化工仪表及自动化总复习及答案(吉珠专用)剖析

化工仪表及自动化总复习

第一章自动控制系统基本概念

一、基本要求

1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系；

2. 掌握自动控制系统中常用术语，了解方块图的意义及画法；

3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义；

4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义；

5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。

二、常用概念

1. 化工自动化的主要内容:自动检测，自动保护，自动操纵，自动控制系统

2. 自动控制系统的基本组成: 被控对象和自动化装置（测量元件与变送器、控制器、执行器）。

3. 被控对象：对其工艺参数进行控制的机器或设备

4. 被控变量：生产过程需保持恒定的变量

5. 操纵变量：具体实现控制作用的变量

6. 干扰作用：在生产过程中引起被控变量偏离给定值的外来因素

7. 设定值：被控变量的期望值，可固定也可以按程序变化

8. 偏差：给定值与测量值之间的差值

9. 闭环系统：系统的输出被反馈到输入端并与设定值进行比较的系统

10.开环系统：系统的输出被反馈到输入端，执行器只根据输入信号进行控制的

系统

11. 控制系统的过渡过程:系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程

12. 反馈:把系统的输出直接或经过一些环节后送到输入端，并加入到输入信号

中的方法

13. 负反馈：反馈信号的作用方向与给定信号相反，即偏差信号为两者之差

（e=x—z）

14. 正反馈：反馈信号的作用方向与原来的信号相同，使信号增强（e=x+z）

三、问答题

1. 控制系统按被调参数的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。答：

定值控制系统：给定值为常数

随动控制系统：给定值随机变化

程序控制系统：给定值按一定时间程序变化

2.在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？

答：

1.非周期衰减过程

2.衰减振荡过程

3.等幅振荡过程

4.分散振荡过程

1,2能基本满足控制要求，但1进程缓慢，只用于系统不允许震振荡时

3. 试述控制系统衰减振荡过程的品质指标及其含义。

答：最大偏差：指在过渡过程中，被控变量与给定值的最大差值超调量B：第一个峰的峰值A与新稳定值之差C B=A-C

衰减比：相邻两个峰值的比

余差：当过渡过程终了时，被控变量所达到的新稳定值与给定值之间的偏差过渡时间：从干扰作用发生时起，到系统重新建立平衡时止，过渡过程所经历的时间

振荡周期和频率：过渡过程同向两波峰的间隔时间为振荡周期，其倒数为振荡频率

4. 什么是控制系统的方块图？它与工艺管道及控制流程图有何区别？

答：由传递方块，信号线，综合点，分支点构成的表示控制系统的组成和作用的图形。每个方块都代表系统中的一个组成部分

5. 在自动化系统中，仪表符号由哪几部分组成，各表示什么意义？

答：1.图形符号：测量点、连接线、仪表

2.字母代号

3.仪表代号

四、选择题：

1．反馈调节系统（C ）闭环系统。

A. 不一定是

B. 肯定不是

C. 肯定是D、无法判断

2．定值控制系统、程序控制系统、随动控制系统是按什么来划分的（ C ）。A. 按自动调节系统的结构 B. 按自动调节系统的特性

C. 按给定值变化的规律

D. 调节系统的结构

3. 在研究动态特性时可以将( C )看作系统对象环节的输入量。

A. 干扰作用；

B. 控制作用；C．干扰作用和控制作用；D．测量仪表的信号

4.在下列仪表号位中表示有报警作用的字母为( C ）

A、“C”

B、“H”

C、“A”

D、“I”

5.控制系统在阶跃干扰作用下的几种过渡过程中，那种震荡过程是最希望出现的震荡过程（ B ）

A、非周期衰减过程

B、衰减震荡过程

C、等幅震荡过程

D、发散震荡过程

6.下列哪些参数不是表示过渡过程品质好坏的指标（ A ）

A、变差

B、余差

C、最大偏差

D、衰减比

7.关于调节系统方块图的说法，不正确的是（ B ）。

A.一个方块代表一个设备；

B.方块间的连线代表的是方块间物料关系；

C.方块图上的线条及箭头方向不一定与流体流向一致

D.方块间连线只代表信号关系

8.控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做（ B ）。

A.负反馈

B.正反馈

C.前馈

D.回馈

9. 某换热器的温度控制系统（设定值是 40 ℃ ）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（ B ）。

A 、1、 4:1、 4

B 、1、 4:1、 5

C 、1、 3:1、 5、

D 、1、 5:1、

4

五、填空题：

1. 自动化装置是由_ 测量元件与变送器 _、_ 控制器 _、_ 执行器

等环节组成。

2．描述控制系统的品质指标的参数有 最大偏差、衰减比 和余差、 过渡时间、 振荡周期等。

六、综合题：（简单！！略）

1. 某化学反应器工艺操作规定温度

为（800±10℃）。为确保生产安全，

控制中温度最高不得超过850℃。现

运行的控制系统，在最大阶跃扰动下

的过渡过程曲线如图所示。

（1）分别求出最大偏差、余差、衰

减比、振荡周期（温度进入±2%新稳

定值即视为系统已稳定）。

（2） 说明此温度控制系统是否满足

工艺要求。 2. 某化学反应器工艺规定操作温度

为400±2oC ，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值不得超过6oC 。现设计

运行的温度定值调节系统，在最大阶跃干扰下的过渡过程曲线如图所示。问该过

程的最大偏差、余差、衰减比、过渡时间（按被控变量进入新稳态值的±2%为准）和振荡周期。

3. 某发酵过程工艺操作温度为（40±2）?C。考虑到发酵效果，控制过程中温度偏离设定值最大不能超过6?C。先设计一定值控制系统，在阶跃扰动系统的最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（按被控变量进入±2%新稳态值即达到稳定来确定）和振荡周期等过渡过程指标，并回答该系统能否满足工艺要求？

图5

作业21．某化学反应器工艺规定操作温度为(900士10)℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1-19 所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比和振荡周期，并回答该控制系统能否满足题中所给的工艺要求？

第二章过程特性及数学模型

一、基本要求

1. 了解建立被控对象数学模型的意义及数学模型的建立方法；

2. 掌握用机理建模的方法，建立简单对象的数学模型；

3. 掌握表征被控对象特性的三个参数——放大倍数K、时间常数T、滞后时间τ的物理意义及其对控制质量的影响；

4. 了解被控对象特性的实验测定方法。

二、常用概念

1. 被控对象的数学模型：用数学的方法来描述被控对象输入量与输出量之间的关系

2. 通道：由对象的输入量至输出量的信号联系

3. 被控对象的放大倍数：数值上等于对象重新稳定后的输出变量与输入变量之比

4. 被控对象的时间常数：当对象受到阶跃输入后，被控变量重新达到稳态值所需的时间

5. 被控对象的滞后时间：纯滞后（输出变化落后于输入变化的时间）与容积滞后（因物料或能量传递需要一定时间而引起的输出变化迟缓）之和

三、选择题

1.一般认为，经过（ A ）时间后，动态过程便结束了。

A. 3T；

B. T ；

C. 5T； D．10T

2.在描述对象特性参数的滞后时间时,下列说法错误的是（ C ）。

A. 传递滞后又称为纯滞后；

B. 容量滞后一般是由于物料和能量传递需要通过一定的阻力引起的；

C. 容量滞后是有些对象在受到阶跃输入后，再经过一段时间时间后被控变量才开始变化；

D. 滞后时间包括可分为容量滞后和纯滞后时间。

四、填空题

1. 目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的内在机理，通

过物料 _和__能量 _平衡关系，用_ 机理建模 _的方法求取过程的

数学模型。

2.描述对象特性的三个参数是放大倍数、时间常数和

滞后时间，如果时间常数越大，系统的响应速度越慢，系统的

稳定性越好。

3.过程特性是指被控过程的输入变量发生变化时，其输出变量随时间变化的规律。

4.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容量滞后。

五、综合题：

1. 为了测量某物料干燥筒的对象特性，在T＝0时刻突然将加热蒸汽量从25m3/h 增加到28m3/h，物料出口温度记录仪得到的阶跃响应曲线如图所示。试求出该对象的特性。已知流量仪表量程为0～40，温度仪表为0～200℃

图干燥筒的阶跃响应曲线

解：由阶跃应曲线可看出该回想具有一阶纯滞后特性：

放大倍数K=【（150-120）/200】/【（28-25）/40】=20

时间常数T=4min

滞后时间τ=2min

作业11.已知一个对象特性是具有纯滞后的一阶特性，其时间常数为5，放大系数为10，纯滞后时间为2，试写出描述该对象特性的一阶微分方程。

解：根据题意可知

K=10 T=5 τ=2

则起一阶微分方程为

T【dyτ（t+τ）/dt）】+y

（t+τ）=Kx（t）

2

5【dyτ（t+2）/dt）】+y

（t+2）=10x（t）

2

第三章检测仪表与传感器

一、基本要求

1．掌握仪表精度的意义与测量误差的关系。

2．了解仪表的性能指标。

3．初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。

4．了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。

5．了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。

6．掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的冷端温度补偿的作用及方法。

7．了解DDZ-Ⅲ型显示仪表的基本结构及原理。

二、常用概念

1. 精度

2. 绝对误差

3. 相对误差

4. 相对百分误差

5. 允许相对误差：衡量仪表优劣的重要指标之一

6. 仪表精度等级：0.005 0.02 0.05 0.1 0.2 0.4 0.5 1.0 1.5 2.5 4.0

7. 灵敏度：引起这个位移的被测参数变化量之比值

8. 灵敏限：能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变测量

9. 分辨力：数字显示器的最末尾数字间隔所代表的被测参数变化量

10. 线性度：表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论曲线的吻合程度

11. 反应时间：用来衡量仪表能不能尽快反映出参数的品质指标

三、问答题：（不考）

1. 工业压力计按敏感元件通常可以分为哪几种类型？试简述各种压力计的工作原理。

答：（1）液柱式压力计（2）活塞式压力计(3)弹性式压力计(4) 电气式压力计

2. 试述压力计选型的主要内容及安装注意事项。

答：量程选择，精度选择，取压位置与隔离

3. 试述流量计的分类及其工作原理。

答：速度流量计，容积式流量计，质量流量计

4. 试述物位计的分类及其工作原理。

5. 试述温度测量仪表的种类及其工作原理

四、选择题：

1．1.5级仪表的精度等级可写为：（ A ）

A.1.5级

B. +(- ) 1.5级

C. +1.5级

D. 1.5

2. 下列不属于节流装置的是（ D ）。

A、孔板；

B、喷嘴；

C、长径喷嘴

D、阿纽巴管

3．温度越高，铂、镍、铜等材料的电阻值越（ A ）。

A. 大

B. 小

C. 不变

D. 不一定

4．双金属温度计的感温元件，测量温度时必须是（ B ）

A 浸液1/2；

B 全部浸液；

C 浸液2/3；

D 浸入任何长度

5.关于压力计安装的描述错误的是（ A ）

A. 要选择测量介质拐弯处安装；

B. 测量流动介质时，应使取压点与流动方向垂直安装；

C. 测量液体压力时，取压点应安装在管道下部；

D. 测量蒸汽压力时应安装凝液管。

6.下列仪表中属于衡压降的仪表是（ D ）。

A.孔板流量计

B.文丘里管式流量计

C.电磁流量计

D.转子流量计

7.在下列物位检测仪表中，能够检测出两种不同液体界面的仪表是（ C ）

A.压差式物位仪表

B.压力式物位仪表

C.电容式物位仪表

D.称重式液罐计量仪

8.在下列物位检测仪表中，不与被测物体发生实际接触并可以检测物位的仪表是（ B ）。

A.称重式液罐计量仪

B.核辐射物位仪表

C.压差式物位仪表

D.电容式物位仪表

9.在下列工业用流量计中，属于容积式流量计的是（ C ）。

A. 转子流量计

B. 电磁流量计

C. 椭圆齿轮流量计

D. 科里奥利力式流量计

10.测量稳定压力时，被测介质的最大工作压力不得超过仪表量程的( C )。

A.1／2；

B.1／3；

C.2／3；

D.3／5

11.关于压力测量仪表的下列描述中，错误的是（ D ）。

A. 液柱式压力计是根据流体静力学的原理，将被测压力转换成为液柱高度进行测量的；

B. 弹性式压力计利用弹性元件变形的位移进行测量的；

C. 电气式压力计是将压力转换为电量来进行测量的；

D. 活塞式压力计是将压力转换为活塞位移来进行测量的。

12.关于温度检测仪表的下列描述中错误的是（ C ）。

A. 玻璃管温度计属于膨胀式温度计的一种；

B. 测量的温度大于600度的温度计为高温计；

C. 热电偶是由两种不同的金属材料构成的，不同材料构成的热电偶在相同的触点温度下所产生的电势相同；

D.在热电偶回路中引入第三种导线对热电偶所产生的电势无影响。

13.热电偶输出电压与（ B ）有关。

A. 热电偶两端温度

B. 热电偶两端温度和电极材料

C.热电偶热端温度

D.热电偶两端温度、电极材料及长度

14.镍铬－镍硅热电偶的分度号是（ C ）。

A、E

B、S

C、K

D、B

15.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（ C ）

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

五、填空题

1. 某温度表的精度为0.5级，其测量下限是50℃，上限是850℃。则此表的量程是 800℃；测量范围是 50~850 ℃；允许相对百分误差是

±0.5% ；最大绝对误差是 4℃。

2.热电偶温度计中常用的冷端温度补偿方法有冷端温度保持0℃、冷端温度修正法、校正仪器零点法、补偿电桥法、补偿热电偶法五种。

3.弹簧管压力表是利用输入压力产生_位移量与被测压力相平衡来测量的。

4.差压式流量计是利用节流_原理测量流量的。

5.电容式差压变送器的测量部分是先将压差转变成位移，然后再变成_电容量

变化作为转换部分的输入。

6.液位变送器测量进行零点迁移时只改变_ 测量范围_，不改变_量程 _。

7. 在常用的热电偶温度计中，精度较高的是_ S _热电偶，线性最好的是_

_K 热电偶，灵敏度较高的是_ E __热电偶。

8．常用的热电阻材料是__金属铜和铂，分度号是_ cu-50 、 cu-100 ，pt-10 、 pt-100 __ ，线性好的是_ 铜 __热电阻，它适于测量_ 较低__温度。

9.热电偶是基于热点效应原理工作的。

六、综合题：

1. 热电偶测温时，使用补偿导线的目的是什么？它能否进行冷端温度补偿？

如不能应如何处理？

答：为了使热电偶冷端温度保持恒定，不能进行冷端温度补偿

2. 某压力仪表的测量范围是100～1100Pa，其精度为0.5级，则这台表的量程

是多少？允许相对百分误差是多少？最大绝对误差是多少？

答：1000，±0.5%，5

3.一台测温仪表，其测温范围为0～300 ℃，已知其最大绝对误差为±2℃，则其精度等级为多少？

答：2/（300-0）%=±0.7%，没有0.7级，则精度等级为1.0级

4.有一台测压仪表，其标尺范围为0～400 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多少的仪表才能满足要求。

答：5/（400-0）%=1.25% 一级

作业20．某压力表的测量范围为0~1MPa，精度等级为1级，试问此压力表允

许的最大绝对误差是多少？若用标准压力计来校验该压力表，在校验点为

0.5MPa 时，标准压力计上读数为0.508MPa，试问被校压力表在这一点是否

符合1级精度，为什么?

答：最大误差=（1-0）*1%=0.01MP a

在校验点为0.5MPa处，校验得到的绝对误差=0.508-0.5=0.008 MP a<0.01 MP a

故在该校验点符合1级精度

第四章自动控制仪表

一、基本要求

1．掌握各种基本控制规律及其特点。

2．熟悉比例度、积分时间、微分时间对控制系统的影响。

3．了解DDZ-Ⅱ型和DDZ-Ⅲ型控制器的特点和基本组成。

二、常用概念

1. 基地式控制仪表:由检测器和显示器组装成的一个整体，同时具有检测，控制，显示等功能的仪表

2. 单元组合式控制仪表：根据其功能不同分成若干单元，每个单元只完成其中一种功能

3. 控制器的控制规律：控制器的输入信号与输出信号之间的关系

4. 双位控制：控制器只有两个输出值，相应的控制机构只有开和关两个极限位置，又称开关控制

5. 放大倍数K

P

：是一个可调的放大倍数，它决定了比例控制作用的强弱

6. 比例度δ：指控制器输入变化相对值和相应的输出变化相对值之比的百分数

7. 无干扰切换：指在自动-手动切换时，控制器输出不变，因此生产过程不会有扰动

三、问答题

1. 控制系统按控制规律可以分为哪几类？各类控制规律的特点是什么？

答：位式控制，比例控制P，积分控制I，微分控制D

2. 试述PID控制的数学模型及参数意义。P=k

D （e+1/T

I

Sedt+T

D

de/dt）

3. 试述DDZ－Ⅲ仪表的特点。P120

4.在控制系统应用中，有哪些基本控制规律和组合控制规律？写出各自的表达式？它们各应用在什么场所？

位式控制，比例控制P，积分控制I，微分控制D, 比例积分PI，比例微分PD，比例积分微分PID

四、选择题：

1．调节器加入微分作用是用来（ C ）。

A. 克服对象的纯滞后

B. 克服对象的惯性滞后

C. 克服对象的惯性滞后和容量滞后

D. 克服对象的容量滞后

2. 调节器的比例度和积分时间正确说法是（ B ）。

A. 比例度越大,比例作用越强

B.积分时间越小,积分作用越强

C. 比例度越大,比例作用越弱,积分时间越大,积分作用越强

D. 比例度越小,比例作用越弱,积分时间越小,积分作用越弱

3．控制系统中控制器正反作用的确定是依据（ B ）

A. 生产的安全性

B. 实现闭环回路的负反馈

C. 系统放大倍数恰到好处

D. 调节器本身的特性

4、（ D ）存在纯滞后，通常不影响控制质量。

A、调节通道

B、测量元件

C、变送器

D、干扰通道

五、填空题：

1．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是 0.02--0.1MPa ；电动Ⅲ型标准信号范围是 4--20mA 。

2．控制系统引入积分作用是为了_ 消除余差 _,但积分的引入会使系统_不稳定 __,引入微分作用是为了__克服惯性滞后和容量滞后 _。

3.表征控制规律的参数是比例度、积分时间及微分时间。

4.在PID调节中，比例作用是依据余差大小来动作的，在系统中起着稳定控制变量的作用；积分作用是依据余差是否存在

来动作的，在系统中起着消除余差的作用；微分作用是依据余差变化速度来动作的，在系统中起着超前调节的作用。

5.调节器的比例度越大，则放大倍数越小，比例作用就越弱，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大。

6.调节器的积分时间越小，则积分速率越大，积分特性曲线的斜率越

大，积分作用就越强，消除余差越快。微分时间越大，微分作用越强。

六、综合题：

作业5．一台D DZ-Ⅲ型温度比例控制器，测量的全量程为0~1000℃，当指

示值变化100℃，控制器比例度为80%，求相应的控制器输出将变化多少？

解：根据比例度δ=（e/(x

max -x

min

）/ p/(p

max

-p

min

)）*100%

当输出变化e=100℃时，其输出变化P为

P=δ=（e/(x

max -x

min

）/ s/(p

max

-p

min

)）=(100/(1000-0))/(0.8/(20-4))=2mA

第五章执行器

一、基本要求

1．掌握控制阀的流量特性的意义，了解串联管道中阻力比s和并联管道中分流比x对流量特性的影响。

2．了解气动薄膜控制阀的基本结构、主要类型及使用场合。

3．理解气动执行器的气开、气关型式及其选择原则。

二、常用概念

1. 控制阀的理想流量特性 :在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性。有快开，直线，等百分比，抛物线几种

2. 控制阀的实际流量特性：在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性

串联管道：阻力比s对流量特性的影响。

并联管道：分流比x对可调范围的影响。

三、问答题

1. 什么是气开式控制阀和气关式控制阀？如何选择？

答：有压力信号时阀关，无压力信号时阀开的为气关式，反之为气开式。

其选择主要从工艺生产上安全要求出发。若阀处于打开位置时危害性小，选气关式，反之选气开式

2. 执行器在控制系统中有何作用？

答：接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的流量，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内

3. 执行器有哪几种?工业现场为什么大多数使用气动执行器？

答：气动，电动，液动。因为其结构简单，动作可靠稳定，输出推力较大，维修方便，防火防爆而且价格较低

4. 气动执行器主要有哪两部分组成？各起什么作用？

答：执行机构：推动装置

控制机构：控制工艺参数

5. 气动执行机构主要有哪几种结构形式？各有什么特点？

答:薄膜式：结构简单，价格便宜

活塞式：推力较大

6. 何谓正作用执行器？何谓反作用执行器？

答：当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用，反之叫反作用。

7. 何谓控制阀的理想流量特性和工作流量特性？理想流量特性有哪几种？

答：理想流量特性：在不考虑控制阀前后压差变化时得到的流量特性，有直线，等百分比，抛物线及快开

工作流量特性：在实际生产中，控制阀前后压差总是变化的，这时的流量特性称为工作流量特性

8. 什么叫气动执行器的气开式与气关式?其选择原则是什么？

答：有压力信号时阀关，无压力信号时阀开的为气关式，反之为气开式。

其选择主要从工艺生产上安全要求出发。若阀处于打开位置时危害性小，选气关式，反之选气开式

四、填空题：

1.被控介质流过阀门的相对流量(Q/Qmax)与阀门相对开度(l/L)之间的关系，称为调节阀的流量特性；若阀前后的压差保持不变时，上述关系称为_理想流量特性；实际使用中，阀前后的压差总是变化的，此时上述关系为_工作流量_ __ 特性。调节阀的流量特性有_ 直线 __、__等百分比（对数）、__抛物线 __、和__快开 __。

五、综合题：

1. 从保证控制质量的角度，控制阀设计中应考虑哪几个方面？

答：结构与特性的选择

气开式与气关式的选择

口径的选择

第六章简单控制系统

一、基本要求

1．了解简单控制系统的结构、组成及作用。

2．掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般原则。

3．了解各种基本控制规律的特点及应用场合。

4．掌握控制器正、反作用确定的方法。

5．了解控制器参数工程整定的方法。

二、常用概念

1. 简单控制系统:由一个测量元件，变送器，一个控制器，一个控制阀和一个对象所构成的单闭环控制系统

2. 控制器的工程整定：确定最合适的控制器比例度，积分时间和微分时间。

三、问答题

1. 如何选择被控变量

P156

2. 如何选择操纵变量？

P158

3. 造成控制系统滞后的原因有哪些？

答:测量元件安装位置，由现场测量变送装置的信号传送到控制室的控制器，由控制室的控制器的输出控制信号传送到现场执行器所引起

4. 控制器整定的任务是什么？常用整定方法有哪几种？

答：确定最合适的控制器比例度，积分时间和微分时间。有临界比例度法，衰减曲线法，经验凑试法，

5.为什么要考虑控制器的正、反作用？如何选择？

答：控制作用对被控变量的影响应与干扰作用对被控变量的影响相反，才能使被控变量值回复到给定值。控制器的正反作用是关系到控制系统能否正常运行与安全操作的重要问题。

6.被控对象、执行器、控制器的正、反作用方向是怎么规定的？

被控对象：工艺机理

执行器：工艺安全条件

控制器：对象，执行器

7.控制器参数整定的任务是什么？工程上常用的的控制器参数整定有哪几种方法？

答：确定最合适的控制器比例度，积分时间和微分时间。有临界比例度法，衰减曲线法，经验凑试法，

四、选择题：

1.在研究对象特性对选择操纵变量影响中，下列哪个参数对控制质量影响是可以忽略的（ D ）

A、控制通道时间常数

B、控制通道纯滞后时间

C、干扰通道的时间常数

D、干扰通道的纯滞后时间

五、填空题：

1.控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是：干扰通道的时间常数越大,干扰对被控变量的影响缓慢。若控制通道不存在纯滞后，则干扰通道纯滞后通常对调节质量无影响。

2.简单调节系统的基本特征是单闭合回路和负反馈。

六、综合题：

1. 下图为加热炉装置，工艺要求利用燃料量来控制炉出口介质温度t(简单控制系统)；

①指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？

②在下图中画出控制流程图；

③选择执行器的气开、气关类型以及控制器的作用方向；

④画出简单控制系统方框图；

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

解：

①被控变量：出口介质温度，

控制变量：燃料量，

干扰量：进料流量和温度、燃料压力，炉的压力和温度以及环境温度

②图略

③执行器选气开类型，控制器选反作用方向

④图略

⑤干扰作用使温度升高，测量值大于给定值，控制器输入偏差增大，输出控

制信号减少，气开阀关小，燃料量减少，塔顶温度下降，维持给定

2. 工艺要求利用回流量来控制塔顶温度t(简单控制系统)，为保证塔正常操作，

回流量不允许中断。

①被控变量：塔顶温度、操纵变量：回流量、主要干扰：进料流量和温度、

燃料压力，回流的压力和温度以及环境温度等

②画出控制流程图并确定执行器类型；气关式

③选择控制器的作用方向；反作用方向

④画出简单控制系统方框图；

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析控制动作过程）。干扰作用使温度升高，测量值大于给定值，控制器输入偏差增大，输出控制信号减少，气关阀开大，回流量加大，塔顶温度下降，维持给定

图1

第七章复杂控制系统

一、基本要求

1．掌握串级控制系统的结构、工作过程、特点及应用场合；掌握串级控制系统中副变量的确定及主、副控制器正、反作用的选择；了解串级控制系统中主、副控制器参数的工程整定方法。

2．熟悉设置均匀控制系统的目的及控制方案。

3．了解比值控制系统的各种类型；熟悉单闭环比值控制方案的结构及特点。

4．熟悉前馈控制系统的结构、特点及应用场合。

5．理解连续型选择性控制系统的结构特点及控制方案；了解开关型选择性控制系统；了解积分饱和现象的产生及防止方法。

6．理解分程控制系统的结构及应用场合。

二、常用术语

1. 软保护：通过一个特定设定的自动选择性控制系统，当生产短时间内处于不正常情况时，即不使设备停车又起到对生产进行自动保护的目的

2. 硬保护：当生产达到安全极限时，有声光报警，然后由操作工将控制器切换到手动处理，或通过连锁保护实现自动停车

三、问答题

1. 试述串级控制系统的特点及其使用条件。

2. 串级控制系统中主、副变量应如何选择？

3. 简述均匀控制的目的及控制方案。

方案：简单均匀控制和串级均匀控制

目的：为了协调液位与排出流量之间的关系，允许它们都在各自许可范围内做缓慢变化

4. 简述比值控制的目的及控制方案。

方案：开环，单闭环，双闭环，变比值控制系统

目的：实现副流量与主流量成一定比值关系

5. 选择性控制系统按处理方法不同可以分为哪几类？

答：开关型，连续型，混合型

6. 试述分程控制的目的及其适用范围。

目的：一台控制器的输出控制两台或以上的控制阀，由每一段信号去控制一台控制阀，分段控制。

范围：1）用于扩大控制阀的可调范围，改善控制品质

2）用于控制两种不同介质，以满足工艺生产的要求

3）用于生产安全防护措施

四、选择题：

1、串级控制系统的副回路相当于一个（ B ）

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

2. 关于串级调节系统的方块图的说法,下列不正确的是（ A ）。

A. 包含两个执行器

B. 包含两个测量变送器

C. 包含两个被控对象

D. 包含两个被控变量

3.单纯的前馈调节是一种能对（ C ）进行补偿的调节系统。

A. 测量与给定之间的偏差

B. 被调量的变化

C. 干扰量的变化

D. 输出的变化

4.前馈控制系统属于（ B ）。

A. 单闭环控制系统

B. 开环控制系统

C. 双闭环控制系统

D. 视具体情况而定

5. 控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫做（ B ）。

A. 负反馈；

B. 正反馈；

C. 前馈；

D. 回馈

6.对于干扰幅值大而频繁，对被控变量影响比较剧烈的控制系统，一般采用下列哪种复杂控制系统比较合适。（ B ）

A. 串级控制

B. 前馈控制

C. 均匀控制

D. 分程控制

7.串级均匀控制系统的主、副控制器一般采用什么控制规律？（ A ）

A. P、P

B. P、I

C. P I、PD

D. PID、PID

五、填空题：

1、串级调节系统结构上有两个回路，分别称为主回路和副回路；有两个被调参数，分别称为主参数和副参数；有 1 个操纵变量。

2．指出你所知道的六种复杂控制系统串级控制系统、均匀

控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、选择

性控制系统、分程控制系统等。

3.串级控制系统中，副对象的时间常数通常小于主对象的时间常数。

六、综合题:

1. 画出串级控制系统的方框图；分别说出副回路及主回路所起到的作用。

解：图略，

副回路：克服作用于副对象的干扰，使副被控变量基本稳定，减少对主变量的影响

主回路：克服作用于主对象的干扰，保证主被控变量稳定

2. 均匀控制系统和一般控制系统的异同点有哪些？怎样实现均匀控制？

（太多，略）

3.如图为釜式反应器，釜内温度通过改变冷却剂流量的方式来控制。

①指出构成控制系统时的被控变量、控制变量、干扰量是什么？

②如果冷却剂压力为主要干扰，选择控制方案，在下图中画出控制流程图；

③选择执行器的气开、气关类型；

④画出控制系统的方框图；

⑤简单说明该系统克服干扰的过程（可设温度t升高，分析调节动作过程）。

图1

解：

1）被控变量：釜内温度控制变量：冷却剂流量干扰量：冷却剂压力和温度，搅拌速度及环境温度

2）略

3）气关式

4）略

5）类同上章

4. 某列管式蒸汽加热器，工艺要求出口物料温度稳定在（90±1）℃。已知主要干扰为蒸汽压力的波动。

（1）确定被控变量，并选择相应的测量元件。

（2）制定合理的控制方案。

（3）如物料温度不允许过高，否则易裂解，试确定控制阀的气开、气关式。（4）画出控制流程图与方框图。

5. 如图所示为某反应器温度控制系统。（1）画出控制系统方框图；（2）如果反

应器温度不能过高，试确定控制阀的气开气关型式；（3）确定主控制器和

化工仪表及自动化考试试题汇总及答案

《化工仪表与自动化》课程测试试题一 一、填空题（36分） 1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控制系统。 3、目前求取过程数学模型的方法有两种。其中一种是根据过程的在机理，通过__物料_和_能量_物料平衡关系，用__机理建模__的方法求取过程的数学模型。 4、控制对象的干扰通道的动态特性对过渡过程的影响是:干扰通道的时间常数愈大,对被控变量的影响___越小____;干扰通道容量滞后愈多,则调节质量__越差 ____;干扰通道的纯滞后对调节质量_有影响，纯滞后越大，质量越差__。 5、选择控制方案时，总是力图使调节通道的放大倍数（增益）大于__干扰通 道的放大倍数（增益）。 6．某调节系统采用比例积分作用调节器，先用纯比例调整到合适的调节输出，再加入积分作用的后，应_减小调节器的放大倍数_,才能使稳定性不变。 7．描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。8．串级调节系统,一般情况下主回路选择___PID______或__PI__调节规律调节器,副回路选用__P_调节规律调节器；如果副回路采用差压法测流量，应采用什么装置_开放器___补偿。 9．仪表自动化标准中，气动仪表标准信号围是0.02~0.1MPa；电Ⅱ型标准信号围是4~20mA；电Ⅲ型标准信号围是0~10mA。 二、综合题（54分）

1、（10分）画出气关式类型执行器的两种简单结构示意简图；在控制系统中如何选择执行器类型？举例说明。 答： 在控制系统中，执行器是按安全原则选择类型的，也就是当控制信号中断时，要保证设备和操作人员的安全。如：加热炉温度控制，当燃料量为操纵变量时，其执行器应选择气开类型，当信号中断时，切断燃料，保证安全。 2、（14分）热电偶为什么要进行冷端温度补偿？有哪些冷端温度补偿方法？原理是什么？ 答：①因为各种显示仪表和热电偶分度表都是在热电偶冷端温度为零的时候做出的。但实际中热电偶冷端温度不等于零，且经常波动，这必然造成输出减少，所以要进行热电偶的冷端温度补偿。 ②热电偶常用的冷端温度补偿方法有：冰浴法、公式计算法、仪表机械零点调整法、电桥补偿法和补偿热电偶 ③ 冰浴法：用冰槽使t0保持零度。 计算法：E AB（t，0）＝E AB（t，t0）＋E AB（t0，0） 仪表零点调整法：将仪表的机械零点调到t0 补偿电桥法：用电桥产生E AB（t0，0）与E AB（t，t0）叠加，即可消除t0变化对测量的影响。

化工仪表及自动化复习资料

第一章 1.1 什么是化工自动化它有什么重要意义 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自 动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 实现化工生产过程自动化的意义： （1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 （2）减轻劳动强度，改善劳动条件。 （3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。 （4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 1.2、化工自动化主要包括哪些内容？ 一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 1.4、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 1.8 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的给定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号送住执行器。执行器：能自动地根据控制器送来 的信号值相应地改变流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。 1.9 试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？ 被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做~。被控变量：被控对象内要求保持给定值的工艺参数。给定值：被控变量的预定值。操纵变量：受控制阀操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持给定值的物料量或能量。 1.17 何谓阶跃作用为什么经常采用阶跃作用作为系统的输入作用形式 阶跃作用：在某一瞬间t0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度。 采用阶跃干扰的原因：阶跃干扰比较突然，比较危险，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效克服阶跃干扰，对其他比较缓和的干扰也一定很好地克服。阶跃干扰形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算 1.18 什么是自动控制系统的过渡过程它有哪几种基本形式？ 系统由一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程，称为系统的过渡过程。五种基本形式：非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程、

(完整word版)合肥学院化工仪表及自动化期末复习题(必考)

合肥学院化工仪表及自动化复习题（14——15年度） 1.如图所示为一受压容器，采用改变气体排出量以维持容器内压力恒定。试问控制阀应该选择气开式还是气关式？为啥？ 答：一般情况下，应选气关式。因为在这种情况下，控制阀处于全关时比较危险，容器内的压力会不断上升，严重时会超过受压容器的耐压范围，以致损坏设备，造成不应有的事故。选择气关式，可以保证在气源压力中断时，控制阀自动打开，以使容器内压力不至于过高而出事故。 2.当DDZ —Ⅲ型电动控制器的测量指针由50％变化到 25％，若控制器的纯比例输出信号由12mA 下降到8mA ，则控制器的实际比例度为多少？并指出控制器的作用方向。 解： 又 ∵ 测量值减少时，控制器输出减少，∴ 是正作用方向。 答:控制器的实际比例度为100%，控制器是正作用方向。 3、题l-20(a) 图是蒸汽加热器的温度控制原理图。试画出该系统的方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量和可能存在的干扰是什么？该系统的控制通道是什么？现因生产需要，要求出口物料温度从80℃提高到81℃，当仪表给定值阶跃变化后，被控变量的变化曲线如题1-20(b) 图所示。试求该系统的过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比和余差（提示：该系统为随动控制系统，新的给定值为81℃）。 题1-20图蒸汽加热器温度控制 解：蒸汽加热器温度控制系统的方块图如下图所示。 mA e 4)420(%)25%50(=-?-= mA p 4812=-=%100%10044%100%1001=?=?=?=p e K p δ

被控对象是蒸汽加热器；被控变量是出口物料温度；操纵变量是蒸汽流量。 可能存在的干扰主要有：进口物料的流量、温度的变化；加热蒸汽的压力、温度的变化；环境温度的变化等。 控制通道是指由加热蒸汽流量变化到热物料的温度变化的通道。 该系统的过渡过程品质指标： 最大偏差A =81.5-81=0.5（℃）； 由于B =81.5-80.7=0.8（℃），B '=80.9-80.7=0.2（℃），所以，衰减比n =B :B '=0.8:0.2=4； 余差C =80.7-81= -0.3（℃）。 4、下图为一自动式贮槽水位控系 统。试指出系统中被控对象、 被控变量、 操纵变量是什么？试画出该系统的方块图。试分析当出水量突然增大时，该 系统如何实现水位控制？ 解：①该系统中贮槽为被控对象；贮槽中水的液位为被控变量；进水流量为操纵变量。②贮槽水位控制方块图如图所示。 ③当贮槽的出水量突然增大，出水量大于进水量，使水位下降，浮球随之下移，通过杠杆装置带动针形阀下移，增大了进水量，使出水量与进水量之差随之减小，水位下降变缓，直到进水量与出水量又相等，水位停止下降，重新稳定，实现了水位控制。 5、如果某反应器最大压力为0.6MPa ，允许最大绝对误差为±0.02MPa 。现用一台测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表来进行测量，问能否符合工艺上的误差要求？若采用一台测量范围为0～1.0MPa ，准确度为1.5级的压力表，问能符合误差要求吗？试说明其理由。 解：对于测量范围为0～1.6MPa ，准确度为1.5级的压力表，允许的最大绝对进水 贮槽 杠杆 针形阀浮球 贮槽水位控制系统 出水

化工仪表及自动化知识点(供参考)

1、方框图四要素：控制器、执行器、检测变送器、被控对象。 2、自动控制系统分为三类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。 3、控制系统的五个品质指标：最大偏差或超调量、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期或频率。 4、建立对象的数学模型的两类方法：机理建模、实验建模。 5、操纵变量：具体实现控制作用的变量。 6、给定值：工艺上希望保持的被控变量的数值。 7、被控变量：在生产过程中所要保持恒定的变量。 8、被控对象：承载被控变量的物理对象。 9、比例度：是指控制器输入的变化相对值与相应的输出变化相对值之比的百分数，即100%/min max min max ?--=）（p p p x x e δ。 10、精确度（精度）：数值上等于允许相对百分误差去掉“±”号及“%”号。 允许相对误差100%-?±=测量范围下限值 测量范围上限值差值仪表允许的最大绝对误允δ 11、变差：是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程测量时，被测量值正行和反行得到的两条特性曲线之间的最大偏值。 12、灵敏度：在数值上等于单位被测参数变化量所引起的仪表指针移动的距离。 13、灵敏限：是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。 14、表压＝绝对压力－大气压力； 真空度＝大气压力－绝对压力。 15、压力计的选用及安装： （1）压力计的选用：①仪表类型的选用：仪表类型的选用必须要满足工艺生产的要求；②仪表测量范围的确定：仪表的测量范围是根据操作中需要测量的参数的大小来确定的。③仪表精度级的选取：仪表精度是根据工艺生产上所允许的最大测量误差来确定的。 （2）压力计的安装：①测压点的选择；②导压管的铺设；③压力计的安装。 16、差压式流量计和转子流量计的区别：差压式流量计是在节流面积不变的条件下，以差压变化来反映流量的大小（恒节流面积，变压降）；而转子式流量计却是以压降不变，利用节流面积的变化来测量流量的大小（恒压降，变节流面积）。

化工仪表及自动化期末总复习题库-答案

（）1、压力计及温度传感器的安装均可选在管道拐弯处。 （）2、精确度高的仪表灵敏度一定高。 （）3、采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表的机械零点调整至25℃，但实际上室温（冷端温度为10℃），这时仪表指示值偏高。 （）4、当仪表空气中断时，气开调节阀的开度为全开。 （）5、要就地测量一往复泵出口的压力，其平均工作压力为5Mpa，则可选用量程为0~10Mpa 的压力表。 （）6、用压力法测量一开口容器的液位，其液位的高低取决于取压点位置、介质密度和容器横截面。 （）7、在自动控制规律的调整中的比例度越大，控制作用越强，余差越大。 （）8、热电阻断路时，温度计输出显示温度值为量程的上限值。 （）9、在流量测量中，一般来说标准喷嘴造成的压力损失小于标准孔板造成的压力损失。（）10、在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差，但降低了系统的稳定性。（）11、压力传感器计的安装可选在管道拐弯处。 （）12、当气源突然消失时，气关阀的开度为全关。 （）13、用差压流量计测量流量，流量与测量得的差压成正比。 （）14、在自动控制规律的调整中比例度越小，控制作用越强，余差越大。 （）15、灵敏度高的仪表精确度一定高。 （）16、一般来说直能单座阀比直能双座阀泄漏量要少。 （）17、补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用，热电偶与补偿导线连接片温度不受限制。（）18、在控制系统中引入微分作用的优点是能够消除余差，同时提高了系统的稳定性。（）19、涡轮流量计其入口直管段的长度一般取管道内径的10倍以上。 （）20、热电阻温度变送器输入桥路的主要作用为冷端温度补偿。 二填空题 1、Ⅲ型控制器接收变送器送过来来的标准测量信号 mA或 VDC。 2、由导压管接至差压计（或变送器）前，必须安装切断阀和平衡阀，构成三阀组。在启用差压计时，应先开使、导通，再开 最后再关闭。 3、一般来说自控系统在干扰作用下，它的过渡过程有、、、，以最稳定，一般可以通过调整参数来实现。

《化工仪表及自动化》云南民族大学期末复习试题及答案

《化工仪表及自动化》期末复习题 班级：姓名：学号： 试题： 一．填空（每空1分） 1．工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用负压或真空度表示，即之差。 2．差压式液位计在使用中会出现、和三种零点迁移问题。 3．差压式流量计通常由、以及组成。 4．温度计是把温度的变化通过测温元件转化为热电势的变化来测量温度的，而温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。 5．用来评价控制系统性能优劣的衰减振荡过程的品质指标分别是最大偏差（或超调量）、、、和振荡周期（或频率）等。 6．描述简单对象特性的参数分别有、和。7．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 8．前馈控制的主要形式有和两种。 9．衰减振荡过程的品质指标主要有、、、、振荡周期等。 10．对于一个比例积分微分（PID）控制器来说，积分时间越大则积分作用越；微分时间越大，则微分作用越。 11．根据滞后性质的不同，滞后可以分为和两类。 12．测量仪表的量程是指与之差。

13．按照使用能源的不同，工业仪表可以分为、两类。 14．对于比例积分微分（PID）控制来说，单纯的比例作用存在余差，加入可以消除余差，而加入可以起到“超前控制”的效果。 15．按照测量原理的不同，压力检测仪表可以分为、、、等。 16．用于输送流体和提高流体压头的机械设备统称为流体输送设备，其中输送液体并提高其压头的机械称为，而输送气体并提高其压头的机械称为。 17、气动仪表的信号传输，国际上统一使用的模拟气压信号；DDZIII型电动仪表国际上规定的统一标准信号制是。 18．化工自动化的主要内容有、、自动操纵和开停车系统、。 19．选择性控制系统可分为、和混合型选择性控制系统，对于选择性控制系统要注意防止现象的发生。 20、常见的传热设备有、、等。 21．两种常用的均匀控制方案包括、。 22．速度式流量计中，应用原理测量流体流量的仪表为电磁流量计，根据“卡曼涡街”现象测量流体流量的仪表为，而差压式流量计体积流量大小与其所测得差压的（平方/平方根）成比例关系。 23．比例度对过渡过程的影响规律是比例度越，过渡过程曲线越平稳，但余差也越大，比例度越，余差减小，但过渡过程曲线越振荡 24、工程上所用的压力指示值多为，即绝对压力和大气压力之差；当被测压力低于大气压力时，一般用或真空度表示。 25．某换热器温度控制系统在单位阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图1所示，温度给定值为200℃，该控制系统的最大偏差为，余差为，衰减比为。

化工仪表及自动化整理

1. 化工仪表按功能不同，检测仪表（包括各种参数的测量和变送）；显示仪表（包括模拟量显示和数字量显示）；控制仪表（包括气动、电动控制仪表及数字式控制器）；执行器（包括气动、电动、液动等执行器） 2. 自动化系统。自动检测系统；自动信号和联锁保护系统； 自动操纵及自动开停车系统；自动控制系统 3?传感器：对被测变量作出响应，把它转换成可用输出信号 变送器传感器配以适当的信号调理电路把检测到的信号进一步转换成统一标准的电或气信号的装置 4. 自动控制系统的组成：测量变送仪表、控制器、执行机构、被控对象 5. 自动控制系统的方块图： 6. 自动控制系统过渡过程的品质指标 （1）最大偏差A:第一个波峰值（2）超调量B:第一个峰值A与新稳定值C之差，即B=A-C （3）衰减比：前后两个峰值的比（4）过渡时间：从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新建立新的平衡时止，过渡过程所建立的时间（5）振荡周期：过渡过程同向两波峰（或波谷） 之间的间隔时间叫振荡周期 7. 自动控制系统的反馈原理（1）反馈：把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回 到输入端的做法叫反馈（2 ）负反馈：反馈信号使原来的信号减弱 为了使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的，所以要采用负反馈 8. 自动控制系统的分类：定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统第二章过程特性及其数学模型 1控制通道：控制作用至被控变量的信号联系。干扰通道：干扰作用至被控变量的信号联系 2. 机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，如物料平衡方程、能量平衡方程、动量平衡方程、相平衡方程以及某些物性方程、设备的特性方程、化学 反应定律、电路基本定律等，从而获取对象（或过程）的数学模型。 3. 实验建模系统辨识：应用对象的输入输出的实测数据来决定其模型的结构和参数 方法：（1）阶跃反应曲线法（2）矩形脉冲法 第三章检测仪表与传感器 1. 绝对误差？：指仪表指示值X i和被测变量的真值x t之间的差值，一般都指绝对误差中的最大彳直？max 仪表允许的最大绝对误差值 标尺上限值标尺下限值 4. 弹性式压力计中的弹性元件 （1）弹簧管式弹性元件（2）薄膜式弹性元件（3）波纹管式弹性元件 弹性式压力计量程及准确度等级的选取与计算，应遵守相关规定以保证弹性式 2.相对百分误差 m ax 标尺上限值标尺下限值 100 % 允 3.允许误差 100 %

化工仪表及自动化第五版复习超详细

化工仪表及自动化习题（2014）（含答案） 此版为终极版，严格按照《化工仪表及自动化习题（2014）》题序给出答案，包括计算题！画图题！此答案和在3份答案（网传电子版答案+复印手写版答案+王建奇整理版本答案）+课本+百度下进行了校对，精简了部分答案繁琐无用的答题点，精益求精，只方便同学们更好的理解记忆。时间匆忙，整理难免有疏漏，如有疏漏，不服SOLO。 一、填空题 1.自动控制系统是由被控对象、测量变送装置、控制器和执行器组成。 2.自动控制在阶越干扰作用下的过渡过程有：非周期衰减过程、衰减振荡过程、等幅振荡过程、发散振荡过程几种基本形式。 3.描述对象特性的参数有：放大系数K、时间常数T、滞后时间τ。 4.自动控制系统与自动检测、自动操纵等系统相比较最本质的区别为自动控制系统有负反馈。 5.控制阀的理想流量特性主要有直线流量特性、等百分比流量特性、抛物线流量特性、快开特性等几种。 6.研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种对象特性的数学模型主要有静态数学模型和动态数学模型两大类。 7.标准信号是指物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。例如，直流电流4~20mA空气压力~都是当前通用的标准信号。 8.弹性式压力计是将被测压力转换成弹性元件变形的位移进行测量的。例如弹簧管压力计、波纹管压力计和膜式压力计。 9.热电阻温度计主要是测量500℃以下的中、低温，目前应用最广泛的热电阻是铂电阻和铜电阻。 10.节流件应用最广泛的是孔板，其次是喷嘴、文丘里管。 11.化工自动化是一门综合性的技术学科，它应用自动控制学科、仪器仪表学科及计算机学科的理论和技术服务于化学工程学科。 12.了实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 13.差压式流量计是基于流体流动的节流原理，采用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的，差压式流量计也称为节流式流量计。 14.气动差压变送器中，当液位高度H为0时，变送器输出信号为的气压信号，当液位高度H为最高时，变送器输出信号为。 15.电气式压力计的种类有霍尔片式压力传感器、应变式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力变送器，霍尔片式弹簧管压力表的核心是：霍尔元件，它是利用霍尔元件将由压力所引起的弹性元件的位移转换成霍尔电势，从而实现压力的间接测量。其实质是将压力转换成电信号进行传输及显示的仪表。 16.转子流量计是以压降不变，利用节流面积的变化来反映流量大小，从而实现流量测量的仪表。它又称恒压式流量计、变面积式流量计，适用于测量管径50mm以下管道的测量。据指示形式与传送信号不同分指示式、电远传式、气远传式转子流量计三种。通过转子流量计介质的流量与转子在锥形管中平衡时的高度成正比。转子流量计的标定：在工业基准状态（20℃，）下用水或空气标定。 二、名词解释 1.霍尔效应：电子在霍尔片中运动（电子逆Y轴方向运动）时，由于受电磁力的作用，而使电子的运动轨道发生偏移，造成霍尔片的一个端面上有电子积累，另一个端面上正电荷过剩，于是在霍尔片的X轴方向上出现电位差，这一点位差称为霍尔电势，这一种物理现象就称为“霍尔效应”。

化工仪表及自动化课后答案

1. 化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自 动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 ?? 实现化工生产过程自动化的意义： （1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 （2）减轻劳动强度，改善劳动条件。 （3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。（4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 2、化工自动化主要包括哪些内容？ 一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动控制等方面的内容。 1-3自动控制系统主要由哪些环节组成？ 解自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 4、自动控制系统主要由哪些环节组成？ 自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器和被控对象等四个环节组成。 1-5题1-5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-307、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 题1-5图加热器控制流程图 解PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI-30 7、TRC-303、FRC-305所代表的意义。 PI-307表示就地安装的压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07； TRC-303表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的温度控制仪表；工段号为3，仪表序号为03； FRC-305表示集中仪表盘安装的，具有指示记录功能的流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为05。 1-7 在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 解测量变送装置的功能是测量被控变量的大小并转化为一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器； 控制器接受测量变送器送来的信号，与工艺上需要保持的被控变量的设定值相比较得出偏差，并按某种运算规律算出结果，然后将此结果用特定信号（气压或电流）发送出去 执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来的信号值来改变阀门的开启度，从而改变操纵变量的大小。 7.方块图是用来表示控制系统中各环节之间作用关系的一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。 1-8．试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质？ 解：被控对象（对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、生产设备或机器。 被控变量——被控对象内要求保持设定值的工艺参数。控系统通常用该变量的名称来称呼，如温度控制系统，压力制系统等。 给定值（或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现的目标，即被控变量的期望值。它可以是恒定的，也可以是能按程序变化的。 操纵变量（调节变量）——对被控变量具有较强的直接影响且便于调节（操纵）的变量。或实现控制作用的变量。 操纵介质(操纵剂)——用来实现控制作用的物料。 8.测量元件与变送器：用来感受被控变量的变化并将它转换成一种特定的信号（如气压信号、电压、电流信号等）；控制器：将测量元件与变送器送来的测量信号与工艺上需要保 持的给定值信号进行比较得出偏差，根据偏差的大小及变化趋势，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号送住执行器。执行器：能自动地根据控制器送来 的信号值相应地改变流入（或流出）被控对象的物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。 Ex9.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫做~。被控变量：被控对象

化工仪表及自动化复习练习题(含答案)

化工仪表及自动化复习练习题（含答案） 1.电路一般由_____、_____及中间环节三部分组成.(电源;负载) 2.在一段电路中，流过电路的电流与电路两端的电压成_____,与该段电路的电阻成_____.(正比;反比) 3.晶体二极管的主要特性是_____导电性.(单向) 4.从晶体三极管三个区引出的三个极分别是______极、______极和______极. (基;发射;集电) 5.仪表的测量范围是从测量_____值到测量_____值;量程是测量上限与测量下限值之_____.(下限;上限;差) 6.按能源来分,仪表可分为_____仪表、_____仪表和_____仪表. (气动;电动;液动) 7.按被测参数来分,仪表可分为_____测量仪表、_____测量仪表、_____测量仪表、_____测量仪表和成分_____仪表.(压力;流量;温度;物位;分析) 8.玻璃液体温度计是由__________、________和刻度标尺三部分组成. (玻璃温包;毛细管) 9.电阻箱可以看作是一个具有__________的标准电阻.(可变电阻值) 10.测量一个电路的电流,电流表必须和这个电路_____,且电流表的内阻抗要尽量_____.(串联;小) 11.兆欧表又称作_____、_____和___________.(摇表;高阻表;绝缘电阻测试器) 12.U型压力表必须_____安装.(垂直) 13.玻璃管水位计是利用_______的原理制成的.(连通器) 14.整流电路的作用是将_______变成____________.(交流电;脉动直流电) 15.温度测量仪表可分为_______测温仪表和__________测温仪表两大类. (接触式;非接触式) 16.自动化仪表具有__________、___________、__________、__________功能. (自动检测;自动信号联锁;自动操纵;自动调节) 17.直流单臂电桥又称________电桥.(惠斯登) 18.安装取源部件不宜在焊缝及其边缘上_____及_____.(开孔;焊接) 19.压力取源部件的安装位置应选在介质流束_____的地方.(稳定) 20.就地安装的显示仪表应安装在手动操作阀门时便于_____仪表示值的位置. (观察) 21.双金属温度计是由____________金属片叠焊在一起而制成的.(两种不同的) 22.直流电位差计由__________回路_____________回路和__________回路组成. (工作电流;校准工作电流;测量) 23.吹气式液位计是基于_____原理测量液位的.(静压) 24.测量的手段及方式可分为_____测量、_____测量、_____测量. (直接;间接;组合) 25.运算单元有_______、_______和_______.(加减器;乘除器;开方器) 26.安装孔板时,孔板的中心和管道中心_____.(重合) 27.兆欧表由____________和______________组成.(手摇发电机;磁电系比率计) 28.交流电压表的示值是指交流电压的________值.(有效值) 29.电桥平衡时,两相对臂上的电阻_____等于另外两相对臂上电阻的_____. (乘积;乘积) 30.差压变送器的测量元件_____的作用是将______________转换________.

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器_、_执行器_、—测量变送_和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有—压力__、—流量—、—温度_、—液位—等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是?；电动型标准信号范围是_ 4~20mA 。 5、常用的标准节流件有孔板和______ 。 6、？?检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、？?按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8、常用的热电阻材料是___ 铜、铂_____，分度号是_Cu50 Cu100_、Pt50 Pt100 _线性 好的是—铜_热电阻，它适于测量__低—温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为—定值控制系统_、_随动控制系统_________、__ 程序 控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有—分程控制、串级控制和比值控制__。 12、液位控制一般采用—比例调节规律，温度控制一般采用比例积分微分调 节规律。 1、DCS控制系统是_______________________ ■勺简称。 2、DCS控制系统基本是由____________ , _____________ 及 ______________ 成。 1、某压力仪表的测量范围是100?1100Pa,其精度为级，贝U这台表的量程是多少最大 绝对误差是多少 答：① 1000Pa ②土5Pa 2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900 ±0)C。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最

化工仪表及自动化总复习

化工仪表及自动化总复习 第一章自动控制系统基本概念 一、基本要求 1. 掌握自动控制系统的组成，了解各组成部分的作用以及相互影响和联系； 2. 掌握自动控制系统中常用术语，方块图的意义及画法； 3. 掌握管道及控制流程图上常用符号的意义和表示方法； 4. 了解控制系统的分类形式，掌握系统的动态特性和静态特性的意义； 5. 掌握闭环控制系统在阶跃干扰作用下，过渡过程的形式和过渡过程的品质指标。 二、常用名词术语 1. 控制对象： 2. 被控变量： 3. 操纵变量： 4. 干扰：除操纵变量外，作用于被控变量并使其发生变化的因素。 5. 设定值（给定）： 6. 偏差： 7. 控制系统的过渡过程： 8. 反馈：把系统或环节的输出信号直接或（经过一些环节）间接引入到输入端的方法称为反馈。 9. 负反馈：反馈信号的作用方向与设定（给定）信号相反，给定值

取正，反馈信号取负，即偏差信号为两者之差，反馈信号能使原来的信号减弱，这种反馈称为负反馈。（在控制系统中的重要意义） 10.正反馈： 三、问答题 1. 控制系统按被控变量的变化规律可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。 开环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，但被控变量对操纵变量没有影响。 闭环自动控制系统：操纵变量可以改变被控变量，被控变量又对操纵变量产生影响。 定值控制系统：给定值为常数； 随动控制系统：给定值为变数，要求跟随变化； 程序控制调节系统：按预定时间顺序控制参数。 2. 自动控制系统由哪几部分组成？各部分的作用是什么？ 被控对象： 检测仪表（检测元件及变送器）： 控制仪表： 执行器（控制阀）： 3. 在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要求？ 发散振荡过程：

化工仪表及自动化期末总复习题库 - 答案

一是非题 （）1、压力计及温度传感器的安装均可选在管道拐弯处。 （）2、精确度高的仪表灵敏度一定高。 （）3、采用镍铬-镍硅热电偶测量温度，将仪表的机械零点调整至25℃，但实际上室温（冷端温度为10℃），这时仪表指示值偏高。 （）4、当仪表空气中断时，气开调节阀的开度为全开。 （）5、要就地测量一往复泵出口的压力，其平均工作压力为5Mpa，则可选用量程为0~10Mpa 的压力表。 （）6、用压力法测量一开口容器的液位，其液位的高低取决于取压点位置、介质密度和容器横截面。 （）7、在自动控制规律的调整中的比例度越大，控制作用越强，余差越大。 （）8、热电阻断路时，温度计输出显示温度值为量程的上限值。 （）9、在流量测量中，一般来说标准喷嘴造成的压力损失小于标准孔板造成的压力损失。（）10、在比例控制系统中引入积分作用的优点是能够消除余差，但降低了系统的稳定性。（）11、压力传感器计的安装可选在管道拐弯处。 （）12、当气源突然消失时，气关阀的开度为全关。 （）13、用差压流量计测量流量，流量与测量得的差压成正比。 （）14、在自动控制规律的调整中比例度越小，控制作用越强，余差越大。 （）15、灵敏度高的仪表精确度一定高。 （）16、一般来说直能单座阀比直能双座阀泄漏量要少。 （）17、补偿导线应与热电偶的电极材料配合使用，热电偶与补偿导线连接片温度不受限制。（）18、在控制系统中引入微分作用的优点是能够消除余差，同时提高了系统的稳定性。（）19、涡轮流量计其入口直管段的长度一般取管道内径的10倍以上。 （）20、热电阻温度变送器输入桥路的主要作用为冷端温度补偿。 二填空题

化工仪表及自动化教案

绪论 一、目的要求 1. 使学生对本课程的研究内容有比较全面地了解。 2. 使学生掌握本课程的正确学习方法。 3. 使学生了解本课程学习的重要性，以为以后的专业课学习打下良好的基础。 二、主要讲解内容及时间安排 2 学时 1. 主要讲解内容 （1）所用教材及主要参考书； （2）课程内容介绍； （3）本课程的学习方法及学习要求。 2. 时间安排：按教学日历安排进行。 三、讲授重点 本课程的研究对象及主要内容；本课程的重点及学习方法和要求。 四、教学法 以课堂讲授为主，学生课后阅读相关的参考资料为辅。 五、参考书 （1）杜效荣主编. 化工仪表及自动化（第二版）.北京：化学工业出版社，1994 （2）厉玉鸣主编. 化工仪表及自动化（例题习题集）. 北京：化学工业出版社， 1999 （3）汪基寿主编. 化工自动化及仪表. 北京：中央广播电视大学出版社， 1993 （4）曹克民主编. 自动控制概论. 西安：西安建筑科技大学出版社，1995 第三章检测仪表及传感器 一、目的要求 1. 使学生了解仪表的性能指标。 2. 使学生掌握仪表精度的意义及与测量误差的关系。 3. 使学生初步掌握各种压力检测仪表的基本原理及压力表的选用方法。 4. 了解各种流量计的测量原理。重点是差压式流量计及转子流量计。 5. 了解各种液位测量方法。初步掌握液位测量中零点迁移的意义及计算方法。 6. 掌握热电偶温度计及热电阻温度计的测温原理。熟悉热电偶温度测量中的

冷端温度补偿的作用及方法。 二、主要讲解内容及时间安排15 学时 1. 主要讲解内容： （1）检测仪表及传感器的概念，工业检测仪表的性能指标； （2）压力检测及仪表； （3）流量检测及仪表； （4）物位检测及仪表； （5）温度检测及仪表。 2.时间安排：按教学日历安排进行。 三、讲授重点 1 仪表等级的确定及鉴定和选择； 2 转子流量计的指示值修正，转子流量计与差压式流量计的工作原理的异同； 3 差压式液位变送器的工作原理及零点迁移问题； 4 热电偶温度计的冷端温度补偿。 四、讲授难点 1 各种压力仪表的工作原理； 2 转子流量计的指示值修正； 3 差压式液位变送器的零点迁移问题； 4 热电偶温度计的冷端温度补偿。 五、教学法以课堂讲授为主，学生课后查阅相关的参考资料并完成课后作业巩固所学知识点 为辅。 六、讲课思路 ▲本章的基本概念： 1 检测仪表 2 传感器 3 变送器 §1 工业检测仪表性能指标 1 有关测量误差的基本概念 （1）测量 （2）测量误差

化工仪表及自动化试题

一、填空题 1、当用仪表对被测参数进行测量时，仪表指示值总要经过一段时间才能显示出来。这段时间称为仪表的（）。如果仪表不能反映被测参数，便要造成误差，这种误差称为（）。 反应时间动态误差 2、杠杆式差压变送器的测量范围不同，主要是由于其测时膜盒的（）不同。直径 3、FC变送器的零点调整的方法是，先调（），再调（）。 细调螺钉，当细调螺钉不起作用时，粗调螺钉 4、在各公司的智能烃送器中存着两种不同的通信协议，一种是（）通信协议，一种是（）通信协议。 HART DE 5、FCX-A/C系列中的智能变送器的量程调整只能在（）上进行。 手持终端 6、模拟通信协议时在两根线上传送（）个信号，现场总线通信传送（）个信号。 1 多 7、法兰变送器的温度性能主要由法兰膜盒上隔离膜片的刚度和法兰膜盒内的填充液性质决定，所以如隔离膜片刚度越（），则膜片的压力—位移性能越（），因而变送的温度性能越（）。 大差不好 8、氧气压力表校验器常用（），用水将油（），达到校验氧气表的目的。油水隔离装置分隔开 9、活塞式压力计是基于（）原理工作的，一般可分为（）、（）两种。静压平衡、单活塞、双活塞 10、当测量稳定压力时，正常操用压力应为量程的（），最高不得超过测量上限的（）。 1/3~2/3 11、压力开关是一种简单的（）。当被测压力达到额定值时，压力开关可以出（）信号。 压力控制装置、警报或控制 12、管道内的流体速度，一般情况下，在（）处的流速最大，在（）处的流速等于零。 管道中心线、管壁 13、在孔板加工的技术要求中，上游平面应和孔板中心线（），不应有（），上游面和下游面应（），上游入口边缘应（）。 垂直、可见伤痕、平行、锐利、无毛刺和伤痕。 14、转子流量计的流量标尺上的刻度值，对于测量液体的是代表（）的流量值，对于气体的是代表（）的流量值。 20℃水、20℃，1.01325ⅹ105Pa空气 15、转子流量计中流体的流动方向是（）。 垂直 16、涡轮流量计量一种（）式流量计。 速度

化工仪表及自动化期末考试

1、过程控制系统是由_控制器__、_执行器__、__测量变送__和_被控对象_等环节组成。 2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有__压力__、_流量___、_温度__、_液位_等控 制系统。 3、描述控制系统的品质指标的参数有最大偏差、衰减比和余差等。 4、仪表自动化标准中，气动仪表标准信号范围是0.02~0.1MPa；电动型标准信号范围 是4~20mA。 5、常用的标准节流件有孔板和喷嘴。 6、检测仪表的基本组成有测量、传动放大和显示三个部分。 7、按误差出现的规律，可将误差分为系统误差、偶然误差及疏忽误差。 8．常用的热电阻材料是____铜、铂_______，分度号是_Cu50、Cu100_、Pt50、Pt100 _，线 性好的是__铜_热电阻，它适于测量__低___温度。 9、自动控制系统按按设定值的不同形式可分为__定值控制系统__、_随动控制系统_____、__ 程序控制系统_等控制系统。 10、温度是表征物体及系统冷热程度的物理量。 11、常用的复杂控制系统有＿＿分程控制＿、串级控制＿和＿比值控制＿＿。 12、液位控制一般采用＿比例＿＿调节规律，温度控制一般采用＿比例积分微分调节规律。 1、D CS控制系统是______________________的简称。 2、D CS控制系统基本是由____________,____________以及____________组成。 1、某压力仪表的测量范围是100～1100Pa，其精度为0.5级，则这台表的量程是多少？最 大绝对误差是多少？ 答：①1000Pa ②±5Pa

2、某化学反应器工艺规定的操作温度为(900±10)℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏 离给定值最大不得超过80℃。现设计的温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图A所示。试求最大偏差、衰减比和振荡周期等过渡过程品质指标，并说明该控制系统是否满足题中的工艺要求。 图A 过渡过程曲线 解：由过渡过程曲线可知 最大偏差A=950-900=50℃ 衰减比第一个波峰值B=950-908=42℃ 第二个波峰值B'=918-908=10℃ 衰减比n=42:10=4.2 振荡周期T=45-9=36min 余差C=908-900＝8℃ 过渡时间为47min。 由于最大偏差为50℃，不超过80℃，故满足题中关于最大偏差的工艺要求。 2.锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。水位过高，会使蒸汽带液，降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备。而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。因此，必须对汽包水位进行严格的控制。图B是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求： (1)画出该控制系统方块图； (2)指出该系统中被控对象、被控变量、操纵变量、扰动变量各是什么？

化工仪表及自动化第四版答案(终极版)

工仪表及自动化（自制课后答案终极版） 第一章自动控制系统基本概念 1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？ 答：化工自动化是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化的简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。 它的重要意义如下 加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 减轻劳动强度、改善劳动条件。 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。 2.化工自动化主要包括哪些内容？ 答：①自动检测系统，利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分②自动信号和联锁保护系统，对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置，是生产过程中的一种安全装置 ③自动操纵及自动开停车系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动地投入运行或自动停车。 ④自动控制系统对生产中某些关键性参数进行自动控制,使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。 3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况，也不能判断操纵变量的校正作用是否适合实际需要。也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。开环系统中，被控变量是不反馈到输入端的。闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况，有针对性的根据被控变量的变化情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或接近与所希望的状态。 4.自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器、自动控制器、执行器、被控对象组成。 9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量？ 答：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫被控对象。 生产过程中所要保持恒定的变量，在自动控制系统中称为被控变量。 工艺上希望保持的被控变量即给定值。 具体实现控制作用的变量叫做操纵变量。 12.什么是负反馈？负反馈在自动控制系统中有什么重要意义？ 答：系统的输出变量是被控变量，但是它经过测量元件和变送器后，又返回到系统的输入端，能够使原来的信号减弱的做法叫做负反馈。 负反馈在自动控制系统中的重要意义是当被控变量，y受到干扰的影响而升高时，只有负反馈才能使反馈信号升高，经过比较到控制器去的偏差信号将降低，此时控制器将发出信号而使控制阀的开度发生变化，变化的方向为负，从而使被控变量下降回到给定值，这样就达到了控制的目的。