過程控制與自動化儀表第三版課后答案

第1章思考題與習題

1.基本練習題

（1）簡述過程控制的特點。

答：

1.控制對象復(fù)雜、控制要求多樣

2.控制方案豐富

3.控制多屬慢過程參數(shù)控制

4.定值控制是過程控制的一種主要控制形式

5.過程控制系統(tǒng)由規(guī)范化的過程檢測控制儀表組成

（2）什么是過程控制系統(tǒng)？試用方框圖表示其一般組成。

答：

過程控制系統(tǒng)：一般是指工業(yè)生產(chǎn)過程中自動控制系統(tǒng)的變量是溫度、壓力、流量、

液位、成份等這樣一些變量的系統(tǒng)。

過程控制系統(tǒng)的一般性框圖如圖所示：

圖1-1過程控制系統(tǒng)的一般性框圖

（3）單元組合式儀表的統(tǒng)一信號是如何規(guī)定的？

答：

各個單元模塊之間用統(tǒng)一的標準信號進行聯(lián)絡(luò)。

1）模擬儀表的信號:氣動0.02~0.1MPa；電動HI型：4~20mADC或廣5VDC。

2）數(shù)字式儀表的信號：無統(tǒng)一標準。

（4）試將圖1-2加熱爐控制系統(tǒng)流程圖用方框圖表示。

答：

加熱爐控制系統(tǒng)流程圖的方框圖如圖1-3所示：

圖1-3加熱爐過程控制系統(tǒng)流程方框圖

（5）過程控制系統(tǒng)的單項性能指標有哪些？各自是如何定義的？

答：

1）單項性能指標主要有：衰減比、超調(diào)量與最大動態(tài)偏差、靜差、調(diào)節(jié)時間、振蕩

頻率、上升時間和峰值時間等。

2）各自定義為：

衰減比：等于兩個相鄰的同向波峰值之比n；

超調(diào)量：第一個波峰值%與最終穩(wěn)態(tài)值y（oo）之比的百分數(shù)：

b="-xl00%

y（8）

最大動態(tài)偏差A(yù)：在設(shè)定值階躍響應(yīng)中，系統(tǒng)過渡過程的第一個峰值超出穩(wěn)態(tài)值的幅

度；

靜差，也稱殘余偏差C：過渡過程結(jié)束后，被控參數(shù)所達到的新穩(wěn)態(tài)值y（00）與設(shè)

定值之間的偏差c稱為殘余偏差，簡稱殘差；

調(diào)節(jié)時間小系統(tǒng)從受干擾開始到被控量進入新的穩(wěn)態(tài)值的±5%（±2%）范圍內(nèi)所

需要的時間；

振蕩頻率叼：過渡過程中相鄰兩同向波峰（或波谷）之間的時間間隔叫振蕩周期或

工作周期，其倒數(shù)稱為振蕩頻率；

上升時間乙：系統(tǒng)從干擾開始到被控量達到最大值時所需時間；

峰值時間：過渡過程開始至被控參數(shù)到達第一個波峰所需要的時間。

（6）誤差積分指標有什么缺點？怎樣運用才較合理？

答：

誤差積分指標存在的缺點是不能保證控制系統(tǒng)具有合適的衰減率。因此，通常先確定

衰減率，然后再考慮使某種誤差積分為最小。

（7）簡述過程控制系統(tǒng)的設(shè)計步驟。

答：

過程控制系統(tǒng)設(shè)計的主要步驟：

1.確定控制目標；

2.選擇被控參數(shù)；

3.選擇控制量；

4.確定控制方案；

5.選擇控制策略；

6.選擇執(zhí)行器；

7.設(shè)計報警和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)；

8.系統(tǒng)的工程設(shè)計；

9.系統(tǒng)投運、調(diào)試和整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。

（8）通常過程控制系統(tǒng)可分為哪幾種類型？試舉例說明。

答：

過程控制系統(tǒng)按結(jié)構(gòu)不同主要分為三類：

1.反饋控制系統(tǒng)：反饋控制系統(tǒng)是根據(jù)被控參數(shù)與給定值的偏差進行控制的，最終

達到或消除或減小偏差的目的，偏差值是控制的依據(jù)。它是最常用、最基本的過程控制系

統(tǒng)。

2.前饋控制系統(tǒng)：前饋控制系統(tǒng)是根據(jù)擾動量的大小進行控制的，擾動是控制的依

據(jù)。由于沒有被控量的反饋，所以是一種開環(huán)控制系統(tǒng)。由于是開環(huán)系統(tǒng)，無法檢查控制

效果，故不能單獨應(yīng)用。

3.前饋一反饋控制系統(tǒng)：前饋控制的主要優(yōu)點是能夠迅速及時的克服主要擾動對被

控量的影響，而前饋一反饋控制利用反饋控制克服其他擾動，能夠使被控量迅速而準確地

穩(wěn)定在給定值上，提高控制系統(tǒng)的控制質(zhì)量。

舉例說明：在鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)中，將蒸汽流量作為前饋信號，汽包水位作為主

被控參數(shù)，給水流量作為副被控參數(shù)，構(gòu)成了前饋-反饋串級控制系統(tǒng)。

（9）兩個流量控制系統(tǒng)如圖1-4所示。試分別說明它們是屬于什么系統(tǒng)？并畫出各

自的系統(tǒng)框圖。

液體

液體

系統(tǒng)2

圖1-4兩個流量控制回路示意圖

圖廠5兩個流量控制回路方框圖

（10）只要是防爆儀表就可以用于有爆炸危險的場所嗎？為什么？

答：

1）不是這樣。

2）比如對安全火花型防爆儀表，還有安全等級方面的考慮等。

（11）構(gòu)成安全火花型防爆控制系統(tǒng)的儀表都是安全火花型的嗎？為什么？

答：

1）是的。

2）因為安全火花型防爆系統(tǒng)必備條件之一為：現(xiàn)場儀表必須設(shè)計成安全火花型。

2.綜合練習題

（1）簡述圖1-6所示系統(tǒng)的工作原理，畫出控制系統(tǒng)的方框圖并寫明每一方框圖的

輸入/輸出變量名稱和所用儀表的名稱。

圖1-6控制系統(tǒng)流程圖

答：

1）圖為液位控制系統(tǒng)，由儲水箱（被控過程）、液位檢測器（測量變送器）、液位控

制器、調(diào)節(jié)閥組成的反饋控制系統(tǒng)，為了達到對水箱液位進行控制的目的，對液位進行檢

測，經(jīng)過液位控制器來控制調(diào)節(jié)閥，從而調(diào)節(jié)Qi（流量）來實現(xiàn)液位控制的作用。

2）框圖如圖1-7所示：

圖1-7控制系統(tǒng)框圖

3）控制器輸入輸出分別為：設(shè)定值與反饋值之差e（t）、控制量u（t）；執(zhí)行器輸入輸

出分別為：控制量u（t）、操作變量Q（t）；被控對象的輸入輸出為：操作變量Q（t）、

擾動量Q（t）,被控量打；所用儀表為：控制器（例如PID控制器）、調(diào)節(jié)閥、液位測

量變送器。

（2）什么是儀表的信號制？通常，現(xiàn)場與控制室儀表之間采用直流電流信號、控制

室內(nèi)部儀表之間采用直流電壓信號，這是為什么？

答：

1）儀表的信號制是指在成套系列儀表中，各個儀表的輸入/輸出信號均采用某種統(tǒng)一

的標準形式，使各個儀表間的任意連接成為可能。

2）通常，現(xiàn)場與控制室儀表之間采用直流電流信號：因為直流比交流干擾少、直流

信號對負載的要求簡單，而且電流比電壓更利于遠傳信息。

控制室內(nèi)部儀表之間采用直流電壓信號：因為任何一個儀表拆離信號回路都不會影響

其他儀表的運行，同時，各個儀表具有公共接地點，可以共用一個直流電源。

（3）某化學反應(yīng)過程規(guī)定操作溫度為80±5℃,最大超調(diào)量小于或等于5%,要求

設(shè)計的定值控制系統(tǒng)，在設(shè)定值作最大階躍干擾時的過渡過程曲線如圖1-8所示。要求:

1）計算該系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差、衰減比、最大超調(diào)量和過渡過程時間；

2）說明該系統(tǒng)是否滿足工藝要求。

圖「8設(shè)定值干擾的過渡過程曲線示意圖

答：

1）由上圖可得貝8）=81℃,設(shè)定值r=80℃,81=85-81=4,82=82-81=1

穩(wěn)態(tài)誤差e（8）=r-貝8）=80。81℃=-1℃

B4

衰減比：H=—=—=4:1,

B21

最大超調(diào)量：b=六。x100%=生迎X100%=4.938%

y（oo）81

過渡過程時間ts：大概在18min左右。

2）雖然該系統(tǒng)最大超調(diào)滿足要求，然而在規(guī)定操作溫度為80℃,而最后趨于穩(wěn)定的

值卻為81℃,因此不滿足工藝要求。

（4）圖1-9所示為一類簡單鍋爐汽泡水位控制流程圖，試畫出該控制系統(tǒng)框圖，并

說明其被控過程、被控參數(shù)、控制參數(shù)和干擾參數(shù)各是什么？

I

圖1-9鍋爐汽泡水位控制流程圖

答：

1）控制系統(tǒng)框圖如圖1-10所示：

I蒸汽流量變化

圖1-10鍋爐汽泡水位控制框圖

2）被控過程：加熱器+汽包；

被控參數(shù)：汽包水位；

控制參數(shù)：上水流量；

干擾參數(shù)：蒸汽流量變化。

3.設(shè)計題

（1）舉出你所見到的過程控制系統(tǒng)的實例，并指明其被控過程、被控參數(shù)、控制參

數(shù)（或控制介質(zhì)）、干擾作用，畫出其控制流程圖和系統(tǒng)方框圖。

略

（2）試舉你所見到的前饋-反饋復(fù)合控制系統(tǒng)的實例，畫出其控制流程圖和系統(tǒng)方框

圖。

略

第2章思考題與習題

1.基本練習題

（1）簡述過程參數(shù)檢測在過程控制中的重要意義以及傳感器的基本構(gòu)成。

答：

1）過程控制通常是對生產(chǎn)過程中的溫度、壓力、流量、成分等工藝參數(shù)進行控制，

使其保持為定值或按一定規(guī)律變化，以確保產(chǎn)品質(zhì)量的生產(chǎn)安全，并使生產(chǎn)過程按最優(yōu)化

目標進行。要想對過程參數(shù)實行有效的控制，首先要對他們進行有效的檢測，而如何實現(xiàn)

有效的檢測，則是有檢測儀表來完成。檢測儀表是過程控制系統(tǒng)的重要組成部分，系統(tǒng)的

控制精度首先取決與檢測儀表的精度。檢測儀表的基本特性和各項性能指標又是衡量檢測

精度的基本要素。

2）傳感器的基本構(gòu)成：通常是由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、電源及信號調(diào)理/轉(zhuǎn)換電路組

成。

（2）真值是如何定義的？誤差有哪些表現(xiàn)形式？各自的意義是什么？儀表的精度與

哪種誤差直接有關(guān)？

答：

1）真值指被測物理量的真實（或客觀）取值。

2）誤差的各表現(xiàn)形式和意義為：

最大絕對誤差:絕對誤差是指儀表的實測示值1與真值%的差值,記為/,如式（2-1）

所示：

A=x-xa（2-1）

相對誤差：相對誤差一般用百分數(shù)給出，記為5,如式（2-2）所示：

5=Ax100%（2-2）

x,

引用誤差：引用誤差是儀表中通用的一種誤差表示方法。它是相對儀表滿量程的一種

誤差，一般也用百分數(shù)表示，記為如式（2-3）所示：

A

y=--------------xlOO%(2-3)

X—X

maxmin

式中，X則儀表測量范圍的上限值；儀表測量范圍的下限值。

基本誤差：基本誤差是指儀表在國家規(guī)定的標準條件下使用時所出現(xiàn)的誤差。

附加誤差附加誤差是指儀表的使用條件偏離了規(guī)定的標準條件所出現(xiàn)的誤差。

3）儀表的精度與最大引用誤差直接有關(guān)。

（3）某臺測溫儀表測量的上下限為500℃~1000℃,它的最大絕對誤差為土2℃,試

確定該儀表的精度等級；

答：

根據(jù)題意可知：最大絕對誤差為±2℃

則精度等級S=±二X100%=±0.4%

500

所以儀表精度等級為0.4級

（4）某臺測溫儀表測量的上下限為100℃~1000℃,工藝要求該儀表指示值的誤差不

得超過±2℃,應(yīng)選精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求？

答：

由題可得：儀表精度等級至少為0.001級?；蛘?.002

（5）有一臺DDZ-III型兩線制差壓變送器，已知其量程為20~100kPa,當輸入信號為

40kPa和80kPa時，變送器的輸出分別是多少？

答：

由題可得：變送器輸出的分別是8mA和16mA。

（6）設(shè)有某DDZ-III型毫伏輸入變送器，其零點遷移值％0=6mVDC,量程為12mV

DCo現(xiàn)已知變送器的輸出電流為12mADC。試問：被測信號為多少毫伏？

答：

由題可得：被測信號為12毫伏。

（7）智能溫度變送器有哪些特點？簡述TT302溫度變送器的工作原理。

答：

1)智能溫度變送器特點為:

a)通用性強；

b)使用靈活；

c)多種補償校正功能；

d)控制功能；

e)通信功能；

f)自診斷功能；

2）TT302溫度變送器的工作原理：

a）在結(jié)構(gòu)上，它由輸入模板、主電路模板和顯示器三部分組成。其中，輸入模板由

多路轉(zhuǎn)換器（MUX）、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換器和隔離部分組成。主板由微處理器系統(tǒng)、

通信控制器、信號整形電路、本機調(diào)整和電源等組成，它是變送器的核心部件。顯示器為

液晶式微功耗數(shù)字顯示器，可顯示四位半數(shù)字和五位字母。

b）軟件分為系統(tǒng)程序和功能模塊兩大部分。系統(tǒng)程序使變送器各硬件電路能正常工

作并實現(xiàn)所規(guī)定的功能，同時完成各部分之間的管理；功能模塊提供了各種功能，用戶可

以通過選擇以實現(xiàn)所需要的功能。

（8）1151智能式差壓變送器有哪些特點？它的硬件構(gòu)成有哪幾部分？

答：

1）1151智能式差壓變送器具有如下特點：

a）測量精度高，基本誤差僅為±0.1%,而且性能穩(wěn)定、可靠；

b）具有溫度、靜壓補償功能，以保證儀表精度；

c）具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信；

d）具有數(shù)字微調(diào)、數(shù)字阻尼、通信報警、工程單位換算和有關(guān)信息的存儲等功能。

2）硬件構(gòu)成分為6部分：傳感器部分，A/D轉(zhuǎn)換器，CPU,HART通信部分，數(shù)/模轉(zhuǎn)

換及電壓調(diào)整電路，監(jiān)控電路。

（9）溫度變送器接受直流毫伏信號、熱電偶信號和熱電阻信號時有哪些不同？

答：

直流毫伏信號與熱電偶信號的兩點區(qū)別是輸入信號由直流毫伏信號變?yōu)闊犭娕嫉臒?/p>

電動勢信號，該信號會隨熱電偶冷端溫度的變化而變化，因而需要對其進行矯正，其矯正

電壓由銅電阻變化的阻值來提供。而熱電阻信號由于其他不同：它用三限制接入電路取代

了冷端溫度補償電路。對銷電阻測溫進行了非線性校正。非線性校正不是采用折線擬合方

法而是采用正反饋方法。

（10）什么叫壓力？表壓力、絕對壓力、負壓力之間有何關(guān)系？

答：

所謂的壓力是指垂直作用與單位面積上的力。表壓力是指絕對壓力與當?shù)卮髿鈮毫χ?/p>

差。絕對壓力是指相對于絕對真空所測量得到的壓力。負壓是指絕對壓力小于大氣壓力之

時，大氣壓力與絕對壓力之差。

（11）體積流量、質(zhì)量流量、瞬時流量和累積流量的含義各是什么？

答：

體積流量是以體積表示的瞬時流量。質(zhì)量流量是以質(zhì)量表示的瞬時流量。瞬時流量和

累積流量可以用體積表示，也可以用重量或質(zhì)量表示。

瞬時流量：單位時間內(nèi)流過工藝管道某截面積的流體數(shù)量。

累積流量：某一段時間內(nèi)流過工藝管道某截面積的流體總量。

（12）某被測溫度信號在40~80℃范圍內(nèi)變化，工藝要求測量誤差不超過±1%,現(xiàn)

有兩臺測溫儀表，精度等級均為0.5級，其中一臺儀表的測量范圍為0~100℃,另一臺儀

表的測量范圍為0~200℃,試問：這兩臺儀表能否滿足上述測量要求？

答：

由題可得：這兩臺儀表均不能滿足上述測量要求。

（13）熱電偶測溫時為什么要進行冷端溫度補償？其補償方法常采用哪幾種？

答：

1）只有當熱電偶的冷端溫度恒定時，其熱電動勢才是單值函數(shù)。依據(jù)等值替換原理

制成的補償導(dǎo)線，雖然可以將冷端延伸到溫度相對穩(wěn)定的地方，但還不能保持絕對不變。

因此，為了消除冷端溫度不為零或變化時對測量精度的影響，可以進行冷端溫度校正。

2）補償方法常采用查表校正法和電橋補償法。

（14）熱電阻測溫電橋電路中的三線制接法為什么能減小環(huán)境溫度變化對測溫精度

的影響？

答：

三線制接法就是在熱電阻根部的一端引出一根導(dǎo)線，而在另一端引出兩根導(dǎo)線，分別

與電橋中的相關(guān)元件相接。這種接法可利用電橋平衡原理較好的消除導(dǎo)線電阻的影響，所

以這種接法是目前工業(yè)過程中最常用的接線方式。

2.綜合練習題

（1）某一標定為100~600℃的溫度計出廠前經(jīng)校驗，各點的測量結(jié)果值如下:

被校表讀數(shù)/七100150200250300400500600

標準表讀數(shù)/C102149204256296403495606

1）試求該儀表的最大絕對誤差。

2）確定該儀表的精度等級。

3）經(jīng)過一段時間使用后，儀表的最大絕對誤差為±7℃,問此時儀表的精度等級為

多少？

答：

1）儀表的最大絕對誤差為：±6℃。

2）根據(jù)b=±±義100%=±1.2%,可知：儀表的精度等級1.2級。

500

3）此時儀表的精度等級不變，仍然為1.2級。

（2）用分度號PtlOO的熱電阻測溫，卻錯查了Cu50的分度表，得到的溫度是250℃。問實際溫

度是多少？

答：

根據(jù)題意可知：實際溫度為-1208C。

(3)若被測壓力的變化范圍為0.5~1.4MPa,要求測量誤差不大于壓力示值的±5%,

可供選用的壓力表規(guī)格：量程為0~1.6MPa,0~2.5MPa,0~4MPa,精度等級為1.0、1.5、

2.5o試選擇合適量程和精度的壓力表。

答：

根據(jù)題意可知：

最大測量誤差為Amax=1.4X(±5%)=+0.07Mpa

1)量程確定：

應(yīng)滿足工作最大壓力小于儀表量程的2/3處，即1.4MPaX3/2=2.1MPa

可以選量程為。?2.5MPa的彈簧壓力表。

2)精度等級確定：

求出基本誤差，以確定滿足要求的精度等級。

3=±222x100%=±2.8%，允許的精度等級為2.5級。

2.5

綜上分析，選擇量程為0?2.5MPa,精度等級為2.5級的彈簧壓力表。

該表的最大絕對誤差：Amax=2.5X(+2.5%)=+0.0625MPa,<0,07MPa

所以滿足要求。

(4)已知某負溫度系數(shù)熱敏電阻，在溫度為298K時阻值以彳)=3144Q；當溫度為

303K時阻值A(chǔ)(7p=2772Q。試求該熱電阻的材料常數(shù)B和298K時的電阻溫度系數(shù)a。

答：

根據(jù)半導(dǎo)體熱敏電阻的電阻值和溫度的函數(shù)近似關(guān)系如式(2-4)所示：

R（T）=R（7；））EXPB

得該熱電阻的材料常數(shù)6=h]/")-In〃(1).75

dR6B

溫度系數(shù)a

dTF

在298K時，a=0.0256。

(5)用差壓變送器與標準孔板配套測量管道介質(zhì)流量。若差壓變送器量程為0~10」Pa,

對應(yīng)輸出信號為4~20mADC,相應(yīng)流量為0~320m3/h。求差壓變送器輸出信號為8mADC

時，對應(yīng)的差壓值及流量值各是多少？

答：根據(jù)題意可知：

斜率％=—￡-x10000=2500

20-4

差壓值y=2500pa

3

流量值p-1250。*320-\60m/h

V10000

(6)什么是FSK信號？HART協(xié)議的通信方式是如何實現(xiàn)的？

答：

FSK信號：頻移鍵控，就是用數(shù)字信號去調(diào)制載波的頻率。是信息傳輸中使用較早的

一種傳輸方式。HART協(xié)議的通訊方式是由調(diào)制器、解調(diào)器、載波檢測電路和時基電路構(gòu)

成，實現(xiàn)二進制的數(shù)字信號與FSK信號之間的相互轉(zhuǎn)化。

(7)利用壓力表測量某容器中的壓力，工藝要求其壓力為1.3±0.06MPa,現(xiàn)可供選

擇壓力表的量程有0~1.6MPa,0~2.5MPa,0~4.0MPa,其精度等級有1.0、1.5、2.0、2.5、

4.0,試合理選用壓力表量程和精度等級。

答：

根據(jù)題意可知：

最大測量誤差為Amax=±0.06Mpa

1)量程確定：

應(yīng)滿足工作最大壓力小于儀表量程的2/3處，即1.36MPaX3/2=2.04MPa

可以選量程為0?2.5MPa的壓力表。

2)精度等級確定：

求出基本誤差，以確定滿足要求的精度等級。

6=±器x100%=±2.4%，允許的精度等級為2.0級。

綜上分析，選擇量程為0?2.5MPa,精度等級為2.0級的壓力表。

該表的最大絕對誤差：Amax=2.5X(±2.0%)=±0.05MPa,<0.06MPa

所以滿足要求。

3.設(shè)計題

(1)用分度號為K的銀銘-銀硅熱電偶測量溫度，在無冷端溫度補償?shù)那闆r下，顯示

儀表指示值為600C,此時冷端溫度為50℃。試問：實際溫度是多少？如果熱端溫度不

變，使冷端溫度為20℃時，此時顯示儀表指示值應(yīng)為多少？

答：

1)已知冷端溫度為50C,由分布表可查得

E(to,O)=E(50,0)=2.022mV

又已知熱電動勢E=24.902+2.022=26.924mV

所以實際溫度為648℃o

2)當冷端溫度為20℃時，熱電勢為0.798mV

26,924-0.798=26.126mV

26,176-25.751=0.425mV

630-26J26xl0?629C°

0.425

當冷端溫度為20c時，顯示儀表指示值為629℃。

(2)某容器的正常工作壓力范圍為1.0~1.5MPa,工藝要求就地指示壓力，并要求測

量誤差小于被測壓力的±5%,試選擇一個合適的壓力表(類型、量程、精度等級等)，

并說明理由。

答：

根據(jù)題意知：壓力范圍1.0~1.5MPa

允許最大誤差：emax=1.5X(±5%)=±0.075MPa

1)量程確定：

應(yīng)滿足工作最大壓力小于儀表量程的2/3處，即1.5MPaX3/2=2.21MPa

可以選量程為0~2.5MPa的彈簧壓力表。

2)精度等級確定：

求出基本誤差，以確定滿足要求的精度等級。

3=±竺至'100%=±3%,允許的精度等級為3級。

2.5

綜上分析，選擇量程為0?2.5MPa,精度等級為3級的彈簧壓力表。

該表的最大絕對誤差：Amax=2.5X(±3%)=±0.075MPa,<=0,075MPa

所以滿足要求。

(3)如圖2-1所示，利用雙室平衡容器對鍋爐汽包液位進行測量。已知R=4.52MPa,

333

p限=4.52kg/m,夕液=800.4kg/rn,p冷-915.8kg/m,h、-0.8m,h2-1.7m。

試求差壓變送器的量程，并判斷零點遷移的正負方向，計算遷移量。

答：

1)差壓液位計的量程為V：

P=瓦(p液—。汽)g=0.6x(800.4-4.52)x9.8=4679.UPa

當液位最低時，差壓液位計的正、負壓室的受力為：

P"P\+W汽g+%p水g

巴=4+3、冷g+h2P水g

則遷移量AR=P、一P_=-7144.44

變送器的量程為AP=7144.44-4679.77=2464.67Pa

2)因為P+VP-,故為負遷移；遷移量為-7144.44。

（4）某控制系統(tǒng)中有一個量程為20~100kPa、精度等級為0.5級的差壓變送器，在校

驗時發(fā)現(xiàn)，該儀表在整個量程范圍內(nèi)的絕對誤差的變化范圍為-0.5~+0.4kPa,試問：該變

送器能否直接被原控制系統(tǒng)繼續(xù)使用？為什么？

答：

允許最大誤差：Z\max=100X（±0.5%）=±0.5kPa

這個范圍大于-0.5?+0.4kPa,所以該變送器能直接北苑控制系統(tǒng)繼續(xù)使用。

（5）用K型熱電偶測量兩點溫差，其連接線路如圖2-2所示。已知％=420℃,

t0=30℃,測得兩點溫差電勢為15.24mV,試求兩點溫差為多少？后來發(fā)現(xiàn)，J溫度下

的那只熱電偶錯用E型熱電偶，其它都正確，試求兩點實際溫差。

答：

1)eA/j(。，。)=17.241mv

eCD(tpt0)=e黑(M，心)-15.24=2.00W

經(jīng)查表得：t2=49.5℃

故而兩點溫差為4-q=370.5℃

2)eAB(tpo)—eABo)—eCD。)6CD(%，。)=15.24勿V

e

則：cD《2,0)=%(M，0)-e.(t0)0)+%(t0,0)-15.24=14.708“

經(jīng)查表得：t2=360。。

故而兩點溫差為勺-與=60℃

第3章思考題與習題

1.基本練習題

(1)在過程控制中，哪些儀表是屬于過程控制儀表？在過程控制系統(tǒng)中，大多數(shù)調(diào)

節(jié)器是電動的，而執(zhí)行器多數(shù)是氣動的，這是為什么？氣動單元組合儀表與電動單元組合

儀表各單元之間的標準統(tǒng)一信號又是如何規(guī)定的？

答：

1)在過程控制中，過程控制儀表有：調(diào)節(jié)器、電/氣轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行器、安全柵等。

2)調(diào)節(jié)器選電動的因為電源的問題容易解決，作用距離長，一般情況下不受限制；

調(diào)節(jié)精度高，還可以實現(xiàn)微機化。執(zhí)行器多數(shù)是氣動的，因為執(zhí)行器直接與控制介質(zhì)接觸，

常常在高溫、高壓、深冷、高粘度、易結(jié)晶、閃蒸、汽蝕、易爆等惡劣條件下工作，選氣

動的執(zhí)行器就沒有電壓電流信號，不會產(chǎn)生火花，這樣可以保證安全生產(chǎn)和避免嚴重事故

的發(fā)生。

3)氣動儀表的輸入輸出模擬信號統(tǒng)一使用0.02~0.1MPa的模擬氣壓信號。電動儀表

的輸入輸出模擬信號有直流電流、直流電壓、交流電流和交流電壓四種。各國都以直流電

流和直流電壓作為統(tǒng)一標準信號。過程控制系統(tǒng)的模擬直流電流信號為4~20mADC,負

載250。；模擬直流電壓信號為1~5VDCo

(2)某比例積分調(diào)節(jié)器的輸入、輸出范圍均為4~20mADC,若設(shè)5=100%、/；=2min,

穩(wěn)態(tài)時其輸出為6mA；若在某一時刻輸入階躍增加1mA,試求經(jīng)過4min后調(diào)節(jié)器的輸出。

答：

由比例積分公式(3-1)所示：

1(1『八1

y=—e+—Jedt(3-1)

依題意：p=」—=100%,即的=1,e=l；

Kn

穩(wěn)態(tài)時：%=6mA,

4min后：

y=y°+#+任由

=6+lx(l+gx4)

=9mA

（3）簡述DDZ-HI型全刻度指示調(diào)節(jié)器的基本組成、工作狀態(tài)以及開關(guān)句~$2的作用。

答：

1）調(diào)節(jié)器由控制單元和指示單元組成?？刂茊卧ㄝ斎腚娐?、PD與PI電路、輸

出電路、軟手動與硬手動操作電路;指示單元包括輸入信號指示電路和給定信號指示電路。

2）工作狀態(tài)：自動、軟手動、硬手動三種。

3）S1~S2為自動、軟手動、硬手動聯(lián)動切換開關(guān)。

（4）圖3-1所示輸入電路的輸入/輸出關(guān)系為&=2（匕-匕.），試問：推導(dǎo)這一關(guān)系

的假設(shè)條件有哪些？當輸入導(dǎo)線電阻不可忽略時，還有上述關(guān)系嗎？請證明你的結(jié)論。

答:

假設(shè)運算放大器是理想的即輸入阻抗無窮大，T點和F點同電位，匕=匕。

當輸入導(dǎo)線電阻不可忽略時：

(3-2)

R+rR+rR+r

0-%?Vs-4_VT-VB

(3-3)

R+rR+rR+r

VT=匕，依然可以得到原結(jié)論％=2（V,-V,.）

（5）什么叫無平衡無擾動切換？全刻度指示調(diào)節(jié)器是怎樣保證由自動到軟于動、由

軟手動到硬手動、再由硬手動到軟手動、由軟手動到自動之間的無擾切換的？

答：

在無平衡是非平衡狀態(tài)下切換不產(chǎn)生干擾的狀態(tài)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換無沖擊。

因為全刻度指示調(diào)節(jié)器中有PID電路，用C“和C,兩個電容保證。當調(diào)節(jié)器由“軟手

動”切向“硬手動”時其輸出值將由原來某一數(shù)值跳躍到硬手動電位器RP〃所確定的數(shù)值，

這將會使內(nèi)部過程產(chǎn)生內(nèi)部繞動。如要這一過程是無擾動的話，必須在切換之前就先調(diào)整

電位器RP”的位置，使其與調(diào)節(jié)器的瞬時輸出一致。換句話說，就是先平衡在切換，方可

保證輸出無擾動。當調(diào)節(jié)器由“硬手動”切向“軟手動”時，由于切換后的積分器具有保

持特性，即能保證切換前的硬手動輸出狀態(tài)，故由硬手動切換軟手動時。無需“平衡”即

可做到輸出無擾動。

（6）調(diào)節(jié)器的正、反作用是如何規(guī)定的？

答：

若調(diào)節(jié)器輸出隨反饋值輸入的增加而增加，稱為正作用調(diào)節(jié)器，反之為反作用調(diào)節(jié)器。

正作用：偏差=測量值-給定值；

反作用：偏差=給定值-測量值。

（7）數(shù)字式控制器有哪些主要特點？簡述其硬件的基本構(gòu)成。

答：

1）數(shù)字式控制器的主要特點：采用了模擬儀表與計算機一體的設(shè)計方法，使數(shù)字式

控制器的外形結(jié)構(gòu)、面板布置、操作方式等保留了模擬調(diào)節(jié)器的特征；與模擬調(diào)節(jié)器相比

具有更豐富的運算控制功能；具有數(shù)據(jù)通信功能，便于系統(tǒng)擴展；可靠性高具有自診斷功

能，維護方便。

2）數(shù)字式控制器的硬件電路由主機電路，過程輸入通道、過程輸出通道、人/機聯(lián)系

部件、通信部件等。

（8）SLPC數(shù)字式調(diào)節(jié)器的模塊指令有幾種主要類型？它們的操作都與什么有關(guān)？試

舉一例加以說明。

答：

1）SLPC可編程調(diào)節(jié)器的功能模塊指令可分為四種類型，即信號輸入指令LD、信號輸

出指令ST、結(jié)束指令END和各種功能指令。

2）所有指令都與五個運算寄存器有關(guān)。

3）如加法運算的實現(xiàn)。加法運算的實現(xiàn)過程如圖3-2所示。圖中SjSs的初始狀態(tài)

分別為、、、、

ABCDEo

加法運算程序為

LD'|；讀取Xi數(shù)據(jù)

LD、2；讀取*2數(shù)據(jù)

+；對X］、X2求和

STX；將結(jié)果存入耳；

END；運算結(jié)束

（9）執(zhí)行器由哪幾部分組成？它在過程控制中起什么作用？常用的電動執(zhí)行器與氣

動執(zhí)行器有何特點？

答：

1）執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）兩部分組成。在過程控制系統(tǒng)中，他接

受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移來改變調(diào)節(jié)閥的流通面積，以控制

流入或流出被控過程的物料或能量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制。

2）特點：氣動執(zhí)行器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、價格便宜、維護方便、防火防爆的

等優(yōu)點，電動執(zhí)行器優(yōu)點是能源取用方便。信號傳輸速度快和便于遠傳，缺點就是結(jié)構(gòu)復(fù)

雜。價格貴，適用于防爆要求不高或缺乏氣源的場所。

（10）簡述電動執(zhí)行機構(gòu)的組成及各部分的工作原理。

答：

主要由伺服放大器和執(zhí)行器兩大部分組成，電動執(zhí)行器是電動單元組合儀表中的執(zhí)行

單元，以伺服電動機為動力的位置伺服機構(gòu)。電動執(zhí)行器接受調(diào)節(jié)器來的0~10mA或

4~20MA的直流信號，將其線性地轉(zhuǎn)換成0~90。的機構(gòu)轉(zhuǎn)角或直線位置位移，用以操作風

門、擋板、閥門等調(diào)節(jié)機構(gòu)，以實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。

（11）什么叫氣開式執(zhí)行器和氣關(guān)式執(zhí)行器？它們是怎樣組合的？試舉兩例分別說

明它們的使用。

答：

1）所謂“氣開”，是指當前氣壓信號p>0.02MPa時，閥由關(guān)閉狀態(tài)逐漸打開；“氣關(guān)”

則相反，即指當前氣壓信號p>0.02MPa時，閥由全開狀態(tài)逐漸關(guān)閉。

2）組合如表3-1所示：

表3-1執(zhí)行器組合表

執(zhí)行機構(gòu)作用方式閥體作用方式執(zhí)行器氣開、氣關(guān)形式

正正氣關(guān)

正反氣開

反正氣開

反反氣關(guān)

3）舉例：一般加熱器選用“氣開”式，這樣當控制信號中斷時，執(zhí)行器處于關(guān)閉狀

態(tài)，停止加熱，使設(shè)備不會因為溫度過高發(fā)生事故或危險。

又如，鍋爐進水的執(zhí)行器則應(yīng)選用“氣關(guān)”式，即當控制信號中斷時，執(zhí)行器處于打

開狀態(tài)，保證有水進入鍋爐，不致產(chǎn)生燒干或爆炸事故。

（12）在過程控制系統(tǒng)中，為什么要使用電-氣轉(zhuǎn)換器？試簡述其工作原理。

答：

1）由于氣動執(zhí)行器有一系列優(yōu)點，絕大多數(shù)使用使用電動調(diào)節(jié)儀表的系統(tǒng)也是用氣

動執(zhí)行器，為使氣動執(zhí)行器能夠接受電動調(diào)節(jié)器的控制信號，必須把調(diào)節(jié)器輸出的標準電

流信號轉(zhuǎn)換為20~100kPa的標準氣壓信號。這個過程由電氣轉(zhuǎn)換器完成。

2）工作原理：它是按力平衡原理設(shè)計和工作的。在其內(nèi)部有一線圈，當調(diào)節(jié)器（變

送器）的電流信號送入線圈后，由于內(nèi)部永久磁鐵的作用，使線圈和杠桿產(chǎn)生位移，帶動

擋板接近（或遠離）噴嘴，引起噴嘴背壓增加（或減少），此背壓作用在內(nèi)部的氣動功率

放大器上，放大后的壓力一路作為轉(zhuǎn)換器的輸出，另一路饋送到反饋波紋管。輸送到反饋

波紋管的壓力，通過杠桿的力傳遞作用在鐵芯的另一端產(chǎn)生一個反向的位移，此位移與輸

入信號產(chǎn)生電磁力矩平衡時，輸入信號與輸出壓力成一一對應(yīng)的比例關(guān)系。即輸入信號從

4mA.DC改變到20mA.DC時，轉(zhuǎn)換器的輸出壓力從0.02?O.IMPa變化，實現(xiàn)了將電流信

號轉(zhuǎn)換成氣動信號的過程。

（13）在過程控制系統(tǒng)中，為什么要使用閥門定位器？它的作用是什么？

答：

1）電氣閥門定位器除了能將電信號轉(zhuǎn)換為氣信號外，還能夠使閥桿位移與送來的信

號大小保持線性關(guān)系，即實現(xiàn)控制器來的輸人信號與閥門位置之間關(guān)系的準確定位，故取

名為定位器。

2）定位器可以使用在閥的不平衡力較大或閥桿移動摩擦力較大等場合，同時還可以

利用定位器來改變閥的流量特性，改變執(zhí)行器的正、反作用。在分程控制中，利用定位器

可以使閥在不同的信號段范圍內(nèi)作全行程移動。

（14）什么是調(diào)節(jié)閥的流通能力，確定流通能力的目的是什么？它是怎樣計算的？

答：

1）調(diào)節(jié)閥的流通能力指：調(diào)節(jié)閥全開、閥前后壓差為O.IMPa、流體重度為lg/crr?時，

每小時通過閥門的流體流量（r^或kg）。

2）確定流通能力的目的是其調(diào)節(jié)閥的容量。

3）由流體力學理論可知，當流體為不可壓縮時，通過調(diào)節(jié)閥的體積流量如式（3-4）

所示：

式中，。為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動狀況，可從有關(guān)手冊查

閱或由實驗確定；為為調(diào)節(jié)閥接管截面積；g為重力加速度；「為流體重度。

（15）什么是調(diào)節(jié)閥的流量特性？調(diào)節(jié)閥的理想流量特性有哪幾種？它們各是怎樣

定義的？調(diào)節(jié)閥的工作流量特性與阻力系數(shù)有關(guān)，而阻力系數(shù)又是怎樣定義的？它的大小

對流量特性有何影響？

答：

1）理想流量特性：在調(diào)節(jié)閥前后壓差固定的情況下得出的流量特性稱為固有流量特

性，也叫理想流量特性。

2）常用理想流量特性：直線流量特性、等百分比（對數(shù)）流量特性、快開特性。

3）直線流量特性是指流過調(diào)節(jié)閥的相對流量與閥門的相對開度成直線關(guān)系。等百分

比流量特性是指單位行程變化所引起的相對流量變化與該點的相對流量成正比關(guān)系。快開

流量特性是指在小開度時就有較大的流量隨著開度的增大,。流量很快達到最大，故稱為

快開特性。

4）阻力系數(shù)S定義為閥全開時閥前后壓差A(yù)p*與系統(tǒng)總壓差A(yù)p的比值。

5）S=1時，工作流量特性為理想流量特性。當S〈1時，閥全開時流量特性減小，隨著

S減小，直線特性趨向快開特性，對數(shù)特性趨向直線特性，S值愈小，流量特性變形程度

愈大。

（16）直通雙座調(diào)節(jié)閥與直通單座相比，有何優(yōu)點？它們各自適用什么場合？

答：

1）直通雙座調(diào)節(jié)閥與直通單座相比，主要優(yōu)點為：允許壓差大。

2）直通單座適用于泄漏要求較嚴、壓差不大的干凈介質(zhì)場合；直通雙座調(diào)節(jié)閥適用

于泄漏要求不嚴、壓差較大的干凈介質(zhì)場合。

（17）智能電動執(zhí)行器有哪些主要特點？它依據(jù)什么可以實現(xiàn)“一機多用”？

答：

1）主要特點為：具有智能化和高精度的控制功能；一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想；具有智

能化的自診斷與保護功能；具有靈活的組態(tài)功能，“一機多用”，提高了經(jīng)濟效益。

2）通過軟件組態(tài)來實現(xiàn)“一機多用”。

（18）過程控制系統(tǒng)的所有儀表與裝置是否都應(yīng)考慮安全防爆？為什么？

答：

不是?，F(xiàn)場的所有儀表應(yīng)考慮安全防爆。非危險場所的儀表則不一定要防爆，現(xiàn)場儀

表與非危險場所（包括控制室）之間必須經(jīng)過安全柵。

（19）安全柵有在安全防爆系統(tǒng)中的主要作用是什么？簡單齊納式安全柵有何缺點?

它是如何改進的？

答：

1）安全柵的作用是將送到現(xiàn)場信號能量限制在可能引起爆炸的極限能量之內(nèi)。

2）缺點：一是固定的限流電阻大小難以選擇。二是接地不合理通常一個信號回路只

允許一點接地，兩點以上接地會造成信號通過過大的縮短或形成干擾。

3）改進：第一點改進，由四個齊納二極管和四個快速熔絲組成雙重限壓電路并取消

了直接接地點，改為背靠背接地的齊納二極管中心接地。第二點改進，用雙重晶體管限流

電路代替固定電阻，以達到近似理想的限流效果。

（20）與齊納式安全柵相比，隔離式安全柵有何優(yōu)點？

答：

隔離式安全柵與齊納式安全柵相比較，有如下優(yōu)點：

1）可以在危險區(qū)或安全區(qū)認為合適的任何一個地方接地，使用方便，通用性強；

2）隔離式安全柵的電源、信號輸入、信號輸出均可通過變壓器耦合，實現(xiàn)信號的輸

入、輸出完全隔離，使安全柵的工作更加安全可靠；

3）隔離式安全柵由于信號完全浮空，大大增強了信號的抗干擾能力，提高了控制系

統(tǒng)正常運行的可靠性。

2.綜合練習題

（1）用一個放大器組成的PID運算電路如圖3-2所示。試推導(dǎo)其傳遞函數(shù)，并簡化

成實際PID運算電路的標準形式。

圖3-2用二個運算放大器組成的PID運算電路

答：

根據(jù)題意，將圖3-2可分解為如下兩部分，如圖3-3所示：

經(jīng)推導(dǎo)可知:

Vp/s)_a_WnRqSp

(3-5)

{(s)n1+RDCDS

1_

Z（s）mR]C]Sj

(3-6)

L（s）1

KR￡〃s

?jlI1、

匕(s)a1+nR"C廬%[mgs'_

即

((s)N1+RDCDS11J1

KI「JKR"

簡化成實際PID運算電路的標準形式為式（3-7）：

匕⑸

(3-7)

匕(s)1

1+——^++人

其中，n=4(微分增益)，nRnCn=TD,K,=KCjmC,,T,=mR,C,

（2）已知某比例微分調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為

吃2（s）。1+4內(nèi)

K屋

試求單位階躍輸入作用下的輸出響應(yīng)表達式，畫出響應(yīng)曲線，并用實驗的方法確定其

微分時間，寫出實驗步驟及所用儀器。

答：

1）根據(jù)題意知，系統(tǒng)傳遞函數(shù)如式（3-8）：

a1+T1)s

位）(3-8)

為1+2s

階躍輸入表達式如式（3-9）：

R（s）=-(3-9)

S

在單位階躍輸入作用下的輸出響應(yīng)如式（3-10）：

Y(s)=G(s)?/?(s)=:1+"s(3-10)

nD

\KDn/

經(jīng)拉式反變換得到，單位階躍輸入作用下的輸出響應(yīng)表達式如式（3-11）：

+戈［⑶11）

0y<nDJ/

2）響應(yīng)曲線如圖3-4所示：

圖3-4系統(tǒng)階躍響應(yīng)曲線圖

(3)在比例積分電路中，若運算放大器不是理想

的，積分電容的漏電阻也不是無窮大，其保持狀態(tài)的

簡化電路如圖3-5所示。

經(jīng)理論分析得到如下關(guān)系：

1)一％3三?RC).2)△/三

吃3-g'匕3-Q+K)R￡M'

3)△吃3W-萼；4)痣一等。

若已知偏置電流4=10pA,失調(diào)電壓么=10

mV,輸入阻抗(=10Hfi,開環(huán)增益4=105,積分圖3-5保持狀態(tài)的簡化電路

12

電容的=10^F,漏電阻《=10;當電路輸出么=5V時，上述四種因素分別作用,

使輸出產(chǎn)生0.5%的誤差時的保持時間各為多少小時？

答：

當輸出產(chǎn)生0.5%的誤差時：

由△曦?’(佝得

由了「二而得:

=R&甘勺5X10'

(3-12)

由0kM—?—得：

匕3(1+K)R,CM

%,)三(1+K)RG乎=5X108

(3-13)

由△心三一等得：

C

——-uW..=-0.005(3-14)

⑷二403

由△吃3三-等得：

三一B△二三-0.005

(3-15)

(4)T4

(4)如圖3-6所示的輸出電路中，試證明：當/=4(《+《)=40.25kQ時，可以

獲得精確的轉(zhuǎn)換關(guān)系式1。=舒。

4Rr

24^

圖3-6輸出電路

答：略

（5）如圖3-7所示，冷物料通過加熱器用蒸汽

對其加熱。在事故狀態(tài)下，為了保護加熱器設(shè)備的

安全即耐熱材料不被損壞，現(xiàn)在蒸汽管道上有一只

氣動執(zhí)行器，試確定其氣開、氣關(guān)形式，并畫出由

PID電動器構(gòu)成的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

答:

1）應(yīng)選用氣開形式，當出現(xiàn)故障導(dǎo)致信號中斷時，執(zhí)行器處于關(guān)閉狀態(tài)，保證耐熱

材料不被損壞。

2）框圖如圖3-8所示:

圖3-8系統(tǒng)框圖

（6）現(xiàn)測得三種流量特性的有關(guān)數(shù)據(jù)如表3-1所示。試分別計算其相對開度在10%、

50%、80%各變化10%時的相對流量的變化量，并據(jù)此分析它們對控制質(zhì)量的影響和一

些選用原則。

表3-1調(diào)節(jié)閥的相對開度與相對流量（R=30）

f極1嬰G/D（%）

相對流量（q/京的'0102030405060708090100

直線流量特性3.313.022.732.342.051.761.371.080.690.3100

對數(shù)流量特性3.34.676.589.2613.018.325.636.250.871.2100

快開流量特性3.321.738.152.665.275.884.591.396.1399.03100

答：

1）直線流量特性：

在10%開度227-13xJ00%=74.62%

13

在50%開度處三出x100%=18.57%

51.7

在80%開度-SOSx1oo%=12.03%

80.6

線性調(diào)節(jié)閥在小開度時流量的相對變化量大，靈敏度高，控制作用強，容易產(chǎn)生振蕩；

而在大開度時流量的相對變化量小，靈敏度低，控制作用較弱。由此可知，當線性調(diào)節(jié)閥

工作在小開度或大開度時，它的控制性能較差，因而不宜用于負荷變化大的過程。

（2）對數(shù)流量特性

在10%開度竺比幽x100%=40.9%

4.67

在50%ff^25,6-183x100%=39.89%

18.3

在80%開度”-2-50.8*]00%=408%

50.8

對數(shù)流量特性調(diào)節(jié)閥在小開度時其放大系數(shù)KV較小，因而控制比較平穩(wěn)；在大開度

工作時放大系數(shù)Kv較大，控制靈敏有效，所以它適用于負荷變化較大的過程。

（3）快開流量特性

在10%開度變土也x100%=75.58%

21.7

在50%開度竺”型x10儂=11.48%

75.8

在80%開度9903-96.13X1OQ%=3.02%

96.13

快開流量特性是指在小開度時候就有較大的流量，隨著開度的增大，流量很快達到最

大，快開流量特性的調(diào)節(jié)閥主要用于位式控制。

3.設(shè)計題

（1）某加熱過程，其控制介質(zhì)（熱流量）與被控溫度之間呈變增益關(guān)系，若采用PID

調(diào)節(jié)，希望調(diào)節(jié)器的增益隨溫度的升高而下降，以補償過程增益的變化。試用SLPC可編

程數(shù)字調(diào)節(jié)器的模塊指令設(shè)計控制程序，并假定：用10段折線函數(shù)模塊汽儲作成過程增

益變化曲線的反函數(shù)，調(diào)節(jié)器的當前增益存入寄存器4。

答：略

（2）常規(guī)執(zhí)行器的調(diào)節(jié)閥芯形狀一旦制造好就難以改變，因而給實際應(yīng)用帶來不便。

現(xiàn)有一種數(shù)字閥，它是由一系列并聯(lián)安裝、按二進制排列的閥門組成。試設(shè)計一個8位

數(shù)字閥的構(gòu)成方案，并簡述其設(shè)計原理。