常州大学过程装备控制技术及应用重点删减版Word文档下载推荐.docx
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当广义对象控制通道时间常数较大或容量滞后较大时，应引入微分作用，如工艺充许消除余差，可选用比例微分调节规律；
如工艺要求无余差时，则选用PID调节规律，如温度，成分，PH等参数控制。
⑤
如果被控对象传递参数可用近似，则可根据对象的可控比t/T选择哪个调节器的调节规律。
当t/T时，选用P或PI；
当时，选PD或PID；
当时，采用简单控制系统往往不能满足控制要求，这时应选用复杂控制系统。
第三章过程检测技术
13用两只分度号为K的热电偶测量A区与B区的温差，连接方法如图3－79所示。
若
（1）
，
（2）
，
试分别求两种情况下的示值误差,并解释为何与实际温差不同.
解:
查热电偶分度号表:
K型热电偶:
20℃200℃220℃500
E:
0.798mv8.137mv8.937mv20.640mv
（1）ΔE=8.938-0.798=8.140mv
反查K热电偶分度号表:
201℃-----8.177mv
内析求得:
Δt=200.075℃
（2）ΔE=20.640-8.137=12.503℃
反查K分度号表:
307----12.498℃;
308----12.539℃
内析求得:
Δt=307.12℃
分析原因:
低温度下热电势与温度线性关系较好,高温时误差较大。
14.用分度号为S的热电偶与动圈仪表构成的测温系统,冷端补偿器的平衡点温度在20℃.图3-80中,t=1300℃,t1=80℃,t2=25℃,t0=30℃；
动圈仪表的机械零位为0℃,试求：
（1）仪表的示值温度是多少;
（2）如何处理可使示值与实际温度相符;
（3）把补偿导线改为铜线时,示值变为多少?
如图所示:
（1）查S型热电偶的分度号表:
t/℃13003025
E/mv13.1550.1730.142
由E（t,t0）=E（t,0）-E（t0,0）
即E（1300,30）＝E（1300,0）-E（30,0）
=13.155-0.173=12.982mv
查表,12.982mv时对应的温度为t=1286℃,
即仪表显示的温度为1286℃。
（2）由于补偿电桥是在20℃时平衡的，因此须将仪表的机械零位预先调到20处，即可使示值与实际温度相符。
（3）若将补偿导线改为铜线，则,
则E（1300,80）=E（1300,0）-E（80,0）=13.155-0.502=12.653mv
查表12.653mv时对应的温度为t=1258.5℃,
即示值变为1258.5℃。
22．标准节流装置有哪几部分组成，对各部分有哪些要求？
标准节流装置有：
节流元件，取压装置和前、后管道三部分组成。
标准节流装置的设计、加工、安装和使用都有规定的技术要求，规定和数据，可参见GB/T2624
第四章过程控制装置
1．单杠杆式气动差压变送器式由哪些部分组成的？
各部分由何作用？
试说明其工作原理。
单杠杆式气动差压变送器电气动转换部分和测量部分组成，测量部分的作用是将被测量的压力信号转换成力的形式；
气动转换部分的作用，是将被测差压Δpi转换成为作用于主杠杆下端的输入力Fi。
其工作原理为：
①正负压容的输入压力经敏感元件转换成输入力Fi。
即。
②Fi作用于主杠杆的下端，对支点产生一个顺时针方向的输入力矩Mi，使主杠杆发生顺时针方向的偏转。
③变送器输出信号P0，引入反馈波纹管中，并产生反馈力矩Ff作用于主杠杆上，使主杠杆对支点产生一个逆时针方向的力矩Mf。
④当时，主杠杆就处于平衡状态，喷嘴挡板间的距离不再改变，若Mf≠Mi时，则杠杆系统产生偏角α，位移检测片产生微小位移s，其变化量再通过放大器10转换并方大为20～100
KPa的输出压力，即变送器的输出信号与被测差压Δpi成正比。
4．DD8－III型电动差压变送器是按什么原理工作的？
它是由哪几部分组成的？
试简述其工作过程。
DD8－III型电动差压变送器是按力矩平衡原理工作的，由测量部分（杠杆系统）；
电磁反馈装置；
矢量机构；
低额位移检测放大器。
其工作过程如下：
被测差压信号p1,p2分别送入敏感元件两侧的正负压室，敏感元件将其转换成作用于主杠杆下端的输入力Fi，使主杠杆以轴封膜片为支点偏转，并以力F1沿水平方向推动矢量机构，矢量机构将推力分解成F2和F3。
F2使矢量机构的推板向上偏转，并通过连接簧片带动副杠杆L4以支点M逆时针偏转，使固定在副杠杆上的差动变压器B的衔铁靠近差动变压器，两点之间的距离变化量再通过低频位移检测放大器转换并方大为4～20mA直流电流，作为便送器的输出信号；
同时该电流又流过电磁反馈装置的反馈动圈，产生电磁反馈力Ff，使副杠杆顺时偏转o，当输入力与反馈力对杠杆系统说产生的力矩Mi,Mf达到平衡时，变送器便达到一个新的稳定状态。
此时低频位移检测放大器的输出电流Io便反映了说测电压Δpi的大小。
5．DD8－III型温度变送器为什么要采用线性化措施？
热电偶温度变送器时怎样实现线性化的。
热电偶温度变送器要求的输出电压信号与相应的变送器输入的温度信号成线性关系，而热电偶是非线性关系的，温度变送器放大回路是线性的，若将热电偶的热电势直接接到变送器的放大回路，则温度t℃与变送器的输出电压Usc之间的关系是非线性的。
因此需要采用线性化措施，措施是:
采用反馈电路非线性，使放大回路具有线性，依据输入输出关系，当放大系数k很大时，要使热电偶输入的温度变送器保持线性，就要使反馈电路的特性曲线与热电偶的特性曲线相同，从而实现线性化。
6．试分析电动差压变送器如何实现量程迁移（零点迁移）的。
电动差压变送器的输入与输出间的关系：
式中Ad，I1，I2，I3，I3是固定不变的，故输出电流与输入差压之间的比例关系通过调整tgθ和kf来改变，即改变变送器的量程，θ↑，Io↑，量程变小，j，kf，的改变是通过改变反馈线圈的匝速w实现的，w↑，kf↑，量程↑。
8．本质安全防爆型系统是由哪些要素构成的？
需要采取哪些措施才能保证整个系统达到防爆要求？
本质安全防爆型系统是由安装载危险场所中的本质安全电路及安装载非危险场所中的非本质安全电路和防爆安全栅组成。
采取措施以达到防爆要求的方法有：
1本质安全防爆仪表采用低的工作电压和小的工作电流。
2用防爆安全栅将危险场所和非危险场所的电路隔开。
3在现场仪表导控制室仪表之间的连接导线不得形成过大的分布电感和电容。
19.气动执行器主要由哪些部分组成的？
各部分的作用是什么？
气动执行器由气动执行机构和调节机构两部分组成。
执行机构是执行器的推动装置，它按调节器输出气压信号（20～100KPa）的大小产生相应的推力，使执行机构推杆产生位移，推动调节机构动作。
调节机构是执行器的调节部分，其内腔直接与被调介质接触，调节流体的流量。
20．试分析说明调节阀的流量特性理想流量特性及工作流量特性。
调节阀的流量特性是指被调介质流过阀的相对流量与阀门的相对开度之间的关系，即：
。
调节阀的理想流量特性是指在调节阀前后压差一定情况下的流量特性，在实际使用调节阀时，由于调节阀串联在管路中或与旁路阀并联，因此，阀前后的压差总在变化，这时的流量特性称为调节阀的工作流量特性。
21.何为阻塞流？
他有什么意义？
阻塞流是指当阀入口压力P1保持恒定，并逐步降低出口压力P2时，流过阀的流量会增加到一个最大值，此时若继续降低出口压力，流量不再增加，此极限流量称为阻塞流。
意义：
在阻塞流条件下，流经阀的流量不随阀后压力的降低而增加，因此在计算流量系数时，首先要确定调节阀是否处于阻塞流状态。
22.流量叙述的定义是什么？
试写出不可压缩流体系数计算的基本公式。
我国规定的流量系数定义为：
在给定行程下，阀两端的压差为0.1Mpa，流体密度为1000kg/m3时流经调节阀的流量数（m3/h）,以C表示，它表示流体通过调节阀的流通能力，不可压缩流体：
24.试简述电—气阀门定位器的工作原理。
来自调节器的直流电流信号，经过力矩马达的线圈，使主杠杆磁化并绕其支点反时针方向转动，喷嘴靠近挡板，P背上升，经放大后送入薄膜调节阀，空气压力上升，推动阀杆下移，带动凸轮逆时针旋转。
副杠杆左移，带动反馈弹簧，当从反馈=从力矩马达时。
主杠杆停在新的平衡位置。
因此，阀杆的位移与输入的电流之间有一一对应的关系，而阀杆位移量与开度之间的关系是确定的，所以电流信号就能使阀位确定下来，这就是电—气阀门定位器的工作原理。
26．气动调节阀的执行机构的正，反作用形式是如何定义的？
在结构上有何不同？
气动调节阀的执行机构的正作用是指：
当阀芯向下位移时，阀芯与阀座之间的流通截面积减少，称为正作用，或正装；
反之，则称为反作用。
只要改变阀杆与阀芯的连接位置就可改作反装。
第五节计算机控制系统
1.计算机控制系统是由哪几部分组成的？
各部分有什么作用？
计算机控制系统是由工业对象和工业控制计算机两大部分组成。
工业控制计算机主要由硬件和软件两部分组成。
其中硬件部分主要包括计算机主机，外部设备，外围设备，工业自动化仪表和操作控制台，软件是指计算机系统的程序系统，各部分作用参见课本P234-235。
2.计算机控制系统与常规的模拟控制系统相比，有哪些相同与不同点？
相同点：
控制系统的基本结构相同，有关调节原理和调节过程相同，即都是基于“检测偏差，纠正偏差”的控制原理。
在系统的对象，执行元件，检测元件等环节内部的运动规律与模拟控制系统是相同的。
不同之处：
在计算机控制系统中，控制里对控制对象的参数，状态信息的检测和控制结果的输出在时间上是断续的，对检测信号的分析计算是数字化的，而在模拟控制系统中则是连续的，并使用数字控制控制里代替了模拟控制里，并增加了模数转换元件和数模转换元件，给定值也从数字量形式输入计算机。
3.计算机控制系统按照目的不同分为哪些类型？
各有什么特点？
分为：
数据采集和数据处理系统，直接数字控制系统DDC，监督控制系统SCC，分级计算机控制系统以及集散型控制系统。
数据采集和数据处理系统主要是对大量的过程状态参数进行巡回检测，数据存贮纪录，数据处理进行实时数据分析以及数据越限报警等功能，计算机不直接会与过程控制，对生产过程不产生直接影响。
直接数字控制系统的特点：
计算机完全代替了模拟调节里，实现了几十个甚至更多的单回路PID控制，并易于实现其他新型控制规律的控制，具有大纯滞后对象的控制等，他把显示，纪录，报警和给定值设定等功能都集中在操作控制台上，给操作人员带来了方便，修改程序即可实现上述各种形式的控制规律；
缺点是：
要求工业控制计算机的可靠性很高，否则会直接影响生产的正常进行，P238-P242。
5.试自拟一个对象，画出计算机数据采集处理系统的方框图，并说明各部件的名称
解：
工业对象——》多道开关——》A/D——》计算机——》显示/打印/报警
6某被控对象有5个模拟量控制回路和3个模拟量检测监视回路，试为该对象设计一个监督计算机控制系统方框图。
方框图见：
13．如何提高计算机控制系统的可靠性？
有哪些方法途径？
为了提高计算机控制系统的可靠性和可维护性，常采用提高元器件的可靠性，设计系统的冗条技术，采取抗干扰措施，采用故障诊断和系统恢复技术以及软件可靠性技术等。
常用的冗条系统——并联系统，备用系统，表决系统。
抗干扰措施——电磁干扰的屏蔽；
隔离技术；
共模输入法；
电源系统的干扰抑制；
布线的防干扰；
接地设计；
软件的抗干扰措施。
17．什么是串级控制系统？
它有什么特点？
什么情况下采用串级控制？
串级控制系统是由其结构上的特征面得出的。
它是由主、副两个控制器串接工作的，主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出操纵控制阀，以实现对主变量的定值控制。
它的特点有：
①能迅速克服进入副回路的干扰。
②能改善被控对象的特征，提高了系统克服干扰的能力。
③主回路对副对象具有“鲁棒性”，提高了系统的控制精度。
串级控制系统主要就用于：
对象的滞后和时间常数很大，干扰作用强面频繁，负荷变化大，对控制质量要求较高的场合。
18．串级控制系统中心副回路和主回路各起什么作用？
为什么？
在系统结构上，串级控制系统是由两个串联工作的控制器构成的双闭环控制系统。
一个闭环系统在里面，称为副环或副回路，在控制系统中起“粗调”的作用；
一个闭环在外面，称为主环或主回路，用来完成“细调”的任务，以保证被控变量满足工艺要求。
由于串级控制系统由两套检测变送器、两个调节阀、两个被控对象和一个调节阀组成，其中两个调节阀器串联起来工作，前一个调节器的输出作为后一个调节器的给定值，后一个调节器的输出才送给调节阀。
因此一个是粗调，一个是细调。
11．概述膨胀式温度计的工作原理与主要特点：
膨胀式温度计是利用物体热胀冷缩的性质来测温的。
主要特点：
玻璃液体：
结构简单，使用方便，测量精度高，价格低廉；
测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能远传。
双金属；
结构紧凑，牢固，可靠；
测量精度较低，量程和使用范围有限。
12热点偶有那些特点？
用普通导线和补偿导线作热电偶的延长线，效果有何不同？
试证明补偿导线的补偿作用。
热电偶的特点有：
测量精度教高，性能稳定；
结构简单，易于制造，产品互换性好；
将温度信号转换成电信号，便于信号远传和象现多点切换测；
测量范围广，可达－200～2000℃，形式多样，适用于各种测量条件。
选用补偿导线要求其在一定温度范围内与所连接的热电偶具有相同的热电特性，型号相配，极性连接正确。
补偿导线的作用证明：
回路中电势为：
E＝Eab（t，t1）＋Ecd（t1，t0）
由补偿导线的性质得：
Ecd（t1,t0）=Eab（t1,t0）
∴E＝Eab（t，t1）＋Eab（t1，t0）＝Eab（t，t0）
补：
用普通导线做热电偶得延长线要求引入两端得温度相同热电势不同，故一般接热电偶的冷端，因此冷端温度依然是现场温度。
而用补偿导线却可以将冷端温度现场温度分开，利于测量。
12．计算机控制系统的设计有哪些基本原则？
其设计步骤是怎样的
计算机控制系统设计的基本原则：
1。
系统操作性能好——使用方便和维修方便。
2。
可靠性高。
3。
通用性好，便于扩充。
4。
实时性强——表现在时间驱动和时间驱动能力上。
5。
设计周期短，价格便宜。
设计步骤：
1.确定系统整体控制方案：
确定系统整体控制方案；
确定系统的构成方式；
现场设备选择;
2.确定控制算法;
3.系统硬软件的设计:
4.系统调试。
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