控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題

《控制儀表及系統(tǒng)》習(xí)題篇控制儀表章習(xí)題控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁(yè)!1-1.舉例說(shuō)明控制儀表與控制系統(tǒng)的關(guān)系。答：在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，檢測(cè)儀表將被控變量轉(zhuǎn)換成測(cè)量信號(hào)后，還需送控制儀表，以便控制生產(chǎn)過(guò)程的正常進(jìn)行，使被控變量達(dá)到預(yù)期的要求。這里所指的控制儀表包括在自動(dòng)控制系統(tǒng)中廣泛使用的控制器、變送器、運(yùn)算器、執(zhí)行器等，以及新型控制儀表及裝置。圖1-1（a）表示由控制儀表與控制對(duì)象組成的簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)框圖?？刂茖?duì)象代表生產(chǎn)過(guò)程中的某個(gè)環(huán)節(jié)，控制對(duì)象輸出的是被控變量，如壓力、流量、溫度等工藝變量。這些被控變量首先由檢測(cè)元件變換為易于傳遞的物理量，再經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)。該信號(hào)送到控制器中與給定值相比較?？刂破靼凑毡容^后得出的偏差，以一定的控制規(guī)律發(fā)出控制信號(hào)，控制執(zhí)行器的動(dòng)作，改變被控介質(zhì)物料或能量的大小，直至被控變量與給定值相等為止。圖1-1（b）為由加熱爐、溫度變送器、控制器和執(zhí)行器構(gòu)成的一個(gè)單回路溫度控制系統(tǒng)。溫度變送器將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，在控制儀表的作用下，通過(guò)執(zhí)行器將加熱爐的出口溫度控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。因此，控制系統(tǒng)是由控制儀表、檢測(cè)儀表和控制對(duì)象組成的。一個(gè)控制系統(tǒng)除了圖中表示的幾類控制儀表外，還可以根據(jù)需要設(shè)置轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算器、操作器、顯示裝置和各種儀表系統(tǒng)，以完成復(fù)雜的控制任務(wù)。

控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁(yè)!被控介質(zhì)控制器控制對(duì)象執(zhí)行器變送器給定值被控變量TTTC變送器加熱爐溫度控制器執(zhí)行器原料燃料（a）簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)框圖（b）單回路溫度控制系統(tǒng)圖1-1控制系統(tǒng)簡(jiǎn)圖控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁(yè)!1-5.防爆電氣設(shè)備如何分類？防爆標(biāo)志ExiaⅡAT5和ExdIIBT4是何含義？答：按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1規(guī)定，防爆電氣設(shè)備分為兩大類。①Ⅰ類煤礦用電氣設(shè)備。②Ⅱ類工廠用電氣設(shè)備。Ⅱ類電氣設(shè)備按爆炸性氣體特性，可進(jìn)一步分為ⅡA、ⅡB、ⅡC三級(jí)。工廠用設(shè)備的防爆形式共有八種：隔爆型（d）本質(zhì)安全型（i）增安型（e）正壓型（p）充油型（o），充砂型（q），澆封型（m）和無(wú)火花型（n）。本質(zhì)安全型設(shè)備按其使用場(chǎng)所的安全程度又可分為ia和ib兩個(gè)等級(jí)。與爆炸性氣體引燃溫度的分組相對(duì)應(yīng)，Ⅱ類電氣設(shè)備可按最高表面溫度分為T1～T6六組，如表0-2所示。

表0-2Ⅱ類電氣設(shè)備的最高表面溫度分組

組別T1T2T3T4T5T6引燃溫度

t/℃45030020013510085控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁(yè)!ⅡA、ⅡB、ⅡC三級(jí)：見(jiàn)最大試驗(yàn)安全間隙和最小點(diǎn)燃電流比。

ia是指在正常工作、一個(gè)故障和兩個(gè)故障時(shí)均不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物；ib是指在正常工作和一個(gè)故障時(shí)不能點(diǎn)燃爆炸性氣體混合物?？刂苾x表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁(yè)!1-7.如何使控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)本安防爆的要求？答：要使控制系統(tǒng)具有本安防爆性能，應(yīng)滿足兩個(gè)條件：①在危險(xiǎn)場(chǎng)所使用本質(zhì)安全型防爆儀表，如本安型變送器、電-氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器等；②在控制室儀表與危險(xiǎn)場(chǎng)所儀表之間設(shè)置安全柵，以限制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量。圖0-6表示本安防爆系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。圖1-6本安防爆系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)指出，使用本安儀表和安全柵是系統(tǒng)的基本要求，要真正實(shí)現(xiàn)本安防爆的要求，還需注意系統(tǒng)的安裝和布線：按規(guī)定正確安裝安全柵，并保證良好接地；正確選擇連接電纜的規(guī)格和長(zhǎng)度，其分布電容、分布電感應(yīng)在限制值之內(nèi)；本安電纜和非本安電纜應(yīng)分槽（管）敷設(shè)，慎防本安電路與非本安電路混觸等。詳細(xì)規(guī)定可參閱安全柵使用說(shuō)明書和國(guó)家有關(guān)電氣安全規(guī)程。

控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁(yè)!2、隔離式安全柵隔離式安全柵是通過(guò)隔離、限壓和限流等措施來(lái)保證安全防爆性能的。通常采用變壓器隔離的方式，使其輸入、輸出之間沒(méi)有直接電的聯(lián)系，以切斷安全側(cè)高電壓竄入危險(xiǎn)側(cè)的通道。同時(shí)，在危險(xiǎn)側(cè)還設(shè)置了電壓、電流限制電路，限制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量，從而實(shí)現(xiàn)本安防爆的要求。變壓器隔離式安全柵的一種電路結(jié)構(gòu)如圖0-8所示。來(lái)自變送器的直流信號(hào)，由調(diào)制器調(diào)制成交流信號(hào)，經(jīng)變壓器耦合，再由解調(diào)器還原為直流信號(hào)，送入安全區(qū)域。變壓器隔離式安全柵的特點(diǎn)是線路較復(fù)雜，但其性能穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，使用也較方便。圖1-8變壓器隔離式安全柵控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁(yè)!第二章習(xí)題控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁(yè)!2-2.控制器輸入一調(diào)節(jié)信號(hào)，作用一段時(shí)間后突然消失，在上述情況下，分別畫出P、PI、PD、控制器的輸出變化過(guò)程。如果輸入一隨時(shí)間線性增加的信號(hào)時(shí)，控制器的輸出將做何變化。解：見(jiàn)下圖?？刂苾x表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁(yè)!1.7控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁(yè)!IC4的共模電壓大于17V即可控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁(yè)!1-2.控制儀表與裝置有哪些類型，各有什么特點(diǎn)？P10（思考題）答：P2-3，第二節(jié)?？刂苾x表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁(yè)!防爆標(biāo)志ExiaIIAT5表示II類（工廠用電氣設(shè)備）本質(zhì)安全型ia等級(jí)A級(jí)T5組，其設(shè)備適用于A級(jí)氣體級(jí)別、（不適用于B、C級(jí)氣體級(jí)別）引燃溫度不低于T5（100℃）的0區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所；

防爆標(biāo)志ExdIIBT4表示II類（工廠用電氣設(shè)備）隔爆型B級(jí)T4組，其設(shè)備適用于A、B級(jí)氣體級(jí)別、（不適用于C級(jí)氣體級(jí)別）引燃溫度不低于T4（135℃）的1（包含2區(qū)，不含0區(qū)）區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所?？刂苾x表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁(yè)!1-6.常用的防爆型控制儀表有哪幾類？各有什么特點(diǎn)？答：常用的防爆型控制儀表有隔爆型和本質(zhì)安全型兩類儀表。（一）隔爆型儀表隔爆型儀表具有隔爆外殼，儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi)，其表殼的強(qiáng)度足夠大，隔爆結(jié)合面足夠?qū)挘艹惺軆x表內(nèi)部因故障產(chǎn)生爆炸性氣體混合物的爆炸壓力，并阻止內(nèi)部的爆炸向外殼周圍爆炸性混和物傳播。這類儀表適用于1區(qū)和2區(qū)危險(xiǎn)場(chǎng)所。隔爆型儀表安裝及維護(hù)正常時(shí)，能達(dá)到規(guī)定的防爆要求，但當(dāng)揭開(kāi)儀表外殼后，它就失去了防爆性能，因此不能在通電運(yùn)行的情況下打開(kāi)表殼進(jìn)行檢修或調(diào)整。（二）本質(zhì)安全型儀表本質(zhì)安全型儀表（簡(jiǎn)稱本安儀表）的全部電路均為本質(zhì)安全電路，電路中的電壓和電流被限制在一個(gè)允許的范圍內(nèi)，以保證儀表在正常工作或發(fā)生短接和元器件損壞等故障情況下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)不致引起其周圍爆炸性氣體混合物爆炸。本安儀表不需要笨重的隔爆外殼，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，可在帶電工況下進(jìn)行維護(hù)、調(diào)整和更換儀表零件的工作。

控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁(yè)!1-8.什么是安全柵？說(shuō)明常用安全柵的構(gòu)成和特點(diǎn)。答：安全柵作是本安型儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，它一方面?zhèn)鬏斝盘?hào)，另一方面控制流入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量在爆炸性氣體或混合物的點(diǎn)火能量以下，以確保系統(tǒng)的本安防爆性能。安全柵的構(gòu)成形式有多種，常用的有齊納式安全柵和隔離式安全柵兩種。

1、齊納式安全柵齊納式安全柵是基于齊納二極管反向擊穿性能而工作的。如圖0-7所示。在正常工作時(shí)，安全柵不起作用。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生事故，如形成短路時(shí)，由R限制過(guò)大電流進(jìn)入危險(xiǎn)側(cè)，以保證現(xiàn)場(chǎng)安全。當(dāng)安全柵端電壓U1高于額定電壓Uo時(shí)，齊納二極管擊穿，進(jìn)入危險(xiǎn)側(cè)的電壓將被限制在Uo值上。同時(shí)，安全側(cè)電流急劇增大，使FU很快熔斷，從而使高電壓與現(xiàn)場(chǎng)隔離，也保護(hù)了齊納二極管。齊納式安全柵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠、通用性強(qiáng)，使用方便等特點(diǎn)。圖1-7齊納式安全柵控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁(yè)!安全柵防爆措施電阻式安全柵電阻限流齊納式安全柵齊納管限壓、電阻限流中繼放大器式安全柵放大器的高輸入阻抗光電隔離式安全柵光電隔離、限流、限壓變壓器隔離式安全柵變壓器隔離、限流、限壓線性光偶合隔離放大器光電隔離控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁(yè)!2-1.說(shuō)明P、PI、PD控制規(guī)律的特點(diǎn)及這幾種控制規(guī)律在控制系統(tǒng)中的作用。解：見(jiàn)下表。調(diào)節(jié)規(guī)律特點(diǎn)在控制系統(tǒng)中的作用P控制作用及時(shí)迅速，只要有偏差就有輸出?？焖傧?，但有余差，Kp大，余差小。PII作用動(dòng)作緩慢，但可消除靜差。PI作用有P作用迅速和I作用消除靜差的特點(diǎn)。I作用影響系統(tǒng)穩(wěn)定性。注：實(shí)際積分不能消除靜差，但可使余差大大減小。I作用可大大減小系統(tǒng)余差，故用于系統(tǒng)靜差要求較高的系統(tǒng)中。PDD作用快，輸出與偏差的變化速度成正比，可使動(dòng)態(tài)最大偏差大大減小，故有超前作用。D作用可改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性，使最大動(dòng)態(tài)偏差大大減小。控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁(yè)!控制儀表及系統(tǒng)2章習(xí)題共34頁(yè)，您現(xiàn)在瀏覽的是第