自动化仪表习题答案解析.docx

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1、第1章P151简述过程限制的特点。Q：1系统由被控过程及系列化生产的自动化仪表组成；2被控过程困难多样，通用限制系统难以设计；3限制方案丰富多彩，限制要求越来越高；4限制过程大多属于慢变过程及参量限制；5定值限制是过程限制的主要形式。2什么是过程限制系统？试用框图表示其一般组成。Q：1过程限制是生产过程自动化的简称。它泛指石油, 化工, 电力, 冶金, 轻工, 建材, 核能等工业生产中连续的或按确定周期程序进展的生产过程自动限制，是自动化技术的重要组成局部。过程限制通常是对生产过程中的温度, 压力, 流量, 液位, 成分和物性等工艺参数进展限制，使其保持为定值或按确定规律变更，以确保产品质量和

2、生产平安，并使生产过程按最优化目标自动进展。2组成框图：3)单元组合式仪表的统一信号是如何规定的？Q：各个单元模块之间用统一的标准信号进展联络。1模拟仪表的信号：气动0.020.1MPa, 电动型：420mADC或15V DC。2数字式仪表的信号：无统一标准。4试将图1-2加热炉限制系统流程图用框图表示。Q：是串级限制系统。方块图：5过程限制系统的单项性能指标有哪些？各自是如何定义的？Q：1最大偏差, 超调量, 衰减比, 余差, 调整时间, 峰值时间, 振荡周期和频率。2略8通常过程限制系统可分为哪几种类型？试举例说明。Q：1按构造不同，分为反响限制系统, 前馈限制系统, 前馈-反响复合限制系

3、统；按设定值不同，分为定值限制系统, 随动限制系统, 依次限制系统。2略10只要是防爆仪表就可以用于有爆炸紧急的场所吗？为什么？Q：1不是这样。2比方对平安火花型防爆仪表，还有平安等级方面的考虑等。11构成平安火花型防爆系统的仪表都是平安火花型的吗？为什么？Q：1是。2这是构成平安火花型防爆系统的一个条件。2, 综合练习题1简述图1-11所示系统的工作原理，画出限制系统的框图并写明每一框图的输入/输出变量名称和所用仪表的名称。Q：1图为液位限制系统，由储水箱被控过程, 液位检测器测量变送器, 液位限制器, 调整阀组成的反响限制系统，为了到达对水箱液位进展限制的目的，对液位进展检测，经过液位限制

4、器来限制调整阀，从而调整q1流量来实现液位限制的作用。2框图：3限制器输入输出分别为：设定值及反响值之差e(t ), 限制量u(t )；执行器输入输出分别为：限制量u(t ), 操作变量q1 (t ) ；被控对象的输入输出为：操作变量q1 (t ) , 扰动量q2 (t ) ，被控量h ；所用仪表为：限制器例如PID 限制器, 调整阀, 液位测量变送器。2什么是仪表的信号制？通常，现场及限制室仪表之间接受直流电流信号, 限制室内部仪表之间接受直流电压信号，这是为什么？Q：1自动化仪表的信号制是指在成套系列仪表中，各个仪表的输入/输出信号均接受某种统一的标准形式，使各个仪表间的随意连接成为可能。

5、2略3某化学反响过程规定操作温度为800，最大超调量小于或等于5，要求设计的定值限制系统，在设定值作阶跃干扰时的过渡过程曲线如下列图所示。要求：1计算该系统的稳态误差, 衰减比, 最大超调量和过渡过程时间。2说明该系统是否满足工艺要求。Q：1由上图可得y() = 810，设定值r=800, B1=850810=40,B2=820810=10稳态误差e() = r y() =800-810= 10衰减比：，最大超调量：过渡过程时间ts ：或许在17min 左右2虽然该系统最大超调满足要求，然而在规定操作温度为800，而最终趋于稳定的值却为810，因此不满足工艺要求。4图1-13所示为一类简洁锅炉

6、汽包水位限制流程图，试画出该限制系统框图，并说明其被控过程, 被控参数, 限制参数和干扰参数各是什么？Q：1限制系统框图：被控过程：加热器+汽包被控参数：汽包水位限制参数：上水流量干扰参数：蒸汽流量变更第2章P701, 根本练习题3某台测温仪表测量的上下限为5001000，它的最大确定误差为2，试确定该仪表的精度等级。Q：仪表的引用误差，其精度等级为0.4级。4某台测温仪表测量的上下限为1001000，工艺要求该仪表指示值的误差不超过2，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？Q：工艺允许的仪表引用误差为=应选0.2级的仪表才能满足。5有一台DDZ-型两线制差压变送器，其量程为20100kP

7、a，当输入信号为40kPa和80kPa时，变送器的输出分别是多少？Q：18mA；216mA.6设有某DDZ-型毫伏输入变送器，其零点迁移值umin=6mV DC，量程为12mV DC。现变送器的输出电流为12mA DC。试问：被测信号为多少毫伏？Q：12mV DC12某被测温度信号在4080范围内变更，工艺要求测量误差不超过1%，现有两台测温仪表，精度等级均为0.5级，其中一台仪表的测量范围为0100，另一台仪表的测量范围为0200，试问这两台仪表能否满足上述测量要求？Q：工艺允许的最大确定误差=。 1运用0100的仪表，那么不行以满足； 2运用0200的仪表，那么，0.5级精度不行以满足；

8、13热电偶测温时为什么要进展冷端温度补偿？其补偿方法常接受哪几种？Q：1接受补偿导线可把热电偶的冷端从温度较高和不稳定的地方，延长到温度较低和比拟稳定的操作室内，但冷端温度还不是0 ，而工业上常用热电偶的Et-t关系曲线是在冷端温度t0=0状况下得到的，及它配套运用的仪表也是依据这一关系曲线进展刻度的。而操作室的温度往往不是0 ，这样测量结果就会有误差，因此须要进展冷端温度的校正。解决冷端温度不为零的问题 2常用的有查表法, 电桥补偿法。14热电阻测温电桥中的三线制接法为什么能减小环境温度变更对测温精度的影响？Q：因为用热电阻测温时，热电阻要安装在被测温度的现场，而电桥中的其它电阻连同仪表一起

9、那么安装在限制室。现场及限制室之间有确定的距离，因此连接热电阻的导线的电阻往往不行忽视，假设接受一般的二线制接法，那么连接热电阻的两根导线都分布在电桥的一个桥臂上，因此，连接导线的电阻随着环境温度的变更而变更，将同热电阻阻值的变更一起加在平衡电桥的一个桥臂上，这会使测量产生较大的误差。接受三线制接法可以削减甚至抵消连接导线电阻对测量结果造成的误差。2, 综合练习题1某一标定为100600的温度计出厂前经校验，各点的测量结果值如下：被校表读数/100150200250300400500600标准表读数/1021492042562964034956061） 试求该仪表的最大确定误差。2） 确定该仪

10、表的精度等级。3） 经过一段时间后，仪表的最大确定误差为7，问此时仪表的精度等级为多少？Q：1取中的最大值，计算可知最大确定误差等于6。2仪表引用误差，符合1.5级精度。3仪表引用误差，符合1.5级精度。2用分度号Pt100的热电阻测温，却错查了Cu50的分度表，得到的温度是150。问实际温度是多少？Q：1查Cu50的分度表，找出及150对应的温度值，约为45。3假设被测压力的变更范围为0.51.4MPa，要求测量误差不大于压力示值的5%。可供选用的压力表规格：量程为01.6 MPa，02.5 MPa，04MPa，精度等级为1.0, 1.5, 2.5。试选择适宜量程和精度的压力表。Q：最大工作

11、压力不超过仪表量程的2/3，那么可选择02.5MPa范围。允许的最大确定误差：0.5*5%=0.025MPa，允许的最大引用误差：，可选择1.0级精度等级。5用差压变送器及标准孔板配套测量管道介质流量。假设差压变送器量程为104Pa，对应输出信号为420mADC，相应流量为0320m3/h。求差压变送器输出信号为8mADC时，对应的差压值及流量值各是多少？Q：因为未加开方器。流量及差压的平方根成正比。8mADC对应的差压值为2500Pa，流量那么为160 m3/h。3, 设计题1用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在无冷端温度补偿的状况下，显示仪表指示值为600，此时冷端温度为50。试问：

12、实际温度是多少？假如热端温度不变，使冷端温度为20时，此时显示仪表指示值应为多少？Q：1查K分度表，知600对应的热电势为24.902mV,由题意可知这热电势是由热端温度为t，冷端温度为50的K热电偶产生的，即，又查K表知，再查K表得t约为648。2.2某容器的正常工作压力范围为1.01.5MPa，工艺要求就地指示压力，并要求测量误差小于被测压力的5%，试选择一个适宜的压力表类型, 量程, 精度等级，并说明理由。Q：1类型：可运用弹簧管压力计。2最大工作压力不超过仪表量程的2/3，那么可选择02.5MPa范围；又由于最小工作压力1.0大于仪表量程的1/3，所选范围是适宜的。3允许的最大确定误差

13、：1.0*5%=5MPa，允许的最大引用误差：，可选择1.5级精度等级。4某限制系统中有一个量程为20100kPa, 精度等级为0.5级的差压变送器，在校验时发觉，该仪表在整个量程范围内的确定误差变更范围为0.5+0.4 kPa，试问：该变送器能否干脆被原限制系统接着运用？为什么？Q：不能。因为其最大确定误差为0.5，其引用误差，超出了原先设计的精度要求0.5级的范围。第3章P1081, 根本练习题1在过程限制中，哪些仪表是属于过程限制仪表？在过程限制系统中，大多数调整器是电动的，而执行器多数是气动的，这是为什么？气动单元组合仪表及电动单元组合仪表各单元之间的标准统一信号又是如何规定的？Q：1

14、在过程限制中，过程限制仪表：调整器, 电/气转换器, 执行器, 平安栅等。2调整器选电动的因为电源的问题简洁解决，作用距离长，一般状况下不受限制；调整精度高，还可以实现微机化。执行器多数是气动的，因为执行器干脆及限制介质接触，常常在高温, 高压, 深冷, 高粘度, 易结晶, 闪蒸, 汽蚀, 易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证平安生产和防止严峻事故的发生。3气动仪表的输入输出模拟信号统一运用0.020.1MPa 的模拟气压信号。电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流, 直流电压, 沟通电流和沟通电压四种。各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。过

15、程限制系统的模拟直流电流信号为420mA DC，负载250 ；模拟直流电压信号为15V DC。2某比例积分调整器的输入, 输出范围均为420mA DC，假设设=100%, TI=2min，稳态时其输出为6mA；假设在某一时刻输入阶跃增加1mA，试求经过4min后调整器的输出。Q：由式，可得。在比例积分作用下，输出u可由下式计算：，即调整器的输出u=u+u(0)=3+6=9mA。6调整器的正, 反作用是如何规定的？Q：当调整器的输出随偏差的增大而增大时，称为正作用调整器，反之为反作用调整器。7数字式限制器有哪些主要特点？简述其硬件的根本构成。Q：1数字式限制器的主要特点：1, 接受了模拟仪表及计

16、算机一体的设计方法，使数字式限制器的外形构造, 面板布置, 操作方式等保存了模拟调整器的特征。2, 及模拟调整器相比具有更丰富的运算限制功能。3, 具有数据通信功能，便于系统扩展。4, 牢靠性高具有自诊断功能，维护便利。2数字式限制器的硬件电路由主机电路，过程输入通道, 过程输出通道, 人/机联系部件, 通信部件等。18过程限制系统的全部仪表及装置是否都应考虑平安防爆？为什么？Q：不是。现场的全部仪表应考虑平安防爆。非紧急场所的仪表那么不愿定要防爆，现场仪表及非紧急场所包括限制室之间必需经过平安栅。19平安栅在平安防爆系统中的主要作用是什么？简洁齐纳式平安栅有何缺点？它是如何改良的？Q：1参教

17、材P104 ； 2) 参教材P105； 3参教材P1052, 综合练习题2某比例微分调整器的传递函数为，试求单位阶跃输入作用下的输出响应表达式，画出响应曲线。Q：单位阶跃输入的拉氏变换，在阶跃输入作用下的输出拉氏变换为：，对其取拉氏反变换，可得。第4章P1391, 根本练习题1什么是被控过程的特性？什么是被控过程的数学模型？为什么要探讨过程的数学模型？目前探讨过程数学模型的主要方法有哪几种？Q：1被控过程的特性：被控过程输入量及输出量之间的关系。2被控过程的数学模型：被控过程的特性的数学描述，即过程输入量及输出量之间定量关系的数学描述。3探讨过程的数学模型的意义：是限制系统设计的根底；是限制器

18、参数确定的重要依据；是仿真或探讨, 开发新型限制策略的必要条件；是设计及操作生产工艺及设备时的指导；是工业过程故障检测及诊断系统的设计指导。4主要方法：机理演绎法, 试验辨识法, 混合法。2响应曲线法辨识过程数学模型时，一般应留意哪些问题？Q：试验测试前，被控过程应处于相对稳定的工作状态；一样条件下应重复多做几次试验；分别作正, 反方向的阶跃输入信号进展试验；每完成一次试验后，应将被控过程复原到原来的工况并稳定一段时间再做第二次试验；输入的阶跃幅度不能过大也不能过小。4图4-30所示液位过程的输入量为q1，流出量为q2, q3，液位h为被控参数，C为容量系数，并设R1, R2, R3均为线性液

19、阻。要求：1列写该过程的微分方程组。2画出该过程框图。3求该过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。Q：1微分方程组：2)过程框图：3传递函数：5某水槽水位阶跃响应的试验记录为：t/s01020406080100150200300h/mm0183345556378869598其中阶跃扰动量为稳态值的10%。1画出水位的阶跃响应标幺值曲线。2假设该水位对象用一阶惯性环节近似，试确定其增益K和时间常数T。Q：1阶跃响应标幺值，图略。2一阶惯性环节传递函数：，又=10%*h()=9.8，放大系数K=，时间常数T=100s，是到达新的稳态值的63%所用的时间。2, 综合练习题1如图4-32所示

20、，q1为过程的流入量，q2为流出量，h为液位高度，C为容量系数。假设以q1为过程的输入量，h为输出量被控量，设R1, R2为线性液阻，求过程的传递函数G0(s)=H(s)/Q1(s)。Q：列写微分方程组：，消去，得：进而得：，得：，代入7消去中间变量， 得：，传递函数： 2两个水箱串联工作，其输入量为q1，流出量为q2, q3，h1, h2分别为两个水箱的水位，h2为被控参数，C1, C2为其容量系数，假设R1,R2 ,R12 ,R3 为线性液阻。要求：1列出该液位过程的微分方程组。2画出该过程的框图3求该液位过程的传递函数G0(s)=H2(s)/Q1(s)。Q：1液位过程的微分方程组：2框图：3求过程传递函数：微分方程组中消去中间变量得：得：，再消去有：对上式进展拉氏变换得：