《过程控制工程随堂训练题集》单元考核.docx

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《过程控制工程随堂训练题集》单元考核

第一单元过程控制系统根本概念

――系统工作过程〔10％〕

一、填空题。

1、过程控制系统一般由________、________、________和测量变送器组成。

2、对象为气体贮罐时应设置________控制系统，对象为加热炉时应设置_______控制系统。

锅炉上应设置________和________控制系统。

精馏塔上应设置________控制系统和________控制系统等。

〔填入被控变量〕

3、被控对象的输入信号称为_________变量，输出信号称为_________变量。

4、控制器接受________和________两个输入量，按一定的控制规律对二者的_________值进行运算后，再将输出量送给________去执行。

5、过程控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。

6、气动仪表的标准统一信号是_________。

8、常规控制系统的_________用计算机替代后，系统就称为计算机控制系统。

9、过程控制系统中五大类参数〔被控变量〕指_________、_________、_________、_________和_________。

〔填写被控变量名称及字母〕

二、判断题。

〔〕1、自动调节系统的给定值是根据生产要求人为设定的。

〔〕2、锅炉工作中最重要的参数是温度。

〔〕3、仪表的给定值就是它的测量值。

〔〕4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。

三、选择题。

夹套式化学反响器的控制系统一般设置为〔〕系统。

〔A〕成分   〔B〕液位   〔C〕流量   〔D〕温度

四、问答题。

1、什么是自动控制系统？

什么是过程控制系统？

2、过程控制系统主要有哪些环节组成？

3、名词解释：

被控对象、被控变量、操纵变量、测量值、给定值、比较机构、干扰、闭环和负反响。

11、以下环节在控制系统工作时各起什么作用：

控制器、执行器、被控对象和测量〔元件〕变送器。

12、绘制敞口贮槽、气罐、离心泵、加热炉、氨冷器、化学反响器、精馏塔、锅炉的工艺流程图，要求包含设备和必要的物料进出口管道，并标明物料名称。

五、操作题

说明：

本课程自2001年起就配备了仿真软件，与理论教学一起使用，另外，我在教学过程中不断搜集相关学习资料，编辑了一个电子文档资料包，包括课程中需用到的设备结构、设备仿真运行、仪表结构、仪表接线、系统现场分布等图形和测量技术、控制方案等最新的进展情况，以及国内外主要厂家和他们的软硬件产品介绍，供同学们学习时使用、参考。

1、翻开?

<过程控制技术>学习工具包?

，认识离心泵、加热炉、化学反响器、精馏塔、锅炉等典型化工操作设备结构和工艺流程，运行相应avi文件，熟悉这些设备的工作状况。

2、操作?

自动化仿真实训?

软件，包括软件的安装、卸载、翻开、退出、菜单项选择择、实验进入、页面浏览、功能调用、数据修改等根本操作。

3、启开工艺流程，启动阀门，让水在所有贮槽内循环流动。

调整阀门开度，从仪表数字显示、液面实际变化、指针动作和记录曲线的变化看调节效果。

六、综合题。

1、指出以下各图所示控制系统的被控对象、被控变量、操纵变量及两种以上可能的干扰。

（c）（d）（e）

2、某换热器的温度控制器系统方块图如以下图所示。

系统的被控变量为出口的物料温度，要求保持在200±2℃，操纵变量为加热蒸汽的流量。

采用的控制仪表为DDZ—Ⅲ电动单元组合式仪表。

〔1〕说明图中R、E、Q、C、F所代表的专业术语内容。

〔2〕说明Z、I、P的信号范围。

〔3〕选用适宜的测温元件。

〔4〕气动执行器的输入输出各是什么物理量。

第二单元过程控制系统根本概念

――系统结构〔10％〕

一、填空题。

1、用来描述控制系统结构的图形有________图和________图。

2、仪表位号包括________和________两局部，其中前一局部表示该仪表的________，后一局部表示它的________。

3、在带控制点工艺流程图上，仪表位号PI-103表示该仪表是位于第________工段的第________块具有________功能的压力仪表；仪表位号FIC表示该仪表是具有________功能的________仪表；仪表位号LRC-210表示的含义是________。

4、自动控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。

5、表示控制系统结构的方块图中，每一个方块代表系统的_________，每一条线段表示_________。

6、DDZ-Ⅲ仪表的标准统一信号是_________的电流或_________的电压。

7、如果系统要求实现的功能很多，那么表示这些功能的字母应按________顺序排布在表示仪表的圆圈内。

8、请写出以下字母在仪表位号中作为第一位字母时的功能：

T________、P________、F________、L________、A________。

9、请写出以下字母在仪表位号中作为后续字母时的功能：

T________、R________、I________、C________、A________、Q________、S________。

10、字母R和I在仪表位号中出现的要求是________________________，字母S和A在仪表位号中出现的要求是________________________。

二、判断题。

〔〕1、FR101中的F代表流量，R代表显示。

〔〕2、在带控制点工艺流程图上，仪表位号TRC-103表示该仪表是一块温度指示、记录、控制仪表。

〔〕3、用来描述控制系统结构的图形有带控制点工艺流程图和接线图。

〔〕4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。

〔〕5、TR101中的TR代表仪表功能，101代表仪表位置。

〔〕6、系统方块图中信号线的方向的固定的。

三、选择题。

1、下面哪个符号代表孔板。

〔  〕

〔A〕FV      〔B〕FT     〔C〕FY        〔D〕FE

2、下面哪个符号代表调节阀。

〔  〕

〔A〕LV       〔B〕LT        〔C〕LC    〔D〕LR

3、FRCSA101中FRCSA表示〔〕。

〔A〕流量记录调节联锁报警

〔B〕流量显示联锁报警控制

〔C〕流量调节显示记录联锁

四、问答题。

1、过程控制系统主要有哪些环节组成？

有哪几种图形可以用来描述一个过程控制系统的组成？

2、何为简单控制系统？

试画出简单控制系统的方块图。

3、举例说明仪表位号由哪两局部构成？

各局部的字母或数字分别表示什么意思？

4、用两种不同表达方法说明仪表位号TRCA-203、PI-106、LCSA-108及FICQ-201的含义。

5、参考教材其他章节及附录，自选设备分别绘制温度、压力、流量、液位和成分控制系统带控制点工艺流程图各一个。

五、操作题。

1、翻开仿真软件，进入实验三，在“流程图页〞找出贮槽液位控制系统的四个环节并记下来，再将该系统的结构画成方块图。

2、翻开实验三的“曲线图页〞，写出该页右下方所有字母组合的含义。

3、仍在实验三的“曲线图页〞，读出水槽2液位在操作课上课30分钟时的具体值。

六、综合题。

1、按要求画出下述各简单控制系统。

〔1〕对象为贮槽，被控变量为贮槽液位，操纵变量为介质出口流量。

〔2〕对象为贮槽，被控变量为贮槽液位，操纵变量为介质进口流量。

〔3〕对象为气体贮罐，被控变量为贮罐压力，操纵变量为气体出口流量。

〔4〕对象为离心泵出口管道，被控变量和操纵变量均为泵出口物料流量。

〔5〕对象为加热炉，被控变量为被加热物料出口温度，操纵变量为燃料进口流量，要求对被控变量进行显示、记录、控制和报警。

〔6〕对象为锅炉汽包，被控变量为汽包液位，操纵变量为给水流量。

2、以下图为一换热器温度自动调节系统原理示意图。

TT为温度变送器，TC为温度调节器。

〔1〕试画出该控制系统的方框图。

〔2〕指出该系统中的被控对象、被控量、调节量、给定值以及扰动因素各是什么？

〔3〕当冷物料流量突然增大后，试分析该系统是如何来实现自动控制的？

第2题图第3题图

3、上图为一锅炉汽压自动调节系统原理示意图，试：

〔1〕画出该控制系统的方框图。

〔2〕指出该系统中的被控对象、被控量、调节量、给定值以及扰动因素各是什么？

〔3〕当蒸汽流量突然增大△D后，试分析该系统是如何来实现自动控制的？

第三单元过程控制系统根本概念

――系统类型及质量评价〔10％〕

一、填空题。

1、常见的过程控制系统的过渡过程有_________、_________、_________和发散等几种型式。

2、过程控制系统正常工作时的衰减比一般在_________的范围。

3、对定值系统进行参数整定时，其衰减比应靠近_________。

4、衰减比为4：

1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有很明显的_________个波峰，衰减比为10：

1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有很明显的_________个波峰。

5、按照被控变量分类，化工生产过程常见的系统有________、压力、________和物位系统等。

6、按照给定值分类，系统可分为定值系统、________和程序系统。

二、判断题。

〔〕1、按照给定值分类，自动控制系统分为温度、压力和物位系统等。

〔〕2、描述控制系统性能的指标有最大偏差、超调量、过渡时间等。

〔〕3、衰减比为4：

1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有两个很明显的波峰。

〔〕4、按照被控变量分类，化工生产过程常见的系统有温度、压力、成分和物位系统。

三、选择题。

1、化工生产过程控制大多采用〔  〕调节系统。

〔A〕定值   〔B〕程序  〔C〕随动   〔D〕串级

2、调节系统的稳定性是对调节系统最根本的要求，稳定调节过程的衰减比n应是〔〕。

〔A〕n=0〔B〕01

3、恒值〔定值〕调节系统、程序调节系统、随动调节系统是按〔〕来划分的。

〔A〕按自动调节系统的结构

〔B〕按自动调节系统的特性 

〔C〕按给定值变化的规律

4、调节系统的稳定性是通过〔〕指标的大小来判定的。

〔A〕振荡周期〔B〕余差〔C〕衰减比

5、定值调节系统是一个〔〕调节系统。

〔A〕开环〔B〕闭环〔C〕随动

6、〔〕是测试系统常用的输入信号。

〔现在也有人认为是脉冲信号〕

〔A〕正弦〔B〕阶跃〔C〕斜坡〔D〕抛物线

四、问答题。

1、什么是过渡过程？

生产过程中可能出现的过渡过程有哪些？

请画出它们的曲线图。

2、过程控制系统按其根本结构有可分为哪几类？

其闭环控制系统中按其设定值的不同可分为哪几类？

按照被控变量不同又可分为哪几类？

简述每种形式的根本含义。

3、衰减振荡过程的品质指标有哪些？

各自的含义是什么？

五、操作题。

按照仿真软件实验三的投运要求投运贮槽液位控制系统。

待系统稳定〔记录曲线在一段时间内保持水平〕后，通过改变给定值的方法给系统一个干扰，等过渡过程结束后，记录下两个水槽的液位曲线，并分别计算它们的最大偏差、超调量、衰减比、峰值时间、调整时间、振荡周期和余差。

六、综合题。

1、以下图是某液位控制系统在流量干扰出现后液位变化的过渡过程曲线，其中tp1=3min，tp3=9min。

指出其给定值，并计算最大偏差、超调量、衰减比、峰值时间、振荡周期和余差，估计调整时间。

2、以下图是某温度控制系统的温度记录曲线图，试写出最大偏差、衰减比、余差和振荡周期，如果工艺上要求控制温度为〔40±2〕℃，那么该控制系统能否满足工艺要求?

第四单元过程控制的简单控制方案

――根本环节〔对象和测量变送器〕〔5％〕

一、填空题。

1、过程控制系统被控对象的特性可以用三个参数来描述，分别为_________、_________和_________，其中属于静态特性的参数是________，属于动态特性的参数是________。

〔填入参数名称和字母〕

2、单个水槽液位对象的特性参数大约为K=________，T=________，

________。

3、对象放大倍数K=10表示对象的输入信号变化_________个单位时，其输出将变化_________个单位；或者说控制系统的_________变量变化一个单位时，其_________变量将变化10个单位。

4、对象的特性曲线是在对象的_________变量产生阶跃变化后，_________变量随时间变化的曲线。

5、对象的滞后包括_________和_________两局部。

*6、流量系统因为因为有高频噪声一般不采用_________控制规律。

*7、有脉动信号的系统应使用_________、电解电容等方法进行滤波。

*8、热电阻不宜安装在_________、_________、_________等地方。

*9、被控变量真实值比测量值的幅值_________，滞后时间_________。

二、判断题。

〔〕1、系统被控对象具有放大系数、时间常数和滞后等特性，其中放大系数属于静态特性参数。

〔〕2、对象的滞后时间越大越好。

〔〕3、对象的特性曲线又叫做反响曲线、飞升曲线。

〔〕4、一阶对象的特性曲线就是一阶微分方程的解随时间变化的规律。

〔〕5、对象的容量滞后和纯滞后可以完全区分开来，因而可以采取不同的措施减小或消除。

*〔〕6、成分参数因为滞后和精度等原因一般不在线控制。

*〔〕7、套筒热电偶比不带套筒的热电偶时间常数小，所以更好用。

三、选择题。

1、无自衡能力对象的动态特性表现为〔〕的特性。

〔A〕惯性环节〔B〕积分环节〔C〕微分环节

2、被控对象具有K、T、

等特性，其中〔〕为静态特性。

〔A〕K   〔B〕T   〔C〕

3、热工对象的时间常数越大，其惯性〔〕。

〔A〕越大〔B〕越小〔C〕二者无关

4、对象的〔〕特性参数越小越好。

〔A〕K   〔B〕T   〔C〕

*5、以下化工参数中〔〕的时间常数和滞后时间最大。

〔A〕T   〔B〕P   〔C〕F〔D〕L

四、操作题。

翻开仿真软件实验一，测试两个水槽的特性，并记录各特性参数值。

具体操作过程请参见?

自动化仿真实训指导书?

的说明。

五、综合题。

1、绘制一、二阶对象的特性曲线，标明三个特性参数。

2、什么是容量滞后和纯滞后？

分别是怎么形成的？

3、二阶及以上阶次对象近似为一阶特性时其曲线应如何处理？

传递函数应如何写？

4、写出一、二阶对象的微分方程、传递函数数学模型，绘制它们的传递函数方块图。

5、两个贮槽除面积外其余参数相同，设置控制系统也系统，如以下图所示。

试比较这两个对象K、T、

数值的大小。

6、什么是有自衡特性和无自衡特性？

举例说明。

*7、造成温度系统信号延迟的原因有哪些？

采取什么措施可以有效解决这些信号延迟问题？

注：

带*号的为“测量变送环节〞练习题。

第五单元过程控制的简单控制方案

――根本环节〔执行器〕〔5％〕

一、填空题。

1、执行器的流量特性有________、________、快开和________特性等。

2、阀门定位器具有_________、_________、_________等作用。

3、假设串联管路系统的s值为0.9，那么现场需要线性阀时，应订购_________阀。

4、电气转换器是将_________信号转换为相应_________的信号的一种装置。

5、锅炉产汽用于发电，为了保护汽轮机不被损坏，锅炉上应设置_________控制系统，其给水阀应选择________型式。

6、阀门定位器具有_________、_________、_________等作用，是经常使用的一个系统配件。

7、检测端平安栅的作用是_________。

8、假设串联管路系统的阻力比系数s＝0.5，那么购置的对数流量特性控制阀特性会畸变为_________流量特性。

9、按所使用的能源分类，执行器可分为_________执行器、_________执行器和_________执行器。

10、气动薄膜调节阀的结构包括两局部即_________机构和控制机构〔又叫控制阀或调节机构〕，其中后一局部的名称经常用来代替_________环节，是因为这种类型的仪表是这个环节中使用最多的仪表。

11、执行器的开闭型式有________和________两种。

12、气动执行器的优点有_________、_________、_________等。

13、通过对控制阀流量特性的选择可局部或全部补偿_________的非线性。

二、判断题。

〔〕1、气动薄膜调节阀可以在小开度长期正常工作。

〔〕2、执行器的流量特性中使用最广泛的是对数流量特性。

〔〕3、为了防止液体溢出，贮罐出水阀应选择气开型式。

三、选择题。

1、直通单座调节阀不存在〔 〕的特点。

〔A〕泄漏量小

〔B〕单体阀芯结构伐芯所受的不平衡力较大

〔C〕容易保持密闭，甚至平安切断

〔D〕常用在阀前后压差较大的场合

2、角型调节阀不存在〔 〕的特点。

〔A〕死区和涡流区较小，有较好的“自洁〞作用

〔B〕适用于高粘度、悬浮液、含颗料介质的流量调节

〔C〕阀体结构简单

〔D〕阀关闭时，泄漏量较小

3、电气转换器的作用是将〔 〕。

〔A〕电信号转换成电信号   〔B〕气信号转换为气信号

〔C〕电信号转换为气信号   〔D〕气信号转换为电信号

四、问答题。

1、什么叫气动执行器的气开式与气关式？

其选择原那么是什么？

2、试述电一气转换器及电气阀门定位器在控制系统中的作用。

3、气动执行器主要由哪两局部组成？

各起什么作用？

4、气动执行机构主要有哪几种结构形式？

各有什么特点？

5、写出五种控制机构的名称。

五、操作题。

1、翻开?

<过程控制技术>学习工具包?

认识了解执行器的类型、结构及运行状态。

2、翻开?

<过程控制技术>学习工具包?

了解各主要仪表生产厂家的情况，上网查找这些厂家的网页，将他们的网址添入收藏夹。

在笔记本上记下三个国内厂家、三个国外厂家的网址。

3、了解各厂家生产的执行器类型、名称、结构、功能和主要参数，并记下其中一种你感兴趣的执行器的全部资料。

六、综合题。

1、为了不让贮槽内液体溢出，请正确选择下述两图中阀门的开闭型式。

2、合理选择下述各图中阀门的开闭型式及流量特性。

3、气动薄膜调节阀的以下组合结构会形成调节阀的何种开闭型式？

第六单元过程控制的简单控制方案

――根本环节〔控制器〕〔5％〕

一、填空题。

1、控制器的正作用指其_________值随_________值增加而增加的情况。

3、控制器的给定信号类型有______给定和______给定。

4、温度系统因为时间常数和滞后大通常采用_________控制规律。

5、控制器的控制规律有双位控制、________、________、和微分等规律。

6、比例控制规律的优点是________。

积分控制规律的优点是________，缺点是使系统稳定性下降。

7、气开阀的作用型式是________作用，在符号法中用________号表示。

二、判断题。

〔〕1、微分控制规律的优点是超前控制，缺点是使系统稳定性下降。

〔〕2、比例控制规律是控制器最根本的控制规律。

〔〕3、微分控制规律的优点是消除余差，缺点是使系统稳定性下降。

〔〕4、积分控制规律的优点是超前控制。

〔〕5、符号法是用来确定控制器的正反作用型式的方法。

〔〕6、调节器的输出值随测量值增加而增加的称为正作用。

〔〕7、PID调节器的三个重要参数是比例度，积分时间，微分时间。

〔〕8、当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度使其稳定。

〔〕9、所有简单控制系统的给定信号都是内给定。

〔〕10、测量变送环节的正反作用类型与其所在的系统无关。

三、选择题。

1、甲乙两个动态特性完全相同的广义调节对象，甲采用PI调节，乙采用P调节，当比例度数值完全相同时〔  〕。

〔A〕甲系统振荡程度比乙剧烈   〔B〕乙系统振荡程度比甲剧烈 

〔C〕甲、乙两系统振荡程度相同  〔D〕甲系统不振荡，乙系统剧烈振荡

2、调节系统中调节器正、反作用确定的依据是〔〕

〔A〕实现闭环回路的正反响〔B〕实现闭环回路的负反响

〔C〕系统放大倍数足够大〔D〕生产的平安性

3、流量控制系统一般采用〔〕控制规律进行控制。

〔A〕纯比例  〔B〕比例+积分 〔C〕比例+微分  〔D〕比例+积分+微分

4、调节对象的容量滞后和纯滞后不大，负荷常有较大波动，工艺又有无差要求时，应采用〔 〕。

〔A〕P调节    〔B〕PD调节    〔C〕PID调节    〔D〕PI调节

5、在负荷变化较小，工艺上没有提出误差要求时可用〔 〕。

〔A〕比例调节规律        〔B〕比例积分调节规律

〔C〕比例、积分、微分调节规律    〔D〕比例，微分调节规律

12、〔〕依据偏差是否存在来进行控制的。

〔A〕双作用〔B〕比例控制〔C〕积分控制〔D〕微分控制

13、PID三作用调节器中的〔〕可以保证调节过程的稳定性。

〔A〕P作用〔B〕I作用〔C〕D作用

14、温度简单控制系统一般应采用〔〕规律来进行控制。

〔A〕P    〔B〕PI    〔C〕PD    〔D〕PID

四、问答题。

1、试写出PID控制器的输入、输出间的数学表达式，并说明KP、TI、TD各有什么意义？

2、何为比例控制器的比例度、积分时间和微分时间?

它们对系统的过渡过程有何影响？

3、以下图所示为两条不同比例度的过渡过程曲线，试比较两条曲线所对应比例度的大小。

4、以下图为两条不同积分时间的过渡过程曲线，试比较两条曲线所对应积分时间的大小。

5、某控制系统中的PI控制器采用经验凑试法整定控制器参数，如果发现在扰动情况下的被控变量记录曲线最大偏差过大，变化很慢且长时间偏离给定值，试问在这种情况下应怎样改变比例度与积分时间？

6、符号法是干什么用的？

简述其内容及使用步骤。

五、操作题。

1、翻开?

<过程控制技术>学习工具包?

认识了解控制器的类型、结构及运行状态。

2、翻开上次保存的各主要仪表生产厂家的网页，了解各厂家生产的控制器类型、名称、结构、功能和主要参数，并记下其中一种你感兴趣的控制器的全部资料。

3、翻开仿真软件，进入实验二，按照?

自动化仿真实训指导书?

的说明进行操作，记录所需曲线及参数，从结果得出结论，包括比例度、积分时间和微分时间分别变化时对各质量指标的影响。

特别提醒：

①注意发现操作中出现的问题及解决方法，记在笔记本上。

②记下纯比例控制、比例积分控制和比例积分微分控制三种情况下让曲线出现4：

1的PID参数或参数组合。

六、综合题。

1、设计气体贮罐压力控制系统或液体贮罐液位简单控制系统。

〔1〕画出带控制点工艺流程图。

〔2〕确定调节阀的流量特性和开闭型式。

〔3〕确定调节器的调节规律、内外给定和正反作用型式。

〔4〕画出该系统的接线