第一篇：化工儀表及自動化教案

緒

論

一、目的要求

1.使學生對本課程的研究內容有比較全面地了解。2.使學生掌握本課程的正確學習方法。

3.使學生了解本課程學習的重要性，以為以后的專業課學習打下良好的基礎。

二、主要講解內容及時間安排

2學時

1.主要講解內容

（1）所用教材及主要參考書；（2）課程內容介紹；

（3）本課程的學習方法及學習要求。2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

本課程的研究對象及主要內容；本課程的重點及學習方法和要求。

四、教學法

以課堂講授為主，學生課后閱讀相關的參考資料為輔。

五、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

（3）汪基壽主編.化工自動化及儀表.北京：中央廣播電視大學出版社，1993（4）曹克民主編.自動控制概論.西安：西安建筑科技大學出版社，1995

第三章 檢測儀表及傳感器

一、目的要求

1.使學生了解儀表的性能指標。

2.使學生掌握儀表精度的意義及與測量誤差的關系。

3.使學生初步掌握各種壓力檢測儀表的基本原理及壓力表的選用方法。4.了解各種流量計的測量原理。重點是差壓式流量計及轉子流量計。5.了解各種液位測量方法。初步掌握液位測量中零點遷移的意義及計算方法。6.掌握熱電偶溫度計及熱電阻溫度計的測溫原理。熟悉熱電偶溫度測量中的冷端溫度補償的作用及方法。

二、主要講解內容及時間安排 15學時

1.主要講解內容：

（1）檢測儀表及傳感器的概念，工業檢測儀表的性能指標；（2）壓力檢測及儀表；（3）流量檢測及儀表；（4）物位檢測及儀表；（5）溫度檢測及儀表。

2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

1儀表等級的確定及鑒定和選擇；

2轉子流量計的指示值修正，轉子流量計與差壓式流量計的工作原理的異同； 3差壓式液位變送器的工作原理及零點遷移問題； 4熱電偶溫度計的冷端溫度補償。

四、講授難點

1各種壓力儀表的工作原理； 2轉子流量計的指示值修正； 3差壓式液位變送器的零點遷移問題； 4熱電偶溫度計的冷端溫度補償。

五、教學法

以課堂講授為主，學生課后查閱相關的參考資料并完成課后作業鞏固所學知識點為輔。

六、講課思路

▲本章的基本概念： 1檢測儀表 2傳感器 3變送器

§1工業檢測儀表性能指標 1有關測量誤差的基本概念（１）測量（２）測量誤差（３）誤差來源（３個）（４）誤差的表示（①、②）２儀表性能指標 2.1精確度

（1）大小確定。（2）應用（三個方面）2.2變差

2.3靈敏度與靈敏度限

（1）指針儀表 a靈敏度 b 靈敏度限（2）數字儀表 a分辨力 b最高分辨力 2.4線性度 2.5反應時間 §2壓力檢測及儀表 1壓力檢測的意義 2壓力單位及檢測儀表 2.1壓力的定義及單位 2.2壓力幾種表示 2.3壓力表的分類 3彈性式壓力表 3.1原理 3.2特點 3.3彈性元件（1）定義（2）種類（３種）４電氣式壓力計 4.1原理 4.2組成 4.3種類（5種）5壓力儀表的選用與安裝 5.1壓力儀表的選用（1）類型選擇（2）量程的選擇（3）精度等級的選擇 5.2例題（見講稿）§3流量檢測及儀表 1概述

1.1流量的基本概念（1）流量（2）流量和總量（3）流量的表示

（4）體積流量（Ｑ）與質量流量（Ｍ）的關系1.2流量與總量的關系 1.3流量測量的方法（1）差壓式流量計

（2）轉子流量計

2差壓式流量計（節流式流量計）2.1基本測量原理 2.2組成 2.3節流現象 2.4流量的基本關系式 2.5幾種標準的節流裝置 3轉子流量計 3.1基本原理 3.2結構 3.3工作原理 3.4結論 3.5有關計算公式

4.電遠傳式轉子流量計（LZD）4.1 LZD的組成 4.2流量變送 4.3電動顯示部分 5轉子流量計的指示值修正

5.1液體流量測量時的修正 5.2例題（見講稿）5.3氣體流量測定時的修正 6其它流量計簡介 §4物位檢測及儀表 1概述

1.1物位檢測的對象 1.2物位檢測的重要性 1.3物位檢測儀表的種類 2差壓式液位變送器 2.1工作原理 2.2零點遷移問題

2.3法蘭式差壓變送器測液位 2.4例題（見講稿）3其它物位計 3.1電容式物位計 3.2核輻射物位計 §5溫度檢測及儀表 1概述

1.1溫度檢測的重要性 1.2溫度測量儀表的種類 1.3溫度測量的基本原理 2熱電偶溫度計 2.1特點及組成 2.2工作原理（1）熱電效應

（2）熱電現象的測溫原理（3）中間導體定律 2.3熱電偶的種類

（1）選用熱電偶材料時應考慮的因素5

（2）熱電偶的種類 2.4補償導線的選用（1）補償導線的定義（2）補償導線的組成 2.5冷端溫度補償（1）冷端溫度保持為0℃

（2）冷端溫度的修正（冷端溫度t0≠0）a計算修正 ▲例題（見講稿）b電橋修正（電橋補償法）c儀表調零點法 d補償熱電偶法 3熱電阻溫度計

3.1 熱電阻溫度計的工作原理及種類 3.2金屬熱電阻溫度計的工作原理 3.3工業上常用的熱電阻（1）金屬熱電阻的材料要求（2）目前應用最廣泛的兩種熱電阻 3.4熱電阻的結構 3.5熱敏電阻

七、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

八、復習思考題

1、試述彈簧管壓力表的基本工作原理。

2、霍爾壓力傳感器是怎樣工作的？它為什么能將壓力的變化線性地轉換成霍爾電勢？

3、什么叫應變片？如何用它來測量壓力？

4、什么是節流現象？標準的節流體有哪幾種？應用最廣泛的是哪種？

5、差壓式液位變送器的工作原理是什么？當測量有壓容器的液位時，差壓變送器的負壓室為什么一定要與容器的氣相相連接？

6、什么是液位測量時的零點遷移問題？怎樣進行遷移？其實質是什么？

7、為什么要用法蘭式差壓變送器？它有哪幾種結構型式？

8、熱電偶溫度計為什么可以用來測量溫度？它由哪幾部分組成？各部分有何作用？

9、用熱電偶測溫時，為什么要進行冷端溫度補償？其冷端溫度補償的方法有哪幾種？

10、試述熱電阻測溫原理？常用熱電阻的種類？

九、本章課后小結

第四章 顯示儀表

一、目的要求

1.使學生掌握顯示儀表的分類及動圈式顯示儀表的工作原理。

2.使學生掌握XCZ－101型動圈式顯示儀表及XCZ－102型動圈式顯示儀表的工作原理。

3.使學生了解自動電子平衡電橋與自動電子電位差計的異同。

二、主要講解內容及時間安排 2學時

1.主要講解內容：（1）顯示儀表的分類；

（2）動圈式顯示儀表及其溫度補償；

（3）XCZ－101型動圈式顯示儀表和XCZ－102型動圈式顯示儀表；（4）自動電子平衡電橋式顯示儀表；（5）自動電位差計式顯示儀表。2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

1.XCZ－101型動圈式顯示儀表及XCZ－102型動圈式顯示儀表； 2.自動電子平衡電橋與自動電子電位差計的異同。

四、講授難點

1.自動電子平衡電橋；

2.自動電子電位差計。

五、教學法

以課堂講授為主，學生課后查閱相關的參考資料并完成課后作業鞏固所學知識點為輔。

六、講課思路

▲顯示儀表的定義及分類。§1動圈式顯示儀表

1.動圈式顯示儀表的類型及作用。

2.動圈式顯示儀表的工作原理 3.動圈式顯示儀表的溫度補償 4.XCZ－101型動圈式顯示儀表 4.1原理、結構

4.2實際應用中存在的問題 4.3調整措施

5.XCZ－102型動圈式顯示儀表 5.1原理、結構

5.2關于三線制和外接可調電阻（1）實際應用中存在的問題（2）調整措施 5.3注意事項

§2自動電子平衡電橋式顯示儀表（與熱電阻配套）1.手動平衡電橋測溫原理 2.自動平衡電橋測溫原理 §3自動電位差計式顯示儀表 1.手動電位差計的工作原理 2.自動電位差計 2.1原理電路圖 2.2冷端溫度補償

2.3自動電子平衡電橋與自動電子電位差計的比較

七、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

八、復習思考題

1、動圈式儀表的作用原理是什么？

2、為什么要對動圈儀表進行溫度補償？其補償方法是什么？

3、什么是三線制接法？對此有什么要求？

4、電子電位差計是如何實現對熱電偶冷端溫度自動補償的？

九、本章課后小結 第一章

自動控制系統基本概念

一、目的要求

1.使學生掌握自動控制系統的組成，了解各組成部分的作用及相互影響和聯系。2.使學生理解自動控制系統中常用的各種術語，掌握方塊圖的意義及畫法。

3、熟悉管道及控制流程圖上常用符號的意義。

4、了解控制系統的幾種分類形式，掌握系統的靜態與動態。

5、使學生掌握閉環控制系統在節躍干擾作用下，過渡過程的幾種基本形式及過渡過程品質指標的含義。

二、主要講解內容及時間安排 2學時

1.主要講解內容：

（1）被控對象和控制參數的基本概念，自動控制系統的組成；

（2）工藝管道及控制流程圖；

（3）自動控制系統的方塊圖及自動控制系統的分類；（4）自動控制系統的過渡過程和品質指標。2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

1工藝管道及控制流程圖； 2自動控制系統方框圖； 3自動控制系統的品質指標。

四、講授難點

自動控制系統的過渡過程和品質指標。

五、教學法

以課堂講授為主，學生課后查閱相關的參考資料并完成課后作業鞏固所學知識點為輔。

六、講課思路

§1化工自動化的主要內容 1化工生產過程自動化的主要內容 2基本概念（1）自動檢測系統（2）自動信號聯鎖裝置（3）自動操縱系統（4）自動開停車系統（5）自動控制系統 §2自動控制系統的組成 1人工控制系統（基礎）2自動控制系統 3組成

§3工藝管道及控制流程圖 1控制流程圖中常用的圖形符號

1.1儀表（包括檢測、顯示、控制）的圖形符號 1.2測量點 1.3連接線 2儀表位號

§4自動控制系統方塊圖

1自動控制系統方塊圖的組成及應用 2關于自動控制系統方塊圖的幾點說明 ▲作業 課本P16 11題

§5自動控制系統的分類 1按被控變量分 2按控制器控制規律分 3按給定值是否變化分

§6自動控制系統的過渡過程和品質指標 1自動控制系統的動態與靜態 1.1動態 1.2靜態

2控制系統過渡過程分析 2.1階躍干擾的特點

2.2自動控制系統在階躍干擾作用下的過渡過程的基本形式 3自動控制系統的品質指標 4例題（見課件）▲作業

七、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

八、復習思考題

1、自動控制系統按其基本結構形式可分為幾類？其中閉環控制系統中按設定值的不同形式又可分為幾種？

2、自動控制系統主要由哪些環節組成？各部分的作用是什么？

3、什么是自動控制系統的過渡過程？在節躍干擾的作用下，其過渡過程有哪些基本形式？哪些過渡過程能基本滿足控制要求？

4、衰減振蕩過程的品質指標有哪些？各自的含義是什么？

5、什么是自動控制系統的方塊圖？它與工藝管道及控制流程圖有什么區別？

6、什么是控制系統的動態與靜態？

7、什么是反饋？什么是正反饋和負反饋？負反饋在自動控制中有什么重要意義？

九、本章課后小結

第五章 自動控制儀表

一、目的要求

1.使學生掌握各種控制規律及其特點。

2.使學生熟悉比例度、積分時間、微分時間對控制系統的影響。

二、主要講解內容及時間安排 3學時

1.主要講解內容：（1）控制儀表的作用；

（2）控制器基本控制規律及其對系統過渡過程的影響；

（3）雙位控制器，比例控制器，積分控制器，微分控制器，比例積分微分控制器。2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

基本控制規律及其對系統過渡過程的影響。

四、講授難點

雙位控制器，比例控制器，積分控制器，微分控制器，比例積分微分控制器。

五、教學法

以課堂講授為主，學生課后查閱相關的參考資料并完成課后作業鞏固所學知識點為輔。

六、講課思路

§１概述

１自動控制儀表的作用 ２控制儀表發展的三個階段

§２控制器的基本控制規律及其對系統過渡過程的影響 １雙位控制器 1.1作用規律

1.2雙位控制器的品質指標 1.3特點 1.4適用場合 2比例控制器 2.1工作原理 2.2數學關系 2.3比例控制器的余差 2.4比例控制器小結 3積分控制器 3.1數學關系 3.2工作原理

3.3積分控制器的優缺點 4比例積分控制器 4.1數學關系 4.2積分控制器小結 5微分控制器 5.1理想微分調節作用

5.2實際微分調節作用（比例作用+近似微分作用）5.3 KD、TD、T的意義及作用 6比例、積分、微分控制（PID）6.1數學關系 6.2特點 6.3可調整參數 6.4小結（1）比例調節（2）積分調節（３）微分調節 ７補充作業（見講稿）

七、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994

（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

八、復習思考題

1、控制器的控制規律是指什么？常用的控制規律有哪些？試述常用的幾種控制規律的定義及其特點？

2、什么是積分時間？它對系統過渡過程有什么影響？

3、什么是微分時間？它對系統過渡過程有什么影響？

九、本章課后小結

第六章

執行器

一、目的要求

1.使學生掌握控制閥的流量特性的意義。

2.使學生了解氣動薄膜控制閥的基本結構、主要類型及使用場合。3.使學生理解氣動執行器的氣開、氣關型式及其選擇原則。4.使學生了解電動執行器的基本原理。

二、主要講解內容及時間安排 2學時

1.主要講解內容：

（1）執行器的定義及分類，氣動執行器的結構和分類；（2）控制閥的流量特性；（3）控制閥的選擇；

（4）電動執行器的種類及其優缺點。2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

氣動執行器。

四、講授難點

控制閥的流量特性。

五、教學法

以課堂講授為主，學生課后查閱相關的參考資料并完成課后作業鞏固所學知識點為輔。

六、講課思路

１執行器的作用及分類

2氣動執行器的組成 2.1執行機構 2.2控制機構 2.3常用的輔助裝置 3氣動執行器的結構與分類 3.1執行機構 3.2控制機構 3.3分類

4控制閥的流量特性 4.1直線流量特性 4.2等百分比流量特性 4.3拋物線流量特性 4.4快開特性 5控制閥的選擇

5.1控制閥結構與特性的選擇 5.2氣開式與氣關式的選擇

七、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994

（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

八、復習思考題

1、氣動執行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？

2、控制閥的流量特性是指什么？何為控制閥的理想流量特性和工作流量特性？

3、什么叫氣動執行器的氣開與氣關式？其選擇原則是什么？

九、本章課后小結

第七章

簡單控制系統一、目的要求

1.使學生了解簡單控制系統的結構、組成及作用。

2.使學生掌握簡單控制系統中被控變量和操縱變量選擇的一般原則。3.使學生了解各種基本控制規律的特點及應用場合。4.使學生掌握控制器被控參數的工程整定方法。5.使學生掌握控制器正、反作用的確定方法。

二、主要講解內容及時間安排 4 學時

1.主要講解內容：

（1）簡單控制系統的組成；（2）被控變量的選擇；（3）操縱變量的選擇；

（4）控制器控制規律的選擇；（5）控制器被控參數的工程整定。2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

1被控變量的選擇； 2控制器控制規律的選擇； 3控制器參數的整定方法。

四、講授難點 控制器控制規律的選擇；

2控制器被控參數的工程整定。

五、教學法

以課堂講授為主，學生課后查閱相關的參考資料并完成課后思考題鞏固所學知識點為輔。

六、講課思路

§1簡單控制系統的組成 1定義 2組成

§2被控變量的選擇 1選擇的依據 2選擇的原則 §3操縱變量的選擇

1操縱變量的作用及選擇的依據 2操縱變量選擇的原則 §4控制器控制規律的選擇 1控制規律的確定

2控制系統各單元正反作用方向的確定

§5控制器被控參數的工程整定 1工程整定方法的分類 2臨界比例度法 3衰減曲線法 4經驗湊試法

七、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

八、復習思考題

1、被控變量和操縱變量選擇的一般原則為何？

2、何為簡單控制系統？試畫出簡單控制系統的典型方塊圖。

3、為什么要考慮控制器的正、反作用？如何選擇？

4、控制器參數整定的任務為何？工程上常用的控制器參數整定有哪幾種方法？

九、本章課后小結

第八章

復雜控制系統一、目的要求

1.使學生掌握串級控制系統的結構、工作過程特點及應用場合。

2.使學生掌握串級控制系統中副變量的確定及主、副控制器正、反作用的選擇方法。

二、主要講解內容及時間安排學時

1.主要講解內容：

（1）串級控制系統的工作過程，串級控制系統的特點；（2）串級控制系統中副回路的確定原則；

（3）串級控制系統中主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇。2.時間安排：按教學日歷安排進行。

三、講授重點

串級控制系統的特點，副回路的確定原則，主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇。

四、講授難點

串級控制系統中主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇

五、教學法

以課堂講授為主，學生課后參閱相關的資料為輔。

六、講課思路 1復雜控制系統的定義

2串級控制系統的定義及適用場合 3串級控制系統的工作過程 4串級控制系統的特點 5副回路（副變量）的確定原則

6主、副控制器控制規律及正、反作用的選擇 7例題（見課件）8總復習

七、參考書

（1）杜效榮主編.化工儀表及自動化（第二版）.北京：化學工業出版社，1994（2）厲玉鳴主編.化工儀表及自動化（例題習題集）.北京：化學工業出版社，1999

八、復習思考題

1、什么叫串級控制系統？畫出一般串級控制系統的典型方塊圖。

2、串級控制系統有哪些特點？主要使用在哪些場合？

3、串級控制系統中主、副變量應如何選擇？

4、為什么說串級控制系統中的主回路是定值控制系統，而副回路是隨動控制系統？

5、怎樣選擇串級控制系統中主、副控制器的正、反作用？

6、怎樣選擇串級控制系統中主、副控制器的控制規律？

7、串級控制系統中主、副控制器參數的工程整定主要有哪兩種方法？

九、本章課后小結

第二篇：化工儀表及自動化教案第10章

第十章 自動控制儀表

內容提要: 1.控制儀表的作用和分類 2.模擬式控制儀表 3.數字式控制儀表

1.控制儀表的作用和分類

控制儀表經歷三個發展階段 基地式控制儀表

單元組合式儀表中的控制單元 以微處理器為基元的控制裝置

2.模擬式控制儀表

在模擬式控制器中，所傳送的信號形式為連續的模擬信號。目前應用的模擬式控制器主要是電動控制器

基本構成原理及部件

控制器基本構成

比較環節：將給定信號與測量信號進行比較，產生一個與它們的偏差成比例的偏差信號。

放大器：是一個穩態增益很大的比例環節。

反饋環節：通過正、負反饋來實現比例、積分、微分等控制規律。

DDZ-Ⅲ型電動調節器

Ⅲ型儀表統一由電源箱供給24V DC電源，并有蓄電池作為備用電源 優點：

各單元省掉了電源變壓器，沒有工頻電源進入單元儀表，既解決了儀表發熱問題，又為儀表的防爆提供了有利條件。

在工頻電源停電時備用電源投入，整套儀表在一定時間內仍可照常工作，繼續進行監視控制作用，有利于安全停車。

結構合理，比之Ⅱ型有許多先進之處。表現在：

基型控制器有全刻度指示控制器和偏差指示控制器兩個品種，指示表頭為100mm刻度縱形大表頭，指示醒目，便于監視操作。

自動、手動的切換以無平衡、無擾動的方式進行，并有硬手動和軟手動兩種方式。面板上設有手動操作插孔，可和便攜式手動操作器配合使用。

結構形式適于單獨安裝和高密度安裝。

有內給定和外給定兩種給定方式，并設有外給定指示燈，能與計算機配套使用，可組成SPC系統實現計算機監督控制，也可組成DDC控制的備用系統。

DDZ-Ⅲ型控制器結構方框圖

主要由輸入電路、給定電路、PID運算電路、自動與手動（包括硬手動和軟手動兩種）切換電路、輸出電路及指示電路等組成。3.數字式控制儀表

數字式控制器的主要特點

（1）實現了模擬儀表與計算機一體化。（2）具有豐富的運算控制功能。（3）使用靈活方便，通用性強。（4）具有通訊功能，便于系統擴展。（5）可靠性高，維護方便

數字式控制器的硬件電路

主機電路

主機電路是數字式控制器的核心，用于實現儀表數據運算處理及各組成部分之間的管理。過程輸入通道

過程輸入通道包括模擬量輸入通道和開關量輸入通道，模擬量輸入通道用于連接模擬量輸入信號，開關量輸入通道用于連接開關量輸入信號。

過程輸出通道

過程輸出通道包括模擬量輸出通道和開關量輸出通道，模擬量輸出通道用于輸出模擬量信號，開關量輸出通道用于輸出開關量信號。

人／機聯系部件

人／機聯系部件一般置于控制器的正面和側面。通信接口電路

通信接口將欲發送的數據轉換成標準通信格式的數字信號，經發送電路送至通信線路（數據通道）上；同時通過接收電路接收來自通信線路的數字信號，將其轉換成能被計算機接收的數據。

數字式控制器的軟件 系統程序

系統程序是控制器軟件的主體部分，通常由監控程序和功能模塊兩部分組成。用戶程序

用戶程序是用戶根據控制系統的要求，在系統程序中選擇所需要的功能模塊，并將它們按一定的規則連接起來的結果。

作用

使控制器完成預定的控制與運算功能。

用戶程序的編程通常采用面向過程POL語言。通常有組態式和空欄式語言兩種，組態式又有表格式和助記符式之分。控制器的編程工作是通過專用的編程器進行的，有“在線”和“離線”兩種編程方法。

KMM型可編程序調節器：是一種單回路的數字控制器。

KMM型調節器正面布置圖

1～7—指示燈；8，9—按鈕；10～13—指針

可以接收五個模擬輸入信號，四個數字輸入信號，輸出三個模擬信號，輸出三個數字信號。優點：

功能強大；

能用于單回路的簡單控制系統與復雜的串級控制系統； 控制精度高、使用方便靈活；

有自我診斷的功能，維修方便；可與電子計算機聯用。

調節器的啟動步驟

（1）調節器在啟動前，要預先將“后備手操單元”的“后備／正常”運行方式切換開關扳到“正常”位置。另外，還要拆下電池表面的兩個止動螺釘，除去絕緣片后重新旋緊螺釘。

（2）使調節器通電，調節器即處于“聯鎖手動”運行方式，聯鎖指示燈亮。

（3）用“數據設定器”來顯示、核對運行所必需的控制數據，必要時可改變PID參數。（4）按下“R”鍵（復位按鈕），解除“聯鎖”。這時就可進行手動、自動或串級操作。

第十一章 執行器

內容提要: 1.氣動執行器

2.閥門定位器與電-氣轉換器 3.電動執行器

1.氣動執行器

氣動執行器的結構與分類 執行機構

薄膜式：結構簡單、價格便宜、維修方便，應用廣泛。

活塞式：推力較大，用于大口徑、高壓降控制閥或蝶閥的推動裝置。長行程：行程長、轉矩大，適于輸出轉角（60°～90°）和力矩。氣動薄膜式執行機構有正作用和反作用兩種形式。控制機構

根據不同的使用要求，控制閥的結構形式主要有以下幾種。直通單座控制閥

閥體內只有一個閥芯與閥座。

特點：結構簡單、泄漏量小，易保證關閉，甚至完全切斷。

缺點：在壓差大的時候，流體對閥芯上下作用的推力不平衡，這種不平衡力會影響閥芯的移動。

直通單座閥

直通雙座控制閥

閥體內有兩個閥芯和閥座。

特點：流體流過的時候，不平衡力小。缺點：容易泄漏。

直通雙座閥

根據閥芯與閥座的相對位置：可分為正作用式與反作用式兩種形式。

角形控制閥

角形閥的兩個接管呈直角形，一般為底進側出。

特點：流路簡單、阻力較小，適于現場管道要求直角連接，介質為高黏度、高壓差和含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。

角形閥

三通控制閥

共有三個出入口與工藝管道連接。

按照流通方式分：合流型和分流型兩種

三通閥

隔膜控制閥

采用耐腐蝕襯里的閥體和隔膜。

特點：結構簡單、流阻小、流通能力比同口徑的其他種類的閥要大。不易泄漏。耐腐蝕性強，適用于強酸、強堿、強腐蝕性介質的控制，也能用于高黏度及懸浮顆粒狀介質的控制。

隔膜閥

蝶閥

特點：結構簡單、重量輕、價格便宜、流阻極小。缺點：泄漏量大。

蝶閥

控制閥的流量特性

控制閥的流量特性是指被控介質流過閥門的相對流量與閥門的相對開度（相對位移）間的關系，即

Q?l??f??Qmax?L? 控制閥的理想流量特性

不同流量特性的閥芯形狀

1—快開；2—直線；3—拋物線；4—等百分比

在不考慮控制閥前后壓差變化時得到的流量特性稱為理想流量特性。它取決于閥芯的形狀

（1）直線流量特性

指控制閥的相對流量與相對開度成直線關系。

?Q?d??Q???max??K?l?d???L?

（2）等百分比（對數）流量特性

等百分比流量特性是指單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關系。

?Q?d??Q???max??KQQmax?l?d???L?（3）拋物線流量特性

Q1???1?QmaxR??l?R?1?L??2（4）快開特性

這種流量特性在開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就達到最大。快開特性的閥芯形式是平板形的，適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統。控制閥的選擇

控制閥結構與特性的選擇 結構形式選擇

主要根據工藝條件，如溫度、壓力及介質的物理、化學特性（如腐蝕性、黏度等）來選擇。特性選擇

先按控制系統的特點來選擇閥的希望流量特性，然后再考慮工藝配管情況來選擇相應的理想流量特性。

氣開式與氣關式的選擇

有壓力信號時閥關、無信號壓力時閥開的為氣關式。反之，為氣開式。選擇要求

主要從工藝生產上安全要求出發。信號壓力中斷時，應保證設備和操作人員的安全。如果閥處于打開位置時危害性小，則應選用氣關式，以使氣源系統發生故障，氣源中斷時，閥門能自動打開，保證安全。反之閥處于關閉時危害性小，則應選用氣開閥。

氣動執行器的安裝和維護

（1）為便于維護檢修，氣動執行器應安裝在靠近地面或樓板的地方。

（2）氣動執行器應安裝在環境溫度不高于+60℃和不低于-40℃的地方，并應遠離振動較大的設備。

（3）閥的公稱通徑與管道公稱通徑不同時，兩者之間應加一段異徑管。

（4）氣動執行器應該是正立垂直安裝于水平管道上。特殊情況下需要水平或傾斜安裝時，除小口徑閥外，一般應加支撐。即使正立垂直安裝，當閥的自重較大和有振動場合時，也應加支撐。

（5）通過控制閥的流體方向在閥體上有箭頭標明，不能裝反。

（6）控制閥前后一般要各裝一只切斷閥，以便修理時拆下控制閥。考慮到控制閥發生故障或維修時，不影響工藝生產的繼續進行，一般應裝旁路閥。

（7）控制閥安裝前，應對管路進行清洗，排去污物和焊渣。安裝后還應再次對管路和閥門

進行清洗，并檢查閥門與管道連接處的密封性能。當初次通入介質時，應使閥門處于全開位置以免雜質卡住。

（8）在日常使用中，要對控制閥經常維護和定期檢修。2．閥門定位器與電-氣轉換器

電-氣轉換器可以把電動變送器來的電信號變為氣信號，送到氣動控制器或氣動顯示儀表；也可把電動控制器的輸出信號變為氣信號去驅動氣動控制閥，此時常用電氣閥門定位器，它具有電-氣轉換器和氣動閥門定位器兩種作用。

電-氣轉換器原理結構圖

1—噴嘴擋板；2—調零彈簧；3—負反饋波紋管；4—十字彈簧；5—正反饋波紋管；6—杠桿；7—測量線圈；8—磁鋼；9—鐵芯；10—放大器

電-氣閥門定位器 作用

具有電-氣轉換器的作用，可用電動控制器輸出的0～10 mA DC或4～20 mA DC信號去操縱氣動執行機構；

具有氣動閥門定位器的作用，可以使閥門位置按控制器送來的信號準確定位。

改變圖中反饋凸輪5的形狀或安裝位置，還可以改變控制閥的流量特性和實現正、反作用。

電-氣閥門定位器

1—力矩馬達；2—主杠桿；3—平衡彈簧；4—反饋凸輪支點；5—反饋凸輪；6—副杠桿；7—副杠桿支點；8—薄膜執行機構；9—反饋桿；10—滾輪；11—反饋彈簧；12—調零彈簧；13—擋板；14—噴嘴；15—主杠桿支點 3.電動執行器

電動執行器接收來自控制器的0～10mA或4～20mA的直流電流信號，并將其轉換成相應的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機構，以實現自動控制。分類：角行程、直行程、多轉式

角行程電動執行機構

角行程執行機構的組成示意圖

主要由伺服放大器、伺服電動機、減速器、位置發送器和操縱器組成。

位置發送器

是能將執行機構輸出軸的位移轉變為0～10mA DC（或4～20mA DC）反饋信號的裝置，它的主要部分是差動變壓器。

差動變壓器原理圖

小結：電動執行機構不僅可與控制器配合實現自動控制，還可通過操縱器實現控制系統的自動控制和手動控制的相互切換。當操縱器的切換開關置于手動操作位置時，由正、反操作按鈕直接控制電機的電源，以實現執行機構輸出軸的正轉或反轉，進行遙控手動操作。

第三篇：《化工儀表及自動化》課程總結

《化工儀表及自動化》課程總結

化學工業是國民經濟支柱產業。生產化工原料，再以化工原料制造各種產品，是化學工業的核心。由于化工產品易燃、易爆、有毒、具有腐蝕性，以及對產品質量、數量、生產效益的追求，再加上人們對安全與環保意識的提高，因此，與化工生產過程密切相關的化工自動化，應用越來越普遍，發展速度越來越迅速，技術水平越來越高超。同時，人們對其認知程度越來越重視。正因為如此，化工儀表及自動化這門課程，多年來在多種專業、不同檔次學校一直開設。

自動化技術是當今舉世矚目的高科技之一，也是中國今后重點發展的一個高科技領域。

自動化技術的研究開發和應用水平是衡量一個國家發達程度的重要標志，也是現代化社會的一大標志。

在學習《化工儀表及自動化》的過程中，我們應提倡自學，不拘泥于教材內容，充分利用課余時間及網絡等便利條件，從中獲取各種儀表的相應信息。廣泛閱讀相關書籍，如化工儀表及自動化（厲玉鳴 第四步），化工自動化及儀表（楊麗明，張光新，化學工業出版社）等，了解各種儀器儀表、控制系統的研究及進展，尤其針對實際應用的控制系統的設計、實際工程問題處理、改進類的文獻，拓寬視野。

經過8周的學習，終于完成了該課程。通過這段時間的學習，我有如下收獲：（1）能夠讀懂、并能規范地繪制常用帶控制點的工藝流程圖。

（2）能根據儀表技術說明書的要求正確使用常用檢測儀表，能對變送器實施正確地調零、零點遷移、量程擴展操作；能根據工藝和控制要求，合理設置智能PID控制器的相關參數。

（3）能根據儀表技術說明書的維護要求，能對儀表的常見故障和線路故障合理分析，并加以排除。

（4）能夠根據工藝與控制要求合理選擇常用的溫度、壓力、流量和物位檢測儀表。

（5）能夠根據工藝要求，綜合運用知識和各種方法，設計出簡單控制系統并加以實施。

（6）能夠根據被控參數和系統特點，運用臨界比例度法、衰減曲線法兩種工程整定方法，對簡單控制、串級控制等控制系統，實施正確地調試，使系統在穩定性、準確性和快速性的三項指標基本優化，滿足工藝要求。

（7）掌握常用工業過程控制系統的組成原理與性能特點，熟悉其適用場合。理解被控參數、調節參數對系統性能的影響，掌握被控參數與調節參數的合理確定方法。

（8）掌握常用過程檢測儀表的結構與測量原理；理解各種PID控制規律對系統的作用，掌握其使用方法； 理解SLPC過程控制儀表的組成原理與運行機制，熟悉其功能，掌握功能指令的應用方法。

第四篇：化工儀表及自動化學習計劃

《化工儀表及自動化》學習計劃

顧名思義本門課程可分為兩個模塊即化工儀表的介紹以及其自動化的介紹，所以我的學習計劃就圍繞著這兩個模塊來。

首先是化工儀表方面知識的學習，由于書本上涉及的相關儀表非常多，所以必須先對書本上的內容有所熟悉和了解，上課時注意聽老師的講解，對于儀表上一些細節的內容要多加注意，例如壓力計的量程以及操作規范，不同壓力計所適用的不同的工作環境等等。由于這些儀表會在實驗室里看到，故而在后期做實驗的時候，遇到這些一標段時候要多加注意，根據實驗老師的要求規范操作，并且要記錄下一些書本上沒有涉及的知識。而且還要想一想如果在化工實際生產環境中遇到這些儀表其操作各方面會有什么不同，進而加深對化工儀表的認識。

其次是自動化，由于我預先看了書本的內容，發現自動化的內容對數學知識有一定的要求，所以應該先對數學方面的內容進行回顧，像積分微分的內容在自動化控制中都會涉及，所以這是很必要的。然后由于自動化控制在生活中的應用非常廣泛，所以在實際的學習過程中要經常聯系實際生活中的實例進行發散性思考，以便更好的掌握這方面的知識。與化工儀表的一樣，也需聯系化工生產的實際情況分析自動化的應用過程，才能真正做到學以致用。剩下的則是一些常規的內容，例如在上課前要進行預習，以便在上課時候最大限度的接受新學習的知識，作業要及時認真的完成，不會的問題要及時解決。如上所述就是我關于這門課程的學習計劃，相信只要我這么做了一定會學好這門課程的。

第五篇：化工儀表及自動化總結（xiexiebang推薦）

1.化工儀表及自動化系統按功能分類：檢測儀表、顯示儀表、執行器。2.測量誤差按其產生原因：系統誤差、疏忽誤差、偶然誤差。3.測量儀表的方法：直接測量、間接測量。

4.在壓力檢測中，常有表壓、絕對壓力、負壓或真空度之分其關系為：P表壓=P絕對壓力—P大氣壓力

P真空度=P大氣壓力—P絕對壓力 5.儀表測量范圍：

含義：是指被測量可按規定精確度進行測量的范圍。

范圍：最大：

①測量穩定壓力時，最大工作壓力不應超過量程的2/3；

②測量脈動壓力時，最大工作壓力不應超過量程的1/2；

③測量高壓壓力時，最大工作壓力不應超過量程的3/5.最小:最小值應不低于儀表滿量程的1/3為宜。6.節流現象：流體在有節流裝置的管道中流動時，在節流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產生差異的現象。7.差壓式流量計和轉子流量計的區別：差壓式流量計，是在節流面積不變的條件下，以差壓的變化來反映流量的大小，而轉子流量計，卻是以壓降不變，利用節流面積的變化來測量流量的大小，即轉子流量計采用的是恒壓降，變節流面積的流量測量法。

8.遷移：遷移和調零都是使變送器輸出的起始值于被測量起始點相對應，只不過零點調整量通常較小，而零點遷移量則比較大。

遷移同時改變了測量范圍的上、下限，相當于測量范圍的平移，它不會改變量程的大小。

9.按照測量方式的不同，溫度檢測儀表可分為接觸式和非接觸式倆類。

10.應用熱膨脹原理測溫：利用液體或固體受熱時產生熱膨脹的原理，可以制成膨脹式溫度計。

11.冷端補償導線：以不太長的鎳鉻—鎳硅絲作為高溫測量端，然后以較長的銅—銅鎳絲去接替兩熱電極，借此達到延伸冷端的目的。

12.電子自動平衡電橋和電子自動電位差計的不同之處？ 答：①它們測量的電量形式不同。

②兩者的作用原理不相同。

③感測元件與測量橋路的連接方式不同。

④當用熱電偶配電子電位差計時，其測量橋路需要熱電偶考慮熱電偶冷端溫度的自動補償問題；而用熱電阻配電子平衡電橋時，則不從在問題。

13.電模擬量的模—數變換器按方法分為：間接法、直接法兩種。

14.自動化主要裝置分為：測量元件與變送器、自動控制器、執行器。

15.自動控制系統是一個閉合系統 16.負反饋：以x作為正值，以z作為負值，也就是到控制器偏差信號e=x-z，所以叫做負反饋。

17.自動控制系統在干擾作用下的過渡過程的基本形式？ 答：①非周期衰減過渡過程

②衰減震蕩過程 ③等幅震蕩過程 ④發散震蕩過程

18.字母代號：第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能。

19.化工自動化主要包括哪些內容？ 20.自動控制系統主要有哪些環節組成？ 答：①檢測

②運算（思考）、命令 ③執行

21.模擬式控制器：所傳送的信號形式為連續的模擬信號，其基本結構包括比較環節、反饋環節和放大器三部分組成。22.被控變量：生產過程中希望借助自動控制保持恒定值的變量。

23.從工藝合理性考慮，常常選擇溫度作為被控變量這是因為：

第一，在精餾塔操作中，壓力往往需要固定，只有將塔操作在規定的壓力下，才易于保證塔的分離純度，保證塔的效率和經濟性，如果塔壓波動，就會破壞原來的氣液平衡，影響相對揮發度，使塔處于不良工況；同時，隨著塔壓的變化，往往還會引起與之相關的其他物料量的變化；第二，在塔壓固定的情況下，精餾塔各層塔板上的壓力基本是一致的，這樣各層塔板上的溫度與組分之間就有一定的單值對應關系，由此可見，固定壓力，選擇溫度作為被控變量對精餾塔的出料組分進行間接指標控制是可能的，也是合理的。24.選擇操縱變量的原則：

①操縱變量應是可控的，即工藝上允控制的變量。

②操縱變量一般應比其他干擾對被控變量的影響更加靈敏。

③在選擇操縱變量時，除了從自動化角度考慮外，還要考慮工藝的合理性與生產的經濟性，盡可能地降低物料和能量的消耗。