過(guò)程控制與自動(dòng)化儀表知識(shí)點(diǎn)

過(guò)程掌握系統(tǒng)山被控過(guò)程和自動(dòng)化儀表兩局部組成。自動(dòng)化儀表按能源形式分為：液動(dòng)、氣動(dòng)和電動(dòng)。按信號(hào)類型分為：模擬式和數(shù)字式。3?模擬儀表的信號(hào)可分為氣動(dòng)儀表的模擬信號(hào)與電動(dòng)儀表的模擬信號(hào)。4?氣動(dòng)儀表的輸入/0.02~0?IMPa的模擬氣壓信號(hào)。34?20mADC,負(fù)載250Q5VDCoDDZ-III型電動(dòng)單元組合儀表就是這種信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。6?氣動(dòng)儀表與電動(dòng)儀表的能量供給分別來(lái)自于氣源和電源。過(guò)程參數(shù)檢測(cè)儀表通常由傳感器和變送器組成。引用誤差計(jì)算公式：/=―-—X100%〔其中△為最大確定誤差，等于實(shí)X—Xmaxmin測(cè)值X減真值Xa的最大差值，B|JA=X-XaI,Xmax與Xmm為測(cè)量表的上下限值〕±5%0.oo500°C以下的中、低溫度適合作測(cè)溫元件〔理解公式M〕=&[l+a〔t-tj,其中R〔t〕為被測(cè)溫度t時(shí)的電阻值；Rtt0C,a為正溫度系數(shù)〕；金屬熱電阻適用于-200°C、500°C；熱敏電阻為-50^300°Co3?熱電阻接線有二線制、三線制、四線制三種接法，其中三線制可利用電橋平衡原理消去導(dǎo)線電阻。6?熱敬電阻山于互換性較差，非線性嚴(yán)峻，且測(cè)溫范圍在-50^300°C較多用于家電和汽車的溫度檢測(cè)和掌握。7?山于熱電偶具有測(cè)溫精度高、在小范圍內(nèi)線性度與穩(wěn)定性好、測(cè)溫范圍寬、響應(yīng)2023°C時(shí)熱電偶不能長(zhǎng)期工作，需釆用非接觸式測(cè)溫方法。當(dāng)被測(cè)為運(yùn)動(dòng)物體時(shí)，承受非接觸式測(cè)溫方法。體積流量表示瞬時(shí)流量與累積流量：瞬時(shí)：44=期累積：質(zhì)量流量表示瞬時(shí)流量與累積流量：瞬時(shí)：qm=Kv累積：Qm=PQ.〔P為流量密度〕標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的體積流量：q、n=qm/Qn=q/S〔幾為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體密度〕典型流量檢測(cè)儀表有容積式流量訃、速度式流量計(jì)、直接式質(zhì)量流量訃。紅外式氣體檢測(cè)儀缺點(diǎn)：①不能保證被測(cè)組分的含量與電容量肯定存在線性關(guān)系；②它不能用于對(duì)雙原子分子氣體〔如氧氣、氯氣等〕和單原子分子氣體〔〕的檢測(cè)；③一臺(tái)儀表只能檢測(cè)一種被測(cè)氣體的成分。氧氣成分檢測(cè)常用的檢測(cè)方法有熱磁式、電化學(xué)式等。量程調(diào)整是指在零點(diǎn)不變的狀況下將檢測(cè)儀表的輸出信號(hào)上限值丫葉“與被測(cè)參數(shù)的上限值x疵相對(duì)應(yīng)。1. 常將調(diào)整器、電/氣轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行器、安全柵等稱為過(guò)程掌握儀表。2PD與PI電路、軟手動(dòng)與硬手動(dòng)操作電路；指示單元包括輸入信號(hào)指示電路和給定信號(hào)指示電路。DDZ-III型調(diào)整器的自動(dòng)、軟、硬手動(dòng)的切換過(guò)程中只有軟手動(dòng)切換至硬手動(dòng)需平衡后切換才能實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換。過(guò)程輸入通道包括模擬量輸入通道和開(kāi)關(guān)量輸入通道。前者主要山多路模擬開(kāi)關(guān)、采樣/保持器和A/D轉(zhuǎn)換器等組成；過(guò)程輸出通道包括模擬量輸出通道和開(kāi)關(guān)量輸出通道。過(guò)程的數(shù)學(xué)模型可分為靜態(tài)數(shù)學(xué)模型和動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型，依照過(guò)程特性的不同而有所不同，一般可分為有自衡特性與無(wú)自衡特性、單容特性與多容特性、振蕩與非振蕩特性的等。對(duì)于二階慣性環(huán)節(jié)，假設(shè)tl/t20.320.46時(shí)為二階環(huán)節(jié)10=0?75~0?94:ri0:lo簡(jiǎn)答計(jì)算：吳全火花型防爆系統(tǒng)必需具備兩個(gè)條件：一是現(xiàn)場(chǎng)儀表必需設(shè)汁成安全火花型；二是現(xiàn)場(chǎng)儀表與非危急場(chǎng)所〔包括掌握室〕之間必需經(jīng)過(guò)安全柵，以便對(duì)送往現(xiàn)場(chǎng)/變量名稱和所用儀表的名稱。松曲入鈾的力:淞泯鮎反觸丈韶小刪瑚/〕;沁俺檢入鈾分暢挑宓休進(jìn)相鍛沛〕：松曲入鈾的力:淞泯鮎反觸丈韶小刪瑚/〕;沁俺檢入鈾分暢挑宓休進(jìn)相鍛沛〕：1如對(duì)紬咖句休出狀號(hào)訓(xùn),魅鎌帥(1100?600”C的溫度計(jì)出廠前經(jīng)校驗(yàn)，各點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果值如下;X」.XA*：±^、土W/j/ ?/\CI■LC CCC CLC CCC

4CC L被校表讀數(shù)廠c被校表讀數(shù)廠cC100102150149200204250256300296400403500495600606確定該儀表的梢度等級(jí)°經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，儀表的最大確定隕差為±79,問(wèn)比時(shí)儀表的精度等級(jí)為多少？控系統(tǒng)控系統(tǒng)框圏：包水位掌握金儀表引用誤差兒二士xlM%二士；“l(fā)“xl(M)%=±1?2%,IS級(jí)粕度。1 昱程 600-100儀表引用課差乙二土最大號(hào)更溟差*I。。％=士—1—xl00%=±l.4%,15級(jí)精度?2 雖程 600-1003.設(shè)計(jì)題(QK的銀曲像硅熱電偶測(cè)量溫度，在無(wú)冷嵋溫度補(bǔ)償?shù)臓顩r下，顯示儀表指示值為6009,509。試問(wèn)￡實(shí)際溫度是多少？假設(shè)熱端富度不變，使冷端溫度為209時(shí).此時(shí)顯示儀表指示值應(yīng)為多少？Q1)K600r24.902rnVf由題意可知這熱電勢(shì)是由熱端溫度為taC,0K熱電偶產(chǎn)生的，BP￡(/.50>=24.902mV,K表知￡(50.0)-2.022mV,AE(e.O)-E0.50)+E(5(hU224.902+2.022?26.924mV,Kt6489。2)￡(/,20)=￡(A0)-￡(21).0)=26.126mV?K25.126mVl628?8”C?0.NTC續(xù)變化的溫度，尤其是測(cè)量低溫時(shí)，其靈敬度更高；而PTC型熱敬電阻是在某個(gè)溫NTC續(xù)變化的溫度，尤其是測(cè)量低溫時(shí)，其靈敬度更高；而PTC型熱敬電阻是在某個(gè)溫升;CTR型熱敬電阻是在某個(gè)溫度段內(nèi)其阻值隨溫度上升而急劇下降。因此它們一般只能作為位時(shí)溫度檢測(cè)元件使用。f7?熱電偶測(cè)溫為何進(jìn)展冷端溫度補(bǔ)償？補(bǔ)償方法有哪些？補(bǔ)償導(dǎo)線可以將冷端延長(zhǎng)到溫度相對(duì)穩(wěn)定的地方，此外，山國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的熱電偶分度表通常是在冷端溫度to=O°C時(shí)制定的。當(dāng)tO不為零且常常變化時(shí)，仍會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。為了消退冷端溫度不為零或變化時(shí)對(duì)測(cè)量精度的影響，可進(jìn)展冷端溫度校正。冷端溫度校正的常用方法有查表校正法和電橋補(bǔ)償法。DDZ-m差壓變送器兩種狀況：左圖中，輸入變送器的差壓為：Ap=p!-p2=pgh+pgh1,可見(jiàn)，當(dāng)h0時(shí),△P=Pgh]HO,4mADC信號(hào)。為了使h0,時(shí)變送器的輸岀仍為4mADC信號(hào)，需要通過(guò)零點(diǎn)遷移到達(dá)上訴目的。由于pgh,>0,所以稱為正遷移。右圖中，設(shè)隔離液的密度P^>P則差壓變送器測(cè)得的差壓為：△P=Pi2=Q§h+P]g〔h]-h?〕,式中,Qg〔h]-h2〕V0,所以需要進(jìn)展負(fù)遷移。P5VDCroVDC的給定信號(hào)進(jìn)行PID4、20mADC信號(hào),最終通過(guò)執(zhí)行器，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程掌握參數(shù)的自動(dòng)掌握。三種抱負(fù)流量特性的數(shù)學(xué)關(guān)系及應(yīng)用特點(diǎn)：①直線流量特性是指流過(guò)調(diào)整閥的相對(duì)流量與閥門(mén)的相對(duì)開(kāi)度成直線關(guān)系，即閥桿單位行程變化所引起的流量變化是常數(shù)；②對(duì)數(shù)〔等口分比〕流量特性是指單位行程變化所引起的相對(duì)流量變化與該點(diǎn)的相對(duì)流量成正比關(guān)系；③快開(kāi)流量特性是指在小開(kāi)度時(shí)就有較大的流量，隨開(kāi)度的增大，流量很快到達(dá)最大〔成反比〕。11?在過(guò)程掌握系統(tǒng)中，為什么要使用電/氣轉(zhuǎn)換器？簡(jiǎn)述其工作原理。用途：為了使氣動(dòng)閥能夠接收電動(dòng)調(diào)整器的輸出信號(hào)，必需使用電/20?lOOkPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)。I通入線圈，該線圈能在永久磁鐵的氣隙中自山上下移動(dòng)。當(dāng)輸入電流I增大時(shí)，線圈與磁鐵間產(chǎn)生的吸力增大，使杠桿作逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)安裝在杠桿上的擋板靠近噴嘴，使噴嘴擋板機(jī)構(gòu)的背壓上升，并經(jīng)20?lOOkPa的氣壓信號(hào)p,完成電/氣轉(zhuǎn)換。12?在過(guò)程掌握中，為什么要使用閥門(mén)定位器？它的作用是什么？閥門(mén)定位器承受了深度負(fù)反響，因而能抑制閥桿上的摩擦力，消退流體不平衡力的影響，改善了執(zhí)行器的靜特性；此外，山于它使用了氣動(dòng)功率放大器，增加了供氣力量，加快了執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作速度，改善了執(zhí)行器的動(dòng)態(tài)特性；第三，還可通過(guò)轉(zhuǎn)變反響凸輪的外形，使調(diào)整閥的線性、對(duì)數(shù)、快開(kāi)流量特性互換，以適應(yīng)掌握系統(tǒng)不同的掌握要求。13全，即耐熱材料不被損壞，現(xiàn)在蒸汽管道上有一只氣動(dòng)執(zhí)行器，試確定其氣開(kāi)、氣關(guān)形式，并畫(huà)出由PID調(diào)整器構(gòu)成的掌握系統(tǒng)構(gòu)造框圖。答：調(diào)整器選氣開(kāi)型。當(dāng)掌握信號(hào)中斷時(shí)，執(zhí)行器處于關(guān)閉狀態(tài)，停頓加熱，使設(shè)備不致因溫度過(guò)高而發(fā)生事故或危急。14狀態(tài)，否則會(huì)使被控過(guò)程的其他變化與試驗(yàn)所得的階躍響應(yīng)混淆在一起而影響辨識(shí)結(jié)果；②在一樣條件下應(yīng)重復(fù)多做兒次試驗(yàn)，以便能從兒次試驗(yàn)結(jié)果中選取比較接近的兩個(gè)響應(yīng)曲線作為分析依據(jù)，以削減隨機(jī)干擾的影響;③分別作正、反方向的階躍輸入信號(hào)進(jìn)展試驗(yàn)，并將兩次試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)展比較，以衡量過(guò)程的非線性程度；④每完成一次試驗(yàn)后，應(yīng)將被控過(guò)程恢復(fù)到原來(lái)的工況并穩(wěn)定一段時(shí)間再做其次次試驗(yàn)；⑤輸入的階躍幅度不能過(guò)大，以免對(duì)生產(chǎn)的正常進(jìn)展產(chǎn)生不利影響。但也不能過(guò)小，以防其他干擾影響的比重相對(duì)較大而影響試驗(yàn)結(jié)果。階躍變化的幅值一般取10%左右。thti/nim30095...thti/nim30095......9801020 40 6080100 150 20009.518 33 455563 78 8610%。1〕2〕KT。Q1〕階躍響應(yīng)標(biāo)幺値幾⑴=也=獸，圖略。y〔8〕982〕GX5〕=-^-，XAe<=10%*h〔-〕=9.8,K=^=^=10,7>+19.8時(shí)間常數(shù)T=100s,是到達(dá)的穩(wěn)態(tài)值的63%所用的時(shí)間。安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及環(huán)境保護(hù)等具有打算性作用的、可直接進(jìn)展測(cè)試的丄藝參數(shù)作為被控參數(shù)；②當(dāng)難以用直接參數(shù)作為被控參數(shù)時(shí)，應(yīng)選取與直接參數(shù)有單值函數(shù)關(guān)系的所謂間接參數(shù)作為被控參數(shù)；③半承受間接參數(shù)時(shí)，該參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量應(yīng)具有足夠高的掌握靈敬度，否則難以保證對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的掌握效果；④被控參數(shù)的17?掌握參數(shù)確實(shí)定：①選擇結(jié)果應(yīng)使掌握通道的靜態(tài)增益K。盡可能大，時(shí)間常數(shù)TJJT。的比值一般應(yīng)小于0.30.3時(shí)，則需實(shí)行特別措施，否則難以滿足掌握要求。③干擾通道A應(yīng)盡可能大，其個(gè)數(shù)盡可能多；擾動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)的位置盡可能遠(yuǎn)離被控參數(shù)而靠近調(diào)整閥。18?調(diào)整規(guī)律的選擇：當(dāng)廣義掌握通道時(shí)間常數(shù)較大或容量滯后較大時(shí)，應(yīng)引入微分調(diào)整；當(dāng)工藝容許有靜差時(shí)，應(yīng)選用PD調(diào)整；當(dāng)工藝要求無(wú)靜差時(shí)，應(yīng)選用PID調(diào)整，如溫度、成分、pH值等掌握過(guò)程屬于此類范疇。19?三種工程整定方法的特點(diǎn).比較：特點(diǎn)：a〕反響曲線法是一種開(kāi)環(huán)整定方法，是得到被控過(guò)程的典型參數(shù)之后，再對(duì)調(diào)整器參數(shù)進(jìn)展整定的；b〕臨界比例度法是一種閉環(huán)整定方法，不需測(cè)試動(dòng)態(tài)特征，便利簡(jiǎn)潔，使用方便；c〕衰減曲線法與臨界比例度法類似，都是依靠系統(tǒng)在某種運(yùn)行狀況下的特征信息對(duì)調(diào)整器進(jìn)展參數(shù)整定的，無(wú)需單據(jù)被控的數(shù)學(xué)模型，但不同的是無(wú)需消滅等幅振蕩過(guò)程。比較：①反響曲線法的適應(yīng)性較廣，并為調(diào)整器參數(shù)的最正確整定供給了可能；與其他兩種方法相比，所受試驗(yàn)條件的限制也較少，通用性較強(qiáng)。②臨界比例度法和衰減曲線法都是閉環(huán)試驗(yàn)整定方法，其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需把握被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。但是，這兩種方法也都有肯定的缺點(diǎn)，如臨界比例度法對(duì)生產(chǎn)工藝過(guò)程不能反復(fù)做振蕩試驗(yàn)、比照例調(diào)整是本質(zhì)穩(wěn)定的被控系統(tǒng)并不適用；而衰減曲線法在做衰減比較大的試驗(yàn)時(shí)、觀測(cè)數(shù)據(jù)很難準(zhǔn)確確定，對(duì)于過(guò)程變化較快的系統(tǒng)也不宜承受。③從削減干擾對(duì)試驗(yàn)信20.比例掌握對(duì)掌握質(zhì)量有什么影響？存在穩(wěn)態(tài)誤差度，需要增大調(diào)整器比例增益k比例調(diào)整不適用于給定的值隨時(shí)間變化的系統(tǒng)增大比例調(diào)整的增益k,不僅可以減小系統(tǒng)的穩(wěn)定誤差，而且還可以加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度。式，當(dāng)偏差越大，輸出掌握量越大，〔即e/——u/——閥氣開(kāi)〕而閥翻開(kāi)，燃料才加大，通常應(yīng)關(guān)閉，則輸出為反作用?！瞓〕對(duì)給水閥調(diào)整器系統(tǒng)，給水閥為氣關(guān)U越大，增式，水位低，輸出需u越小，水位高，輸出需正作用，如圖〔b〕os/70~〔〕加〃八〔浪位方1 。2 知對(duì)

100

0.02.4^7

0 MPa〕調(diào)卷韻

由家變到

〃〃〃時(shí)■變送器送出氣圧由

到」 〕.當(dāng)訓(xùn)節(jié)器輸出氣壓變minmin被調(diào)星0200.10.2201.10.4204.00.6227.00.S251.01.0280.01.2302.5

象控min1.4161S2.02.22.4被詢量318.0329.5336.0339.0340.5340.6iMi-yoJln[l-兒(fj]-tjn/c\/c\u⑵F1」T23.tlStlS0I1020.426s3911142129253303If03為保才t沒(méi)減半＜p不疋.應(yīng)轉(zhuǎn)變調(diào)整好網(wǎng)卩個(gè)篆秋？如39/(100-0)0.02/(0=1.56}T=?3r=3.30=639/(100-0)0.02/(0=1.56}〔2〕液位變送器量程較小，由公式/^o=A＞/y-~y-n ＞此時(shí)丫爲(wèi)減小，不變,△“/“喚一“麗對(duì)象增益K1倍，相應(yīng)P1倍。此時(shí)查表得到的§應(yīng)加大。244-1某單容液位過(guò)程如下圖。該過(guò)程中，儲(chǔ)罐中的液位高度h為被控參數(shù)，流入儲(chǔ)罐的體積流量ql為過(guò)程的輸入量，ql1的開(kāi)度來(lái)轉(zhuǎn)變；流出儲(chǔ)罐的體積流量q22的開(kāi)度來(lái)轉(zhuǎn)變。試確定h與ql之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。解：①輸入：ql