儀表復(fù)習(xí)習(xí)題

1、概論概論 單回路過程控制系統(tǒng)方框圖單回路過程控制系統(tǒng)方框圖1、過程控制儀表與過程控制系統(tǒng)的功能。、過程控制儀表與過程控制系統(tǒng)的功能。2、儀表之間聯(lián)系信號儀表之間聯(lián)系信號，信號的傳輸方式，傳輸誤差。，信號的傳輸方式，傳輸誤差。3、本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)的組成，本安防爆的充要條件。、本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)的組成，本安防爆的充要條件。給定單元給定單元調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器執(zhí)行器被控對象被控對象變送器變送器XRX iX eY4、安全柵的種類、電路分析。、安全柵的種類、電路分析。LTLT液液位位調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器液位變送器液位變送器電動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥電開閥電開閥泵泵儲水箱儲水箱上水箱上水箱下水箱下水箱圖圖1 液位控制系統(tǒng)示

2、意圖液位控制系統(tǒng)示意圖1、由控制系統(tǒng)流程圖、由控制系統(tǒng)流程圖畫閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖畫閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖，組成，組成儀表功能儀表功能，計算過程參數(shù)。計算過程參數(shù)。作用方式作用方式0-100cm8mA，H=?概論概論液位給定單元給定單元調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)單元電動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥上水箱上水箱液位變送器液位變送器XRX iX e擾動1、解答：（、解答：（1）單回路控制系統(tǒng)方框圖。）單回路控制系統(tǒng)方框圖。（2）反作用）反作用 y（3）016425100ILLcm（4）pghph液位偏小液位偏小偏差增大，液位增高。能夠，積分具有消余差作用。偏差增大，液位增高。能夠，積分具有消余差作用。（5）概論概論TTTC加熱爐加熱

3、爐溫度變送器溫度變送器50-100溫度控制器溫度控制器作用方式作用方式調(diào)節(jié)閥何種閥？調(diào)節(jié)閥何種閥？燃料燃料原料原料管道管道圖圖2 溫度控制系統(tǒng)框圖溫度控制系統(tǒng)框圖SP=8012mAT=?70-120，零點如，零點如何遷移？何遷移？2、溫度控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)概論概論圖圖3 儀表間電流傳輸儀表間電流傳輸3、圖、圖3為變送器與調(diào)節(jié)器連接原理圖，設(shè)為變送器與調(diào)節(jié)器連接原理圖，設(shè)R0=10M ，RCM=2 ，R=250 ， 試計算電流傳輸誤差。試計算電流傳輸誤差。RR cmR0 I46010252. 0%100225010102250%100cmcmIRRRRR概論概論R cm/2r0 V0ViRi

4、R cm/24、圖、圖4為變送器與調(diào)節(jié)器連接原理圖，設(shè)為變送器與調(diào)節(jié)器連接原理圖，設(shè)R0=250，RCM=2 ，Ri=10M ， 試計算電壓傳輸誤差。試計算電壓傳輸誤差。460010252. 0%100225010102250%100cmicmVRRRRR概論概論5、齊納安全柵防爆電路如圖。齊納安全柵防爆電路如圖。（1）說明本安系統(tǒng)的充要條件。）說明本安系統(tǒng)的充要條件。（2）說明正常工作時，穩(wěn)壓管的狀態(tài)。）說明正常工作時，穩(wěn)壓管的狀態(tài)。（3）假設(shè)穩(wěn)壓管擊穿時工作電流為）假設(shè)穩(wěn)壓管擊穿時工作電流為50-80mA,調(diào)節(jié)器供電電調(diào)節(jié)器供電電壓為壓為28V時，時，VD1與與VD2工作狀態(tài)。工作狀態(tài)。F

5、UVD2VD133100mA變送器或執(zhí)行器調(diào)節(jié)器V26V30概論概論概論概論6、變壓器隔離安全柵、變壓器隔離安全柵通過變壓器切斷安全側(cè)串入的高壓，通過限壓限流電流進通過變壓器切斷安全側(cè)串入的高壓，通過限壓限流電流進一步限制流入危險側(cè)能量。一步限制流入危險側(cè)能量。執(zhí)行端隔離式安全柵執(zhí)行端隔離式安全柵檢測端隔離式安全柵檢測端隔離式安全柵1、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器2、PI調(diào)節(jié)器，調(diào)節(jié)器， 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器的和和TI為多少？為多少？SmAImAImAIi302,1,100，需要當1、III型比例調(diào)節(jié)器，輸入從型比例調(diào)節(jié)器，輸入從4 8mA DC變化，輸出從變化，輸出從 4 14mA DC變化，變化， =？ 3、

6、控制精度為控制精度為0.2的的DDZ-III調(diào)節(jié)器，最大電流偏差調(diào)節(jié)器，最大電流偏差 。maxI4、PD調(diào)節(jié)器響應(yīng)曲線如圖，調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)器響應(yīng)曲線如圖，調(diào)節(jié)器的KD和和TD為多少？為多少？1 . 01PK已知t09 . 063. 0y11 . 0S3 . 0UiIC1R1R2R3R4R5UsR7R8R6Uo1UCM1UCM2UB1、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器5、DDZ-III調(diào)節(jié)器輸入電路輸入電路功能，輸入輸出特調(diào)節(jié)器輸入電路輸入電路功能，輸入輸出特性。性。結(jié)構(gòu)上采取差動放大電路，消除導(dǎo)線電阻影響。電平移動，在放大器輸入端加3.33V墊起電壓，使放大器正常工作。電路定理（疊加定理、虛短、虛斷等）推導(dǎo)。1、

7、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器6、DDZ-III調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器PI電路功能，輸入輸出特性。電路功能，輸入輸出特性。疊加定理、虛短、虛斷。快慢積分如何實現(xiàn)？1、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器7、軟手操、硬手操電路分析，、軟手操、硬手操電路分析，A， M ，H切換有無擾動？切換有無擾動？軟手操電路軟手操電路03RMMVVtR C 硬手操電路硬手操電路03(0)FHHHHRVVVVR 1、調(diào)節(jié)器、調(diào)節(jié)器8、積分飽和產(chǎn)生原因、消除措施、抗積分飽和電路分析、積分飽和產(chǎn)生原因、消除措施、抗積分飽和電路分析第二章第二章 變送器變送器CK調(diào)零、零點遷移調(diào)零、零點遷移iP0I0IiI1、電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)框圖如圖。、電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)框圖如

8、圖。（1）推導(dǎo)輸入輸出關(guān)系。）推導(dǎo)輸入輸出關(guān)系。（2）如果變送器為）如果變送器為III變送器，說明調(diào)零與調(diào)量程。變送器，說明調(diào)零與調(diào)量程。（3）如果差壓測量范圍為）如果差壓測量范圍為0-1MPa，畫出響應(yīng)曲線。，畫出響應(yīng)曲線。（4）如果差壓測量范圍為）如果差壓測量范圍為1-2MPa，畫出響應(yīng)曲線。說明零，畫出響應(yīng)曲線。說明零點如何遷移。點如何遷移。2、電容式差壓變送器測量元件、電容式差壓變送器測量元件-變氣隙差動電容傳感器工作變氣隙差動電容傳感器工作原理及原理式。原理及原理式。pdC 感壓膜片差動電容211122100iiiiiiCCKdPK KPCCdd第二章第二章 變送器變送器3、電容電流

9、轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)、電容電流轉(zhuǎn)換電路實現(xiàn)2121211231212()iiiiiiiiiCCCCIIIIIKCCCC調(diào)制調(diào)制11 iduiCdt22iduiCdt解調(diào)解調(diào)iPK第二章第二章 變送器變送器第二章第二章 變送器變送器4、擴散硅差壓變送器電路分析，信號轉(zhuǎn)換、擴散硅差壓變送器電路分析，信號轉(zhuǎn)換0121()iiVZVG VVkVGR第二章第二章 變送器變送器121K2Kt5、熱電偶溫度變送器組成框圖。、熱電偶溫度變送器組成框圖。（1）線性化原理）線性化原理（2）冷端溫度補償原理）冷端溫度補償原理（3）推導(dǎo)整機表達式。說明如何進行零點與量程調(diào)整。）推導(dǎo)整機表達式。說明如何進行零點與量程調(diào)整。第二

10、章第二章 變送器變送器V6、熱電偶溫度變送器放大單元組成框圖。說明功率放大器、熱電偶溫度變送器放大單元組成框圖。說明功率放大器的工作原理。的工作原理。第二章第二章 變送器變送器6、熱電阻溫度變送器組成框圖。、熱電阻溫度變送器組成框圖。（1）說明線性化原理。）說明線性化原理。（2）為何采取三線制電阻測溫？）為何采取三線制電阻測溫？（3）寫出整機表達式。）寫出整機表達式。鉑電阻線性化補償之路零點調(diào)整前置放大器K1功率放大器K2輸出電路線性反饋tIrrrtttRIV tVcVRRRRZV0IfV第二章第二章 變送器變送器FiF0L0Ff2Ff1lf2lf18、電氣轉(zhuǎn)換器輸入輸出信號關(guān)系，工作原理。、

11、電氣轉(zhuǎn)換器輸入輸出信號關(guān)系，工作原理。轉(zhuǎn)換關(guān)系：轉(zhuǎn)換關(guān)系：420mA DC 轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為 20100 kPa標準氣壓信號。標準氣壓信號。力矩平衡原理力矩平衡原理1、簡述電動執(zhí)行器的工作原理。伺服放大器、伺、簡述電動執(zhí)行器的工作原理。伺服放大器、伺服電機、減速器、位置發(fā)送器的作用。服電機、減速器、位置發(fā)送器的作用。()0()0()0iifiifiifI III III II電機正轉(zhuǎn)電機反轉(zhuǎn)電機停轉(zhuǎn)不變第三章第三章 變送器變送器伺服放大器伺服放大器位置發(fā)送器位置發(fā)送器伺服電機伺服電機操作器操作器減速器減速器閥位閥位指示指示放大器放大器執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)420mAIiIf090OsaUBKIli)(第

12、三章第三章 變送器變送器2、伺服放大器電路圖如圖，簡述其工作原理。、伺服放大器電路圖如圖，簡述其工作原理。3、氣動調(diào)節(jié)閥選擇原則？、氣動調(diào)節(jié)閥選擇原則？鍋爐冷水閥及控制方式選（）；鍋爐蒸氣閥及控制鍋爐冷水閥及控制方式選（）；鍋爐蒸氣閥及控制方式選（）；管道燃料氣流量閥及控制方式（）方式選（）；管道燃料氣流量閥及控制方式（）正正氣關(guān)式 正反氣開式反正氣開式反反氣關(guān)式電氣轉(zhuǎn)換加定位器電氣轉(zhuǎn)換加定位器I0氣源氣源位置位置反饋反饋P1閥門定位器示意圖閥門定位器示意圖4、閥門定位器如圖。、閥門定位器如圖。簡述工作原理。簡述工作原理。第三章第三章 變送器變送器4、直線流量特性閥、直線流量特性閥33maxm

13、in60/,3/10l5vvvqmhqmhLmmmmq，時，？maxmaxmin1160(1)203vvvvqqlRqRR Lq3115(1)31.5/602020 10vvqqmh5、對數(shù)流量特性閥、對數(shù)流量特性閥3maxmaxminmin,60,3cmlvvvvvqKqKq流量為時 流量系數(shù)為流量為=2m /h時流量系數(shù)為，全行程L=4,求開度 =2cm時，？第三章第三章 變送器變送器maxmaxminmin60203vvvvqKRqK3maxmin20 240/vvqRqmh2(1)(1)34max40 208.94/lvLvvqRqmhq第三章第三章 變送器變送器第四章第四章 可編程調(diào)

14、節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器用戶按工藝流程和控制要求，將若干功能模塊進行用戶按工藝流程和控制要求，將若干功能模塊進行“軟連軟連接接” 的過程，即的過程，即組態(tài)組態(tài)，實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的運算和控制任務(wù)。，實現(xiàn)調(diào)節(jié)器的運算和控制任務(wù)。1、可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器的組態(tài)及組態(tài)方法、可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器的組態(tài)及組態(tài)方法根據(jù)控制系統(tǒng)工藝流程圖，設(shè)計繪制模塊根據(jù)控制系統(tǒng)工藝流程圖，設(shè)計繪制模塊組態(tài)圖（軟連組態(tài)圖（軟連接圖）接圖）據(jù)組態(tài)圖據(jù)組態(tài)圖填寫控制數(shù)據(jù)填寫控制數(shù)據(jù)F001-F006、運算模塊連接關(guān)系表運算模塊連接關(guān)系表F101-F130。填寫組態(tài)表。填寫組態(tài)表。F001-F006。F001基本數(shù)據(jù)表基本數(shù)據(jù)表PID調(diào)節(jié)規(guī)律，運算周期

15、，調(diào)節(jié)規(guī)律，運算周期，PID控制類型，與上位機有無通信，上位機異控制類型，與上位機有無通信，上位機異常切換方式等信息。常切換方式等信息。PID運算數(shù)據(jù)表運算數(shù)據(jù)表F003設(shè)置PID參數(shù)對輸入數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。包括工程量單位、精度、溫度補對輸入數(shù)據(jù)進行預(yù)處理。包括工程量單位、精度、溫度補償、壓力補償、開方處理、數(shù)字濾波。償、壓力補償、開方處理、數(shù)字濾波。輸入數(shù)據(jù)表輸入數(shù)據(jù)表F002折線數(shù)據(jù)折線數(shù)據(jù)F004對過程量進行線性化處理。對過程量進行線性化處理。決定折線表的形式（拐點數(shù)據(jù)）決定折線表的形式（拐點數(shù)據(jù)）可變參數(shù)設(shè)置可變參數(shù)設(shè)置 F005設(shè)置在運算處理中使用的系數(shù)、常數(shù)等。設(shè)置在運算處理中使用的

16、系數(shù)、常數(shù)等。輸出處理數(shù)據(jù)表輸出處理數(shù)據(jù)表F006決定輸出通道。確定輸出端子與內(nèi)部信號之間的連接關(guān)系。決定輸出通道。確定輸出端子與內(nèi)部信號之間的連接關(guān)系。第四章第四章 可編程調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器2、可編程調(diào)節(jié)器的、可編程調(diào)節(jié)器的DDC控制、控制、SPC控制?？刂?。SPC控制：控制： PC機輸出機輸出CSP調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)器SP。調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)器SP自動自動跟蹤跟蹤PC機的機的CSP。DDC控制：控制：PC機取代調(diào)節(jié)器直接進行機取代調(diào)節(jié)器直接進行PID控制。調(diào)節(jié)器控制。調(diào)節(jié)器的給定值的給定值SP自動跟蹤自動跟蹤PV值，切換無擾動。值，切換無擾動。第四章第四章 可編程調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器3、天然氣儲罐壓力控制

17、流程圖如圖。、天然氣儲罐壓力控制流程圖如圖。第四章第四章 可編程調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器要求：壓力要求：壓力PID控制，結(jié)果由控制，結(jié)果由AO1輸出。輸出。流量由差壓變送器測量，結(jié)果又流量由差壓變送器測量，結(jié)果又AO2輸出。輸出。流量流量q信號范圍：信號范圍：0.0070 .00t/h；壓力壓力p信號范圍：信號范圍：0.0600.0kPa壓力報警上下限壓力報警上下限350.0450.0kPa 。畫出壓力控制組態(tài)圖，填寫組態(tài)表。畫出壓力控制組態(tài)圖，填寫組態(tài)表。第四章第四章 可編程調(diào)節(jié)器可編程調(diào)節(jié)器3、某一家庭采暖電加熱鍋爐，假設(shè)出水與回水流量一定，出水、某一家庭采暖電加熱鍋爐，假設(shè)出水與回水流量一定，

18、出水溫度范圍為溫度范圍為0.0-100.00C，設(shè)定出水溫度為，設(shè)定出水溫度為70.00C。畫出組態(tài)圖，。畫出組態(tài)圖，填寫組態(tài)表。填寫組態(tài)表。第五章第五章 可編程控制器可編程控制器1、功能模塊與、功能模塊與PLC主機接口結(jié)構(gòu)圖。主機接口結(jié)構(gòu)圖。第五章第五章 可編程控制器可編程控制器2、A/D模塊控制寄存器功能配置模塊控制寄存器功能配置第五章第五章 可編程控制器可編程控制器寫入寫入A/D卡接卡接PLC通道號通道號A/D卡控卡控制寄存器制寄存器地址號地址號PLC寫寫入命令入命令字字寫入寫入筆數(shù)筆數(shù)3、A/D模塊功能指令格式模塊功能指令格式讀出讀出A/D卡接卡接PLC通道號通道號A/D卡控卡控制寄存

19、器制寄存器地址號地址號讀出結(jié)讀出結(jié)果到果到PLC寄存器寄存器讀出讀出筆數(shù)筆數(shù)第五章第五章 可編程控制器可編程控制器4、PID 功能模塊功能模塊D10PIDD11D100D120PID參數(shù)設(shè)置區(qū)間在參數(shù)設(shè)置區(qū)間在D100-D114，需預(yù)先設(shè)定。，需預(yù)先設(shè)定。第五章第五章 可編程控制器可編程控制器5、某一家庭采暖電加熱鍋爐，假設(shè)出水與回水流量一定，出水溫度范圍為某一家庭采暖電加熱鍋爐，假設(shè)出水與回水流量一定，出水溫度范圍為0.0-100.00C，設(shè)定出水溫度為，設(shè)定出水溫度為70.00C。溫度變送器采用鉑電阻溫度變送器，輸出溫度變送器采用鉑電阻溫度變送器，輸出4-20mA電流信號。電流信號。調(diào)節(jié)器

20、采用調(diào)節(jié)器采用13位位A/D模塊、內(nèi)置模塊、內(nèi)置PID模塊的模塊的PLC及及12位位D/A模塊。模塊。4-20mA經(jīng)過經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)換為模塊轉(zhuǎn)換為0-4000數(shù)字量。數(shù)字量。A/D模塊需要配置參數(shù)：輸入模模塊需要配置參數(shù)：輸入模式式2（#1），零點遷移），零點遷移800（#18），增益），增益4000（#24），采樣次數(shù)），采樣次數(shù)4次（次（#2）。）。讀出讀出CH1平均值（平均值（#6）。）。采樣采樣0-4000數(shù)字量經(jīng)過數(shù)字量經(jīng)過D/A模塊轉(zhuǎn)換為模塊轉(zhuǎn)換為4-20mA。D/A模塊輸出模式模塊輸出模式2（#1），），零點遷移零點遷移800（#22），增益），增益4000（#28），輸出數(shù)據(jù)

21、寄存器地址（），輸出數(shù)據(jù)寄存器地址（#10）。）。假設(shè)假設(shè)PID參數(shù)已設(shè)置到參數(shù)已設(shè)置到D100-D114中，設(shè)定值中，設(shè)定值2800已寫入到已寫入到D10，測量值存，測量值存D11，PID控制結(jié)果存控制結(jié)果存D20。編寫。編寫PID控制程序?？刂瞥绦?。第五章第五章 可編程控制器可編程控制器X1A/D模塊初始化模塊初始化D/A模塊初始化模塊初始化PID控制程序控制程序第五章第五章 可編程控制器可編程控制器M1013讀讀A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果轉(zhuǎn)換結(jié)果PID運算運算D/A轉(zhuǎn)換輸出轉(zhuǎn)換輸出若采用從若采用從Y0口輸出口輸出PWM信號控制電加熱器。信號控制電加熱器。PWM周期為周期為4000ms，已經(jīng)存在已經(jīng)存

22、在D30中。中。1、與模擬變送器比較、與模擬變送器比較智能式變送器特點智能式變送器特點（1）將）將微機融入變送器中微機融入變送器中。過程量的。過程量的轉(zhuǎn)換、處理、顯示和傳轉(zhuǎn)換、處理、顯示和傳輸軟件編程實現(xiàn)。輸軟件編程實現(xiàn)。（2）軟件對信號進行）軟件對信號進行非線性處理非線性處理、溫度壓力、溫度壓力補償補償，保證轉(zhuǎn)換，保證轉(zhuǎn)換精度。精度。（3）自診斷自診斷程序?qū)崿F(xiàn)對變送器軟硬件檢測，故障報警。程序?qū)崿F(xiàn)對變送器軟硬件檢測，故障報警。（4）既能輸出模擬信號又能輸出）既能輸出模擬信號又能輸出HART協(xié)議等數(shù)字信號，與協(xié)議等數(shù)字信號，與數(shù)據(jù)設(shè)定器可數(shù)據(jù)設(shè)定器可實現(xiàn)遠程通信實現(xiàn)遠程通信。2、與模擬閥門定位

23、器相比，智能閥門定位器優(yōu)點。、與模擬閥門定位器相比，智能閥門定位器優(yōu)點。將微機融入閥門定位器，采用先進的接口器件與控制方式將微機融入閥門定位器，采用先進的接口器件與控制方式（PWM），使定位更精確。），使定位更精確。第六章第六章 智能變送器和閥門定位器智能變送器和閥門定位器 3、智能閥門定位器的工作原理、智能閥門定位器的工作原理模擬量的模擬量的420mA信號傳給微處理器，與閥位傳感器的反饋信號傳給微處理器，與閥位傳感器的反饋進行比較，微處理器根據(jù)偏差的大小和方向進行控制計算，進行比較，微處理器根據(jù)偏差的大小和方向進行控制計算，向壓電閥發(fā)出電控指令使供氣與排氣閥門開大或關(guān)小。向壓電閥發(fā)出電控指令使供氣與排氣閥門開大或關(guān)小。 使氣使氣動執(zhí)行器閥桿精確定位。動執(zhí)行器閥桿精確定位。4、智能閥門電定位器的功能、智能閥門電定位器的功能具有閥門快速定位功能，使閥門開度精確對應(yīng)于調(diào)節(jié)器輸具有閥門快速定位功能，使閥門開度精確對應(yīng)于調(diào)節(jié)器輸出的控制信號。出的控制信號。5、HART協(xié)議信號的特點協(xié)議信號的特點在低頻的在低頻的4-20mA模擬信號上疊加幅度為模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字的音頻數(shù)字信號進行雙向數(shù)字通訊。信號進行雙向數(shù)字通訊。2200HZ 代表數(shù)字信號代表數(shù)字信號 “0” 1100HZ 代表數(shù)字信號代表數(shù)字信號 “1” 。第六章第六章 智能變送器和