自动化仪表与过程控制Word格式.docx
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3常用检测仪表:
常用压力温度流量物位仪表的工作原理、特点、应用及选型
4控制仪表及及控制规律:
基本控制规律及其对系统过渡过程的影响,PID运算原理,模拟控制器基本原理,数字控制算法,
5执行器:
执行器的基本组成,气动薄膜阀的结构、特点及应用,电动控制阀的结构、特点及应用,执行器气开气关形式及控制器正反作用的选择,控制阀口径的选择,仪表防爆技术
6计算机控制系统:
计算机控制系统的组成与特点,DDC系统的基本原理,DCS、FCS和SCADA等常见计算机过程控制系统的基本概念
7简单控制与复杂控制系统:
简单控制系统的结构与组成,调节方案,调节规律及整定。
串级调节系统,比值调节系统,均匀调节系统和前馈调节系统
8工业自动化系统应用举例:
石油加工,工业锅炉控制等
教材和参考书
1.历玉鸣,《化工仪表及自动化》,化学工业出版社
2.赵玉珠,《测量仪表与自动化》,石油大学出版社
3.范玉久,《化工测量及仪表》,化学工业出版社
4.周泽魁,《控制仪表与计算机控制装置》,化学工业出版社
西安石油大学教案
学时:
2
章节
概述:
0-1自动化仪表及其发展概况;
0-2工业控制系统及其组成
知识点和分析方法
1、自动化仪表的概念及其发展;
2、DDZ仪表及其控制系统;
重点
难点
引入工业控制系统概念,介绍过程控制系统的结构特征
介绍课程各章节内容在系统中的位置和作用
掌握学会常用一次仪表和二次仪表安装及其连线
要求掌握内容
过程控制仪表的两线制连接
过程控制仪表的活零点
教授思路,采用的教学方法和辅助手段,板书设计,重点如何突出,难点如何解决,师生互动等
介绍工业过程控制系统的基本概念
引入电动单元组合仪表的概念
讲授加多媒体演示
公式推导用板书,各类仪表实物用多媒体
难点需举例说明
讨论:
过程控制系统标准信号的特点及仪表精度指标应用
本章思考题和习题
思考题:
现行国际电工委员会过程控制系统模拟信号标准为:
直流电流信号(),直流电压信号()。
主要
参考资料
历玉鸣.《化工仪表自动化》.第三版.化学工业出版社
吴九辅.《仪表控制系统》.石油工业出版社
刘巨良.《过程控制仪表》.化学工业出版社
侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社
天津大学化工学院主编.《注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》.天津大学出版社.
4
0-3自动化仪表的基本技术指标
自动化仪表的基本性能指标
测量误差与仪表的精度的概念
精度,变差,灵敏度,灵敏限等
引入仪表精确性、快速性和可靠性概念
通过日常生活经验讨论工业仪表技术指标应用
一次仪表的选型
习题:
0-1,0-3,0-4
某精度为0.5级的测温仪表测温范围-100~100℃,问该仪表在正常使用情况下的最大绝对误差是多少?
第一章检测仪表:
1.1温度检测仪表工作原理及其应用
1、了解温度测量的概念和工业上常用的测量方法;
2、掌握热电偶的测温原理及其应用;
3、掌握热电阻的测温原理及其应用;
4、理解温度变送器的基本结构;
热电偶的冷端延伸和冷端补偿,
热电势公式的推导和应用
热电阻的三线制;
分度表,分度号,第三导体定理,热电阻公式,热电偶、热电阻在工业现场的基本应用
热敏电阻
常用温度仪表(如热电阻、热电偶)及显示仪表的工作原理、特点应用及选型
温度变送器的基本结构及应用
可以带传感器和变送器实物来教室教学
膨胀式温度计、压力式温度计、非接触式温度计、热电偶温度计和热电阻温度计
重点是热电偶和热电阻
简介工业温度检测的历史与发展
讨论题:
温度的实质是什么?
如何可以到达检测的目的?
在线检测的特点时什么?
1-1,1-2
在用热电偶测温时,常需要采用补偿导线。
补偿导线的作用是()。
a.为了接入其它测量仪表
b.为了延伸冷端,使冷端远离热端
c.与第三种导线的作用相同
d.为了补偿回路的热电势
热电阻温度计是根据()原理来测量温度的。
工业热电偶应用时使用补偿导线的目的是什么?
吴九辅.《现代工程检测及仪表》.石油工业出版社
备注
1.2压力检测仪表工作原理及其应用
了解工业生产中压力参数的概念和常用压力测量原理;
理解压力式、力平衡式、位移式和固态测压元件及其变送器的工作原理;
差动电容压力变送器工作原理
常用压力检测仪表(如弹簧管压力表、电容式压力传感器等)的基本原理、特点应用及选型
弹性压力计、力平衡式压力计、位移式压力计、固态测压仪表
注意本节个别内容在“工业检测技术”课程内有所涉及。
具体分工是:
“工业检测技术”强调传感器原理,本课程则以工业现场应用技术为主。
讲授,讨论加多媒体演示
注意压力的概念在工业领域中与物理概念的区别
强调法定物理单位
1-5
哪一种形式的仪表是根据压电效应实现压力测量的
电容式差压变送器测量部分如图所示,问其中哪部分是作为测量膜片的电容动极片?
范玉久.《化工测量及仪表》.化学工业出版社
1.3流量检测仪表工作原理及其应用
理解节流式、容积式流量测量的基本原理及其应用。
理解涡轮、电磁、漩涡等流量测量方法的应用;
差压流量计的流量公式及其推导;
差压变送器的零点迁移原理。
掌握常用流量仪表(如差压式流量计、转子流量计、椭圆齿轮流量计、涡轮流量计、电磁流量计及旋涡流量计等)的工作原理、特点应用及选型
公式推导板书完成
差压流量测量公式完整推导,其它流量公式推导简化
测量过程用动画演示:
节流现象,椭齿工作原理,涡轮流量测量
应用伯努利方程的公式推导,尽量从原理上介绍
1-7
1,电容差压传感器与力矩平衡式相比在结构上的突出优点是什么?
2,差压流量计的流量方程是根据哪些基本物理定律推导出来的?
流量计中哪一个最适合小流量、小管经和低雷诺数的流量测量?
1.4液位检测仪表工作原理及其应用;
1.5成分分析仪表简介
理解浮力式、静压式、电容式、超声式等常用液位测量原理;
热导、红外、色谱分析仪简介
差压法和电容法测量液位
掌握常用物位测量仪表(如差压式液位变送器等)的工作原理、特点、应用及选型。
讲授,加多媒体演示
介绍液位测量在应用中常遇到的问题
简单介绍在线分析仪工作原理
1-8,1-9
当仪表安装高度与容器最低液位不在同一水平位置上时,静压式液位测量读数需要正迁移修正。
下列哪个为正确的修正公式?
a.Δp=Hρg+h
b.Δp=Hρg-h
c.Δp=(H+h)ρg
d.Δp=(H-h)ρg
求电容式液位计的液位公式。
第二章调节器:
2.1二位式和连续调节规律
重点掌握PID调节规律的原理及其应用;
理解PID模拟电路的结构原理;
了解二位式和连续调节仪表应用的基础知识;
理解数字PID算法基本表达式及其原理;
简单了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用。
PID控制原理
PID调节规律的原理及其应用;
各种控制规律及其特点;
比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响,了解控制器参数的工程整定方法。
比例度和比例带。
由二位式控制引入PID控制
举比较直观的温度、液位系统控制的实际例子
用汽车轨迹控制为例说明控制参数的影响
引入静态误差的概念
2-1,2-3
某台DDZ-Ⅲ型温度比例控制器,测温范围为200~1200℃。
当温度给定值由800℃变化到850℃时,其输出由12mA变化到16mA。
则该控制器的比例度δ是()。
A40%B25%
C20%D80%
历玉鸣,《化工仪表及自动化》,化学工业出版社
赵玉珠,《测量仪表与自动化》,石油大学出版社
张宝芬,《自动检测技术及仪表控制系统》,化学工业出版社
周泽魁,《控制仪表与计算机控制装置》,化学工业出版社
2.2PID运算电路
PI电路,PD电路,
PI、PD运算
全刻度电动调节器应用
提前通知学生复习电子技术中运算放大器的应用相关内容。
以调节器工作原理及其应用为主,防止讲成电路分析。
可以使用仿真手段
某流量自动控制系统,用纯比例控制器进行控制。
图示为采用不同比例度时系统的过渡过程(其中曲线b、c为比较满意的控制结果)。
试判断四条过渡过程曲线中哪一条对应的比例度最大?
A曲线a
B曲线b
C曲线c
D曲线d
康光华,《电子技术基础》,高等教育出版社
2.2(续)DDZ模拟调节器
基本理解PID模拟电路的结构原理;
初步了解工业现场常用模拟和数字调节器的基本结构及其应用。
理想微分和实际微分电路的概念
DDZ模拟调节器基本应用
多媒体演示为主
了解工业常用模拟调节器的应用
讨论操作员在控制台上的主要监视和操作内容
作业:
2-2
哪几个常用控制规律中属于有差控制(即在过渡过程结束后还可能存在一定的余差)?
2.3-2.4调节器阶跃响应、频率特性和线路实例,
输入电路,输出电路,手动电路
无扰动切换的概念
还是要防止讲成电路分析,可将其中部分内容布置通过复习电子技术自学理解
常用调节规律的特点。
2-6,2-7
江秀汉.《长输管道自动化技术》.西北工业大学出版社
2.5集散数字控制仪表
数字PID算法
位置式和增量式算法
变形的PID算法(积分分离、微分先行)
了解数字PID的编程和调节过程
采样周期的概念
注意和“计算机控制技术”课程的分工
PID算法运算和编程都要举例说明
算法框图要讲清楚
举例说明数字PID是运算过程
已知数字积分运算:
•积分时间Ti=0.1s,
•采样周期ΔT=0.2s,
•输入采样值x(0)=2,x
(1)=2,x
(2)=1,x(3)=1,
求k=3时刻的数字积分运算结果。
吴明.《油气储运自动化》.化学工业出版社
2.6可编程数字调节器
数字调节器基本应用
无
以SLPC为例说明可编程单回路调节器的应用
以SLPC为主,适当介绍KMM
举缓冲容器选择控制的例子说明控制算法编程的应用(这个例子介绍详细点)
SLPC可编程调节器的主要外部连接特征包括下列哪几项:
A:
模拟量输入/输出
B:
开关(状态)量输入/输出
C:
双向串行数据接口
D:
SPRG编程器接口
夏杨.《计算机控制技术》.机械工业出版社
第三章集散控制系统;
现场总线控制系统
了解DCS系统的基本概念;
理解DCS系统的结构特点及其组成;
理解DCS控制站和操作站的功能;
了解FCS系统的基本概念
了解计算机控制系统的基本组成与基本概念。
DCS和FCS的基本概念
了解DCS系统的概念:
特点、组成、控制站功能、操作站功能
了解FCS系统的基本概念:
特点
举例说明几种常见计算机控制系统
简介,注意和其它选修课的分工。
引入内部仪表及其组态的概念
主要内容控制在:
系统结构特征,工业现场应用特点及举例,控制算法编程(回路控制、顺序控制)、监控画面组态等
3-2,3-3,3-4
DCS操作站的基本功能是什么?
下列那些项属于现场控制总线系统(FCS)的变送器和传统的模拟变送器比较的不同之处?
(A)具有自动变换和自动补偿功能;
(B)嵌有PID控制和其它运算模块;
(C)应用数字信号进行运算和通讯;
(D)输出标准4~20mA直流电流信号。
任风清.《工业计算机控制系统的发展与应用》.冶金工业出版社
第四章执行器:
4.1气动执行器和电动执行器
气动执行器、电动执行器
了解气动执行器和电动执行器的基本组成、基本结构、特点及应用;
掌握控制阀的流量特性、执行器的气开气关形式及控制器的正反作用的选择、控制阀口径的选择等。
熟炼掌握气动调节阀的基本结构、原理及其应用等基本概念;
熟悉调节器流量特性的定义及其应用;
理解和掌握气动执行器气开/气关的形式及其选择原则;
了解电动执行器及电气转换器的基本原理;
简单了解工业控制系统防爆的基本概念
以气动执行器为主
举例介绍气开、气关的概念
举例说明几种不同形式的气动执行器的特点
引入本安仪表的概念
4-1,4-2
调节阀串联管路中,管路中其它阻力件的阻力增加会导致全开阀阻比s发生什么变化?
下列调节阀中,哪一个的理想流量特性为放大系数随阀门开度增加而增大,较为有利于系统控制?
(A)百分比(对数);
(B)快开;
(C)直线;
(D)薄膜。
天津大学化工学院主编《.注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题》.天津大学出版社.
4.1调节阀的流量特性;
4.2记录仪和防爆栅。
熟炼掌握气动调节阀的基本结构、原理及其应用。
熟悉调节器流量特性的概念。
掌握气动执行器气开/气关的形式及其选择原则。
了解电动执行器及电气转换器的基本原理。
简单了解工业控制系统防爆的基本概念。
执行器气开/气关的形式及其选择原则;
调节阀固有流量特性和工作流量特性;
阀门的流量特性和流通能力
安全火花防爆系统
详细介绍流量特性的概念
简要介绍调节阀口径的选择算法
介绍电动执行器的特点
简单介绍电气转换器、阀门定位器的概念
强调工业现场电气设备的防爆概念
4-3,4-5
图为贮罐液位控制系统,为安全起见,贮罐内液体严禁溢出。
当选择流出量Q为操纵变量时,其控制阀和控制器分别应如何选择作用方向?
(A)气关式、正作用(B)气开式、正作用
(C)气关式、反作用(D)气开式、反作用
调节对象特性:
常见单容和多容对象特性及其数学描述
对象动态特性及其数学描述;
测定动态特性中的数据处理方法;
了解被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法;
掌握一阶对象的数学模型;
掌握表征被控对象特性的三个参数——放大系数K、时间常数T和滞后时间τ的物理意义及其对控制质量的影响。
熟练掌握单容对
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- 自动化 仪表 过程 控制