過程控制系統(tǒng)試題庫

1、過程控制系統(tǒng)試題庫過程控制系統(tǒng)試題庫宿遷學(xué)院宿遷學(xué)院 機(jī)電系 自動(dòng)化學(xué)科 勾厚政 編輯 機(jī)電系 自動(dòng)化學(xué)科 20XX 年 6 月 3 日 星 期 五 第 一 章 緒 論 - 1 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫11過程控制（英文： Process Control ）通常是指連續(xù)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制， 是自動(dòng)化技術(shù)最重要的組成部分之一 11-1過程控制是生產(chǎn)過程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱，泛指石油、化工、電力、冶金、輕 工、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn)中的連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過程自動(dòng)控 制，是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。11-2連續(xù)生產(chǎn)過程的特征是：生產(chǎn)過程中的各種流體，在連續(xù)（或間歇）的 流動(dòng)過程中進(jìn)行著物理化學(xué)

2、反應(yīng)、物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)換或傳遞。11-3從控制的角度，通常將工業(yè)生產(chǎn)過程分為三類，即：連續(xù)型、離散型和 混合型。過程控制主要是針對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過程采用的控制方法。11-4過程控制的主要任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)過程中的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制“工業(yè)四大參數(shù) ”是：溫度、壓力、流量、物（液）位的自動(dòng)控制，使其保持恒定或按一 定規(guī)律變化， 在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的前提下， 使連續(xù)生產(chǎn)過程自動(dòng)地進(jìn)行 下去。11-5過程控制系統(tǒng)的定義： 為實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)工藝參數(shù)的自動(dòng)控制， 由相互聯(lián)系、 制約的一些儀表、裝置及工藝對(duì)象、設(shè)備構(gòu)成的 一個(gè)整體 11-6在討論控制系統(tǒng)工作原理時(shí)，為清楚地表示自動(dòng)控制系統(tǒng)各組成部分的 作用及相互關(guān)系，一般

3、用原理框圖來表示控制系統(tǒng)。11-7過程控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是：對(duì)生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)（溫度、壓力、 流量、物位、成分、濕度等）進(jìn)行控制，使其保持恒定或按一定規(guī)律變化。11-8過程控制的特點(diǎn)： 控制對(duì)象 被控過程復(fù)雜、控制要求多樣 控制方案豐富多彩控制過程大多數(shù)屬于慢過程與參數(shù)控制 定值控制是過程控制的主要形式 過程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的、系列化的檢測(cè)與控制儀表或自動(dòng)化裝置組成 12過程控制的發(fā)展概況12-0過程控制的發(fā)展歷程，就是過程控制裝置（自動(dòng)化儀表）與系統(tǒng)的發(fā)展 歷程12-1過程控制裝置與系統(tǒng)的發(fā)展過程1局部自動(dòng)化階段（20世紀(jì) 5060 年代）：自動(dòng)化儀表安裝在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備上， 只具備簡(jiǎn)單的

4、測(cè)控功能2模擬單元儀表控制階段（ 20世紀(jì) 60 70年代）：控制儀表集中在控制室，生 產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各處的參數(shù)通過統(tǒng)一的模擬信號(hào)， 送往控制室。 操作人員可以在控制室監(jiān) 控生產(chǎn)流程各處的狀況。宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 2 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫3集散控制階段( 20世紀(jì) 70 年代中期至今) 12-2過程控制策略與算法發(fā)展 13過程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo) 13-1干擾階躍響應(yīng)和給定階躍響應(yīng)的區(qū)別： 13-2系統(tǒng)階躍響應(yīng)的單項(xiàng)性能指標(biāo) 衰減比、衰減率 衰減比：B);n 取整數(shù)，習(xí)慣上常表示為 n:1,例如 4:1、 10:132 衰減率：11n最大動(dòng)態(tài)偏差、超調(diào)量 最大動(dòng)態(tài)偏

5、差： y1 超調(diào)量殘余偏差：系統(tǒng)設(shè)定值 r 與穩(wěn)態(tài)值 的差值，即 調(diào) 節(jié)時(shí)間、峰值時(shí)間、振蕩頻率調(diào)節(jié)時(shí)間 :tS峰值時(shí)間 :tp振蕩頻率13-3 系統(tǒng)階躍響應(yīng)的綜合性能指標(biāo)偏差積分 IE (Integral of Error )宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 3 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫絕對(duì)偏差積分 IAE(Integral Absolute value of Error)平方偏差積分 ISE( Integral of Squared Error ) 時(shí)間與絕對(duì)偏差乘積積分 ITAE(Integral of Time multiplied by the Absolute

6、value of Error)13-4-1某換熱器的溫度控制系統(tǒng)，給定值為 200 。在階躍干擾作用下的過 渡過程曲線如圖所示。試求最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時(shí)間。解：最大偏差：A = 230-200 = 30； 余差： C= 205-200 = 5； 衰減比： 13-4-2某被控過程工藝設(shè)定溫度為 900，要求控制過程中溫度偏 離設(shè)定值不得超過 80。現(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng)， 在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖， 試求最大動(dòng)態(tài)偏差、衰減比、振蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？ 解：最大動(dòng)態(tài)偏差：宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 4 - 79過程控制系統(tǒng)試題

7、庫衰減比： 振蕩周期：50<80！能滿足工藝要求。13-4-3某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為（ 900±10），考慮安全因素， 要求控制過程中溫度偏離設(shè)定值不得超過 80。現(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng)， 在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖， 試求最大動(dòng)態(tài)偏差、 衰減比、 振 蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？解：最 大 動(dòng) 態(tài) 偏 差 ：衰 減 比 ：振蕩周期：余差： 50<80！能滿足工藝要求。過渡過程時(shí)間： 47min13-4-4某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為（ 800±10），考慮安全因素， 要求控制過程中溫度最高值不得超過 850?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控

8、制系統(tǒng)，在最 大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖，試求最大動(dòng)態(tài)偏差、余差、衰減比、 過渡時(shí)間（ ±2%?。┖驼袷幹芷?，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 5 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 解：最大動(dòng)態(tài)偏差： 余差： 衰減比： ：過渡過程時(shí)間： 25min振蕩周期：5<10！能滿足工藝要求。13-4-5某發(fā)酵過程工藝規(guī)定的操作溫度為（ 40±2），考慮發(fā)酵效果，要求 控制過程中溫度偏離給定值最大不得超過 6?，F(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng)，在 階躍擾動(dòng)作用下的過渡過程曲線如下圖，試求最大偏差、衰減比、余差、過渡時(shí) 間（ ±2%

9、！）和振蕩周期，該系統(tǒng)能否滿足工藝要求？解： 最大動(dòng)態(tài)偏差： 余差： 衰減比： ： 過渡過程時(shí)間： 23min 振蕩周期： 5<6！能滿足工藝要求。宿遷學(xué)院 機(jī)電系 自動(dòng)化學(xué)科 - 6 -79過程控制系統(tǒng)試題庫 補(bǔ)充思考題與實(shí)用題1（王： 1-2）什么過程控制系統(tǒng) ？典型過程控制系統(tǒng)有哪幾部分組成？（厲： P1-1、2）什么是化工自動(dòng)化？化工自動(dòng)化主要包括哪些 Control）是生產(chǎn) 過程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱。泛指石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織、建材、核能等 工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過程自動(dòng)控制， 是自動(dòng)化技術(shù)的 重要組成部分。在化工（生產(chǎn)過程）設(shè)備（裝置）上，配備一些自動(dòng)

10、化裝置，代替操作人員的 部分直接勞動(dòng)， 是生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)進(jìn)行， 這種用自動(dòng)化裝置來管理 （化工） 生產(chǎn)過程的辦法，稱為（化工）生產(chǎn)過程自動(dòng)化。（化工）生產(chǎn)過程自動(dòng)化，一般包括自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)操縱、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制 等 方 面 的 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 7 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫第二章 過程檢測(cè)與變送儀表2 1 檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)21-1真值 xt 定的，即使用 “認(rèn)定設(shè)備 ”的檢測(cè)結(jié)果作為真值。通常，個(gè)個(gè)國家 或國際組織將其法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的專用設(shè)備作為 “認(rèn)定設(shè)備 ”、它的檢測(cè)精度在這個(gè) 國家或國際組織某一個(gè)測(cè)量點(diǎn)滿度相對(duì)誤差： 模擬連續(xù)輸出儀表在測(cè)量范圍機(jī)電系 自動(dòng)

11、化學(xué)科 - 8 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫解：；校驗(yàn)儀表時(shí)取偏大值，即該儀表的精度等級(jí)為 1.0 級(jí)。例 2-2 選擇一臺(tái)測(cè)量壓力的儀表，測(cè)壓范圍為 08MPa，根據(jù)工藝要求，測(cè)壓 示值的誤差不允許超過 ±0.05MPa，要求確定滿足工藝要求的儀表的精度等級(jí) 解：； ； 8 選擇儀表時(shí)取偏小值，即該儀表的精度等級(jí)為 0.5 級(jí)。 靈敏度：表示指針（模擬量顯示）式測(cè)量儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的敏感程度，常以 儀表輸出變化量（如指示裝置的直線位移或角位移） 與引起此輸出變化量 （位移） 的被測(cè)參數(shù)變化量之比表示靈敏限：表示指針式儀表在量程起點(diǎn)處， 能引起儀表指針動(dòng)作的最小被測(cè)參數(shù)變 化值 對(duì)于

12、數(shù)字式儀表， 則用分辨率和分辨力表示靈敏度和靈敏限 分辨力：是指 儀表能夠顯示的、最小被測(cè)值。變差：在外界條件不變的情況下， 同一儀表對(duì)被測(cè)量進(jìn)行往返測(cè)量時(shí) （正行程和 反行程），產(chǎn)生的最大差值與測(cè)量范圍之比稱為變差21-5測(cè)試題（習(xí)題、補(bǔ)充題）求：該表最大絕對(duì)誤差； 儀表的精度； 如果工藝要求允許最大誤差為 ±5， 該表是否能用？解：最大絕對(duì)誤差： +6儀表的精度： 1 級(jí)如果工藝要求允許最大誤差為 ±5，該表，不能用 100100宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 9 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫2（厲：例 3-1）某一標(biāo)尺為 01000的溫度計(jì)，出廠前校

13、驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：求：該表最大絕對(duì)誤差；儀表的精度 解：最大絕對(duì)誤差： +6儀表的精度： 1 級(jí)3（王 2-2）一臺(tái)壓力表量程為 010MPa，校驗(yàn)數(shù)據(jù) 求：變差；基本（最 大滿度相對(duì)）誤差；該表是否符合 1 級(jí)精度。 解：變差： 0 12%基本（最大滿度相對(duì)）誤差： ±06%； 該表的變差為 1 2%,不符合 1 級(jí) 精度？儀表允許變差的數(shù)值應(yīng)等于或小于儀表的精度！ 照這個(gè)條件該表不符合 1 級(jí)精 度！4（王 2-5）有兩塊直流電流表，它們的精度等級(jí)和儀表量程分別為：表1：1.0級(jí)、0250mA；表 2：2.5 級(jí)、075mA?，F(xiàn)在測(cè)量 50mA 的直流電流，從準(zhǔn)確 性、經(jīng)濟(jì)性考慮，選用

14、哪快表更合適！解：宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 10 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫表 1 ：表2：從準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性考慮，選用表 2 更合適！5（王 2-13）如果某反應(yīng)器最大壓力為 1。0MPa，允許的最大絕對(duì)誤差為 001MPa， 現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為 016MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量，問：能否符 合工藝要求？若用一臺(tái)測(cè)量范圍為 010MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量， 問：能否符合要求？解：測(cè)量范圍為 016MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為：，大于 001MPa，不能符合工藝要求 100100測(cè)量范圍為 010MPa、精度為 1 級(jí)的

15、壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為：，等于 001MPa，從允許的最大絕對(duì)誤差 角度，能符合工 100100 藝要求，但量程不符合！6（厲：例 3-4）如果某反應(yīng)器最大壓力為 08MPa，允許的最大絕對(duì)誤差為 001MPa，現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為 016MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量， 問：能否符合工藝要求？若用一臺(tái)測(cè)量范圍為 010MPa、精度為 1 級(jí)的壓力 表進(jìn)行測(cè)量，問：能否符合要求？解：測(cè)量范圍為 016MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為：，大于 001MPa，不能符合工藝要求 100100測(cè)量范圍為 010MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為：，等于

16、 001MPa，從允許的最大絕對(duì)誤差 角度，能符合工 100100藝要求，量程也符合！7某一標(biāo)尺為 0500的溫度計(jì)，出廠前校驗(yàn)數(shù)據(jù)：11 -宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科79過程控制系統(tǒng)試題庫 求：該表最大絕對(duì)誤差； 確定儀表的精度等級(jí)； 經(jīng)過一段時(shí)間使用后重新 校驗(yàn)，儀表的最大絕對(duì)誤差為 ±8，問：儀表是否還符合原來的精度等級(jí)？ 解：最大絕對(duì)誤差： +6儀表的精度： 1。5 級(jí)經(jīng)過一段時(shí)間使用后重新校驗(yàn)， 儀表的最大絕對(duì)誤差為 ±8，最大滿度相對(duì)誤 差： +1。 6%，儀表已經(jīng)超過1。5 級(jí)，不符合原來的精度等級(jí)。校驗(yàn)數(shù)據(jù) 求：最大誤差；8（厲：習(xí)題 3

17、-1）一臺(tái)壓力表量程為 025MPa， 變差；該表是否符合 0。5 級(jí)精度。 解：最大誤差： 0。15MPa 變差： 0。 15MPa 、； SFS25該表的變差為 06,不符合 0。5 級(jí)精度？ 儀表允許變差的數(shù)值應(yīng)等于或小 于儀表的精度！9（厲：習(xí)題 3-2）某溫度控制系統(tǒng)，控制溫度為 800，要求絕對(duì)誤差不超過 ±7， 現(xiàn)選擇一臺(tái)測(cè)量范圍為 01200、精度等級(jí)為 1。0 級(jí)的儀表，問：是否合適？ 如果不合適，應(yīng)如何選擇？解：宿遷學(xué)院79機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科12過程控制系統(tǒng)試題庫 測(cè)量范圍為 01200、精度等級(jí)為 1。0 級(jí)的儀表，其最大誤差：， 12大于 7，不合適 10010

18、0 應(yīng)選擇測(cè)量范圍為 01200、精度等級(jí)為 0。5 級(jí)的儀表， 6小于 7，合適 100100 22 溫度檢測(cè)及儀表 22-0溫度是表征物體冷熱程度的物理量。是工業(yè)生產(chǎn)中最普遍而重要的操作 參數(shù)。22-1溫度檢測(cè)方法與儀表概述 22-2熱電偶 1熱電偶是以熱電效應(yīng)為原理的測(cè)溫元件，能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào) （ mV ） 。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確可靠、信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。一般用于測(cè)量5001600之間的溫度。2將兩種不同的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路，若兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同，回路 中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。此電勢(shì)稱為熱電勢(shì)。3熱電偶回路總電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)疊加而成，稱熱電勢(shì)。由于溫差電 勢(shì)很小，熱電勢(shì)基本

19、由接觸電勢(shì)構(gòu)成。4熱電偶的基本定律 均質(zhì)導(dǎo)體定律： 熱電偶必須由兩種不同材料的均質(zhì)導(dǎo)體或 半導(dǎo)體組成。但其幾何形狀 截面和長度等不限。 中間導(dǎo)體定律：在熱電偶 回路中接入另一種中間導(dǎo)體后， 只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同， 中間導(dǎo)體的引入對(duì) 熱電偶回路的熱電勢(shì)沒有影響。中間溫度定律：一支熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為 t 、t0 時(shí)的熱電勢(shì)，等于兩支同溫 度特性熱電偶在接點(diǎn)溫度為 t 、ta和 ta、t0時(shí)的熱電勢(shì)之代數(shù)和。即E AB （ t ，to ） = E AB（ t , 0 ） E AB（ to , 0 ） 據(jù)此，只要給出冷端為 0時(shí)的熱電勢(shì)關(guān)系 EAB（ t ,0 ） ，便可求出冷端任意溫度 時(shí)的熱

20、電勢(shì) 5熱電偶冷端溫度補(bǔ)償：熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與熱端溫度有關(guān)，還與冷端 溫度有關(guān)。所以使用時(shí)， 需保持熱電偶冷端溫度恒定。 但實(shí)際使用的熱電偶的冷 端和熱端離得很近， 使用時(shí)冷端溫度較高且變化較大。 為此應(yīng)將熱電偶冷端延至 溫度穩(wěn)定處。為了節(jié)約， 工業(yè)上選用在低溫區(qū)與所用熱電偶的熱電特性相近的廉價(jià)金屬， 作為 熱偶絲在低溫區(qū)宿遷學(xué)院 機(jī)電系 自動(dòng)化學(xué)科 - 13 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 的替代品來延長熱電偶，稱為補(bǔ)償導(dǎo)線。 6熱電偶冷端溫度的處理：查表法（計(jì)算法） 、儀表零點(diǎn)調(diào)整法、冰浴法、補(bǔ)償 電橋法、半導(dǎo)體 PN 結(jié)補(bǔ)償法。7標(biāo)準(zhǔn)熱電偶：熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、型號(hào)（分度號(hào)）

21、按國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC）統(tǒng)一規(guī)定。8熱電偶的冷端溫度校正： 1）查表法、 2）電橋補(bǔ)償法、 ,22-3熱電阻1對(duì)于 500以下的中、低溫，熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小，容易受到干擾而測(cè) 不準(zhǔn)。一般使用熱電阻溫度計(jì)來進(jìn)行中低溫度的測(cè)量。2金屬熱電阻測(cè)溫精度高。大多數(shù)金屬電阻阻值隨溫度升高而增大。具有正溫 度系數(shù)。3鉑材料容易提純，其化學(xué)、物理性能穩(wěn)定；測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性好、精度高。被國際 電工委 員會(huì)規(guī) 定為 -259+630 間 的基準(zhǔn)器，但 線性度 稍差，常用于 -200+600 溫度測(cè)量。4鉑電阻的電阻溫度關(guān)系：-2000）鉑電阻有兩種分度號(hào)： Pt10 , Pt100 5銅電阻價(jià)格便宜，線性度好，但溫度稍

22、高易氧化，常用于 -50+100 溫度測(cè) 量。銅電阻有兩種分度號(hào)： Cu50 ，Cu100 。電阻溫度關(guān)系：-50150） 6熱電阻的三線制接法：電阻測(cè)溫信號(hào)通過電橋轉(zhuǎn)換成電壓時(shí)，熱電阻的接線 如用兩線接法， 接線電阻隨溫度變化會(huì)給電橋輸出帶來較大誤差， 必須用三線接 法。22-4集成溫度傳感器：1集成溫度傳感器將溫敏晶體管和外圍電路集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成，相當(dāng)于一 個(gè)測(cè)溫器件。特點(diǎn)：體積小、反應(yīng)快、線性較好、價(jià)格便宜，測(cè)溫范圍為 -50150。 2集成溫度傳感器按輸出量形式不同，可分為電壓型、電流型和數(shù)字型三類。 22-5溫度顯示與記錄方法與儀表1動(dòng)圈式指示儀表：可直接與熱電偶、熱電阻配套顯示

23、溫度，是最簡(jiǎn)單的模擬 指示儀表。2數(shù)字式指示儀表3自動(dòng)記錄儀表4數(shù)字式指示記錄儀表宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 14 -79過程控制系統(tǒng)試題庫22-6溫度變送器1檢測(cè)信號(hào)要進(jìn)入控制系統(tǒng)，必須傳遞符合控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。變送器的任 務(wù)就是將不標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)信號(hào)， 如熱電偶、熱電阻的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。 2現(xiàn)代電控系統(tǒng)：模擬控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)是：型： 010mA、010V；III型：420mA、15V。數(shù)字控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)有： FF 協(xié)議、 HART 協(xié)議等。 補(bǔ)充習(xí)題、例題、典型題1（王 2-7）用分度號(hào) K 的熱電偶測(cè)量某設(shè)備的溫度，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為 20.3mV，

24、熱電偶冷端溫度為 30，求設(shè)備的溫度！如果改用分度號(hào)為 S 的熱電偶測(cè)量該 設(shè)備的溫度，在相同的條件下，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為？解：查表計(jì)算分度號(hào)為 K 的熱電偶： 改用分度號(hào)為 S 的熱電偶測(cè)量該設(shè)備的溫度2（厲 -例？）用分度號(hào) K 的熱電偶測(cè)量某設(shè)備的溫度，在沒有采用冷端補(bǔ)償措 施的情況下， 顯示儀表的指示值為 500，而這時(shí)冷端溫度為 60。此時(shí)實(shí)際溫 度為多少？如果熱端溫度保持不變，設(shè)法使冷端溫度保持為20，此時(shí)顯示儀表的指示值為？解：使冷端溫度保持為 20熱端溫度保持不變： 557，則宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 15 -79過程控制系統(tǒng)試題庫3（厲 -例 3-19）

25、用分度號(hào) K 的熱電偶測(cè)量某設(shè)備的溫度， 測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為 20mV， 熱電偶冷端溫度為 25，求設(shè)備的溫度！如果改用分度號(hào)為 E 的熱電偶測(cè)量該 設(shè)備的溫度，在相同的條件下，測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為？解：查表計(jì)算分度號(hào)為 K 的熱電偶： 改用分度號(hào)為 S 的熱電偶測(cè)量該設(shè)備的溫度4（王 2-9）（厲：習(xí)題 3-16？）（厲：例題 3-25？）用 Pt100 鉑電阻測(cè)溫，在查 表時(shí)錯(cuò)用了 Cu100 的分度表，查得溫度為 140，問：實(shí)際溫度為多少？ “厲” 有錯(cuò)誤？ Cu100：150 164。27； Pt100：164。27 168。7 解： 查 Cu100 的分度表： 140 查 Pt100 的分度

26、表。5（厲 -例 3-？）某溫度控制系統(tǒng)，最高溫度為 700，要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不 超過±10，現(xiàn)有兩臺(tái)量程分別為 01600、01000的 1。0 級(jí)溫度檢測(cè)儀表， 試問應(yīng)該選擇哪臺(tái)儀表更合適？如果兩臺(tái)量程均 01000，精度等級(jí)分別為 1.0 級(jí)和 0.5 級(jí)，那么又應(yīng)該選擇哪臺(tái)儀表更合適？宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 16 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 解： 因?yàn)椋?量程為 01000的 100100同為 1.0 級(jí)儀表 , 量程為 01600的儀表 儀表已經(jīng)能夠滿足 100100同為量程為 01000的儀表 ,精度為 1.0 級(jí)的儀表 要求；從經(jīng)濟(jì)角度考慮

27、，不必選用 0.5 級(jí)的儀表。6（厲：例 3-20）現(xiàn)用一支鎳鉻 銅鎳熱電偶測(cè)量某換熱器的溫度，其冷端溫度 為 30，顯示儀表為動(dòng)圈儀表、機(jī)械零點(diǎn)為 0 ，這時(shí)儀表顯示值為 400，若 認(rèn)為換熱器的溫度為 430，對(duì)不對(duì)？正確值是多少？ 解：不對(duì)！熱電偶的熱電勢(shì)是非線性的 查表： 顯示儀表測(cè)出的毫伏值 冷端溫度為 30， 熱電偶的熱電勢(shì) 查表： 。7（厲：習(xí)題 3-8）用鎳鉻 鎳硅熱電偶測(cè)量爐溫，其冷端溫度為 30，測(cè)得熱 電勢(shì)為 33。29mV，求被測(cè)爐子的實(shí)際溫度？ 解：查鎳鉻 鎳硅熱電偶的分度號(hào)為 K 的分度表：宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 17 - 79過程控制系

28、統(tǒng)試題庫 8（厲：習(xí)題 3-9）某臺(tái)動(dòng)圈式儀表是與鎳鉻 鎳硅熱電偶配套使用的，但錯(cuò)接 了鉑銠 10鉑熱電偶，儀表指示為 201，（冷端溫度為 0?。﹩枌?shí)際溫度為多 少？ 解：查鎳鉻 鎳硅熱電偶的分度號(hào)為 K 的分度表：查鉑銠 10鉑熱電偶的分度號(hào)為 S 的分度表：；。 823壓力檢測(cè)及儀表23-1壓力檢測(cè)的方法1工程上習(xí)慣把垂直作用于作用單位面積上的力稱為“壓力 ”2工程中壓力的表示方式有：表壓、負(fù)壓（真空度） 、差壓、絕對(duì)壓力。 3國際單位制（SI）定義的壓力的單位是 “帕斯卡”1Pa =1N/m、1MPa =106Pa； 過去常用的壓力單位是： 1 工程大氣壓 = 1kgf /cm = 9

29、.80665 ×10Pa=0.980665 × 10Pa 0.1MPa23-2壓力表的選擇、安裝與校驗(yàn) 1為了合理、經(jīng)濟(jì)使用儀表，儀表的量程不能選得太大，但為了保證測(cè)量精度， 一般被測(cè)壓力的最小值不低于儀表滿量程的 1/3 為宜；同時(shí)為了延長彈性元件的 使用壽命， 避免彈性元件因長期受力過大而永久變形， 壓力計(jì)的上限值應(yīng)該高于 被測(cè)量的最大值（量程的 3/42/3） ，留有余量 2儀表精度是根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差 max來確定的。不能認(rèn) 為選用的儀表精度越高越好， 應(yīng)在滿足工藝要求的前提下， 盡可能選用精度較低、 價(jià)廉耐用的儀表3例： 某臺(tái)壓縮機(jī)的出口壓力范圍為

30、 2528MPa，測(cè)量絕對(duì)誤差不得大于 1MPa。工藝上要求就地觀察，并能高低限報(bào)警，試正確選用一臺(tái)壓力表，指出 型號(hào)、精度與測(cè)量范圍；要求條件為： 被測(cè)脈動(dòng)壓力 2528MPa，測(cè)量絕對(duì)誤 差 1MP，a 就地觀察、高低限報(bào)警。解： 2452 脈動(dòng)壓力對(duì)儀表壽命影響很大，故選擇儀表 的上限值為：若選壓力表的測(cè)量范圍為 060MPa則：25MPa / 60MPa &gt;1/3被測(cè)壓力的最小值不低于滿量程的 1/3，下限值也符合要求。 另外，根據(jù)測(cè)量誤差的要求，可算得對(duì)儀表允許誤差的要求為： 宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 18 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫故選精度等

31、級(jí)為 1.5 級(jí)的儀表可以滿足誤差要求。 答：根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求，可選用YX 150 型電接點(diǎn)壓力表，測(cè)量范圍為 060MPa，精度等級(jí)為 1.5 級(jí)。4習(xí)題（王 -2-12）工藝要求壓力范圍為 1.2MPa±0.05MPa，可選用的彈簧管壓 力表的精度有 1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五個(gè)等級(jí) , 可選用的量程規(guī)格有 01.6MPa、02.5MPa、04MPa， 選用合適的儀表。解：量程選擇： ；則 ；選擇儀表量程為 02.5MPa 3412 被測(cè)壓力變化頻繁時(shí)： ；則 ；選擇儀表量 程為 02.5MPa 33 被測(cè)壓力變化緩慢時(shí)： 儀表精度選擇：Y-15

32、0，量程 02.5MPa，精度 2.0 級(jí)5習(xí)題（王 -2-13）反應(yīng)器最大壓力為 1.0MPa，允許最大絕對(duì)誤差為 0.01MPa。 現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為 01.6MPa、精度為 1級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量， 能否滿足要求？ 若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為 01.0MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量，能否滿足要 求？ 解：測(cè)量范圍為 01.6MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表：；不能滿足要求 100100測(cè)量范圍為 01.0MPa、精度為 1 級(jí)的壓力表： 滿度值等于被測(cè)量值，不能滿足要求6（王 2-14）某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為 1.01.6MPa，工藝要求 就 地 觀 察 罐 機(jī) 電 系 自

33、動(dòng) 化 學(xué) 科 - 19 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 ；選擇儀表量程為 02.5MPa測(cè)量值在 1.0MPa 時(shí)的誤差不得大于 ±5%，則查附錄 E：只能選擇型號(hào)為 Y-100T，儀表量程為 02.5MPa、精度為 1。5 級(jí)的彈 簧管壓力表。7（厲：例 3-9）某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器，其工作壓力范圍為 1.11.6MPa，工藝要 求 就 地觀 察 罐機(jī) 電 系 自動(dòng) 化 學(xué)科 - 20 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫這塊壓力表合格9測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí)，儀表最大量程應(yīng)為測(cè)定值的1.5 倍，測(cè)量波動(dòng)壓力時(shí)，儀表最大量程應(yīng)為測(cè)定值的 2 倍。測(cè)空氣、水、蒸汽、油等介質(zhì)，用 Y 型壓力表，其外殼為黑色

34、。測(cè)氨類用 YA 型 氨用壓力表，其外殼為黃色。測(cè)氧氣用 YD 型氧用壓力表，其外殼為天藍(lán)色。 24流量檢測(cè)及儀表2 4-1流量指單 位時(shí)間機(jī)電系 自動(dòng)化 學(xué)科 - 21 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 例題與參考題1（厲：例 3-12）用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子由密度為 7900kq/m 的不銹鋼制 成，用它來測(cè)量密度為 790kq/m 的某液體介質(zhì)，當(dāng)儀表讀數(shù)為 5m/h 時(shí)，被測(cè)介 質(zhì)的實(shí)際流量為多少？如果轉(zhuǎn)子由密度為 2750kq/m 的鋁制成，其他條件不變，被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量為 多少？ 解： 介質(zhì) 密度修正系數(shù) ： 、3 用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，當(dāng)儀表讀數(shù)為 5m/h 時(shí)，被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流

35、量為。K更換轉(zhuǎn)子材料。 KJ0.84（厲：例 3-13）用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子由密度為 7900kq/m 的不 銹鋼制成，測(cè)量范圍為 010L/min ，用它來測(cè)量密度為 0。831kq/L 的苯的流量，測(cè)量范圍為多少？ 解：。3（厲：例 3-14）用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量氣壓為 0。 65MPa、溫度為 40的 CO2 氣 體流量，若流量計(jì)的讀數(shù)為 50L/s，求CO2氣體的真實(shí)流量。 CO2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀 態(tài)時(shí)的密度為 1。977 kq/m。解：氣體流量的修正公式：本 題 ： （ NL/min ）宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 22 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 25物位檢測(cè)及

36、儀表25-1概述 1物位的含義：包括 液位：容器中液體介質(zhì)的高低 料位：容器中固體物質(zhì)的堆積高度 界面：兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的高度 2物位測(cè)量儀表可分為下列幾種類型。 靜壓式物位測(cè)量：利用液體或物料對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力隨液位高度而變化的原理 而工作。 浮力式物位測(cè)量： 利用浮子所受的浮力隨液位高度而變化的原理工作。 電氣式物位測(cè)量： 利用敏感元件將物位的變化轉(zhuǎn)換為電量參數(shù)的變化， 而得知物 位。核輻射式物位測(cè)量： 利用核輻射線穿透物料時(shí)， 核輻射線的透射強(qiáng)度隨物質(zhì)層的 厚度而變化的原理進(jìn)行測(cè)量。聲學(xué)式物位測(cè)量：測(cè)量超聲波在物質(zhì)中傳播時(shí)間的長短，據(jù)此可測(cè)出物位。 光學(xué)式物位測(cè)量：利用光波在

37、傳播中可被不同的物質(zhì)界面遮斷和反射的原理測(cè)量 物位。25-2差壓式液位變送器1（王：習(xí)題 2-25）用差壓變送器測(cè)量某儲(chǔ)罐的液體， 差壓變送器安裝位置如圖； 導(dǎo)出變送器所測(cè)出的差壓值 與液位高度 H 之間的關(guān)系。變送器零點(diǎn)要不要遷 移？為什么？2（厲： 3-17）測(cè)量高溫液體（指它的蒸汽在常溫下要冷凝！ ）時(shí)，經(jīng)常在負(fù)壓 管上裝有冷凝罐， 這時(shí)用差壓變送器測(cè)量儲(chǔ)罐液體的液位時(shí)， 要不要遷移？如果 遷移，遷移量？解：；宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 23 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫（）時(shí)，（） ！需要零點(diǎn)遷移時(shí)，（）！需要零點(diǎn)正遷移 時(shí)， （）！需要零點(diǎn)負(fù)遷移本題； ；需要負(fù)

38、遷移，遷移量（）宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科- 2479過程控制系統(tǒng)試題庫第三章 過程控制儀表30概述1控制儀表又稱控制器或調(diào)節(jié)器。其作用是把被控變量的測(cè)量值和給定值進(jìn)行 比較，得出偏差后，按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，輸出控制信號(hào)，以推動(dòng)執(zhí)行器 動(dòng)作，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。2控制儀表按工作能源分類有：電動(dòng)儀表、氣動(dòng)儀表、自力式儀表 3控制儀表的發(fā)展基本上分為三個(gè)階段： 基地式儀表：將檢測(cè)、控制、顯示功能設(shè)計(jì)在一個(gè)整體 。2比例控制的特點(diǎn)：控制及時(shí)、適當(dāng)。只要有偏差，輸出立刻成比例地變化， 偏差越大，輸出的控制作用越強(qiáng)；控制結(jié)果存在靜差 3在實(shí)際的比例控制器中，習(xí)慣上使用比例度 P 來表示比例控制作

39、用的強(qiáng)弱。 宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 25 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 4所謂比例度就是指控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的輸出相對(duì)變化值之 比，用百分?jǐn)?shù)表示。31-3比例積分控制（ PI） 1當(dāng)要求控制結(jié)果無余差時(shí)，就需要在比例控制的基礎(chǔ)上，加積分控制作用。 2積分（ I）控制：輸出變化量 y 與輸入偏差 e 的積分成正比 3積分控制的特點(diǎn) 當(dāng)有偏差存在時(shí)，積分輸出將隨時(shí)間增長（或減?。?；當(dāng)偏差消失時(shí)，輸出能保 持在某一值上。 積分作用具有保持功能，故積分控制可以消除余差。 輸出信號(hào)隨著時(shí)間逐漸增強(qiáng)，控制動(dòng)作緩慢，故積分作用不單獨(dú)使用 4若將比例與積分組合起來，既

40、能控制及時(shí)，又能消除余差 5比例積分（PI）控制 ：時(shí) 域方程，傳遞函數(shù)。31-4比例微分控制（ PD） 1對(duì)于慣性較大的對(duì)象，常常希望能加快控制速度，此時(shí)可增加微分作用。 2理想微分微分作用能超前控制。在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間， 微分立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用， 使偏差盡快地消除于萌芽狀態(tài)之中。微分對(duì)靜態(tài)偏差毫無控制能力。當(dāng)偏差存在，但不變化時(shí)，微分輸出為零，因此 不能單獨(dú)使用。必須和 P或PI結(jié)合，組成 PD控制或 PID 控制。 3理想的比例微分控制4理想微分作用持續(xù)時(shí)間太短，執(zhí)行器來不及響應(yīng)。一般使用實(shí)際的比例微分 作用。 理想 微分 ：；實(shí)際 微 分： 在單 位階躍信 號(hào)作用下6（厲例題

41、5-12）DDZ- 控制器，比例度，積分時(shí)間 TI=0.2min ，微分時(shí)間 TD=2min ，微分放大倍數(shù) KD=10 。假定輸出初始值為 4mA；在時(shí)施加0.5mA 的階躍信號(hào)，試寫出在該階躍信號(hào)作用下比例、 積分、微分輸出的表達(dá)式； 計(jì)算 時(shí)控制器的輸出信號(hào)值。解：比例輸出：積分輸出：宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科- 26 -79過程控制系統(tǒng)試題庫微分輸出：3.3mA 0.5時(shí)控制器的輸出信號(hào)值7（厲習(xí)題 5-6）DDZ- 控制器，比例度，積分時(shí)間 TI=0.4min ，微分時(shí)間 TD=2.4min ，微分放大倍數(shù) KD=10。假定輸出初始值為 6mA；在 時(shí)施加 0.4mA 的階躍信號(hào)，試寫

42、出在該階躍信號(hào)作用下比例、 積分、微分輸出的表達(dá)式； 計(jì)算 時(shí)控制器的輸出信號(hào)值。解： 比例輸出：積分輸出：微分輸出：時(shí)控制器的輸出信號(hào)值mA8比例積分微分（ PID ）控制9（王：習(xí)題 3-6）某比例積分控制器輸入、輸出均為 420mA，若將比例度設(shè) 為 100%，積分時(shí)間 TI=2min ，穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為 5mA，某瞬間，輸入突然增加了 0.2mA，試問經(jīng)過 5min 后，輸出將由 5mA 變化到多少？（厲：例題 5-4）某 DDZ- 比例積分控制器，若將比例度設(shè)為 100%，積分時(shí)間 TI=2min ，穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為 5mA，某瞬間，輸入突然增加了 0.2mA，試問經(jīng)過 5min 后，輸出將

43、由 5mA 變化到多少？解：，對(duì)于比例輸入：控制器輸入、輸出均為 420mA，比例度- 27某瞬間，輸入突然增加了 宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 790.2mA，輸出增量自動(dòng)化學(xué)科過程控制系統(tǒng)試題庫試問經(jīng)過 5min 后，輸出將由 5mA 變化到32模擬式控制器。1模擬式控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能。 2、型（用晶體管）和型（用集成電路） 。 32-1DDZ-型儀表的特點(diǎn)1采用統(tǒng)一信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)： 420mA DC 和 15V DC 。這種信號(hào)制的主要優(yōu)點(diǎn)是電 氣零點(diǎn)不是從零開始，容易識(shí)別斷電、斷線等故障。同樣，因?yàn)樽钚⌒盘?hào)電流不 為零，可以使現(xiàn)場(chǎng)變送器實(shí)現(xiàn)兩線制。2廣泛采用集成電路，儀表的電路簡(jiǎn)化、

44、精度提高、可靠性提高、維修工作量 減少。3可構(gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng)，用于危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)。33數(shù)字 PID 控制器1數(shù)字調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是采樣一次、 計(jì)算一次。 必須把連續(xù)方程用離散方程表示。 第 n 次采樣時(shí)：綜合實(shí)用簡(jiǎn)答題1位式控制是怎樣的？ 答：位式控制是斷續(xù)控制 控制器輸出接點(diǎn)信號(hào)，如雙位控制、三位控制。 雙位控制器只有兩個(gè)輸出值， 相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有開和關(guān)兩個(gè)極限位置， 因此又 稱開關(guān)控制。被控溫度在 T0 上下振蕩，無法穩(wěn)定。 三位控制控制器有三個(gè)輸出位值， 可以控制兩個(gè)繼電器。 溫度三位控制效果： 溫 度偏差大時(shí)，升溫速度快；溫度偏差小時(shí)，小幅調(diào)整。 2DDZ-基型調(diào)節(jié)器有哪幾部分組成？答：

45、 DDZ- 基型調(diào)節(jié)器的主要由輸入電路、給定電路、 PID 運(yùn)算電路、自動(dòng)與 手動(dòng)（硬手動(dòng)和軟手動(dòng)）切換電路、輸出電路及指示電路等組成。 3DDZ-基型調(diào)節(jié)器的軟手動(dòng)與硬手動(dòng)有什么區(qū)別？各用在什么場(chǎng)合？ 答： 軟手動(dòng)時(shí)： 調(diào)節(jié)器的輸出是隨著時(shí)間按一定的速度增加或減少； 硬手動(dòng)時(shí)： 調(diào)節(jié)器的輸出數(shù)值完宿遷學(xué)院 機(jī)電系 自動(dòng)化學(xué)科 - 28 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 全由硬手動(dòng)操作桿的位置所決定。通常情況下， 都是用軟手動(dòng)操作扳鍵進(jìn)行手動(dòng)操作的， 這樣的控制比較平穩(wěn)、 精 細(xì)； 只有當(dāng)要求給出恒定不變的操作信號(hào)，或者在緊急時(shí)刻要一下子就控制到 “安全 開度”等情況下，才使用軟手動(dòng)。3什么叫控制器

46、的無擾動(dòng)切換？ 答：基型模擬調(diào)節(jié)器一般都具備自動(dòng)與手動(dòng)兩種功能； 在進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)兩種功能切 換時(shí)，在切換瞬間， 應(yīng)保持控制器的輸出不變， 這樣保證執(zhí)行器的位置在切換過 程中不至于突變、不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過程引起附加的擾動(dòng)，著稱為 “無擾動(dòng)切換 ”。 4什么是調(diào)節(jié)器的正作用、反作用？答： 調(diào)節(jié)器的正作用：（偏差=測(cè)量值給定值）增加、調(diào)節(jié)器輸出增加； 調(diào)節(jié)器的反作用：（偏差 =給定值測(cè)量值）增加、調(diào)節(jié)器輸出增加。 5從控制器的發(fā)展及結(jié)構(gòu)原理來看，主要有哪幾種類型？ 答： 基地式儀表：將檢測(cè)、顯示、控制、乃至記錄功能設(shè)計(jì)在一個(gè)整體機(jī)電系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 29 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫6試寫出微分

47、控制規(guī)律的輸入 e 與輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式 答： 理想微分控制規(guī)律的輸入 e 與輸出 的數(shù)學(xué)表達(dá)式；如果輸入偏差為一單位階躍作用， 則 實(shí)際微分控制規(guī)律在單位階躍作用下的輸入 e 與輸出 的數(shù)學(xué)表達(dá)式DDZ-型組合儀表習(xí)題擇選1DDZ- 基型調(diào)節(jié)器，輸入信號(hào)階躍變化了 0。5mA 時(shí)，其輸出信號(hào)由 6mA 變化到 7mA，試求調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù) KP 與比例度 。解： DDZ-基型調(diào)節(jié)器的輸入、輸出均為 420mA，所以：；。 502一臺(tái) DDZ- 型溫度控制器，測(cè)量的全量程為 0800，當(dāng)溫度階躍變化了 40時(shí)，控制器的輸出由 6mA 變化到 8mA ，試求控制器的比例度 。 解：3一臺(tái) DD

48、Z- 型溫度控制器，測(cè)量的全量程為 01000，當(dāng)溫度階躍變化了 40時(shí)，控制器的比例度，試求控制器的輸出變化。解：；（ （ ） 。28mA0。5/16宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 30 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫4DDZ-比例積分控制器，若將比例度設(shè)為 50%，積分時(shí)間 TI=2min ，穩(wěn)態(tài)時(shí) 輸出為 5mA，某瞬間，輸入突然增加了 0.2mA，試問經(jīng)過 5min 后，輸出將由 5mA 變化到多少？解：，對(duì)于比例輸入：控制器輸入、輸出均為 420mA，比例度 某瞬間，輸入突然增加了 0.2mA ，輸出增量試問經(jīng)過 5min 后，輸出將由 5mA 變化到 。5DDZ-

49、比例積分控制器，若將比例度設(shè)為 200%，穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為 5mA，某瞬 間，輸入突然增加了 0.5mA，試問經(jīng)過 30s 后，輸出將由 5mA 變化到 6mA，試 問積分時(shí)間 TI= 多少？解：， 輸出增量6一臺(tái) DDZ- 型溫度控制器，測(cè)量的全量程為 2001200，當(dāng)溫度給定值由 800階躍變化到了 850時(shí)，控制器的輸出由 12mA 變化到 16mA，試求控制器 的比例度及放大倍數(shù)；該控制器屬于正作用還是反作用？解：； min)（ ） （ ） 4/16由于 DDZ- 型溫度控制器的輸入與輸出都是 420mA 的統(tǒng)一信號(hào)，所以：因?yàn)椋骸罢{(diào)節(jié)器的反作用：（偏差=給定值 測(cè)量值）增加、調(diào)節(jié)器輸出

50、增加 ”，故 該控制器為反作用！7一臺(tái) DDZ- 型液位控制器，其液位的測(cè)量范圍為 0.51.2m，比例度為 40%。 當(dāng)液位為 0.9m時(shí)，控制器的輸出為 5mA。試問液位變化到 1m 時(shí)，控制器的輸 出為多少？該控制器屬于正作用或是反作宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 31 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 用該怎樣？ 解： 因?yàn)椋核裕赫{(diào)節(jié)器 的正 作用：（偏 差=測(cè) 量值給 定值）增 加、 調(diào)節(jié) 器輸 出增加； p調(diào)節(jié)器的反作用：（偏差=給定值 測(cè)量值）增加、調(diào)節(jié)器輸出增加；宿 遷 學(xué) 院 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 32 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫第四章 執(zhí)行器與

51、安全柵41執(zhí)行器 1執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分，它將控制器送來的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換 成執(zhí)行動(dòng)作， 從而操縱進(jìn)入設(shè)備的能量， 將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一 定 的 范 圍 機(jī) 電 系 自 動(dòng) 化 學(xué) 科 - 33 - 79過程控制系統(tǒng)試題庫 于閥芯的形狀。常用的調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有四種：（ 1）直線特性、（2）等百分比（對(duì)數(shù)）特性、 （3）快開特性、（4）拋物線特性 調(diào)節(jié)閥的工作流量特性： 實(shí)際使用時(shí)， 調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。 管道 對(duì)流體的阻力隨流量而變化， 閥前后壓差也是變化的， 這時(shí)流量特性會(huì)發(fā)生畸變。 為了表示調(diào)節(jié)閥兩端壓差 PT 的變化范圍，以閥權(quán)度 s 表示調(diào)節(jié)

52、閥全開時(shí)，閥 前后最小壓差 PTmin 與總壓力 P 之比。5調(diào)節(jié)閥的流通能力用流量系數(shù) C值表示。流量系數(shù) C 的定義：在閥兩端壓差 100kPa，流體為水（ 10Kgm）的條件下，閥門全開時(shí)每小時(shí)能通過調(diào)節(jié)閥的流體流量（ m /h）。例如，某一閥門全開、閥兩端壓差為 100kPa時(shí)，流經(jīng)閥的水流量為 20 m /h，則 該調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)為： C=20。在調(diào)節(jié)閥技術(shù)手冊(cè)上，給出了各種閥門的口徑和流通能力 C ，供用戶查閱。 實(shí)際應(yīng)用中閥門兩端壓差不一定是 100kPa，流經(jīng)閥門的流體也不一定是水，因 此必須換算。 液體流量系數(shù) C 值的計(jì)算：氣體、蒸汽 C 值的計(jì)算：6（PPT例）42安全

53、柵42-1安全防爆的基本概念1安全柵（又稱防爆柵）是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)線進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)儀表的安 全保護(hù)器。2不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設(shè)備屬類設(shè) 備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備； 有爆炸性粉塵的工廠用電氣設(shè) 備屬類設(shè)備。對(duì)于類電氣設(shè)備，電路電壓限制在 30VDC 時(shí)，各種爆炸性混合物按最小引爆 電流分為三級(jí)。42-2安全火花防爆系統(tǒng)1電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計(jì)就開始考慮防爆，把電路在 短路、開路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn)火能 量之下 ，則 此儀表稱為安 全火花防 爆宿 遷學(xué)院 機(jī)電系 自 動(dòng)化 學(xué)科 - 34

54、 -79過程控制系統(tǒng)試題庫儀表。2安全火花防爆儀表只能保證本儀表機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科- 35- 79過程控制系統(tǒng)試題庫3為什么說百分比特性又叫對(duì)數(shù)特性？與直線特性比較，它有什么特點(diǎn)？ 簡(jiǎn)答：等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性： 單位相對(duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的 相對(duì)開度成對(duì)數(shù)關(guān)系：-1）L 等百分比（對(duì)數(shù)）流量特性曲線斜率（放大系數(shù)）隨行程的增大而增大。流量小 時(shí)，流量變化??；流量大時(shí)，流量變化大。等百分比閥在各流量點(diǎn)的放大系數(shù)不 同，但對(duì)流量的控制力卻是相同的。 直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點(diǎn)上都是相 同的，但其對(duì)流量的控制力卻是不同的。4什么叫調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍？在串聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會(huì)變

55、化？ 簡(jiǎn)答：控制閥的可調(diào)范圍或可調(diào)比 R，為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量的比 值。，其中 Qmin 不是指閥門全關(guān)時(shí)的泄漏量， 而是閥門能平穩(wěn)控制 的最小流量，約為最大流量的 2 4%。一般閥門的可調(diào)比 R=30。 在串聯(lián)管道中， 因?yàn)殡S著流量的增加， 管道上的壓力損失增加， 使得閥全開時(shí)的 流量 Qmax 降低、可調(diào)范圍降低。5什么是串聯(lián)管道中的閥阻比 S？ S 值的變化為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生變 化？簡(jiǎn)答：閥阻比 S表示存在管道阻力的情況下， 閥門全開時(shí)， 閥門前后的最小壓差 與系統(tǒng)總壓差 p0 之比： 。存在管道阻力的情況下， ，可調(diào)范圍減小。隨著 S 的減小，直線特性漸漸 趨近于快開特性， 等百分比特性漸漸趨近于直線特性。 閥阻比 S的值愈小， 流量 特性變形的程度愈大。實(shí)際使用中，一般 S 的值不低于 0.3。宿遷學(xué)院 機(jī)電系 自動(dòng)化學(xué)科 - 36 -79