第十八講 自動控制系統、智慧型技術及計算規則
一、內容提要
這節課主要介紹第六章第五節自動控制系統的常識、第六節儀表安裝、第七節樓宇智慧型化技術和第八節工程量清單項目設定及工程量計算規則。
二、重點、難點
儀表、儀表附屬檔案、儀表管路安裝、調試方法。電氣設備安裝工程量計算規則和工程量計算方法。自動控制系統的基本概念、自動控制系統的分類、樓宇智慧型化技術的基本知識。
三、內容講解
大綱要求：
1、熟悉所選考專業組系統的安裝及調試工藝和相關規範的基本內容。
2、掌握安裝工程工程量清單項目設定及工程量計算規則。
3、掌握安裝工程工程量計算方法，並能夠根據工程圖紙編制、審核工程量清單。
第五節 自動控制系統的常識
一、自動控制系統的種類
熟悉自動控制系統的分類、特點。
自動調節系統一般由變送器、調節器及調節閥組成，其作用是把來自變送器的標準測量值，與給定值比較，若產生偏差，調節器則按事先選定的調節規律調整偏差，並通過調節閥來執行調節器的調節指令。自動控制系統的種類要掌握。
（一）按給定值的不同來分類的調節系統
（1）定值凋節系統。
（2）程式（或順序）調節系統。
（3）隨動調節系統（又稱自動跟蹤調節系統）。
（二）按自動化工具不同分類的調節系統
（1）常規調節系統。
（2）計算機調節系統。
（三）按調節參數多少分類的調節系統
（1）簡單調節系統。
（2）複雜調節系統。
例：常規調節系統中的關鍵儀表設備有( )。
a．調節器 b．感測器 c．控制器 d．執行器
答案：ad
二、自動控制系統的常用術語
了解自動控制系統的常用術語。
（1）調節對象，又稱被調對象，簡稱對象。在自動調節系統中，把需要調節的工藝設備的有關部分稱為調節對象。
（2）被調參數。指能夠表征設備運轉情況並需要進行調節的工藝參數。
（3）調節參數。用來克服干擾對被調參數的影響，實現調節作用的參數叫調節參數。
（4）給定值x。工藝上希望被調參數所保持的數值。
（5）偏差e。被調參數的測量值與給定值之差。
（6）干擾f指引起被調參數偏離結定的一切因素。
（7）反饋。將被調參數的信號反送到調節器的比較元件去的通道稱為反饋迴路，簡稱反饋。
三、自動控制系統的常識
1、系統的靜態、動態和於擾作用
2、自動調節系統的過渡過程
3、調節系統的品質指標
4、調節對象的特性包括：（1）放大係數k；（2）對象的滯後；（3）時間常數t。
5、調節對象的負荷與自衡。
四、自動控制系統的表示方法
自動控制系統是用方塊圖的形式表示系統中各組成部分的功能和信號（或變數）傳遞關係，它的每一個方塊表示組成部分的一種功能，箭頭的方向標明信號（或變數）的傳遞方向。
在方塊圖中有四種基本符號：（1）信號線；（2）引出點；（3）比較點；（4）方塊。
方塊圖中的每個方塊為系統或元件的傳遞函式，它反映了各個環節間的因果關係。
根據系統的不同，可以有各種各樣的方塊圖。但任何一種複雜的方塊圖都是由串聯、並聯、反饋這三種基本形式組成的。
五、基本調節規律
重點掌握位式調節、比例調節、積分調節和微分調節四種基本調節規律。
（一）位式調節
位式調節的最簡單型式是雙位調節。當測量值大於給定值時，調節器的輸出為最小；而測量值小於給定值時，調節器的輸出為最大。調節間的動作是不連續的，被調參數始終在給定值附近上下波動。
（二）比例調節
比例凋節是指閥門開度與被調參數的偏差成比例的調節規律。它的特點是能實現輸出量等於輸入量，使被調參數趨於穩定，達到系統的平衡狀態。
（三）積分調節
積分調節就是在余差沒有消除之前，調節器輸出的變化速度不等於零，使調節閥的動作繼續進行而不停止。余差越大，調節閥動作越快，調節器輸出的變化也越快。
（四）微分調節
（五）比例與積分、微分調節
無論是積分調節規律。還是微分調節規律，均不能單獨使用。它們只能與比例調節規律結合構成比例積分、比例微分或比例積分微分調節規律。
六、自動控制系統
了解自動控制系統的特點及套用。
（一）簡單控制系統
簡單控制系統，通常是指由一個測量元件及變送器、一個調節器、一個調節閥和一個對象所組成的單閉環控制系統，又稱為單迴路控制系統。
（二）串級控制系統
串級控制系統是套用最早，效果最好，使用最廣泛的一種複雜控制系統。它的特點是兩個控制器相串接，主控制器的輸出作為副控制器的設定，適用於時間常數及純滯後較大的被控制對象。
（三）比值控制系統
常見的比值控制系統有單閉環比值、雙閉環比值和串級比值三級控制系統。
（四）選擇性控制系統
安全軟限控制，是指當一個工藝參數將要達到危險值時，就適當降低生產要求，讓它暫時維持生產，並逐漸調整生產，使之朝正常工況發展。能實現軟限控制的控制系統稱為選擇性控制系統，又稱為取代控制系統或超馳控制系統。
（五）分程控制系統
簡單控制系統是一個控制器的輸出帶動一個調節閥動作，而分程控制系統的特點是一個控制器的輸出同時控制幾個工作範圍不同的調節閥。
分程是靠閥門定位器或電-氣閥門定位器來實現的。
（六）前饋控制系統
前饋控制是按照干擾作用的大小來進行控制的。當擾動一出現，就能根據擾動的測量信號控制操縱變數，及時補償擾動對被控制變數的影響，控制是及時的，如果補償作用完善，可以使被控變數不產生偏差。
在實際使用中往往採用前饋與反饋複合在一起的控制系統，被稱為前饋一反饋控制系統，有時簡稱前饋控制系統，利用前饋控制克服主要干擾，用反饋控制消除其他於擾。
（七）三衝量控制系統
（八）自適應控制系統
自適應控制系統是一個具有自動適應能力的系統，它必須能夠察覺過程與環境的變化，並自動地校正控制規律。一個自適應控制系統至少應包含以下三個部分：
（1）具有一個檢測機構，能對環境和過程本身進行監視，並具有對檢測數據進行分類，以及消除數據中噪聲的能力。
（2）具有衡量本系統控制效果好壞的性能指標的確切定義，並能夠測量或計算性能指標，判斷系統是否偏離最優控制狀態。
（3）具有自動調整控制規律的功能。
（九）雙重控制系統
對於一個被控變數採用兩上或兩個以上操縱變數進行控制的控制系統稱為雙重或多重控制系統。
從整體來看，雙重控制系統仍是一個定值控制系統，該系統具有良好的靜態性能。由於雙得控制系統較好地解決了動與靜的矛盾，從而
（十）預測控制
預測控制是近年來出現的幾種不同名稱的新型控制系統的總稱。它們包括模型預測啟發式控制（mphc）、動態矩陣控制（dmc）和模型算法控制（mac）等。
（十一）模糊控制
模糊控制的理論基礎是模糊集合理論。
模糊控制的構思可以說是吸收了人工控制時的經驗。
整個控制過程是先把精確量模糊化，然後經模糊集合處理後，再轉變成精確量。按一定的規則決定控制作用的等級（輸出變化量u）。
（十二）故障檢測、診斷與容錯控制
過程控制中的故障檢測與診斷技術主要有下列幾個方面。
（1）基於穩態數學模型進行故障檢測。
（2）基於動態數學模型進行故障檢測。
（3）故障樹和網路分析法。
（4）採用專家系統進行故障檢測和診斷。
例：在自適應控制系統中，依據實際過程的輸入與輸出測量信息，直接最佳化控制器的參數，使性能指標達到最佳的是( )。
a．自整定控制器 b．自校正控制器
c．模型參考自適應控制系統 d．自學習系統
答案：d
七、集散控制系統
集散控制系統（dcs）又名分散控制系統，它們都是集中分散控制系統的簡稱。它是集計算機技術、控制技術、通訊技術和crt技術為一體的綜合性高科技產品。dcs通過操作站對整個工藝過程進行集中監視、操作、管理，通過控制站對工藝過程各部分進行分散控制，既不同於常規儀表控制系統，又不同於集中式的計算機控制系統，而是集中了兩者的優點，克服了它們各自的不足。dcs具有如下特點：
（1）控制功能多樣化。
（2）操作簡便。
（3）系統便於擴展。
（4）維護方便。
（5）可靠性高。
（6）便於與其計算機聯用。
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第六節 儀表安裝
一、自控儀表附屬檔案安裝
（一）自控儀表的取源部件
熟悉自控儀表的取源部件的安裝特點、要求。重點是儀表閥門的安裝要求。
取源部件僅指直接與工藝設備、工藝管道連線的一次部件及取源閥門等，不包括檢測元件及檢測儀表。
1、一次部件包括：
（1）溫度部件。包括溫度計插座、溫度擴大管、溫度計套管等。
（2）取壓、取樣部件。包括取壓短管，取樣裝置或短管、壓力表等，流量用均壓環、液體流量取壓裝置或短管等。
2、儀表閥門
儀表閥安裝位置應有一次閥門，也有二次閥門。一次閥門的設定是防止管路堵塞而切斷工藝介質的通路。二次閥門以備儀表設備故障或需經常拆除用。
儀表閥門尺寸最大不超過dn50。常用類型有各種材質規格：帶外套螺器的外螺紋截止閥、內螺紋截止閥、法蘭截止閥、高壓截止閥、高壓角閥、卡套截止閥、氣源球閥、焊接閥等。
儀表閥門根據介質特性。壓力及設計要求，採用多種方式安裝。一次閥門大多採用焊接接頭連線方式。這種連線方式可經常拆卸、加墊、清洗、更換。焊接閥則採用直接焊接方式，多用於煉油或石油化工生產上，目的是防滲漏。卡套式連線方式一般用於壓力不高，介質為氣體、液體和無滲漏危險的場所。
例：儀表焊接閥門採用直接焊接方式，其目的是( )。
a．保證儀表測量精度 b．防滲漏
c．拆卸方便 d．防堵塞
答案：b
（二）電纜槽盒、托盤、梯架、支架（支座）
熟悉電纜槽盒、花式托盤、梯架及組合式橋架的安裝內容。
二、自控儀表控制室與盤箱櫃安裝
熟悉自控儀表控制室與盤箱櫃安裝內容、要求。
控制室的安裝內容有儀錶盤基礎製作安裝、支架製作安裝、儀錶盤安裝、校接線、內部電源敷設、盤上儀表調試及安裝等。
三、電纜（線）敷設與保護管安裝
（一）電纜（線）敷設
電纜（線）敷設方式。有沿支架明敷；走地溝。埋地暗敷；絕緣線、禁止線、補償導線穿管敷設、沿匯線槽架敷設等多種形式。常用沿槽盒敷設、沿架空支架敷設或線穿管敷設等。
（二）電氣保護管安裝
常用作保護管的有鋁合金電線管、鍍鋅水煤氣管、硬聚氯乙烯管、金屬軟管等。
例：自控儀表工程中的金屬軟管長度宜為( )。
a．500mm左右 b．700mm左右
c．1000mm左右 d．1200mm左右
答案：a
四、儀表管路敷設
熟悉導壓管、氣源管、氣動信號管、伴熱管的安裝內容和要求。重點是導壓管的敷設安裝要求。
（一）導壓管
導壓管按其工藝介質的壓力不同，可分為：設計壓力小於零的真空管；設計壓力為1．6mpa及以下的低壓管路；設計壓力大於1．6mpa的中壓管路和大於10mpa、小於100mpa的高壓管路。
導壓管的材質與工藝管道要求相同，按介質的溫度、壓力、腐蝕性等因素選擇。
導壓管路敷設內容及要求如下：
（1）導壓管作為測量管線以較短為好，一般距離不超過16m。
（2）敷設方式為架空支架安裝；儘量避免埋地敷設。
（3）導壓管要進行清洗、吹掃、試壓（包括氣密性試驗和強度試驗、真空試驗）、脫脂、防腐、保溫等，要求同與其相連的工藝管道一樣。真空度、強度氣密性試驗要同工業管道一起進行。
（4） 導壓管的敷設應有1：10－1：100的坡度，其坡度方向要保證既能排除不凝氣體，又能排除蒸氣冷凝液。一般在管道的最高點和最低點分別安排氣閥和排液閥。
（5）導壓管管路連線多採用氣焊焊接和卡套式接頭、焊接接頭連線。導壓管採用冷彎的方法，不採用熱偎。
（6）需要保溫或伴熱的導壓管，要留有足夠的保溫間隙，並適當縮小支架間距。
（二）供氣氣源管
氣源管是向儀表或裝置供氣的管路。供氣管安裝方式有控制室和現場兩種。
供氣氣源管要進行清洗、吹掃、試壓、氣密性試驗，要求較高的供氣質量。
（三）氣動信號管
氣動信號傳輸的管路一般採用管徑為6mm的紫銅管、不鏽鋼管，管徑為6mm的管纜（包括銅管纜、尼龍管纜）或單芯尼龍管。
氣動信號管多採用卡套式接頭連線。紫銅管或銅管纜可以採用套焊連線，煨彎用專用工具冷彎。
氣動信號管要進行通氣檢查、吹掃、氣密性試驗等工作。
（四）伴熱管
儀表測量管線取壓是靜壓。為保證測量正確，對於析出結晶、粘稠狀介質或在溫度很低的情況下可能凍結的介質導壓管，需要採用保溫措施。伴熱保溫是其中之一。
伴熱保溫是指以蒸氣作為熱源的蒸氣伴熱管對測量線路進行的保溫。
蒸氣伴熱系統由供氣系統和回水系統組成，是獨立的系統。伴熱管入口處都安裝有截止閥。伴熱回水管線設有疏水器、截止閥。
五、自控儀表的調試
熟悉自控儀表的單體調試和系統調試。
自控儀表的調試工作是安裝過程的重要組成部分。自控儀表的調試分為單體調試和系統調試。
（一）單體調試
單體調試是安裝之前，在儀表調試間進行的調試，又稱為一次調試。以保證儀表在安裝前質量性能是合格的。
（二）系統調試
系統調試是在儀表安裝完畢後對迴路系統進行的調試，又稱為二次調試。
系統調試內容包括：檢測系統的調試；調節系統的調試；報警系統的調試；聯鎖系統的調試。
例：儀表單體調試的目的是( )。
a．檢查儀表是否符合各項性能指標
b．檢查儀表迴路，包括管路、線路在內各環節是否可靠
c．檢查儀表在運輸和存儲過程中是否損失
d．檢查儀表有無缺陷、缺件
答案：cd
六、集散系統的安裝調試
熟悉集散系統的安裝、調試的內容和要求。
（一）安裝
集散系統的安裝是指硬體設備安裝，它不同於普通儀錶盤櫃安裝。控制室和操作室必須具備一定的條件：土建、安裝、電氣工程全部完工，室內裝飾完畢，空調啟用，才能進行安裝。安裝步驟有：（1）施工準備；（2）運輸安裝；（3）接線；（4）接地；（5）電源安裝；（6）基本控制器，多功能控制器的安全接地和隔離。
（二）集散系統的調試
（1）系統調試前的常規檢查。
（2）系統調試，系統調試分為：單機調試和系統調試。
（3）迴路聯試。
（4）集散系統的單機系統和迴路系統調試完畢後應提供的資料。
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一、智慧型建築系統組成和主要功能
（一）智慧型建築的系統組鹹
智慧型建築由智慧型建築環境內的系統集成中心（sic）利用綜合布線系統（pds）形成標準化強電與弱電接口，連線樓宇自動化系統（bas）、通信自動化系統（cas）和辦公自動化系統（oas），實現 3a功能，即建築自動化、通信自動化和辦公自動化功能。
（二）智慧型建築的主要功能
在智慧型建築環境內體現智慧型功能的主要有sic、pds和3a系統等5個部分。
（l）系統集成中心（sic）。sic應具有各個智慧型化系統信息匯集和各類信息綜合管理的功能。
（2）綜合布線（pds）。綜合布線是由線纜及相關連線硬體組成的信息傳輸通道。它是管理建築連線“3a” 系統各類信息必備的基礎設施。
（3）辦公自動化系統（oas）。辦公自動化系統是把計算機技術、通信技術、系統科學及行為科學套用於傳統的數據處理技術所難以處理的、數量龐大且結構不明確的業務上。
（4）通信自動化系統（cas）。通信自動化系統能高速進行智慧型建築內各種圖像、文字、語音及數據之間的通信。通信自動化系統可分為語音通信、圖文通信、數據通信及衛星通信等四個子系統。
（5）樓宇自動化系統（bas）。樓宇自動化系統（bas）是以中央計算機為核心，對建築物內的設備運行狀況進行實時控制和管理，該系統可分為火災報警與消防聯動控制系統、空調及通風監控系統、供配電及備用應急電站的監控系統、照明監控系統、保全監控系統、給排水監控系統和交通監控系統。
二、智慧型建築中的“3a” 技術
（一）樓宇自動化系統（bas）
bas的基本功能：
建築設備自動化系統 bas是對一個建築物內所有服務設備及裝置的工作狀態進行監督、控制和統一管理的自動化系統。它的主要任務是為建築物的使用者提供安全、舒適和高效的工作與生活環境，保證整個系統的經濟運行，並提供智慧型化管理。
例：國內外智慧型建築中的空調方式多採用( )。
a．集中式空調系統 b．半集中式空調系統
c．局部式空調系統 d．潔淨空調系統
答案：b
（二）通信自動化系統（cas）
1、通信自動化系統（cas）的組成
通信自動化系統的功能是處理智慧型型建築內外各種語言、圖像、文字及數據之間的通信。這些可分為語音通信、衛星通信、圖文通信及數據通信等四個子系統語音通信。
2、智慧型建築與綜合業務數字網
智慧型建築中的信息網路應是一個以話音通信為基礎，同時具有進行大量數據、文字和圖像通信能力的綜合業務數字網並且是智慧型建築外廣域綜合業務數字的用戶子網。
3、國際網際網路（internet）
internet網稱為國際網際網路，是通過tcp／ip協定將各種網路連線在一起的網路。internet網除了具有資源共享和分散式處理的特點以外，它最大的特點是互動性。由於internet網的入網方式簡單，只要具有一台計算機和一個數據機，就可以進人到世界上的任何一個網路，和其他網上的用戶進行聯繫。因此，它已經成為人們與現代社會密切聯繫的重要手段。
（三）辦公自動化（oas）
辦公自動化（oas）是構成智慧型化建築的重要組成部分。它是一門綜合了計算機、通信、文秘等多種技術的新型學科，是辦公方式的一次革命，也是當代信息社會的必然產物。
1、辦公自動化的主要技術和主要設備
（1）辦公自動化的主要技術：
①計算機技術；
②通信技術；
③其他綜合技術：支持現代化辦公自動化系統的技術還包括微電子技術、光電技術、精密儀器技術、顯示技術、自動化技術、磁記錄和光記錄技術等。
（2）辦公自動化的主要設備。辦公自動化系統的主要設備有兩大類。第一類是圖文數據處理設備，包括計算機設備、電子打字機、印表機、複印機、圖文掃描機和電子輕印刷系統等。第二類是圖文數據傳送設備，包括圖文傳真機。電傳機、程控交換機以及各種新型的通信設備。
2、辦公自動化系統的設計與實施
辦公自動化系統的設計應根據具體系統的功能要求進行，注意做到統籌規劃、分期建設、配套發展。辦公自動化系統實施分為4個步驟，即系統分析、系統設計、系統實施和系統評價。
第八節 工程量清單項目設定及工程量計算規則
難點是熟悉電氣儀表設備安裝工程項目在計算其安裝工程量時，應根據的項目特徵、計量單位及包括的安裝工作內容。重點要掌握安裝工程的內容。
例：根據《建設工程工程量清單計價規範》的規定，在lokv以下架空配電線路中，導線架設的計量單位是( )。
a．m b．10m c．100m d．km
答案：d
在《建設工程工程量清單計價規範》中規定，儀表支吊架安裝的工程內容包括( )。
a．本體安裝、製作 b．支架鍍鋅
c．除銹、刷油 d．混凝土澆築
答案：acd