第一篇：化工仪表及自动化教案第10章
第十章 自动控制仪表
内容提要: 1.控制仪表的作用和分类 2.模拟式控制仪表 3.数字式控制仪表
1.控制仪表的作用和分类
控制仪表经历三个发展阶段 基地式控制仪表
单元组合式仪表中的控制单元 以微处理器为基元的控制装置
2.模拟式控制仪表
在模拟式控制器中，所传送的信号形式为连续的模拟信号。目前应用的模拟式控制器主要是电动控制器
基本构成原理及部件
控制器基本构成
比较环节：将给定信号与测量信号进行比较，产生一个与它们的偏差成比例的偏差信号。
放大器：是一个稳态增益很大的比例环节。
反馈环节：通过正、负反馈来实现比例、积分、微分等控制规律。
DDZ-Ⅲ型电动调节器
Ⅲ型仪表统一由电源箱供给24V DC电源，并有蓄电池作为备用电源 优点：
各单元省掉了电源变压器，没有工频电源进入单元仪表，既解决了仪表发热问题，又为仪表的防爆提供了有利条件。
在工频电源停电时备用电源投入，整套仪表在一定时间内仍可照常工作，继续进行监视控制作用，有利于安全停车。
结构合理，比之Ⅱ型有许多先进之处。表现在：
基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器两个品种，指示表头为100mm刻度纵形大表头，指示醒目，便于监视操作。
自动、手动的切换以无平衡、无扰动的方式进行，并有硬手动和软手动两种方式。面板上设有手动操作插孔，可和便携式手动操作器配合使用。
结构形式适于单独安装和高密度安装。
有内给定和外给定两种给定方式，并设有外给定指示灯，能与计算机配套使用，可组成SPC系统实现计算机监督控制，也可组成DDC控制的备用系统。
DDZ-Ⅲ型控制器结构方框图
主要由输入电路、给定电路、PID运算电路、自动与手动（包括硬手动和软手动两种）切换电路、输出电路及指示电路等组成。3.数字式控制仪表
数字式控制器的主要特点
（1）实现了模拟仪表与计算机一体化。（2）具有丰富的运算控制功能。（3）使用灵活方便，通用性强。（4）具有通讯功能，便于系统扩展。（5）可靠性高，维护方便
数字式控制器的硬件电路
主机电路
主机电路是数字式控制器的核心，用于实现仪表数据运算处理及各组成部分之间的管理。过程输入通道
过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道，模拟量输入通道用于连接模拟量输入信号，开关量输入通道用于连接开关量输入信号。
过程输出通道
过程输出通道包括模拟量输出通道和开关量输出通道，模拟量输出通道用于输出模拟量信号，开关量输出通道用于输出开关量信号。
人／机联系部件
人／机联系部件一般置于控制器的正面和侧面。通信接口电路
通信接口将欲发送的数据转换成标准通信格式的数字信号，经发送电路送至通信线路（数据通道）上；同时通过接收电路接收来自通信线路的数字信号，将其转换成能被计算机接收的数据。
数字式控制器的软件 系统程序
系统程序是控制器软件的主体部分，通常由监控程序和功能模块两部分组成。用户程序
用户程序是用户根据控制系统的要求，在系统程序中选择所需要的功能模块，并将它们按一定的规则连接起来的结果。
作用
使控制器完成预定的控制与运算功能。
用户程序的编程通常采用面向过程POL语言。通常有组态式和空栏式语言两种，组态式又有表格式和助记符式之分。控制器的编程工作是通过专用的编程器进行的，有“在线”和“离线”两种编程方法。
KMM型可编程序调节器：是一种单回路的数字控制器。
KMM型调节器正面布置图
1～7—指示灯；8，9—按钮；10～13—指针
可以接收五个模拟输入信号，四个数字输入信号，输出三个模拟信号，输出三个数字信号。优点：
功能强大；
能用于单回路的简单控制系统与复杂的串级控制系统； 控制精度高、使用方便灵活；
有自我诊断的功能，维修方便；可与电子计算机联用。
调节器的启动步骤
（1）调节器在启动前，要预先将“后备手操单元”的“后备／正常”运行方式切换开关扳到“正常”位置。另外，还要拆下电池表面的两个止动螺钉，除去绝缘片后重新旋紧螺钉。
（2）使调节器通电，调节器即处于“联锁手动”运行方式，联锁指示灯亮。
（3）用“数据设定器”来显示、核对运行所必需的控制数据，必要时可改变PID参数。（4）按下“R”键（复位按钮），解除“联锁”。这时就可进行手动、自动或串级操作。
第十一章 执行器
内容提要: 1.气动执行器
2.阀门定位器与电-气转换器 3.电动执行器
1.气动执行器
气动执行器的结构与分类 执行机构
薄膜式：结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。
活塞式：推力较大，用于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。长行程：行程长、转矩大，适于输出转角（60°～90°）和力矩。气动薄膜式执行机构有正作用和反作用两种形式。控制机构
根据不同的使用要求，控制阀的结构形式主要有以下几种。直通单座控制阀
阀体内只有一个阀芯与阀座。
特点：结构简单、泄漏量小，易保证关闭，甚至完全切断。
缺点：在压差大的时候，流体对阀芯上下作用的推力不平衡，这种不平衡力会影响阀芯的移动。
直通单座阀
直通双座控制阀
阀体内有两个阀芯和阀座。
特点：流体流过的时候，不平衡力小。缺点：容易泄漏。
直通双座阀
根据阀芯与阀座的相对位置：可分为正作用式与反作用式两种形式。
角形控制阀
角形阀的两个接管呈直角形，一般为底进侧出。
特点：流路简单、阻力较小，适于现场管道要求直角连接，介质为高黏度、高压差和含有少量悬浮物和固体颗粒状的场合。
角形阀
三通控制阀
共有三个出入口与工艺管道连接。
按照流通方式分：合流型和分流型两种
三通阀
隔膜控制阀
采用耐腐蚀衬里的阀体和隔膜。
特点：结构简单、流阻小、流通能力比同口径的其他种类的阀要大。不易泄漏。耐腐蚀性强，适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质的控制，也能用于高黏度及悬浮颗粒状介质的控制。
隔膜阀
蝶阀
特点：结构简单、重量轻、价格便宜、流阻极小。缺点：泄漏量大。
蝶阀
控制阀的流量特性
控制阀的流量特性是指被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系，即
QlfQmaxL 控制阀的理想流量特性
不同流量特性的阀芯形状
1—快开；2—直线；3—抛物线；4—等百分比
在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性称为理想流量特性。它取决于阀芯的形状
（1）直线流量特性
指控制阀的相对流量与相对开度成直线关系。
QdQmaxKldL
（2）等百分比（对数）流量特性
等百分比流量特性是指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系。
QdQmaxKQQmaxldL（3）抛物线流量特性
Q11QmaxRlR1L2（4）快开特性
这种流量特性在开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大。快开特性的阀芯形式是平板形的，适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。控制阀的选择
控制阀结构与特性的选择 结构形式选择
主要根据工艺条件，如温度、压力及介质的物理、化学特性（如腐蚀性、黏度等）来选择。特性选择
先按控制系统的特点来选择阀的希望流量特性，然后再考虑工艺配管情况来选择相应的理想流量特性。
气开式与气关式的选择
有压力信号时阀关、无信号压力时阀开的为气关式。反之，为气开式。选择要求
主要从工艺生产上安全要求出发。信号压力中断时，应保证设备和操作人员的安全。如果阀处于打开位置时危害性小，则应选用气关式，以使气源系统发生故障，气源中断时，阀门能自动打开，保证安全。反之阀处于关闭时危害性小，则应选用气开阀。
气动执行器的安装和维护
（1）为便于维护检修，气动执行器应安装在靠近地面或楼板的地方。
（2）气动执行器应安装在环境温度不高于+60℃和不低于-40℃的地方，并应远离振动较大的设备。
（3）阀的公称通径与管道公称通径不同时，两者之间应加一段异径管。
（4）气动执行器应该是正立垂直安装于水平管道上。特殊情况下需要水平或倾斜安装时，除小口径阀外，一般应加支撑。即使正立垂直安装，当阀的自重较大和有振动场合时，也应加支撑。
（5）通过控制阀的流体方向在阀体上有箭头标明，不能装反。
（6）控制阀前后一般要各装一只切断阀，以便修理时拆下控制阀。考虑到控制阀发生故障或维修时，不影响工艺生产的继续进行，一般应装旁路阀。
（7）控制阀安装前，应对管路进行清洗，排去污物和焊渣。安装后还应再次对管路和阀门
进行清洗，并检查阀门与管道连接处的密封性能。当初次通入介质时，应使阀门处于全开位置以免杂质卡住。
（8）在日常使用中，要对控制阀经常维护和定期检修。2．阀门定位器与电-气转换器
电-气转换器可以把电动变送器来的电信号变为气信号，送到气动控制器或气动显示仪表；也可把电动控制器的输出信号变为气信号去驱动气动控制阀，此时常用电气阀门定位器，它具有电-气转换器和气动阀门定位器两种作用。
电-气转换器原理结构图
1—喷嘴挡板；2—调零弹簧；3—负反馈波纹管；4—十字弹簧；5—正反馈波纹管；6—杠杆；7—测量线圈；8—磁钢；9—铁芯；10—放大器
电-气阀门定位器 作用
具有电-气转换器的作用，可用电动控制器输出的0～10 mA DC或4～20 mA DC信号去操纵气动执行机构；
具有气动阀门定位器的作用，可以使阀门位置按控制器送来的信号准确定位。
改变图中反馈凸轮5的形状或安装位置，还可以改变控制阀的流量特性和实现正、反作用。
电-气阀门定位器
1—力矩马达；2—主杠杆；3—平衡弹簧；4—反馈凸轮支点；5—反馈凸轮；6—副杠杆；7—副杠杆支点；8—薄膜执行机构；9—反馈杆；10—滚轮；11—反馈弹簧；12—调零弹簧；13—挡板；14—喷嘴；15—主杠杆支点 3.电动执行器
电动执行器接收来自控制器的0～10mA或4～20mA的直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。分类：角行程、直行程、多转式
角行程电动执行机构
角行程执行机构的组成示意图
主要由伺服放大器、伺服电动机、减速器、位置发送器和操纵器组成。
位置发送器
是能将执行机构输出轴的位移转变为0～10mA DC（或4～20mA DC）反馈信号的装置，它的主要部分是差动变压器。
差动变压器原理图
小结：电动执行机构不仅可与控制器配合实现自动控制，还可通过操纵器实现控制系统的自动控制和手动控制的相互切换。当操纵器的切换开关置于手动操作位置时，由正、反操作按钮直接控制电机的电源，以实现执行机构输出轴的正转或反转，进行遥控手动操作。
第二篇：化工仪表及自动化教案
绪
论
一、目的要求
1.使学生对本课程的研究内容有比较全面地了解。2.使学生掌握本课程的正确学习方法。
3.使学生了解本课程学习的重要性，以为以后的专业课学习打下良好的基础。
二、主要讲解内容及时间安排
2学时
1.主要讲解内容
（1）所用教材及主要参考书；（2）课程内容介绍；
（3）本课程的学习方法及学习要求。2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
本课程的研究对象及主要内容；本课程的重点及学习方法和要求。
四、教学法
以课堂讲授为主，学生课后阅读相关的参考资料为辅。
五、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
（3）汪基寿主编.化工自动化及仪表.北京：中央广播电视大学出版社，1993（4）曹克民主编.自动控制概论.西安：西安建筑科技大学出版社，1995
第三章 检测仪表及传感器
一、目的要求
1.使学生了解仪表的性能指标。
2.使学生掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。
3.使学生初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。4.了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。5.了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。6.掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法。
二、主要讲解内容及时间安排 15学时
1.主要讲解内容：
（1）检测仪表及传感器的概念，工业检测仪表的性能指标；（2）压力检测及仪表；（3）流量检测及仪表；（4）物位检测及仪表；（5）温度检测及仪表。
2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
1仪表等级的确定及鉴定和选择；
2转子流量计的指示值修正，转子流量计与差压式流量计的工作原理的异同； 3差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题； 4热电偶温度计的冷端温度补偿。
四、讲授难点
1各种压力仪表的工作原理； 2转子流量计的指示值修正； 3差压式液位变送器的零点迁移问题； 4热电偶温度计的冷端温度补偿。
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。
六、讲课思路
▲本章的基本概念： 1检测仪表 2传感器 3变送器
§1工业检测仪表性能指标 1有关测量误差的基本概念（１）测量（２）测量误差（３）误差来源（３个）（４）误差的表示（①、②）２仪表性能指标 2.1精确度
（1）大小确定。（2）应用（三个方面）2.2变差
2.3灵敏度与灵敏度限
（1）指针仪表 a灵敏度 b 灵敏度限（2）数字仪表 a分辨力 b最高分辨力 2.4线性度 2.5反应时间 §2压力检测及仪表 1压力检测的意义 2压力单位及检测仪表 2.1压力的定义及单位 2.2压力几种表示 2.3压力表的分类 3弹性式压力表 3.1原理 3.2特点 3.3弹性元件（1）定义（2）种类（３种）４电气式压力计 4.1原理 4.2组成 4.3种类（5种）5压力仪表的选用与安装 5.1压力仪表的选用（1）类型选择（2）量程的选择（3）精度等级的选择 5.2例题（见讲稿）§3流量检测及仪表 1概述
1.1流量的基本概念（1）流量（2）流量和总量（3）流量的表示
（4）体积流量（Ｑ）与质量流量（Ｍ）的关系1.2流量与总量的关系 1.3流量测量的方法（1）差压式流量计
（2）转子流量计
2差压式流量计（节流式流量计）2.1基本测量原理 2.2组成 2.3节流现象 2.4流量的基本关系式 2.5几种标准的节流装置 3转子流量计 3.1基本原理 3.2结构 3.3工作原理 3.4结论 3.5有关计算公式
4.电远传式转子流量计（LZD）4.1 LZD的组成 4.2流量变送 4.3电动显示部分 5转子流量计的指示值修正
5.1液体流量测量时的修正 5.2例题（见讲稿）5.3气体流量测定时的修正 6其它流量计简介 §4物位检测及仪表 1概述
1.1物位检测的对象 1.2物位检测的重要性 1.3物位检测仪表的种类 2差压式液位变送器 2.1工作原理 2.2零点迁移问题
2.3法兰式差压变送器测液位 2.4例题（见讲稿）3其它物位计 3.1电容式物位计 3.2核辐射物位计 §5温度检测及仪表 1概述
1.1温度检测的重要性 1.2温度测量仪表的种类 1.3温度测量的基本原理 2热电偶温度计 2.1特点及组成 2.2工作原理（1）热电效应
（2）热电现象的测温原理（3）中间导体定律 2.3热电偶的种类
（1）选用热电偶材料时应考虑的因素5
（2）热电偶的种类 2.4补偿导线的选用（1）补偿导线的定义（2）补偿导线的组成 2.5冷端温度补偿（1）冷端温度保持为0℃
（2）冷端温度的修正（冷端温度t0≠0）a计算修正 ▲例题（见讲稿）b电桥修正（电桥补偿法）c仪表调零点法 d补偿热电偶法 3热电阻温度计
3.1 热电阻温度计的工作原理及种类 3.2金属热电阻温度计的工作原理 3.3工业上常用的热电阻（1）金属热电阻的材料要求（2）目前应用最广泛的两种热电阻 3.4热电阻的结构 3.5热敏电阻
七、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
八、复习思考题
1、试述弹簧管压力表的基本工作原理。
2、霍尔压力传感器是怎样工作的？它为什么能将压力的变化线性地转换成霍尔电势？
3、什么叫应变片？如何用它来测量压力？
4、什么是节流现象？标准的节流体有哪几种？应用最广泛的是哪种？
5、差压式液位变送器的工作原理是什么？当测量有压容器的液位时，差压变送器的负压室为什么一定要与容器的气相相连接？
6、什么是液位测量时的零点迁移问题？怎样进行迁移？其实质是什么？
7、为什么要用法兰式差压变送器？它有哪几种结构型式？
8、热电偶温度计为什么可以用来测量温度？它由哪几部分组成？各部分有何作用？
9、用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿的方法有哪几种？
10、试述热电阻测温原理？常用热电阻的种类？
九、本章课后小结
第四章 显示仪表
一、目的要求
1.使学生掌握显示仪表的分类及动圈式显示仪表的工作原理。
2.使学生掌握XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表的工作原理。
3.使学生了解自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。
二、主要讲解内容及时间安排 2学时
1.主要讲解内容：（1）显示仪表的分类；
（2）动圈式显示仪表及其温度补偿；
（3）XCZ－101型动圈式显示仪表和XCZ－102型动圈式显示仪表；（4）自动电子平衡电桥式显示仪表；（5）自动电位差计式显示仪表。2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
1.XCZ－101型动圈式显示仪表及XCZ－102型动圈式显示仪表； 2.自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的异同。
四、讲授难点
1.自动电子平衡电桥；
2.自动电子电位差计。
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。
六、讲课思路
▲显示仪表的定义及分类。§1动圈式显示仪表
1.动圈式显示仪表的类型及作用。
2.动圈式显示仪表的工作原理 3.动圈式显示仪表的温度补偿 4.XCZ－101型动圈式显示仪表 4.1原理、结构
4.2实际应用中存在的问题 4.3调整措施
5.XCZ－102型动圈式显示仪表 5.1原理、结构
5.2关于三线制和外接可调电阻（1）实际应用中存在的问题（2）调整措施 5.3注意事项
§2自动电子平衡电桥式显示仪表（与热电阻配套）1.手动平衡电桥测温原理 2.自动平衡电桥测温原理 §3自动电位差计式显示仪表 1.手动电位差计的工作原理 2.自动电位差计 2.1原理电路图 2.2冷端温度补偿
2.3自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较
七、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
八、复习思考题
1、动圈式仪表的作用原理是什么？
2、为什么要对动圈仪表进行温度补偿？其补偿方法是什么？
3、什么是三线制接法？对此有什么要求？
4、电子电位差计是如何实现对热电偶冷端温度自动补偿的？
九、本章课后小结 第一章
自动控制系统基本概念
一、目的要求
1.使学生掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用及相互影响和联系。2.使学生理解自动控制系统中常用的各种术语，掌握方块图的意义及画法。
3、熟悉管道及控制流程图上常用符号的意义。
4、了解控制系统的几种分类形式，掌握系统的静态与动态。
5、使学生掌握闭环控制系统在节跃干扰作用下，过渡过程的几种基本形式及过渡过程品质指标的含义。
二、主要讲解内容及时间安排 2学时
1.主要讲解内容：
（1）被控对象和控制参数的基本概念，自动控制系统的组成；
（2）工艺管道及控制流程图；
（3）自动控制系统的方块图及自动控制系统的分类；（4）自动控制系统的过渡过程和品质指标。2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
1工艺管道及控制流程图； 2自动控制系统方框图； 3自动控制系统的品质指标。
四、讲授难点
自动控制系统的过渡过程和品质指标。
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。
六、讲课思路
§1化工自动化的主要内容 1化工生产过程自动化的主要内容 2基本概念（1）自动检测系统（2）自动信号联锁装置（3）自动操纵系统（4）自动开停车系统（5）自动控制系统 §2自动控制系统的组成 1人工控制系统（基础）2自动控制系统 3组成
§3工艺管道及控制流程图 1控制流程图中常用的图形符号
1.1仪表（包括检测、显示、控制）的图形符号 1.2测量点 1.3连接线 2仪表位号
§4自动控制系统方块图
1自动控制系统方块图的组成及应用 2关于自动控制系统方块图的几点说明 ▲作业 课本P16 11题
§5自动控制系统的分类 1按被控变量分 2按控制器控制规律分 3按给定值是否变化分
§6自动控制系统的过渡过程和品质指标 1自动控制系统的动态与静态 1.1动态 1.2静态
2控制系统过渡过程分析 2.1阶跃干扰的特点
2.2自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程的基本形式 3自动控制系统的品质指标 4例题（见课件）▲作业
七、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
八、复习思考题
1、自动控制系统按其基本结构形式可分为几类？其中闭环控制系统中按设定值的不同形式又可分为几种？
2、自动控制系统主要由哪些环节组成？各部分的作用是什么？
3、什么是自动控制系统的过渡过程？在节跃干扰的作用下，其过渡过程有哪些基本形式？哪些过渡过程能基本满足控制要求？
4、衰减振荡过程的品质指标有哪些？各自的含义是什么？
5、什么是自动控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有什么区别？
6、什么是控制系统的动态与静态？
7、什么是反馈？什么是正反馈和负反馈？负反馈在自动控制中有什么重要意义？
九、本章课后小结
第五章 自动控制仪表
一、目的要求
1.使学生掌握各种控制规律及其特点。
2.使学生熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。
二、主要讲解内容及时间安排 3学时
1.主要讲解内容：（1）控制仪表的作用；
（2）控制器基本控制规律及其对系统过渡过程的影响；
（3）双位控制器，比例控制器，积分控制器，微分控制器，比例积分微分控制器。2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
基本控制规律及其对系统过渡过程的影响。
四、讲授难点
双位控制器，比例控制器，积分控制器，微分控制器，比例积分微分控制器。
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。
六、讲课思路
§１概述
１自动控制仪表的作用 ２控制仪表发展的三个阶段
§２控制器的基本控制规律及其对系统过渡过程的影响 １双位控制器 1.1作用规律
1.2双位控制器的品质指标 1.3特点 1.4适用场合 2比例控制器 2.1工作原理 2.2数学关系 2.3比例控制器的余差 2.4比例控制器小结 3积分控制器 3.1数学关系 3.2工作原理
3.3积分控制器的优缺点 4比例积分控制器 4.1数学关系 4.2积分控制器小结 5微分控制器 5.1理想微分调节作用
5.2实际微分调节作用（比例作用+近似微分作用）5.3 KD、TD、T的意义及作用 6比例、积分、微分控制（PID）6.1数学关系 6.2特点 6.3可调整参数 6.4小结（1）比例调节（2）积分调节（３）微分调节 ７补充作业（见讲稿）
七、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994
（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
八、复习思考题
1、控制器的控制规律是指什么？常用的控制规律有哪些？试述常用的几种控制规律的定义及其特点？
2、什么是积分时间？它对系统过渡过程有什么影响？
3、什么是微分时间？它对系统过渡过程有什么影响？
九、本章课后小结
第六章
执行器
一、目的要求
1.使学生掌握控制阀的流量特性的意义。
2.使学生了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。3.使学生理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。4.使学生了解电动执行器的基本原理。
二、主要讲解内容及时间安排 2学时
1.主要讲解内容：
（1）执行器的定义及分类，气动执行器的结构和分类；（2）控制阀的流量特性；（3）控制阀的选择；
（4）电动执行器的种类及其优缺点。2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
气动执行器。
四、讲授难点
控制阀的流量特性。
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点为辅。
六、讲课思路
１执行器的作用及分类
2气动执行器的组成 2.1执行机构 2.2控制机构 2.3常用的辅助装置 3气动执行器的结构与分类 3.1执行机构 3.2控制机构 3.3分类
4控制阀的流量特性 4.1直线流量特性 4.2等百分比流量特性 4.3抛物线流量特性 4.4快开特性 5控制阀的选择
5.1控制阀结构与特性的选择 5.2气开式与气关式的选择
七、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994
（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
八、复习思考题
1、气动执行器主要由哪两部分组成？各起什么作用？
2、控制阀的流量特性是指什么？何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性？
3、什么叫气动执行器的气开与气关式？其选择原则是什么？
九、本章课后小结
第七章
简单控制系统一、目的要求
1.使学生了解简单控制系统的结构、组成及作用。
2.使学生掌握简单控制系统中被控变量和操纵变量选择的一般原则。3.使学生了解各种基本控制规律的特点及应用场合。4.使学生掌握控制器被控参数的工程整定方法。5.使学生掌握控制器正、反作用的确定方法。
二、主要讲解内容及时间安排 4 学时
1.主要讲解内容：
（1）简单控制系统的组成；（2）被控变量的选择；（3）操纵变量的选择；
（4）控制器控制规律的选择；（5）控制器被控参数的工程整定。2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
1被控变量的选择； 2控制器控制规律的选择； 3控制器参数的整定方法。
四、讲授难点 控制器控制规律的选择；
2控制器被控参数的工程整定。
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后思考题巩固所学知识点为辅。
六、讲课思路
§1简单控制系统的组成 1定义 2组成
§2被控变量的选择 1选择的依据 2选择的原则 §3操纵变量的选择
1操纵变量的作用及选择的依据 2操纵变量选择的原则 §4控制器控制规律的选择 1控制规律的确定
2控制系统各单元正反作用方向的确定
§5控制器被控参数的工程整定 1工程整定方法的分类 2临界比例度法 3衰减曲线法 4经验凑试法
七、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
八、复习思考题
1、被控变量和操纵变量选择的一般原则为何？
2、何为简单控制系统？试画出简单控制系统的典型方块图。
3、为什么要考虑控制器的正、反作用？如何选择？
4、控制器参数整定的任务为何？工程上常用的控制器参数整定有哪几种方法？
九、本章课后小结
第八章
复杂控制系统一、目的要求
1.使学生掌握串级控制系统的结构、工作过程特点及应用场合。
2.使学生掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择方法。
二、主要讲解内容及时间安排学时
1.主要讲解内容：
（1）串级控制系统的工作过程，串级控制系统的特点；（2）串级控制系统中副回路的确定原则；
（3）串级控制系统中主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。2.时间安排：按教学日历安排进行。
三、讲授重点
串级控制系统的特点，副回路的确定原则，主、副控制器控制规律及正、反作用的选择。
四、讲授难点
串级控制系统中主、副控制器控制规律及正、反作用的选择
五、教学法
以课堂讲授为主，学生课后参阅相关的资料为辅。
六、讲课思路 1复杂控制系统的定义
2串级控制系统的定义及适用场合 3串级控制系统的工作过程 4串级控制系统的特点 5副回路（副变量）的确定原则
6主、副控制器控制规律及正、反作用的选择 7例题（见课件）8总复习
七、参考书
（1）杜效荣主编.化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994（2）厉玉鸣主编.化工仪表及自动化（例题习题集）.北京：化学工业出版社，1999
八、复习思考题
1、什么叫串级控制系统？画出一般串级控制系统的典型方块图。
2、串级控制系统有哪些特点？主要使用在哪些场合？
3、串级控制系统中主、副变量应如何选择？
4、为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统？
5、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用？
6、怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律？
7、串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定主要有哪两种方法？
九、本章课后小结
第三篇：《化工仪表及自动化》课程总结
《化工仪表及自动化》课程总结
化学工业是国民经济支柱产业。生产化工原料，再以化工原料制造各种产品，是化学工业的核心。由于化工产品易燃、易爆、有毒、具有腐蚀性，以及对产品质量、数量、生产效益的追求，再加上人们对安全与环保意识的提高，因此，与化工生产过程密切相关的化工自动化，应用越来越普遍，发展速度越来越迅速，技术水平越来越高超。同时，人们对其认知程度越来越重视。正因为如此，化工仪表及自动化这门课程，多年来在多种专业、不同档次学校一直开设。
自动化技术是当今举世瞩目的高科技之一，也是中国今后重点发展的一个高科技领域。
自动化技术的研究开发和应用水平是衡量一个国家发达程度的重要标志，也是现代化社会的一大标志。
在学习《化工仪表及自动化》的过程中，我们应提倡自学，不拘泥于教材内容，充分利用课余时间及网络等便利条件，从中获取各种仪表的相应信息。广泛阅读相关书籍，如化工仪表及自动化（厉玉鸣 第四步），化工自动化及仪表（杨丽明，张光新，化学工业出版社）等，了解各种仪器仪表、控制系统的研究及进展，尤其针对实际应用的控制系统的设计、实际工程问题处理、改进类的文献，拓宽视野。
经过8周的学习，终于完成了该课程。通过这段时间的学习，我有如下收获：（1）能够读懂、并能规范地绘制常用带控制点的工艺流程图。
（2）能根据仪表技术说明书的要求正确使用常用检测仪表，能对变送器实施正确地调零、零点迁移、量程扩展操作；能根据工艺和控制要求，合理设置智能PID控制器的相关参数。
（3）能根据仪表技术说明书的维护要求，能对仪表的常见故障和线路故障合理分析，并加以排除。
（4）能够根据工艺与控制要求合理选择常用的温度、压力、流量和物位检测仪表。
（5）能够根据工艺要求，综合运用知识和各种方法，设计出简单控制系统并加以实施。
（6）能够根据被控参数和系统特点，运用临界比例度法、衰减曲线法两种工程整定方法，对简单控制、串级控制等控制系统，实施正确地调试，使系统在稳定性、准确性和快速性的三项指标基本优化，满足工艺要求。
（7）掌握常用工业过程控制系统的组成原理与性能特点，熟悉其适用场合。理解被控参数、调节参数对系统性能的影响，掌握被控参数与调节参数的合理确定方法。
（8）掌握常用过程检测仪表的结构与测量原理；理解各种PID控制规律对系统的作用，掌握其使用方法； 理解SLPC过程控制仪表的组成原理与运行机制，熟悉其功能，掌握功能指令的应用方法。
第四篇：化工仪表及自动化学习计划
《化工仪表及自动化》学习计划
顾名思义本门课程可分为两个模块即化工仪表的介绍以及其自动化的介绍，所以我的学习计划就围绕着这两个模块来。
首先是化工仪表方面知识的学习，由于书本上涉及的相关仪表非常多，所以必须先对书本上的内容有所熟悉和了解，上课时注意听老师的讲解，对于仪表上一些细节的内容要多加注意，例如压力计的量程以及操作规范，不同压力计所适用的不同的工作环境等等。由于这些仪表会在实验室里看到，故而在后期做实验的时候，遇到这些一标段时候要多加注意，根据实验老师的要求规范操作，并且要记录下一些书本上没有涉及的知识。而且还要想一想如果在化工实际生产环境中遇到这些仪表其操作各方面会有什么不同，进而加深对化工仪表的认识。
其次是自动化，由于我预先看了书本的内容，发现自动化的内容对数学知识有一定的要求，所以应该先对数学方面的内容进行回顾，像积分微分的内容在自动化控制中都会涉及，所以这是很必要的。然后由于自动化控制在生活中的应用非常广泛，所以在实际的学习过程中要经常联系实际生活中的实例进行发散性思考，以便更好的掌握这方面的知识。与化工仪表的一样，也需联系化工生产的实际情况分析自动化的应用过程，才能真正做到学以致用。剩下的则是一些常规的内容，例如在上课前要进行预习，以便在上课时候最大限度的接受新学习的知识，作业要及时认真的完成，不会的问题要及时解决。如上所述就是我关于这门课程的学习计划，相信只要我这么做了一定会学好这门课程的。
第五篇：化工仪表及自动化总结（xiexiebang推荐）
1.化工仪表及自动化系统按功能分类：检测仪表、显示仪表、执行器。2.测量误差按其产生原因：系统误差、疏忽误差、偶然误差。3.测量仪表的方法：直接测量、间接测量。
4.在压力检测中，常有表压、绝对压力、负压或真空度之分其关系为：P表压=P绝对压力—P大气压力
P真空度=P大气压力—P绝对压力 5.仪表测量范围：
含义：是指被测量可按规定精确度进行测量的范围。
范围：最大：
①测量稳定压力时，最大工作压力不应超过量程的2/3；
②测量脉动压力时，最大工作压力不应超过量程的1/2；
③测量高压压力时，最大工作压力不应超过量程的3/5.最小:最小值应不低于仪表满量程的1/3为宜。6.节流现象：流体在有节流装置的管道中流动时，在节流装置前后的管壁处，流体的静压力产生差异的现象。7.差压式流量计和转子流量计的区别：差压式流量计，是在节流面积不变的条件下，以差压的变化来反映流量的大小，而转子流量计，却是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小，即转子流量计采用的是恒压降，变节流面积的流量测量法。
8.迁移：迁移和调零都是使变送器输出的起始值于被测量起始点相对应，只不过零点调整量通常较小，而零点迁移量则比较大。
迁移同时改变了测量范围的上、下限，相当于测量范围的平移，它不会改变量程的大小。
9.按照测量方式的不同，温度检测仪表可分为接触式和非接触式俩类。
10.应用热膨胀原理测温：利用液体或固体受热时产生热膨胀的原理，可以制成膨胀式温度计。
11.冷端补偿导线：以不太长的镍铬—镍硅丝作为高温测量端，然后以较长的铜—铜镍丝去接替两热电极，借此达到延伸冷端的目的。
12.电子自动平衡电桥和电子自动电位差计的不同之处？ 答：①它们测量的电量形式不同。
②两者的作用原理不相同。
③感测元件与测量桥路的连接方式不同。
④当用热电偶配电子电位差计时，其测量桥路需要热电偶考虑热电偶冷端温度的自动补偿问题；而用热电阻配电子平衡电桥时，则不从在问题。
13.电模拟量的模—数变换器按方法分为：间接法、直接法两种。
14.自动化主要装置分为：测量元件与变送器、自动控制器、执行器。
15.自动控制系统是一个闭合系统 16.负反馈：以x作为正值，以z作为负值，也就是到控制器偏差信号e=x-z，所以叫做负反馈。
17.自动控制系统在干扰作用下的过渡过程的基本形式？ 答：①非周期衰减过渡过程
②衰减震荡过程 ③等幅震荡过程 ④发散震荡过程
18.字母代号：第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能。
19.化工自动化主要包括哪些内容？ 20.自动控制系统主要有哪些环节组成？ 答：①检测
②运算（思考）、命令 ③执行
21.模拟式控制器：所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基本结构包括比较环节、反馈环节和放大器三部分组成。22.被控变量：生产过程中希望借助自动控制保持恒定值的变量。
23.从工艺合理性考虑，常常选择温度作为被控变量这是因为：
第一，在精馏塔操作中，压力往往需要固定，只有将塔操作在规定的压力下，才易于保证塔的分离纯度，保证塔的效率和经济性，如果塔压波动，就会破坏原来的气液平衡，影响相对挥发度，使塔处于不良工况；同时，随着塔压的变化，往往还会引起与之相关的其他物料量的变化；第二，在塔压固定的情况下，精馏塔各层塔板上的压力基本是一致的，这样各层塔板上的温度与组分之间就有一定的单值对应关系，由此可见，固定压力，选择温度作为被控变量对精馏塔的出料组分进行间接指标控制是可能的，也是合理的。24.选择操纵变量的原则：
①操纵变量应是可控的，即工艺上允控制的变量。
②操纵变量一般应比其他干扰对被控变量的影响更加灵敏。
③在选择操纵变量时，除了从自动化角度考虑外，还要考虑工艺的合理性与生产的经济性，尽可能地降低物料和能量的消耗。
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