时期。当时，蒸汽机、电力和石油化工等行业的兴 起为自动化仪表与过程控制技术的发展提供了契机。 随着计算机技术的进步，自动化仪表与过程控制技术得到了进一步 的发展和应用。计算机的出现使得工业过程的自动化程度大大提高。 传感器的应用进一步改善了对工业过程的监测能力，而控制器的发展 则实现了对工业过程的精确控制。现代自动化仪表与过程控制技术已 经广泛应用于化工、电力、机械、石油、制药等行业，并持续推动着 工业的发展。 二、应用领域
自动化仪表与过程控制技术在各个行业中都有广泛的应用。以化工 工业为例，自动化仪表与过程控制技术在化工生产过程中起到了至关 重要的作用。通过使用传感器对温度、压力、流量等参数进行实时监测，工程师可以及时了解生产过程中的变化并做出相应调整。同时， 通过控制器和执行器的配合，工厂可以实现对生产过程的自动化控制，提高生产效率和产品质量。 在电力行业，自动化仪表与过程控制技术也发挥着重要作用。电力 系统的稳定运行需要进行精确的监测和控制。自动化仪表通过对电流、电压、频率等参数的实时监测，可以帮助工程师及时发现和解决问题。同时，通过控制器对发电机组、输电线路等设备进行自动化控制，可 以提高电力系统的运行效率和稳定性。 除了化工和电力行业，自动化仪表与过程控制技术在机械、石油、 制药等行业也有广泛的应用。在机械制造过程中，通过自动化仪表的 使用，可以实现对机械设备的精确控制，提高生产的一致性和稳定性。在石油行业，自动化仪表帮助工程师监测石油开采和加工过程中的各 项指标，确保生产过程的安全和高效。在制药行业，自动化仪表与过 程控制技术用于监测药品生产中的温度、压力、液位等参数，确保产 品质量的稳定和合格。 三、未来发展趋势 随着科技的不断进步，自动化仪表与过程控制技术也将继续发展。 未来的自动化仪表将更加注重智能化和网络化。智能传感器的应用将
自动化仪表及过程控制
第二章过程建模 ⏹本章提要 1.过程建模的基本概念 2.单容过程的数学模型的建立 3.多容过程的数学模型的建立 4.用响应曲线法辨识过程的数学模型 5.用相关统计法辨识过程的数学模型 6.用最小二乘参数估计方法的系统辨识 ⏹授课内容 第一节基本概念 在过程控制系统的分析和设计中,过程的数学模型是极其重要的基础资料;所以,建立过程的数学模型对于实现生产过程自动化有着十分重要的意义; 一个过程控制系统的优劣,主要取决于对生产工艺过程的了解和建立过程的数学模型; 1.基本概念 ✧被控过程-----指指正在运行中的多种多样的工艺生产设备;P11 ✧被控过程的数学模型-----指过程在各输入量包括控制量和扰动量作用下,其 相应输出量被控量变化函数关系的数学表达式;P11 ➢过程模型的两种描述形式： ●非参量形式：即用曲线或数据表格来表示形象、直观,但对进行系统的 设计和综合不方便; ●参量形式：即用数学方程来表示方便,描述形式有：微分方程、传递函 数、差分方程、脉冲响应函数、状态方程和观察方程等; ➢过程控制系统方框图： ✧内部扰动基本扰动-----通常是一个可控性良好的输入量,选作为控制作用, 即调节器的输山量ut作为控制作用;基本扰动作用于闭合回路内,所以对系 统的性能起决定作用; ✧外部扰动------其他的输入量则称为扰动作用f1t～f n t;外部扰动对过程控制 也有很大影响; ✧输入量-----u1t、u2t、、、u n t,f1t、f2t、、、f n t
✧输出量-----y1t、y2t、、、y n t ✧通道-----被控过程输入量与输出量之间的信号联系; ✧控制通道-----控制作用与被控变量之间的信号联系; ✧扰动通道-----扰动作用与被控变量之间的信号联系; 注：xt为系统的设定值给定值、比较值 ✧单输入单输出系统------ ✧多输入单输出系统------ ✧多输入多输出系统------需要解耦控制 ➢过程的阶跃响应曲线： 注：大多数被控过程特性的特点是被控量的变化往往是不振荡的、单调的、有时延的和惯性的; 上图表示在输入扰动x其实应该是u或f作用下,输出y被控量的具有时延的响应; ✧自衡过程-----过程对扰动的响应有时延,被控量变化最后达到新的平衡,即 过程具有自平衡能力;如图2—2a所示； ✧无自衡过程-----被控量不断交化最后不再平衡下来,过程无自平衡能力;如 图2—2b所示; 2.建立过程数学模型的目的 ●设计过程控制系统和整定调节器参数; 过程控制系统设计时选择控制通道、确定控制方案、分析质量指标、探索最优工况以及调节器参数的最佳整定都是以被控过程的数学模型为重要依据的; ●指导生产工艺设备的设计; 确定有关因素对整个被控过程特性的影响,从而提出对生产设备的结构设计的合理要求和建议; ●进行仿真试验研究; 不需要建造小的物理模型,只要根据过程的数学模型通过计算机进行仿真试验研究; 3.被控过程数学模型的应用与要求 ➢被控过程数学模型的部分应用与要求可见表2—l所示;
自动化仪器仪表与控制技术
自动化仪器仪表与控制技术 摘要：目前，工业生产领域应将自动化控制技术在仪器仪表中的应用作为关 键课题，积极加强研究、探讨与实践，一方面既要客观、全面地认识自动化控制 技术对工业仪器仪表的优势，另一方面应采取科学、合理的工业仪器仪表自动化 控制技术应用策略，切实提升工业仪器仪表的功能和自动化水平。 关键词：自动化；仪器仪表；控制技术 1自动化控制技术对工业仪器仪表的优势 （1）提高仪器仪表的运行效率。自动化控制技术可以实现仪器仪表的自动 化操作和控制，减少或消除了人工干预的需要。通过自动化控制，可以实现仪器 仪表的快速、准确、稳定的运行，提高生产效率。（2）降低人工成本、增强工 业生产安全保障。自动化控制技术可以减少对人工操作的需求，降低了人工成本。同时，自动化控制系统能够实时监测和控制生产过程中的各种参数，及时发现和 处理异常情况，提高了工业生产的安全性和可靠性。（3）提高生产控制精度、 确保工业生产品质[1]。自动化控制技术可以实现对仪器仪表的精确控制，提高 生产过程的稳定性和一致性。通过自动化控制，可以减少人为因素对生产过程的 影响，确保产品的质量和一致性。 2自动化仪器仪表与控制技术 2.1系统的集成技术 对于自动化仪器仪表的全面自动化控制，需要通过集成不同的功能模块和组 件来实现。系统的集成技术包括硬件和软件的集成，通过合理设计和组织，将各 个组件和功能模块有机地结合在一起，实现系统的高效运行和协同工作。在硬件 集成方面，需要将各个传感器、执行器、控制器等硬件设备进行连接和组合，形 成一个完整的控制系统。这涉及到电气连接、信号传输、电源供应等方面的工作。通过合理的布线和连接，确保各个设备可以正常工作，并且能够实现数据的传输
过程控制与自动化仪表知识点
1.过程控制系统由被控过程和自动化仪表两部分组成。 2.自动化仪表按能源形式分为：液动、气动和电动。按信号类型分为：模拟式和数字式。 3.模拟仪表的信号可分为气动仪表的模拟信号与电动仪表的模拟信号。 4.气动仪表的输入/输出模拟信号统一使用0.02~0.1MPa 的模拟气压信号。 5.按照国际电工委员会规定，过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mA DC ，负载电阻为250Ω；模拟直流电压信号为1~5V DC 。DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表就是这种信号标准。 6.气动仪表与电动仪表的能量供给分别来自于气源和电源。 1.过程参数检测仪表通常由传感器和变送器组成。 2.引用误差计算公式：%100x x min max ⨯-∆=γ（其中△为最大绝对误差，等于实测值x 减真值a x 的最大差值，即a1x x -=∆，min max x x 与为测量表的上下限值） 3.精确度及其等级：最大引用误差去掉“±”与“%”。例：±5%的精度等级为0.5。 4.热电阻在500℃以下的中、低温度适合作测温元件（理解公式()()[]00t t 1t -+=αR R ，其中R(t)为被测温度t 时的电阻值；R 0为参考温度t 0时的电阻值，通常t 0=0℃，α为正温度系数）；金属热电阻适用于-200℃~500℃； 热敏电阻为-50~300℃。 5.热电阻接线有二线制、三线制、四线制三种接法，其中三线制可利用电桥平衡原理消去导线电阻。 6.热敏电阻由于互换性较差，非线性严重，且测温范围在-50~300℃左右，所以通常较多用于家电和汽车的温度检测和控制。 7.由于热电偶具有测温精度高、在小范围内线性度与稳定性好、测温范围宽、响应时间快等优点，因此在工业生产过程中应用广泛。当温度高于2000℃时热电偶不能长期工作，需采用非接触式测温方法。 8.当被测为运动物体时，采用非接触式测温方法。 体积流量表示瞬时流量与累积流量：瞬时：A A A υυ==⎰d q v 累积：⎰=t 0v v dt q Q 质量流量表示瞬时流量与累积流量：瞬时：v m q q ρ= 累积：v m Q Q ρ=（ρ为流量密度） 标准状态下的体积流量：n v n m vn /q /q q ρρρ==（n ρ为标准状态下气体密度） 9.典型流量检测仪表有容积式流量计、速度式流量计、直接式质量流量计。 10.红外式气体检测仪缺点：①不能保证被测组分的含量与电容量一定存在线性关系；②它不能用于对双原子分子气体（如氧气、氯气等）和单原子分子气体（如氩气等）的检测；③一台仪表只能检测一种被测气体的成分。 11.氧气成分检测常用的检测方法有热磁式、电化学式等。
自动化仪器仪表与控制技术分析
自动化仪器仪表与控制技术分析 摘要：随着中国社会的不断发展，自动化技术广泛应用在各个领域，为其发 展提供了强有力的支持，但在实际的应用过程中依然面临着一些问题，制约了其 应用与发展。基于此，本文针对自动化仪器仪表与控制技术进行探讨分析，以供 参考。 关键词：仪器仪表；自动化控制；应用 引言 随着我国经济与科技迅猛发展，自动化控制技术的应用范围越来越大，对我 国社会产生了积极的有意义和深远的影响。与此同时，仪器仪表在自动化控制技 术的加持下，大大提升了自身的价值，有助于进一步提升电力领域发展的质量和 效率。因此，需要继续加大技术支持，不断提升和优化自动化控制技术，扩大其 应用范围，更好地促进相关领域的发展，为其注入源源不断的生机与活力，推动 我国自动化控制技术朝着更高、更强的方向发展。 1自动化仪器仪表的应用优势 一是自动化仪表的储存功能更科学、合理。现阶段，所用的大多数自动化仪 表都具备储存和记录的能力，而且这种功能不会因为时间的原因而丢失。自动化 仪表不但优化了储存功能，而且科学地对其运行状况做出了合理的调整，为以后 的工作提供了更有利的条件。二是自动化的仪器可以极大地提高数据的运算和运 算能力。在计算机技术的支持下，自动化仪表的运算和处理能力有了明显的提高。即使是在高速运转的情况下，自动化的仪器设备在数据处理上也比常规的设备更 精确。三是自动化的仪器设备使程序设计更具扩展性[1]。在自动化设备中，它的 处理系统中，最重要的是计算机的处理，它通过逻辑设计来提高软件的运行效率，既可以对工业上的缺陷进行科学的修复，又可以使企业的运行更好。随着科技和 人类的认识水平的提高，自动化仪器的编程设计越来越具有扩展性。
仪表自动化专业课程
仪表自动化专业课程 【仪表自动化专业课程】从基础到实践的探索 Introduction 仪表自动化是现代工程领域的重要组成部分，它涉及到各个行业的自动化过程控制和测量技术。本文将从仪表自动化的基础知识、实践案例及未来发展趋势三个方面，全面探讨仪表自动化专业课程。 1. 仪表自动化的基础知识 1.1 仪表自动化的概念与定义 仪表自动化是指利用各类仪器仪表、传感器和控制装置，在工业过程中进行自动化控制和测量的技术手段。它涵盖了传感器、信号调节与整形、数据传输与处理以及控制系统等多个方面。 1.2 仪表自动化的重要性和应用领域 仪表自动化在化工、电力、石油、航空航天等行业中扮演着重要的角色。它不仅可以提高生产效率和保证产品质量，还能降低人力成本和资源消耗，对于现代工业的可持续发展至关重要。 1.3 仪表自动化的基本原理和技术 仪表自动化的基本原理涉及到传感器原理、信号调节与整形、数据传
输与处理以及控制系统等技术。利用传感器获取被测量参数的数据， 经过信号调节与整形后，传输到控制系统进行分析与处理，并根据结 果控制执行机构的动作。 2. 仪表自动化的实践案例 2.1 温度测量与控制 温度是工业过程控制中常见的被测量参数，如炼油、制药、化纤等生 产过程中的温度控制。仪表自动化课程应该包含温度测量原理、传感 器选型、控制回路设计和实践案例，以便学生能够全面理解和掌握温 度测量与控制的关键技术。 2.2 压力测量与控制 压力是工业过程中另一个重要的被测量参数，如石油化工、电力和空 气压缩机等领域。仪表自动化课程应该包含压力传感器的原理与选型、控制阀的选择与调节以及压力控制系统的设计与应用等内容，使学生 能够熟悉压力相关技术并应用于实际工程案例。 2.3 流量测量与控制 流量是许多工业过程中必须监测和控制的关键参数，如供水系统、燃 气管道和化学反应器。仪表自动化课程应该包含流量测量原理、传感 器选型、流量控制阀的选择与调节以及流量控制系统的设计与应用等 内容，使学生能够掌握流量测量与控制的核心技术。
工业自动化仪表与过程控制分析
工业自动化仪表与过程控制分析 摘要：随着科技的高速发展，自动化技术逐渐运用于多个领域，尤其是工业 领域。在工业化生产中，采用自动化仪表及自动化控制技术，不仅能够提升产品 的产量及质量，也有利于保障生产的安全性与稳定性。根据当前我国工业自动化 仪表与自动化控制技术的发展情况来看，该技术在使用过程中仍旧存在有多种问题，导致生产活动难以高效开展。基于此，本文针对工业自动化仪表与过程控制 进行探讨分析，以供参考。 关键词：工业自动化仪表；过程控制；简要分析 引言 近些年科学技术的发展带动了自动化技术的广泛运用，工业生产逐渐朝着自 动化、智能化推进，不仅大大的为企业节约了人力成本，带来了巨大的经济效益，也使得工业生产效率和质量都大大提升。要想推动工业自动化仪表的发展需要不 断创新自动化控制技术，结合计算机网络技术及电子技术，改变传统落后的生产 模式，使得生产更加先进化、智能化，从而降低生产成本，增加利润空间，促进 工业企业的长远发展。 1工业自动化仪表和自动化技术的特点 1.1工业自动化仪表特点 谈到工业自动化仪表的特点，不得不讨论一下工业自动化仪表测量技术的分类。工业自动化仪表测量技术分两种类型，一种是传统的被动式测量仪表，一种 是当前普遍使用的主动式测量仪表。被动式测量仪表的特点是：根据整个自动化 控制系统的测量需求，在相应的位置安装好所需仪表，根据功能不同分为压力表、流量表、温度表等，通过对这些仪表所测量的数据进行处理与传递，以传递到整 个工业自动化的自动控制系统中，从而进行数据统计分析其整个运行控制体系可 能存在的问题、故障或安全隐患[1]。主动式测量仪表的特点是：自动化控制系统
自动化仪表与过程控制课程设计
自动化仪表与过程控制课程设计 引言 自动化是现代科学技术的重要分支之一，是制造业和生产过程中提高企业自动化水平的重要手段。而在自动化过程中，仪表的作用愈发重要，是自动化控制的重要组成部分。因此，在工科专业中，自动化仪表与过程控制课程的设计至关重要。 本文将介绍一份适用于大学本科工科专业的自动化仪表与过程控制课程设计，主要针对课程设置、课程内容及教学方法进行说明。 课程设置 本课程适用于大学自动化、机电、电子等工科专业及相关专业的本科生。设置为必修课程。 课时数：64学时，分为48学时的理论课和16学时的实验课。 课程内容 第一章仪表基础知识 1.1 仪表的定义及分类 1.2 量的概念 1.3 误差及其类型 1.4 仪表的精度 1.5 温度补偿技术 1.6 信号变换与传输
第二章传感器 2.1 传感器的概述 2.2 压力传感器 2.3 温度传感器 2.4 液位传感器 2.5 光电传感器 2.6 传感器的选择和应用 第三章过程控制基础 3.1 进程控制的基本概念 3.2 线性控制系统 3.3 非线性控制系统 3.4 离散控制系统 3.5 工艺数学模型 3.6 控制系统的组成要素 第四章模拟控制技术 4.1 信号的超前/滞后、反向作用及校正4.2 模拟控制系统的组成 4.3 PID控制器 4.4 模拟控制器的调节 4.5 工业过程控制的典型应用 第五章数字控制技术 5.1 数字控制系统的组成 5.2 采样定理及信号处理 5.3 数字控制器
5.4 数字化控制系统的参数调节 5.5 数字化控制器的应用 第六章实验 6.1 传感器基本实验及性能测试 6.2 测量实验 6.3 PID控制实验 6.4 数字化控制实验 教学方法 本课程采用理论授课与实验相结合的教学方法。理论授课重点讲解基础理论知识，注重理论与实际应用的结合，引导学生了解自动化及仪表测控原理，为后续应用理论打下基础。 实验课重点围绕课程内容，从器件的使用、检测及调整、故障分析与处理等角 度进行讲解，让学生实际操作并获得实际经验。 在平时教学过程中，老师应设置互动环节，引导学生思考、发问、交流，以达 到更好的教学效果。 结论 本课程紧紧围绕自动化及仪表测控原理进行设计，注重理论与实际应用的结合，能够提高学生对自动化仪表及过程控制的认识，为计算机科学与技术这一专业领域的发展培养更多的专业人才。同时，本设计能够为其他专业课程的设计提供参考。
过程控制与自动化仪表
过程控制与自动化仪表 简介 过程控制是指通过测量与调节技术来实现对工业过程的控制，以达到预定的工艺要求。而自动化仪表则是过程控制中不可或缺的一部分，它用来测量、记录和控制各种过程变量，为过程控制提供准确的数据与反馈信息。本文将对过程控制与自动化仪表进行详细介绍。 过程控制 过程控制是指对工业过程进行监测与调节，以实现所需的 工艺要求。过程控制可以分为两种类型：开环控制和闭环控制。 开环控制 开环控制是一种基本的控制方式，它仅通过设置一组固定 的控制参数来实现对工业过程的控制。开环控制没有反馈机制，因此无法对过程中的变化进行实时调节。这种控制方式适用于对过程中变化不大的情况，例如温度或压力稳定的控制。
闭环控制 闭环控制是一种更为高级的控制方式，它通过测量过程变量并与设定值进行比较，然后根据比较结果进行调整。闭环控制能够实时监测过程中的变化，并通过反馈机制来调整控制参数，使得过程保持稳定。这种控制方式适用于对过程变化较大的情况，例如温度、液位或流量等。 自动化仪表 自动化仪表是过程控制中的核心设备，用于测量、记录和控制各种过程变量。自动化仪表通常由传感器、执行器和控制器组成。 传感器 传感器是自动化仪表中最基本的部件，用于将物理量转换为电信号。常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器等。传感器的选择需要根据需要测量的物理量和工艺要求来确定。
执行器 执行器是用于控制过程变量的设备，它根据控制器的指令进行动作。常见的执行器包括电动阀、电动调节阀、气动执行器等。执行器的选择需要考虑控制要求、工作环境和应用场景等因素。 控制器 控制器是自动化仪表的核心，用于接收传感器的信号并根据设定值进行控制。常见的控制器有PID控制器、PLC控制器等。控制器的选择需要根据控制要求和控制策略来确定。 过程控制与自动化仪表的应用领域 过程控制与自动化仪表广泛应用于各个工业领域，包括石化、制药、电力、冶金等。以下是一些典型的应用领域： 石化工业 在石化工业中，过程控制与自动化仪表用于监测与控制各个工艺单元，例如蒸馏塔、反应器、炉窑等。通过实时监测和控制，可以提高生产效率、降低能耗，并保证产品质量。
工业自动化仪表与自动化控制技术
工业自动化仪表与自动化控制技术 工业自动化是现代工业生产的一种先进的生产方式和技术手段，它是以计算机为基础，以先进控制技术和先进通信技术为支撑，实现产品生产的自动化、集成化、规模化的生产 方式。其中，工业自动化仪表和自动化控制技术扮演着核心角色，是工业自动化中不可或 缺的组成部分。 工业自动化仪表的功能是测量、控制、调节生产过程中的各项参数，例如温度、压力、液位、流量、pH值等，根据测量结果进行反馈控制，实现生产过程的自动控制。同时，工业自动化仪表还能够进行数据采集、传输、处理和显示，为工业自动化系统提供必要的数 据支持和人机交互界面。 工业自动化控制技术是实现自动化控制的一种技术手段，包括传统的模拟控制和现代 数字控制。模拟控制是通过模拟信号进行控制，常用的有PID控制、比例控制、积分控制 和微分控制等；数字控制是通过以数字信号为基础的控制体系进行控制，常用的有PLC控制、DCS控制和SCADA控制等。这些控制技术结合工业自动化仪表可以实现对工业自动化 生产过程的控制与优化，提高设备的自动化程度，提高生产效率和产品质量。 工业自动化仪表和自动化控制技术在工业生产中广泛应用。例如，在炼油、化工、钢铁、能源等行业中，工业自动化仪表和自动化控制技术可以实现对生产过程中的温度、压力、液位、流量、pH值等参数的监测和控制，调节生产过程的工艺参数，提高生产效率和产品质量。在制造业中，工业自动化仪表和自动化控制技术可以实现对生产过程中的机器人、设备、传送带等设备的控制，提高生产效率和产品质量。 工业自动化仪表和自动化控制技术的发展趋势主要表现在以下几个方面： 1. 仪表智能化。随着人工智能技术的发展，仪表将变得越来越智能化，具备自学习、自适应等功能，有望实现对生产过程的自主控制。 2. 控制器网络化。工业自动化控制器将变得越来越网络化，越来越容易与其他控制 设备进行通信和数据交换，实现生产过程的全面协同控制。 3. 实物虚拟化。通过虚拟技术将生产设备、工艺流程、生产过程等实物元素实现虚 拟化，以实现对生产过程的全面监测和精细控制。 4. 数据分析化。通过对生产过程中的大量数据进行分析，实现对生产过程的数据化、智能化分析和预测，以提高生产效率和产品质量。 总之，工业自动化仪表和自动化控制技术是现代工业生产中不可或缺的技术手段，随 着科技的不断进步和技术的日益成熟，其在未来的发展空间不断扩大，将为人类社会的现 代化生产方式和生活方式带来无限的可能性。
工业自动化仪表与自动化控制技术
工业自动化仪表与自动化控制技术 1. 引言 1.1 工业自动化仪表与自动化控制技术的概述 工业自动化仪表与自动化控制技术是现代工业生产中不可或缺的重要组成部分。随着科技的不断进步，工业自动化技术也在不断的发展和完善。工业自动化仪表是用来测量、监控和控制工业生产过程中各种参数的设备，通过精确的数据采集和分析，实现对生产过程的可视化和智能化控制。而工业自动化控制技术则是将各种自动化设备和系统整合起来，实现对整个生产过程的自动化控制和优化。 工业自动化仪表与自动化控制技术的发展，为工业生产带来了巨大的变革和提升。它们能够提高生产效率、降低生产成本、提升产品质量，同时还可以提高生产安全性和环保性。 随着信息技术和通信技术的不断进步，工业自动化仪表与自动化控制技术也在不断演化。从最初的简单控制系统到现在的智能化、网络化控制系统，工业自动化技术已经成为现代工业生产中的重要支柱之一。 在未来，随着人工智能、大数据、物联网等新技术的应用，工业自动化仪表与自动化控制技术将会迎来更加广阔的发展空间。它们将继续推动工业生产向着更智能、更高效、更可持续的方向发展，助力工业领域实现更好的发展和蓬勃的未来。
2. 正文 2.1 工业自动化仪表的发展历程 工业自动化仪表的发展历程可以追溯到工业革命时期的18世纪末期。当时，人们开始意识到自动化技术可以提高生产效率，并减少劳动力成本。最早的自动化仪表是简单的机械装置，用于监测和控制生产过程中的一些基本参数，比如温度、压力和流量等。 随着科学技术的不断进步，20世纪初，电子技术的应用使得自动化仪表的功能得到了进一步拓展。传感器、执行器和控制器等设备的出现，使得自动化控制系统可以实现更加精确的监测和控制，从而大大提高了工业生产的自动化水平。 在20世纪后期，随着计算机技术的飞速发展，工业自动化仪表开始与计算机技术相结合，形成了现代工业自动化系统。这些系统不仅可以实现更加复杂的监测和控制功能，还可以实现数据的实时采集和分析，为工业生产提供了更多的信息支持。 未来，随着人工智能技术和物联网技术的不断发展，工业自动化仪表将会变得更加智能化和网络化。工业生产将更加高效、智能和可持续发展。 2.2 工业自动化控制技术的应用领域 工业自动化控制技术的应用领域非常广泛，涵盖了许多不同的行业和领域。一些主要的应用领域包括：
电气自动化仪器仪表控制技术
电气自动化仪器仪表控制技术 摘要：随着时代的发展，市场上的电气自动化仪表越来越先进，功能越来越 突出，新产品以其优良的性能和更多的功能得到了广泛的认同。电气自动化仪表 的控制是一项十分重要的工作，利用有关技术把它做好，就显得尤为重要。通过 对电气自动化仪表的控制技术进行优化，可以提高工业生产的自动化程度。本文 主要介绍了电气自动化仪表的控制技术。 关键词：电气系统；自动化仪器仪表；控制技术 中图分类号：TM76 文献标识码：A 引言 随着经济社会的飞速发展，电气自动化仪表控制技术被越来越多地运用到化 学工业当中，既降低了手工控制所带来的误差，并促进工业不断向前发展，提高 企业经济社会效益。而在我国化工企业中，电气自动化仪表控制系统是实现生产 过程优化和提高经济效益的重要手段之一，也成为化工行业现代化管理与创新的 关键。 1自动化仪器仪表的控制技术类型 1.1传感控制技术 在电气自动化生产中，传感技术是一种重要的仪表控制技术，它是一种比较 古老的控制技术，它是根据传感器的工作原理，向用户发出指令，从而达到对各 种设备的有效控制，从而推动了电气自动化地发展。在感应控制中，其具体的信 号流程是：首先，对所采集的信号进行运算，放大，再由变频器对数模进行变换，再利用比较器对其进行整形，把这些信号变换成数字，再把它们传送到微处理器，
从而达到特殊的控制效果。在电气自动化领域，传感器技术能够预测和控制技术，从而提高电气自动化的效率和经济效益。 1.2智能技术 随着网络技术的飞速发展，仪器仪表已经渗透到了人类的各个方面，也给人 类的生活带来了很大的变化，在电气设备的控制方面，智能技术的应用也是非常 重要的。在实际应用中，将智能技术应用到自动控制系统中，可以极大地提高自 动化程度，提高整个系统的工作效率。比如，在相关的电网运行中，以智能技术 为基础的自动化设备，可以根据设备的实际情况，进行相应的调整。 1.3系统集成技术 “系统一体化”，就是通过通讯的作用，使电气自动化仪表达到设计工业语言、提高产品功能、推动多种工业设备的融合，以及利用工业计量手段对整个工 业生产流程进行集约化的控制。在某些工业企业的大规模生产中，往往会使用系 统集成技术来进行仪表的控制，这是实现效益化生产的关键，可以提高产品的质 量和效率。 1.4人机界面技术 在电气自动仪表的控制系统中，人机接口技术也起到了很大的作用。在这个 智能技术发达的年代，机器已经成为一个典型的东西，但是，机器本身就是一个 太过机械的东西，虽然它一直在进步，但是，它还需要人类的参与。在这种情况下，就需要使用人机接口技术了，这是一种可以让人在操作的时候，通过接口来 完成操作，而电气设备的操作也是由人机接口来完成的，所以要做好接口，才能 真正地提高电气设备的控制能力。 1.5智能化控制技术 智能控制技术是以人工智能为基础，将计算机技术和精密传感器技术结合起 来的，它的优点是精度高，所以它的自动化控制非常的精确，而且还可以减少设 备的能耗，提高了实际的控制效果，提高了电力系统的使用效率和效益。
自动化仪表与过程控制
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与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X 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X围中最大的绝对误差和该仪表的测量X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X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X围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温X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,工作原理以与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、放大电路与反馈电路三部分. 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