1. 化工自動化是化工、煉油、食品、輕工等化工型別生產過程自動化的簡稱。在化工裝置上，配備上一些自動化裝置，代替操作人員的部分直接勞動，使生產在不同程度上自
動地進行，這種用自動化裝置來管理化工生產過程的辦法，稱為化工自動化。
實現化工生產過程自動化的意義：
（1）加快生產速度，降低生產成本，提高產品產量和質量。
（2）減輕勞動強度，改善勞動條件。
（3）能夠保證生產安全，防止事故發生或擴大，達到延長裝置使用壽命，提高裝置利用能力的目的。
（4）能改變勞動方式，提高工人文化技術水平，為逐步地消滅體力勞動和腦力勞動之間的差別創造條件。
2、化工自動化主要包括哪些內容？
一般要包括自動檢測、自動保護、自動操縱和自動控制等方面的內容。
1-3 自動控制系統主要由哪些環節組成？
解自動控制系統主要由檢測變送器、控制器、執行器和被控物件等四個環節組成。
4、自動控制系統主要由哪些環節組成？
自動控制系統主要由測量元件與變送器、自動控制器、執行器和被控物件等四個環節組成。
1-5 題1-5圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中307、303、305所代表的意義。
題1-5圖加熱器控制流程圖
解 307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為3，儀表序號為07；
303表示集中儀錶盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為3，儀表序號為03；
305表示集中儀錶盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為3，儀表序號為05。
6、圖為某列管式蒸汽加熱器控制流程圖。試分別說明圖中307、303、305所代表的意義。
307表示就地安裝的壓力指示儀表，工段號為3，儀表序號為07；
303表示集中儀錶盤安裝的，具有指示記錄功能的溫度控制儀表；工段號為3，儀表序號為03；
305表示集中儀錶盤安裝的，具有指示記錄功能的流量控制儀表；工段號為3，儀表序號為05。
1-7 在自動控制系統中，測量變送裝置、控制器、執行器各起什麼作用？
解測量變送裝置的功能是測量被控變數的大小並轉化為一種特定的、統一的輸出訊號（如氣壓訊號或電壓、電流訊號等）送往控制器；
控制器接受測量變送器送來的訊號，與工藝上需要保持的被控變數的設定值相比較得出偏差，並按某種運算規律算出結果，然後將此結果用特定訊號（氣壓或電流）傳送出去
執行器即控制閥，它能自動地根據控制器送來的訊號值來改變閥門的開啟度，從而改變操縱變數的大小。
7.方塊圖是用來表示控制系統中各環節之間作用關係的一種圖形，由於各個環節在圖中都用乙個方塊表示，故稱之為方塊圖。
1-8．試分別說明什麼是被控物件、被控變數、給定值、操縱變數、操縱介質？
解：被控物件（物件）——自動控制系統中，工藝引數需要控制的生產過程、生產裝置或機器。
被控變數——被控物件內要求保持設定值的工藝引數。控系統通常用該變數的名稱來稱呼，如溫度控制系統，壓力制系統等。
給定值（或設定值或期望值）——人們希望控制系統實現的目標，即被控變數的期望值。它可以是恆定的，也可以是能按程式變化的。
操縱變數（調節變數）——對被控變數具有較強的直接影響且便於調節（操縱）的變數。或實現控制作用的變數。
操縱介質(操縱劑)——用來實現控制作用的物料。
8.測量元件與變送器：用來感受被控變數的變化並將它轉換成一種特定的訊號（如氣壓訊號、電壓、電流訊號等）；控制器：將測量元件與變送器送來的測量訊號與工藝上需要保
持的給定值訊號進行比較得出偏差，根據偏差的大小及變化趨勢，按預先設計好的控制規律進行運算後，將運算結果用特定的訊號送住執行器。執行器：能自動地根據控制器送來
的訊號值相應地改變流入（或流出）被控物件的物料量或能量，從而克服擾動影響，實現控制要求。
9.被控物件：在自動控制系統中，將需要控制其工藝引數的生產裝置或機器叫做~。
被控變數：被控物件內要求保持給定值的工藝引數。給定值：
被控變數的預定值。操縱變數：
受控制閥操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變數保持給定值的物料量或能量。
11、圖所示為一反應器溫度控制系統示意圖。a、b兩種物料進入反應器進行反應，通過改變進入夾套的冷卻水流量來控制反應器內的溫度不變。試畫出該溫度控制系統的方塊圖，並指出該系統中的被控物件、被控變數、操縱變數及可能影響被控變數的干擾是什麼？
反應器溫度控制系統
該溫度控制系統的方塊圖
反應器溫度控制系統方塊圖
其中，被控物件：反應器；被控變數：反應器內的溫度；操縱變數：冷卻水流量。
可能影響被控變數的干擾因素主要有a、b兩種物料的溫度、進料量，冷卻水的壓力、溫度，環境溫度的高低等。
1-11 題11圖所示為一反應器溫度控制系統示意圖。a、b兩種物料進入反應器進行反應，通過改變進入夾套的冷卻水流量來控制反應器內的溫度不變。試畫出該溫度控制系統的方塊圖，並指出該系統中的被控物件、被控變數、操縱變數及可能影響被控變數的干擾是什麼？
並說明該溫度控制系統是乙個具有負反饋的閉環系統。
題1-11圖反應器溫度控制系統
解該溫度控制系統的方塊圖
題解1-11圖反應器溫度控制系統方塊圖
其中，被控物件：反應器；被控變數：反應器內的溫度；操縱變數：冷卻水流量。
可能影響被控變數的干擾因素主要有a、b兩種物料的溫度、進料量，冷卻水的壓力、溫度，環境溫度的高低等。
若當反應器內的被控溫度在干擾作用下公升高時，其測量值與給定值比較，獲得偏差訊號，經溫度控制器運算處理後，輸出控制訊號去驅動控制閥，使其開度增大，冷卻水流量增大，這樣使反應器內的溫度降下來。所以該溫度控制系統是乙個具有負反饋的閉環控制系統。
1-12 題1-11圖所示的溫度控制系統中，如果由於進料溫度公升高使反應器內的溫度超過給定值，試說明此時該控制系統的工作情況，此時系統是如何通過控制作用來克服干擾作用對被控變數影響的？
解：當反應器內的溫度超過給定值（即公升高）時，溫度測量元件測出溫度值與給定值比較，溫度控制器將比較的偏差經過控制運算後，輸出控制訊號使冷卻水閥門開度增大，從而增大冷卻水流量，使反應器內的溫度降下來，這樣克服干擾作用對被控變數影響。
1-13 按給定值形式不同，自動控制系統可分哪幾類？
解：按給定值形式不同，自動控制系統可以分為以下三類：
定值控制系統——給定值恆定的控制系統。
隨動控制系統（自動跟蹤系統）——給定值隨機變化的系統。
程式控制系統——給定值按一定時間程式變化的系統。
15. 定值控制系統、隨動控制系統、程式控制系統。
16. 在自動化領域中，把被控變數不隨時間而變化的平衡狀態稱為系統的靜態，把被控變數隨時間而變化的不平衡狀態稱為系統的動態。
∵干擾是客觀存在的，是不可避免的。乙個自動控制系統投入執行時，時時刻刻都受到干擾作用，破壞正常的工藝生產狀態。這就需要通過自動化裝置不斷施加控制作用去對抗或抵消干擾作用的影響，使被控變數保持在工藝所要求的技術指標上。
乙個正常工作的自動控制系統，總受到頻繁的干擾作用，總處在頻繁的動態過程中。∴了解系統動態更為重要。
17. 階躍作用：在某一瞬間t0，干擾突然地階躍式地加到系統上，並保持在這個幅度。
採用階躍干擾的原因：階躍干擾比較突然，比較危險，對被控變數的影響也最大。如果乙個控制系統能夠有效克服階躍干擾，對其他比較緩和的干擾也一定很好地克服。
階躍干擾形式簡單，容易實現，便於分析、實驗和計算。
19. 等幅振盪過程和發散振盪過程是不穩定過程，生產上不能採用；非週期衰減過程雖是穩定過程，但該過程中被控變數達到新的穩定值的程序過於緩慢，致使被控變數長時間偏
離給定值，所以一般也不採用；衰減振盪過程能夠較快地使系統達到穩定狀態，並且最終的穩態值必然在兩峰值之間，決不會出現太高或太低的現象，更不會遠離給定值以致造成
事故。所以…
1-19 某化學反應器工藝規定操作溫度為(900±10)℃。考慮安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80℃。現設計的溫度定值控制系統，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。
試求該系統的過渡過程品質指標：最大偏差、超調量、衰減比、餘差、振盪週期和過渡時間（被控溫度進入新穩態值的±1%（即900（±1%）=±9℃）的時間），並回答該控制系統能否滿足題中所給的工藝要求？
題1-19圖溫度控制系統過渡過程曲線
解最大偏差950-900=50（℃）；
超調量950-908=42（℃）；
由於b'=918-908=10（℃），所以，衰減比'=42:10=4.2；
餘差908-900=8℃；
振盪週期45-9=36()；
過渡時間47。
因為50℃<80℃，8℃<10℃，所以，該控制系統能滿足題中所給的工藝要求。
1-20 題20(a) 圖是蒸汽加熱器的溫度控制原理圖。試畫出該系統的方塊圖，並指出被控物件、被控變數、操縱變數和可能存在的干擾是什麼？現因生產需要，要求出口物料溫度從80℃提高到81℃，當儀表給定值階躍變化後，被控變數的變化曲線如題1-20(b) 圖所示。
試求該系統的過渡過程品質指標：最大偏差、衰減比和餘差（提示：該系統為隨動控制系統，新的給定值為81℃）。
題1-20圖蒸汽加熱器溫度控制
解蒸汽加熱器溫度控制系統的方塊圖如下圖所示。
題解1-20圖蒸汽加熱器溫度控制系統方塊圖
其中：被控物件是蒸汽加熱器；被控變數是出口物料溫度；操縱變數是蒸汽流量。
可能存在的干擾主要有：進口物料的流量、溫度的變化；加熱蒸汽的壓力、溫度的變化；環境溫度的變化等。
該系統的過渡過程品質指標：
最大偏差81.5-81=0.5（℃）；
由於81.5-80.7=0.8（℃），b'=80.9-80.7=0.2（℃），所以，衰減比'=0.8:0.2=4；
餘差80.7-81= -0.3（℃）。
21、某化學反應器工藝規定操作溫度為(900±10)℃。考慮安全因素，控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過80℃。現設計的溫度定值控制系統，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如題1-19圖所示。
試求該系統的過渡過程品質指標：最大偏差、超調量、衰減比、餘差、振盪週期和過渡時間（被控溫度進入新穩態值的±1%（即900（±1%）=±9℃）的時間），並回答該控制系統能否滿足題中所給的工藝要求？
題1-19圖溫度控制系統過渡過程曲線
化工儀表及自動化課後習題答案第四版
第一章，自動控制系統 1 化工自動化主要包括哪些內容。自動檢測，自動保護，自動操縱和自動控制等。2 閉環控制系統與開環控制系統的區別。閉環控制系統有負反饋，開環系統中被控變數是不反饋到輸入端的。3 自動控制系統主要有哪些環節組成。自動化裝置及被控物件。4 什麼是負反饋，負反饋在自動控制系統中的意義。...
化工儀表及自動化過程考核
學習安排 1.提前預習 在大學階段不但要學習有關知識，更重要的是要養成良好的學習習慣，認真預習便是良好的習慣之一。預習是學生首次獨立地接觸新課，在預習過程中，不可避免地要經過自己閱讀 自己思考 自己聯絡 自己檢驗等階段。經過預習，心中已經有數，容易跟上老師上課的思路。當老師講到乙個陌生的概念時，就會...
《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，再以化工原料製造各種產品，是化學工業的核心。由於化工產品易燃 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...