过程控制仪表及装置第4版丁炜课后参考答案

过程控制仪表的基本知识思考与练习题1.过程控制仪表和过程控制系统有什么关系?答：过程控制仪表是指用于测量、监控和控制工业过程中参数的仪器和设备，如温度传感器、压力传感器、流量计等。过程控制系统是指将多个过程控制仪表连接在一起，通过计算和决策，实现对工业过程的自动控制。2.什么是信号制式?控制系统仪表之间采用哪种连接方式最佳?为什么?答：信号制式是指传输信号时采用的编码格式和规范，常见的有模拟信号、数字信号等。控制系统仪表之间可以采用模拟信号传输，也可以采用数字信号传输。近年来，由于数字信号具有抗干扰能力强、传输可靠等优势，采用数字信号连接方式更为常见和推荐。3.防爆仪表与易燃易爆气体或蒸气之间有何对应关系?答：防爆仪表是指在易燃易爆气体或蒸气环境下使用的安全仪表，其结构和材料设计能够防止产生火花或引起爆炸。防爆仪表与易燃易爆气体或蒸气之间的对应关系是，为了确保在危险环境中使用仪表的安全性，需要选择符合相应防爆标准的防爆仪表。4.怎样才能构成一个安全火花防爆系统?答：要构成一个安全火花防爆系统，可以采取以下几个步骤：首先，选择符合防爆标准的防爆仪表和设备；其次，确保电气设备和仪表的接地可靠；然后，采取适当的隔离措施，防止电气设备和仪表与易燃易爆气体接触；最后，进行合适的安全管理，包括定期检查、维护和培训。5.对于采用單个放大器的仪表，一般如何着手进行分析?答：对于采用单个放大器的仪表，可以从以下几个方面进行分析：首先，了解仪表的输入信号类型和范围；然后，检查仪表的放大器参数，如增益、带宽等；接着，观察输出信号的稳定性和准确性；最后，进行合适的校准和调整，确保仪表正常工作。6.仪表中常用到哪4种运算放大器电路?各有什么特点?答：仪表中常用到的四种运算放大器电路包括反相放大器、非反相放大器、仪表放大器和差分放大器。它们的特点如下：-反相放大器：输入信号反相放大，增益可调。-非反相放大器：输入信号非反相放大，增益可调。-仪表放大器：具有高输入阻抗、低输出阻抗和高共模抑制比。-差分放大器：用于测量差分信号，具有高共模抑制比。7.对于采用集成运算放大器构成的仪表，一般如何着手进行分析?答：采用集成运算放大器构成的仪表，一般可以从以下几个方面进行分析：首先，了解仪表的输入信号类型和范围，以及集成运算放大器的参数；然后，观察仪表的输出信号稳定性和准确性；最后，进行合适的校准和调整，确保仪表正常工作。8.仪表的一般分析步骤是什么?答：仪表的一般分析步骤包括：-确定仪表的输入信号类型和范围。-检查仪表的传感器、放大器和显示部分等组件的参数和性能。-观察仪表的输出信号稳定性和准确性-检查仪表的响应时间和灵敏度，确保能够及时反应和测量所需参数。-检查仪表的工作环境要求，包括温度、湿度、压力等条件是否符合要求。-确定仪表的电源和电气连接方式，包括供电电压、电流、接线等。-进行必要的校准和调整，使仪表显示的数值准确可靠。-进行可靠性和安全性评估，确保仪表在使用过程中不会引发故障或危险。-对于数字仪表，检查通信接口和协议是否与控制系统兼容，确保正常数据交互。变送器思考与练习题1.变送器主要包括哪些仪表?各有何用途?答：变送器主要包括：-压力变送器：用于测量、转换和传输压力信号。-温度变送器：用于测量、转换和传输温度信号。-液位变送器：用于测量、转换和传输液体或固体的液位信号。-流量变送器：用于测量、转换和传输流体的流量信号。-气体分析变送器：用于测量、转换和传输气体成分和浓度信号。不同的变送器有不同的用途，但它们的共同目标是将被测量的物理量转换为标准信号输出，以便于监测、控制和记录。2.变送器是基于什么原理构成的?如何使输入信号与输出信号之间为线性关系?答：变送器是基于各种物理原理构成的，如电阻变送器基于电阻变化原理、压力变送器基于力传递原理等。为了使输入信号与输出信号之间呈线性关系，采用适当的传感元件和电路设计，校准和调整仪表的灵敏度、增益和零点等参数。这样可以确保输出信号与输入信号之间的比例关系为线性关系。3.何谓零点迁移?为什么要进行零点迁移?零点迁移有几种?答：零点迁移是指变送器输出在无输入条件下的漂移现象。由于环境因素或仪器本身的原因，变送器的零点可能会发生变化。进行零点迁移是为了消除零点漂移，使输出信号在无输入时仍保持为零点。零点迁移通常分为静态零点迁移和动态零点迁移两种。4.何谓量程调整和零点调整?答：量程调整是指调整变送器的量程范围，使其适应不同的测量需求。零点调整是指调整变送器在无输入信号时的输出为零的位置，确保准确测量较小的信号。5.电容式、扩散硅式、电感式、振弦式差压變送器各有什么特点?答：电容式差压变送器具有响应速度快、线性良好的特点；扩散硅式差压变送器适用于高温和腐蚀性介质；电感式差压变送器具有抗干扰能力强的特点；振弦式差压变送器适用于小差压测量且需要高精度和长期稳定性。6.电容式差压變送器如何实现差压/位移转换?差压/位移转换如何满足高精度的要求?答：电容式差压变送器通过测量被测介质两侧的压力差，将差压转换成电容变化，进而实现差压/位移的转换。为了满足高精度的要求，电容式差压变送器采用了精密的电容传感器和仔细设计的电路，确保传感器的灵敏度和线性度。7.电容式差压变送器如何保证位移/电容转换关系是线性的?答：电容式差压变送器通过精确的电容传感器和精心设计的电路，保证位移/电容转换关系是线性的。通过校准和调整，使得输入电容信号与位移之间的转换关系为线性关系，以提高测量精度。8.对于不同测量范围的1151系列电容式差压變送器，为什么整机尺寸无太大差别?答：不同测量范围的1151系列电容式差压变送器在整机尺寸上差别不大的原因是为了保持一致的设计和制造工艺，并提高产品的通用性和可替换性。9.简述擴散硅式、电感式、振弦式差压变送器力/电转换的基本原理。答：擴散硅式差压变送器通过测量差压对传感器引起的压力变化进行转换；电感式差压变送器通过测量差压对传感器引起的电感变化进行转换；振弦式差压变送器通过测量差压对悬挂在弹性支撑上的振弦的振动频率和振幅的变化进行转换。这些变送器利用了不同的物理原理来实现力到电的转换，从而将被测量的力信号转换为对应的电信号输出。10.温度变送器接收直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时应该有哪些不同?答：当温度变送器接收直流毫伏信号时，通常需要经过放大电路来放大信号，然后再进行转换和传输。而当温度变送器接收热电偶信号和热电阻信号时，则需要经过特定的信号调理电路来进行放大、线性化和补偿处理。因为热电偶和热电阻的信号特性不同于直流毫伏信号，需要进行不同的处理方式。11.采用热电偶测量温度时，为什么要进行冷端温度补償?一般有哪些冷端温度补偿方法?答：在使用热电偶测量温度时，冷端温度补偿是为了补偿热电偶引线与冷端连接处的温度对测量的影响。热电偶会产生一个基准电动势，该电动势受到冷端温度的影响。因此，需要测量冷端温度，并进行补偿计算，以得到准确的温度测量结果。常见的冷端温度补偿方法包括冷端温度补偿电阻法、冷端温度补偿电势法等。12.采用热电阻测量温度时，为什么要进行引线电阻补偿?一般有哪些引线电阻补偿方法?答：在使用热电阻测量温度时，引线电阻会对温度测量结果产生影响，因为引线电阻的阻值随温度变化而变化。为了减小引线电阻的影响，需要进行引线电阻补偿。常见的引线电阻补偿方法包括两、三或四线制引线电阻补偿法。其中，两线制引线电阻补偿法是最简单的方法，通过测量引线电阻并进行计算来补偿引线电阻对温度测量结果的影响。而三或四线制引线电阻补偿法则更为精确，通过使用额外的引线进行测量并进行补偿来减小引线电阻的影响。控制器思考与练习题1.工业上常用控制器的控制规律有哪几种?答：工业上常用的控制规律主要包括比例控制、积分控制、微分控制和比例积分微分（PID）控制等几种。2.在模拟控制器中，一般采用什么方式实现各种控制规律?答：在模拟控制器中，一般采用电路元件、运算放大器和反馈回路来实现各种控制规律。例如，比例控制可以通过运算放大器和电位器来实现，积分控制可以通过电容和电阻组成的积分环路来实现，微分控制可以通过电感和电阻组成的微分环路来实现，而PID控制则是将比例、积分和微分控制结合在一起。3.试述DDZ-Ⅲ型控制器的功能。答：DDZ-Ⅲ型控制器是一种常见的智能数字式控制器，具有以下功能：-数字化的输入和输出接口，支持多种信号输入和输出类型。-内置多种控制算法，包括比例、积分、微分、PID等。-可以进行控制参数的设定和调整。-支持模拟信号输入和输出，以及数字通信接口。-具备故障诊断和状态监测功能。4.基型控制器由哪几部分组成?各部分的主要作用是什么?答：基型控制器由以下几部分组成：-传感器：用于测量被控对象的状态或变量。-执行器：用于根据控制信号来调节被控对象的状态或变量。-控制器：根据被控对象状态的测量值和期望值进行比较，并产生相应的控制信号。-反馈回路：将被控对象的状态测量值反馈给控制器，用于闭环控制。各部分的主要作用：-传感器：将被控对象的状态或变量转换为电信号或其他形式的信号。-执行器：根据控制信号调节被控对象的状态或变量。-控制器：根据测量值和期望值进行比较并产生控制信号，以实现对被控对象的控制。-反馈回路：将被控对象状态的测量值反馈给控制器，用于闭环控制，使控制系统能够更加准确地调节被控对象。5.DDZ-Ⅲ型控制器的输入电路为什么要采用差动输入方式?为什么要进行电平移动?答：DDZ-Ⅲ型控制器的输入电路采用差动输入方式，主要有两个原因：-差动输入可以抵消噪声和干扰信号的影响，提高测量的准确性。-差动输入可以消除舒适电位和偏置电压的影响，避免对被控对象造成不必要的影响。进行电平移动是为了适应输入信号的范围和工作电压要求，保证输入信号在控制器内部的处理和处理范围内。6.DDZ-Ⅲ型控制器有哪几种工作状態?什么是软手动状态和硬手动状态?答：DDZ-Ⅲ型控制器有三种工作状态：-自动状态：控制器通过计算输出控制信号，以控制被控对象。-软手动状态：控制器输出的控制信号由操作员手动设定，并在手动设定的值和自动计算的值之间切换。-硬手动状态：控制器输出的控制信号完全由操作员手动设定，控制器不进行自动计算。软手动状态和硬手动状态的主要区别在于谁来设定控制信号。软手动状态下，控制信号可以由操作员和控制器共同设定，操作员手动设定的值可以在自动计算的值和手动设定的值之间自由切换。而在硬手动状态下，控制信号完全由操作员手动设定，控制器不进行自动计算，一旦进入硬手动状态，控制器就不再响应任何自动计算的控制信号。7.什么是控制器的无扰动切换?DDZ-Ⅲ型控制器如何实现手动/自动无扰动切换?答：控制器的无扰动切换是指在手动和自动状态之间进行切换时，不会对被控对象产生额外的干扰和影响。DDZ-Ⅲ型控制器实现手动/自动无扰动切换的方法有两种:-预定控制：预定控制器通过设定控制输出信号的起始值和终止值来实现无扰动的手动/自动切换。手动操作时，控制器输出的控制信号从手动设定的值开始改变，渐进地向预定的自动控制值靠近，确保切换过程稳定、平滑。-平衡控制：平衡控制指在手动状态下通过手动调整控制输出信号，控制被控对象的状态值靠近设定的目标值，并将此时的状态值设为平衡状态。当从手动状态切换到自动状态时，控制器会将已设定的目标值作为控制输出信号的初始值，从平衡状态开始重新计算控制输出信号的变化。8.为什么从软手动方式向硬手动方式切换需要事先平衡?答：从软手动方式向硬手动方式切换需要进行平衡，主要是为了避免因控制信号的突变而导致被控对象产生不必要的冲击和影响。在平衡过程中，操作员手动调整控制信号，使被控对象的状态值尽可能靠近预期的稳态值，同时控制器也不断调整控制信号，以实现稳定的控制过程。当被控对象的状态值稳定时，操作员可以将控制器置于硬手动状态下，保持稳态值的输出。这种平衡过程可以使被控对象的状态值平滑地过渡到硬手动状态下的稳态，避免了不必要的冲击和影响。执行器思考与练习题1.执行器在过程控制中起什么作用?常用的电动执行器与气动执行器有何特点?答：执行器在过程控制中起到控制和调节被控对象的状态或流量的作用。常用的电动执行器和气动执行器具有以下特点：-电动执行器：采用电动机作为驱动装置，可以实现精确的位置控制和快速的反应速度。适用于需要高精度控制和频繁调节的场合，但相对较为复杂和成本较高。-气动执行器：采用气动驱动装置（如气缸、电磁阀等），具有快速响应、可靠性高、安全可靠的特点。适用于粗略位置控制和开关控制的场合，成本相对较低。2.执行器由哪几部分组成?各部分的作用是什么?答：执行器一般由以下几部分组成：-驱动装置：如电动机、液压马达、气缸等，负责提供力或动力以移动执行机构。-执行机构：根据控制信号，将驱动装置提供的力或动力转化为位移或转动，以控制阀门或其他被控对象的状态或流量。-位置或转角反馈装置：用于反馈执行器的实际位置或转角信息给控制系统，以实现闭环控制。-控制模块：根据输入信号和反馈信息，控制驱动装置的工作方式和工作参数，以实现期望的控制效果。各部分的作用：-驱动装置提供力或动力以移动执行机构，实现控制信号对被控对象的调节。-执行机构将驱动装置提供的能量转化为位移或转动，控制阀门或其他被控对象的状态或流量。-位置或转角反馈装置反馈执行器的实际位置或转角信息给控制系统，实现闭环控制，提高控制精度。-控制模块根据输入信号和反馈信息，计算控制信号，并控制驱动装置的工作方式和工作参数，实现期望的控制效果。3.简述电动执行器的构成原理，伺服电动机的转向和位置与输入信号有什么关系?答：电动执行器的构成原理通常是通过伺服电动机驱动执行机构。伺服电动机的转向和位置与输入信号有密切关系。它们之间的关系可以通过控制系统中的位置或转角反馈装置实现闭环控制。输入信号控制电动机的工作方式和工作参数，通过位置或转角反馈装置获取实际位置或转角信息，反馈给控制系统进行比较，然后调整输入信号，使电动机逐渐靠近期望的位置或转角。4.伺服放大器是如何控制电动机的正反转的?答：伺服放大器通过增加电动机的驱动电压和控制电流来控制电动机的正反转。根据输入信号的特性和控制系统的要求，伺服放大器调节输出信号的电压和电流，控制电动机的转向，使其在正、反方向之间切换。5.确定控制阀的气开、气关作用方式有哪些原则?试举例说明。答：控制阀的气开、气关作用方式有以下几个原则：-直接作用式：控制阀门直接通过执行机构实现气开、气关的动作，一般适用于流量较小的场合，具有快速响应的特点。-弹簧闭合式：控制阀门通过弹簧的力将阀门保持在关闭状态，在输入信号的控制下，执行器克服弹簧力，实现气开动作。在控制信号消失或电源故障时，弹簧会将阀门恢复到闭合状态，确保系统的安全性。-挂起式：执行机构通过将阀门挂起或卸下，实现气开、气关的动作。适用于需要较大力矩或流量较大的场合。-气缸式：通过气缸驱动阀杆或阀盖，实现气开、气关的动作。适用于需要较大力矩或流量较大的场合。例子：以控制阀为例，当控制信号为0时，执行器通过弹簧闭合，阀门处于完全关闭的状态。当控制信号增加时，执行器克服弹簧力，打开阀门，实现气开作用。控制信号越大，阀门打开程度越大。当控制信号减小或消失时，弹簧力将阀门恢复到关闭状态，实现气关作用。6.直通单、双座控制阀有何特点，适用于哪些场合?答：直通单座控制阀和直通双座控制阀的特点及适用场合如下：-直通单座控制阀：具有简单结构、快速响应、节省空间的特点。适用于流体压差较小，流量较小且需要快速控制响应的场合。-直通双座控制阀：具有流量大、压力损失小的特点，可实现较大流量的控制。适用于流体压差较大、流量较大或要求压力损失较小的场合。7.什么是控制阀的可调比?串联或并联管道时会使实际可调比如何变化?答：控制阀的可调比是指控制信号与执行机构的行程或阀门开度之间的比值。在串联或并联管道时，会影响实际可调比的变化。当控制阀处于串联管道中时，流体压差较大，因此实际可调比会受到流体压差的影响而变小。而当控制阀处于并联管道中时，流体压差较小，实际可调比会受到流体压差的影响而变大。8.什么是控制阀的流通能力?确定流通能力的目的是什么?答：控制阀的流通能力是指控制阀能够通过的流体的最大流量。确定流通能力的目的是为了保证控制系统能够满足流体的需求，避免阀门过小而引起的流量限制或阀门过大而引起的能耗浪费。确定流通能力需要综合考虑管道尺寸、流体性质、流速等因素。9.什么是控制阀的流量特性?什么是控制阀的理想流量特性和工作流量特性?为什么说流量特性的选择是非常重要的?答：控制阀的流量特性是指控制阀在不同阀门开度下与流体流量之间的关系。控制阀的理想流量特性是指阀门开度与流量成线性关系，即阀门开度每增加一倍，流量也增加一倍。然而，实际控制阀的流量特性往往会受到执行机构和阀门本身的因素影响，使得其实际流量特性可能为S型曲线、等百分比曲线等。选择合适的流量特性对于控制系统的稳定性、精度和性能至关重要。10.为什么要使用阀门定位器?它的作用是什么?答：阀门定位器是一种用于控制阀门位置的装置，其作用是将控制系统发送的电信号转换成机械位移，并将位移传输到执行机构，控制阀门的开度或闭合程度。阀门定位器通常由电动装置、位置传感器等组成。使用阀门定位器可以提高系统的控制精度、稳定性和可靠性，避免人工调节中的误差和不稳定性。阀门定位器的作用包括：-提高控制精度：定位器可以将输入信号准确转换成机械位移，从而精确控制阀门的开度或闭合程度。它可以消除人为调整误差，提高控制精度和稳定性。-保证安全可靠：定位器可以根据输入信号控制阀门的开度，可以确保阀门处于安全或稳定状态，避免因误差引起的阀门过开或过闭。-提高自动化水平：定位器可以实现电信号和机械设备之间的转换，从而实现自动化控制，提高生产效率和质量。当阀门定位器与执行器配合使用时，可以更好地控制阀门的开度。阀门定位器可以通过检测执行机构的位置，对其进行准确的控制，以使阀门达到期望的开度。在控制系统中，阀门定位器与执行器的配合可以实现以下功能：1.闭环控制：阀门定位器通常包含位置传感器，能够获取执行机构的位置信息。这些位置信息可以与控制系统中的期望位置进行比较，实现闭环控制。通过不断调整控制信号，阀门定位器可以将执行机构的位置精确调整到期望的位置，从而实现精准的阀门开度控制。2.反馈控制：阀门定位器将执行机构位置的反馈信息传递给控制系统，可以实现对阀门开度的实时监测和调节。根据执行机构位置的反馈信息，控制系统可以对控制信号进行实时修正，以实现更精确的阀门开度控制。3.响应速度调节：阀门定位器可以根据控制信号的变化快速调整执行机构的位置，从而实现阀门的快速响应。通过调节执行机构的移动速度，阀门定位器可以控制阀门的开度变化速率，满足过程控制系统对阀门响应速度的要求。4.自动调整：阀门定位器可以根据控制系统的要求自动调整阀门的开度。在控制系统中设定的期望开度或流量值变化时，阀门定位器将根据控制信号的变化自动调整执行机构的位置，以使阀门达到新的期望开度或流量。辅助仪表思考与联系1.安全栅有哪些作用?答：安全栅是一种安全保护装置，其主要作用包括两个方面：一方面是防止人员或物品进入危险区域，另一方面是保护设备和机器免受外部干扰和损坏。2.说明齐纳式安全栅的工作原理。答：齐纳式安全栅又称为安全光幕，是一种利用光电传感原理来实现对室内外环境的检测和监控的安全保护装置。其工作原理是：在安全栅的两侧各放置一组发射和接收光电器件，形成一道被保护区域。当有物体进入被保护区域时，该物体会遮挡光束，此时接收器便无法接收到发射器所发射的光线，从而使安全栅发出停止信号，进而停止机器或设备的运行。3.说明检测端安全栅和操作端安全栅的构成及基本原理。答：检测端安全栅和操作端安全栅的构成和基本原理不同。检测端安全栅通常由发射器、接收器、检测电路和输出接口组成，其主要作用是发射光束，并检测光束是否被遮挡，以确认工作区域是否有人员或物品进入。操作端安全栅通常由控制器、输出接口和光幕组成，其主要作用是接收检测端安全栅传入的信号，并实现机器或设备的停止、保护等控制操作。4.电源箱中的稳压电路是如何工作的?答：电源箱中的稳压电路主要作用是将输入的高压电源经过电路处理后，输出稳定的低压电源供给系统中的各个部件。稳压电路中通常使用稳压二极管、电容器、电阻器、晶体管等元器件，通过对电源电压、电流进行限制和调整，确保电源输出的电压、电流稳定且符合设备的要求。5.说明电源分配器的作用及构成。答：电源分配器的作用是将系统中的电源分别分配给不同的设备和模块，在不同模块之间实现电气隔离和保护。常见的电源分配器包括电源终端板、电源插板、电源模块等，其构成通常包括输入端、输出端、电源隔离器、保护电路等。6.说明信号分配器的作用及构成。答：信号分配器的作用是将一个输入信号复制并分配给多个输出端口，以实现多个设备或模块之间的信息共享和互通。信号分配器的构成包括输入端、输出端、信号放大器、隔离电路、保护电路等部分。它们通过对输入信号的放大、隔离和调整，保证输出信号的准确性和可靠性。7.说明电源阻抗器的作用及构成。答：电源阻抗器的作用是防止电源电压波动过大，对系统中的设备和模块造成损坏或影响。它在电源系统中起到稳压、滤波、隔离和保护的作用。电源阻抗器通常由电阻器、电感器、电容器等组成，利用其阻抗特性对电源电压进行限制和调节，确保电源电压稳定，满足系统中各部件的需求。集散控制系统思考与练习题1.简述DCS的特点及其发展趋势。答：DCS（分布式控制系统）的特点及其发展趋势：-DCS具有高度集成的特点，能够集成多个子系统和设备，实现全面的过程控制和监测。-DCS具有模块化和可扩展性，可以根据实际需要随时添加、修改或删除控制功能模块。-DCS具有分布式控制和分散处理能力，可以将控制逻辑分散在各个控制器中，提高系统的响应速度和可靠性。-DCS具有高可靠性和容错性，支持冗余配置以及故障转移和恢复功能，确保系统稳定性和连续运行性能。-DCS具有开放性和标准化，支持多种通信协议和接口标准，方便与其他系统进行数据交互和集成。DCS的发展趋势包括：-数字化和智能化技术的应用，如人工智能、机器学习和云计算等，提升控制系统的自动化和智能化水平。-基于互联网和物联网的数据通信和集成，实现设备间的协同操作和监控，以及与外部系统和平台的连接。-数据分析和预测能力的增强，通过对大数据的分析和挖掘，进行故障诊断、优化调度和设备维护等。-安全性和可靠性的提升，加强DCS系统的网络安全防护和数据保护，避免系统受到恶意攻击和数据泄漏。2.DCS的硬件体系主要包括哪几部分?答：DCS的硬件体系主要包括以下几部分：-控制器：负责处理控制算法，接收和处理输入信号，并输出控制信号给执行器。-输入/输出（I/O）模块：用于连接传感器和执行器，将输入信号转换为数字信号供控制器处理，并将控制信号转换为模拟或数字信号输出。-通信网络：用于连接控制器、I/O模块和其他设备，实现数据传输和通信。-人机界面（HMI）：用于与操作员进行交互，提供实时监测和控制功能。3.DCS的现场控制站一般应具备哪些功能?答：DCS现场控制站一般应具备以下功能：-数据采集和处理：采集现场设备的实时数据，并进行处理和转化。-报警与事件管理：监测现场设备状态，发出报警和事件通知，并进行记录和处理。-控制与调度：根据控制策略和设定参数，对现场设备进行控制和调度，以实现目标指标的控制和优化。-故障诊断与维护：对现场设备进行故障诊断和维护管理，如故障检测、定位和修复。4.DCS操作员站的典型功能一般包括哪些方面?答：DCS操作员站的典型功能包括：-监测和显示：实时显示和监测现场设备状态、过程参数和报警信息。-报表和记录：生成历史数据报表和记录，支持数据分析和故障诊断。-参数调整和配置：对控制策略和设备参数进行调整和配置，优化系统的控制效果。-报警处理和事件管理：接收、处理和记录报警和事件信息，采取相应的措施。-系统管理和维护：管理DCS系统的用户权限、设备信息和系统配置等，进行系统维护和升级。5.DCS软件系统包括哪些部分?各部分的主要功能是什么?答：DCS软件系统包括以下几部分：-数据采集/处理软件：用于采集和处理现场设备发出的各种信号和参数，并提供实时控制策略和计算逻辑。-控制逻辑软件：用于实现控制策略的编写和执行，包括控制算法、参数配置、报警处理等。-人机界面软件：用于显示现场设备的状态和过程参数，提供报警和事件管理、历史数据记录等功能。-数据管理软件：用于管理DCS系统的所有数据信息，包括历史数据、实时数据、设备信息、参数配置等。6.简述JX-300XPDCS的网络结构及其特点。答：JX-300XPDCS的网络结构及其特点：JX-300XPDCS采用三层网络结构，包括接口层、应用层和网络层，实现现场设备的数据采集、控制和管理。其特点包括：-采用开放式和可扩展的控制模块，能够适应各种控制策略和应用需求。-支持多种通信和接口标准，如HART、MODBUS、PROFIBUS等，实现设备间的大规模信息交互。-支持远程监测和控制，能够实现对现场设备的实时监控和控制，提高现场管理效率。-具有高可靠性和容错性，支持多层次的冗余配置和故障转移机制，确保系统的稳定性和连续性。7.DCS的应用系统组态过程主要包括哪几个步骤?DCS应用系统组态过程包括以下几个步骤：-设备信息建模：根据现场设备和控制策略，将设备信息进行逻辑建模和参数配置。-控制逻辑设计：根据工艺流程和控制要求，进行控制逻辑的设计和编写，实现控制目标和优化。-信号映射配置：将现场设备的模拟或数字信号与控制器的输入/输出端口进行映射和配置，确保信号传输的正确和可靠。-HMI界面开发：根据实际用户需求和交互要求，进行人机界面的开发和设计，包括图形显示、报警处理、数据记录等功能。-控制策略调试：将设计好的控制策略进行调试和优化，确保控制效果和系统稳定性。-系统运行试验：进行系统整体的运行试验和调试，验证系统的性能和可靠性。智能式现场仪表思考与练习题1.什么是FSK信号?答：FSK信号是频移键控信号（FrequencyShiftKeying）的简称，是一种通过改变载波频率来表示数字信息的调制方式。在FSK信号中，不同的数字值对应着不同的载波频率。通常会有两个频率，一个代表0，另一个代表1。通过在不同的时间段切换载波频率，来传输数字信号。2.HART协议通信方式是如何实现的?答：HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）协议通信方式实现了在4-20mA模拟信号中传输数字信息。通过在模拟信号中叠加数字信号，并在不影响模拟信号传输的同时传输数字信息。HART通信方式采用了频移键控调制（FSK）技术，通过在正常4-20mA模拟信号上叠加数字信号的频率变化来传输数字信息。仪表中的基于HART协议的芯片将数字信号解码后进行处理，并提供数字信号对应的数据和参数。3.CAN总线通信方式有哪些技术特点?答：CAN总线通信方式的技术特点包括：-高可靠性：CAN总线采用差分信号传输，对抗电磁干扰和噪声具有较好的抗干扰能力。同时，CAN总线支持冗余和故障检测机制，提高系统可靠性。-实时性：CAN总线通信速率高，具有很低的延迟，适用于高实时性要求的应用场景。-网络结构简单：CAN总线采用多主多从的通信方式，网络结构灵活简单，节点之间可以实现即插即用的连接。-高可扩展性：CAN总线支持网络中节点的灵活增加和删除，可以适应不同规模和需求的系统。4.试述智能式变送器的构成原理。答：智能式变送器的构成原理主要包括传感器、信号处理器和通信接口。传感器负责将物理量（如压力、温度等）转换为电信号，信号处理器对电信号进行放大、滤波和线性化处理，使其符合相应的标准信号输出，并添加了一些自诊断和状态监测功能。通信接口则负责与其他设备或控制系统进行通信，如通过HART、FOUNDATIONFieldbus或Profibus等协议。5.EJA、3051、ST3000和LSⅢ-PA差压变送器各有什么特点?答：EJA、3051、ST3000和LSⅢ-PA差压变送器的特点如下：-EJA差压变送器：稳定可靠，适用于高精度和高温高压环境，具有多种通信接口选择，如HART、FOUNDATIONFieldbus等。-3051差压变送器：广泛应用于工业过程控制和测量领域，具有良好的稳定性、可靠性和高性能。-ST3000差压变送器：具备高精度、高稳定性和自诊断功能，适用于复杂的工业环境。-LSⅢ-PA差压变送器：采用了先进的温度补偿技术，可实现稳定的温度补偿和压力测量，适用于广泛的工业应用。6.智能式温度变送器有哪些特点?简述TT302温度变送器的工作原理。答：智能式温度变送器的特点包括：-高精度和稳定性：具有优良的温度测量性能，能够提供高精度和稳定的温度输出。-多种输入类型：可适应不同类型的温度传感器，如热电偶和电阻温度计等-大量信号处理功能：可对输入的信号进行多种处理，如线性化、放大、滤波、自校准和自诊断等。-多种通信协议：可支持多种现场总线和协议，如HART、PROFIBUS、FOUNDATIONFieldbus等。TT302温度变送器的工作原理是：将热电偶或电阻温度计等温度传感器的信号输入变送器后，经过电路处理并进行放大、线性化、滤波等处理后，通过通信接口将转换后的标准信号输出。此外，TT302温度变送器还具有自我诊断、线断监测以及设定和读取输出信号等功能。7.智能式变送器与模拟式变送器相比有哪些特点?答：智能式变送器与模拟式变送器相比的特点如下：-更加精确：智能式变送器的输出信号精度更高、误差更小，能够实现更加精确的测量和控制。-更加稳定：智能式变送器可以根据环境的变化进行自动补偿和调整，使得输出信号更加稳定可靠。-更加灵活：智能式变送器具有更加灵活的参数设