[小学教育]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
控制仪表及装置复习要点及习题《自动控制仪表与装置》综合习题说明：选择题除了正确选择答案外还应给出选该答案的理由绪论、第一章概述1. 如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？2. 名词解释：相对误差、精度、变差、灵敏度、量程、反应时间 3. 仪表的变差不能超出仪表的（）a、相对误差b、引用误差c、允许误差4. 测量某设备的温度, 温度为400℃, 要求误差不大于4℃，下列哪支温度计最合适?（）A 0～600℃ 1.5级 B. 0～1500℃ 0.5级 C. 0～800℃ 0.5级 D. 0～400℃ 0.2级 5. 仪表的精度级别指的是仪表的( )A 引用误差 B. 最大误差 C.允许误差 D. 引用误差的最大允许值 6. 下列说法正确的是（）A 回差在数值上等于不灵敏区B 灵敏度数值越大则仪表越灵敏C 灵敏限数值越大则仪表越灵敏7. 有一个变化范围为320――360kPa的压力，如果用A、B两台压力变送器进行测量，那么在正常情况下哪一台的测量准确度高些？压力变送器A：1级，0――600kPa。
压力变送器B：1级，250――500kPa。
8. 一台精度等级为0.5级的测量仪表，量程为0~1000℃。
在正常情况下进行校验，其最大绝对误差为6℃，求该仪表的最大引用误差、允许误差、仪表的精度是否合格。
9.某台差压计的最大差压为1600mmH2O，精度等级为1级，试问该表最大允许的误差是多少？若校验点为800mmH2O，那么该点差压允许变化的范围是多少？10. 测量范围 0～450℃的温度计,校验时某点上的绝对误差为3.5℃,变(回)差为5℃,其它各点均小于此值,问此表的实际精度应是多少?若原精度为1.0级,现在该仪表是否合格?11. 自动化仪表按能源分类及其信号形式。
12. 单元组合式仪表是什么？第二章压力测量及变送13. 简述弹簧管压力表原理和游丝的作用。
14. 简述电容式差压变送器工作原理，说明变送器的两线制工作机理。
过程控制仪表及系统考点总结
第一章1.过程控制系统的组成调节器、调节阀、被控过程、检测变送2.过程控制系统的分类1）按系统的结构特点分类反馈控制系统(闭环)、前馈控制系统(开环)、前馈—反馈控制系统2)按给定值信号的特点分类定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统系统是衰减震荡的过程.衰减比和衰减率(动态质量指标)、余差(静态)、最大偏差和超调量(偏离给定值的程度)，峰值时间Tp(系统灵敏度)，过渡时间（过渡过程快慢）振荡频率一样，衰减比n越大，调节时间相对较短；衰减比n相同，振荡频率越高，振荡周期（调节时间）就越短第二章被控过程的数学模型-----指被控过程在各输入量（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。
1.解析法：根据过程的内在机理，通过静态与动态物料平衡关系，用数学推理建立数学模型的方法。
解析法建模：通过静态与动态物料平衡关系，用数学推导法建立过程的数学模型。
无自衡过程-----指过程在扰动作用下，其平衡状态被破坏后不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身不能重新恢复平衡的过程。
2.实验辨识法：根据过程输入、输出的实验测试数据，通过过程辨识和参数估计建立过程的数学模型。
3.混合法测定阶跃响应曲线的原理：在过程的输入量作阶跃变化时测定其输出量随时间而变化的曲线。
用阶跃响应曲线的原因：a能形象直观和完全描述被控过程的动态特性b容易添加信号a.阶跃响应法，试验时需要注意的问题;b.矩形响应法1)试验测定前，被控过程应处于相对稳定的工作状态2)输入阶跃信号的幅值不能过大，也不能过小3)分别输入正负阶跃信号，并测取其响应曲线作对比4)在相同的条件下重复测试几次第三章1.在过程控制系统中，变送器常和传感器组合使用，共同完成对温度、压力、物位、流量、成分等被控参数的检测并转换为统一标准的输出信号。
变送器的类型和特点差压变送器、温度变送器、流量变送器、液位变送器温度变送器的分类是直流毫伏变送器、热电隅温度变送器（热电效应、高温）、热电阻温（中低温度）温度变送器的特点：（1）采用低漂移，高增益的运算放大器作为主要放大器，具有线路简单和良好的可靠性，稳定性及各项技术性能。
控制装置与仪表自我总结
第一章控制装置与仪表使生产过程自动化的重要工具，是实现自动控制理论的中各种各种控制原则和控制规律的手段，是实现工业过程自动化的基础平台按能源分：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。
控制装置与仪表按结构形式分基地式，单元组合式，组件组装式三大类基地式：以指示仪表记录仪表为中心，附加一些线路或器件完成控制任务，结构简单，具有控制，指示，记录功能缺点：专用性，不通用，不能互操作。
单元组合式：整套仪表划分为具备一定功能的若干单元，单元间采用统一标准信号，应用灵活，通用性强。
组件组装式：单元组合式发展而来，由功能分离的组件组成，结构上分为控制柜和显示操作盘两大部分。
控制三要素：传感器，控制器，执行器分散控制系统：DCS系统开放性不够I/O信号传输方式为非数字是控制功能分散程度不够现场总线控制系统:FCS开放性和可互操作性采用全数字式的信号传输方式彻底的功能分散性信号制：在成套系列仪表中，各仪表输入输出信号采用何种统一的联络信号问题。
电信号种类：模拟信号，数字信号。
频率信号。
脉宽信号电模拟信号：直流电流信号，直流电压信号，交流电流信号，交流电压信号国际统一信号：DC4——20mA DC1-5V四线制传输：供电，信号各两根，对电流信号的零点及元件的功耗没有严格要求，可以是活零点或真零点二线制传输：单电源供电，信号电源公用传输线，因此，必须采用有活零点的电流信号，必须是以零电位为起始点的单电源供电,变送器正常工作的电流I小于等于信号电流最小值二线制和四线制的区别：两线制电流和四线制电流都只有两根信号线，它们之间的主要区别在于：两线制电流的两根信号线既要给传感器或者变送器供电，又要提供电流信号；而四线制电流的两根信号线只提供电流信号。
因此，通常提供两线制电流信号的传感器或者变送器是无源的；而提供四线制电流信号的传感器或者变送器是有源的。
活零点的优点意义：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和节约传输线的两线制变送器成为可能。
控制仪表及装置复习要点及习题
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。
控制仪表复习
答:输出变化量是0.25V。
2 5.说明积分增益和微分增益的物理意义。他们的大小对控制器的
输出有什么影响？
答：积分增益K
的物理意义是：
I
在阶跃信号作用下，PI控制器输出变化的最终值与初始值之比：
KI
y () y(0)
，K
越大越接近理想积分，消除静差的能力越强。
两端，见图2 4，这样两导线电阻的压降UCM1和UCM2均成 无扰动切换。
为输入电路的共模电压信号，由于差动放大器对共模信号
有很强的抑制能力，因此，这两个附加电压不会影响运算
电路的精度。
第三章
3-11 气动仪表的基本元件有哪些？说明喷嘴挡板机构和放大器的作用原理。
答：（1）表的基本元件：气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构和功率放大器等。
U03 () K K Pmin Imin
1 0.05%（不考虑漂移、积分电容漏 0.2 104
电的影响，此时MAX 2mV, P27）； 控制器指标给出的控制精度为： 0.5% （考虑漂移、积分电容漏电
等因素影响，此时MAX 20mV）。 不能消除偏差，因为KI ，CI漏电。
注：正常使用时，K I
又如exiaiict5表示ii类本质安全型ia等级c级t5组其设备适用于所有气体级别引燃温度不低于t5100c爆炸性气体蒸汽的燈按最大试验安全间隙倾在规定的标准试验条件下火焰不能饰的最大间隙称为最旭验2按最小点燃电流比分级在规定的标准试验条件下调节最小点燃电流以甲烷的最小点燃电流为标准定为10其它物质的最小点燃电流与之比较得出最小点燃电流比micr为
ymax
ym
。此
in
时
比例
控制仪表及装置——考试复习题.
简答题5X8=40分第1章概论1. 一个简单的闭环调节系统中至少应包含哪几个环节？P1输入环节；输出环节；反馈环节等2. 过程控制仪表与装置的分类有哪几种形式？ P2按能源形式分类:可分为电动、气动、液动和机械式等。
工业上普遍使用电动和气动控制仪表；按信号类型分类:分为模拟式和数字式两大类；按结构形式分类:单元组合式控制仪表,基地式控制仪表,集散型计算机控制系统,现场总线控制系统。
3. 过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为哪几种？目前工业上普遍使用的是哪两种？ P2过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为电动、气动、液动和机械式等。
工业上普遍使用电动和气动控制仪表。
4.数字式控制仪表的特征有哪些？其传输信号为断续变化的数字量，可以进行各种数字运算和逻辑判断，功能完善性，能优越，能解决模拟式控制仪表难以解决的问题。
5. 变送单元的作用是什么？它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。
6. 控制单元的作用是什么？将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。
7. 执行单元的作用是什么？它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。
8. 现场总线控制系统的特征？ P3其特征为：现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制，而现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。
9. 信号制是指什么？P3-4信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。
10. 制定信号制的目的是什么？P3-4达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中，实现系统的功能。
11. 气动仪表的信号标准？P3-4现场与控制室仪表之间宜采用直流电流信号。
14. 直流电流信号有哪些优缺点？P4-5优点：a、直流比交流干扰少b、直流信号对负载的要求简单c、电流比电压更利于远传信息缺点：a、多个仪表接收同一电流信息，它们必须串联b、任何一个仪表在拆离信号回路之前首先要把该仪表的两个输入端短接，否则其它仪表将会因电流中断而失去信号c 、仪表无公共接地点，须浮空工作。
仪表常用知识点总结
仪表常用知识点总结一、仪表分类及定义仪表是用来测量、显示、指示或控制物理量的设备，它广泛应用于工业生产、科学实验、医疗检测和日常生活中。
根据其功能和测量对象的不同，仪表可以分为测量仪表和控制仪表两大类。
1.测量仪表测量仪表是一种用来测量物理量的设备，根据测量对象的不同，可以分为电测量仪表、温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、液位测量仪表等。
2.控制仪表控制仪表是一种用来控制生产过程或设备运行的设备，主要包括传感器、执行器、控制器等。
二、仪表的基本原理1.测量原理(1) 电测量原理电测量原理是指利用电学理论和方法来测量物理量的方法，主要包括电压测量、电流测量和电阻测量等。
(2) 温度测量原理温度测量原理是指利用热学原理来测量温度的方法，主要包括热电偶、热电阻、红外线测温等。
(3) 压力测量原理压力测量原理是指利用压力的作用特性来测量压力的方法，主要包括压电式、压力传感器等。
(4) 流量测量原理流量测量原理是指利用流体力学原理来测量流体流动的方法，主要包括流量计、涡街流量计等。
(5) 液位测量原理液位测量原理是指利用液体静力学原理来测量液位的方法，主要包括浮子液位计、差压液位计等。
2.控制原理(1) 静态控制原理静态控制原理是指在不考虑时间因素的条件下，通过改变输入信号或参数，使输出信号或参数在规定范围内达到期望值的方法。
(2) 动态控制原理动态控制原理是指在考虑时间因素的条件下，通过合理设计控制系统的结构和参数，使控制对象在规定时间内达到期望值的方法。
三、仪表的常用技术1.传感器技术(1) 电容传感器电容传感器是一种利用电容变化来实现物理量测量的传感器，主要用于测量位移、压力、温度等物理量。
(2) 光电传感器光电传感器是一种利用光学原理来探测物体位置、运动、形状等信息的传感器，主要用于测量光强、颜色、速度等物理量。
(3) 压力传感器压力传感器是一种利用压力的作用特性来测量压力的传感器，主要用于测量气体、液体的压力。
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超前调节，减小超调。
（4）PID调节
θ
W
(s)
Y (s) E(s)
KP (1
1 TI s
TDs)
使被调参量既快又稳 且无余差到设定值。
t
蒸汽
2、调节器作用方式
锅炉
冷水
温度传感器
热水
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。
0 D
t
0.63KP (KD 1)
K Pt
微分增益
KD
y(0) y()
微分时间常数
4、对DDZ-III调节器线路进行功能分析。
1～5V Ui
Us
硬手操 电路
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）
概论
XR X e
给定单元
调节单元
执行单元
Xi
Y
被控对象
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
1、控制器功能：将来自变送器的测量值与给定值相比较 后产生的偏差进行一定规律的运算，并输出统一标准信号, 去控制执行机构的动作，以实现对过程量的自动控制。
原因：PI调节器输出进行限幅，长期接受单向偏差作用， 积分电容两端电压超过正常的范围。
危害：积分饱和后，即使偏差变号，调节器也需一段时 间回到正常工作范围，这段时间调节器未发挥作用，被 调参数可能超出较多，出现废品，发生事故。
消除措施：发现积分饱和，立刻使输入偏差反向。
6、偏差报警电路工作原理
正常： 报警： 解除报警：
3、PID参数的确定方法。
（1）P调节
比例增益
KI
y
I 0 Ii
ε
比例度
Ii
y I0
0
t
∆y
例：4~20mA 比例调节器，输入
从4 ~8mA DC变化，输出从 4
K Pε
~14mA DC变化， δ =？
0
t
第一章 模拟式调节器
（2）PI调节
ε
理想
y
KP (
t
y KP[1 (KI 1)(1 e KITI )]
K Pε
积分增益
KI
y() y(0)
0
控制点偏差
max
ymax ymin KPKI
t
K PKεI t
（3）PD调节
ε
W
(
s)
K
P
1 TD 1 TD
s s
KD
输出响应
0
∆y
K P K D
KD t
y KP 1 (KD 1)e TD
分析方法：电路理论（叠加定理、虚短、虚断等）
输入电路：信号综合，电平移动。 PD+PI电路：PID运算。 输出电路：电平移动，V/I变换。 硬手动电路：手操拨盘电压控制输出（阀位）。 软手动电路：控制器的输出电压与输入参考电压的 信号成积分关系。正反向积分输出。
5、积分饱和产生原因、危害及消除措施
变送器：将各种过程量转换为标准电信号。
执行器：接收调节器输出的控制信号，将其转换为直线位 移或角位移来改变调节阀开度（流通面积），以控制物料 流量，实现对参数自动控制。
2、电动仪表输入、输出信号
DDZ-II 0～10mADC 0 ～2VDC R=200Ω DDZ-III 4～20mADC 1 ～5VDC R=250Ω 气动仪表输入、输出信号
5、本质安全防爆系统的条件 安全栅及其工作原理
（1）危险现场使用的仪表是本质安全防爆仪表。 （2）现场仪表与非危险场所之间电路连接必须经过安 全栅。
齐纳安全栅工作原理
利用齐纳二极管击穿电压特性进行限压，利用电阻进行限流。 变压器隔离安全栅工作原理 通过变压器切断安全侧串入的高压，通过限压限流电流进 一步限制流入危险侧能量。 工作在石油、化工等易燃易爆危险场所，掌握安全防爆知 识。
仪表内传输误差
V n r0 Rcm 100%
V0
ri
( ri n
Rcm
r0 )
4、DDZ-III型仪表DDZ-II仪表相比优点
实现两线制变送的条件： （1）采用活零点的电流信号。 （2）单电源供电。 优点： （1）节省材料和安装费用。 （2）利于加安全防爆栅，适于易燃易爆场合。
1 TI
t
dt)
0
0
t
∆y
P TI
K Pε
0
TI
∆yI= ∆yP ∆yP
t
例：PI调节器，输入偏差为2mA时，输出变化量为4mA，之 后积分作用输出变化量为8mA时所用时间为10秒，比例度和 积分时间常数为多少？
实际PI调节
ε
1 1
W (s) KP 1
TI s 1
0
Hale Waihona Puke K ITI s∆y
UP UPS UP UPS
(1) U P 0
U P U PS UC
(2) U P 0 U P U PS 2Ub
基础知识：比较器、叠加定理、三极管导通截止条件。
7、输出限幅电路工作原理 三极管饱和导通与截止性质，进行输出上下限幅。
第二章 变送器
0.2～1.0kg/cm2 或 0.02 ～0.1MPa
3、仪表间和仪表内部信号传输类型、连接结构和传输误差。 仪表间一般传输电流信号，接收仪表采用串联方式。 仪表内一般传输电压信号，接收仪表采用并联方式。
仪表间传输误差
I Ii Rcm nRi 100%
I
R0
(R0 Rcm nRi )
1、调节规律（P、PI、PD、PID）及其特点。
（1）P调节 y Kp L
设定
特点：快速有余差 （2）PI调节
实际 t
y
KP (
1 TI
t
dt)
0
特点：能消除余差， 调节速度较快，有超调。
（3）PD调节
W
(s)
KP
1 TDs 1 TD s
KD
KD t
y KP 1 (KD 1)e TD
第一章 模拟式调节器
给定单元 XR
ε
△Y
调节单元 执行单元
Xi
变送单元
θ
被控对象
1、调节规律（P、PI、PD、PID）及其特点。 2、调节器作用方式 3、PID参数的确定方法 4、DDZ-III调节器各个环节功能，线路功能分析。 5、积分饱和产生原因、危害及消除措施 6、偏差报警电路，输出限幅电流工作原理