过程控制系统考试知识点总结.pdf

1、过程控制系统知识点总结考试题型一、判断题（共10分）二、单选（20分）三、填空（10分）四、简答题（5小题，共20分）五、分析计算题（4小题，共40分，每题10分）一、概论一、概论1、过程控制概念：五大参数。、过程控制概念：五大参数。过程控制的定义：工业中的过程控制是指以温度温度、压力压力、流量流量、液位和成分液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制。2、简单控制系统框图。、简单控制系统框图。控制仪表的定义：接收检测仪表的测量信号，控制生产过程正常进行的仪表。主要包括：控制器、变送器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表及装置。控制仪表的作用：对检测仪表的信号进行运算、处理，发出控制信号，对生

2、产过程进行控制。控制器执行器被控对象变送器给定值被控量操纵量-3、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。、能将控制流程图（工程图、工程设计图册）转化成控制系统框图。TTTC变送器加热炉温度控制器执行器原料燃料第一个字母：参数类型T温度（Temperature）P压力（Pressure）L物位（Level）F流量（Flow）W重量（Weight）第二个字母：功能符号T变送器（transmitter）C控制器（Controller）I指示器（Indicator）R记录仪（Recorder）A报警器（Alarm）4、DDZ-型仪表的电压信号制型仪表的电压信号制，电流信号制电流信号

3、制。QDZ-QDZ-型仪表的信号制型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换它们之间联用要采用电气转换器。器。5 5、电信号的传输方式，各自特点。、电信号的传输方式，各自特点。电压传输特点：1).某台仪表故障时基本不影响其它仪表；2).有公共接地点；3).传输过程有电压损耗，故电压信号不适宜远传。电流信号的特点：1).某台仪表出故障时，影响其他仪表；2).无公共地点。若要实现仪表各自的接地点,则应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。6 6、变送器有四线制和二线制之分。区别。、变送器有四线制和二线制之分。区别。1、四线制：电源与信号分别传送，对电流信号的零点及元件的功耗无严格要求。2、两线制：节

4、省电缆及安装费用，有利于防爆。活零点，两条线既是信号线又是电源线。7 7、本安防爆系统的、本安防爆系统的 2 2 个条件。个条件。1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场所的能量。8 8、安全栅的作用、种类。、安全栅的作用、种类。安全栅的作用：1、安全栅作为本安仪表的关联设备，可用于传输信号。2、控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下，以确保系统的本安防爆性能。安全栅的种类：齐纳式安全栅、隔离式安全栅二、基型调节器二、基型调节器1 1、基型调节器组成：控制单元和指示单元。基型调节器控制单元构成。、基型调节器组成：控制

5、单元和指示单元。基型调节器控制单元构成。基型控制器又称基型调节器，对来自变送器的 1-5V 直流电压信号与给定值相比较所产生的偏差进行 PID 运算，输出 4-20mA（DC）直流控制信号。控制单元：输入电路(偏差差动和电平移动电路)、PID 运算电路(由 PD 与 PI 运算电路串联)、输出电路(电压、电流转换电路)以及硬、软手操电路；指示单元：测量信号指示电路、设定信号指示电路。2 2、测量信号、内给定信号范围；外给定信号范围。、测量信号、内给定信号范围；外给定信号范围。测量和内给定信号：15V(DC)；外给定信号：420mA 直流电流。（它经过 250精密电阻转换成 15V 直流电压）3

6、 3、输入电路、输入电路、输出电路输出电路的作用。的作用。输入电路作用：1).信号综合。将（Ui-Us）后放大两倍反相以 Uo1输出，即 Uo1=-2(Ui-Us)。2).电平转换。将以 0V 为基准的输入信号转换为以 UB（10V）为基准的输出信号 Uo1。电平转换的目的：使运算放大器工作在允许的共模输入电压范围内。输出电路作用：把 PID 输出Uo3（以 UB 为基准）转换成 4-20mA.DC 输出。实现电压电流转换。4 4、放大系数和比例度。、放大系数和比例度。愈大，比例作用就越强愈小，成反比，与即可表示为：。此时比例度在单元组合仪表中，输出信号变化范围。偏差变化范围；式中：输出的相对

7、变化输入的相对变化比例度的一般表达式：比例度PPPKKKyyyyyyy%1001%100 minmaxminmaxminmaxminmaxminmaxminmax5 5、基型调节器、基型调节器 PDPD 电路的阶跃响应曲线形状；比例分量；电路的阶跃响应曲线形状；比例分量；t=TD/KDt=TD/KD 时的微分分量；微分时间。时的微分分量；微分时间。作用：对Uo1进行 PD 运算，可设置 TD、KP（或比例度）。TD为微分时间；KP为比例系数。微分作用：快速的调节作用，超前作用。6 6、基型调节器基型调节器 PIPI 电路的阶跃响应曲线形状电路的阶跃响应曲线形状；比例分量比例分量：Kc=Kc=C

8、ICI/CMCM；t=TIt=TI 时的积分分量时的积分分量；积分时积分时间。间。7、积分饱和。、积分饱和。解决积分饱和办法：1)对控制器的输出加以限幅，使其不超过额定的最大值或最小值；2)限制积分电容两端的充电电压；3)切除积分作用。8、微分时间对微分作用的影响，积分时间对积分作用的影响。、微分时间对微分作用的影响，积分时间对积分作用的影响。微分时间越小，微分作用越强；积分时间越大，积分作用越强。9、软手操电路和硬手操电路。、软手操电路和硬手操电路。软手动操作电路是积分电路。硬手动操作电路是比例电路。作业作业2-4 某某 P 控制器的输入信号是控制器的输入信号是 4mA20mA，输出信号为，

9、输出信号为 1V5V，当比例度，当比例度=60%时，输入变时，输入变化化0.6mA 所引起的输出变化是多少？所引起的输出变化是多少？解：根据比例度的公式：比例系数：DK微分时间：TD=nRDCD调整 Rp（）和 RD可改变比例度和微分时间。%100 minmaxminmaxyyyxxx得Vyyxxxy25.0)15(6014206.0)(1 minmaxminmax2-7 某某 PID 控制器（正作用）输入、输出信号均为控制器（正作用）输入、输出信号均为 4mA20mA，控制器的初始值，控制器的初始值 Ii=Io=4mA，=200%，TI=TD=2min，KD=10。在。在 t=0 时输入时输

10、入Ii=2mA 的阶跃信号，分别求取的阶跃信号，分别求取 t=12s 时：时：PI 工况下工况下的输出值；的输出值；PD 工况下的输出值。工况下的输出值。解：PI 工况下P 分量=mAIIKiiP12%20011Ti 时：P 分量=I 分量；则 Ti 时，PI 分量=2mATi=260=120st(s)012oITi12sPII分量P分量PI 直线过（0，1）和（120，2）两点则 t=12s 时的输出变化量为：mAIo1.1012012121t=12s 时的输出为 Io=初值+oI=4+1.1=5.1mAPD 工况下P 分量=mAIIKiiP12%20011P 分量=mAIKiD1解得5sK

11、TDD1210602t(s)01)mA(oIP分量iDDIKK1368.0TD/KD=12则 t=12s 时的输出变化量为：分量PIKKIiDDo1368.0t=12s 时的输出为：Io=初值+oI=mA312.812510110368.04三、变送器三、变送器1、变送器的结构。变送器的作用。构成原理：变送器是基于负反馈原理工作的，其构成原理如图所示，它包括测量部分（既输入转换部分）、放大器和反馈部分。x测量部分Czi放大器Ky反馈部分F Fzf+零点调整+z0-变送器和转换器的作用作用是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)和电信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标

12、准信号，以供显示、记录和控制之用。2、变送器的输入输出关系。、变送器的输入输出关系。)()(00FyzCxKzzzKyfi3、量程调整的目的；零点调整、量程调整的目的；零点调整/迁移。迁移。使变送器的输出信号下限值 ymin与测量范围的下限值 xmin相对应，在 xmin=0 时，称为零点调整，在xmin0 时，称为零点迁移。零点调整零点调整使变送器的测量起始点为零。零点迁移零点迁移是把测量的起始点由零迁移到某一数值。4、差压变送器的作用；差动变压器的作用。、差压变送器的作用；差动变压器的作用。差压变送器是将液体、气体或蒸汽的压力、流量、液位等工艺变量转换成统一的标准信号，作为指示记录仪、调节

13、器或计算机装置的输入信号，以实现对上述变量的显示、记录或自动控制。差动变压器是由检测片（衔铁）、上、下罐形磁芯和四组线圈构成。其作用是将检测片的位移 s 转换成相应的电压信号 uCD。5、温度变送器的品种、结构（量程单元和放大单元、温度变送器的品种、结构（量程单元和放大单元）；四线制温度变送器的特点。；四线制温度变送器的特点。各类变送器分为三个品种：直流毫伏变送器、热电偶温度变送器和热电阻温度变送器。四线制温度变送器有如下特点：（1）主放大器为低漂移、高增益的运算放大器，使仪表具有良好的可靠性和稳定性。（2）在热电偶和热电阻温度变送器中采用了线性化电路，从而使变送器的输出信号和被测温度呈线性关

14、系，便于指示和记录。（3）变送器的输入、输出之间具有隔离变压器，采用了安全隔离变压器，并采用了安全火花防爆措施，故具有良好的抗干扰性能，且能测量来自危险场所的直流毫伏或温度信号。6、热电偶温度变送器以及热电阻温度变送器的量程单元。、热电偶温度变送器以及热电阻温度变送器的量程单元。7、气动仪表的基本元件。、气动仪表的基本元件。由气阻、气容、弹性元件、喷嘴气阻、气容、弹性元件、喷嘴-挡板机构挡板机构和功率放大器功率放大器等基本元件组成。8、弹性元件、喷嘴挡板机构、电气转换器。、弹性元件、喷嘴挡板机构、电气转换器。弹性元件作用：将压差转换成位移，在仪器的连接处产生一定的操作力。喷嘴挡板机构作用：将微

15、小的位移转换成相应的压力信号。电/气转换器工作原理是基于力矩平衡原理工作的。四、运算器和执行器1、开方器应用场合、作用。、开方器应用场合、作用。开方器主要应用在流量测量与控制系统中，开方器对差压变送器的输出信号进行开方运算，从而得到与被测流量成比例关系的电压或电流信号。2、执行器的结构、分类。、执行器的结构、分类。执行器分为两部分：执行机构和调节机构。气动执行器PLQ按能源分：电动执行器IiLQ直行程（直线位移）角行程（角位移）（两者减速器不同）液动执行器3、角行程电动执行机构的结构。、角行程电动执行机构的结构。220V伺服放大器操作器减速器伺服电机位置发送器位置反馈放大器阀位指示执行机构42

16、0mAIiIf090角行程电动执行机构方框图4、标准气压信号范围、标准气压信号范围(20kPa-100kPa)，气源信号，气源信号(140kPa)。5、气动执行机构的种类。、气动执行机构的种类。气动执行机构有薄膜式和活塞式两种，常见的气动执行机构均属薄膜式。薄膜式特点为：结构简单、动作可靠、维修方便、价格低，但输出行程较小，只能直接带动阀杆。6、调节阀的正反作用、正装阀、调节阀的正反作用、正装阀/反装阀、气开反装阀、气开/气关。气关。7、气开阀、气开阀/气关阀的选择原则。气关阀的选择原则。调节阀气开、气关阀选择，主要根据工艺生产的需要和安全要求来决定的；原则是当信号压力中断时，应能确保工艺设备和生产的安全。如果阀门处于全开位置安全性高，则应选用气关阀，反之，则应选用气开阀。8、阀门定位器的作用。、阀门定位器的作用。阀门定位器可以增加执行器的输出功率，减小信号传递滞后，加快阀杆的位移速度，提高线性度，克服摩擦力影响，保证阀位正确到位。9、控制阀的工作原理；流量特性；理想流量特性、工作流量特性。、控制阀的工作原理；流量特性；理想流量特性、工作流量特性。控制阀体就是依据执行机构输出的推杆位移