过程控制与自动化仪表知识点

过程掌握系统山被控过程和自动化仪表两局部组成。自动化仪表按能源形式分为：液动、气动和电动。按信号类型分为：模拟式和数字式。3•模拟仪表的信号可分为气动仪表的模拟信号与电动仪表的模拟信号。4・气动仪表的输入/0.02~0・IMPa的模拟气压信号。34〜20mADC,负载250Q5VDCoDDZ-III型电动单元组合仪表就是这种信号标准。6・气动仪表与电动仪表的能量供给分别来自于气源和电源。过程参数检测仪表通常由传感器和变送器组成。引用误差计算公式：/=―-—X100%〔其中△为最大确定误差，等于实X—Xmaxmin测值X减真值Xa的最大差值，B|JA=X-XaI,Xmax与Xmm为测量表的上下限值〕±5%0.oo500°C以下的中、低温度适合作测温元件〔理解公式M〕=&[l+a〔t-tj,其中R〔t〕为被测温度t时的电阻值；Rtt0C,a为正温度系数〕；金属热电阻适用于-200°C、500°C；热敏电阻为-50^300°Co3•热电阻接线有二线制、三线制、四线制三种接法，其中三线制可利用电桥平衡原理消去导线电阻。6•热敬电阻山于互换性较差，非线性严峻，且测温范围在-50^300°C较多用于家电和汽车的温度检测和掌握。7•山于热电偶具有测温精度高、在小范围内线性度与稳定性好、测温范围宽、响应2023°C时热电偶不能长期工作，需釆用非接触式测温方法。当被测为运动物体时，承受非接触式测温方法。体积流量表示瞬时流量与累积流量：瞬时：44=期累积：质量流量表示瞬时流量与累积流量：瞬时：qm=Kv累积：Qm=PQ.〔P为流量密度〕标准状态下的体积流量：q、n=qm/Qn=q/S〔几为标准状态下气体密度〕典型流量检测仪表有容积式流量讣、速度式流量计、直接式质量流量讣。红外式气体检测仪缺点：①不能保证被测组分的含量与电容量肯定存在线性关系；②它不能用于对双原子分子气体〔如氧气、氯气等〕和单原子分子气体〔〕的检测；③一台仪表只能检测一种被测气体的成分。氧气成分检测常用的检测方法有热磁式、电化学式等。量程调整是指在零点不变的状况下将检测仪表的输出信号上限值丫叶“与被测参数的上限值x疵相对应。1. 常将调整器、电/气转换器、执行器、安全栅等称为过程掌握仪表。2PD与PI电路、软手动与硬手动操作电路；指示单元包括输入信号指示电路和给定信号指示电路。DDZ-III型调整器的自动、软、硬手动的切换过程中只有软手动切换至硬手动需平衡后切换才能实现无扰动切换。过程输入通道包括模拟量输入通道和开关量输入通道。前者主要山多路模拟开关、采样/保持器和A/D转换器等组成；过程输出通道包括模拟量输出通道和开关量输出通道。过程的数学模型可分为静态数学模型和动态数学模型。被控过程的数学模型，依照过程特性的不同而有所不同，一般可分为有自衡特性与无自衡特性、单容特性与多容特性、振荡与非振荡特性的等。对于二阶惯性环节，假设tl/t20.320.46时为二阶环节10=0・75~0・94:ri0:lo简答计算：吳全火花型防爆系统必需具备两个条件：一是现场仪表必需设汁成安全火花型；二是现场仪表与非危急场所〔包括掌握室〕之间必需经过安全栅，以便对送往现场/变量名称和所用仪表的名称。松曲入铀的力:淞泯鮎反触丈韶小删瑚/〕;沁俺檢入铀分畅挑宓休进相锻沛〕：松曲入铀的力:淞泯鮎反触丈韶小删瑚/〕;沁俺檢入铀分畅挑宓休进相锻沛〕：1如對紬咖句休出狀號训,魅鎌帥(1100〜600”C的温度计出厂前经校验，各点的测量结果值如下;X」.XA*：±^、土W/j/ ・/\CI■LC CCC CLC CCC

4CC L被校表读数厂c被校表读数厂cC100102150149200204250256300296400403500495600606确定该仪表的梢度等级°经过一段时间后，仪表的最大确定陨差为±79,问比时仪表的精度等级为多少？控系统控系统框圏：包水位掌握金仪表引用误差儿二士xlM%二士；“l“xl(M)%=±1・2%,IS级粕度。1 昱程 600-100仪表引用课差乙二土最大号更溟差*I。。％=士—1—xl00%=±l.4%,15级精度・2 虽程 600-1003.设计题(QK的银曲像硅热电偶测量温度，在无冷嵋温度补偿的状况下，显示仪表指示值为6009,509。试问£实际温度是多少？假设热端富度不变，使冷端温度为209时.此时显示仪表指示值应为多少？Q1)K600r24.902rnVf由题意可知这热电势是由热端温度为taC,0K热电偶产生的，BP£(/.50>=24.902mV,K表知£(50.0)-2.022mV,AE(e.O)-E0.50)+E(5(hU224.902+2.022・26.924mV,Kt6489。2)£(/,20)=£(A0)-£(21).0)=26.126mV•K25.126mVl628・8”C・0.NTC续变化的温度，尤其是测量低温时，其灵敬度更高；而PTC型热敬电阻是在某个温NTC续变化的温度，尤其是测量低温时，其灵敬度更高；而PTC型热敬电阻是在某个温升;CTR型热敬电阻是在某个温度段内其阻值随温度上升而急剧下降。因此它们一般只能作为位时温度检测元件使用。f7•热电偶测温为何进展冷端温度补偿？补偿方法有哪些？补偿导线可以将冷端延长到温度相对稳定的地方，此外，山国家标准规定的热电偶分度表通常是在冷端温度to=O°C时制定的。当tO不为零且常常变化时，仍会产生测量误差。为了消退冷端温度不为零或变化时对测量精度的影响，可进展冷端温度校正。冷端温度校正的常用方法有查表校正法和电桥补偿法。DDZ-m差压变送器两种状况：左图中，输入变送器的差压为：Ap=p!-p2=pgh+pgh1,可见，当h0时,△P=Pgh]HO,4mADC信号。为了使h0,时变送器的输岀仍为4mADC信号，需要通过零点迁移到达上诉目的。由于pgh,>0,所以称为正迁移。右图中，设隔离液的密度P^>P则差压变送器测得的差压为：△P=Pi2=Q§h+P]g〔h]-h?〕,式中,Qg〔h]-h2〕V0,所以需要进展负迁移。P5VDCroVDC的给定信号进行PID4、20mADC信号,最终通过执行器，实现对过程掌握参数的自动掌握。三种抱负流量特性的数学关系及应用特点：①直线流量特性是指流过调整阀的相对流量与阀门的相对开度成直线关系，即阀杆单位行程变化所引起的流量变化是常数；②对数〔等口分比〕流量特性是指单位行程变化所引起的相对流量变化与该点的相对流量成正比关系；③快开流量特性是指在小开度时就有较大的流量，随开度的增大，流量很快到达最大〔成反比〕。11•在过程掌握系统中，为什么要使用电/气转换器？简述其工作原理。用途：为了使气动阀能够接收电动调整器的输出信号，必需使用电/20〜lOOkPa的标准气压信号。I通入线圈，该线圈能在永久磁铁的气隙中自山上下移动。当输入电流I增大时，线圈与磁铁间产生的吸力增大，使杠杆作逆时针方向转动，并带动安装在杠杆上的挡板靠近喷嘴，使喷嘴挡板机构的背压上升，并经20〜lOOkPa的气压信号p,完成电/气转换。12•在过程掌握中，为什么要使用阀门定位器？它的作用是什么？阀门定位器承受了深度负反响，因而能抑制阀杆上的摩擦力，消退流体不平衡力的影响，改善了执行器的静特性；此外，山于它使用了气动功率放大器，增加了供气力量，加快了执行机构的动作速度，改善了执行器的动态特性；第三，还可通过转变反响凸轮的外形，使调整阀的线性、对数、快开流量特性互换，以适应掌握系统不同的掌握要求。13全，即耐热材料不被损坏，现在蒸汽管道上有一只气动执行器，试确定其气开、气关形式，并画出由PID调整器构成的掌握系统构造框图。答：调整器选气开型。当掌握信号中断时，执行器处于关闭状态，停顿加热，使设备不致因温度过高而发生事故或危急。14状态，否则会使被控过程的其他变化与试验所得的阶跃响应混淆在一起而影响辨识结果；②在一样条件下应重复多做儿次试验，以便能从儿次试验结果中选取比较接近的两个响应曲线作为分析依据，以削减随机干扰的影响;③分别作正、反方向的阶跃输入信号进展试验，并将两次试验结果进展比较，以衡量过程的非线性程度；④每完成一次试验后，应将被控过程恢复到原来的工况并稳定一段时间再做其次次试验；⑤输入的阶跃幅度不能过大，以免对生产的正常进展产生不利影响。但也不能过小，以防其他干扰影响的比重相对较大而影响试验结果。阶跃变化的幅值一般取10%左右。thti/nim30095...thti/nim30095......9801020 40 6080100 150 20009.518 33 455563 78 8610%。1〕2〕KT。Q1〕阶跃响应标幺値几⑴=也=兽，图略。y〔8〕982〕GX5〕=-^-，XAe<=10%*h〔-〕=9.8,K=^=^=10,7>+19.8时间常数T=100s,是到达的稳态值的63%所用的时间。安全生产、经济运行以及环境保护等具有打算性作用的、可直接进展测试的丄艺参数作为被控参数；②当难以用直接参数作为被控参数时，应选取与直接参数有单值函数关系的所谓间接参数作为被控参数；③半承受间接参数时，该参数对产品质量应具有足够高的掌握灵敬度，否则难以保证对产品质量的掌握效果；④被控参数的17•掌握参数确实定：①选择结果应使掌握通道的静态增益K。尽可能大，时间常数TJJT。的比值一般应小于0.30.3时，则需实行特别措施，否则难以满足掌握要求。③干扰通道A应尽可能大，其个数尽可能多；扰动进入系统的位置尽可能远离被控参数而靠近调整阀。18•调整规律的选择：当广义掌握通道时间常数较大或容量滞后较大时，应引入微分调整；当工艺容许有静差时，应选用PD调整；当工艺要求无静差时，应选用PID调整，如温度、成分、pH值等掌握过程属于此类范畴。19•三种工程整定方法的特点.比较：特点：a〕反响曲线法是一种开环整定方法，是得到被控过程的典型参数之后，再对调整器参数进展整定的；b〕临界比例度法是一种闭环整定方法，不需测试动态特征，便利简洁，使用方便；c〕衰减曲线法与临界比例度法类似，都是依靠系统在某种运行状况下的特征信息对调整器进展参数整定的，无需单据被控的数学模型，但不同的是无需消灭等幅振荡过程。比较：①反响曲线法的适应性较广，并为调整器参数的最正确整定供给了可能；与其他两种方法相比，所受试验条件的限制也较少，通用性较强。②临界比例度法和衰减曲线法都是闭环试验整定方法，其优点是无需把握被控过程的数学模型。但是，这两种方法也都有肯定的缺点，如临界比例度法对生产工艺过程不能反复做振荡试验、比照例调整是本质稳定的被控系统并不适用；而衰减曲线法在做衰减比较大的试验时、观测数据很难准确确定，对于过程变化较快的系统也不宜承受。③从削减干扰对试验信20.比例掌握对掌握质量有什么影响？存在稳态误差度，需要增大调整器比例增益k比例调整不适用于给定的值随时间变化的系统增大比例调整的增益k,不仅可以减小系统的稳定误差，而且还可以加快系统的响应速度。式，当偏差越大，输出掌握量越大，〔即e/——u/——阀气开〕而阀翻开，燃料才加大，通常应关闭，则输出为反作用。〔b〕对给水阀调整器系统，给水阀为气关U越大，增式，水位低，输出需u越小，水位高，输出需正作用，如图〔b〕os/70~〔〕加〃八〔浪位方1 。2 知对

100

0.02.4^7

0 MPa〕调卷韻

由家变到

〃〃〃时■变送器送出气圧由

到」 〕.当训节器输出气压变minmin被调星0200.10.2201.10.4204.00.6227.00.S251.01.0280.01.2302.5

象控min1.4161S2.02.22.4被询量318.0329.5336.0339.0340.5340.6iMi-yoJln[l-儿(fj]-tjn/c\/c\u⑵F1」T23.tlStlS0I1020.426s3911142129253303If03为保才t沒减半＜p不疋.应转变调整好网卩个篆秋？如39/(100-0)0.02/(0=1.56}T=・3r=3.30=639/(100-0)0.02/(0=1.56}〔2〕液位变送器量程较小，由公式/^o=A＞/y-~y-n ＞此时丫爲减小，不变,△“/“唤一“丽对象增益K1倍，相应P1倍。此时查表得到的§应加大。244-1某单容液位过程如下图。该过程中，储罐中的液位高度h为被控参数，流入储罐的体积流量ql为过程的输入量，ql1的开度来转变；流出储罐的体积流量q22的开度来转变。试确定h与ql之间的数学关系。解：①输入：ql