过程控制系统与仪表考试

过程控制系统与仪表第一章

1 过程控制系统主要任务：

对生产过程中的有关参数（温度压力流量物位等）进行控制使其保持恒定或按一定规律变化在保证产品质量和生产安全的前提下使连续生产过程自动进行下去

2 特点：

1）控制对象复杂控制要求多样

2）检测方案丰富

3）控制多属于慢过程控制

4）定值控制是过程控制的一种主要形式

5）过程控制系统由规范化的过程检测仪表组成

过程控制分类方法

1按设定值的形式不同划分

1）定值控制系统

2）随动控制系统

3）过程控制系统

2按系统地结构特点分

1）反馈控制系统

2）前馈控制系统

3）前馈反馈复合控制系统

稳态：对于定值控制当控制系统输入不变时整个系统若能达到一种平衡状态系统各个组成环节暂时不动作它们的输入输出信号都处于相对静止状态就是稳态

动态：从外部扰动出现平衡状态遭到破坏自动控制装置开始动作到整个系统又建立新的稳态调节过程结束的这一段时间整个系统的各个环节的状态和参数都处于变化的过程之中

叫动态

控制系统的过度过程：系统从原来的平衡状态经过动态过程达到新的平衡状态的动态历程

稳定过渡过程：不稳定过渡过程系统的控制作用能否使被控参数回到原来的设定值

用阶跃输入分析过渡过程外部扰动阶跃变化时被控参数响应曲线与设定阶跃变化时的特征是相同的通常采用设定值阶跃变化时被控参数响应的典型曲线来定义控制系统的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震荡频率等

第二章

计算题会选择仪表精度

思考与练习题

2-3 某压力表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1.0级。试问此压力表允许的最大绝对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？

解答：

1）基本误差δ=100%⨯

最大绝对误差?max ＝0.01×10＝0.1MPa

2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%8.0%10010

508.5=⨯-=δ 0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。

2-4 为什么测量仪表的测量范围要根据被测量的大小来选取 选择一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题？

2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为

1) 1.0级，0～250mA

2）2.5级，0～75mA

现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？

解答：

分析它们的最大误差：

1）?max ＝250×1％＝2.5mA ；%5%10050

5.2±=⨯±=δ 2）?max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%75.3%10050

875.1±=⨯±=δ 选择2.5级，0～75mA 的表。

第三章

控制仪表的作用 ： 将被控变量的测量值与给定值相比较 根据比较的结果（偏差）进行一定的数学运算 并将运算结果以一定的信号形式送往执行器 以实现对被控变量的自动控制

比例控制 ： 为实现适当控制 控制器的输出应当根据偏差的大小连续变化 使控制伐的开度也连续变化 这样就有可能获得与对象复合相适应的操纵量 从而使被控变量趋于稳定 能够达到平衡 此模式为连续控制 比例控制为最基本的连续控制模式 比例积分控制： 当有偏差存在时 输出的信号将随时间增大或减小 当偏差为零时输出停止 保持在某一值上 所以积分控制组成的系统可以达到无余差

比例微分控制：特点是能起到超前控制作用即按照偏差变化的速度控制能在偏差很小时提前增大控制作用微分控制必须和比例控制组合作用

比例积分微分控制：特点是达到快速控制消除余差

DDZ-3型PID运算电路组成输入电路给定电路 PID运算电路自动与手动切换电路输出电路指示电路 3-11结构框图

DDZ-3调节器

通过切换开关S1可以选择自动调节“A”软手动操作“M”硬手动操作“H”A.M切换 A.H切换无扰 M. H 切换无扰

第四章

执行器作用执行器是自动控制的操作环节其作用是根据控制器送来的控制信号改变所操作介质的大小将被控量维持在要求的数值上

气动调节伐的结构气动调节伐是由气压控制的阀门

一般还配有辅助装置

如阀门定位器提高阀门开度定位的准确性

手轮机构当控制信号因故障中断时其可直接操纵控制伐维持正常生产

气动调节伐结构与分类

结构有

1 执行机构当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时阀杆向下移动的叫做正作用执行机构反之为反作用执行机构

2调节机构阀芯在阀体内移动改变阀芯与阀座之间的流通面积介质流量也相应改变

当阀杆下移阀芯与阀座流通面积减小的称为正作用式若阀芯倒装面积增大为反作用式

调节伐的流量特性指流过阀门的流体相对流量和阀门的相对开度间的关系

公式

1阀门的固有流量特性在调节伐前后压差固定的情况下得出的流量特性其取决于阀芯的形状

特性分为

1）直线流量特性调节伐的相对流量与相对开度呈直线关系

直线伐的放大系数在任何一点都是相同的但其对流量的控制每一点都是不同直线伐在流量小时流量变化相对直大流量大时相对值小阀门在小开度是控制作用强大开度时控制作用弱

2）等百分比流量特性调节伐的放大系数随相对流量的增大而增大在不同的行程处流量变化的相对值都是相等的百分数在大小开度时控制能力不变

3）快开特性开度小时流量变化迅速随开度增大流量很快达到最大值

2 调节伐的工作流量特性实际的工艺装置上调节伐由于和其他阀门设备管道串联阀门两端的压力随流量的变化而变化此时的特性叫工作流量特性阀组比S= 表示存在管道阻力的情况下阀门全开时阀门前后的最小压差占总压力的比值 S越小流量特性的变形程度越大一般不低于0.3

3 调节伐气开式无压力信号时伐全开随着压力信号增大阀门逐渐减小的气动调节阀

气关式无压力信号时全闭随着信号增大阀门逐渐开大的气动调节伐4 调节伐口径的选择

C=

流通能力压差流体密度最大流量

5使用电气转换器气动调节阀能运用于易燃易爆环境的优点还不能被电动调节阀取代为了使气动调节阀能接受电动调节器的输出信号必须使用电气转换器把调节器输出的标准电信号转化成20-100kpa的标准气压信号

6阀门定位器气压推力受到的阻力还有阀体和阀杆处的填料对阀杆的摩擦力和阀门内流体对阀芯的作用力这些力大小不确定会影响执行机构与输入信号之间的定位关系使执行机构产出回环特性严重是造成调节系统震荡

思考题与习题

4-1 气动调节伐主要由哪两部分组成各有什么作用