控制仪表及装置复习总结
检测技术与仪表复习总结
检测技术与仪表复习总结检测技术与仪表复习总结一1.控制装置与仪表的分类按能源分：电动、气动、液动和混合式；按功能实现原理：模拟控制装置与仪表和数字装置与仪表；模拟的按结构形式分为：基地式，单元组合式，组件组装式。
2.控制的三要素：传感器，控制器，执行器3.电信号种类：模拟信号，数字信号，频率信号，脉宽信号用最多的是电模拟信号。
电模拟信号有：直流电流信号，直流电压信号，交流电流信号，交流电压信号。
4.用直流电流信号时，所有仪表必须串联连接。
适于远距离传输。
直流电压并联。
5.活零点的意义：便于检验信号传输线有无断线及仪表是否断电；使半导体器件工作在较好的工作段；使制作具有本质安全防爆性能，使节约传输线的两线制变送器成为可能。
（有利于识别断电，断线等故障，且为实现两线制提供了可能性）。
6.信号制：指在成套系列仪表中，各个仪表的输入输出信号采用何种统一的联络信号的问题，只有采用统一信号才能使各个仪表间的任意连接成为可能。
上（下）限：测量或检测过程中量程的最大（小）值；意义：适当选取提高灵敏度准确度。
7.国标统一信号：DC4-20mA，DC1--5V。
8.二线制和四线制：区别：四线制供电电源与输出信号分别用两根导线传输，供电电源可以是AC220V或者DC24V，输出信号可以是真零点0-10mA或活零点4-20mA。
而二线制同变送器连接的导线只有两根，这两根导线同时传输电源和输出信号，电源、变送器和负载是串联的，信号电流必须采用活零点电流。
应用场合：四线用于对电流信号的零点及元器件的功耗没有严格要求的场合；二线用于低功耗的场合。
可否互换：二线制可以转换为四线制，四线制不一定能转换为二线制，实现二线制必须满足：采用有活零点的电流信号；必须是单电源供电。
具备的基本元素：测量变送环节，控制器，执行机构二1.一个完整的过程调节系统时，传感器在两方压力共同作变送器：对被控参数进行测量用下产生位移（或位移的趋和信号变换势），这个位移量和两个腔室压控制器：将给定值与被控参数力差（差压）成正比，将这种进行比较，运算位移转换成可以反映差压大小执行机构：将控制器的运算输的标准信号输出。
控制仪表及装置复习要点及习题
概论思考题与习题0-1 控制仪表与装置采用何种信号进行联络？电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？0-2 说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。
0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？0-3 什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？0-4 安全栅有哪几种？它们是如何实现本质安全防爆的？第一章思考题与习题1-1 说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。
1-2 调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。
在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。
如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？1-3 如何用频率特性描述调节器的调节规律？分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。
1-4 什么是比例度、积分时间和微分时间？如何测定这些变量？1-5 某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？1-6 说明积分增益和微分增益的物理意义。
它们的大小对调节器的输出有什么影响？1-7 什么是调节器的调节精度？实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？为什么？1-8 某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值I i=I0=4mA，δ=200%，T I=T D=2min，K D=10。
在t=0时输入ΔI i=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s 时：（1）PI工况下的输出值；（2）PD工况下的输出值。
1-9 PID调节器的构成方式有哪几种？各有什么特点？1-10 基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？1-11 在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？1-12 试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。
过程控制及自动化仪表总结
练习题
一台具有比例积分控制规律的DDZ-III型控制器， 其比例度δ为200%时，稳态输出为5mA。在某瞬 间，输入突然变化了0.5 mA，经过30s后，输出由 5mA变为6mA，试问该控制器的积分时间TI为多 少？
比例积分控制器，列写出PI控制算式。KP =1， TI=2分钟，当输入是幅值为A的阶跃信号时，2分 钟后输出的变化量是多少？
练习题
什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？
练习题
什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？ 用于测量的仪表都有测量范围，测量范围的最 大值和最小值分别称为测量上限和测量下限， 量程是测量上限值和测量下限值的差，用于表 示测量范围的大小。 已知上、下限可以确定量程，但只给出量程则 无法确定仪表的上、下限以及测量范围。
4、简单控制系统
n 了解简单控制系统的结构、组成及作用 n 掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般 原则 n 了解各种基本控制规律的特点及应用场合 n 掌握控制器正、反作用确定的方法 n 掌握控制器参数工程整定的方法
主要内容
★分析给定的系统 ★制定控制方案 被控对象、被控变量、操纵变量、执行器、控制器 ★画出控制系统的方框图 ★选择执行器的气开、气关 ★选择控制器的控制规律
差压式液位计的工作原理是什么？当测量密闭 有压容器的液位时，差压计的负压室为什么一定 要与气相相连接？
练习题
差压计三阀组的安装示意图如图所示， 它包括两个切断阀和一个平衡阀。 安装三阀组的主 要目的是为了在开 停表时，防止差压计单向受到很大的 静压力，使仪表产生附加误差，甚至 损坏。为此，必须正确地使用三阀组。 具体步骤是：
★选择控制器的正作用、反作用
自动化仪表复习总结2015冬
内容总结一：仪表仪表的发展：DDZ, QDZ，DCS，FCS （等术语），检测变送的功能：转化为标准信号：24V DC电源供电，4~20 mA 电流信号（活零点），1~5V DC 电压信号，250欧姆转换；气动执行器20~100 Kpa仪表的指标（精度，特性曲线，零点，量程，测量范围，响应时间），精度和相对误差/绝对误差的关系p7 ~p111.检测变送仪表。
变送的原理温度：热电偶(原理，中间导体定律，补偿导线，冷端补偿的有关概念)，常用标准热电偶的热电特性图。
习题热电阻（原理，类型，测温范围，型号意义）压力：压力的定义（表压，绝压，差压各种表述之间的关系）p41,差压测液位（测压点位置不同引起的迁移）压力表3去。
测量范围的确定1/3~2/3流量：各种流量计测量特点、分类p56；差压（孔板）流量计p58，转子流量计的测量特点，差压（孔板）流量之间的计算（习题），涡街原理。
液位：差压测液位，迁移的判断。
P702．执行器：结构（执行机构+调节机构），调节阀气开气关选择原则p178调节阀的流量特性：定义（影响因素）；分类：固有+工作; 可调比串联管道工作时，分压比s 的变化，对流量特性的影响。
流量特性的选择：依据过程特性+配管情况+负荷情况 p181安全火花防爆系统: 两个条件 P1902. 控制仪表（调节器）：正反作用的定义，控制框图，控制分析调节器调节规律：调节器的调节规律就是输出量与偏差之间的函数关系。
二. 控制（调节）仪表：1．模拟：PID 调节器的数学表达式：)11()(s T s T K s G d i c ++= PID 调节器的阶跃响应特性重点：比例积分特性，图形特点，Kc Ti 的判断， 公式计算2、智能仪表数字PID ，位置式，增量式。
公式！！数字控制系统的改进：积分饱和产生的原因，防积分饱和措施 P228三、控制：控制系统的分类（定值 伺服 程序）。
(0)01()()[()()]tc Di de t u t K e t e t dt T u T dt =+++⎰01()[()()]t p iy t K e t e d y T ττ=++⎰1. 控制原理负反馈+稳定运行稳定运行：各环节增益之积保持不变2．控制指标各单项指标（习题）3．控制对象锅炉4．控制结构：反馈控制（经典PID），正反作用，调节机理叙述。
控制装置与仪表
四、连续生产过程控制的数字控制装置
1.数字调节器
按控制回路数分：
1) 单回路调节器 2) 多回路调节器
按控制规律分：
1) PID调节器；
2) PID参数自整定调节器；
3) 自适应调节器； 4) 模糊控制器；
5) 智能调节器等。
第一节 控制装置与仪表的分类
2.工业控制计算机 (1)工业控制计算机的构成 (2)工业控制计算机的特点 (3)高性能特点的PC/104总线工控机 (4)PC_Based控制 3.分散控制系统
三、现场总线通信
1.传统DCS与FCS的区别（图1-4-5和图1-4-6） 2.完整控制回路中信号的传送过程（图1-4-7） 3.现场总线控制系统的工作原理（图1-4-8）
图1-4-5 传统DCS接线方式
图1-4-6 FCS接线方式
图1-4-7 使用FCS仪表功能块构成控制回路示意图
图1-4-8 使用FCS控制仪表的模块及层次示意图
四、电压信号的辅助作用 五、活零点的含义 六、四线制与二线制
1.四线制（图2-2-1） 2.二线制（图2-2-2）
七、数字控制装置与仪表信号的标准化
图2-2-1 四线制传输
图2-2-2 二线制传输
第三节 控制装置与仪表的干扰及抑制
一、干扰的来源与形式
1.干扰的来源 (1)经过漏电电阻耦合 (2)经过公共阻抗耦合 (3)电场耦合（图2-3-1） (4)磁场耦合（图2-3-2） 2.干扰的形式 (1)串模干扰（图2-3-3） (2)共模干扰（图2-3-4）
图1-3-1 应用电流信号时，仪表之间的连接
第三节 模拟信号制及供电方式
这种串联有以下缺点： 1)一台仪表损坏或需增减接收仪表时，将影响其他仪表工作。 2)由于串联工作，所以调节器、变送器等的输出端均处于高电位工 作，输出功率管易损坏，降低了仪表的可靠性。 3)几台仪表串联工作时，由于每两台仪表相接的端子电位相同，因 此在串联时需检查每台仪表的电路电位是否正确，这就对设计者和 使用者在技术上提出了较。 3.直流电压信号（图1-3-2） 4.信号上下限大小的比较
仪表测控知识点总结大全
仪表测控知识点总结大全仪表测控技术是指利用仪器和控制系统对物理量进行测量和控制的一种技术。
在现代工程领域，仪表测控技术起着至关重要的作用，它涉及到电子技术、自动化技术、通信技术等多个领域，是现代工程技术中的一个重要方面。
1. 仪表测控基础知识1.1 仪表测控系统仪表测控系统是指根据需要对被控对象进行测量、监视、记录、报警和控制的一种系统。
它包括测量仪表、信号调理、控制器、执行机构等组成部分。
根据控制对象的不同，仪表测控系统可以分为机电仪表测控系统、液压仪表测控系统、传感器仪表测控系统等。
1.2 仪表测量仪表测量是指通过仪器对物理量进行定量测量的过程。
仪表测量包括测量的方法、测量的原理、仪表的分类等内容。
常见的仪表测量方法有直接测量、间接测量、绝对测量、相对测量等。
常见的仪表有指针式仪表、数字式仪表、模拟仪表、数字信号处理仪表等。
1.3 仪表控制仪表控制是指通过仪器对物理量进行控制的过程。
仪表控制包括控制系统的组成、控制系统的分类、控制系统的性能指标等内容。
常见的控制系统有PID控制系统、模糊控制系统、自适应控制系统等。
2. 仪表测控传感器2.1 传感器的基本原理传感器是将被测量的物理量转换成电信号的装置。
传感器的基本原理有压电效应、霍尔效应、热敏效应、光敏效应等。
根据被测量的物理量不同，传感器可以分为力传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、光电传感器等。
2.2 传感器的分类传感器根据测量的物理量的不同可以分为力传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、流量传感器、光电传感器等。
传感器还可以按照不同的工作原理进行分类，如电阻式传感器、电感式传感器、电容式传感器、半导体传感器等。
2.3 传感器的性能指标传感器的性能指标包括灵敏度、线性度、分辨率、动态特性等。
这些性能指标直接影响传感器的测量精度和稳定性。
3.1 控制系统的组成控制系统一般包括传感器、控制器、执行机构等。
传感器用于测量被控制对象的参数，控制器根据传感器采集的信息进行计算，并输出控制信号，执行机构根据控制信号对被控制对象进行控制。
仪表重要基础知识点
仪表重要基础知识点
为了深入了解仪表的重要基础知识点，我们首先需要了解仪表的定义和分类。
仪表是一种用来检测、测量和显示物理量的装置。
根据其功能和测量对象的不同，仪表可以分为多种类型，包括电力仪表、机械仪表、光学仪表、化学仪表等。
在仪表领域，最基本的知识点之一是关于传感器的原理和应用。
传感器是仪表中起到感知和采集待测量信号的作用的元件。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、湿度传感器等。
了解传感器的原理和特点，可以帮助我们选择适合的传感器，并正确应用于相应的仪表系统中。
另一个重要的基础知识点是关于仪表的测量原理和技术。
仪表的核心功能是准确测量待测量信号的数值。
了解测量原理和技术，可以帮助我们理解仪表的测量误差来源、校准方法以及常见的测量技术，例如模拟量测量和数字量测量等。
同时，了解测量原理还可以帮助我们选择合适的仪表以及正确使用和维护仪表。
此外，仪表的显示和记录功能也是仪表领域的重要内容。
仪表通常具有显示测量结果的功能，可以以数字、图形或者曲线的形式呈现。
了解显示原理和技术，可以帮助我们正确解读仪表显示的结果，并了解常见的录入和输出方法。
总结起来，仪表的重要基础知识点包括传感器原理和应用、测量原理和技术、显示和记录功能等。
了解这些基础知识点可以帮助我们理解仪表的工作原理，正确选择和使用仪表，并解决仪表使用中可能出现的问题。
仪表知识点总结
仪表知识点总结在工业生产中，仪表是用来检测、测量和控制各种工艺参数的设备。
它们包括各种传感器、变送器、记录仪和控制器等。
仪表在工业生产中起着重要的作用，对于提高生产效率、保证产品质量、降低能耗、确保安全生产都具有重要意义。
在工业生产中，对仪表的使用和维护都需要有一定的知识和技能。
本文将就仪表的相关知识点进行总结，以帮助读者更好地了解仪表的原理和应用。
一、仪表的分类1. 按使用功能分类(1) 测量仪表：用来检测和测量各种物理和化学量，如温度、压力、流量、液位、PH值等。
(2) 控制仪表：用来对生产过程进行控制，如调节温度、压力、流量等参数。
(3) 监视仪表：用来监视生产过程中各种参数的变化情况，如显示温度、压力、流量等数值。
2. 按测量原理分类(1) 机械式仪表：利用物理现象进行测量，如弹簧压力表、液位计等。
(2) 电子仪表：利用电子技术进行测量，如数字显示仪表、控制器等。
(3) 光学仪表：利用光学原理进行测量，如光电传感器、光栅编码器等。
3. 按安装位置分类(1) 本地仪表：安装在生产现场，用于实时监测和控制。
(2) 远程仪表：安装在控制室或操作室，用于集中监控和操作。
二、传感器1. 传感器的种类(1) 测温传感器：用来测量物体的温度变化，如热电偶、热电阻等。
(2) 压力传感器：用来测量气体或液体的压力变化，如压力变送器、压力传递器等。
(3) 流量传感器：用来测量流体的流量变化，如涡街流量计、电磁流量计等。
(4) 液位传感器：用来测量液体的液位变化，如浮球液位计、毛细管液位计等。
2. 传感器的特点(1) 灵敏度高：能够精确地捕捉各种物理和化学量的变化。
(2) 可靠性高：能够长期稳定地工作在恶劣的工作环境中。
(3) 鲁棒性强：对于各种干扰和干涉具有一定的抗干扰能力。
(4) 可维护性好：能够进行定期维护和检修，确保传感器的正常工作。
三、变送器1. 变送器的作用变送器是用来将传感器测得的信号进行处理和转换的设备，通常将传感器的模拟信号转换成为标准的电流信号或电压信号，以便于仪表的显示和控制。
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Ci 2 Ci1 Ci 2 Ci1 I i I 2 I1 ( I1 I 2 ) K3 Ci1 Ci 2 Ci1 Ci 2
du i1 Ci1 dt
du i2 Ci 2 dt
第二章 变送器 4、差压变送器输入输出表达式为
I0
K
Pi
' I0
如果实现零点正迁移？
D
K P
t
第一章 模拟式调节器
4、对DDZ-III调节器线路进行功能分析。
硬手操 电路 1～5V Ui Us 输入电路
U o1
PD电路
U o2
PI电路
U o3
输出电路
Io 4～20mA
软手操 电路
输入电路、比例微分电路、比例积分电路、手动操作电路 （软手动、硬手动）的分析。（包括电路的功能分析，输 入输出关系的推导） 分析方法：电路理论（叠加定理、虚短、虚断等）
第三章 运算器与执行器 2、简述电动执行机构的构成原理。伺服电机的转向 和位置与输入偏差信号有什么关系？
4～20mA
Ii
If
伺服放大器
U sa
操作器
阀位 指示
伺服电机
减速器
θ
0~90O
位置发送器 放大器 执行机构
I i ( I i I f ) 0 电机正转 I i ( I i I f ) 0 电机反转 I i ( I i I f ) 0 电机停转 不变
DBW-III，温度测量范围0～1000℃，对应输出电流为4 ～ 20mADC。 （1）画出输出电流I0与温度t的关系曲线。 （2）写出输入与输出的关系式。
（3）温度为750 ℃，输出电流=？输出电流为12mADC时， 测量温度=？
（4）温度测量范围为100～1000℃时，重新画出（1）曲线， 计算（3）。
0
∆y Kε P 0
t
t
例：4~20mA 比例调节器，输入从4 ~8mA DC变化，输 出从 4 ~14mA DC变化， δ =？
第一章 模拟式调节器
（2）PI调节 理想
ε
1 y K P ( TI
dt )
0
t
0
t
∆yI= ∆yP ∆yP TI
P TI
∆y
Kε P 0
t
例：PI调节器，比例作用输出为5mA，之后加积分作用 输出为10mA时所用时间为10秒，积分时间常数为多少？
第一章 模拟式调节器
实际PI调节
1 1 TI s W (s) K P 1 1 K ITI s
ε
0
t K I TI
t
∆y
y K P [1 ( K I 1)(1 e
y () KI y (0)
)]
Kε P
K Kε P I
max
ymax ymin KP KI
第一章 模拟式调节器 5、积分饱和产生原因、危害及消除措施
Cm Vi RI VF VT
IC
V0
第二章 变送器 1、由变送器组成框图推导出输入输出的关系；由输 入输出的关系说明如何调零、零点迁移、调量程。
调零、零点迁移
x
测量部分 C
Zi
Z0
Zf
放大器 K
y
反馈部分 F
第二章 变送器 2、给出一种具体变送器，能够列出其输入输出特性 方程，计算参数，画出输入输出关系曲线。
概论 XR X e
给定单元 调节单元 执行单元 被控对象
Y
Xi
变送单元 1-1单回路过程控制系统方框图 1、各组成部分功能 2、各单元之间传输信号的标准 3、仪表间和仪表内部信号传输类型、连接结构和传输误差。 4、DDZ-III型仪表DDZ-II仪表相比优点。 5、本质安全防爆系统的条件 安全栅及其工作原理
如果增大量程？
P i max
' I0 P i min
第三章 运算器与执行器 1、开方器中为何设置小信号切除电路？
分析该电路工作原理。
dV0 1 V0 2 Vi 1 1 dVi Vi 1 Vi 趋于1时，Vi 微小变化，引起V0较大变化。 易引起系统振荡。
第二章 变送器 3、电容式差压变送器如何实现差压-电容和电容-电 流的转换。分析测量部件与各个部分电路的作用。
p d C
Ci 2 Ci1 d K1 Pi K1K 2 Pi Ci 2 Ci1 d0 d0
感压膜片
差动电容
第二章 变送器
通过电容－电流转换电路实现 调制 解调
t
第一章 模拟式调节器
2、调节器作用方式
电开阀，调节冷水水量来控制水箱温度，调节器的 作用方式；调节管道蒸汽流量来控制锅炉温度，调 节器的作用方式。
第一章 模拟式调节器 3、PID参数的实验确定方法。 ε （1）P调节 比例增益 比例度
y I 0 KI e I i I i e y I 0
0
t
第一章 模拟式调节器
（3）PD调节
1 TD s W (s) K P TD 1 s KD
输出响应
ε
0
t
∆y
K P K D
K Dt y K P 1 ( K D 1)e TD
0.63K P ( K D 1)
0
y (0) KD y ( )
概论
变送单元
安全栅
调节单元
安全栅
执行单元
本质安全防爆系统的条件 齐纳安全栅工作原理 变压器隔离安全栅工作原理
第一章 模拟式调节器 XR ε
给定单元 调节单元△Y θ来自执行单元被控对象
Xi
变送单元
1、调节规律（P、PI、PD、PID）及其特点。
（1）P调节
L 设定 实际 t
y Kp
快速有余差
第一章 模拟式调节器 （2）PI调节
1 y K P ( TI
dt )
0
t
能消除余差，调节速度较快，有超调。
第一章 模拟式调节器 （3）PID调节
Y ( s) 1 W ( s) K P (1 TD s) E ( s) TI s
θ
使被调参量既快又稳 且无余差到设定值。
第三章 运算器与执行器
3、气动执行器组成及工作原理
A pA KL L p K pL
P
膜片
执行机构
平衡弹簧
阀杆 阀体
阀芯
阀座
调节机构
第三章 运算器与执行器 4、下列执行器与阀门组合方式适合场合
正正电关式 正反气开式 反正气开式
（a）
（b）
（c）
锅炉冷水阀及控制方式选（）；锅炉蒸气阀及控制 方式选（）；管道燃料气流量阀及控制方式（）