控制仪表及装置复习要点及习题.docx

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控制仪表及装置复习要点及习题

概论思考题与习题

0-1控制仪表与装置采用何种信号进行联络？

电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？

使用在何种场合？

0-2说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。

0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？

为什么？

0-3什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？

0-4安全栅有哪几种？

它们是如何实现本质安全防爆的？

第一章思考题与习题

1-1说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。

1-2调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。

在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。

如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？

1-3如何用频率特性描述调节器的调节规律？

分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。

1-4什么是比例度、积分时间和微分时间？

如何测定这些变量？

1-5某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？

1-6说明积分增益和微分增益的物理意义。

它们的大小对调节器的输出有什么影响？

1-7什么是调节器的调节精度？

实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？

为什么？

1-8某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值Ii=I0=4mA，δ=200%，TI=TD=2min，KD=10。

在t=0时输入ΔIi=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s时：

（1）PI工况下的输出值；

（2）PD工况下的输出值。

1-9PID调节器的构成方式有哪几种？

各有什么特点？

1-10基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？

偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？

1-11在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？

1-12试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。

若将调节器输出加以限幅，能否消除这一现象？

为什么？

应怎样解决？

1-13基型调节器的输出电路（参照图1-20）中，已知R1=R2=KR=30kΩ，Rf=250Ω，试通过计算说明该电路对运算放大器共模输入电压的要求及负载电阻的范围。

1-14基型调节器如何保证“自动”→“软手操”、“软手操”（或硬手操）→“自动”无平衡、无扰动的切换？

1-15积分反馈型限幅调节器和PI-P调节器是如何防止积分饱和的？

1-16简述前馈调节器和非线性调节器的构成原理。

1-17偏差报警单元为什么要设置Ub和Uc？

简述其工作原理。

1-18输出限幅单元是如何实现限幅的？

电路中的二极管起什么作用？

第二章思考题与习题

2-1变送器在总体结构上采用何种方法使输入信号与输出信号之间保持线性关系？

2-2何谓量程调整、零点调整合零点迁移，试举一例说明。

2-3简述力平衡式差压变送器的结构和动作过程，并说明零点调整合零点迁移的方法。

2-4力平衡式差压变送器是如何实现量程调整的？

试分析矢量机构工作原理。

2-5说明位移检测放大器的构成。

该放大器如何将位移信号转换成输出电流的？

2-6以差压变送器为例说明“两线制”仪表的特点。

2-7说明电容式差压变送器的特点及构成原理。

2-8电容式差压变送器如何实现差压-电容和电容-电流的转换？

试分析测量部件和各部分电路的作用。

2-9电容式差压变送器如何进行零点和量程调整？

2-10简述扩散硅差压变送器的工作原理。

2-11用差压变送器测量流量，流量范围为0～16m3/h。

当流量为12m3/h时，问变送器的输出电流是多少？

2-12简述四线制温度变送器和两线制温度变送器的构成原理。

2-13四线制温度变送器为何采用隔离式供电和隔离输出线路？

在电路上是如何实现的？

2-14四线制和两线制热电偶温度变送器是用何种方法实现冷端温度补偿的？

这两种变送器如何实现量程和零点调整？

2-15四线制温度变送器是如何使输出信号和被测温度之间呈线性关系的？

简述热电偶温度变送器和热电阻温度变送器的线性化原理。

2-16说明电/气转换器的结构和动作过程。

第三章思考题与习题

3-1试述矩形脉冲调宽调高式乘除器的构成原理。

乘法电路的乘法关系是指哪两个量相乘？

3-2为什么乘除器采用U0=（Ui1-1）（Ui2+K2）/（Ui3+K3）+1这样的运算关系？

3-3乘除器中Ui1和Ui2的输入电路问什么设计的不一样？

能否用一样的线路？

3-4自激振荡时间分割器的作用是什么？

说明它的工作过程和起振条件。

3-5试将乘除器中的输出电路与调节器中的电路作一比较。

3-6开方器主要用于何种场合？

用乘除器代替开方器行不行？

3-7开方器与乘除器在构成原理上有何异同之处？

说明开方器的实现方法。

3-8开方器中为何设置小信号切除电路？

试分析该电路工作原理？

3-9试述电动执行机构的构成原理，伺服电动机的转向和位置与输入信号有什么关系？

3-10伺服放大器有哪些部分组成？

它是如何起放大作用的？

3-11试分析减速器中行星齿轮传动机构的原理，它有什么特点？

3-12试述位置发送器的工作原理。

3-13气动执行机构有哪几种？

各有什么特点？

3-14阀门定位器应用在什么场合？

简述气动及电/气阀门定位器的动作过程。

3-15何谓调节阀的可调比和流量特性？

理想情况下和工作情况下的特性有何不同？

3-16选择气动执行器作用方式（气开或气关）的依据是什么？

3-17如何选择调节阀的流量特性？

3-18说明s值的物理意义和合理的取值范围。

3-19如何计算调节阀的口径？

3-20试画出用电动单元组合仪表构成一复杂控制系统的流程示意图（或方框图）及仪表接线图，并说明系统中变送器量程及比值器比值系数的计算方法。

第四章思考题与习题

4-1可编程调节器具有哪些特点？

试与模拟式调节器作一下比较。

4-2说明可编程调节器的基本组成，调节器的硬件和软件各包括哪些部分？

4-3工程上主要使用何种PID算式（位置式、增量型或是速度型算式）？

它有什么优点？

4-4试举出几种PID基本算式的改进形式，它们各有什么特点？

4-5试述KMM调节器的输入、输出电路的组成及A/D转换的实现方法。

4-6KMM有哪些输入处理功能？

如何实现气体流量信号的温度压力补偿？

4-7试以一简单控制回路说明KMM运算模块的组态方法。

如果实现前馈-反馈控制和非线性控制，应分别使用哪些模块？

4-8KMM的PID控制类型有哪几种？

如何实现手动、自动、串级之间的无扰动切换？

4-9在什么情况下KMM进入异常运行方式？

说明这一运行方式的工作情况。

4-10试述KMM的通信功能，调节器如何切换到计算机（COMP）运行方式？

4-11KMM有哪几种数据表？

举例说明其填写方法。

4-12试以实例说明使用KMM实现复杂控制规律的方法，画出控制流程图和组态图。

第五章思考题与习题

5-1简述可编程控制器的特点、工作过程和编程语言。

5-2说明FX2系列PC输入端和输出端的接线方法。

5-3FX2系列PC有哪些编程元件？

5-4画出与下列语句表程序对应的梯形图。

0LDX04OUTY08AN1X4

1ORX15LD1Y09ORM2

2OR1M06ANDX310OUTY1

3ANDX27ORM1

5-5画出与下列语句表程序对应的梯形图。

0LDX04LD1X48AN1X712OUTY1

1OR1X15ANDX59ORB13LD1X1

2LDX26ORB10ANB14OUTT1

3AN1X37LDX611AN1T1SPK20

5-6试用定时器和计数器组合的方法编写一定时间为100min的程序，画出梯形图。

5-7如何使用状态转移图和步进指令编制顺控程序？

5-8简述FX2系列PC功能指令的使用方法。

5-9如何设计PC应用系统？

试举例说明。

5-10简述S7系列PC基本组成和程序结构。

5-11举例说明STEP7语言的编程方法。

第六章思考题与习题

6-1简述智能变送器的特点与构成,试与模拟变送器作一比较。

6-2说明3051C差压变送器和STT300温度变送器的工作原理及组成，他们以何种方式输出数字信号？

6-3试述MV2010T差压变送器的特点，其传感器部分与3051C差压变送器有何不同？

6-4说明3244MVF的结构特点及软件功能。

第七章思考题与习题

7-1简述集散控制系统的发展历程和特点。

该系统一般由哪几部分组成？

7-2集散控制系统中常用的网络结构有哪几种？

TDC-3000系统属于哪一种？

7-3说明集散控制系统通信网络的特点及采用的通信标准。

7-4TDC-3000系统分成哪几个层次？

各层次功能如何？

7-5TDC-3000系统的分散控制装置部分由哪些模件组成？

简述他们的构成和功能特点，并说明其冗余配置方式。

7-6试述TDC-3000系统中LCN模件万能操作站（US）的基本配置和主要功能。

7-7TDC-3000通信网络包括哪几个部分？

试述LCN通信网络的组成及信息传输方式。

7-8简述TDC-3000软件组态的主要内容和作用。

7-9什么是控制组态？

控制组态主要有哪三种方式？

试举例说明。

7-10常用的可靠性指标有哪些？

如何提高系统的可靠性？

第八章思考题与习题

8-1试对现场总线控制系统与集散控制系统作一比较。

8-2说明现场总线国际标准的形成过程和主要内容。

8-3如何看待多种现场总线标准并存的局面？

8-4简述几种流行现场总线的技术特点和网络结构。

8-5比较几种流行现场总线的通信模型。

8-6现场总线控制系统有哪几部分组成？

试举例说明。

《自动控制仪表与装置》综合习题

说明：

选择题除了正确选择答案外还应给出选该答案的理由

绪论、第一章概述

1.如何评价测量仪表性能，常用哪些指标来评价仪表性能？

2.名词解释：

相对误差、精度、变差、灵敏度、量程、反应时间

3.仪表的变差不能超出仪表的（）a、相对误差b、引用误差c、允许误差

4.测量某设备的温度,温度为400℃,要求误差不大于4℃，下列哪支温度计最合适?

（）A0～600℃1.5级B.0～1500℃0.5级C.0～800℃0.5级D.0～400℃0.2级

5.仪表的精度级别指的是仪表的（）A引用误差B.最大误差C.允许误差D.引用误差的最大允许值

6.下列说法正确的是（）A回差在数值上等于不灵敏区B灵敏度数值越大则仪表越灵敏C灵敏限数值越大则仪表越灵敏

7.有一个变化范围为320——360kPa的压力，如果用A、B两台压力变送器进行测量，那么在正常情况下哪一台的测量准确度高些？

压力变送器A：

1级，0——600kPa。

压力变送器B：

1级，250——500kPa。

8.一台精度等级为0.5级的测量仪表，量程为0~1000℃。

在正常情况下进行校验，其最大绝对误差为6℃，求该仪表的最大引用误差、允许误差、仪表的精度是否合格。

9.某台差压计的最大差压为1600mmH2O，精度等级为1级，试问该表最大允许的误差是多少？

若校验点为800mmH2O，那么该点差压允许变化的范围是多少？

10.测量范围0～450℃的温度计,校验时某点上的绝对误差为3.5℃,变（回）差为5℃,其它各点均小于此值,问此表的实际精度应是多少?

若原精度为1.0级,现在该仪表是否合格?

11.自动化仪表按能源分类及其信号形式。

12.单元组合式仪表是什么？

第二章压力测量及变送

13.简述弹簧管压力表原理和游丝的作用。

14.简述电容式差压变送器工作原理，说明变送器的两线制工作机理。

15.简述压力仪表选型原则。

16.为减小仪表的相对误差,一般仪表应工作在量程的（）a、<1/3b、1/3—2/3c、>2/3

17.校对0--1.6MPa，1.5级的工业压力表示时，应使用标准压力表（）a.0—1.6MPa,0.5级b.0—2.5MPa,0.35级c.0—4.0MPa,0.25级

18.为了正常测取管道（设备）内的压力，取压管线与管道（设备）连接处的内壁应（）。

A平齐B插入其内C插入其内并弯向介质来流方向

19.某容器内的压力为0.8MPa。

为了测量它，应选用量程为（）A.0—1MPaB.0—1.6MPaC.0—3.0MPaD.0—4.0MPa

20.某压力变送器的输出是电流信号。

它相当于一个（）。

A受压力控制的电压源B受压力控制的电流源C受电压控制的电流源D受电流控制的电压源

21.某测量范围0～1.6Mpa的压力表，校验时发现在真实值1.2Mpa处的绝对误差最大，为0.18Mpa。

试计算并判断该表是否符合精度1.5级的要求？

22.有一被测压力P=6.5MPa,用弹簧管压力计进行测量，仪表所处的环境温度40℃，要求测量值准确到1%，试选择一仪表的测量范围和精度等级？

第三章物位测量及变送

23.差压式液位计使用中为何经常需要进行迁移？

如何判断迁移方向？

24.测量高粘度、易结晶介质的液位,应选用下列哪种液位计?

（）a、浮筒式液位计b、差压式液位计c、法兰式差压液位计

25.采用差压式液位计测量液位,其差压变送器的零点（）a.需要进行正迁移b.需要进行负迁移c.视安装情况而定

26.浮筒式液位计是基于下列哪种工作原理工作的?

（）a、恒浮力b、变浮力c、压差式

27.用单法兰液位计测量开口容器液位。

液位计已经校好，后因维护需要，仪表安装位置下移了一段位移，则仪表的指示（）A.上升B.下降C.不变。

28.选择用压力法测量开口容器液位时，液位的高低取决于（）A取压点位置和容器横截面B取压点位置和介质密度C介质密度和横截面

29.浮球式液位计适合于如下哪一种情形的使用条件？

（）A介质粘度高、压力低、温度高B介质粘度高、压力低、温度低C介质粘度低、压力高、温度低D介质粘度高、压力高、温度低

30.某装置溶剂再生塔液面采用沉筒液面计测量，量程800mm，被测介质重度1.1gf/cm3，现场如何用水换算校检？

31.

用一台双法兰式差压变送器测量某容器液位，如图所示，已知H变化范围0——3m，被测介质密度ρ=900Kg/m3,毛细管内工作介质密度ρ0=950Kg/m3，其中h1=1m,h2=4m,求变送器测量范围？

并判断零点迁移的方向，计算迁移量，当法兰式变送器的安装位置升高或降低时，问对测量有何影响？

32.利用差压法测液位，如图所示。

差压变送器的正压室引压管线内通入与容器中相同的液体，液体密度为ρ；负压室引压管线通入气相，密度忽略。

请列出差压与液位L间的关系，并指出应该实施的迁移量。

第四章流量测量及变送

33.简述电磁流量计工作原理及其特点。

34.简述椭圆齿轮流量计工作原理及其特点。

35.简述差压式流量计工作原理及其特点。

36.简述科氏力式质量流量计流量计工作原理及其特点。

37.简述节流现象中流体动压能与静压能之间的变化关系，标准化节流装置由哪几个部分组成？

38.下列哪种流量计与被测介质的密度无关?

（）a、差压式流量计b、涡街流量计c、转子流量计

39.在管道上安装孔板时，如果将方向装反了会造成：

（）a.差压计倒指示b.对差压计指示无影响c.差压计指示变大d.差压计指示变小

40.罗茨流量计，很适合对（）的测量。

A低粘度流体B高雷诺数流体C含砂脏流体D高粘度流体

41.测量天然气流量不可以采用下列哪种流量计（）a.电磁流量计b.差压式流量计c.转子流量计

42.下列说法错误的是（）A转子流量计的环形流通截面是变化的，基本上同流量大小成正比，但流过环形间隙的流速变化不大。

B转子流量计的压力损失大，并且随流量大小而变化C转子流量计的锥管必须垂直安装，不可倾斜

43.差压式流量计配用电容式差压变送器测流量,流量测量范围是0～16m3／h,变送器量程为100KPa,问:

①.当变送器输出12mA时,流量应是多少?

②.若变送器的量程改为125kPa,此时变送器的输出应是多少?

44.一台测量液体用的转子流量计,测量范围为0～25m3／h,用来测量某介质的流量,已知被测介质的密度为0.8g／cm3,转子的密度为7.9g／cm3,试问:

当流量计指示在20m3／h时,被测介质的实际流量应是多少?

第五章温度测量及变送第六章显示仪表

45.简述热电偶测量原理和补偿导线的作用。

46.简述热电阻测量原理和三线制连接的作用。

47.简述需要进行热电偶冷端温度处理的原因及其方法。

48.名词解释：

热电效应。

49.当热电阻短路时，自动平衡电桥应指示（）a、0℃b、最上限温度c、最下限温度

50.与热电偶配用的自动电位差计，当输入端短路时，应显示（）a、下限值b、环境温度（室温）c、上限值　

51.热电偶测温时，采用补偿导线是为了（）。

A冷端补偿B消除导线电阻的影响C将冷端延伸至其他地方D降低费用

52.补偿导线的正确敷设，应该从热电偶起敷到（）为止？

A就地接线盒B仪表盘端子板C二次仪表D与冷端温度补偿装置同温的地方

53.用电子电位差计测热电偶温度，如果热端温度升高2℃，室温（冷端温度）下降2℃，则仪表的指示（）A升高2℃B下降2℃C不变D升高4℃

54.在用热电阻测量温度时若出现热电阻断路时，与之配套的显示仪表如何变化（）A指示值最小B指示值最大C指示值不变D指示室温

55.用K分度号的热偶和与其匹配的补偿导线测量温度。

但在接线中把补偿导线的极性接反了，则仪表的指示（）A.偏大、B.偏小、C.可能大,也可能小,要视具体情况而定。

56.某人将镍铬-镍硅补偿导线极性接反，当电炉温度控制于800℃时，若热电偶接线盒处温度为50℃，仪表接线板处温度为40℃，问测量结果和实际相差多少？

已知：

E（800℃,0）=33.29mvE（40℃,0）=1.61mVE（761℃,0）=31.68mVE（841℃,0）=34.9mvE（50℃,0）=2.02mVE（741℃,0）=30.82mVE（742℃,0）=30.90mv

57.用K型热电偶测温。

已知回路热电势为15.000mV，冷端温度20℃，试求热端温度。

下列分度表数据可供选用：

E（20）=0.798mV，E（347）=14.167mV，E（348）=14.208，E（385）=15.763mV，E（386）=15.805mV。

58.为了检查锅炉炉膛温度测量值是否正确，先用携带式电位差计测得热电偶的输出热电势为37.33mV,热电偶采用镍铬-镍硅热电偶分度号为K，热电偶冷端温度用水银温度计测得为35℃，问此时炉膛的实际温度是多少？

E（35℃，0℃）=1.407mVE（935，0℃）=38.717mVE（936，0℃）=38.756mVE（890，0℃）=36.925mVE（889，0℃）=36.885mV

59.在热电阻使用过程中，经常出现如下问题，请分析其产生的原因：

（1）、显示仪表指示值低于实际值或指示不稳定；

（2）、显示仪表指示无穷大；（3）、显示仪表显示负值；（4）阻值与温度的关系有变化。

第八章控制规律

60.简述比例微分数学表达式，并说明该调节规律的作用特点。

61.简述比例积分数学表达式，并说明该调节规律的作用特点。

62.什么是调节规律？

简述常用的调节规律类型。

63.简述比例积分微分调节规律作用特点？

写出该调节规律数学表达式。

64.简述调节规律在控制系统的作用？

写出PID调节规律数学表达式。

65.名词解释：

调节规律、控制点

66.下列哪种调节器可消除余差?

（）a、比例调节器b、比例微分调节器c、比例积分调节器

67.下列哪种调节规律调节结果容易存在余差?

（）a、比例调节b、比例积分微分调节c、比例积分调节

68.比例度越小，余差就越（）a.越大b.越小c.不变

69.积分时间越大，积分作用就越（）a.越大b.越小c.不变

70.具有“超前”调节作用的调节规律是（）A、PB、PIC、PDD、两位式

71.

在右图（b）上画出调节器的输出变化曲线。

已知调节器为正作用，PI调节规律，Kp=1，Ti=1，偏差输入见图（a）所示。

第九章控制器、第十章执行器

72.调节器的反作用是指（）。

A．测量值大于给定值时，输出增大B.测量值大于给定值时，输出减小C．测量值增大，输出增大D.测量值增大，输出减小

73.简述气动薄膜调节阀工作原理及其构成。

74.名词解释：

执行机构

75.调节阀的气开、气关型式应根据下列哪个条件来确定?

（）a、生产的安全b、流量的大小c、介质的性质

76.下述哪一项不是调节阀的性能指标？

（）A流量系数B可调比C流量特性D阀阻比

77.执行器的正作用是指（）。

A控制信号增大，执行器开度减少B控制信号增大，执行器开度增大C控制信号减小，执行器开度减少

第十一章电器仪表防爆、第十二章被控对象动态特性

78.常用的仪表防爆形式有哪些？

79.描述对象特性常用哪些方法？

80.描述对象特性常用哪些参数？

第十三章自动控制系统基本概念

81.什么是系统过渡过程？

有哪几种常见的过渡过程形式？

评价系统过渡过程的几个指标在实际系统运行中如何把握它们的值？

82.试阐述调节作用与干扰作用对被调参数的影响，以及两者之间的关系？

83.名词解释：

调节参数、余差、衰减比、系统动态、随动调节系统、定值调节系统、负反馈

84.构成自动调节系统需要满足下列哪个条件?

（）a、开环负反馈b、闭环负反馈c、闭环正反馈

85.常用的系统过渡过程形式是（）a、衰减振荡过程b、非振荡衰减过程c、等幅振荡过程

第十四章简单控制系统

86.简述调节器参数整定的目的和常用的几种整定方法。

87.试阐述简单调节系统中被调参数的选择原则？

88.采用简单调节系统控制油水分离器的油水界面，调节阀控制排水量，试确定：

①选择调节阀的气开、气关型式并说明选择理由。

②选择调节器的正、反作用方式并说明理由。

③分析当界面升高时，该调节系统的动作过程。

89.

控制系统如图所示，其中液体原料储罐是控制对象，液位是被调参数，入口流量是调节参数，出口流量的波动是干扰。

严禁容器抽空。

（1）试选择调节阀的气开气关特性、调节器的正反作用；

（2）已知Sv=50%，请以Pv=40%为初始状态，说明变送器、调节器、执行器的动作，指出形成负反馈的过程。

90.现有一个加热炉被加热物料入口温度210℃，出口温度350℃，要求出口温度波动幅度不能超过±2℃，燃料采用渣油，来料压力较为平稳，现有如下要求：

（1）、需要进行温度控制系统设计，要求画出你所设计的系统控制流程图和系统