自动化仪表试题.ppt

1、Page 1 of 83,化工及仪表自动化,习题辅导,Page 2 of 83,第一章 自动控制系统概述,Page 3 of 83,Ch1：填空题,1、DDZ-型仪表现场传输信号为010mA，DDZ-型控制仪表现场传输信号为 。 答：420mA,2、气动执行器的标准输入信号范围是 。,答：0.020.1MPa,Page 4 of 83,3、控制系统方框图中对象(过程)的 是被控变量。,答：输出,Page 5 of 83,4、衰减比是描述控制系统过渡过程 的指标，一般希望其数值在4:110:1之间。,答：稳定程度,还有其他的参数反映其他的性能指标,Page 6 of 83,Ch1：选择题,1、一

2、般认为经过（）时间，动态过程就基本结束。其中T是过程时间常数。 A、3T B、T C、5T D、10T,答：A,Page 7 of 83,2、某换热器的温度控制系统（设定值是 30 ）在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图6所示。则该系统的余差、衰减比、最大偏差是（）。 A、5、3; 1、40 B、5、3; 1、45 C、5、2.5; 1、45、 D、5、4; 1、45,答：B,Page 8 of 83,3、多数情况下，人们希望自动控制系统在干扰作用下能够得到（）型的过渡过程。 A、衰减振荡 B、非周期振荡 C、等幅振荡 D、发散振荡,答：A,Page 9 of 83,4、（）存在纯滞后，通常不影

3、响控制质量。 A、调节通道 B、测量元件 C、变送器 D、干扰通道,答：D,Page 10 of 83,5、某加热炉温度控制系统如下图所示，则该系统的操纵变量是（），被控变量是（） A、原料油流量 原料油出口温度 B、原料油流量 燃料量 C、燃料量 原料油出口温度、 D、燃料量原料油流量,答：C,Page 11 of 83,Ch1：判断改错题,1、时间常数越小，表示对象受到干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越长。,答：错误。应该是：时间常数越小，表示对象受到干扰作用后，到达新稳态值所需的时间越短。,Page 12 of 83,2、控制系统中，引起被控变量偏离设定值的主要原因是设定值的变化。,答

4、：错误，应该是： 设定值的变化和干扰,3、控制系统方框图中，方框的输出可以影响输入。,答：错误，输出不能影响输入。,Page 13 of 83,Ch2：填空题,1、过程特性是指被控过程的 发生变化时，其输出变量随时间变化的规律。 答：输入变量,Page 14 of 83,2、有一个水箱，进水阀门开度可变，而出水阀门开度固定，在液位稳定时，若进水阀开度有一定增加，进水流量增大时。则此过程的特性是 。 答：自衡的非振荡过程,Page 15 of 83,3、一阶过程特性通常可以用 参数描述。 答：K、T、,4、工程上测定过程特性的主要方法有 、 、 。 答：阶跃扰动法、矩形脉冲扰动法、周期扰动法,P

5、age 16 of 83,5、由于物料或能量的传递需要通过一定的阻力导致的滞后称为 。 答：容量滞后,Page 17 of 83,1、 是反映对象（）的参数。 A、放大能力 B、动态特性 C、静态特性 D、抗干扰能力,答：B,Page 18 of 83,2、控制系统中，引起被控变量偏离设定值的主要原因是设定值的变化。,答：错误，应该是： 设定值的变化和干扰,3、控制系统方框图中，方框的输出可以影响输入。,答：错误，输出不能影响输入。,Page 19 of 83,Ch2：判断题,1、若扰动通道时间常数变大，则会使该过程更难控制。 答：错误，这种过程会比较容易控制,2、纯滞后存在于扰动通道也会对控

6、制品质产生影响。 答：错误，不影响。,Page 20 of 83,Ch3：填空题,1、一台测温仪表，其测温范围为0300 ，已知其最大绝对误差为2，则其精度等级为 。 答：相对百分误差 因此，其精度等级为1.0级。,Page 21 of 83,2、有一台测压仪表，其标尺范围为0400 KPa，要求测量时最大绝对误差不超过5 KPa ，则应该选择精度等级为 的仪表才能满足要求。 答：相对百分误差 所以应该选择1.0级的仪表,Page 22 of 83,校验仪表时确定仪表的精度等级，与根据工艺要求来选择仪表的精度等级是不一样的。 根据校验数据确定仪表精度时，仪表的允许误差应该比仪表校验所得的相对误

7、差最大值要大或相等 根据工艺要求选择仪表精度时，仪表允许误差应该小于或等于根据工艺要求计算出的相对误差的最大值。,Page 23 of 83,3、某化学反应器的表压为0.15MPa，则其绝对压力近似为 答： 0.25MPa 表压绝对压力大气压力 大气压力 0.1MPa 需要了解几种常用的压力单位及其相互转换,Page 24 of 83,4、弹性式压力仪表是根据弹性元件的 和所受压力成正比的原理工作的。,答：位移,Page 25 of 83,5、常用于温度检测的金属热电阻有 和 。,答：铂电阻、铜电阻 大家还要了解热电阻的分度号，如Pt10、Pt100，Cu50、 Cu100及其含义。,6、热电

8、偶是基于 原理工作的。,答：热电效应,Page 26 of 83,7、差压式液位计和超声波液位计中， 是接触式测量， 是非接触式测量。 答：差压；超声波,8、超声波液位计用于液位测量时，通常要进行 补偿，以提高测量精度。,答：温度,Page 27 of 83,9、体积流量的单位是 ，质量流量的单位是 。 答： ；,10、节流式流量计是实质是通过测量节流元件前后的 而得到流量的体积流量的。,答：差压,Page 28 of 83,11、转子流量计是基于 原理而工作的。,答：力平衡原理,12、电磁流量计是基于 原理而工作的，它不受流体的 、 、 、等影响。,答：电磁感应定律 密度、压力、温度,Pag

9、e 29 of 83,13、测量流体质量流量的仪表主要有 。,答：流量计所能测量的最大流量与最小流量比值,14、流量计的量程比是指 。,答：科里奥利质量流量计 量热式质量流量计,Page 30 of 83,Ch3：选择题,1、电接点压力表属于（）压力表。 A、液柱式 B、弹性式 C、电气式 D、活塞式,答：B,Page 31 of 83,2、关于用热电偶与补偿导线配接进行温度测量时，以下说法不正确的是（） A、热电偶与补偿导线应该配接 B、补偿导线也有极性 C、采用了补偿导线后可以不进行冷端温度 补偿 D、在一定温度范围内，热电偶与补偿导线 有近似相同的热电特性,答：C,Page 32 of

10、83,4、镍铬镍硅热电偶的分度号是（）。 A、E B、S C、K D、B,答：C,Page 33 of 83,5、采用DDZ-差压变送器测量敞口容器的液位，若被测液位在测量下限时所对应差压为负数，则通过（）操作，可以使得仪表的输出在测量下限时仍然为4mA。 A、负迁移 B、正迁移 C、无迁移 D、无法确定,答：A,Page 34 of 83,6、下列流量计中不属于速度型流量计的有（） A、电磁流量计 B、椭圆齿轮流量计 C、涡轮流量计 D、转子流量计,答：B,Page 35 of 83,Ch3：判断改错题,1、两只压力表的绝对误差相等，标尺范围较小的表精度高。,答：错误，应该是：两只压力表的绝

11、对误差相等，标尺范围较小的表精度低。 或改成，两只压力表的绝对误差相等，标尺范围较大的表精度高。,Page 36 of 83,5、电容式物位仪表可以测量液位、料位。,答：正确,Page 37 of 83,6、差压式液位计进行液位检测时不受介质密度的影响。,答：错误。受介质密度影响。,Page 38 of 83,7、在管道上安装孔板时，如果方向安装反了会造成差压计指示值变大 。,答：错误。在管道上安装孔板时，如果方向安装反了会造成差压计指示值变小 。,Page 39 of 83,8、超声波流量检测属于接触式检测方法 。,答：错误，应该是：超声波流量检测属于非接触式检测方法 。,Page 40 o

12、f 83,10、变送器若只进行量程迁移，其输入输出特性曲线的斜率要变化。,答：错误，应该是：斜率不变化。,Page 41 of 83,Ch3：简答题,2、分析如图所示的用不平衡电桥进行热电偶冷端温度补偿方法的原理。,Page 42 of 83,答：热电偶测温时要保持冷端温度恒定。采用不平衡电桥可以对热电偶冷端温度的变化进行补偿，其原理是：将热电偶与不平衡电桥串连，两者输出之和进入显示仪表。而不平衡电桥的一个桥路选择热电阻，其它3个桥臂阻值恒定。测温时，将热电阻与热电偶的冷端置于同样的温度环境下。在某设计的冷端温度下，电桥平衡，输出为0。,Page 43 of 83,当冷端温度升高时，热电偶的输

13、出减小，但热电阻的阻值随着温度的升高而增加，从而引起电桥输出增加。通过合理选择桥路参数，可以在一定冷端温度变化范围内，使得热电偶输出电势减小的数值与不平衡电桥输出相等，从而实现冷端温度补偿。冷端温度减小时，同样也能实现冷端温度补偿。,Page 44 of 83,Ch3：分析计算题,1、用单法兰液位计测量开口容器内液位，如下图所示，其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为 。,，,当地重力加速度为,求差压变送器的量程和迁移量。,Page 45 of 83,差压式物位检测示意图,Page 46 of 83,解：（1）,当,时，,因此，可以选择量程为20KPa的差压变送器 （2）,时，,因此，需要进行

14、正迁移，迁移量为9604Pa,当,Page 47 of 83,不同零点迁移情况下的特性曲线,Page 48 of 83,Ch45：填空题,1、自动电子平衡电桥在使用中若热电阻烧断时，指针会向标尺 移动。,答：终端,Page 49 of 83,2、热电阻常和电子平衡电桥配接， 进行 的测量和显示。 答：温度 热电偶与自动平衡电桥配接，可以实现温度的测量。,Page 50 of 83,Ch45：判断题,1、热磁式仪表进行氧气含量分析时，气体温度增加，磁化率也上升。,答：错误，应该是：气体温度增加，磁化率下降。,Page 51 of 83,2、热导式气体分析仪（只有一个检测器）只能检测混合气体中单一

15、的组分。,答：正确。,3、变送器若进行了量程迁移，则其特性曲线斜率不变。,答：错误。斜率要变化。,Page 52 of 83,4、热电阻与显示仪表配接测温时，需要采用三线制接法，以消除连接导线电阻变化的影响。,答：正确。,5、电子电位差计与电子平衡电桥的工作原理是一样的。,答：错误。工作原理不一样。,Page 53 of 83,6、电子电位差计中，量程起始电阻越大，则测量的下限越小。,答：错误。测量的下限越高。,Page 54 of 83,Ch6：填空题,1、控制阀的流量特性是指被调介质流过阀门的相对流量与阀门的 之间关系。,答：相对开度,2、控制阀所能控制的 的比值称为控制阀的可调比。,答：

16、最大流量与最小流量,Page 55 of 83,3、 流量特性的控制阀在小开度时控制平稳缓和，在大开度时控制灵敏有效。,答：对数（等百分比） 了解几种控制阀流量特性。,Page 56 of 83,4、有信号压力时阀门关，无信号压力时阀门开的是 阀门。,答：气关式,Page 57 of 83,Ch6：判断题,1、串连管路中，随S值下降，等百分比特性畸变，趋近于直线特性。,答：正确。,S表示阀全开时阀上压差与与系统总压差比值，小表示管路压力损失增加,Page 58 of 83,2、正作用的执行机构与正作用的调节阀组成了气开式执行器 。,答：错误。气关式执行器 。,Page 59 of 83,3、控

17、制阀所能控制的最小流量等于该阀的泄漏量。,答：错误，应该是：控制阀所能控制的最小流量不等于该阀的泄漏量。,Page 60 of 83,4、控制阀气开、气关特性的选择主要是要使得闭环控制系统是负反馈。,答：错误，应该是：控制阀气开、气关特性的选择主要从系统安全角度出发。,Page 61 of 83,5、石油化工行业广泛使用电动执行机构。,答：错误，气动执行机构。,Page 62 of 83,6、（）表示调节阀流通能力大小的参数 A、可调比 B、流通系数C C、相对流量 D、相对开度,答：A,Page 63 of 83,9、什么叫气动执行器的气开、气关式？其选择原则是什么？ 答：随着送往执行器的气

18、压信号的增加，阀逐渐打开的称为气开式，反之称为气关式。气开、气关式的选择主要是由工艺生产上安全条件决定。一般来说，阀全开时，生产过程或设备比较危险的选择气开式；阀全关时，生产过程或设备比较危险的选择气关式。,Page 64 of 83,Ch7：填空题,1、在PID调节中，比例作用是依据 来动作的，在系统中取着 的作用；积分作用是依据 来动作的，在系统中取着 的作用；微分作用是依据 来动作的，在系统中取着 的作用；,答：偏差的大小；稳定被控变量；偏差是否存在；消除余差；偏差变化速度；超前调节,Page 65 of 83,2、调节器的比例度越大，则放大倍数 ，比例作用就 ，过渡过程曲线越 ，但余差

19、也 。,答：越小；越弱；平稳；越大,Page 66 of 83,答：越大；越大；越强；越快、越弱,3、调节器的积分时间越小，则积分速率越 ，积分特性曲线的斜率 ，积分作用就 ，消除余差 。微分时间越大，微分作用越 。,Page 67 of 83,Ch7：选择题,1、微分作用可用来（） A、消除余差 B、克服纯滞后 C、克服容量滞后 D、克服传输滞后,答：C,Page 68 of 83,2、积分作用可用来（） A、消除余差 B、克服纯滞后 C、克服容量滞后 D、克服传输滞后,答：A,Page 69 of 83,3、增加积分作用可以使得系统稳定性增强。,答：错误。应该是：增加积分作用可以更好地消除

20、余差，但使系统稳定性降低。,比例度不变时积分时间对过渡过程影响,(a)扰动作用,(b)设定作用,Page 70 of 83,微分时间TD对系统过渡过程的影响 （1：太小；2：合适；3：太大）,Page 71 of 83,4、比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比。,答：正确。,Page 72 of 83,Ch7：判断题,1、纯滞后大的对象，为了克服其影响，可以加入微分作用。,答：错误。微分作用对纯滞后不取作用。,Page 73 of 83,2、当调节过程不稳定时，可以增大积分时间或加大比例度，使其稳定 。,答：正确 。,3、微分作用通常不能单独使用是因为微分作用太超前。,答：错误，微分作用通

21、常不能单独使用是因为当偏差的变化率为0是微分作用也为0。,Page 74 of 83,4、对于流量被控对象通常不宜采用微分作用。,答：正确。,5、与连续PID控制算法相比，离散PID控制算法不够及时。,答：正确。,Page 75 of 83,Ch7：简答题,1、调节器参数整定的任务是什么？工程上常用的调节器参数整定方法有哪几种？ 答：调节器参数整定的任务是：根据已定的控制方案，来确定调节器的最佳参数值，包括比例度、积分时间、微分时间，以便系统能获得好的控制品质。调节器参数整定的方法有理论计算和工程整定两大类，其中常用的是工程整定法。,Page 76 of 83,2、在什么场合选用比例、比例积分

22、和比例积分微分调节规律？ 答：比例调节规律适用于负荷变化较小、纯滞后不太大而工艺要求不高、又允许有余差的控制系统。比例积分调节规律适用于对象调节通道时间常数较小、系统负荷变化较大，纯滞后不大而被控参数不允许与给定值有偏差的调节系统。比例积分微分调节规律适用于容量滞后较大、纯滞后不大、不允许有余差的调节系统。,Page 77 of 83,3、什么是积分饱和现象？有哪些措施防止该 现象的发生？ 答：当控制系统长期存在偏差，积分控制作用输出会不断增加或减小，直到输出超过仪表范围的最大值或最小值而达到仪表所能达到的极限最大或最小值。这时当偏差反向时，控制器的输出不能及时反向，要在一定延时后，控制器的输

23、出才能从最大或最小的极限值回复到仪表范围的最大或最小值，在这段时间内，控制器不能发挥控制作用，造成控制不及时。通常把这种由于积分过量造成的控制不及时现象称为积分饱和现象。,Page 78 of 83,(a)压力放空系统,压力安全放空系统中的积分饱和,(b) 积分饱和现象,正常工况下偏差一直存在，控制器的输出将达到上限。控制器的输出不仅上升到额定的最大值100KPa为止，而是会继续上升到气源压力140160KPa。,反作用控制器， 气关阀,正常工况下，放空阀全关，实际压力低于设定值,Page 79 of 83,防止积分饱和的措施有： 限幅法：采用技术措施，将控制器的输出信号限制在工作信号范围内。

24、 积分切除法：当控制器处于开环状态时，自动切除其积分作用。 控制器实现PI-P控制规律：当控制器的输出在某一范围时，它是PI作用，消除余差；当输出超过一定数值时，它是P作用，防止积分饱和。,Page 80 of 83,Ch7：分析计算题,1、某电动调节器工作于反作用状态，当,时，在,时刻加入幅值为1mA的阶跃信号，若调节器的工作点为6mA，试画出调节器的输出波形图。,Page 81 of 83,时刻的输出为,解：由题意知：控制器具有PI作用，在,时刻控制器的输出为,在,Page 82 of 83,Page 83 of 83,Ch8：填空题,1、 经验试凑法的关键是“看曲线，调参数”。 因此，必

25、须弄清楚调节器参数变化对过渡过程的影响。一般来说，在整定中，观察到曲线振荡很频繁，需要把比例度 以减小振荡；当曲线最大偏差大且趋于非周期过程时，应把比例度 。当曲线波动较大时，应 积分时间；而在曲线偏离设定值后，长时间回不来，则需 积分时间，以加快消除余差的时间。如果曲线振荡得厉害，则需把微分时间 ，或者暂时 微分作用，以免更加振荡。在曲线最大偏差大而衰减缓慢时，需 微分时间。经过反复试凑，一直调整到过渡过程振荡2个周期后基本达到稳定。,答：增加；减小；增加；减小；减到最小；取消；减小,Page 84 of 83,Ch8：选择题,1、已知某夹套反应器温度控制系统如下图所示，反应大量放热。要求控

26、制温度为50，在供气中断时保证冷却。试问该控制系统中对象特性是（），为了构成闭环控制系统，应该选择（）作用的控制器 A、正、正 B、正、反 C、反、正 D、反、反,答：C,Page 85 of 83,2、自动控制系统中，通常用（）表示液位控制器。 A、PC B、LC C、TC D、FC,答：B,Page 86 of 83,Ch8：判断题,1、控制系统中控制阀的作用方向选择主要是使得控制系统实现闭环负反馈。,答：错误，主要是考虑系统安全。,Page 87 of 83,Ch8：分析计算题,1、下图为锅炉汽包液位控制系统示意图，要求锅炉不能烧干。试画出该系统的方框图，判断控制阀的气开、气关型式，确定

27、控制器的正、反作用，并简述当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，该控制系统是如何克服扰动的？,Page 88 of 83,锅炉汽包液位控制系统,Page 89 of 83,答：根据系统分析知，被控变量为汽包液位，操纵变量为进水流量。各个环节作用方向选择如下： （1）根据工艺和安全要求，锅炉不能烧干，则当气源故障时进水阀门应该全开，因此控制阀应该选气关式。 （2）选用差压变送器测量汽包液位，该环节为正作用。 （3）进水流量增加时，汽包液位升高，因此对象是正作用。 因此，为了构成闭环控制系统，应该选择正作用控制器。,Page 90 of 83,该控制系统方框图如下图所示，每个方框的作用方向在图上也

28、标出。,当加热室温度升高导致蒸汽蒸发量增加时，汽包液位下降，导致测量值也减小，偏差增大，控制器输出减小，控制阀开度增加，进水量增加，汽包液位升高，克服了干扰影响。,Page 91 of 83,3、如图所示是某储槽液位控制系统，试画出该控制系统的方框图。若储槽不能溢出，试确定控制器的作用方向。,Page 92 of 83,从安全性考虑，为了防止储槽溢出，应该选择气开阀。控制系统各环节的作用方向如上图，为了构成闭环负反馈控制系统，控制器应选反作用。,Page 93 of 83,Ch9：填空题,1、选择串级控制系统的 应使主要干扰包括在副环。,答：副被控变量,Page 94 of 83,2、定值控制

29、系统是按照 进行调节的，而前馈控制是按照 进行调节的；前者是 控制，后者是 控制。采用前馈反馈控制的优点是 。,答：测量值与给定值的偏差；扰动的大小；闭环；开环；利用前馈控制的及时性与反馈控制的静态准确性。,Page 95 of 83,3、串级控制系统中，副对象的时间常数通常 主对象。,答：小于。,Page 96 of 83,Ch9：选择题,1、串级控制系统的副回路相当于一个（） A、定值控制系统 B、随动控制系统 C、程序控制系统 D、比值控制系统,答：B,Page 97 of 83,2、串级控制系统中，主控制器正反作用的选择通常与（）有关 A、主对象 B、副对象 C、控制阀 D、副控制器,

30、答：A,Page 98 of 83,3、简单均匀控制系统中，控制规律一般采用（） A、PID B、PI C、PD D、P,答：D,Page 99 of 83,4、分程控制中，阀A和阀B的控制信号范围分段由（）来完成。 A、控制器 B、电气转换器 C、阀门定位器 D、变送器,答：C,Page 100 of 83,5、分程控制的应用场合不包括（） A、扩大控制阀的可调范围 B、用作安全生产的防护措施 C、为满足工艺要求在一个控制系统中控 制两种不同的介质 D、用于大滞后对象,答：D,Page 101 of 83,6、单闭环比值控制系统中，当主流量不变而副流量由于自身受到干扰发生变化时，副流量闭环控

31、制系统相当于一个（）系统 A、程序控制 B、随动控制 C、定值控制 D、均匀控制,答：C,Page 102 of 83,单闭环比值控制系统方框图,Page 103 of 83,Ch9：判断改错题,1、串级控制系统中副对象的时间常数通常大于主对象。,答：错误，副对象的时间常数通常小于主对象。,Page 104 of 83,1、前馈控制属于闭环控制。,答：错误，前馈控制属于开环控制。,2、串级控制系统的副环可以等效为一个反作用环节。,答：错误，是正作用环节。,Page 105 of 83,3、采用分程控制可以提高控制阀的可调比，改善控制品质。,答：正确。,4、选择串级控制系统主控制器的作用方向时要

32、考虑执行器的作用方向。,答：错误，不需要。,Page 106 of 83,5、在燃烧比值控制系统中，燃料是从动量，空气是主动量。,答：错误。应该是：燃料是主动量，空气是从动量。,Page 107 of 83,Ch9：简答题,1、为什么说串级控制系统的主回路是定值控制，而副回路是随动控制？ 答：串级控制系统的目的是为了更好地稳定主导变量，使其等于给定值，副回路的给定值就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出而变化，因此是一个随动控制系统。,Page 108 of 83,

33、10、均匀控制系统设置的目的是什么？它有哪些特点？ 答：均匀控制系统的目的是为了解决前后工序供求矛盾，从而使得两个变量之间能够互相兼顾并协调操作。均匀控制系统的特点是使前后互相矛盾的两个变量都在允许的范围内缓慢地变化，而不像其他控制系统那样要求被控变量保持不变。,Page 109 of 83,Page 110 of 83,5、什么是生产过程的软保护措施？与硬保护措施相比，软保护措施有何优点？ 答：所谓生产过程软保护措施，就是当生产短期处于不正常情况时，无须像硬保护措施那样硬性使设备停车，而是经过一个特定设计的自动选择性控制系统，以适当改变控制方式来达到自动保护生产的目的。这样就可以减少由于停车造成的巨大经济损失。,Page 111 of 83,8、工业控制系统中为什么不用单纯的前馈控制，而选用前馈反馈控制？ 答：一般来讲，一个前馈调节的对象，只考虑主要的前馈变量。而在实际的工业对象中，干扰往往有很多个，而且有些变量用现有的检测技术尚不能直接测量。因此单纯的前馈控制有很大的局限性。采用前馈反馈控制后，选择最主要的干扰或反馈环节不能克服的干扰作前馈变量，再用反馈调节补偿其他干扰带来的影响。这样的调节系统能确