自动化工人必须知道的自动化知识！

　　第一单元，仪器的基本概念

　　一、测量、测量误差、直接测量和间接测量

　　1.测量误差是多少？答：测量值与真值的差异称为测量误差。

　　2.什么是直接测量和间接测量？答：直接测量是将测量的参数直接与某个标准量进行比较。间接测量是用一定的公式代替直接测量的数据，计算出所需的测量参数值。

　　3.什么是测量？答：是将被测参数的信号形式进行转换传输，并与相应的测量单位进行比较的过程，称为测量。

　　二、仪器误差、变异、灵敏度和灵敏度极限。

　　1.仪器的允许误差是多少，仪器的精度和精度等级是多少？答：允许误差是指仪器在规定的正常条件下的最大允许百分比误差。仪器的精度是指去除百分号(%)后的允许误差。准确度等级是一系列标准百分比除以国家统一规定的值。

　　2.什么是仪器劣化？答：是指在外界条件不变的情况下，用同一仪器对一个参数进行前后行程测量的差值。

　　3.仪器的灵敏度和灵敏度极限是多少？答：灵敏度是用来表示测量仪器对被测参数变化的灵敏度。灵敏度用仪器测量的指示值的变化与引起这种变化的测量参数的变化之比来表示。灵敏度极限是指引起仪器指示值可见变化的被测参数的最小变化。

　　4.测量系统的动态误差是多少？答：是指测量系统中的被测参数信息处于变化状态时，仪器的指示值与被测参数的实际值之间的差值。

　　三.压力，工程大气压，物理大气压，表压，绝对压力。

　　1.什么是压力？答：压力是垂直均匀作用在单位面积上的力。

　　2.什么是工程大气压？答：工程大气压是工业上常用的单位，即1KG垂直均匀作用在1平方厘米面积上产生的压力，单位为kgf/cm2。

　　3.什么是物理大气压？答：物理大气压等于当水银密度为13.5951 g/m3，重力加速度为980.665 cm/s2时，高度为760mm的水银柱作用于底面产生的力。

　　4.压电效应、压磁效应和压阻效应。

　　1.什么是压电效应？当一些晶体在压力下发生机械变形时，在它们的相对面上会产生相反的电荷。这种在没有外加电场的情况下变形而产生的电现象，称为压电效应。

　　2.压磁效应是什么？铁磁物质受压时，不仅材料内部的机械应力随压力变化，材料的磁导率也随之变化。这种现象叫做压磁效应。3.压阻效应是什么？当半导体晶体被压缩时，会暂时改变晶体结构的对称性，从而改变半导体的导电机制，表现为其电阻率的变化。这种效应称为压阻效应。

　　五、模拟显示仪、数字显示仪、图像显示仪。

　　1.模拟显示仪：利用指针(手写笔)的偏转角或位移来模拟显示被测参数的连续变化。其缺点是传递给很多机构，精度低，速度慢。模拟显示仪表包括：动圈显示仪表、自平衡显示仪表和自动平衡显示仪表。

　　2.数显仪表：直接以数字形式显示被测参数值，精度高，速度快。

　　3.图像显示仪：通过图形、文字、曲线、数字等方式直接显示。

　　第二单元，测量工作原理和常用仪器的操作

　　1.热阻测量的原理和操作。

　　原理：测温原理是热敏电阻在一定温度范围内电阻值与温度值呈线性关系。

　　常见的热阻包括铂电阻、铜电阻、锰电阻和碳电阻。

　　操作：热电阻测量传输电阻信号时采用三线制，是为了减少传输过程中导线电阻值引起的测量误差。检查其电阻时，注意哪两根线是公共线。

　　2.热电偶测量的原理和操作。

　　原理：两种不同金属的一端连接在一起，另外两端有电位差。在一定范围内，电位差与温度呈线性关系。

　　操作：采用双线制。检查时，电阻值应该很小。

　　3.压力变送器的测量原理和操作。

　　原理：薄膜金属应变测量元件。

　　操作：连接时，注意连接的正负极。使用时，慢慢打开手动阀，避免瞬间冲击波纹管，检查仪器接口是否泄漏，以免造成测量误差。拆卸时，首先关闭手动阀。当手动阀确定关闭时，慢慢卸载仪表，卸载时摇动变送器，以释放残余气体。

　　4.差压液位计的工作原理。

　　原理：充满硅油的测量盒膜片由两个耦合销组合而成，压差通过操作杆产生一个导致扭杆变形的力。扭杆放置在薄膜应变电阻上，并排列成维斯登电桥，将压差转换成平衡电压信号。电子放大器将测量室的信号转换成双线4-20mA  DC输出信号，并可提供惠斯通电桥。

　　操作：连接时，注意连接的正负极。使用时，应先打开变送器平衡阀，关闭高低压室手动阀，打开高低压室先导管路上的手动阀，慢慢打开高低压室手动阀，然后关闭平衡手动阀。

　　第三单元，自动控制系统的基本概念

　　1.调节对象、调节参数、调节参数和调节通道。1.管制对象是什么？生产过程中受控制的设备或机器。

　　2.调整后的参数有哪些？指调整对象中应保持在预定范围内并进行调整的参数。

　　3.什么是调整参数？指作用于被调节对象，使被调节参数趋于稳定的参数。

　　4.什么是干扰？指破坏系统平衡状态，引起调整后参数变化的外部因素。

　　5.什么是干扰信道？

　　从干扰产生点到调整参数的所有链路都称为干扰信道。

　　第二，调节法，变送器，调节器，执行器。

　　1.什么是规制法？

　　指调节器输出信号和输入信号之间的时变规律。

　　在研究调节器的调节规律时，将调节器与系统断开，分别研究调节器的输出信号和输入信号之间的关系。在分析调节器的调节规律时，通常会在调节器的输入端加入一个阶跃信号，即当某一偏差突然出现时，输出信号随阶跃输入信号的变化规律。

　　调节器的调节规律实际上代表了调节器的动态特性，可以用传递函数的形式来描述。调节器的基本调节规律是比例(P)、积分(I)、微分(D)及其组合。

　　2.什么是发射机？

　　变送器在自动检测和调节系统中的作用是将各种过程参数，如压力、差压、温度、流量、液位、成分等物理量转换成相应的统一标准信号，然后传输给指示记录仪、运算器和调节器进行指示、记录和调节。

　　根据测量参数，变送器主要包括差压变送器、压力变送器、温度变送器和流量变送器。

　　组成：通常由输入转换部分、放大器和反馈部分组成。输入转换部分包括敏感元件，其功能是感测被测参数并将被测参数转换成中间模拟量。中间量可以是电压、电流、位移、作用力等物理量。反馈部分将发射器的输出信号转换成反馈信号。放大器放大中间模拟量和反馈量之间的差值，并将其转换为标准输出信号。

　　3.什么是调节器？

　　调节器通常对输入信号与给定信号的偏差进行PID运算，并将运算结果作为统一信号发送给执行器，实现自动调节。

　　调节器必须有两个关键部分：检测偏差和PID操作。偏差检测电路一般称为输入电路。偏差信号通常是电压的形式，所以输入信号和给定信号在输入电路中是以电压的形式比较的。如果输入信号是电流，它必须通过精密电阻转换成相应的电压。同时，输入电路还必须配备内部和外部给定电路的开关、正负开关和偏差指示。PID运算电路是调节器的关键部分，包括放大器和PID反馈电路。4.什么是执行器？

　　自动调节系统中执行器的功能是接收来自调节单元的控制信号，并相应地改变调节阀的开度。从而达到调节流量的目的。

　　第三，反馈，正反馈，负反馈。

　　1.反馈：系统的输出信号以某种方式被引回到输入端。

　　2.正反馈：指加入的反馈信号增加系统输入信号的反馈。

　　3.负反馈：指系统的输入信号被加入的反馈信号降低的反馈。

　　四、自动调节系统的组成。

　　自动调节系统由调节对象、调节阀、测量传动装置和调节器组成。

　　5.比例，整合，差异化。

　　1.比例调节法则(P):指其输出信号与偏差的比例关系。比例调节的优点是反应速度快，调节可以立即生效，即当有偏差信号输入时，调节器的输出立即与偏差成比例变化。输入偏差信号越大，输出调节功能越强，这是比例调节器的显著特点。

　　2.积分调节法则(I):其输出信号与偏差信号的积分成正比。当存在偏差时，积分调节器的输出信号会随时间增加或减少。只有当输入偏差等于零时，输出信号才会停止变化，稳定在某个值。调节器输出信号变化的速度与输入偏差的大小和积分速度成正比，调节器输出变化的方向由正负偏差决定。

　　3.微分调节法则(d):表示输出信号与偏差信号的变化速度成正比。该调节器用于系统中，即使偏差很小，只要有变化趋势，就可以立即调整。所以叫“高级”调整。但是他的输出只能反映偏差信号的变化速度，不能反映偏差的大小，调整结果也不能消除偏差，所以这个调节器不能单独使用。它往往必须与比例或积分调节规律相结合，形成PD或PID调节器。

　　第四单元，执行器的原理、分类、特点和功能

　　首先，执行器的原理。

　　1.电动执行机构工作原理：执行机构由伺服电机、机械减速和位置变送器组成。执行器接收伺服放大器或电动执行器的输出信号，控制伺服电机的正反转，经过机械减速器后变成输出扭矩推动调节机构动作。同时，位置变送器将调节机构的角位移转换成相应的4-20mA信号作为阀门位置指示，并作为位置反馈信号反馈给前置放大器的输入端，以平衡输入信号。

　　2.气动执行器的工作原理：气动执行器接收气动调节器或阀门定位器输出的气压信号，并将其转换为推杆相应的线性位移，推动调节机构动作。二、执行器的分类和特点。

　　执行器根据其能量形式可分为气动、电动和液压三种。

　　(1)由气动执行器操作的执行器称为气动执行器或气动调节阀；

　　电动执行器操作的执行器称为电动执行器或电动调节阀；

　　(3)由液压执行机构操作的执行机构称为液压执行机构或液压调节阀；

　　特点：

　　1.气动执行器具有结构简单、动作可靠稳定、输出力大、安装维护方便、价格低廉、防火防爆等优点。广泛应用于石油、化工、冶金、电力等部门。缺点是不适合长距离传输(传输距离限制在150米以内)。为了克服这一缺点，可以使用电/气转换器或电/气阀门定位器，使得传输的信号是电信号，并且现场操作是气动的。

　　2.电动执行器具有动作快，特别适合远距离信号传输，与电子计算机配合方便等优点。一般来说，电动执行器不适合防火防爆。但如果采用防爆结构，也能达到防火防爆的目的。

　　三、气开式调节阀和气闭式调节阀的选择原则

　　选择原则：当压力信号中断时，确保设备和操作人员的安全。

　　第四，电动/气动阀门定位器的作用。

　　角色：

　　1.提高气动执行器的灵敏度和精度，改善气动执行器的静态特性。

　　可以减少以下影响气动执行器灵敏度和精度的因素。

　　A.致动器部件的膜和弹簧的不稳定性以及每个可移动部件的摩擦力。

　　B.调节阀前后压差过大时产生的不平衡力。

　　C.由于高粘度或悬浮固体和固体颗粒的存在，调节介质对阀杆运动的阻力。

　　2.加快阀杆的运动速度，减少系统的传动滞后。

　　第五单元。防爆仪表的概念及防爆措施

　　1.防爆仪器。

　　指外壳能承受内部爆炸压力，但不能引起外部爆炸的仪器，标为d。

　　2.本质安全型仪器。

　　指电路系统在正常运行或故障状态下产生的电火花和热效应不能点燃指定爆炸性混合物的仪器，标记为ia。

　　3.安全栅和安全栅的类型。

　　安全栅：安装在控制室，作为控制室仪表和现场仪表之间的附属设备。一方面，它传递信号；另一方面，控制危险场所等流动能量低于爆炸性气体或混合物的点火能量，以保证系统的安全火花性能。

　　安全栅的类型：

　　A.电阻式安全栅：电阻式安全栅利用电阻的限流作用，限制能量在临界值以下的地方流动，从而达到防爆的目的。

　　b齐纳势垒：基于齐纳二极管的反向击穿性能工作。C.继电器放大安全栅：是由电阻式安全栅发展而来，利用放大器的高输入阻抗，增加输入回路中串联的限流电阻阻抗，实现安全防火花

　　D.隔离安全栅：通过隔离、限压、限流等措施限制能量流入危险场所，保证安全火花性能。主要措施有：绝缘和能量限制。

　　四、使用防爆仪器时的注意事项。

　　1.检查仪器外壳上是否有防爆标志，防爆标志是否符合现场有害物质的规定。

　　2.本质安全型变送器在危险情况下使用前必须配备安全栅。

　　3.仪器外壳必须有良好的接地。

　　4.在危险的情况下，必须切断电源才能打开盖子。

　　5.本质安全型变送器的引入电缆规格应由共同认证的安全栅规定。