过程控制系统考试知识点总结6931

..过程控制系统知识点总结考试题型一、判断题〔共10分〕20分〕10分〕5小题，共20分〕4小题，共40分，每题二、单项选择〔三、填空〔四、简答题〔五、分析计算题〔10分〕一、概论1、过程控制概念：五大参数。温度、压力、流量、液位和成分过程控制的定义：工业中的过程控制是指以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。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展的仪表。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展运算、处理，发出控制信号，对生产过程进展控制。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。第一个字母：参数类型T——温度〔Temperature〕加热炉P——压力〔Pressure〕L——物位〔Level〕F——流量〔Flow〕温度变送器控制器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〕TTTC原料执行器燃料4、DDZ-Ⅲ型仪表的电压信号制，电流信号制。QDZ-Ⅲ型仪表的信号制。它们之间联用要采用电气转换器。5、电信号的传输方式，各自特点。电压传输特点：1).某台2).有公共接地点；3).传输过程有电压损耗，故电压信号电流信号的特点：1).某台故障时，影响其他2).无公共地点。假设要仪表各自的接地点,那么应在仪表输入、输出端采取直流隔离措施。6、变送器有四线制和二线制之分。区别。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：节省仪表故障时根本不影响其它仪表；不适宜远传。仪表出仪表；实现1、四-优选.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、本安防爆系统的2个条件。1、在危险场所使用本质平安型防爆仪表。2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置平安栅，以限制流入危险场所的能量。8、平安栅的作用、种类。平安栅的作用：1、平安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。平安栅的种类：齐纳式平安栅、隔离式平安栅二、基型调节器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拟所产生的偏差进展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、测量信号、给定信号围；外给定信号围。测量和给定信号：1~5V(DC)；外给定信号：4～20mA直流电流。〔它经过250Ω精细电阻转换成1～5V直流电压〕3、输入电路、输出电路的作用。输入电路作用：UUU两倍反相以输出，即=-2(U-U)。o1isUo11).信号综合。将〔-〕后放大isU。将以0V为基准的输入信号转换为以〔10V〕为基准的输出信号。BU2).电平转换o1电平转换的共模输入电压围。的目的：使运算放大器工作在允许输出电路作用：把PID输出ΔU〔以UB为基准〕转换成4-20mA.DC输出。实现电压—电流转换。o34、放大5、基型调节器PD电路的阶跃响应曲线形状；作用：对U系数和比例度。比例分量；t=TD/KD时的微分分量；微分时间。TKTDKP进展PD运算，可设置、〔或比例度〕。为微分时间；为比例系数。o1DP-优选

..比例系数：KD微分时间：T=nRCDDDR〔〕和RpD调整可改变比例度和微分时间。微分作用：快速的调节作用，超前作用。6、基型调节器PI电路的阶跃响应曲线形状；比例分量：Kc=CI/CM；t=TI时的积分分量；积分时间。7、积分饱和。解决积分饱和方法：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。软手动操作电路是积分电路。硬手动操作电路是比例电路。作业2-4某P控制器的输入信号是4mA~20mA，输出信号为1V~5V，当比例度δ=60%时，输入变化0.6mA所引起的输出变化是多少？解：根据比例度的公式：得2-7某PID控制器〔正作用〕输入、输出信号均为4mA~20mA，控制器的初始值Ii=Io=4mA，δ=200%，T=T=2min，K=10。在t=0时输入⊿Ii=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s时：①PI工况下的输出值；②IDDPD工况下的输出值。PI工况下P分量=KI1I解：①121mA200%PiiTi时：P分量=I分量；那么Ti时，PI分量=2mATi=2×60=120sPI直线过〔0，1〕和〔120，2〕两点-优选..21那么t=12s时的输出变化量为：I11212001.1mAot=12s时的输出为①PD工况下P分量=KIIo=初值o+I=4+1.1=5.1mA1I121mA200%Pii解得5P分量=I1mAKiDK1那么t=12s时的输出变化量为：I0.368oIP分量DKiD1015218.312mAt=12s时的输出为：Io=初值o+I=40.36810三、变送器1、变送器的构造。变送器的作用。构成原理：变送器是基于负反响原理工作的，其构成原理如下图，它包括测量局部〔既输入转换局部〕、放大器和反响局部。零点调整z+0x测量局部zi+C放大器Ky-－反响局部Fzf变送器和转换器的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。3、量程调整的目的；零点调整/迁移。yminxminxminxmin使变送器的输出信号下限值与测量围的下限值相对应，在=0时，称为零点调整，在≠0时，称为零点迁移。零点调整使变送器的测量起始点为零。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-优选..示记录仪、调节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u。CD5、温度变送器的品种、构造〔量程单元和放大单元〕；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，采用了平安隔离变压器，并采用了平安火花防爆措施，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。7、气动仪表的根本元件。由气阻、气容、弹性元件、喷嘴8、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。-挡板机构和功率放大器等根本元件组成。喷嘴挡板机构作用：将微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1、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，开方器器对差压变送器的输出信号进展开方运算，从而得到与被测流量成比例2、执行器的构造、分类。执行器分为两局部：执行机构和调节机构。气动执行器P→L→Qλ按能源分：电动执行器I→L→Qi直行程〔直线位移〕角行程〔角位移〕-优选..〔两者减速器不同〕液动执行器3、角行程电动执行机构的构造。~220V4~20mAI伺服放大器操作器伺服电机减速器i0~90If阀位指示位置反馈放大器位置发送器执行机构角行程电动执行机构方框图4、标准气压信号围(20kPa-100kPa)，气源信号(140kPa)。5、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：构造简单、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/反装阀、气开/气关。7、气开阀/气关阀的选择原那么。调节阀气开、气关阀选择，主要根据工艺生产的需要和平安要求来决定的；原那么是当信号压力中断时，应能确保工艺设备和生产的平安。如果阀门处于全开位置平安性高，那么应选用气关阀，反之，那么应选用气开阀。8、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，克制摩擦力影响，保证阀位正确到位。9、控制阀的工作原理；流量特性；理想流量阀体就是依据执行机构输出的推杆位移量来改变阀门的开启程度，从而改变流通特性、工作流量特性。控制阻力以到达控与阀门相对开度〔即推差压不变时的流量固有流量特性〕。工差压变时的流量特性，也叫实际流量特性。10、控制阀的流量特性类型、各自特点。制流体介质流量的目的。控制阀的流量特性，是指控制介质流过阀门的相对流量杆的相对位移〕之间的函数关系。理想流量特性：阀前后作流量特性：阀装在管道中，前后特性〔-优选..〔4〕抛物线特性-介于直线流量特性与对数流量特性之间，从而弥补了直线流量特性小开度时控制R=QQmax，可调比〔可控比〕，即阀所能控制的流量上限与流量下限之比。为流量下限，不是泄Qmin漏。12、控制阀串联管道工作流量特性的特点。S=1，理想流量特性。PPP阀前后压差始终不变。全开系统全关SP，特性曲线下移，流量特性畸变。直线变为快开；阀S太小，流量变化围减小，对控制不利。S一般不小于0.3。对数变为直线；13、控制阀出厂时标注的为理想流量特性。五、过程控制系统绪论1、控制通道、干扰通道。控制通道：被控量与输入控制作用之间的联系被称为"控制通道〞。干扰通道：被控量与扰动之间的联系被称为"干扰通道〞。2、过程控制系统的组成。3、控制器正反作用确实定依据：〔控制器±〕×〔对象±〕=〔—〕。4、过程控制系统按设定值的形式分类。定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统5、过程控制系统的品质指标。递减比n〔衰减比〕、动态偏差B1〔最大偏差、最大过调量、超调量〕、调整时间Tc(控制时间、过渡过程时间、恢复时间〕、静态偏差C〔余差、剩余偏差〕。六、过程建模1、自平衡能力。自平衡能力：凡受到干扰后，不依靠外加控制作用就能重新到达平衡状态的对象，是具有自平衡能力的对象。否那么，是无自平衡能力的对象。-优选..2、过程控制系统被控对象特性三个参数：放大系数、时间常数、滞后时间的求取。3、阻力和容量的影响。容量只影响反响速度，不影响放大系数，属于动态参数。T=RC容量增大，响应过程相对增长。见图2-8。C↑→T↑。4、多容过程等效为单容过程。Q(s)Q(s)AsH(s)1211dhQQAQ(s)Q(s)AsH(s)1121dtdh232H(s)12QQAQ(s)22拉氏变换得：232dtR1hQH(s)212RQ(s)h213R2Q3Q(s)kX(s)R1xQkx21x5、时域法过程建模，单容水箱以及双容水箱的过程传递函数。作业1、如下图单容水箱，负载阀的流阻为R2。现以Q1为输入，Q2(s)/Q1(s)。Q2为输出，求流阻分别为R1和2、如下图，一单容水箱其底面积为C，输入为Qi，输出为h。Qo1和Qo2对应的R2，求H(s)/Qi(s)。七、单回路控制系统1、放大系数〔干扰通道/控制通道〕、干扰通道时间常数、纯滞后时间、控制通道时间常数、纯滞后时间对控制质量的影响。极点的影响：1〕Td增大，过程变慢，过渡过程时间加长。2〕使过渡过程动态分量减小了Td倍，即超调量减小，控制质量提高。结论：干扰通道的时间常数大，或者惯性环节数增加时，控制质量将提高。〔对干扰起滤波作用。〕2、选择操纵量的一般原那么。直接参数：能表征产品产量、质量、平安性能等方面的参数。间接参数：与直接参数具有单值关系〔P、T等〕，并有足够灵敏度。3、控制阀的流量特性的选择。确定工作流量特性的原那么：使广义对象口径计算步骤。具有线性特性。即：K=KvKo=常数。4、控制阀的-优选..1、根据现有的生产能力、设备负荷及介质的状况，决定计算的最大工作流量Qmax和最小工作流量3、根据控制介质类型和工况，选用适宜的C值计算公式，求取最大最小流量时的流通能力Cmax、4、根据Cmax值，在所选用的产品形式的标准系列中，选取大于Cmax并接近的一档C值，获得口径值。见表3-6。7、上述各项合格，那么所选控制阀口径合格，否那么，需重定C值和口径，再验算至合格。特点：快，输出与偏差成比例，阀门开度与偏差有对应关系，有余差。抗负荷干扰能力强，调节时间短。适用场合：适用于控制通道滞后小，负荷变化不大，允许被控量在一定围变化的系统。如：压缩机储压罐的压力控制系统；储液槽PI控制器的选型：特点：I可消除余差，但稳定性低。引入I后，Kc↓〔↑〕，可保持原稳定性，但过渡过程变长。适用场合：适用于控制通道滞后小，负荷变化不大，被控量不允有许余差的场合。如：流量、压力系统。PID控制器的选型：特点：D对克制容量滞后有明显的效果，D使稳有效。定性提高，最大偏差减小；I消除余差；P作用快速适用场合：适用于容量滞后较大，负荷变化较大，被控量不允有许余差的场合。如：温度、ph值系-优选..统等。对于负荷变化很大，纯滞后又较大的系统，应采用复杂的控制方案。6、控制器参数