（控制科学与工程专业论文）仪器仪表仿真系统在过程自动化工程师培养中的应用研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t p 3 1 9 学科分类号 51 0 8 0 2 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 1 0 8 3 4 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 l o 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名孙江丽学号 2 0 0 8 0 0 0 8 3 4 获学位专业名称控制科学与工程获学位专业代码 0 8 1 1 课题来源学校级项目研究方向仪器建模与仿真 论文题目 仪器仪表仿真系统在过程自动化工程师培养中的应用研究 关键词仪器仪表选型，机理建模，仿真设计，故障仿真，数据库设计 论文答辩日期2 0 1 1 年5 月2 6 日宰论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 系统优化与控制、 指导教师马昕讲师 北京化工大学 安全系统工程 评阅人l林伟国教授北京化工大学检测技术及自动化装置 评阅人2王颖副教授北京化工大学 光电检测技术 评阅人3 评阅人4 评阅人5 答辩委员蝴王建林教授北京化工大学智能检测技术 答辩委员l赵众教授北京化工大学先进控制 答辩委员2 林伟国 教授 北京化工大学检测技术及自动化装置 答辩委员3王颖副教授 北京化工大学 光电检测技术 答辩委员4祝海江副教授北京化工大学模式识别与智能系统 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b 厂r1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 仪器仪表仿真系统在过程自动化工程师培养中的应用研究 摘要 自动化仪器仪表在现代化工业生产中占有非常重要的地位，仪器 仪表选择的好坏是衡量自动化水平的重要指标之一。对于一个合格的 自动化过程工程师而言，不仅需要具备有研究各类仪器仪表的输入输 出特性和故障分析的能力，还需要掌握常用的仪器仪表选型技术。然 而目前而言，国内自动化过程工程师的教学有些理论偏离实际，很多 过程工程师不具备有将仪器仪表的理论研究和实际工作相结合的能 力。 为了较好的解决上述问题，本课题对常用的自动化仪器仪表进行 了机理分析和动态仿真建模，同时收集了国内主要厂家自动化仪表的 产品参数，建立了比较全面的自动化仪表产品数据库，编写了仪表自 动选型软件。课题研究的自动化仪表包括调节阀、压力传感器、温度 传感器、流量传感器和物位传感器。 本课题具体研究内容及研究成果如下： 1 ) 常用自动化仪器仪表的机理分析和动态仿真建模工作，包括建 模目的提出、建模及仿真思路的分析、建模机理的研究以及针对机理 进行建模等四个方面内容； 2 ) 仪表仿真采用c + + 编程语言实现，程序响应速度快，可移植性 好。本课题所采取的设计模式为建造者模式，依据所建立的数学模型 i 北京化- t 大学硕士学位论文 进行u m l 设计，模型包括用例分析、时序图以及设计图三方面内容； 3 ) 搜集了国内主要厂家部分自动化仪表的产品数据，建立了产品 数据库，并提供产品检索、添加和删除信息功能； 4 ) 借助虚拟仪器的思想对仪器仪表进行界面及曲线实现，包括正 常参数传递、曲线输出、仪器自定义和调节阀故障分析等环节； 5 ) 编写了仪表自动选型软件，将仪表仿真模型和产品数据库进行 链接。通过选择可配置参数，用户可以在相同工况下进行了对不同厂 商同类型仪器的仿真曲线进行对比，极大的方便了仪器仪表选型工 作，提高了自动化过程工程师的工作效率。 关键字：仪表选型，机理建模，仿真设计，故障仿真，数据库设计 a b s n a c t t h ev i r t u a li n s t r u m e n t si nt h ea p p l l c a t i o n p r o c e s sa u t o 僵a t i o ne n g i n e e rt r a i n i n g a b s t r a c t a u t o m a t i ci n s t n 】m e n t sp l a yav e 巧i m p o r t a n tr o l ei nm o d e mi n d u s t r y a n dt h ep e r f o n n a n c eo fi n s t m m e n ts e l e c t i o ni so n eo fc r i t i c a li n d i c a t o r st o j u d g em el e v e lo fa u t o m a t i o n t h eb a s i cr e q u i r e m e n tf o raq u a l i f i e d e n g i n e e ri n c l u d e sk n o w l e d g ea b o u tc o m l e c t i o nb e t w e e ni n p u ta n do u t p u t a n df a i l u r ea n a l y s i s ，c o m m o ni n s t m m e n t ss e l e c t i o nt e c h n i q u e s h o w e v e r s of a ra sw ec a ns e e ，t h et e a c h i n gm e t h o df o rd o m e s t i ca u t o m a t i o n e n g i n e e r sd e v i a t e 劬mp r a c t i c e ，a n dp 酬陆m a n c et oc o n l b i n et h e o r e t i c a l s t l l d yt op r a c t i c a l i n s t r u m e n ts e l e c t i o nd o e sn o tm e e tr e q u i r e m e n t s 1 of i n dt h es o l u t i o no ft h e s ep r o b l e m sa b o v e ，is p e n tal o to ft i m eo n m e c h a n i s ma n a l y s i sa n dd y n a m i cs i 姗l a t i o nm o d e l i n gf o ra u t o m a t i c i n s t m m e n t s ， c o l l e c t i n g d o m e s t i ci n s t l l l m e n t p r o d u c ti n f o 肌a t i o n ， e s t a b l i s h e dd a t a b a s ef o ra u t o m a t i ci n s t r u m e n t sa n dp r o g r a 】【i la p p l i c a t i o n f i o ri n s t 九h n e ma u t o m a t i cs e l e c t i o n a u t o m a t i ci n s t m m e n t si nm er e s e a r c hi n c l u d e s r e g u l a t ev a l e s ， p r e s s u r es e n s o r s ，t e m p e r a m r es e n s o r s ，n o ws e n s o r sa n d l e v e ls e n s o r s t h es p e c i f i cr e s e a r c hc o n t e n t sa i l dr e s e a r c hr e s u l ta sf o l l o w s ： l i i 北京化工大学硕十学位论文 1 ) m e c h a n i s ma n a l y s i sa n d ( 1 ) m 锄i cs i i n u l a t i o n m o d e l i n gf o r c o m m o na u t o m a t i ci n s 饥j m e n t s ， i n c l u d i n gt h es 0 1 u t i o nf o rm o d e l i n g ， m e c h a n i s ma n a l y s i sa n dm o d e ls i m u l a t i o na n ds oo n ； 2 ) m o d e ls i i n u l a t i o nf o ri n s t m m e n tw a si m p l e m e n t e dw i t hc + + ， w h o s e a d v a n t a g ei n c l u d e sf a s tr e s p o n s ea n db e t t e rt r a n s p l a n t a t i o n d e s i g n p a t t e ma sc o n s t n l c t i o nm o d ec r e a t e du m l w i t hm a t h e m a t i c a lm o d e l s ， a n dm o d e l sw a sb u i l to nc a s ea n a l y s i s ，s e q u e n c ea 1 1 dd e s i g nd i a g r a m ； 3 )c o l l e c t i n g a u t o m a t i ci n s t m m e n t s 丘o m m 句o r d o m e s t i c m a r l u f a c t i l r e r s ，b u i l d i n gp r o d u c td a t a b a s ef o ru s e rs e a r c h ，a d do rd e l e t e i n f o n n a t i o n 如n c t i o n 4 ) w i t hv i r m a l i n s t m m e n t d e s i g nm e t h o d ， i e n g a g e dm o d e l s i n m l a t i o no na u t o m a t i ci n s t m m e n t ，i n c l u d i n gn o 咖a lp a r a m e t e r sa n a l y s i s ， c u r v eo u t p u ta n dc o n 仃0 1v a l v ef a u l ts i m u l a t i o na n a l y s i s 。 5 ) i n s t m m e n ta u t o m a t i cs e l e c t i o n 印p l i c a t i o nw a sc o m p l e t e df o rl i n k s i m u l a t i o nm o d e l sa 1 1 dp r o d u c td a t a b a s e b yp a r a m e t e r sc o n f i g u r a t i o n ， u s e rw i ug e ts i m u l a t i o nc u ef 如md i 缳湘n tp r o d u c t s i tw i l lf a c i l i t a t e u s e rt os e l e c tt h em o s ta p p r o p r i a t ei n s t m m e n ta n db eb e n e f i tt oi m p r o v e e f j e i c i e n c yf o ra u t o m a t i o ne n g i n e e r s k e yw o r d s ：i n s t m m e n t s e l e c t i o n ， m e c h a n i s m a n a l y s i s ， m o d e l s i m u l a t i o n ，f a u l ts i m u l a t i o n ，d a t a b a s ed e s i g n l v 目录 目录 第一章绪论1 1 1 课题研究的背景和意义1 1 2 仪器仪表选型、仿真及其教学的现状3 1 3 相关技术5 1 3 1 虚拟仪器。5 1 3 2 数据库的设计方案6 1 3 3 创建者模式简介6 1 4 本文的主要研究内容7 第二章调节阀选型方法分析及实现9 2 1 调节阀选型方法分析：9 2 2 调节阀选型数据库的设计1 0 2 3 调节阀选型具体界面的设计1 1 2 4 小结1 3 第三章调节阀建模与仿真设计。1 5 3 1 调节阀整体联立算法的设计思想1 5 3 2 气动执行机构建模与仿真1 6 3 2 1 气动阀门定位器与执行机构相联立建模与仿真17 3 2 2 电气阀门定位器与执行机构建模与仿真2 0 3 3 电动执行机构建模与仿真2 4 3 3 1 建模目的及建模及仿真思路2 4 3 3 2 建模机理2 4 3 3 3 建模过程2 5 3 3 4 仿真设计2 7 3 4 阀体的数学模型与仿真一2 8 3 4 1 建模目的及仿真思路2 8 3 4 2 模型机理及建模过程2 8 v 北京化工大学硕士学位论文 3 4 3 仿真设计2 9 3 5 调节阀故障建模与仿真3 0 3 5 1 建模目的及仿真思路3 0 3 5 2 建模机理及建模过程3 0 3 5 3 仿真设计31 3 6 整体的仿真设计3 2 3 6 1 用例分析3 2 3 6 2 具体仿真设计3 3 3 7 小结3 5 第四章传感器选型及仿真3 7 4 1 整体模型设计3 7 4 2 流量传感器选型分析、数据库设计与界面设计3 8 4 3 流量传感器数学建模与仿真设计4 0 4 3 1 电容式涡街流量计数学建模4 0 4 3 2 转子流量计数学建模方法4 4 4 3 3 其他流量计建模方法4 4 4 3 4 流量传感器总体仿真设计4 7 4 4 压力传感器选型分析、数据库设计与界面设计4 8 4 5 压力传感器数学建模及仿真设计4 9 4 5 1 力平衡式压力变送器建模方法4 9 4 5 2 电容式压差变送器建模方法5 0 4 5 4 压力传感器总体仿真设计5 2 4 6 温度传感器选型分析、数据库设计与界面设计5 3 4 7 温度传感器数学建模与仿真设计5 5 4 7 1 热电阻温度传感器数学建模方法5 5 4 7 2 温度传感器总体仿真设计5 7 4 8 物位传感器选型分析、数据库设计与界面设计5 8 4 9 物位传感器的数学建模及仿真分析设计6 0 4 9 1 浮力式物位传感器建模方法6 0 4 9 2 电容式物位传感器建模方法6 0 4 9 3 物位传感器模型总体仿真设计6 1 4 1 0 小结6 2 v l 目录 第五章仿真曲线的实现6 5 5 1 调节阀仿真界面的实现及分析6 5 5 1 1 电动调节阀6 5 5 1 2 气动调节阀6 7 5 1 2 结果比对与筛选7 0 5 2 传感器具体仿真界面的实现及分析7 2 5 3 自定义界面的实现7 6 5 4 小结。7 7 第六章结论与展望7 9 6 1 结论7 9 6 2 展望8 0 参考文献8 1 附录一热电阻分度表8 5 附录二热电偶分度表。8 7 附录三公称通径的选择咨询表8 9 致谢9 1 研究成果及发表的学术论文9 3 作者及导师简介9 5 v i l 北京化工大学硕士学位论文 v n i c o n t e n t s c o n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 1 1 1b a c k g r o u l l da n ds i 印i 6 c a n c eo f m er e s e a r c h “1 1 2h l s 咖e n ts e l e c t i o n ，s j m u i a t i o n 锄di t st e a c l l i n gs t a t u s 一3 1 3r e l a t e dt e c l l l l o l o 西e s 5 1 3 1v i r t u a li n s t r 啪e i l t 5 1 3 2d a t a b a s ed e s i 掣1sc ：h e i i l e 5 1 3 3f 0 u n d e rm o d ep r o f i l e 一6 1 4t h em a i nr e s e 鲫c hc o m e n t so f t t l i sp a p e r 7 c h a p t e r2a n a l y s i sa n di m p l e m e n t a t i o n o fv a l v e ss e l e c t i o n 9 2 1c o n t r o lv a l v e ss e l e c t i o nm e m o da 1 1 a l y s i s 9 2 2c o n t r o lv a l v e ss e l e c t i o nd a t a b a s ed e s i g n ：10 2 3s p e c i 6 ci n t e 血c ed e s i 印s e l e c t i o no f c o n t r o lva _ l v e s 1 1 2 4s u 】 1 1 = m a r y 1 3 c h a p t e r3c o n t r o lv a i v e s i o d e l i n ga n d s i m u l a t i o nd e s i g n 15 3 1d e s i 萨m o u g h ta b o u t 讪l o l ev a l v es y s t 锄s i m u l t a i l e o u sa l g o r i t h m ”1 5 3 2p r l c 啪a t i ca c t u a t o r sm o d e l i n ga i l ds i n m l a t i o n 16 3 2 1p n e 啪a 缸cv a l v e1 0 c a t o ra r l da c t u a t o rm o d e l i n g2 l i l ds i 舢l a t i o n 17 3 2 2e l e c t r i c d l _ p n e u m a t i cl o c a = t o r 锄da c t u a t o rm o d e l i n ga n dm n u l a t i o n 2 0 3 3e l e c t r i ca c t u a t o r sm o d e l i n ga i l ds i m u l a t i o n “2 4 3 3 1m o d e l i n gp u 印o s ea 1 1 dm o d e l i n ga n ds i 舢l a t i o ni d e a s 2 4 3 3 2m o d e l i n gm e o r y 2 4 3 3 3m o d e l i n gp r o c e s s 一2 5 3 3 4s i 埘【u l a t i o nd e s i g n 2 7 3 4v a l v cb o d ym a t h 锄a t i c sm o d e la n ds i m u l a t i o n 2 8 3 4 1m o d e l i n gp u 叩o s ea i l ds i n m l a t i o ni d e 弱2 8 3 4 2m o d e lm e c h a n i s ma n dm o d e l i n gp r o c e s s 2 8 i x 北京化工大学硕士学位论文 3 4 3s i m u l a t i o nd e s i 皿2 9 3 5r e g u l a 幻r l u l tm o d e l i n ga n ds i m u l a t i o n 3 0 3 5 1m o d e l i n gp u 印o s ea n ds i 删1 a t i o ni d e a s 一3 0 3 5 2m o d e l i n gm e c h a n i s m 锄dm o d e l i n gp r o c e s s 3 0 3 5 3s i n m l a t i o nd e s i g n 31 3 6o v e r a ns i m u l a t i o nd e s i ；：n 。3 2 3 6 1u s ec a s ea n a l v s i s 3 2 3 6 2c o n c r e t ed e s i g 皿s i n m l a t i o n 3 3 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n t i a lp r e s s u r es e 芏l s o rm o d e l i n gm e m o d 5 0 4 5 4p r e s s u i es e n s o ro v e r a l ls 咖1 a t i o nd e s i g n 5 2 4 6t 缸p e r a t u r es e l l s o rs e l e c t i o na l l a l y s i s ，d a t a b 嬲ed e s i 髓锄di n t e r f a c ed e s i 弘5 3 4 7t e m p e r a t u r es e n s o rm a m 锄a t i c a lm o d e l i n ga i l ds i n m l a t i o n d e s i g n 5 5 4 7 1 l p e r a t u r es e n s o rm a t h e m a t i c a lm o d e l i n gm e l o d 5 5 4 7 2 确n p e r a h 鹏s e n s o rm a t h e i i l a t i c a lm o d e l i n gd e s i 印5 7 4 8m a t 嘶a l1 e v e ls e n s o rs e l e c t i o na i l a l y s i s ，d a t a b a s ed e s i 盟a 1 1 di n t 刊沁ed e s i 印5 8 4 9m a t 嘶a ll e v e ls e i l s o rm a t h e l i l a t i c a lm o d e l i n ga n ds i r n u l a t i o n 6 0 4 9 1b u o y a n c yt y p em a t e r i a ll e v e ls e n s o rm o d e l i n gm e t l l o d 6 0 4 9 2c a p a c i t i v em 砷嘶a l l e v e ls e n s o rm o d e l i n gm e t h o d 6 0 4 9 3m a t 嘶a l l e v e ls e n s o rm 1 3 d e 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r e s e a r c hr e s u l t sa n dt h ea c a d e m i cp a p e r sp u b l i s h e d 9 3 t h ea u t h o ra n dm e n t o rp r o f i l e 9 5 x l 北京化t 大学硕上学位论文 x i i 第一章绪论 1 1 课题研究的背景和意义 第一章绪论 1 ) 课题研究的背景 仪器仪表的作用是指示或者调节数据，分为温度仪表、流量仪表、物位仪表、压 力仪表、电工仪器仪表以及各类调节阀掣1 1 。仪器仪表在当今社会发展中具有极其重 要的作用。 各类仪器包括调节阀和各类传感器等，都是调节或测量工业变量的重要元件，是 自动化技术中最为常见的执行元件。其中调节阀主要由阀门和执行机构两大模块组 成，其作用目的是实现相关工况的工业控制，作用机理是将执行机构输出位移的变化 转换为其阀座和阀芯间流通面积的变化以改变相关流体的流量 2 】。实现工业自动化的 过程当中，调节阀在很多领域内对自动化系统有着良好的控制性能。调节阀的工作性 能、安全性能与整个装置的工作性能、安全性、效率及可靠性均密切相关。由于阀门 在各类管网系统中有“咽喉 之称，所以由阀门的性能和质量等问题造成的工业物质 的泄漏以及工业生产的停车等重大事故都会给生产的正常运行、员工的人身安全以及 企业的财产安全带来不可估量的重大损失【3 】。各类传感器在当今社会更是与人们生活 息息相关，传感器担负着极其重要的检测任务，例如监测环境污染、产品质量检查、 指纹识别、假钞检验、违禁药物查询、刑事案件侦破等等。此外，它们在大地测绘、 气象预报、疾病诊治尤其是当今备受关注的灾情探测等多个领域也都有着十分广泛的 应用【4 】。由此可见现代仪器仪表既是信息产业及高新产业发展的源头和重要的组成部 分，又是高新产业带动其他产业发展的桥梁。 鉴于仪器仪表在生产生活各个方面的重要作用，其选型技术也是十分重要的，尤 其是花费众多人力财力所选择的仪器是否恰当、是否可用对于整个工业生产活动更是 不容忽视的。如果仪表选择不当，容易引起测量不准、仪表损坏甚至更为严重的工业 事故。尤其在化工、石油等生产等过程中，从生产设备到测量控制仪表都是十分贵重 的，如果仪器选择不当，容易引起设备及仪表的损坏或者生产的中止，造成的经济损 失将是不可估量的。 在我国过程工程师的培养过程中，对仪器仪表选型工作的培养中是很受重视的一 部分。例如北京化工大学检测方向的自动检测技术与装置课程中，对于各类传感器的 分类及适用范围做了十分详细的阐述和区分，其中包括了七大类传感器的选型及原理 分析【5 】。西北工业大学的工业过程控制及自动化仪表方向的课程如传感器原理与应用 技术，着重强调了仪器仪表选型的重要性以及详细介绍了各类传感器的基本原理、使 北京化工大学硕士学位论文 用环境和注意事项等【6 】。在某些专门培养现场工程师的院校如宁波职业技术学院开设 的课程如调节阀的选型和控制疑问，十分详细的讲述了调节阀选型技巧和使用事项 r ”。以上的培养方式均是基于书本理论，对于学生的记忆力有很大的挑战。 目前过程自动化工程师对于仪器仪表的选型方法较为单一，大部分是从经验出发 结合书本知识，在对于最终效果未知的情况下直接进行型号的确定，这样的选型方法 比较普遍，优点是较为快捷，缺点是选型结果具有不确定型，对于可能发生的事故具 有未知性。 由以上分析可见，调节阀以及各类传感器能否在生产活动中正常工作起着十分关 键的作用。并且，目前我国的教育机构对于过程工程师在仪器仪表选型方面的培养十 分重视，且工程师在仪器选型过程中有着一定的思维定势。 2 ) 课题研究的意义 过程自动化方向的学生对仪器仪表选型知识的掌握是必不可少的基本能力。而目 前在对学生的教学过程中，选型知识的教学仅仅只停留在对课本知识学习的层面上， 繁琐复杂的选型知识仅靠学生的记忆来捕获，这对于学生来讲是一个十分繁重的学习 任务。仪器仪表更新快速，有些仪表贵重且或工况要求苛刻，在对学生的培养中，教 育机构不可能提供所有可能的仪器供学生实验或使用。对于所选中的仪器，如果故意 将其损坏观察其故障后果，这对于低碳节约的理念又是不符的，故不能直观得看到其 故障后果，也就起不到重点防御的作用。 本课题建立的系统主要是针对上述过程自动化工程师教学上的种种问题，建立了 一套针对五种基本类型仪器的仿真选型系统，该系统将这五类仪器的3 0 多种类型的 传感器和调节阀的具体信息放在数据库以及程序中供用户调用，本系统另外还将所研 究的所有仪器进行仿真分析，该仿真结果对于界面用户来说表现为输入输出曲线关 系，对于适用程序用户来说不仅表现为曲线关系而且还表现为输入与输出参数的传 递。将仿真分析放在仪表的选型过程中有利于用户直观的得到其所选型号的正确性。 由于调节阀的故障容易引起较为严重的后果，本系统特将调节阀的故障仿真调入其 中，有利于用户在选择其所需型号之后观察其在相同工况下的故障表现，以确定其型 号选择的正确性。对于学生用户而言，仪器自定义环节有利于帮助其亲身体验自定义 仪器的特性，有利于增强学生的创新性。即便是再多型号的仪器、再贵重的仪器，本 系统对其添加的经济费用基本上很少，有利于学生接触到更多更精密以及更新的仪 器。 目前在实际应用中仪器仪表的选型方法大多过于传统。经调查发现，仪表的选型 工作基本上都是工程人员从经验出发对各类调节阀及传感器进行选择，除非十分贵重 的仪表或者生产装置会受专家的评估，大部分的选型后仪器均是直接应用到实际的工 2 第一章绪论 况中。 本文研究的系统对于选型工程师也有一定借鉴的作用，在本系统中增加选型所需 要的仪器的型号及其仿真函数和故障分析，用户可以对在同等工况下的不同的仪器进 行评估与比较，也可以观察其所选择的仪器在该工况下的表现情况以决定是否选用。 各类仪器仪表的建模与仿真技术在国内外的研究已有很多成果，对各类仪表的选 型及注意事项在各类文献中也研究得十分详细，但是将仪表的仿真技术融入到选型软 件中，在国内外尚未发现公开文献。对调节阀进行包括附件在内的整体联立及仿真研 究目前也未见到。另外现阶段的研究成果大多是对仪表的部件的仿真曲线体现在时间 与输出的关系，而以输入与输出形式或测量值与被测值关系表现出来的曲线的研究也 不多见。 本文是将仪表的仿真技术融入到其选型软件之中，便于用户观察仪表的性能。且 对于调节阀的研究方面，本文是将阀门定位器、执行机构和阀体三者联立进行仿真实 现，且仪表仿真结果的实现形式是以输入值与测量值为横纵坐标的形式表现出来的。 本文对仪器仪表的动态仿真是基于机理仿真的技术在软件平台上进行实现。在调 节阀或传感器选定后，通过平台所提供的仿真模块可以得到所选仪表在特定工况中模 拟出的输入输出关系曲线以及故障仿真曲线，以达到判断是否选择正确的目的。本 文研究的主要意义在于为过程控制自动化方向的学生提供一个学