造价师工程建设技术与计量(安装)第18讲

第十八讲 自动控制系统、智能技术及计算规则
一、内容提要
这节课主要介绍第六章第五节自动控制系统的常识、第六节仪表安装、第七节楼宇智能化技术和第八节工程量清单项目设置及工程量计算规则。
二、重点、难点
仪表、仪表附件、仪表管路安装、调试方法。电气设备安装工程量计算规则和工程量计算方法。自动控制系统的基本概念、自动控制系统的分类、楼宇智能化技术的基本知识。
三、内容讲解
大纲要求：
1、熟悉所选考专业组系统的安装及调试工艺和相关规范的基本内容。
2、掌握安装工程工程量清单项目设置及工程量计算规则。
3、掌握安装工程工程量计算方法，并能够根据工程图纸编制、审核工程量清单。
第五节 自动控制系统的常识
一、自动控制系统的种类
熟悉自动控制系统的分类、特点。
自动调节系统一般由变送器、调节器及调节阀组成，其作用是把来自变送器的标准测量值，与给定值比较，若产生偏差，调节器则按事先选定的调节规律调整偏差，并通过调节阀来执行调节器的调节指令。自动控制系统的种类要掌握。
（一）按给定值的不同来分类的调节系统
（1）定值凋节系统。
（2）程序（或顺序）调节系统。
（3）随动调节系统（又称自动跟踪调节系统）。
（二）按自动化工具不同分类的调节系统
（1）常规调节系统。
（2）计算机调节系统。
（三）按调节参数多少分类的调节系统
（1）简单调节系统。
（2）复杂调节系统。
例：常规调节系统中的关键仪表设备有( )。
A．调节器 B．传感器 C．控制器 D．执行器
答案：AD
二、自动控制系统的常用术语
了解自动控制系统的常用术语。
（1）调节对象，又称被调对象，简称对象。在自动调节系统中，把需要调节的工艺设备的有关部分称为调节对象。
（2）被调参数。指能够表征设备运转情况并需要进行调节的工艺参数。
（3）调节参数。用来克服干扰对被调参数的影响，实现调节作用的参数叫调节参数。
（4）给定值x。工艺上希望被调参数所保持的数值。
（5）偏差e。被调参数的测量值与给定值之差。
（6）干扰f指引起被调参数偏离结定的一切因素。
（7）反馈。将被调参数的信号反送到调节器的比较元件去的通道称为反馈回路，简称反馈。
三、自动控制系统的常识
1、系统的静态、动态和于扰作用
2、自动调节系统的过渡过程
3、调节系统的品质指标
4、调节对象的特性包括：（1）放大系数K；（2）对象的滞后；（3）时间常数T。
5、调节对象的负荷与自衡。
四、自动控制系统的表示方法
自动控制系统是用方块图的形式表示系统中各组成部分的功能和信号（或变量）传递关系，它的每一个方块表示组成部分的一种功能，箭头的方向标明信号（或变量）的传递方向。
在方块图中有四种基本符号：（1）信号线；（2）引出点；（3）比较点；（4）方块。
方块图中的每个方块为系统或元件的传递函数，它反映了各个环节间的因果关系。
根据系统的不同，可以有各种各样的方块图。但任何一种复杂的方块图都是由串联、并联、反馈这三种基本形式组成的。
五、基本调节规律
重点掌握位式调节、比例调节、积分调节和微分调节四种基本调节规律。
（一）位式调节
位式调节的最简单型式是双位调节。当测量值大于给定值时，调节器的输出为最小；而测量值小于给定值时，调节器的输出为最大。调节间的动作是不连续的，被调参数始终在给定值附近上下波动。
（二）比例调节
比例凋节是指阀门开度与被调参数的偏差成比例的调节规律。它的特点是能实现输出量等于输入量，使被调参数趋于稳定，达到系统的平衡状态。
（三）积分调节
积分调节就是在余差没有消除之前，调节器输出的变化速度不等于零，使调节阀的动作继续进行而不停止。余差越大，调节阀动作越快，调节器输出的变化也越快。
（四）微分调节
（五）比例与积分、微分调节
无论是积分调节规律。还是微分调节规律，均不能单独使用。它们只能与比例调节规律结合构成比例积分、比例微分或比例积分微分调节规律。
六、自动控制系统
了解自动控制系统的特点及应用。
（一）简单控制系统
简单控制系统，通常是指由一个测量元件及变送器、一个调节器、一个调节阀和一个对象所组成的单闭环控制系统，又称为单回路控制系统。
（二）串级控制系统
串级控制系统是应用最早，效果最好，使用最广泛的一种复杂控制系统。它的特点是两个控制器相串接，主控制器的输出作为副控制器的设定，适用于时间常数及纯滞后较大的被控制对象。
（三）比值控制系统
常见的比值控制系统有单闭环比值、双闭环比值和串级比值三级控制系统。
（四）选择性控制系统
安全软限控制，是指当一个工艺参数将要达到危险值时，就适当降低生产要求，让它暂时维持生产，并逐渐调整生产，使之朝正常工况发展。能实现软限控制的控制系统称为选择性控制系统，又称为取代控制系统或超驰控制系统。
（五）分程控制系统
简单控制系统是一个控制器的输出带动一个调节阀动作，而分程控制系统的特点是一个控制器的输出同时控制几个工作范围不同的调节阀。
分程是靠阀门定位器或电-气阀门定位器来实现的。
（六）前馈控制系统
前馈控制是按照干扰作用的大小来进行控制的。当扰动一出现，就能根据扰动的测量信号控制操纵变量，及时补偿扰动对被控制变量的影响，控制是及时的，如果补偿作用完善，可以使被控变量不产生偏差。
在实际使用中往往采用前馈与反馈复合在一起的控制系统，被称为前馈一反馈控制系统，有时简称前馈控制系统，利用前馈控制克服主要干扰，用反馈控制消除其他于扰。
（七）三冲量控制系统
（八）自适应控制系统
自适应控制系统是一个具有自动适应能力的系统，它必须能够察觉过程与环境的变化，并自动地校正控制规律。一个自适应控制系统至少应包含以下三个部分：
（1）具有一个检测机构，能对环境和过程本身进行监视，并具有对检测数据进行分类，以及消除数据中噪声的能力。
（2）具有衡量本系统控制效果好坏的性能指标的确切定义，并能够测量或计算性能指标，判断系统是否偏离最优控制状态。
（3）具有自动调整控制规律的功能。
（九）双重控制系统
对于一个被控变量采用两上或两个以上操纵变量进行控制的控制系统称为双重或多重控制系统。
从整体来看，双重控制系统仍是一个定值控制系统，该系统具有良好的静态性能。由于双得控制系统较好地解决了动与静的矛盾，从而达到了操作优化的目的。
（十）预测控制
预测控制是近年来出现的几种不同名称的新型控制系统的总称。它们包括模型预测启发式控制（MPHC）、动态矩阵控制（DMC）和模型算法控制（MAC）等。
（十一）模糊控制
模糊控制的理论基础是模糊集合理论。
模糊控制的构思可以说是吸收了人工控制时的经验。
整个控制过程是先把精确量模糊化，然后经模糊集合处理后，再转变成精确量。按一定的规则决定控制作用的等级（输出变化量U）。
（十二）故障检测、诊断与容错控制
过程控制中的故障检测与诊断技术主要有下列几个方面。
（1）基于稳态数学模型进行故障检测。
（2）基于动态数学模型进行故障检测。
（3）故障树和网络分析法。
（4）采用专家系统进行故障检测和诊断。
例：在自适应控制系统中，依据实际过程的输入与输出测量信息，直接优化控制器的参数，使性能指标达到最佳的是( )。
A．自整定控制器 B．自校正控制器
C．模型参考自适应控制系统 D．自学习系统
答案：D
七、集散控制系统
集散控制系统（DCS）又名分散控制系统，它们都是集中分散控制系统的简称。它是集计算机技术、控制技术、通讯技术和CRT技术为一体的综合性高科技产品。DCS通过操作站对整个工艺过程进行集中监视、操作、管理，通过控制站对工艺过程各部分进行分散控制，既不同于常规仪表控制系统，又不同于集中式的计算机控制系统，而是集中了两者的优点，克服了它们各自的不足。DCS具有如下特点：
（1）控制功能多样化。
（2）操作简便。
（3）系统便于扩展。
（4）维护方便。
（5）可靠性高。
（6）便于与其计算机联用。
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第六节 仪表安装
一、自控仪表附件安装
（一）自控仪表的取源部件
熟悉自控仪表的取源部件的安装特点、要求。重点是仪表阀门的安装要求。
取源部件仅指直接与工艺设备、工艺管道连接的一次部件及取源阀门等，不包括检测元件及检测仪表。
1、一次部件包括：
（1）温度部件。包括温度计插座、温度扩大管、温度计套管等。
（2）取压、取样部件。包括取压短管，取样装置或短管、压力表等，流量用均压环、液体流量取压装置或短管等。
2、仪表阀门
仪表阀安装位置应有一次阀门，也有二次阀门。一次阀门的设置是防止管路堵塞而切断工艺介质的通路。二次阀门以备仪表设备故障或需经常拆除用。
仪表阀门尺寸最大不超过DN50。常用类型有各种材质规格：带外套螺器的外螺纹截止阀、内螺纹截止阀、法兰截止阀、高压截止阀、高压角阀、卡套截止阀、气源球阀、焊接阀等。
仪表阀门根据介质特性。压力及设计要求，采用多种方式安装。一次阀门大多采用焊接接头连接方式。这种连接方式可经常拆卸、加垫、清洗、更换。焊接阀则采用直接焊接方式，多用于炼油或石油化工生产上，目的是防渗漏。卡套式连接方式一般用于压力不高，介质为气体、液体和无渗漏危险的场所。
例：仪表焊接阀门采用直接焊接方式，其目的是( )。
A．保证仪表测量精度 B．防渗漏
C．拆卸方便 D．防堵塞
答案：B
（二）电缆槽盒、托盘、梯架、支架（支座）
熟悉电缆槽盒、花式托盘、梯架及组合式桥架的安装内容。
二、自控仪表控制室与盘箱柜安装
熟悉自控仪表控制室与盘箱柜安装内容、要求。
控制室的安装内容有仪表盘基础制作安装、支架制作安装、仪表盘安装、校接线、内部电源敷设、盘上仪表调试及安装等。
三、电缆（线）敷设与保护管安装
（一）电缆（线）敷设
电缆（线）敷设方式。有沿支架明敷；走地沟。埋地暗敷；绝缘线、屏蔽线、补偿导线穿管敷设、沿汇线槽架敷设等多种形式。常用沿槽盒敷设、沿架空支架敷设或线穿管敷设等。
（二）电气保护管安装
常用作保护管的有铝合金电线管、镀锌水煤气管、硬聚氯乙烯管、金属软管等。
例：自控仪表工程中的金属软管长度宜为( )。
A．500mm左右 B．700mm左右
C．1000mm左右 D．1200mm左右
答案：A
四、仪表管路敷设
熟悉导压管、气源管、气动信号管、伴热管的安装内容和要求。重点是导压管的敷设安装要求。
（一）导压管
导压管按其工艺介质的压力不同，可分为：设计压力小于零的真空管；设计压力为1．6MPa及以下的低压管路；设计压力大于1．6MPa的中压管路和大于10MPa、小于100MPa的高压管路。
导压管的材质与工艺管道要求相同，按介质的温度、压力、腐蚀性等因素选择。
导压管路敷设内容及要求如下：
（1）导压管作为测量管线以较短为好，一般距离不超过16m。
（2）敷设方式为架空支架安装；尽量避免埋地敷设。
（3）导压管要进行清洗、吹扫、试压（包括气密性试验和强度试验、真空试验）、脱脂、防腐、保温等，要求同与其相连的工艺管道一样。真空度、强度气密性试验要同工业管道一起进行。
（4） 导压管的敷设应有1：10－1：100的坡度，其坡度方向要保证既能排除不凝气体，又能排除蒸气冷凝液。一般在管道的最高点和最低点分别安排气阀和排液阀。
（5）导压管管路连接多采用气焊焊接和卡套式接头、焊接接头连接。导压管采用冷弯的方法，不采用热偎。
（6）需要保温或伴热的导压管，要留有足够的保温间隙，并适当缩小支架间距。
（二）供气气源管
气源管是向仪表或装置供气的管路。供气管安装方式有控制室和现场两种。
供气气源管要进行清洗、吹扫、试压、气密性试验，要求较高的供气质量。
（三）气动信号管
气动信号传输的管路一般采用管径为6mm的紫铜管、不锈钢管，管径为6mm的管缆（包括铜管缆、尼龙管缆）或单芯尼龙管。
气动信号管多采用卡套式接头连接。紫铜管或铜管缆可以采用套焊连接，煨弯用专用工具冷弯。
气动信号管要进行通气检查、吹扫、气密性试验等工作。
（四）伴热管
仪表测量管线取压是静压。为保证测量正确，对于析出结晶、粘稠状介质或在温度很低的情况下可能冻结的介质导压管，需要采用保温措施。伴热保温是其中之一。
伴热保温是指以蒸气作为热源的蒸气伴热管对测量线路进行的保温。
蒸气伴热系统由供气系统和回水系统组成，是独立的系统。伴热管入口处都安装有截止阀。伴热回水管线设有疏水器、截止阀。
五、自控仪表的调试
熟悉自控仪表的单体调试和系统调试。
自控仪表的调试工作是安装过程的重要组成部分。自控仪表的调试分为单体调试和系统调试。
（一）单体调试
单体调试是安装之前，在仪表调试间进行的调试，又称为一次调试。以保证仪表在安装前质量性能是合格的。
（二）系统调试
系统调试是在仪表安装完毕后对回路系统进行的调试，又称为二次调试。
系统调试内容包括：检测系统的调试；调节系统的调试；报警系统的调试；联锁系统的调试。
例：仪表单体调试的目的是( )。
A．检查仪表是否符合各项性能指标
B．检查仪表回路，包括管路、线路在内各环节是否可靠
C．检查仪表在运输和存储过程中是否损失
D．检查仪表有无缺陷、缺件
答案：CD
六、集散系统的安装调试
熟悉集散系统的安装、调试的内容和要求。
（一）安装
集散系统的安装是指硬件设备安装，它不同于普通仪表盘柜安装。控制室和操作室必须具备一定的条件：土建、安装、电气工程全部完工，室内装饰完毕，空调启用，才能进行安装。安装步骤有：（1）施工准备；（2）运输安装；（3）接线；（4）接地；（5）电源安装；（6）基本控制器，多功能控制器的安全接地和隔离。
（二）集散系统的调试
（1）系统调试前的常规检查。
（2）系统调试，系统调试分为：单机调试和系统调试。
（3）回路联试。
（4）集散系统的单机系统和回路系统调试完毕后应提供的资料。
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一、智能建筑系统组成和主要功能
（一）智能建筑的系统组咸
智能建筑由智能建筑环境内的系统集成中心（SIC）利用综合布线系统（PDS）形成标准化强电与弱电接口，连接楼宇自动化系统（BAS）、通信自动化系统（CAS）和办公自动化系统（OAS），实现 3A功能，即建筑自动化、通信自动化和办公自动化功能。
（二）智能建筑的主要功能
在智能建筑环境内体现智能功能的主要有SIC、PDS和3A系统等5个部分。
（l）系统集成中心（SIC）。SIC应具有各个智能化系统信息汇集和各类信息综合管理的功能。
（2）综合布线（PDS）。综合布线是由线缆及相关连接硬件组成的信息传输通道。它是管理建筑连接“3A” 系统各类信息必备的基础设施。
（3）办公自动化系统（OAS）。办公自动化系统是把计算机技术、通信技术、系统科学及行为科学应用于传统的数据处理技术所难以处理的、数量庞大且结构不明确的业务上。
（4）通信自动化系统（CAS）。通信自动化系统能高速进行智能建筑内各种图像、文字、语音及数据之间的通信。通信自动化系统可分为语音通信、图文通信、数据通信及卫星通信等四个子系统。
（5）楼宇自动化系统（BAS）。楼宇自动化系统（BAS）是以中央计算机为核心，对建筑物内的设备运行状况进行实时控制和管理，该系统可分为火灾报警与消防联动控制系统、空调及通风监控系统、供配电及备用应急电站的监控系统、照明监控系统、保安监控系统、给排水监控系统和交通监控系统。
二、智能建筑中的“3A” 技术
（一）楼宇自动化系统（BAS）
BAS的基本功能：
建筑设备自动化系统 BAS是对一个建筑物内所有服务设备及装置的工作状态进行监督、控制和统一管理的自动化系统。它的主要任务是为建筑物的使用者提供安全、舒适和高效的工作与生活环境，保证整个系统的经济运行，并提供智能化管理。
例：国内外智能建筑中的空调方式多采用( )。
A．集中式空调系统 B．半集中式空调系统
C．局部式空调系统 D．洁净空调系统
答案：B
（二）通信自动化系统（CAS）
1、通信自动化系统（CAS）的组成
通信自动化系统的功能是处理智能型建筑内外各种语言、图像、文字及数据之间的通信。这些可分为语音通信、卫星通信、图文通信及数据通信等四个子系统语音通信。
2、智能建筑与综合业务数字网
智能建筑中的信息网络应是一个以话音通信为基础，同时具有进行大量数据、文字和图像通信能力的综合业务数字网并且是智能建筑外广域综合业务数字的用户子网。
3、国际互联网（Internet）
Internet网称为国际互联网，是通过TCP／IP协议将各种网络连接在一起的网络。Internet网除了具有资源共享和分布式处理的特点以外，它最大的特点是交互性。由于Internet网的入网方式简单，只要具有一台计算机和一个调制解调器，就可以进人到世界上的任何一个网络，和其他网上的用户进行联系。因此，它已经成为人们与现代社会密切联系的重要手段。
（三）办公自动化（OAS）
办公自动化（OAS）是构成智能化建筑的重要组成部分。它是一门综合了计算机、通信、文秘等多种技术的新型学科，是办公方式的一次革命，也是当代信息社会的必然产物。
1、办公自动化的主要技术和主要设备
（1）办公自动化的主要技术：
①计算机技术；
②通信技术；
③其他综合技术：支持现代化办公自动化系统的技术还包括微电子技术、光电技术、精密仪器技术、显示技术、自动化技术、磁记录和光记录技术等。
（2）办公自动化的主要设备。办公自动化系统的主要设备有两大类。第一类是图文数据处理设备，包括计算机设备、电子打字机、打印机、复印机、图文扫描机和电子轻印刷系统等。第二类是图文数据传送设备，包括图文传真机。电传机、程控交换机以及各种新型的通信设备。
2、办公自动化系统的设计与实施
办公自动化系统的设计应根据具体系统的功能要求进行，注意做到统筹规划、分期建设、配套发展。办公自动化系统实施分为4个步骤，即系统分析、系统设计、系统实施和系统评价。
第八节 工程量清单项目设置及工程量计算规则
难点是熟悉电气仪表设备安装工程项目在计算其安装工程量时，应根据的项目特征、计量单位及包括的安装工作内容。重点要掌握安装工程的内容。
例：根据《建设工程工程量清单计价规范》的规定，在lOkV以下架空配电线路中，导线架设的计量单位是( )。
A．m B．10m C．100m D．km
答案：D
在《建设工程工程量清单计价规范》中规定，仪表支吊架安装的工程内容包括( )。
A．本体安装、制作 B．支架镀锌
C．除锈、刷油 D．混凝土浇筑
答案：ACD