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1、過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)宿遷學(xué)院宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科勾厚政編輯機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科20XX年6月3日星期五第一章緒論-179過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)1.1.過(guò)程控制(英文:ProcessContro1)通常是指連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制,是自動(dòng)化技術(shù)最重要的組成部分之一1-1.過(guò)程控制是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱(chēng),泛指石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn)中的連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制,是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。1-2.連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程的特征是:生產(chǎn)過(guò)程中的各種流體,在連續(xù)(或間歇)的流動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行著物理化學(xué)反應(yīng)、物質(zhì)能量的轉(zhuǎn)換或傳遞。1-3.從控制的角度,通常將工業(yè)生
2、產(chǎn)過(guò)程分為三類(lèi),即:連續(xù)型、離散型和混合型。過(guò)程控制主要是針對(duì)連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程采用的控制方法。1.1-4.過(guò)程控制的主要任務(wù)是對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行控制“工業(yè)四大參數(shù)”是:溫度、壓力、流量、物(液)位的自動(dòng)控制,使其保持恒定或按一定規(guī)律變化,在保證產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)安全的前提下,使連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)地進(jìn)行下去。1.1-5.過(guò)程控制系統(tǒng)的定義:為實(shí)現(xiàn)對(duì)某個(gè)工藝參數(shù)的自動(dòng)控制,由相互聯(lián)系、制約的一些儀表、裝置及工藝對(duì)象、設(shè)備構(gòu)成的一個(gè)整體1.1-6.在討論控制系統(tǒng)工作原理時(shí),為清楚地表示自動(dòng)控制系統(tǒng)各組成部分的作用及相互關(guān)系,一般用原理框圖來(lái)表示控制系統(tǒng)。1.1-7.過(guò)程控制系統(tǒng)的主要任務(wù)是:對(duì)生產(chǎn)過(guò)程
3、中的重要參數(shù)(溫度、壓力、流量、物位、成分、濕度等)進(jìn)行控制,使其保持恒定或按一定規(guī)律變化。1.1-8.過(guò)程控制的特點(diǎn):(1).控制對(duì)象被控過(guò)程復(fù)雜、控制要求多樣.控制方案豐富多彩.控制過(guò)程大多數(shù)屬于慢過(guò)程與參數(shù)控制.定值控制是過(guò)程控制的主要形式.過(guò)程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的、系列化的檢測(cè)與控制儀表或自動(dòng)化裝置組成1.2.過(guò)程控制的發(fā)展概況1.2-0.過(guò)程控制的發(fā)展歷程,就是過(guò)程控制裝置(自動(dòng)化儀表)與系統(tǒng)的發(fā)展歷程1.2-1.過(guò)程控制裝置與系統(tǒng)的發(fā)展過(guò)程局部自動(dòng)化階段(20世紀(jì)5060年代):自動(dòng)化儀表安裝在現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備上,只具備簡(jiǎn)單的測(cè)控功能模擬單元儀表控制階段(20世紀(jì)6070年代):控制儀表
4、集中在控制室,生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)各處的參數(shù)通過(guò)統(tǒng)一的模擬信號(hào),送往控制室。操作人員可以在控制室監(jiān)控生產(chǎn)流程各處的狀況。宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-279過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)3集散控制階段(20世紀(jì)70年代中期至今)12-2過(guò)程控制策略與算法發(fā)展13過(guò)程控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)13-1干擾階躍響應(yīng)和給定階躍響應(yīng)的區(qū)別:13-2系統(tǒng)階躍響應(yīng)的單項(xiàng)性能指標(biāo)(1)衰減比、衰減率衰減比:nylB);n1取整數(shù),習(xí)慣上常表示為n:1,例如4:1、10:132衰減率:yly31y3111n1最大動(dòng)態(tài)偏差、超調(diào)量最大動(dòng)態(tài)偏差:y1超調(diào)量:yi.殘余偏差:系統(tǒng)設(shè)定值r與穩(wěn)態(tài)值的差值,即調(diào)節(jié)時(shí)間、峰值時(shí)間、振蕩頻率)e()ry()調(diào)
5、節(jié)時(shí)間:tS峰值時(shí)間:tp振蕩頻率13-3.系統(tǒng)階躍響應(yīng)的綜合性能指標(biāo)偏差積分IE(IntegralofError)宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-379過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)絕對(duì)偏差積分IAE(IntegralAbsolutevalueofError)平方偏差積分ISE(IntegralofSquaredError)時(shí)間與絕對(duì)偏差乘積積分ITAE(IntegralofTimemultipliedbytheAbsolutevalueofError)13-4-1某換熱器的溫度控制系統(tǒng),給定值為200C。在階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如圖所示。試求最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過(guò)渡時(shí)間。解:最大偏差:A
6、=230-200=30C;余差:C=205-200=5C;衰減比:1.3-4-2某被控過(guò)程工藝設(shè)定溫度為900C,要求控制過(guò)程中溫度偏離設(shè)定值不得超過(guò)80C?,F(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng),在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如下圖,試求最大動(dòng)態(tài)偏差、衰減比、振蕩周期,該系統(tǒng)能否滿(mǎn)足工藝要求?解:最大動(dòng)態(tài)偏差:宿遷學(xué)院機(jī)電系900自f動(dòng)化學(xué)科-4-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)衰減比:振蕩周期:yl950900505y39109001050V80!能滿(mǎn)足工藝要求。血1.3-4-3某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為(90010)C,考慮安全因素,要求控制過(guò)程中溫度偏離設(shè)定值不得超過(guò)80C?,F(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng)
7、,在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如下圖,試求最大動(dòng)態(tài)偏差、衰減比、振蕩周期,該系統(tǒng)能否滿(mǎn)足工藝要求?解:最大動(dòng)態(tài)偏差:衰減比:A95090050nyl950908424.2振蕩周期T45540min79797979余差:C50V80!能滿(mǎn)足工藝要求。過(guò)渡過(guò)程時(shí)間:47min13-4-4某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定的操作溫度為(80010)C,考慮安全因素,要求控制過(guò)程中溫度最高值不得超過(guò)850C?,F(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng),在最大階躍干擾作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如下圖,試求最大動(dòng)態(tài)偏差、余差、衰減比、過(guò)渡時(shí)間(2%!)和振蕩周期,該系統(tǒng)能否滿(mǎn)足工藝要求?TOC o 1-5 h z宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科
8、-579過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)解:最大動(dòng)態(tài)偏差:C余差:A845Cf衰減比::過(guò)渡過(guò)程時(shí)間:2min5nyl8458054041y381580510振蕩周期:5V10!能滿(mǎn)足工藝要求。mm13-4-5某發(fā)酵過(guò)程工藝規(guī)定的操作溫度為(402)C,考慮發(fā)酵效果,要求控制過(guò)程中溫度偏離給定值最大不得超過(guò)6C。現(xiàn)設(shè)計(jì)的定值溫度控制系統(tǒng),在階躍擾動(dòng)作用下的過(guò)渡過(guò)程曲線(xiàn)如下圖,試求最大偏差、衰減比、余差、過(guò)渡時(shí)間(2%!)和振蕩周期,該系統(tǒng)能否滿(mǎn)足工藝要求?解:TOC o 1-5 h z最大動(dòng)態(tài)偏差:C余差:A45C衰減比::過(guò)渡過(guò)程時(shí)間:23midnyl454144ly342411振蕩周期:5V6!能滿(mǎn)足工
9、藝要求mm宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-6-過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)補(bǔ)充思考題與實(shí)用題1(王:1-2)什么過(guò)程控制系統(tǒng)?典型過(guò)程控制系統(tǒng)有哪幾部分組成?(厲:P1-1、2)什么是化工自動(dòng)化?化工自動(dòng)化主要包括哪些Control)是生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的簡(jiǎn)稱(chēng)。泛指石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制,是自動(dòng)化技術(shù)的重要組成部分。在化工(生產(chǎn)過(guò)程)設(shè)備(裝置)上,配備一些自動(dòng)化裝置,代替操作人員的部分直接勞動(dòng),是生產(chǎn)在不同程度上自動(dòng)進(jìn)行,這種用自動(dòng)化裝置來(lái)管理(化工)生產(chǎn)過(guò)程的辦法,稱(chēng)為(化工)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化。(化工)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化,一般包括自動(dòng)檢
10、測(cè)、自動(dòng)操縱、自動(dòng)保護(hù)和自動(dòng)控制等方面的機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-779過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)第二章過(guò)程檢測(cè)與變送儀表1檢測(cè)儀表的基本技術(shù)指標(biāo)1-1真值xt定的,即使用“認(rèn)定設(shè)備”的檢測(cè)結(jié)果作為真值。通常,個(gè)個(gè)國(guó)家或國(guó)際組織將其法定計(jì)量機(jī)構(gòu)的專(zhuān)用設(shè)備作為“認(rèn)定設(shè)備”、它的檢測(cè)精度在這個(gè)國(guó)家或國(guó)際組織某一個(gè)測(cè)量點(diǎn)滿(mǎn)度相對(duì)誤差:模擬連續(xù)輸出儀表在測(cè)量范圍機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科11%B-8-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)解:FSm5100%0.625%700(100);校驗(yàn)儀表時(shí)取偏大值,即該儀表的精度等級(jí)為1.0級(jí)。例2-2選擇一臺(tái)測(cè)量壓力的儀表,測(cè)壓范圍為08MPa,根據(jù)工藝要求,測(cè)壓示值的誤差不允許超過(guò)0.05MPa,
11、要求確定滿(mǎn)足工藝要求的儀表的精度等級(jí)解:FSm0.05;8選擇儀表時(shí)取偏小值,即該儀表的精度等級(jí)為0.5級(jí)。靈敏度:表示指針(模擬量顯示)式測(cè)量?jī)x表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的敏感程度,常以?xún)x表輸出變化量(如指示裝置的直線(xiàn)位移或角位移)與引起此輸出變化量(位移)的被測(cè)參數(shù)變化量之比表示S靈敏卩處表示指針式儀表在量程起點(diǎn)處,能引起儀表指針動(dòng)作的最小被測(cè)參數(shù)變化值對(duì)于數(shù)字式儀表,則用分辨率和分辨力表示靈敏度和靈敏限分辨力:是指儀表能夠顯示的、最小被測(cè)值。變差:在外界條件不變的情況下,同一儀表對(duì)被測(cè)量進(jìn)行往返測(cè)量時(shí)(正行程和反行程),產(chǎn)生的最大差值與測(cè)量范圍之比稱(chēng)為變差。21-5.測(cè)試題(習(xí)題、補(bǔ)充題)求:該表
12、最大絕對(duì)誤差;儀表的精度;如果工藝要求允許最大誤差為5C,該表是否能用?解:最大絕對(duì)誤差:+6C儀表的精度:1級(jí)如果工藝要求允許最大誤差為5C,該表aSFS1不能用100100maX宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-979過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)2.(厲:例3-1)某一標(biāo)尺為01000C的溫度計(jì),出廠(chǎng)前校驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:求:該表最大絕對(duì)誤差;儀表的精度解:最大絕對(duì)誤差:+6C儀表的精度:1級(jí)100%0.6%SFS1000FSmm6100%100%0.6%SFS10003(王2-2)臺(tái)壓力表量程為0lOMPa,校驗(yàn)數(shù)據(jù)求:(1)變差;基本(最大滿(mǎn)度相對(duì))誤差;該表是否符合1級(jí)精度。解:變差:012%基本(最大滿(mǎn)度
13、相對(duì))誤差:06%;該表的變差為1.2%,不符合1級(jí)精度??jī)x表允許變差的數(shù)值應(yīng)等于或小于儀表的精度!照這個(gè)條件該表不符合1級(jí)精度?。ㄍ?-5)有兩塊直流電流表,它們的精度等級(jí)和儀表量程分別為:表1:1.0級(jí)、0250mA;表2:2.5級(jí)、075mA。現(xiàn)在測(cè)量50mA的直流電流,從準(zhǔn)確性、經(jīng)濟(jì)性考慮,選用哪快表更合適!解:宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-1079過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)表1:maxaSFS1250表lOOlOO從準(zhǔn)確性經(jīng)濟(jì)性考慮,選用表2更合適?。ㄍ?-13)如果某反應(yīng)器最大壓力為10MPa,允許的最大絕對(duì)誤差為0.01MPa,現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為016MPa、精度為1級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量,問(wèn):
14、能否符合工藝要求?若用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa、精度為1級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量,問(wèn):能否符合要求?解:測(cè)量范圍為01.6MPa、精度為1級(jí)的壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為:,大于001MPa,不能符合工藝要求100100測(cè)量范圍為01(0MPa、精度為1級(jí)的壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為:,等于0.01MPa,從允許的最大絕對(duì)誤差角度X能符合工11001000.01MPa藝要求,但量程不符合?。▍枺豪?-4)如果某反應(yīng)器最大壓力為0.8MPa,允許的最大絕對(duì)誤差為0.01MPa,現(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa、精度為1級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量,問(wèn):能否符合工藝要求?若用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa、精
15、度為1級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量,問(wèn):能否符合要求?解:測(cè)量范圍為01.6MPa、精度為1級(jí)的壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為:,大于0.01MPa,不能符合工藝要求100100測(cè)量范圍為01!0MPa、精度為1級(jí)的壓力表的允許的最大絕對(duì)誤差為:,等于0.01MPa,從允許的最大絕對(duì)誤差角度X能符合工11001000.01MPa11-11-11-11-藝要求,量程也符合!7某一標(biāo)尺為0500C的溫度計(jì),出廠(chǎng)前校驗(yàn)數(shù)據(jù):宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)求:該表最大絕對(duì)誤差;確定儀表的精度等級(jí);經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后重新校驗(yàn),儀表的最大絕對(duì)誤差為8C,問(wèn):儀表是否還符合原來(lái)的精度等級(jí)?解:最大絕對(duì)誤
16、差:+6C儀表的精度:1。5級(jí)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間使用后重新校驗(yàn),儀表的最大絕對(duì)誤差為8C,最大滿(mǎn)度相對(duì)誤差:+1。6%,儀表已經(jīng)超過(guò)1。5級(jí),不符合原來(lái)的精度等級(jí)。8.(厲:習(xí)題3-1)一臺(tái)壓力表量程為025MPa,校驗(yàn)數(shù)據(jù)求:(1)最大誤差;變差;該表是否符合0。5級(jí)精度。解:最大誤差:0。15MPa變差:0。15MPa、max0.15FSmmax0.15;SFS25該表的變差為0該表的變差為06,不符合0。5級(jí)精度?儀表允許變差的數(shù)值應(yīng)等于或小于儀表的精度!9.(厲:習(xí)題3-2)某溫度控制系統(tǒng),控制溫度為800C,要求絕對(duì)誤差不超過(guò)7C,現(xiàn)選擇一臺(tái)測(cè)量范圍為01200C、精度等級(jí)為1。0級(jí)的儀表
17、,問(wèn):是否合適?如果不合適,應(yīng)如何選擇?解:12121212宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)測(cè)量范圍為01200C、精度等級(jí)為1。0級(jí)的儀表,其最大誤差:C,12C大于7C,不合適100100應(yīng)選擇測(cè)量范圍為01200C、2精度等級(jí)為0。5級(jí)的儀表C,6C小于7C,合適100100嚶溫度檢測(cè)及儀表62.2-0溫度是表征物體冷熱程度的物理量。是工業(yè)生產(chǎn)中最普遍而重要的操作2.2-1溫度檢測(cè)方法與儀表概述2.2-2熱電偶熱電偶是以熱電效應(yīng)為原理的測(cè)溫元件,能將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電勢(shì)信號(hào)(mV)。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)溫準(zhǔn)確可靠、信號(hào)便于遠(yuǎn)傳。一般用于測(cè)量5001600C之間的溫度。將兩種不同
18、的導(dǎo)體或半導(dǎo)體連接成閉合回路,若兩個(gè)連接點(diǎn)溫度不同,回路中會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)。此電勢(shì)稱(chēng)為熱電勢(shì)。熱電偶回路總電勢(shì)由接觸電勢(shì)和溫差電勢(shì)疊加而成,稱(chēng)熱電勢(shì)。由于溫差電勢(shì)很小,熱電勢(shì)基本由接觸電勢(shì)構(gòu)成。4.熱電偶的基本定律均質(zhì)導(dǎo)體定律:熱電偶必須由兩種不同材料的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體組成。但其幾何形狀一一截面和長(zhǎng)度等不限。中間導(dǎo)體定律:在熱電偶回路中接入另一種中間導(dǎo)體后,只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同,中間導(dǎo)體的引入對(duì)熱電偶回路的熱電勢(shì)沒(méi)有影響。中間溫度定律:一支熱電偶在兩接點(diǎn)溫度為t2t0時(shí)的熱電勢(shì),等于兩支同溫度特性熱電偶在接點(diǎn)溫度為t、ta和ta、t0時(shí)的熱電勢(shì)之代數(shù)和。即EAB(t,to)=EAB(t,0)EA
19、B(to,0)據(jù)此,只要給出冷端為0C時(shí)的熱電勢(shì)關(guān)系EAB(t,0),便可求出冷端任意溫度時(shí)的熱電勢(shì)5熱電偶冷端溫度補(bǔ)償:熱電偶的熱電勢(shì)大小不僅與熱端溫度有關(guān),還與冷端溫度有關(guān)。所以使用時(shí),需保持熱電偶冷端溫度恒定。但實(shí)際使用的熱電偶的冷端和熱端離得很近,使用時(shí)冷端溫度較高且變化較大。為此應(yīng)將熱電偶冷端延至溫度穩(wěn)定處。為了節(jié)約,工業(yè)上選用在低溫區(qū)與所用熱電偶的熱電特性相近的廉價(jià)金屬,作為熱偶絲在低溫區(qū)宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-13-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)的替代品來(lái)延長(zhǎng)熱電偶,稱(chēng)為補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn)。6熱電偶冷端溫度的處理:查表法(計(jì)算法)、儀表零點(diǎn)調(diào)整法、冰浴法、補(bǔ)償電橋法、半導(dǎo)體PN結(jié)補(bǔ)償法。7標(biāo)準(zhǔn)熱
20、電偶:熱電勢(shì)與溫度的關(guān)系、允許誤差、型號(hào)(分度號(hào))按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)(IEC)統(tǒng)一規(guī)定。8熱電偶的冷端溫度校正:1)查表法、2)電橋補(bǔ)償法、2.2-3熱電阻對(duì)于500C以下的中、低溫,熱電偶輸出的熱電勢(shì)很小,容易受到干擾而測(cè)不準(zhǔn)。一般使用熱電阻溫度計(jì)來(lái)進(jìn)行中低溫度的測(cè)量。金屬熱電阻測(cè)溫精度高。大多數(shù)金屬電阻阻值隨溫度升高而增大。具有正溫度系數(shù)。鉑材料容易提純,其化學(xué)、物理性能穩(wěn)定;測(cè)溫復(fù)現(xiàn)性好、精度高。被國(guó)際電工委員會(huì)規(guī)定為-259+630C間的基準(zhǔn)器,但線(xiàn)性度稍差,常用于-200+600C溫度測(cè)量。鉑電阻的電阻溫度關(guān)系:-2000C)RtR0lAtBt2C(100t)t3(C)鉑電阻有兩種分度號(hào):P
21、t10,Pt100(8505銅電阻價(jià)格便宜,線(xiàn)性度好,但溫度稍高易氧化,常用于50+100C溫度測(cè)量。銅電阻有兩種分度號(hào):Cu50,Cu100。電阻溫度關(guān)系:-50150C)6.熱電阻的三線(xiàn)制接法:電阻測(cè)溫信號(hào)通過(guò)電橋轉(zhuǎn)換成電壓時(shí),熱電阻的接線(xiàn)如用兩線(xiàn)接法,接線(xiàn)電阻隨溫度變化會(huì)給電橋輸出帶來(lái)較大誤差,必須用三線(xiàn)接法。2.2-4集成溫度傳感器:集成溫度傳感器將溫敏晶體管和外圍電路集成在一個(gè)芯片上構(gòu)成,相當(dāng)于一個(gè)測(cè)溫器件。特點(diǎn):本積小、反應(yīng)快、線(xiàn)性較好、價(jià)格便宜,測(cè)溫范圍為-50150C。集成溫度傳感器按輸出量形式不同,可分為電壓型、電流型和數(shù)字型三類(lèi)。2.2-5溫度顯示與記錄方法與儀表動(dòng)圈式指示
22、儀表:可直接與熱電偶、熱電阻配套顯示溫度,是最簡(jiǎn)單的模擬指示儀表。數(shù)字式指示儀表3自動(dòng)記錄儀表數(shù)字式指示記錄儀表宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-1479過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)2.2-6溫度變送器1檢測(cè)信號(hào)要進(jìn)入控制系統(tǒng),必須傳遞符合控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。變送器的任務(wù)就是將不標(biāo)準(zhǔn)的檢測(cè)信號(hào),如熱電偶、熱電阻的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出。2現(xiàn)代電控系統(tǒng):模擬控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)是:11型:010mA、010V;III型:420mA、15V。數(shù)字控制系統(tǒng)的信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)有:FF協(xié)議、HART協(xié)議等。補(bǔ)充習(xí)題、例題、典型題(王2-7)用分度號(hào)K的熱電偶測(cè)量某設(shè)備的溫度,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為20.3mV,熱電偶冷端溫度為30C,
23、求設(shè)備的溫度!如果改用分度號(hào)為S的熱電偶測(cè)量該設(shè)備的溫度,在相同的條件下,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為?解:查表計(jì)算分度號(hào)為K的熱電偶:EAB(t,30)20.3EAB(30,0)1.203EAB(t,0)EAB(t,30)EAB(30,0)21.503改用分度號(hào)為念的熱電偶測(cè)量該設(shè)備的溫度21493EAB(520,0)4.432EAB(30,0)0.173mV2(解例彈)用分度號(hào)k的熱電偶測(cè)量某設(shè)備的溫度,在沒(méi)有采用冷端補(bǔ)償措施的情況下,顯示儀表的指示值為500C,而這時(shí)冷端溫度為60C。此時(shí)實(shí)際溫度為多少?如果熱端溫度保持不變,設(shè)法使冷端溫度保持為20C,此時(shí)顯示儀表的指示值為?解:E(t,t0)E(5
24、00,0)20.640E(t0,0)E(60,0)2.436E(t,0)E(t,t0)E(t0,0)20.6402.43623.076使冷端溫度保持為155723.19822.772熱端溫度保持不變:557C,則宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-1579過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)E(t,t0)E(557,0)E(20,0)23.0760.79822.278E(t/,0)22.278(厲-例321劍用分度號(hào)K的熱電偶測(cè)量某設(shè)備的溫度,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為20mV,熱電偶冷端溫度為25C,求設(shè)備的溫度!如果改用分度號(hào)為E的熱電偶測(cè)量該設(shè)備的溫度,在相同的條件下,測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)為?解:查表計(jì)算分度號(hào)為K的熱電偶:EAB(t
25、,25)20EAB(25,0)1.0EAB(t,0)EAB(t,25)EAB(25,0)21改用分度號(hào)為S的熱電偶測(cè)量該設(shè)備的溫度EAB(509,0)37.7EAB(25,0)1.54(王2-9)(厲.2習(xí)題3-16?)(厲:例題3-25?)用PtlOO鉑電阻測(cè)溫,在查表時(shí)錯(cuò)用了CulOO的分度表,查得溫度為140C,問(wèn):實(shí)際溫度為多少?“厲”有錯(cuò)誤?Cu100:150C164。270;Pt100:164。270168。7C解:查CulOO的分度表:140C查Pt1O0的分度表6。C。Rt159.96Qt157.1159.96157.312.6510107.1161.04157.313.735
26、(厲-例3-?)某溫度控制系統(tǒng),最高溫度為700C,要求測(cè)量的絕對(duì)誤差不超過(guò)10C,現(xiàn)有兩臺(tái)量程分別為01600C、01000C的1。0級(jí)溫度檢測(cè)儀表,試問(wèn)應(yīng)該選擇哪臺(tái)儀表更合適?如果兩臺(tái)量程均01000C,精度等級(jí)分別為1.0級(jí)和0.5級(jí),那么又應(yīng)該選擇哪臺(tái)儀表更合適?宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-1679過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)解:因?yàn)閙ax;量程為01000c的100100同為1.0級(jí)儀表,量程為01600C的儀表16儀表,maxSI已經(jīng)能夠滿(mǎn)足110010X2)同為量程為01000C的儀表,精度為1.0皴的儀表10要求;從經(jīng)濟(jì)角度考慮,不必選用0.5級(jí)的儀表。6.(厲:例3-20)現(xiàn)用一支鎳鉻一
27、銅鎳熱電偶測(cè)量某換熱器的溫度,其冷端溫度為30C,顯示儀表為動(dòng)圈儀表、機(jī)械零點(diǎn)為0C,這時(shí)儀表顯示值為400C,若認(rèn)為換熱器的溫度為430C,對(duì)不對(duì)?正確值是多少?解:不對(duì)!熱電偶的熱電勢(shì)是非線(xiàn)性的查表:顯示儀表測(cè)出的毫伏值冷端溫度為30C,E(t,tO)E(t,30)E(400,0)28.943mV熱電偶的熱電勢(shì)E(tO,O)E(30,0)1.801mV查表:小CE(t,O)E(t,30)E(30,0)28.9431.80130.744mV7(厲!習(xí)題3-8)用鎳鉻一鎳硅熱電偶測(cè)量爐溫,其冷端溫度為30C,測(cè)得熱電勢(shì)為33。29mV,求被測(cè)爐子的實(shí)際溫度?解:查鎳鉻一鎳硅熱電偶的分度號(hào)為K的
28、分度表:E(30,0)1.285mVE(t,30)33.29mVE(t,O)ECO)E(30,0)33.291.28534.575Mv宿遷1學(xué)5院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-17-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)8(厲:習(xí)題3-9)某臺(tái)動(dòng)圈式儀表是與鎳鉻一鎳硅熱電偶配套使用的,但錯(cuò)接了鉑銠10鉑熱電偶,儀表指示為201C,(冷端溫度為0C!)問(wèn)實(shí)際溫度為多少?解:查鎳鉻一鎳硅熱電偶的分度號(hào)為K的分度表:查鉑銠10鉑熱電偶的分度號(hào)為S的分度表:;。8C壓力檢測(cè)及儀表3-1壓力檢測(cè)的方法工程上習(xí)慣把垂直作用于作用單位面積上的力稱(chēng)為“壓力”2工程中壓力的表示方式有:表壓、負(fù)壓(真空度)、差壓、絕對(duì)壓力。國(guó)際單位制(SI
29、)定義的壓力的單位是“帕斯卡”1Pa=1N/m、1MPa=106Pa;過(guò)去常用的壓力單位是:1工程大氣壓=1kgf/cm=9.80665x10Pa=0.980665xlOPauO.IMPa2.3-2壓力表的選擇、安裝與校驗(yàn)為了合理、經(jīng)濟(jì)使用儀表,儀表的量程不能選得太大,但為了保證測(cè)量精度,一般被測(cè)壓力的最小值不低于儀表滿(mǎn)量程的1/3為宜;同時(shí)為了延長(zhǎng)彈性元件的使用壽命,避免彈性元件因長(zhǎng)期受力過(guò)大而永久變形,壓力計(jì)的上限值應(yīng)該高于被測(cè)量的最大值(量程的3/42/3),留有余量2儀表精度是根據(jù)工藝生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差A(yù)max來(lái)確定的。不能認(rèn)為選用的儀表精度越高越好,應(yīng)在滿(mǎn)足工藝要求的前提下,
30、盡可能選用精度較低、價(jià)廉耐用的儀表3例:某臺(tái)壓縮機(jī)的出口壓力范圍為2528MPa,測(cè)量絕對(duì)誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地觀察,并能高低限報(bào)警,試正確選用一臺(tái)壓力表,指出型號(hào)、精度與測(cè)量范圍;要求條件為:被測(cè)脈動(dòng)壓力2528MPa,測(cè)量絕對(duì)誤差1MPa,就地觀察、高低限報(bào)警。解:2452脈動(dòng)壓力對(duì)儀表壽命影響很大,故選擇儀表的上限值為:28256MPa若選壓力表的測(cè)量范圍為060MPa則:25MPa/60MPa1/3被測(cè)壓力的最小值不低于滿(mǎn)量程的1/3,下限值也符合要求。另外,根據(jù)測(cè)量誤差的要求,可算得對(duì)儀表允許誤差的要求為:宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-1879過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)故選精度等級(jí)
31、為1.5級(jí)的儀表可以滿(mǎn)足誤差要求。答:根據(jù)就地觀察及能進(jìn)行高低限報(bào)警的要求,可選用YX150型電接點(diǎn)壓力表,測(cè)量范圍為060MPa,精度等級(jí)為1.5級(jí)。4習(xí)題(王-2-12)工藝要求壓力范圍為1.2MPa0.05MPa,可選用的彈簧管壓力表的精度有1.0、1.5、2.0、2.5和4.0五個(gè)等級(jí),可選用的量程規(guī)格有01.6MPa、02.5MPa、04MPa,選用合適的儀表。解:量程選擇:;則;選擇儀表量程為02.5MPa3412被測(cè)壓力變化頻繁時(shí)L6SFS;則;選擇儀表量程為02.5MPa33被測(cè)壓力變化緩慢時(shí):L8SFS3-6儀表精度選擇:Y-150,量程02.5MPa,2精度2.0級(jí)5習(xí)題(
32、王-2-13)反應(yīng)器最大壓力為1.0MPa,允許最大絕對(duì)誤差為0.01MPa?,F(xiàn)用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.6MPa、精度為1級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量,能否滿(mǎn)足要求?若采用一臺(tái)測(cè)量范圍為01.0MPa、精度為1級(jí)的壓力表進(jìn)行測(cè)量,能否滿(mǎn)足要求?解:測(cè)量范圍為01.6MPa、精度為1級(jí)的壓力表:;不能滿(mǎn)足要求100100測(cè)量范圍為01.0Mpa、精度為1級(jí)的壓力表:滿(mǎn)度值等于被測(cè)量值,不能滿(mǎn)足要求6.(王2-14)某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器,其工作壓力范圍為1.01.6MPa,工藝要求就地觀察罐機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-1979過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)選擇儀表量程為025MPa6SFSSFS2.1334測(cè)量值在1.0MPa時(shí)的誤
33、差不得大于5%,則max100%5%1.0aSFS1005100查附錄E:只能選擇型號(hào)為Y-100T,儀表量程為02.5MPa、精度為1。5級(jí)的彈簧管壓力表。7(厲:例3-9)某臺(tái)空壓機(jī)的緩沖器,其工作壓力范圍為1.11.6MPa,工藝要求就地觀察罐機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-2079過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)這塊壓力表合格.4100%100%1.4%1.5%SFS1009測(cè)量穩(wěn)定壓力時(shí),儀表最大量程應(yīng)為測(cè)定值的1.5倍,測(cè)量波動(dòng)壓力時(shí),儀表最大量程應(yīng)為測(cè)定值的2倍。測(cè)空氣、水、蒸汽、油等介質(zhì),用Y型壓力表,其外殼為黑色。測(cè)氨類(lèi)用YA型氨用壓力表,其外殼為黃色。測(cè)氧氣用YD型氧用壓力表,其外殼為天藍(lán)色。2.4流
34、量檢測(cè)及儀表24-1流量指單位時(shí)間機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-21-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)例題與參考題1(厲:例3-12)用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子由密度為7900kq/m的不銹鋼制成,用它來(lái)測(cè)量密度為790kq/m的某液體介質(zhì),當(dāng)儀表讀數(shù)為5m/h時(shí),被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量為多少?TOC o 1-5 h z如果轉(zhuǎn)子由密度為2750kq/m的鋁制成,其他條件不變,被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量為多少?解:介質(zhì)密度修正系數(shù):、KJ3333(ZS)JIQJQ03用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì),當(dāng)儀表讀數(shù)為5m/h時(shí),被測(cè)介質(zhì)的實(shí)際流量為 HYPERLINK l bookmark147 o Current Document KJ(ZS
35、)J(79001000)7900.876(ZJ)S(790079。K0更換轉(zhuǎn)子材料-71m3/hJ0.876QJ HYPERLINK l bookmark151 o Current Document KJ(ZS)J(27501000。:KJb.84-84(zJ)S(2750790)100011Q(厲:例3瞎)用水刻度的轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子由密度為790bkq/m的不銹鋼制成,測(cè)量范圍為b10L/min,用它來(lái)測(cè)量密度為0。831kq/L的苯的流量,測(cè)量范圍為多少?解:KJ(ZS)J(72901000)8310.9(ZJ)S(7290831)10003!(厲例3%4)用轉(zhuǎn)子流量計(jì)測(cè)量氣壓為0o65M
36、Pa、溫度為40C的CO2氣體流量,若流量計(jì)的讀數(shù)為50L/s,求CO2氣體的真實(shí)流量。CO2氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)的密度為1。977kq/m。解:氣體流量的修正公式:本題:QJ3JpJTpOTJ(NL/min)QJOpJTl.2930.6529305099.1宿J遷學(xué)1館70.1機(jī)3電系自動(dòng)化學(xué)科-22-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)5物位檢測(cè)及儀表2.5-1概述物位的含義:包括一一液位:容器中液體介質(zhì)的高低料位:容器中固體物質(zhì)的堆積高度界面:兩種密度不同液體介質(zhì)的分界面的高度物位測(cè)量?jī)x表可分為下列幾種類(lèi)型。靜壓式物位測(cè)量:利用液體或物料對(duì)某定點(diǎn)產(chǎn)生的壓力隨液位高度而變化的原理而工作。浮力式物位測(cè)量:利用
37、浮子所受的浮力隨液位高度而變化的原理工作。電氣式物位測(cè)量:利用敏感元件將物位的變化轉(zhuǎn)換為電量參數(shù)的變化,而得知物位。核輻射式物位測(cè)量:利用核輻射線(xiàn)穿透物料時(shí),核輻射線(xiàn)的透射強(qiáng)度隨物質(zhì)層的厚度而變化的原理進(jìn)行測(cè)量。聲學(xué)式物位測(cè)量:測(cè)量超聲波在物質(zhì)中傳播時(shí)間的長(zhǎng)短,據(jù)此可測(cè)出物位。光學(xué)式物位測(cè)量:利用光波在傳播中可被不同的物質(zhì)界面遮斷和反射的原理測(cè)量物位。25-2差壓式液位變送器1(王:習(xí)題2-25)用差壓變送器測(cè)量某儲(chǔ)罐的液體,差壓變送器安裝位置如圖;導(dǎo)出變送器所測(cè)出的差壓值與液位高度H之間的關(guān)系。變送器零點(diǎn)要不要遷移?為什么?2.(厲:3-17)測(cè)量高溫液體(指它的蒸汽在常溫下要冷凝?。r(shí),經(jīng)
38、常在負(fù)壓管上裝有冷凝罐,這時(shí)用差壓變送器測(cè)量?jī)?chǔ)罐液體的液位時(shí),要不要遷移?如果遷移,遷移量?解:;ppOlgHlghlTOC o 1-5 h z宿遷學(xué)院23機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-23-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)P時(shí)P(0需要零點(diǎn)負(fù)遷移()P時(shí)P(0需要零點(diǎn)負(fù)遷移()h2hl!OSg)!需要零點(diǎn)局移時(shí),(H)g(本題;H0;需要負(fù)遷移,遷移量2h2P12hlh2PgP宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科79宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科79-24-過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)第三章過(guò)程控制儀表0概述控制儀表又稱(chēng)控制器或調(diào)節(jié)器。其作用是把被控變量的測(cè)量值和給定值進(jìn)行比較,得出偏差后,按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算,輸出控制信號(hào),以推動(dòng)執(zhí)行
39、器動(dòng)作,對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)??刂苾x表按工作能源分類(lèi)有:電動(dòng)儀表、氣動(dòng)儀表、自力式儀表控制儀表的發(fā)展基本上分為三個(gè)階段:基地式儀表:將檢測(cè)、控制、顯示功能設(shè)計(jì)在一個(gè)整體。比例控制的特點(diǎn):控制及時(shí)、適當(dāng)。只要有偏差,輸出立刻成比例地變化,偏差越大,輸出的控制作用越強(qiáng);控制結(jié)果存在靜差在實(shí)際的比例控制器中,習(xí)慣上使用比例度P來(lái)表示比例控制作用的強(qiáng)弱。宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-2579過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)所謂比例度就是指控制器輸入偏差的相對(duì)變化值與相應(yīng)的輸出相對(duì)變化值之比,用百分?jǐn)?shù)表示。3.1-3比例積分控制(PI)當(dāng)要求控制結(jié)果無(wú)余差時(shí),就需要在比例控制的基礎(chǔ)上,加積分控制作用。2積分(I)控制:
40、輸出變化量y與輸入偏差e的積分成正比積分控制的特點(diǎn)當(dāng)有偏差存在時(shí),積分輸出將隨時(shí)間增長(zhǎng)(或減?。?;當(dāng)偏差消失時(shí),輸出能保持在某一值上。積分作用具有保持功能,故積分控制可以消除余差。輸出信號(hào)隨著時(shí)間逐漸增強(qiáng),控制動(dòng)作緩慢,故積分作用不單獨(dú)使用若將比例與積分組合起來(lái),既能控制及時(shí),又能消除余差5比例積分(PI)控制:時(shí)域方程,傳遞函數(shù)。3.1-4比例微分控制(PD)1對(duì)于慣性較大的對(duì)象,常常希望能加快控制速度,此時(shí)可增加微分作用。理想微分微分作用能超前控制。在偏差出現(xiàn)或變化的瞬間,微分立即產(chǎn)生強(qiáng)烈的調(diào)節(jié)作用,使偏差盡快地消除于萌芽狀態(tài)之中。微分對(duì)靜態(tài)偏差毫無(wú)控制能力。當(dāng)偏差存在,但不變化時(shí),微分輸
41、出為零,因此不能單獨(dú)使用。必須和P或PI結(jié)合,組成PD控制或PID控制。理想的比例微分控制理想微分作用持續(xù)時(shí)間太短,執(zhí)行器來(lái)不及響應(yīng)。一般使用實(shí)際的比例微分作用。理想微分:;實(shí)際微分:在單位階躍信號(hào)作用下tdeTD5yTD6(厲例題E-12)DDZhlI控制器,比例度,積分時(shí)間TI=0.2min,微分時(shí)間TD=2min,微分放大倍數(shù)KD=10。假定輸出初始值為4mA;在時(shí)施加0.5mA的階躍信號(hào),試寫(xiě)出在該階躍信號(hào)作用下比例、積分、微分輸出的表達(dá)式;計(jì)算時(shí)控制器的輸出信號(hào)值。解:t比例輸出:積分輸P出:II1Ii10.51mA宿遷1學(xué)2院機(jī)電t系自(動(dòng)化學(xué)科TI0.50.260-26-79過(guò)程
42、控制系統(tǒng)試題庫(kù)微分輸出:ID133mA)0(KD/TD)tIi1(10l)e(10/2)(12/60)0.59e1時(shí)控制器的輸出信號(hào)值t12s7?(厲習(xí)題【5-6)DDZ-III控制器,比例度,積分時(shí)間TI=0.4min,微分時(shí)間TD=2.4min,微分放大倍數(shù)KD=10。假定輸出初始值為6mA;在時(shí)施加0.4mA的階躍信號(hào),試寫(xiě)出在該階躍信號(hào)作用下比例、積分、微分輸出的表達(dá)式;計(jì)算時(shí)控制器的輸出信號(hào)值。解:t比例輸出:積分輸出:&微分【I輸出:1Ii10.40.5mA0.8111124Iidt0.40.5mATI0.80.460ID1(KDl)e(KD/TD)tIi1(10l)e(10/0.
43、4)(24/60)0.44.5e1.6時(shí)控制器的輸出信號(hào)值t12smA8?比例積分微分(PlD)I控制9(王:習(xí)題3-6)某比例積分控制器輸入、輸出均為420mA,若將比例度設(shè)為100%,積分時(shí)間TI=2min,穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為5mA,某瞬間,輸入突然增加了0.2mA,試問(wèn)經(jīng)過(guò)5min后,輸出將由5mA變化到多少?(厲:例題5-4)某DDZ-III比例積分控制器,若將比例度設(shè)為100%,積分時(shí)間TI=2min,穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為5mA,某瞬間,輸入突然增加了0.2mA,試問(wèn)經(jīng)過(guò)5min后,輸出將由5mA變化到多少?解:,對(duì)于比例輸入:控制器輸入、輸出均為420mA,比例度某瞬間,輸入突然增加了0.2mA
44、,輸出增量1KP宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科【口IiKP11-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)試問(wèn)經(jīng)過(guò)5min【后,輸出將由5mA變陥U0250.7mATI232模擬式控制器。模擬式控制器用模擬電路實(shí)現(xiàn)控制功能。2、11型(用晶體管)和III型(用集成電路)。2-1DDZ-III型儀表的特點(diǎn)采用統(tǒng)一信號(hào)標(biāo)準(zhǔn),420mADC和15VDC。這種信號(hào)制的主要優(yōu)點(diǎn)是電氣零點(diǎn)不是從零開(kāi)始,容易識(shí)別斷電、斷線(xiàn)等故障。同樣,因?yàn)樽钚⌒盘?hào)電流不為零,可以使現(xiàn)場(chǎng)變送器實(shí)現(xiàn)兩線(xiàn)制。廣泛采用集成電路,儀表的電路簡(jiǎn)化、精度提高、可靠性提高、維修工作量減少??蓸?gòu)成安全火花型防爆系統(tǒng),用于危險(xiǎn)現(xiàn)場(chǎng)。7979797933數(shù)字PID控制器
45、1數(shù)字調(diào)節(jié)器的特點(diǎn)是采樣一次、計(jì)算一次。必須把連續(xù)方程用離散方程表示。第n次米樣時(shí):11ynen綜合實(shí)用簡(jiǎn)答題i綜合實(shí)用簡(jiǎn)答題iOnenen1位式控制是怎樣的?答:位式控制是斷續(xù)控制控制器輸出接點(diǎn)信號(hào),如雙位控制、三位控制。雙位控制器只有兩個(gè)輸出值,相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)只有開(kāi)和關(guān)兩個(gè)極限位置,因此又稱(chēng)開(kāi)關(guān)控制。被控溫度在TO上下振蕩,無(wú)法穩(wěn)定。三位控制控制器有三個(gè)輸出位值,可以控制兩個(gè)繼電器。溫度三位控制效果:溫度偏差大時(shí),升溫速度快;溫度偏差小時(shí),小幅調(diào)整。2DDZ-III基型調(diào)節(jié)器有哪幾部分組成?答:DDZ-III基型調(diào)節(jié)器的主要由輸入電路、給定電路、PID運(yùn)算電路、自動(dòng)與手動(dòng)(硬手動(dòng)和軟手動(dòng))
46、切換電路、輸出電路及指示電路等組成。DDZ-III基型調(diào)節(jié)器的軟手動(dòng)與硬手動(dòng)有什么區(qū)別?各用在什么場(chǎng)合?答:軟手動(dòng)時(shí):調(diào)節(jié)器的輸出是隨著時(shí)間按一定的速度增加或減少;硬手動(dòng)時(shí):調(diào)節(jié)器的輸出數(shù)值完宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-28-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)全由硬手動(dòng)操作桿的位置所決定。通常情況下,都是用軟手動(dòng)操作扳鍵進(jìn)行手動(dòng)操作的,這樣的控制比較平穩(wěn)、精細(xì);只有當(dāng)要求給出恒定不變的操作信號(hào),或者在緊急時(shí)刻要一下子就控制到“安全開(kāi)度”等情況下,才使用軟手動(dòng)。什么叫控制器的無(wú)擾動(dòng)切換?答:基型模擬調(diào)節(jié)器一般都具備自動(dòng)與手動(dòng)兩種功能;在進(jìn)行自動(dòng)與手動(dòng)兩種功能切換時(shí),在切換瞬間,應(yīng)保持控制器的輸出不變,這樣保證
47、執(zhí)行器的位置在切換過(guò)程中不至于突變、不會(huì)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程引起附加的擾動(dòng),著稱(chēng)為“無(wú)擾動(dòng)切換”。什么是調(diào)節(jié)器的正作用、反作用?調(diào)節(jié)器的正作用:(偏差=測(cè)量值一給定值)增加、調(diào)節(jié)器輸出增加;調(diào)節(jié)器的反作用:(偏差=給定值一測(cè)量值)增加、調(diào)節(jié)器輸出增加。從控制器的發(fā)展及結(jié)構(gòu)原理來(lái)看,主要有哪幾種類(lèi)型?(1)基地式儀表:將檢測(cè)、顯示、控制、乃至記錄功能設(shè)計(jì)在一個(gè)整體機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-29-過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)6試寫(xiě)出微分控制規(guī)律的輸入e與輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式。理想微分控制規(guī)律的輸入e與輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式;如果輸入偏差為一單位階躍作用,則實(shí)際微分控制規(guī)律在單位階躍作用下的輸入e與輸出的數(shù)學(xué)表達(dá)式ttdDz-Hi型組合
48、儀表習(xí)題擇選)tP1DDZ-III基型調(diào)節(jié)器,輸入信號(hào)階躍變化了0。5mA時(shí),其輸出信號(hào)由6mA變化到7mA,試求調(diào)節(jié)器的比例放大系數(shù)KP與比例度。解:DDZ-III基型調(diào)節(jié)器的輸入、輸出均為420mA,所以:;。50一臺(tái)0DdZ麵型溫度控制器,測(cè)量的全量程為1b800。,當(dāng)溫度階躍變化了40C時(shí),控制器的輸出由6mA變化到8mA,試求控制器的比例度。解:e/(xmaxxmin)40/8001/200.440%P一臺(tái)DdZEHI型溫度控制器,測(cè)量的全量程為01000C,當(dāng)溫度階躍變化了40C時(shí),控制器的比例度,試求控制器的輸出變化。解,=50%e/(xmaxxmin)p/(pmaxpmin)(
49、50%,e40/xmax。也8A0。5/16ZPmaxPmin宿豐1學(xué)院1機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-30-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)DDZ-III比例積分控制器,若將比例度設(shè)為50%,積分時(shí)間TI=2min,穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為5mA,某瞬間,輸入突然增加了0.2mA,試問(wèn)經(jīng)過(guò)5min后,輸出將由5mA變化到多少?解:,對(duì)于比例輸入:控制器輸入、輸出均為420mA,比例度某瞬間,輸入突然增加了0.2mA,輸出增量1KPIOKPIiKPIitTI試問(wèn)經(jīng)過(guò)5min【后,隔出將由i5mA變化到51.4mATI20.5DDZ-III比例積分控制器,若將比例度設(shè)為200%,穩(wěn)態(tài)時(shí)輸出為5mA,某瞬間,輸入突然增加了0.5m
50、A,試問(wèn)經(jīng)過(guò)30s后,輸出將由5mA變化到6mA,試問(wèn)積分時(shí)間TI=多少?解,,輸出增量IOKPIiKPIitTI6P一臺(tái)ddZ-iiI型溫度控制器,測(cè)量的全量程為20。1200。,當(dāng)溫度給定值由800C階躍變化到了850C時(shí),控制器的輸出由12mA變化到16mA,試求控制器的比例度及放大倍數(shù);該控制器屬于正作用還是反作用?解,;min)e/(xmaxxmin)p/(pmaxp()()4/16800)/120020050/1000100%100%20%(1612)/204由于DDZ-III型溫度控制器的輸入與輸出都是420mA的統(tǒng)一信號(hào),所以:KP1因?yàn)椋 罢{(diào)節(jié)器的反作用:(偏差=給定值一測(cè)量
51、值)增加、調(diào)節(jié)器輸出增加,,故該控制器為反作用!7臺(tái)DDZ-II型液位控制器,其液位的測(cè)量范圍為0.51.2m,比例度為40%。當(dāng)液位為0.9m時(shí),控制器的輸出為5mA。試問(wèn)液位變化到lm時(shí),控制器的輸出為多少?該控制器屬于正作用或是反作宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-3179過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)用該怎樣?解:因?yàn)椋篹/(xmaxxmin)p/(pmaxpmin)pmaxpminlxmaxxmiN所以.調(diào)節(jié)器的正作用I:(差=測(cè)量值一給定值)(增加、調(diào)節(jié)器輸出增加;p調(diào)節(jié)器的反作用.(偏差=給定值一測(cè)量值)增加、調(diào)節(jié)器輸出增加;P&6mAppOp1.4mA宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-3279過(guò)程控制系統(tǒng)
52、試題庫(kù)第四章執(zhí)行器與安全柵1執(zhí)行器1執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)中的重要組成部分,它將控制器送來(lái)的控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成執(zhí)行動(dòng)作,從而操縱進(jìn)入設(shè)備的能量,將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-33-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)于閥芯的形狀。常用的調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有四種.(1)直線(xiàn)特性、(2)等百分比(對(duì)數(shù))特性、(3)快開(kāi)特性、(4)拋物線(xiàn)特性調(diào)節(jié)閥的工作流量特性.實(shí)際使用時(shí),調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中。管道對(duì)流體的阻力隨流量而變化,閥前后壓差也是變化的,這時(shí)流量特性會(huì)發(fā)生畸變。為了表示調(diào)節(jié)閥兩端壓差A(yù)PT的變化范圍,以閥權(quán)度s表示調(diào)節(jié)閥全開(kāi)時(shí),閥前后最小壓差PTmin與總壓力厶P之比
53、。5調(diào)節(jié)閥的流通能力用流量系數(shù)C值表示。流量系數(shù)C的定義.在閥兩端壓差100kPa,流體為水(10Kg/m)的條件下,閥門(mén)全開(kāi)時(shí)每小時(shí)能通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流體流量(m/h)。例如,某一閥門(mén)全開(kāi)、閥兩端壓差為lOOkPa時(shí),流經(jīng)閥的水流量為20m/h,則該調(diào)節(jié)閥的流量系數(shù)為:C=20。在調(diào)節(jié)閥技術(shù)手冊(cè)上,給出了各種閥門(mén)的口徑和流通能力C,供用戶(hù)查閱。實(shí)際應(yīng)用中閥門(mén)兩端壓差不一定是lOOkPa,流經(jīng)閥門(mén)的流體也不一定是水,因此必須換算。液體流量系數(shù)C值的計(jì)算:CQ3333氣體、蒸汽C值的計(jì)算:6(PPT例)CkQ2安全柵42-1安全防爆的基本概念1安全柵(又稱(chēng)防爆柵)是防止危險(xiǎn)電能從控制系統(tǒng)信號(hào)線(xiàn)進(jìn)入現(xiàn)
54、場(chǎng)儀表的安全保護(hù)器。不同的危險(xiǎn)等級(jí)對(duì)電氣設(shè)備的防爆要求不同,煤礦井下用電氣設(shè)備屬I(mǎi)類(lèi)設(shè)備;有爆炸性氣體的工廠(chǎng)用電氣設(shè)備屬I(mǎi)I類(lèi)設(shè)備;有爆炸性粉塵的工廠(chǎng)用電氣設(shè)備屬I(mǎi)II類(lèi)設(shè)備。對(duì)于II類(lèi)電氣設(shè)備,電路電壓限制在30VDC時(shí),各種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級(jí)。2-2安全火花防爆系統(tǒng)電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計(jì)就開(kāi)始考慮防爆,把電路在TOC o 1-5 h z短路、開(kāi)路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn)火能量之下,則此儀表稱(chēng)為安全火花防爆宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-34-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)儀表。安全火花防爆儀表只能保證本儀表機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-35-79過(guò)
55、程控制系統(tǒng)試題庫(kù)為什么說(shuō)百分比特性又叫對(duì)數(shù)特性?與直線(xiàn)特性比較,它有什么特點(diǎn)?簡(jiǎn)答:等百分比(對(duì)數(shù))流量特性:?jiǎn)挝幌鄬?duì)行程變化所引起的相對(duì)流量變化與此點(diǎn)的相對(duì)開(kāi)度成對(duì)數(shù)關(guān)系:-1)L等百分比(1對(duì)數(shù))流量特性曲線(xiàn)斜率(放大系數(shù))隨行程的增大而增大。流量小時(shí),流量變化小;流量大時(shí),流量變化大。等百分比閥在各流量點(diǎn)的放大系數(shù)不同,但對(duì)流量的控制力卻是相同的。直線(xiàn)閥的流量放大系數(shù)在任何一點(diǎn)上都是相同的,但其對(duì)流量的控制力卻是不同的。什么叫調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍?在串聯(lián)管道中可調(diào)范圍為什么會(huì)變化?簡(jiǎn)答:控制閥的可調(diào)范圍或可調(diào)比R,為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量的比值。,其中Qmin不是指閥門(mén)全關(guān)時(shí)的泄
56、漏量,而是閥門(mén)能平穩(wěn)控制的最小流量,約為最大流量的2-4%o一般閥門(mén)的可調(diào)比R=30。在串聯(lián)管道中,因?yàn)殡S著流量的增加,管道上的壓力損失增加,使得閥全開(kāi)時(shí)的流量Qmax降低、可調(diào)范圍降低。5什么是串聯(lián)管道中的閥阻比S?S值的變化為什么會(huì)使理想流量特性發(fā)生變化?簡(jiǎn)答:閥阻比S表示存在管道阻力的情況下,閥門(mén)全開(kāi)時(shí),閥門(mén)前后的最小壓差與系統(tǒng)總壓差p0之比:oPmm存在管道阻力的情況下,Rn可調(diào)范圍減小。隨著S的減小,直線(xiàn)特性漸漸趨近于快開(kāi)特性,等百分比特性漸漸趨近于直線(xiàn)特性。閥阻比S的值愈小,流量特性變形的程度愈大。實(shí)際使用中,一般S的值不低于0.3o宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-36-79過(guò)程控制系統(tǒng)
57、試題庫(kù)6什么是控制閥的流量系數(shù)C(KV)?如何選擇控制閥的口徑?簡(jiǎn)答:控制閥的流量系數(shù)C(KV)的大小直接反映了流體通過(guò)控制閥的最大能力!流量系數(shù)C的定義:在閥兩端壓差lOOkPa,流體為水(1000Kg/m)的條件下,閥門(mén)全開(kāi)時(shí)每小時(shí)能通過(guò)調(diào)節(jié)閥的流體流量(m/h)o選擇控制閥口徑的步驟:根據(jù)生產(chǎn)能力、設(shè)備負(fù)荷,決定控制閥最大流量qVmax;根據(jù)所選定的流量特性及系統(tǒng)特點(diǎn)選定的值,然后計(jì)算閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的壓差;根據(jù)流通能力計(jì)算公式,求得最大流量時(shí)的流量系數(shù)Cmax根據(jù)求得的流量系數(shù)Cmax,在所選用的產(chǎn)品型號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)系列中選用大于Cmax并最接近Cmax的C值,從而選取閥門(mén)口徑。驗(yàn)證控制閥門(mén)的開(kāi)度
58、與可調(diào)比;7什么叫氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥的氣開(kāi)式與氣關(guān)式?起選擇的原則是什么?簡(jiǎn)答:氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在氣壓信號(hào)中斷后閥門(mén)會(huì)復(fù)位。無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥全開(kāi),隨著信號(hào)增大,閥門(mén)逐漸關(guān)小的稱(chēng)為氣關(guān)式。反之,無(wú)壓力信號(hào)時(shí)閥全閉,隨著信號(hào)增大,閥門(mén)逐漸開(kāi)大稱(chēng)的為氣開(kāi)式閥門(mén)氣開(kāi)氣關(guān)式的選擇原則:當(dāng)控制信號(hào)中斷時(shí),閥門(mén)的復(fù)位位置能使工藝設(shè)備處于安全狀態(tài)8電動(dòng)儀表怎樣才能用于易燃、易爆場(chǎng)所?安全火花是什么概念?簡(jiǎn)答:電動(dòng)儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計(jì)就開(kāi)始考慮防爆,把電路在短路、開(kāi)路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn)火能量之下,則此儀表稱(chēng)為安全火花防爆儀表煤礦井下用電氣設(shè)備屬I(mǎi)類(lèi)設(shè)備;有爆炸性氣體的工廠(chǎng)
59、用電氣設(shè)備屬I(mǎi)I類(lèi)設(shè)備;有爆炸性粉塵的工廠(chǎng)用電氣設(shè)備屬I(mǎi)II類(lèi)設(shè)備。對(duì)于II類(lèi)電氣設(shè)備,電路電壓限制在30VDC時(shí),各種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級(jí)。30V、70mA宿遷學(xué)院機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-377933過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)第五章被控過(guò)程的數(shù)學(xué)模型0引言1控制系統(tǒng)的控制過(guò)程品質(zhì)主要取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)中各組成環(huán)節(jié)的特性前幾章的討論中,我們已知變送器和執(zhí)行器的特性是比例關(guān)系、控制器的特性由控制規(guī)律決定。本章討論被控對(duì)象的特性51被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的作用與要求1.在經(jīng)典控制理論中,被控對(duì)象的特性一般用單輸入、單輸出的數(shù)學(xué)模型描述。最常用的是傳遞函數(shù)。2傳遞函數(shù)是指用拉氏變換式表示的對(duì)象特性。2
60、建立被控過(guò)程數(shù)學(xué)模型的基本方法求對(duì)象的數(shù)學(xué)模型有兩條途徑:機(jī)理法、測(cè)試(實(shí)驗(yàn))法2機(jī)理法:根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)電系自動(dòng)化學(xué)科-38-79過(guò)程控制系統(tǒng)試題庫(kù)機(jī)理建模步驟:從水槽的物料平衡關(guān)系考慮,找出表征h與Q1關(guān)系的方程式。寫(xiě)成標(biāo)準(zhǔn)形式T進(jìn)行拉氏變換傳遞函數(shù)為:dhhK1dtH(s)Kl(s)Ts1階躍響應(yīng):RsQIhTARs1Q2對(duì)象的特性參數(shù)K、T反映了對(duì)象的物理本質(zhì)。容量系數(shù)(液容)A反映對(duì)象存儲(chǔ)能量的能力;如水槽面積A,它影響時(shí)間常數(shù)T的大小。阻力系數(shù)(液阻)RS反映對(duì)象對(duì)物料或能量傳遞的阻力;如閥門(mén)阻力系數(shù)RS,它影響放大系數(shù)K的大小。4.被控過(guò)程的自衡特性與單容貯液箱液位過(guò)程II從一階
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