《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
《过程控制与自动化仪表》习题答案
第1章(P15)1、基本练习题(1)简述过程控制的特点。
Q:1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成;2)被控过程复杂多样,通用控制系统难以设计;3)控制方案丰富多彩,控制要求越来越高;4)控制过程大多属于慢变过程与参量控制;5)定值控制是过程控制的主要形式。
(2)什么是过程控制系统?试用框图表示其一般组成。
Q:1)过程控制是生产过程自动化的简称。
它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制,是自动化技术的重要组成部分。
过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制,使其保持为定值或按一定规律变化,以确保产品质量和生产安全,并使生产过程按最优化目标自动进行。
2)组成框图:(3))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?Q:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1)模拟仪表的信号:气动0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC。
2)数字式仪表的信号:无统一标准。
(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。
Q:是串级控制系统。
方块图:(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的?Q:1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。
2)略(8)通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。
Q:1)按结构不同,分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统;按设定值不同,分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。
2)略(10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗?为什么?Q:1)不是这样。
2)比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等。
(11)构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么?Q:1)是。
2)这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。
2、综合练习题(1)简述图1-11所示系统的工作原理,画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
(完整版)《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案
4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点?为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质?答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.5、PID 调节器的参数、、对控制性能各有什么影响?p K I T D T 答:(1)比例增益反映比例作用的强弱,越大,比例作用越强,反之亦然。
p K p K 比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短,但在过渡过程终了时存在余差;(2)积分时间反映积分作用的强弱,越小,积分作用越强,反之亦然。
积分I T I T 作用会使系统稳定性降低,但在过渡过程结束时无余差;(3)微分时间反映积分作用的强弱,越大,积分作用越强,反之亦然。
微D T D T 分作用能产生超前的控制作用,可以减少超调,减少调节时间;但对噪声干扰有放大作用。
6、与反馈控制系统相比,前馈控制系统有哪些特点?答:(1)反馈控制的本质是基于偏差来消除偏差,而前馈控制是基于扰动来消除扰动对被控量的影响;(2)反馈控制是“不及时”的,而前馈控制器可“及时”动作;(3)反馈控制属闭环控制,而前馈控制属开环控制;(4)反馈控制对闭环内扰动均有校正作用,而前馈控制具有制定性补偿的局限性;(5)反馈控制规律通常有P 、PI 、PD 、PID 等,而前馈控制规律比较复杂。
7、简述“积分饱和现象”产生的内因和外因。
答:造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用,外因是控制器长期存在偏差。
在偏差长期存在的条件下,控制器输出会不断增加或减小,直到极限值引起积分饱和。
8、如图所示的压力容器,采用改变气体排出量以维持 容器内压力恒定:(1)调节阀应选择气开式还是气关式?请说明原因。
(2)压力控制器(PC)应为正作用还是反作用?请说明原因。
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
第1章思考题与习题1.基本练习题(1)简述过程控制的特点。
答:1.控制对象复杂、控制要求多样2.控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成(2)什么是过程控制系统?试用方框图表示其一般组成。
答:过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示:f(t)r(t)e(t)u(t)q(t)y(t)_控制器执行器被控过程z(t)检测变送装置图1-1过程控制系统的一般性框图(3)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?答:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1)模拟仪表的信号:气动0.02~0.1MPa;电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC。
2)数字式仪表的信号:无统一标准。
(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答:加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示:烟气引风机热油入口ACAT热油出口火嘴PTTTTC PC燃油图1-2加热炉过程控制系统流程干扰2干扰1给定值_TC_PC阀管道燃油压力加热炉热油出口温度PTTT图1-3加热炉过程控制系统流程方框图(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的?答:1)单项性能指标主要有:衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
2)各自定义为:衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n;超调量:第一个波峰值y与最终稳态值y(∞)之比的百分数:1σ=y1⨯100% y(∞)最大动态偏差A:在设定值阶跃响应中,系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度;静差,也称残余偏差C:过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y(∞)与设定值之间的偏差C称为残余偏差,简称残差;调节时间t:系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的±5%(±2%)范围内所s需要的时间;振荡频率ω:过渡过程中相邻两同向波峰(或波谷)之间的时间间隔叫振荡周期或n工作周期,其倒数称为振荡频率;上升时间t:系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间;p峰值时间t:过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
自动化仪表与过程控制部分课后习题答案
绪论0-1自动化仪表:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2 P5 第二段0-3 P5~60-4 一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高x/(100+100)=0.5% x=1摄氏度1-4定义:第十五页第二段工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场。
造成信号的不稳。
共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远。
这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大、频率高、还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大。
消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV)1-6硅:被测介质的压力直接作用与传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应与这一压力的标准测量信号。
差:电容式压力变送器主要由完成压力/电容转换的容室敏感元件及将电容转换成二线制4-20mA电子线路板构成,当进程压力从从测量容室的两侧(或一侧)施加到隔离膜片后,经硅油灌充液传至容室的重心膜片上,重心膜片是个边缘张紧的膜片,在压力的作用下,发生对应的位移,该位移构成差动电容变化,并经历电子线路板的调理、震荡和缩小,转换成4-20mA信号输入,输入电流与进程压力成反比。
优点:他们不存在力平衡式变送器必须把杠杆穿出测压室的问题1-9 1、热导分析仪的工作原理热导式气体分析仪多采用半导体敏感元件与金属电阻丝作为热敏元件,将其与铂线圈烧结成一体,而后与对气体无反应的补偿元件,共同形成电桥电路,也就是热导式气体分析仪的测量回路,对热导系数进行测量。
《过程控制与自动化仪表》习题答案
第1章(P15)1、基本练习题(1)简述过程控制的特点。
Q:1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成;2)被控过程复杂多样,通用控制系统难以设计;3)控制方案丰富多彩,控制要求越来越高;4)控制过程大多属于慢变过程与参量控制;5)定值控制是过程控制的主要形式。
(2)什么是过程控制系统?试用框图表示其一般组成。
Q:1)过程控制是生产过程自动化的简称。
它泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制,是自动化技术的重要组成部分。
过程控制通常是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制,使其保持为定值或按一定规律变化,以确保产品质量和生产安全,并使生产过程按最优化目标自动进行。
2)组成框图:(3))单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?Q:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1)模拟仪表的信号:气动0.02~0.1MPa、电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC。
2)数字式仪表的信号:无统一标准。
(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表示。
Q:是串级控制系统。
方块图:(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的?Q:1)最大偏差、超调量、衰减比、余差、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。
2)略(8)通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。
Q:1)按结构不同,分为反馈控制系统、前馈控制系统、前馈-反馈复合控制系统;按设定值不同,分为定值控制系统、随动控制系统、顺序控制系统。
2)略(10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗?为什么?Q:1)不是这样。
2)比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等。
(11)构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么?Q:1)是。
2)这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。
2、综合练习题(1)简述图1-11所示系统的工作原理,画出控制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。
自动化仪表与过程控制后习题答案(精品)
自动化仪表与过程控制后习题答案●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?1答:a:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具.b:由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表.●DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采用0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III型和DDZ-S型仪表中,采用国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移问题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响,适于信号的远距离传送;其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成的,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,对于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵活.●什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分.答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起来,一共只用两根导线.b.1有利于识别仪表的断电断线等故障2不仅节省电缆布线方便,而且大大有利与安全防爆易抗干扰.3上限值较大,有利于抑制干扰4上下限的比值为5:1与气动仪表信号制对应,便于相互折算,产生较大的磁力c.图.●什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~+100℃.精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?答:模拟式仪表的合理精确度,应该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工业规定,去掉百分误差的%,称为仪表精确度.一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高.x/(100+100)=0.5%x=1℃.●1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?答:a.当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流.b.铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜.c.分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列.d.在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品.●1-2热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?答:a.在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性.b.在使用平衡电桥对热电阻进行测量时,由电阻引出三根导线,一根的电阻与电源E相连接,不影响电桥的平衡,另外两根接到电桥的两臂内,他们随环境温度的变化可以相互抵消.●1-3说明热电偶温度变送器的基本结构.工作原理以及实现冷端温度补偿的方法.在什么情况下要做零点迁移?答:a.结构:其核心是一个直流低电平电压-电流变换器,大体上都可分为输入电路.放大电路及反馈电路三部分.b.工作原理:应用温度传感器进行温度检测其温度传感器通常为热电阻,热敏电阻集成温度传感器.半导体温度传感器等,然后通过转换电路将温度传感器的信号转换为变准电流信号或标准电压信号.c.由铜丝绕制的电阻Rcu安装在热电偶的冷端接线处,当冷端温度变化时,利用铜丝电阻随温度变化的特性,向热电偶补充一个有冷端温度决定的电动势作为补偿.桥路左臂由稳压电压电源Vz(约5v)和高电阻R1(约10K欧)建立的恒值电流I2流过铜电阻Rcu,在Rcu上产生一个电压,此电压与热电动势Et串联相接.当温度补偿升高时,热电动势Et下降,但由于Rcu增值,在Rcu两端的电压增加,只要铜电阻的大小选择适当,便可得到满意的补偿.d.当变送器输出信号Ymin下限值(即标准统一信号下限值)与测量范围的下限值不相对应时要进行零点迁移.●1-4什么叫共模干扰和差模干扰?为什么工业现场常会出现很强的共模干扰?共模干扰为什么会影响自动化仪表的正常工作?怎样才能抑制其影响?答:共模干扰:电热丝上的工频交流电便会向热电偶泄漏,使热电偶上出现几伏或几十伏的对地干扰电压,这种在两根信号线上共同存在的对地干扰电压称为~.差模干扰:在两根信号线之间更经常地存在电磁感应、静电耦合以及电阻泄漏引起的差模干扰.工业上会出现共模干扰是因为现场有动力电缆,形成强大的磁场.造成信号的不稳.共模干扰是同时叠加在两条被测信号线上的外界干扰信号,是被测信号的地和数字电压表的地之间不等电位,由两个地之间的电势即共模干扰源产生的.在现场中,被测信号与测量仪器间相距很远.这两个地之间的电位差会达到几十伏甚至上百伏,对测量干扰很大使仪表不能正常工作有时会损坏仪表.共模干扰在导线与地(机壳)之间传输,属于非对称性干扰,共模干扰幅度大.频率高.还可以通过导线产生辐射,所造成的干扰较大.消除共模干扰的方法包括:(1)采用屏蔽双绞线并有效接地(2)强电场的地方还要考虑采用镀锌管屏蔽(3)布线时远离高压线,更不能将高压电源线和信号线捆在一起走线(4)不要和电控锁共用同一个电源(5)采用线性稳压电源或高品质的开关电源(纹波干扰小于50mV).●1-5力平衡式压力变换器是怎样工作的?为什么它能不受弹性元件刚度变化的影响?为什么它能不受弹性元件刚度变化的影响?在测量差压时,为什么它的静压误差比较大?答:a.被测压力P经波纹管转化为力Fi作用于杠杆左端A 点,使杠杆绕支点O做逆时针旋转,稍一偏转,位于杠杆右端的位移检测元件便有感觉,使电子放大器产生一定的输出电流I.此电流通过反馈线圈和变送器的负载,并与永久磁铁作用产生一定的电磁力,使杠杆B点受到反馈力Ff,形成一个使杠杆做顺时针转动的反力矩.由于位移检测放大器极其灵敏,杠杆实际上只要产生极微小的位移,放大器便有足够的输出电流,形成反力矩与作用力矩平衡.b.因为这里的平衡状态不是靠弹性元件的弹性反力来建立的,当位移检测放大器非常灵敏时,杠杆的位移量非常小,若整个弹性系统的刚度设计的很小,那么弹性反力在平衡状态的建立中无足轻重,可以忽略不计.●1-6试述差动电容式和硅膜片压阻式压力变送器的工作原理,它们与力平衡式压力变送器相比有何优点?硅:被测介质的压力直接作用与传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻值发生变化,用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应与这一压力的标准测量信号.差:电容式压力变送器主要由完成压力/电容转换的容室敏感元件及将电容转换成二线制4-20mA电子线路板构成,当进程压力从从测量容室的两侧(或一侧)施加到隔离膜片后,经硅油灌充液传至容室的重心膜片上,重心膜片是个边缘张紧的膜片,在压力的作用下,发生对应的位移,该位移构成差动电容变化,并经历电子线路板的调理.震荡和缩小,转换成4-20mA信号输入,输入电流与进程压力成反比.优点:他们不存在力平衡式变送器必须把杠杆穿出测压室的问题.●1-7试述节流式.容积式.涡流式.电磁式.漩涡式流量测量仪表的工作原理,精度范围及使用特点.答:a.节流式.工作原理:根据流体对节流元件的推力或在节流元件前后形成的压差等可以测定流量的大小.差压流量计:根据节流元件前后的压差测流量.精度:正负0.5%到1%.使用特点:保证节流元件前后有足够长直管段.靶式流量计:使用悬在管道中央的靶作为节流元件.精度:2%到3%.使用特点:可用于测量悬浮物,沉淀物的流体流量.转子流量计:以一个可以转动的转子作为节流元件.使用特点:可从转子的平衡位置高低,直接读出流量数值.b.容积式.工作原理:直接安装固定的容积来计量流体.精度:可达2%较差时亦可保证0.5%~1%.使用特点:适用于高黏度流体的测量.c.涡轮式:工作原理:利用导流器保证流体沿轴向推动涡轮,并且根据磁阻变化产生脉冲的输出.精度:0.25%~1%.使用特点:只能在一定的雷诺数范围内保证测量精度.由于有转子,易被流体中的颗粒及污物堵住,只能用于清洁流体的流量测量.d.电磁式:工作原理:以电磁感应定律为基础,在管道两侧安放磁铁,以流动的液体当作切割磁力线的导体,由产生的感应电动势测管内液体的流量.精度:0.5%~1%.使用特点:只能测导电液体的流量.e.漩涡式:工作原理:根据漩涡产生的频率与流量的关系测定流量.精度:正负0.2%~正负1%.使用特点:量程比达到30:1,可测液体和气体.●1-9试述热导分析仪.红外线分析仪.色谱分析仪及氧化锆氧分析仪的工作原理及用途.答:1热导分析仪的工作原理.热导式气体分析仪多采用半导体敏感元件与金属电阻丝作为热敏元件,将其与铂线圈烧结成一体,而后与对气体无反应的补偿元件,共同形成电桥电路,也就是热导式气体分析仪的测量回路,对热导系数进行测量.在测量气体组分时,热敏元件吸附被测量气体,其电导率和热导率就会发生变化,元件的散热状态也就随之改变,当铂线圈感知元件状态后电阻会相应变化,电桥平衡被破坏而输出电压,通过对电压的测定即可得到气体测量结果.用途:热导式气体分析仪在工业生产中多应用气体.氨气.二氧化碳和二氧化硫等气体的测定,并可作为低浓度可燃性气体的测定工作,另外热导式气体分析仪还能够在色谱分析仪中用于其他成分分析.2.红外线气体分析仪的基本原理.其工作原理是基于某些气体对红外线的选择性吸收.红外线分析仪常用的红外线波长为2~12µm.简单说就是将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器,从容器可以透光的两个端面的中的一个端面一侧入射一束红外光,然后在另一个端面测定红外线的辐射强度,然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比就可知道被测气体的浓度.用途:使用范围宽,可分析气体,也可分析溶液.色谱分析仪是应用色谱法对物质进行定性.定量分析,及研究物质的物理.化学特性的仪器.工作原理是基于色谱法对样品进行检测,利用检测器对分离出来的色谱柱进行分析,对各成分进行测定.氧化锆氧分析仪工作原理:这是一种利用氧化锆固体电解质特性制成的氧浓差电池传感器,在一片氧化锆固体电解质的两个表面分别烧结一层多孔的铂电极,并将其置于800℃以上的高温中,当上、下两侧的气体中氧浓度不同时,在两极间就会出现电动势E,称为氧农差电动势.利用此电动势与两侧气体中的氧浓度差的单值关系,便可之城氧浓度分析仪.用途:在燃烧控制中得到广泛应用●平衡式压力变送器工作原理:被测压力经过纹波管的作用转化为力Fi作用杠杆的A端,杠杆绕O点做逆时针旋转.稍一旋转,位于右端的位移检测元件便有感觉,位移监测放大器变输出一定的输出电流Io,此电流流经反馈线圈和变送器的负载,并与永久磁铁作用产生一定的磁力,是杠杆在B点受力顺时针转动,使杠杆处于平衡状态时,输出电流和被测压力成正比,由此便可以测出压力.●电容式差压变送器的工作原理:被测压力分别加到左右两个隔离膜片上,通过硅油将压力传到测量膜片.在测量膜片左右有两个玻璃凹球面制成的金属固定电极,当测量膜片向一边鼓起使,它与两个固定的金属电极之间的电容一个增大一个减小,通过引线测出这两个电容的变化,便可知道差压的数值.●电容式差压变送器与力平衡式差压变送器的区别:它不存在力平衡式必须把杠杆插出测压室的问题.在力平衡式差压变送器中为使输出杠杆既能密封又能转动,使用了弹性密封膜片,带来了静压误差.●容积式流量计:在金属壳内有一对啮合齿轮,当液体自左向右流过通过时,再输入压力的作用下,产生力矩,驱动齿轮转动.主齿轮在力矩的作用下作顺时针得转动,带动B齿轮转动,将半月形内的液体排出至出口,这样连续转动,椭圆齿轮每转动一周,就像出口排出四个半月形溶剂的液体.测量椭圆齿轮的转速便可知道液体的体积流量,累计齿轮的转动圈数,便可知道一段时间内流过液体的体积.●P加快系统的动作速度,减小超调,克服震荡减小系统的稳态误差,提高稳态精度但是系统存在静差,虽然增大比例系数可以减小静差,但是不能消除静差.I积分作用是消除静差,但是积分时间常数太大积分作用不明显,太小可能引起震荡,时系统不稳定,增大系统的调节时间动态品质变坏.D 微分作用,加快系统的响应速度,较小调节时间,减小超调量,但系统抗干扰的能力变弱单独的微分有严重的不足,就是对静差毫无抑制的能力,因此不能单独使用.调节器的调节规律:输出量与输入量(偏差信号)之间的函数关系.为了适应工艺过程的启动和提车和发生事故等情况,调节器除需要有自动调节的工作状态外,还需要在特殊情况下有操作人员切除PID运算控制电路,直接根据易仪表的指示作出判断,调节调节器的手动工作状态.PID输入电路的作用:输入电路能实现测量信号与给定值的相减,获得放大两倍的偏差信号输出电压与公共地线上的压降Vcm1Vcm2无关.输入电路接受两个零线为起点的测量信号和给定信号,而输出以Vb=10V为起点的电压,实现了电平的平移.PID输出电路:是一个电压电流转换电路.将PID1----5V 的输出电压变成4----20mA的电流为了保持切换过程中软启动有较好的保持特性,必须选用偏置电流极小的运算放大器,和漏电极极小的电容器.●2-3PID调节器中,比例度p,积分时间常数Ti,微分时间常数Td,积分增益Ki,微分增益Kd分别有什么含义?在调节器动作过程中分别产生什么影响?若令Ti取∞,Td 取0,分别代表调节器处于什么状态?答:1在比例积分运算电路中,RI,CI组成输入电路,CM为反馈元件.1)比例度P=Cm/CiX100%表示在只有比例作用的情况下,能使输出量做满量程变化的输入量变化的百分数.2)积分时间Ti=RICITi愈小,由积分作用产生一个比例调节效果的时间愈短,积分作用愈强.Ti越大,积分作用越弱.3)积分增益Ki=CM/CIXAA为放大器增益,Ki越大,调节静差越小.比例微分运算电路中,由RdCd及分压器构成无源比例微分电路.4)kd为比例微分调节器输出地最大跳变值与单纯由比例作用产生的输出变化值之比.5)微分时间Td=KdRdCd.2,Ti取无穷时,调节器处于PD状态.Td取零时调节器处于PI状态.●2-4什么是PID调节器的干扰系数?答:用PI,PD串联运算获得PID调节规律时,在整定参数上存在相互干扰的现象,常用干扰系数F=1+Td/Ti表示.●2-5调节器为什么必须有自动/手动切换电路?怎样才能做到自动/手动双向无扰切换?答:为了适应工艺过程启动.停车或发生事故等情况,调节器除需要”自动调节”的工作状态外,还需要在特殊情况时能由操作人员切除PID运算电路,直接根据仪表指示做出判断,操纵调节器输出的”手动”工作状态.在DDZ-III型调节器中,自动和手动之间的平滑无扰切换是由比例积分运算器上的开关S1实现的,如(图1)所示,其中开关接点”A”为自动调节;”M”为软手动操作;”H”为硬手动操作.切换分析:”A”→”M”为保持,无扰切换.”M”→”A”:S1.2在M,S2把CI接VB,VO2以10V起对CI充电,但CI右端电位被钳位不变(10V),A3的V-≈V+=10V,当”M”→”A”,两点电位几乎相等,所以为无扰切换.”M”→”H”:断开前,必然先断开S4,M为保持.切换后,接入”H”,V-与RH的电位相同时,则为无扰切换,所以切换前应平衡RPH,有条件无扰切换.”H”→”M”:切换后,S41~S44瞬间是断开的,CM和V-为保持状态,所以为无扰切换.●2-7什么是调节器的正\反作用?调节器的输入电路为什么要采取差动输入方式?输出电路是怎样将输出电压转换成4-20mA电流的?答:(1)测量值增加(偏差信号e减少),调节器输出增加,则调节器静态放大放大系数为负,KC为负值,称正作用调节器;反之,测量值增加(偏差减小),调节器输出减小,则调节器静态放大系数为正,KC为正值,称反作用调节器.(2)由于所有的仪表都用同一个电源供电,在公共电源地线上难免出现电压降,为了避免这些压降带来误差,输入电路需要采用差动输入方式.(3)调节器的输出电路是一个电压-电流转换器,它将PID电路在1-5V间变化的输出电压转换为4-20mA的电流,输出电路实际就是一个比例运算器,通过强烈的电流负反馈使输出电流保持在4-20mA,输出电路的电路图如图2:其中经过运算得出(公式1)取Rf=62.5,则当V03=1-5V时,输出电流为4-20mA.●集散控制系统(DCS)也叫分布式控制系统,即控制功能分散,操作监视与管理集中,主要由操作站,现场控制,通信网络三大部分组成.其中操作站作为人机接口,进行系统的集中监视操作维护与工程组态.现场控制站则是分散执行控制功能他们几只通过内部的高速通道总线相连,组成计算机的局域网.控制功能分散,操作监视管理集中可以使系统在某个站发生故障时,其他回路不受影响,不至于系统全部瘫痪.其次,集中控制保证了系统实时性的要求,让操作人员以最短的时间迅速掌握整个生产过程的状态,及时进行整定调节.集中控制的缺点 :随着控制功能的集中,事故的危险性也集中了,当一台控制几百个回路的计算机发生故障时,整个生产装置全面瘫痪.●现场总线:现场总线是连接智能测量和控制设备的全数字式,双向传输具有多节点分支结构的通信链路.现场总线的优点:首先双向传输通信是我们可以从现场获取大量的信息,而且可以根据需要,实施远程组态与维护.其次现场总线可以大大节省电缆,降低安装费用.最后,现场总线的一致性和相互操作性,保证了现场总线的开放性,互换性●4-1执行器在控制系统中处于什么地位?其性能对控制系统的运行有什么影响?答:执行器是安全测控中不可缺少的重要部分,它在系统中的作用是根据调节器的命令,直接控制被测物体的状态和参数.●4-2调节阀有哪些结构形式?分别适用于什么场合?执行机构是指执行器中的哪一部分?执行器选用气开,气关的原则是什么?答:调节阀根据结构分为九个大类:(1)单座调节阀;适用于泄漏要求严.工作压差小的干净介质场合(2)双座调节阀;适用于泄漏要求不严.工作压差大的干净介质场合(3)套筒调节阀;适用于单座阀场合(4)角形调节阀;适用于泄漏要求些压差不大的干净介质场合及要求直角配管的场合(5)三通调节阀;用于分流和合流及两相流.温度差不大于150℃的场合(6)隔膜阀;适用于不干净介质.弱腐蚀介质的两位切断场合(7)蝶阀;适用于不干净介质和大口径.大流量.大压差的场合(8)球阀;适用于不干净.含纤维介质.可调比较大的控制场合(9)偏心旋转阀.故适用于不干净介质.泄漏要求小的调节场合执行机构是执行器的推动部分.规则:气开气闭的选择主要从生产安全角度考虑,当工厂发生断电或其他事故引起信号压力中断时,调节阀的开闭状态应避免损坏设备和伤害操作人员,如阀门在此时打开危险性小,则宜选气闭式执行器;反之,则选用气开式执行器.●4-3什么是调节阀的固有流量特性和工作流量特性?为什么流量特性的选择对控制系统的工作至关重要?答:①在调节阀前后压差固定的情况下得出的流量特性称为固有流量特性,也叫理想流量特性.在各种具体的使用条件下,阀芯位移对流量的控制特性,称为工作流量特性.②从自动控制的角度看,调节阀一个最重要的特性是他的流量特性,即调节阀阀芯位移与流量之间的关系,值得指出调节阀的特性对整个自动调节系统的调节品质有很大的影响.●4-4为什么合理选择调节阀的口径,也就是合理确定调节阀的流通能力C非常重要?答:在控制系统中,为保证工艺操作的正常进行,必须根据工艺要求,准确计算阀门的流通能力,合理选择调节阀的尺寸.如果调节阀的口径选的太大,将是阀门经常工作在小开度位置,造成调节质量不好.如果口径选的太小,阀门完全打开也不能满足最大流量的需要,就难以保证生产的正常进行.●4-5电-气阀门定位器(含电-气转换器和阀门定位器)是怎样工作的?它们起什么作用?答:①由电动调节器送来的电流I通入线圈,该线圈能在永久磁铁的气隙中自由地上下运动,当输入电流i增大时,线圈与磁铁产生的吸引增大,使杠杆作逆时针方向旋转,并带动安装在杠杆上的挡板靠近喷嘴,改变喷嘴和挡板之间的间隙②使气动执行器能够接收电动调节器的命令,必须把调节器输出的标准电流信号转换为20~100kPa的标准气压信号.●4-6电动仪表怎样才能用于易燃易爆场所?答:具有一定的防燃防爆措施.安全火花:不会引起引燃.爆炸等事故的火花●4-8防爆栅的基本结构是什么?它是怎样实现限压限流的?答:分齐纳式和隔离式两种,齐纳式安全栅电路中采用快速熔断器.限流电阻或限压二极管以对输入的电能量进行限制,从而保证输出到危险区的能量.它的原理简单.电路实现容易,价格低廉,但因由于其自身原理的缺陷使其应用中的可靠性受到很大影响,并限制了其应用范围,其原因如下:1.安装位置必须有非常可靠的接地系统,并且该齐纳式安全栅的接地电阻必须小于1Ω,否则便失去防爆安全保护性能,显然这样的要求是十分的苛刻并在实际工程应用中难以保证.。
自动化仪表与过程控制习题集1
自动化仪表与过程控制习题集一、选择题简单控制系统从结构上来说是由一个受控对象、一个测量变送器、一个控制器和一个执行器(调节阀)所组成的( C )系统。
A、预测控制B、推理控制C、闭环控制电子式电动执行器接受的控制信号为( A )。
A.4-20mADC信号B.220VAC信号C.开关信号由热偶测温原理,下列哪种条件下,可测得电势?( A )A、热电偶电极材料不同,两端温度不同B、热电偶电极材料相同,两端温度不同C、热电偶电极材料不同,两端温度相同热电偶是利用热电偶的( B )测量温度的。
A、电阻值B、热电效应C、电磁感应在过程控制中,使用最多的是(A)。
A.气动执行器B.电动执行器C.热动执行器D.手动执行器与热敏电阻相比,金属电阻的温度系数(B )。
A. 大B. 小C. 相等D. 与外部条件有关若仪表的精度为1级,即允许误差为( A )A、±1%B、-1%C、1%校验一块精度为1.5级,量程为6.0MPa的工业压力表,选用的标准压力表的精度和量程为(C )A、0.4级,16MpaB、0.6级,10MpaC、0.25级,10Mpa一台测温仪表,其测温范围为600~1100℃,已知其最在绝对误差为±6℃,则其精度等级为(C)A、1.0级B、1.2级C、1.5级压力表的测量使用范围一般为其量程的( A )处。
A、1/3~2/3B、<2/3C、>1/3压力表的测量使用范围一般为其量程的1/3~2/3处,如果低于1/3则( C )A、因压力过低而仪表无指示B、精度等级降低C、相对误差增大现有两台压力变送器,精度等级都为1级,第一台量程为0-600KPa,第二台量程为250-500KPa,测量变化范围320-360KPa的的压力,下列说法正确的是( B )A.第一台准确度高B.第二台准确度高C.两者结果一样测量管道内的液体静压力,为了防止液体中固体颗粒混合物或气泡的不良影响,因此开孔位置应为( B )A、管道上方B、管道下方45度区域C、管道底部科氏流量计从其测量原理上来说,是一种什么类型的流量计?( B )A、体积流量计B、质量流量计C、速度式流量计采用容积测量法的是(B )A、涡轮流量计B、罗茨流量计C、电磁流量计适用于大口径大流量和浓稠浆液及悬浮粒的场合的控制阀是( B )。
过程控制与自动化仪表-第三版-课后答案
答:
过程控制系统设计的主要步骤:
1。确定控制目标;
2.选择被控参数;
3。选择控制量;
4。确定控制方案;
5。选择控制策略;
6.选择执行器;
7.设计报警和联锁保护系统;
8.系统的工程设计;
9.系统投运、调试和整定调节器的参数。
(8)通常过程控制系统可分为哪几种类型?试举例说明。
附加误差附加误差是指仪表的使用条件偏离了规定的标准条件所出现的误差。
3)仪表的精度与最大引用误差直接有关.
(3)某台测温仪表测量的上下限为500℃~1000℃,它的最大绝对误差为±2℃,试确定该仪表的精度等级;
答:ﻫ根据题意可知:最大绝对误差为±2℃
则精度等级
所以仪表精度等级为0.4级
(4)某台测温仪表测量的上下限为100℃~1000℃,工艺要求该仪表指示值的误差不得超过±2℃,应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求?
2)比如对安全火花型防爆仪表,还有安全等级方面的考虑等。
(11)构成安全火花型防爆控制系统的仪表都是安全火花型的吗?为什么?
答:
1)是的。
2)因为安全火花型防爆系统必备条件之一为:现场仪表必须设计成安全火花型.
2
(1)简述图1—6所示系统的工作原理,画出控制系统的方框图并写明每一方框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称.
第
1
(1)简述过程控制的特点。
答:
1.控制对象复杂、控制要求多样
2.控制方案丰富
3.控制多属慢过程参数控制
4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式
5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成
(2)什么是过程控制系统?试用方框图表示其一般组成。
自动化仪表与过程控制考试题
自动化仪表与过程控制考试题模拟试卷一一.填空题(每小题1分,共10分)1.自动调节系统方块图中,给定值、测量值M和偏差e三者之间的关系是2.可用一阶微分方程式描绘其动态特性的对象称为3.弹性式压力计是根据弹性元件的和所受压力成比例的原理工作的。
4.DDZ-Ⅱ调节仪表表现传输信号为0--10mADC,DDZ--Ⅲ型调节仪表现场传输信号为5.调节阀所能控制的的比值称为调节阀的可调比。
6.电动执行器有行程(DJK型)和直行程两钟。
7.比例积分调节规律的显著特点是结束时无余差。
8.应用最为广泛的调节规律是,它适用于调节通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统。
9.一种前馈作用能够克服种干扰。
10.最广泛的应用是在开关逻辑运算和顺序控制领域。
二.单项选择题(每小题1分,共15分)1.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做()A.负反馈B.正反馈C.前馈D.回馈2.过度过程品质指标中,余差C表示()。
A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差3.一般认为,经过()的时间,动态过程就基本结束了。
A.3TB.TC.5TD.10T4.某测温仪表范围为200--1000℃,根据工艺要求,温度指示值不允许超过±6℃,则应选仪表的精度等级为()。
A.0.5级B.1.0级C.1.5级D.2.5级5.工业过程中可实现压力自动控制和报警,并可与工业控制机联用的压力计是()压力计。
A.液柱式B.弹性式C.电气式D.活塞式6.一台测温仪表,其测温范围为600--1100℃,已知其最大绝对误差±6℃,则其精确等级为()A.1.0级B.1.5级C.1.2级D.2.5级7.某显示仪表不带冷端温度补偿器,用来配热点偶测温,若热电偶热端温度升高2℃,室温(冷端温度)下降2℃,则仪表指示约()。
A.升高2℃B.下降2℃C.不变D.升高4℃8.下列表达式中,()表示比例积分调节规律。
工业自动化仪表与过程控制
工业自动化仪表与过程控制您的位置:考核练习 >> 习题浏览选择题1一、单项选择题1、由于节流装置造成流束局部收缩,在流束截面积最小处的静压力()(分数:1分)A. 最高B. 最低C. 为平均压力D. 无关正确答案:B 2、定值调节系统是一个()调节系统(分数:1分)A. 开环B. 闭环C. 随动D. 比值正确答案:B 3、在热电阻的测量电路里,有热电阻和测量仪表,在对于接线的二线制、三线制、四线制的说法里,不正确的是( )。
(分数:1分)A. 在二线制里,导线不宜过长B. 二线制电路连接仪表与三线制无误差区别C. 在三线制里测量精度比二线制高D. 在高精度测量的场合,采用四线制方式正确答案:B 4、若设计Smith补偿控制,则Smith补偿器模型的取决于(分数:1分)A. 扰动通道的传递函数B. 被控过程的数学模型C. 控制器的模型D. A和B正确答案:D5、下面说法正确的是( )。
(分数:1分)A. 定值控制系统是按扰动量的大小进行调节的B. 采用前馈-反馈调节的优点是利用前馈调节的及时性和反馈调节的静态准确性C. 定值控制系统是开环调节,前馈调节是闭环调节D. 前馈调节是按测量与给定的偏差大小进行调节的正确答案:B 6、.用一台量程为0~1Mpa、精度为1.5级的压力表来测量锅炉的蒸汽压力,工艺要求其测量误差不超过0.011 Mpa,此仪表精度显然不符合要求,应该选为精度为( )的另一台仪表。
(分数:1分)A. 2.0B. 1.5C. 1.0D. 2.5正确答案:C 7、根据对象特性来选择控制规律时,对于控制通道滞后小,负荷变化不大,工艺参数不允许有余差的系统,应当选用( )控制。
(分数:1分)A. 比例B. 比例积分C. 比例微分D. 微分正确答案:B 8、常见的被控参数包括流量、()、压力、温度等。
(分数:1分)A. 液位B. 转速C. 偏差D. 锅炉正确答案:A 9、在控制流程图里,T作为被检测量时,一般表示()(分数:1分)A. 液位B. 温度C. 压力D. 流量正确答案:B正确答案:C14、下面说法不正确的是()(分数:1分)A. 压力的检测与控制是保证工艺要求、生产设备和人身安全并使生产过程正常运行的必要条件B. 温度、流量、液位等往往可以通过压力来间接测量C. 工程上的压力就是物理学中的压强D. 弹性式压力表在工业上已经不常用了正确答案:D 15、过程控制仪表按信号类型不同可以分为()两种。
《过程控制与自动化仪表》习题答案_0
《过程控制与自动化仪表》习题答案篇一:自动化仪表与过程控制课后答案自动化仪表与过程控制课后答案0-1自动化仪表是指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?自动化仪表:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具单元组合式调节仪表: 由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表0-2DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压,电流信号输出标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处? P5 第二段0-3什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分? P5~60-4什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~100C,精确度为级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高 x/(100+100)=% x=1摄氏度1-1试述热电偶的测温原理,工业上常用的测温热电偶有哪几种?什么叫热电偶的分度号?在什么情况下要使用补偿导线?答:a、当两种不同的导体或半导体连接成闭合回路时,若两个接点温度不同,回路中就会出现热电动势,并产生电流。
b、铂极其合金,镍铬-镍硅,镍铬-康铜,铜-康铜。
c、分度号是用来反应温度传感器在测量温度范围内温度变化为传感器电压或电阻值变化的标准数列。
d、在电路中引入一个随冷端温度变化的附加电动势时,自动补偿冷端温度变化,以保证测量精度,为了节约,作为热偶丝在低温区的替代品。
1-2 热电阻测温有什么特点?为什么热电阻要用三线接法?答:a、在-200到+500摄氏度范围内精度高,性能稳定可靠,不需要冷端温度补偿,测温范围比热电偶低,存在非线性。
b、连接导线为铜线,环境温度变化,则阻值变,若采用平衡电桥三线连接,连线R使桥路电阻变化相同,则桥路的输出不变,即确保检流计的输出为被测温度的输出。
1-3说明热电偶温度变送器的基本结构,工作原理以及实现冷端温度补偿的方法。
过程控制与自动化仪表第三版课后答案
第1章思考题与习题1.基本练习题(1)简述过程控制的特点。
答:1.控制对象复杂、控制要求多样2.控制方案丰富3.控制多属慢过程参数控制4.定值控制是过程控制的一种主要控制形式5.过程控制系统由规范化的过程检测控制仪表组成(2)什么是过程控制系统?试用方框图表示其一般组成。
答:过程控制系统:一般是指工业生产过程中自动控制系统的变量是温度、压力、流量、液位、成份等这样一些变量的系统。
过程控制系统的一般性框图如图1-1所示:图1-1 过程控制系统的一般性框图(3)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的?答:各个单元模块之间用统一的标准信号进行联络。
1)模拟仪表的信号:气动0.02 ~0.1MPa;电动Ⅲ型:4~20mADC或1~5V DC。
2)数字式仪表的信号:无统一标准。
(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用方框图表示。
答:加热炉控制系统流程图的方框图如图1-3所示:图1-2 加热炉过程控制系统流程图1-3 加热炉过程控制系统流程方框图(5)过程控制系统的单项性能指标有哪些?各自是如何定义的? 答:1)单项性能指标主要有:衰减比、超调量与最大动态偏差、静差、调节时间、振荡频率、上升时间和峰值时间等。
2)各自定义为:衰减比:等于两个相邻的同向波峰值之比n ;超调量:第一个波峰值1y 与最终稳态值y (∞)之比的百分数:1100%()y y σ=⨯∞ 最大动态偏差A :在设定值阶跃响应中,系统过渡过程的第一个峰值超出稳态值的幅度;静差,也称残余偏差C : 过渡过程结束后,被控参数所达到的新稳态值y (∞)与设定值之间的偏差C 称为残余偏差,简称残差;调节时间s t :系统从受干扰开始到被控量进入新的稳态值的5%±(2%±)范围内所需要的时间;振荡频率n ω:过渡过程中相邻两同向波峰(或波谷)之间的时间间隔叫振荡周期或工作周期,其倒数称为振荡频率;上升时间p t :系统从干扰开始到被控量达到最大值时所需时间; 峰值时间p t :过渡过程开始至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。
《自动化仪表与过程控制》习题及思考题
《自动化仪表与过程控制》习题及思考题习题一1、设有一温度测量仪表,量程为0%~1100。
g精度为0.5级,试求该仪表允许的最大绝对误差、分格值的下限值和灵敏限的上限值?2、为什么热电偶测温时要进行冷端温度补偿?如何进行补偿?3、用热电偶测温时,为什么要用补偿导线?补偿导线能起冷端温度补偿的作用吗?4、用镖铭-镖硅(分度号:K)热电偶工作时,冷端温度TO=30 %,测得热电偶的电势:E (T, T0) =39.29mv,求被测介质的实际温度?5、热电偶冷端温度补偿桥路如下图所示。
已知∕∣=∕2=0∙5"Z A,热电偶为镖铭-铜银热电偶。
试求补偿电阻扁,在基准温度"=20%时的阻值。
习题二1、已知粕错-伯、铜-康铜热电偶具有下图所示温度特性,其中& < & < ( <储,试设计一个非线性反馈电路,并简述其工作原理。
2、DDZ-IIl型热电阻温度变送器的线性化器原理图及热电阻非线性特性如下两图所示。
求,,与用的关系表达式,并简述其线性化原理.RN3、有两只DDZ-Ill型温度变送器,一只变送范围为IoOo°c,另一只变送范围为1500°c,这两只表的精度等级均为0.5级,若用这两只表去测量500°C ~15OO o c 的温度,试问用哪只表测量时误差小些?(配合热电偶使用)习题三1、什么是绝对压力、表压力和真空度?其关系如何?2、为什么一般工业上的压力计都做成测表压或真空度,而不做成测绝对压力的形式?3、某压力表的测量范围为O-IPa,精度等级为1级,试问此压力表允许的最大绝对误差是多少?若采用标准压力计来校验该压力表,在校验点为0∙5Pa时, 标准压力计的读数为0,508Pa,试问被校压力表在这一点是否符合1级精度?为什么?4、若测量某容器压力,工艺要求压力为:L5±0∙05VPα,现可供选择的弹簧管压力表的精度有:LO、1.5、2.5X及4.0,可供选择的量程有:0~1.6, 0-2.5, 及0~4.0 (MPa),试选择弹簧管压力表的量程及精度等级?5、现有一只测量范围在0~L6MPa,精度为1.5级的普通弹簧压力表,校验后, 其结果如下:标准表MPa00.3850.79 1.21 1.595上行程MPa00.40.8 1.2 1.6下行程MPa00.380.78 1.195 1.59试问这只表是否合格?6、液位检测系统如图所示。
过程控制与自动化仪表期末试卷及答案5套
试卷一一、填空题(每空1分,共20分)1.所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置,对生产过程、工艺参数、目标要求等进行,使之按照预定的方案达到要求的指标。
2.按输入量变化的规律分类,自动控制系统可以分为系统、系统、系统。
3.过程控制系统的要求、、经济性。
4. 在经典控制理论中,主要有,和根轨迹法等几种分析方法。
5. 对数幅频特性L(ω)或它的渐近线大多与lgω成关系。
因此,若以L(ω)为纵轴,lgω为横轴,则其图线将为。
6. 热电阻Cu50中的“Cu”是指,“50”是指。
7. 电容式压力变送器由测量部件、和三部分组成。
8. 执行器按其能源形式分为液动、、三大类。
9. DCS是指。
10.串级控制系统能迅速克服进入回路的扰动,改善控制器的广义对象特性,容许回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
二、选择题(每题2 分,共20分)1、控制系统时域分析中,最常用的典型输入信号是( )。
A. 阶跃函数B. 脉冲函数C. 斜坡函数D. 正弦函数2、与开环控制相比较闭环控制的特征是()A.系统有执行元件B.系统有控制器C.系统有放大元件D.系统有反馈环节3、积分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。
A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°4、根据对象特性来选择控制规律时,对于控制通道滞后小,负荷变化不大,工艺参数不允许有余差的系统,应当选用( )控制。
A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分5.如果系统不稳定,则系统( )A.不能工作B.可以工作,但稳定误差很大C.可以工作,但过渡时间很长D.可以正常工作6..电—气阀门定位器将4-20MA的标准信号转换为()的标准气压信号。
A、0.04MA-0.02MA B 0.02MA-0.1MA C、0.01-0.05MA D 0.03-0.15MA7.测4~20mA电流信号时用以下哪些工具:()A.螺丝刀B.万用表C.校验仪(气压)D.试电笔8.液位调节系统的调节规律,通常选用()。
《过程控制与自动化仪表》—试卷及答案2套
《过程控制与自动化仪表》试卷A适用班级:一、填空题(每空1分,共20分)1.所谓自动控制,就是在没有人直接参与的情况下,利用控制装置,对生产过程、工艺参数、目标要求等进行 ,使之按照预定的方案达到要求的指标。
2.按输入量变化的规律分类,自动控制系统可以分为 系统、 系统、 系统。
3.过程控制系统的要求 、 、经济性。
4. 在经典控制理论中,主要有 , 和根轨迹法等几种分析方法。
5. 对数幅频特性L (ω)或它的渐近线大多与lg ω成 关系。
因此,若以L (ω)为纵轴,lg ω为横轴,则其图线将为 。
6. 热电阻Cu50中的“Cu ”是指 ,“50”是指 。
7. 电容式压力变送器由测量部件、 和 三部分组成。
8. 执行器按其能源形式分为液动、 、 三大类。
9. DCS 是指 。
10.串级控制系统能迅速克服进入 回路的扰动,改善 控制器的广义对象特性,容许 回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
二、选择题(每题2 分,共20分)1、控制系统时域分析中,最常用的典型输入信号是( )。
A. 阶跃函数 B. 脉冲函数 C. 斜坡函数 D. 正弦函数2、与开环控制相比较闭环控制的特征是( ) A.系统有执行元件 B.系统有控制器 C.系统有放大元件 D.系统有反馈环节3、积分环节的频率特性相位移θ(ω)=( )。
A. 90°B. -90°C. 0°D. -180°4、根据对象特性来选择控制规律时,对于控制通道滞后小,负荷变化不大,工艺参数不允许有余差的系统,应当选用( )控制。
A.比例B.比例积分C.比例微分D.比例积分微分 5.如果系统不稳定,则系统( )A.不能工作B.可以工作,但稳定误差很大C.可以工作,但过渡时间很长D.可以正常工作6..电—气阀门定位器将4-20MA 的标准信号转换为( )的标准气压信号。
A 、0.04MA-0.02MA B 0.02MA-0.1MA C 、0.01-0.05MA D 0.03-0.15MA 7.测4~20mA 电流信号时用以下哪些工具:( ) A.螺丝刀 B.万用表 C.校验仪(气压) D.试电笔8.液位调节系统的调节规律,通常选用( )。
自动化仪表与过程控制试题(含答案)
自动化仪表与过程控制试题(含答案)自动化仪表与过程控制试题题号一二三四五总分得分得分评卷人一、填空题(每空1分,共20分)1、测量温度的方法虽然很多,但从感受温度的途径来分,可以分为两大类:一类是( )的,即通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度;另一类是( )的,即通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度。
2、电动温度变送器,核心都是一个直流低电平电压—电流变换器,大体上都可分为( )、( )及( )三部分。
3、调节器的输出电路是一个电压—电流转换器,还承担( )的任务。
4、在数字控制系统中,当需要限制输出量的变化速率,以及需要实现自动/手动无扰切换等场合,使用增量算式有许多便利之处,所以有些控制系统中不直接计算y,而先算出( )。
n5、SLPC单回路控制器是按( )或( )的定周期节拍工作的。
6、DCS系统常采用多主站的令牌传送方式,在系统内,各( )和( )的地位都是相同的,没有固定的主站与从站划分。
7、集散控制系统的操作站主要有三大功能,即以系统生成、维护为主的( )功能,以监视、运行、记录为主的( )功能,以及与现场控制站和上位计算机交换信息的( )功能。
8、从结构来说,执行器一般由( )和( )两部分组成。
9、目前,用来测定对象动态特性的实验方法主要有( )、( )和( )三种。
10、为了克服用白色噪声作为输入,估算脉冲响应函数需要较长时间,可以采用( )信号作为输入探测信号。
得分评卷人二、判断题(每题1分,共10分)1、比例度P是一个无因次量,它表示在只有比例作用的情况下,能使输出量作满量程变化的输入量相对变化的百分数。
( )2、DDZ-?型调节器的运算电路是PD与PID两个运算电路串联组成的。
( )3、在混合过程PID算法的混合过程中要求的是瞬时流量的正负偏差积分为零( ) 4、SLPC型单回路控制器的指令共有46种。
( ) 5、一个功能块参数可分为三类:输入参数,输出参数及外含参数。
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西南科技大学成教学院德阳教学点《自动化仪表与过程控制》练习题及参考答案班级: 姓名: 学号: 成绩:一、填空题1、过程控制系统一般由 控制器 、 执行器 、 被控过程 和测量变送等环节组成。
2、仪表的精度等级又称 准确度级 ,通常用 引用误差 作为判断仪表精度等级的尺度。
3、过程控制系统动态质量指标主要有 衰减比n 、 超调量σ 和过渡过程时间s t ;静态质量指标有 稳态误差e ss 。
4、真值是指被测变量本身所具有的真实值,在计算误差时,一般用 约定真值 或 相对真值 来代替。
5、根据使用的能源不同,调节阀可分为 气动调节阀 、 电动调节阀 和 液动调节阀 三大类。
6、过程数学模型的求取方法一般有 机理建模 、 试验建模 和混合建模。
7、积分作用的优点是可消除 稳态误差(余差),但引入积分作用会使系统 稳定性 下降。
8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为 单闭环比值控制 、 双闭环比值控制 和 变比值控制 三种。
9、Smith 预估补偿原理是预先估计出被控过程的 数学模型 ,然后将预估器并联在被控过程上,使其对过程中的 纯滞后 进行补偿。
10、随着控制通道的增益K 0的增加,控制作用 增强 ,克服干扰的能力 最大 ,系统的余差 减小 ,最大偏差 减小 。
11、从理论上讲,干扰通道存在纯滞后, 不影响 系统的控制质量。
12、建立过程对象模型的方法有 机理建模 和 系统辨识与参数估计 。
13、控制系统对检测变送环节的基本要求是 准确 、 迅速 和 可靠 。
14、控制阀的选择包括 结构材质的选择、 口径的选择 、 流量特性的选择 和 正反作用的选择。
15、防积分饱和的措施有 对控制器的输出限幅 、限制控制器积分部分的输出和 积分切除法。
16、如果对象扰动通道增益f K 增加,扰动作用 增强 ,系统的余差 增大 , 最大偏差 增大 。
17、在离心泵的控制方案中,机械效率最差的是 通过旁路控制 。
二、名词解释题1、衰减比答:衰减比n 定义为:衰减比是衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标。
为保证系统足够的稳定程度,一般取衰减比为4:1~10:1。
2、自衡过程答:当扰动发生后,无须外加任何控制作用,过程能够自发地趋于新的平衡状态的性质称为自衡性。
称该类被控过程为自衡过程。
3、分布式控制系统答:分布式控制系统DCS ,又称为集散控制系统,一种操作显示集中、控制功能分散、采用分级分层体系结构、局部网络通信的计算机综合控制系21B B n统。
DCS 的设计思想是“控制分散、管理集中”三、简答题1、电气阀门定位器有哪些作用答:①改善阀的静态特性②改善阀的动态特性③改变阀的流量特性④用于分程控制⑤用于阀门的反向动作2.简述串级控制系统的设计原则。
答:(1)副回路的选择必须包括主要扰动,而且应包括尽可能多的扰动;(2)主、副对象的时间常数应匹配;(3)应考虑工艺上的合理性和实现的可能性;(4)要注意生产上的经济性。
3. 简单控制系统由哪几部分组成?各部分的作用是什么?答:简单控制系统由一个被控对象,一个检测元件和变送器,一个调节阀和一个调节器组成。
检测元件和变送器用于检测被控变量,并将检测到的信号转换为标准信号,输出到控制器。
控制器用于将检测变送器的输出信号与设定值进行比较,得出偏差,并把偏差信号按一定的控制规律运算,运算结果输出到执行器。
执行器是控制系统回路中的最终元件,直接用于改变操纵量,以克服干扰,达到控制的目的。
4. 前馈控制和反馈控制各有什么特点?为什么采用前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质?答:前馈控制的特点是:根据干扰工作;及时;精度不高,实施困难;只对某个干扰 有克服作用.反馈的特点作用依据是偏差;不及时:精度高,实施方便,对所有干扰都有克服作用.由于两种控制方式优缺点互补, 所以前馈-反馈复合系统将能较大地改善系统的控制品质.5、PID 调节器的参数p K 、I T 、D T 对控制性能各有什么影响?答:(1)比例增益p K 反映比例作用的强弱,p K 越大,比例作用越强,反之亦然。
比例控制克服干扰能力较强、控制及时、过渡时间短,但在过渡过程终了时存在余差;(2)积分时间I T 反映积分作用的强弱,I T 越小,积分作用越强,反之亦然。
积分作用会使系统稳定性降低,但在过渡过程结束时无余差;(3)微分时间D T 反映积分作用的强弱,D T 越大,积分作用越强,反之亦然。
微分作用能产生超前的控制作用,可以减少超调,减少调节时间;但对噪声干扰有放大作用。
6、与反馈控制系统相比,前馈控制系统有哪些特点?答:(1)反馈控制的本质是基于偏差来消除偏差,而前馈控制是基于扰动来消除扰动对被控量的影响;(2)反馈控制是“不及时”的,而前馈控制器可“及时”动作;(3)反馈控制属闭环控制,而前馈控制属开环控制;(4)反馈控制对闭环内扰动均有校正作用,而前馈控制具有制定性补偿的局限性;(5)反馈控制规律通常有P、PI、PD、PID等,而前馈控制规律比较复杂。
7、简述“积分饱和现象”产生的内因和外因。
答:造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用,外因是控制器长期存在偏差。
在偏差长期存在的条件下,控制器输出会不断增加或减小,直到极限值引起积分饱和。
8、如图所示的压力容器,采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定:(1)调节阀应选择气开式还是气关式?请说明原因。
(2)压力控制器(PC)应为正作用还是反作用?请说明原因。
答:(1)应选择气关式。
因为在气源压力中断时,调节阀可以自动打开,以使容器内压力不至于过高而出事故。
(2) 调节阀应选择气关式,则压力控制器(PC)应为反作用。
当检测到压力增加时,控制器应减小输出,则调节阀开大,使容器内压力稳定。
或:当检测到压力减小时,控制器应增大输出,则调节阀开小,使容器内压力稳定。
9、在制药工业中,为了增强药效,需要对某种成分的药物注入一定量的镇定剂、缓冲剂,或加入一定量的酸、碱,使药物呈酸性或碱性。
这种注入过程一般都在混合槽中进行。
工艺要求生产药物与注入剂混合后的含量必须符合规定的比例,同时在混合过程中不允许药物流量突然发生变化,以免混合过程产生局部的化学副反应,为此设计如下图所示的控制系统。
试分析:1图中停留槽的作用是什么?2图中有几个控制系统,分别是什么系统,各系统的作用如何?答: 停留槽的作用是稳定药物流量,防止其发生急剧变化.图中共有两个控制系统,一个是停留槽液位与出口流量的均匀控制系统,是药物流量缓慢变化;另一个是药物与添加剂的比值控制系统,保持二者的比例关系.四、分析与计算题1、有一台温度变送器,量程为400-600℃,输出为4-20mA,当温度从500℃变化到550℃时,变送器从多少变为多少?答:500℃时输出为:(20-4)×[(500-400)/(600-400)]+4=12mA500℃时输出为:(20-4)×[(550-400)/(600-400)]+4=16mA即:当温度从500℃变化到550℃时,变送器从12mA变为16mA。
2.某仪表的测量范围为—200--600℃,仪表的精度为0.5级,在600℃该仪表指示为604℃,问该仪表是否超差?答:某仪表的测量范围为—200--600℃,仪表的精度为0.5级,在600℃该仪表指示为604,问该仪表是否超差?(600—(—200))×0.5=4℃该仪表不超差。
3.某测量仪表的测量范围是+200~+500℃精度等级为为5.0,求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度(真值)大约为多少?3、答:某测量仪表的测量范围是+200~+500℃,精度等级为为5.0,求当其示值为200℃和500℃时,被测点的真实温度(真值)大约为多少?△max=±5.0%(500-200)=±15示值为200℃时真值在185和215℃之间示值为500℃时真值在485和515℃之间4、如下图所示的隔焰式隧道窑烧成带温度控制系统,烧成带温度是被控变量,燃料流量为操纵变量。
试分析:(1)该系统是一个什么类型的控制系统?画出其方框图;(2)确定调节阀的气开、气关形式,并说明原因。
答:(1)该系统是一个串级控制系统,其方框图为:(2)当调节阀气源出现故障失去气源时,为保证系统安全,应使阀门处于关闭位置,故调节阀采用气开式。
5、如下图所示的液体储罐,设进水口和出水口的体积流量分别是 i q 和 o q ,输出变量为液位h ,储罐的横截面积为A 。
试建立该液体储罐的动态数学模型)()(s Q s H i 。
完整解答过程如下(含评分标准):液位的变化满足动态物料平衡关系:液罐内蓄液量的变化率=单位时间内液体流入量-单位时间内液体流出量:o i q q dtdh A -=⋅ ……………………………………………………………………………(2分)以增量形式表示各变量偏离起始稳态值的程度。
即:o i q q dth d A ∆-∆=∆⋅ (式1)………………………………………………………………(2分) 由重力场中无粘性不可压缩流体定常流动的伯努利方程:2222121122gz v p gz v p ++=++ρρ…………………………………………………………(2分) 得:gh v 2=故 hk gh A vA q o ===2''……………………………………………………………………(2分)对非线性项进行泰勒级数展开,并取线性部分:h h k q q q o o o ∆=-=∆002………………………………………………………………(1分) 将上式代入(式1),得: Rh q dt h d A i ∆-∆=∆⋅ 整理并省略增量符号,得微分方程: i Rq h dt dh RA =+⋅…………………………………………………………………………(1分) 经拉氏变换可得传递函数为:1)()(+=RAs R s Q s H i ………………………………………………………………………(2分) 什么是过程控制?过程控制是生产过程自动化的简称。
过程控制的特点1,系统由被控过程与系类化生产的自动化仪表组成2,被控过程复杂多样,通用控制系统难以设计3,控制方案丰富多彩,控制要求越来越高4,控制过程大多属于慢变过程与参量控制5,定值控制是过程控制的主要形式过程参数检测仪表通常由传感器和变松器组成。
测温仪表的选用原则1,仪表精度等级应符合工艺参数的误差要求2,选用的仪表应能操作方便、运行可靠、经济、合理,在同一工程中应尽量减少一起的品种和规格3,仪表的量程应大于工艺要求的实际测温范围,但也不能太大。
4,热电偶是测温仪表的首选检测元件,但当在低温测量时还是选用热电阻元件合适5,对装有保护套管的测温元件,保护套管的耐压等级应不低于所在管线或设备的耐压等级,其材料根据最高使用温度及被测戒指的特性确定压力是指作用于单位面积上的力,即物理上的压强流量单位时间内流过工艺管道某截面的流体数量称为瞬时流量,而把某一段时间内流过工艺管道某截面的流体总量称为累计流量调节器的功能1,偏差显示2,输出显示3,内外给定的选择4,正反作用的选择5,手动切换操作6,其他功能执行器由执行机构和调节机构两部分组成。