完整化工仪表与自动化的课后答案

1、第一章 自动控制系统基本概念2、化工自动化主要包括哪些内容 ?答：化工生产过程自动化 ,一般包括自动检测、自动操纵、自动保护与自动控制等方面得 内容3. 闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答、闭环控制系统具有负反馈到输入端得能力， 它可以随时了解被控对象得情况 , 有针对地根 据被控变量得变化情况而改变控制作用得大小与方向，从而使系统得工作状态始终等于或接 近于所希望得状态 .而开环控制系统 , 被控变量得情况就是不反馈到输入端得。、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答:主要环节有，被控变量，测量元件与变送器，控制器 ,控制阀 （执行器 ）。12、什么就是负反馈？负反馈在自定控制系统中有

2、什么重要意义？ 答：把系统（或环节）得输出信号直接或经过一些环节重新引回到输人端，并能够使原来得信号减弱得做法叫做负反馈。 自动控制系统由于具备负反馈作用，可以随时了解被控对象得情况,有针对地根据被控变量得变化情况使反馈信号升高，经过比较，到控制器去得偏差信号将降低，此时控制器将发 出信号而使控制阀得开度发生变化，变化得方向为负，从而使被控变量下降到给定值，这样 就达到了控制得目得 .15.按给定值得不同 ,自动控制系统可分为哪几类？ 答:定值控制系统，随动控制系统 （自动跟踪系统 ），程序控制系统 （ 顺序控制系统 ）. 20、自动控制系统衰减振荡过渡过程得品质指标有哪些 ?影响这些品质指标

3、得因素就是什么 ?答：衰减振荡过程得品质指标主要有：最大偏差、衰减比、余差、过渡时间、振荡周 期（或频率）等 .影响因素：很大程度上决定于对象得性质，例如温控系统中 ,属于对象性质得主要素有 , 换热器得负荷大小，换热器得结构，尺寸，材质，换热器内得换热情况 ,散热情况及结垢程度 等。自动化装置得选择与调整不当 ,也会直接影响控制质量。22、略，各自下去弄懂。第二章 过程特性及其数学模型1. 什么就是对象特性 ?为什么要研究对象特性？ 答对象特性就是指被控对象及系统中得各类装备得特有性质规律。研究对象特性就是因为在自动化装置来模拟人工操作时，必须了解对象得特性，才能 根据工艺对控制质量得要求，

4、设计合理得操作系统 ,选择合适得被控变量与操纵变量，选用合适得测量元件与控制器 .在控制系统投入运行时 ,也要根据对象特性来选择合适控制器参数 ,使系统正常运行。4、建立对象得数学模型有哪两类主要方法 ?答:有如下两类方法：机理建模 ,根据对象或生产过程得内部机理，列出各种有关得平衡方程，从而获取对 象得数学模型。实验建模，就就是在所要研究得对象上 ,加上人为得输入作用，然后人为得记录表征对 象特性得物理量随时间变化得规律 ,得一系列得实验数据。对数据进一步得处理得到对象得数 学模型。8、 反应对象特征得参数有哪些？各有什么物理意义？她们对自动控制系统有什么影响?答:参数有三个： 1放大系数

5、K; 2>时间常数 T； 3滞后时间 t。 物理意义：1> K 值：等于对象重新稳定后得输出变化量与输入变量之比，就是对象得放大系数, 表示对象受到输入作用后,重新达到平衡状态时得性能 , 就是不随时间而变得。放大系数越大，被控变量对这个量得变化就 越就是敏感，这在选择自动控制方案时需要考虑。 时间常数 T: 当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始得速度变化，达到新得稳定值，所 需得时间就就是时间常数，可就是实际上被控变量得变化就是越来越小得。所以被控变量变化到新得 稳态值所需要得时间比长很多 .3> 滞后时间 t 。自动控制系统中 , 滞后得存在就是不利于控制得。即

6、系统受到干扰作用后, 由于存在滞后 ,被控变量不能立即反应出来，于就是就不能及时得产生控制作用，整个系统得控制质量就会受到严重 得 影响。0、对象得纯滞后与容量滞后各就是什么原因造成得 ?对控制过程有什么影响 ? 答：对象得纯滞后一般就是由于介质得输送或热得传递需要一段时间引起得。在控制通 道，如果存在纯滞后 ,会使控制作用不及时，造成被控变量得最大偏差增加，控制质量下降,稳定性降低 .在扰动通道 ,如果存在纯滞后，相当于将扰动推迟一段时间才进入系统 ,并不影响 控制系统得控制品质。对象得容量滞后一般就是由于物料或能量得传递需要通过一定得阻力而引起得。容量滞 后增加，会使对象得时间常数 增加。

7、在控制通道 ,T 大,会使控制作用对被控变量得影响来得 慢，系统稳定性降低。 T 小，会使控制作用对被控变量得影响来得快，系统得控制质量有所 提高 ,但时间常数不能太大或太小， 且各环节得时间常数要适当匹配， 否则都会影响控制质量。 在扰动通道，如果容量滞后增加，扰动作用对被控变量得影响比较平稳，一般就是有利于控 制得。补充：通过方框图与方程求传递函数略第三章 检测仪表与传感器1. 什么叫测量过程？答 ?测量过程实质上都就是将被测参数与其相应得测量单位进行比较得过程.一般它都就是利用专门得技术工具 ,即测量仪表将被测参数经过一次或多次得信号能量形式得转换 ,最后 获得一种便于测量得信号能量形式

8、，并由指针位移或数字形式显示出来。2、何谓测量误差？测量误差得表示方法主要有哪两种 ?各就是什么意义？ 答:测量误差就是指由仪表读得得被测值与被测量真值之间存在得差距。测量误差得两种表示方法就是绝对误差与相对误差 绝对误差就是指仪表指示值与被测量得真值之间得差值 相对误差就是某一点得绝对误差与标准表在这一点得指示值之比。3. 何谓仪表得相对百分误差与允许得相对百分误差？答: 工业上经常将绝对误差折合成仪表测量范围得百分数表示，称为相对百分误差，即（仪表得测量范围上限值与下限值之差，称为该仪表得量程。） 根据仪表得使用要求，规定一个在正常情况下允许得最大误差,这个允许得最大误差就叫允许误差。允许

9、误差一般用相对百分误差来表示，即某一台仪表得允许误差就是指在规定 得正常情况下允许得相对百分误差得最大值，即 、何谓仪表得精度等级 ?答：仪表得精度等级就是由仪表允许得相对百分误差规定得,将仪表得允许相对误差去掉“±”号及“”号，即为其精度等级。具体得有 :0、005，0、02，0、5,、 1，0、2,0、 4， 0、，、 0， 1、 5， 2、 5， 4、 0.7、什么叫压力 ?表压力，绝对压力 ,负压力 （真空度 ）之间有何 关系?答:压力就是垂直均匀地作用在单位面积上得力,它得法定计量单位就是帕斯卡，简称帕,符号 Pa。三种压力间得关系图略。27、压力计安装要注意什么问题 ?答

10、： a、压力计应安装在易观察与检修得地方b 、安装地点应力求避免震动与高温影响c、 针对被测介质得不同性质，要采取相应得防热,防腐，防冻 , 防堵等措施d 、 压力计得连接处应根据被测压力得高低与介质性质，选择适当得材料作为密封垫片，以防泄漏e、当被测压力较小 , 而压力计与取压口又不在同一高度时, 对由此高度而引起得测量误差应按 进行修正f 、为安全起见 , 测量高压得压力计除选用有通气孔得外，安装时表壳应向墙壁或无人通过之处， 以防止发生意外29. 试述化工生产中测量流量得意义。答：在化工与炼油生产过程中，为了有效地进行生产操作与控制, 经常需要测量生产过程中各种介质得流量，以便为生产操作

11、与控制提供依据。同时为了进行经济核算 , 经常要知道在一段时间内流过得介质 总量. 所以，介质流量就是控制生产中优质高产与安全生产及进行经济核算所必须得一个重要参数。 4、椭圆齿轮流量计得特点就是什么？在使用中要注意什么问题？答：椭圆齿轮流量计得特点就是 :测量精度高、对流体黏度变化不敏感 , 特别适用于测量 高黏度得流体流量 , 但要求被测介质干净 ,不含固体颗粒，一般不宜在高温或低温下使用。使用椭圆齿轮流量计时， 要特别注意被测介质得温度不能大于流量计得使用温度 . 因为 温度过高时 , 齿轮发生膨胀，有卡死得可能 .此外，也应注意被测介质中不应含有固体颗粒 与夹杂机械物 , 以免引起齿轮

12、磨损或损坏。59. 试述温度测量仪表得种类有哪些？各使用在什场合？ 答：按照测量方式得不同，温度测量仪表可以分为接触式与非接触式两类。 接触式测温时，测温元件与被测对象接触，依靠传热与对流进行热交换。接触式温度计 结构简单、可靠，测量精度较高 , 但由于测温元件与被测对象必须经过充分得热交换且达到平 衡后才能测量， 测温元件容易破坏被测对象得温度场 , 且有可能与被测介质产生化学反应， 同 时带来测温过程得滞后现象。不适于测量热容量小、极高温与处于运动中得对象温度，不适 于直接对腐蚀性介质测量。 非接触式测温时，测温元件不与被测对象接触，而就是通过热辐射进行热交换，或测温元 件接收被测对象得部

13、分热辐射能 , 由热辐射能大小推出被测对象得温度。从原理上讲测量范 围从超低温到极高温，不会破坏被测对象得温度场 .非接触式测温响应快 , 对被测对象扰动 小，可用于测量运动得被测对象与有强电磁干扰、强腐蚀得场合。但缺点就是容易受到外界 因 素得扰动，测量误差较大，且结构复杂，价格比较昂贵。6、用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿？其冷端温度补偿得方法有哪几种？答 ?:工业上常用得各种热电偶得温度热电式关系曲线就是在冷端温度保持为0得情况下得到得，与它配套使用得仪表也就是根据这一关系曲线进行刻度得。由于操作室得温度 往往高于 0,而且不恒定 ,这时热电偶所产生得热电式必然偏小 ,且测量值也

14、随着冷端温度得 变换而变化，这样测量结果就会产生误差。因此在应用热电偶测量时。只有将冷端温度保持 为或进行一定得修正才能得出准确得测量结果方法： a、冷端温度保持为 0得方法b、冷端温度修正方法c、校正仪表零点法d、补偿电桥法、补偿电桥法第四章 显示仪表、 显示仪表分几类 ?各有什么特点 ? 显示仪表分为三类：模拟式，数字式，屏幕显示。1> 模拟式显示仪器得特点：测量速度很慢, 精度较低 , 读数容易造成多值性。结构简单 , 工作可靠 , 价廉且又能反应出被测值得变化趋势。2> 数字式显示仪表得特点：测量速度快，精度高读数直观，对所测参数便于进行数值控制与数值打印记 录，将模拟信号

15、转化为数字量 , 便于与数字计算机或其她数字装置联用。3> 屏幕显示显示仪表得特点 :将图形，曲线，字符与数字直接在屏幕上显示,功能强大 ,显示集中且清晰。2、自动电子电位差计就是如何基于补偿测量法工作得？线路电阻（即外阻） 值得变化，对电子电位差计得测量有无影响？为什么 ?答?：图 4-1 就是自动电子电位差计得简单原理图。 当热电势 E与已知得直流压降相比较 时,若 ECB,其比较之后得差值（即不平衡信号）经放大器放大后 ,输出足以驱动可逆电机得 功率，使可逆电机又通过一套传动系统去带动滑动触点C 得移动，直到 Et=EB 时为止。这时放大器输入端得输入信号为零 ,可逆电机不再转动，

16、测量线路就达到了平衡，这样ECB 就可以由此可知，电子电位差计就是利用已知得电压 ECB 去补偿未知得热电势 Et得,故就是基于 补偿测量法工作得。由于当 Et=CB 时,热电偶回路就是没有电流流过得，因此线路电阻值得 变化 ,对电子电位差计得测量不会造成影响得 .3、与热电偶配套得自动电子电位差计就是如何进行温度补偿得 ?答：2 就是用铜丝绕制而成得，让 R2与热电偶冷端处于同温度。因此铜电阻得阻值随 着温度得升高而增加，则 R2 上得电位也增加。然而热电偶得热电势却随冷端温度得升高而 降低.若配置得当，就可以达到温度补偿得目得。1、数字式显示仪表主要由哪几部分组成？各部分有何作用 ?答 数

17、字式显示仪表通常包括信号变换、 前置放大、非线性校正或开方运算、 模/ 数（A/D） 转换、标度变换、数字显示、电压电流 （V I ）转换及各种控制电路等部分。信号变换电路就是为了将生产过程中得工艺变量经过检测变送后得信号，转换成相应得 电压或电流值；前置放大电路就是为了将输入得微小信号放大至伏级电压信号;非线性校正电路一般就是为了校正检测元件得非线性特性 ;开方运算电路通常就是为了将差压信号转换成 相应得流量值 ;A/ 转换就是为了将模拟量转换成断续变化得数字量；标度变换电路实质上就 就是进行比例尺得变更， 使数显仪表得显示值与被测原始参数统一起来 ;数字显示部分就就是 被测数据以数字形式显

18、示出来； V/I 转换电路就是为了将电压信号转换成直流电流标准信号； 控制电路可以根据 P D 控制规律或其她控制规律进行运算 ,输出控制信号 .第五章 自动控制仪表1、什么就是控制器得控制规律？控制器有哪些基本控制规律？答 : 控制规律就是指控制器得输出信号与输入信号之间得关系 ,基本控制规律有：位式控 制、比例控制 （P）、积分控制 （I）、微分控制 （D）、及比例积分控制 （ ）、比例微分控制（ D）、与比例微积分控制（ PD）。2、双位控制规律就是怎样得 /?有何优缺点？答:控制规律就是 :当测量值大于给定值时，控制器得输出为最大 （或最小 ），而当测量值小 于给定值时 ,则输出为最小

19、（或最大 ），及控制器只有两个输出值， 相应得控制机构又只有开或 关两个极限位置。优点：结构简单、成本较低、易于实现 .缺点：非连续控制被控变量不可避 免得产生持续得等幅振荡过程。3、比例控制规律就是怎样得？什么就是比例控制得余差？为什么就是比例控制会产生余差?答：规律就是控制器得输出值与被控变量得偏差成比例，根据偏差得大小,控制阀可以处于不同得位置。控制过程结束时，被控变量得新稳态低于给定值，她们之间得差就叫余差.余差产生得原因 : 余差就是比例控制规律得必然结果 .以水位控制为例进行说明 ,当一平衡系统得 出水量突然增大时 ,液位会随即下降 ,阴气进水量得增加 ,只有得当进水量增加到与出水

20、量相等 时才能重新建立平衡，也为不再变化，且一定低于原来得液位。 7、试写出积分控制规律得数学表达式 ,为什么积分控制能消除余差 ?答：,当 e=A时, 由关系式可知，输出信号与时间关系为一条直线，当有偏差存在时输出信号将随时间增 加或减少，只有当偏差为零时 ,输出才停止变化而稳定在某一值上 ,因而积分控制能消除余差。 11、试写出比例积分微分 （PID ）三作用控制规律得数学表达式。答；即有阶跃信号输入时，输出为比例、积分与微分三部分输出之与 . 6、什么叫控制器得无扰动切换？答：使执行器得位置在切换过程中不至于突变，不会对生产过程引起附加得扰动,这就就是无扰动切换17数字式控制器得主要特点

21、就是什么答:数字式控制器得主要特点有实现了模拟仪表与计算机一体化；具有丰富得运算控制功能；使用灵活方便 ,通用性强；具有通讯功能,便于系统扩展 ;可靠性高 ,维护方便。20、试简述 PLC 得分类。答 :按容量分可分为 :（ 1）小型 LCI 点总数通常为12 52点,内存在 8k以下按硬件结构可分为 :（ 1）整体式 PLCIO点总数一般为 0128点（ 2）中型）大型 PCI/ 点总数在 13点以上将PLC各组成部分集装在一个机壳内（ 2）模块式 P C输入输出点数较多得大中型与部分小型PLC 采用模块式结构 .（ 3）叠装式 PLC21、 PL主要由哪几部分组成 ? 答：主要由 1、中央

22、处理器、存储器 3、输入输出模块 4、编程器组成。 第六章 执行器1、气动执行器主要由哪两部分组成 ?各起什么作用 ?答 气动执行器由 执行机构 与控制机构（阀）两部分组成。执行机构 就是执行器得推动装 置,它根据控制信号 （由控制器来）压力得大小产生相应得推力 ,推动控制机构动作，所以它就 是将信号压力得大小转换为阀杆位移得装置。 控制机构 就是指控制阀，它就是执行器得控制 部分，它直接与被控介质接触，控制流体得流量，所以它就是将阀杆得位移转换为流过阀得 流量得装置 .2、试问控制阀得结构有哪些主要类型？各使用在什么场合 ?答：（ 1）直通单座控制阀： 应用在小口径、 低压差得场合 .（2）

23、直通双座控制阀 :常用类型 （3） 角形控制阀：适用于现场管道要求直角连接，介质为高粘度、高压差与含有少量悬浮物与 固体颗粒状得场合。（ 4）三通控制阀：可代替两个直通阀，适用于配比控制与旁路控制。（5）隔膜控制阀 : 适用于强酸、强碱、强腐蚀性介质得控制，也能用于高粘度及悬浮颗粒状介质得 控制。（ 6）蝶阀:大口径，大流量，低压差得场合，也可以用于含少量纤维或悬浮颗粒状介 质得控制。 （）球阀：适用于高粘度与污秽介质得控制。 （8）凸轮挠曲阀 :适用于高粘度或带 有悬浮物得介质流量控制 .（ 9）笼式阀：特别适用于要求低噪声及压差较大得场合。（ 0） 小流量阀：适用于小流量得精密控制。（ 1

24、1）超高压阀：适用于高静压、高压差得场合 . 11、什么叫气动执行器得气开式与气关式？其选择原则就是什么?答：有压力信号时阀关、无信号压力时阀开得为气关式，反之为气开式。 选择原则：信号压力中断时，应保证设备与操作人员得安全 ,如果阀处于打开位置时危险 性小，则应选用气关式 ,以使气源系统发生故障，气源中断时阀门能自动打开，保证安全 ,反之 阀处于关闭时危险性小，则使用气开阀。1、电动执行器有哪几种类型 ?各使用在什么场合 ?答:（1）角行程:适用于操纵蝶阀、 挡板之类得旋转式控制阀。 （2）直行程:适用于操纵单座、双座、三通等各种控制阀及其她直线式控制机构。（ 3）多转式：主要用来开启与关闭闸阀、截止阀等多转式阀门，多用于就地操作与遥控。第七章 简单控制系统1。简单控制系统由哪几部分组成 ?各部分得作用就是什么？ 答:所谓得简单控制系统，通常就是指有一个测量元件，变送器 ,一个控制器 ,一个控制阀与一 个对象所构成得单闭环控制系统，因此也称为单回路控制系统、 检测变送装置得作用就是检测被控变量得变化并将它转换为一种特定得输出信号 ; 控制器得作用就是接收检测变送装置得测量信号，与给定值相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果送往执行器 ;执行器能自动地根据控制器送来得控制信号来改变