过程控制系统与仪表复习提纲

例：某测量范围为0～60Kpa的DDZ-III型差压变 送器，与标准孔板节流装臵组成差压式流量计， 若已知被测体积流量为16m3/h时，在节流装臵 前后实际测得压差为35Kpa, 则当变送器的输出信 号为12mA时，对应的压差为多大（线性关系） [（60-0）/（20-4）]*（12-4）=30Kpa 此时所对应的被测流量为多大（非线性关系） 流量与压差的关系


最小流量Qmin=Qmax/R=100/30=3.33m3/h 串联管道时，压差变为60kpa， 此时最大流量会 发生变化 C Q1max 100*7.746 77.46m3 / h 1/ 60 所以，可调比变为 R1=77.46/3.33=23.26 可见，串联管道时，会使调节阀的流量特性发生 畸变，其可调范围会降低，本题目中由30变为 23.26。

一台型温度比例控制器，测温范围为 200~1200℃，当温度给定值由800℃变动到 850℃时，其输出由12mA变化到16mA。试求该 控制器的比例度及放大系数。该控制器是正作用 还是反作用控制器，为什么？

由于是单元组合式仪表，输入到温度控制器的信 号是由温度变送器来的4-20mA信号，与输出信号 一样，都是统一的标准信号，所以温度控制器的 放大系数与其比例度成倒数关系，故有



2掌握热电偶(热电效应）、热电阻测（热 阻效应）温原理及使用注意事项(热电偶冷 端温度补偿问题，使用补偿导线是不是就 进行了冷端补偿？分度表的概念；热电阻 三线制接线问题，为何采用三线制？） 热电偶温度变送器的量程单元随选用的热 电偶而变 3、掌握压力测量的原理，重点掌握弹性压 力计（常用弹性元件），电容压力计，掌 握压力仪表的选用原则，参考上课例题和 相关作业题
第二章 检测仪表（续） Nhomakorabea

5）关于变差：在相同的条件下，用同一仪 表对某一工艺参数进行正反行程的测量， 相同的被测量值得到的正反行程测量值的 最大差值 仪表的变差不能超出仪表的允许误差，否 则为超差仪表，应及时检修。 作业2-2 (1) 变差1.2%；（2）基本误差0.6%；（3） 由于变差1.2%>1.0%，因此不符合1级精 度。


3、掌握调节阀的选用原则，如口径如何选？ 流量特性如何选？气开气关的概念和选用 问题，阀门形式（主要是直通单座和双座） 和材料的选用问题；掌握流量系数（或流 通能力）的概念 4、阀门定位器的作用，掌握在电、气仪表 共存情况下如何使用阀门定位器


已知阀的最大流量 Q 100m / h，可调范围 R=30。试分别计算在理想情况下阀的相对 l 行程为 L 0.1,0.2,0.8,0.9 ，时的流量值Q，并比较等 百分比流量特性控制阀在小开度与大开度 时的流量变化情况。 解：根据等百分比流量特性的相对流量与 l 相对行程之间的关系： Q ( 1) L
第二章 检测仪表


3）仪表精度等级值越小，精确度越高，就意味着 仪表既精密、又准确，即随机误差和系统误差都小。 精度等级确定后，仪表的允许误差也就随之确定了。 仪表的允许误差在数值上等于“±精度%”。 4）根据仪表校验数据来确定仪表精度等级和根据 工艺要求来选择仪表精度等级，情况是不一样的。 根据仪表校验数据来确定仪表精度等级时，仪表的 允许误差应该大于（至少等于）仪表校验所得的相 对百分误差。根据工艺要求来选择仪表精度等级时， 仪表的允许误差应该小于（至多等于）工艺上所允 许的最大相对百分误差。
Q P
16 Q 35 30



有一台电动差压变送器，仪表量程25000Pa ，对应的最大流量为50t/h，工艺要求 40t/h时报警。问： （1）不带开方器时，报警值设定在多少？ （2）带开方器时，报警值设定在多少？
第三章 控制仪表
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1、掌握基本控制规律及特点，掌握比例度的概念 和计算（ddz-III型仪表中比例度与放大系数的关 系），掌握比例度，积分时间，微分时间对过渡 过程的影响 参考上课例题，和作业题掌握基本的概念，基本 控制规律公式，
3掌握数字PID算法，改进数字算法的特点，如为了防止 给定阶跃突变引起的调节器输出跳变，即微分冲击引入了 微分先行PID算法IPI-D；为解决给定值变化时比例和微分 引起的冲击，引入I-PD算法


某台PID控制器偏差为1mA时，输出表达式 为 u 2 8et （t单位为分钟）。试问： （1）这是什么控制规律？ （2）求出控制器各个控制参数。 （3）画出其开环输出特性图。 解：
复习提纲
第一章概述

1．掌握过程控制系统的组成(四个环节，控制器， 执行器，被控对象和测量变送环节）及系统方框 图中各信号的含义，如果采用DDZ-III性仪表或 QDZ仪表应该能知道信号范围
第一章





2．掌握评价过程控制系统过渡过程性能好坏的品 质指标，最大偏差，衰减比，余差，过渡时间各是 怎样定义的.如何判断一个系统是否满足工艺要求？ （作业1-8,1-10及讲义例题） 3．掌握过程控制的特点及分类系统特点 定值控制，随动控制，程序控制是按给定值特点分 类，各类系统有什么特点？ 反馈，前馈，反馈—前馈复合控制是按结构分，反 馈按偏差调节，闭环；前馈按扰动调节，开环。 定值控制，随动控制从结构上是反馈控制，按偏差 进行控制，属于闭环控制。 如果按被控变量来分则分为温度控制系统，液位控 制系统，压力控制系统，流量控制系统，成分控制 系统等，这些一般是定值控制。

串联管道时的工作流量特性
•选择调节阀时，如果口径选得过大，需要关 工艺截止阀，导致阻力比减小，可调范围减 小。对调节质量的影响可由其流量特性的畸 变解释。
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第四章 执行仪表与安全栅



1、掌握气动调节阀的结构、（执行机构+调节机 构） 2、正确理解并掌握流量特性（阀门两端差压不变 时流过阀门的相对流量与相对开度之间的关系） 的概念，工作流量特性（与理想流量特性的差别： 阀门两端差压变化）的概念，可调比（或可调范 围）的概念，阻力比的概念 注意最小可调节流量与泄漏流量的区别。 为什么对数流量特性比直线流量特性更适合各类 过程控制系统？




4、掌握物位测量的主要方法和原理，重点差 压式，掌握零点迁移的概念，如作业2-25 5、掌握成分检测的主要方法及常用仪表的工 作原理，重点红外线气体分析仪（根据气体对 红外线的选择吸收特性制造），氧化锆氧量计 （测烟气中氧的含量，注意对温度，参比侧氧 含量的要求）。 注意 1、成分测量仪表存在参比的概念。因此对参 比物有要求 2、每种仪表均有其使用限制，如红外气体分 析洗不能用于测H2等，氧化锆氧量计必须使 在高温环境下使用等。




3、掌握差压式流量计、转子流量计，电磁流 量计等的工作原理和使用场合 必须注意的是： 1）差压式流量计的构成： 差压计和节流装臵， 节流装臵的构成：节流元件和取压装臵 节流元件的作用：使管道中流体差生局部收缩， 从而导致节流元件两端差生差压。 常用节流件：孔板，喷嘴，文丘里管 2）差压式流量计和转子流量计均为节流式流 量计，注意二者的差别，差压式流量计是变差 压，恒节流面积；而转子流量计是恒差压，变 节流面积。 3）电磁流量计对于油和气无法测量。
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2、了解模拟调节器的组成及特点，熟悉DDZ_III 型调节器的输入输出信号范围，现场传输的信号 和控制室用的信号及范围。熟悉其工作状态:软手 动，硬手动，自动；掌握软手动、硬手动的区别 （当控制器处于“硬手动”状态时，控制器的输 出与手操电压成比例，即输出值与硬手动操作杆 的位臵一一对应。将控制器切换到“软手动”状 态，输出可按快或慢两种速度线性地增加或减小， 以对工艺过程进行手动控制。），掌握无扰切换 的概念（手自动切换期间，控制器输出不变） 能够将PID控制规律与DDZ-III调节器输出联系上， 如作业题3-6
直线流量特性阀：单位位移变化所引起的流 量变化是常数；当阀门在小开度时，调节作 用太强，灵敏度高，不容易控制；而在阀门 大开度时，调节作用太弱，调节缓慢，不及 时。 对数流量特性阀：调节阀的放大系数是变化 的，它随相对流量的增大而增大；与直线阀 相比在同样的行程变化下，负荷小时，等百 分比调节阀流量变化小，调节平稳缓和；负 荷大时，流量变化大，调节灵敏有效。

该控制器当给定信号增加时，其输出信号 也是增加的。由于给定信号与测量信号在 进行比较时，是相减的运算，控制器的输 入信号（偏差）等于测量信号减去给定信 号 ，所以当给定信号增加时， 控制器的偏 差信号是减小的，而这时输出信号反而增 加，故该控制器属于反作用式控制器。


某DDZ-III调节器处于反作用状态，当比例带 =100%，Ti=2min,Td=0时，在t=1min时加入 一幅值为1mA的阶跃信号，如左图所示。 如调节器的起始工作点为8mA,试画出调节器的输 出波形图。（考查PI调节器的控制规律）



实际控制器有正、反作用两种形式，注意 着两种情况下控制器输入输出的关系 调节器正、反作用形式的概念：一般的正 反作用根据测量值定义，若测量不变，给 定变化，同样会导致调节器输出变化，注 意这种情况下如何根据调节器的输入输出 信号判断其正反作用 比如测量值不变，给定值增大，相当于给 定值不变，测量值变小的情况，对于正作 用调节器，输出会增小，而对于反作用调 节器输出会变大
第二章 检测仪表



1：掌握检测仪表的基本技术指标：最大误差，基 本误差，最大允许基本误差，精度，灵敏度和分 辨率，变差（回差），响应时间等的定义，尤其 是精度等级和仪表量程的选用，参考上课例题和 作业题，难点在用表与选表的区别 必须注意的问题： 1）仪表的绝对误差在测量范围内的各点上是不相 同的。因此,常说的“绝对误差”指的是绝对误差 中的最大值△max。我们所说的基本误差指的是 最大允许误差。 2）仪表的测量范围上限值与下限值之差,称为该 仪表的量程