测量仪表及自动化

第一章自动控制系统基本概念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。

11.图1-18所示试画方框图，并指出该系统的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被度。

13.结合11题，说明该温度控制系统是一个具有负反馈的闭环系统.当被控变量反应温度上升后，反馈信号升高，经过比较使控制器的偏差信号e降低。

此时,控制器将发出信号而使控制阀的开度变大,加大冷却水流量，从而使被控变量下降到S.P.所以该温度控制系统是一个具有反馈的闭环系统。

14.图1—18所示的温度控制系统中，如果由于进料温度升高使反应器内的温度超过给定值，试说明此时该控制系统的工作情况，此时系统是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控制变量影响的？当反应器的温度超过给定值时，温度控制器将比较的偏差经过控制运算后，输出控制信号使冷却水阀门开度增大,从而增大冷却水流量，使反应器内的温度降下来.这样便可以通过控制作用克服干扰作用对被控变量的影响。

15。

按给定值形式不同，自动控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统。

化工仪表自动化1. 简介化工仪表自动化是指利用先进的仪器、设备和控制系统，实现化工过程中的测量、控制、调节和监视等自动化操作。

它在化工生产中起着至关重要的作用，能够提高生产效率、保证产品质量，同时降低人为错误和事故风险。

2. 化工仪表分类化工仪表按功能和用途可以分为以下几类：2.1 测量仪表测量仪表是用来测量化工过程中液体、气体、固体等物理量的仪器。

常见的测量仪表包括压力传感器、温度传感器、液位传感器等。

它们能够将被测量的物理量转换成电信号，并通过控制系统进行处理。

2.2 控制仪表控制仪表主要用于对化工过程中各种参数进行调节和控制。

比如，对温度、压力、流量等参数进行实时监测，并根据设定值自动调节执行机构，从而保持参数在可控范围内。

2.3 分析仪器分析仪器主要用于对化工产品的成分和质量进行分析和测试。

它们能够对液体、气体和固体样品进行成分分析、物性测试，从而保证产品的质量稳定和一致性。

2.4 监视仪表监视仪表用于对化工过程中各种参数的状态进行监视和报警。

当某个参数超出设定范围时，监视仪表能够及时发出警报信号，以便操作人员能够采取相应措施。

3. 化工仪表自动化的优势化工仪表自动化相比传统的手动操作具有以下优势：3.1 提高生产效率化工仪表自动化能够实现实时监测和控制，以及对参数进行精确调节。

相比手动操作，自动化系统更加高效和准确，能够大大提高生产效率，减少生产过程中的时间损失。

3.2 保证产品质量化工仪表自动化能够对关键参数进行持续监测和调节，确保产品的质量稳定和一致性。

它能够自动对参数进行校正和调整，避免人为误差，提高产品的合格率。

3.3 降低劳动强度化工生产过程中，许多操作需要人工进行，存在一定的劳动强度。

而化工仪表自动化能够代替人工操作，减少操作人员的劳动强度，提高工作效率，降低人员疲劳和事故风险。

3.4 提高安全性化工过程中存在一定的安全风险，如高温、高压等。

化工仪表自动化能够实现实时监测和报警，及时发现异常情况并采取安全措施。

测量仪表及自动化考试答案一、简答与名词解释1、简述压力仪表选择原则;2、简述均匀调节系统的调节目的和实现原理3、如何评价系统过渡过程4、简述比例积分调节规律作用特点写出该调节规律数学表达式;5、名词解释：余差、灵敏度;6、如何评价测量仪表性能,常用哪些指标来评价仪表性能7、简述串级调节系统的结构,阐述副回路设计的一些基本原则8、简述比例微分调节规律作用特点写出该调节规律数学表达式;9、名词解释：控制点、负反馈;10、简述系统参数整定的目的和常用方法11、试阐述调节作用与干扰作用对被调参数的影响,以及两者之间的关系12、简述比例积分微分调节规律作用特点写出该调节规律数学表达式;13、名词解释：精度、比值调节系统;14、简述节流现象中流体动压能与静压能之间的变化关系,标准化节流装置由哪几个部分组成15、简述热电阻工作原理,为何在热电阻测量线路中采用三线制连接16、试阐述简单调节系统中被调参数的选择原则17、简述调节规律在控制系统的作用写出PID调节规律数学表达式;18、名词解释：执行机构、热电效应;二、单项选择1、为了正常测取管道设备内的压力,取压管线与管道设备连接处的内壁应 ;A 平齐B 插入其内 C插入其内并弯向介质来流方向2、用单法兰液位计测量开口容器液位;液位计已经校好,后因维护需要,仪表安装位置下移了一段位移,则仪表的指示A.上升B.下降C.不变;3、罗茨流量计,很适于对的测量;A 低粘度流体B 高雷诺数流体C 含砂脏流体D 高粘度流体4、补偿导线的正确敷设,应该从热电偶起敷到为止A 就地接线盒B 仪表盘端子板C 二次仪表D 与冷端温度补偿装置同温的地方5、具有“超前”调节作用的调节规律是A、 PB、 PIC、 PDD、两位式6、调节器的正作用是指 ;A．测量值大于给定值时,输出增大 B. 测量值大于给定值时,输出减小C．测量值增大,输出增大 D. 测量值增大,输出减小7、下列哪种流量计与被测介质的密度无关A. 质量流量计B. 转子流量计C. 差压式流量计8、测量高粘度、易结晶介质的液位,应选用下列哪种液位计A. 浮筒式液位计B. 雷达液位计C. 差压式液位计9、补偿导线的作用是A. 延伸热电偶冷端B. 作为普通导线传递热电势C. 补偿热电偶冷端温度10、与热电偶配用的自动电位差计带有补偿电桥,当热点偶短路时,应显示A. 下限值B.上限值C. 环境温度室温11、在用热电阻测量温度时若出现热电阻断路时,与之配套的显示仪表如何变化A 指示值最小B 指示值最大C 指示值不变D 指示室温12、浮球式液位计适合于如下哪一种情形的使用条件A 介质粘度高、压力低、温度高B 介质粘度高、压力低、温度低C 介质粘度低、压力高、温度低D 介质粘度高、压力高、温度低13、用K分度号的热偶和与其匹配的补偿导线测量温度;但在接线中把补偿导线的极性接反了,则仪表的指示A.偏大、B.偏小、C.可能大,也可能小,要视具体情况而定;14、下列说法错误的是A 转子流量计是一种变流通面积,压差不变的流量计；B 孔板式差压流量计是一种差压变化,流通面积固定的流量计；C 喷嘴式差压流量计是一种流通面积变化,差压变化的流量计;15、积分时间增大,积分作用A 增大B 减小C 保持不变16、执行器的正作用是指 ;A 控制信号增大,执行器开度减少B 控制信号增大,执行器开度增大C 控制信号减小,执行器开度减少17、某压力变送器的输出是电流信号;它相当于一个 ;A 受压力控制的电压源B 受压力控制的电流源C 受电压控制的电流源D 受电流控制的电压源18、电容式压力变送器,其输出电流与、成线性关系;A 弧形电极、中心感压膜片之间构成的两个电容B 弧形电极、中心感压膜片之间构成的两个电容之和C 弧形电极、中心感压膜片之间构成的两个电容之差D 弧形电极、中心感压膜片间构成的两个电容之差与之和的比值E 弧形电极、中心感压膜片间构成的两个电容之和与之差的比值F 被测压力19、对再生器中催化剂的物位,采用差压法测量;其取压方式应该是 ;A 角接取压B 环室取压C 径距取压D 反吹风取压三、填空题1、自动化仪表若按组成测量或调节系统的方式分,有、、、四种;2、测量误差按其产生原因的不同可分为、、 ;3、常用的弹性元件有、、、等;4、压力表校验时,标准表允许的绝对误差应不超过被校表允许绝对误差的 ;5、弹簧管式压力表由、、、构成;6、标准节流元件常用的有、、；常用的取压方式有、等;7、气动仪表的统一信号范围是；电动仪表的统一信号范围是 ;8、测量仪表的绝对误差是仪表指示值与真值之差;校验仪表时,所谓的“真值”一般由绝对误差比被校表倍的标准表给出;9、已知此时此地的大气压为,又知1工程大气压等于;用弹簧管压力表测得表压为200Kpa,试问绝压为 Kpa;10、弹簧管压力表中,游丝的作用是 ;2分11、变送器的两线制是指 ;2分12、对易凝、易堵引压管线的介质测压时,在引压管线中应该填充 ;13、流体流过哥里奥利流量计时,振动管会利用来测量流量;14、用热电阻测温,若测温点与转换仪表之间的距离较远,则接线应该采用_____ 制;15、比例度越大,比例作用就越；微分时间越大,微分作用越；积分时间越长,积分作用越 ;16、所谓风开阀,就是指调节器来的气压信号越大,开度越 ;17、调节器的基本调节规律有、、和四种;18、在三种标准节流装置中,最常用的是 ;四、计算与分析题1. 用一台双法兰式差压变送器测量某容器液位,如图所示,已知H变化范围0——3m,被测介质密度ρ=900Kg/m3,毛细管内工作介质密度ρ0=950Kg/m3,其中h1=1m,h2=4m,求变送器测量范围并判断零点迁移的方向,计算迁移量,当法兰式变送器的安装位置升高或降低时,问对测量有何影响2.如图所示为一锅炉汽包水位控制系统;（1）指出该系统中的被调参数、调节参数；（2）该系统可能的干扰有哪些（3）画出该系统的方框图；（4）如果该系统中的汽包水位严禁过低,使确定系统的调节阀气开、气关型式和调节器的正反作用;3、在热电阻使用过程中,经常出现如下问题,请分析其产生的原因：1、显示仪表指示值低于实际值或指示不稳定；2、显示仪表指示无穷大；3、显示仪表显示负值；4阻值与温度的关系有变化;4、如图所示的控制系统;1 指出该系统的控制方式；2 该系统是否能够单独运行为什么3 如何改进该系统画出该系统改进后的控制流程图即在原系统基础上如何改进;4 说明改进后的系统如何实现控制对象的正常控制参考答案：一、简答与名词解释1、简述压力仪表选择原则;答：型号、量程、精度选择1量程i 压力平稳：P量=P测,量程靠级:0～,,,4,6,10×10MPaii波动范围大P量=P测２.０下限选取:测量值大于1/3的量程,否则测量误差太大2精度选择：已知误差,先选出量程,求出引用误差,靠精度等级往高精度靠3型号：考虑测量介质的腐蚀性、温度等因素2、简述均匀调节系统的调节目的和实现原理目的：均匀控制系统是为解决连续生产过程中前后设备供求之间的矛盾而设置的;实现原理：1简单均匀控制,简单均匀控制采用简单控制系统结构,通过选择合适的控制规律及整定参数来实现均匀控制的目的;2串级均匀控制,串级均匀控制系统是通过控制器参数整定来实现的;在串级均匀控制系统中,参数整定的目的不是使参数尽快回到给定值,而是要求在允许的范围内作缓慢变化;总之,均匀控制系统的结构与定值控制系统相同,投运方法也—样,至于参数整定,只要明确了“均匀”的意义,也就不难进行;均匀控制系统的控制器参数值一般都较大;3、如何评价系统过渡过程最大偏差或超调量：最大偏差指被调参数偏离给定值的最大值,若最大偏差大,则偏离时间长,不利于稳定生产,所以可作一个衡量系统稳定程度的指标;最大偏差太大,同时出现多个干扰时危险增大;余差：过渡过程终了时,被调参数所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差;调节系统的余差表示的是系统调节精度;衰减比：衰减振荡过程中第一、第二个波峰值之比;它是衡量稳定性的指标,衰减比小于1：1的振荡是发散的,等于1：1时为等幅振荡,都不容许,为保持足够的稳定裕度,衰减比以4：1或10：1为宜;过渡时间：从干扰产生作用起至被调参数重新建立新的平衡为止,过渡过程所经历的时间要绝对达到新稳态值,需要的过渡时间为无穷,现规定被调参数进入稳态值5%或3%以内的区域,并保持在此区域内即认为达到稳定值,过渡时间反映的是调节的速度指标;振荡周期或频率：过渡过程同向两波峰波谷之间的间隔时间称为振荡周期T,振荡频率f=1/T这些指标中；希望余差尽量小,最大偏差小一些,过渡时间短一些,衰减比要适当;4、简述比例积分调节规律作用特点写出该调节规律数学表达式;积分作用的特点：输出变化量与偏差的积分成正比、可消除余差只要DV存在,Y就随时间增加,直至E=0为止、调节作用较比例调节慢;所以积分作用不单独使用,而与比例作用合在一起;特性可用下式表示：5、名词解释：余差、灵敏度;余差：过渡过程终了时,被调参数所达到的新的稳态值与给定值之间的偏差, 灵敏度：表示仪表灵敏程度,S=dy/dx6、如何评价测量仪表性能,常用哪些指标来评价仪表性能采用测试方法对测量仪表进行性能测试,获取测试数据,通过对测试数据进行分析来评价仪表性能指标;常用：精度准确度、不确定度、量程测量范围、灵敏度、分辨率、反应时间、可靠性等指标;7、简述串级调节系统的结构,阐述副回路设计的一些基本原则由主副两个参数、两个调节器构成两个控制回路,其中一个调节器的输出作为另一个调节器的给定值,而后者的输出去控制调节阀的系统就是串级调节系统;基本原则：1应使副回路包含较多干扰;2主、副变量之间应有一定的内在联系;3应使主、副变量之间的时间常数相匹配,防止共振8、简述比例微分调节规律作用特点写出该调节规律数学表达式;具有“超前”作用,对偏差变化快,过渡滞后大的对象, 可提高调节质量,但不能克服纯滞后;有余差,但比纯比例调节要小;MV = KPDV+TD dDV/dt9、名词解释：控制点、负反馈;当没有干扰时,即PV=SV,DV=0,调节器保持操作值MV0不变控制点,保持执行器位置不变;把系统或环节输出参数直接或经过一定环节返回到输入端,并使输入减少的反馈称之为负反馈;10、简述调节器参数整定的目的和常用的几种整定方法;整定的目的是求取使控制系统控制质量最好的PID控制参数值等幅振荡、衰减振荡、经验凑试法11、干扰作用是使系统被控参数偏离给定值的作用；调节作用是用于在系统受到干扰作用的影响而使被控参数偏离给定值时能够重新回到给定值的作用;两者之间是相反的作用方向.12、简述比例积分调节规律作用特点写出该调节规律数学表达式;积分作用的特点：输出变化量与偏差的积分成正比、可消除余差只要DV存在,Y 就随时间增加,直至E=0为止、调节作用较比例调节慢;所以积分作用不单独使用,而与比例作用合在一起;特性可用下式表示：13、名词解释：精度、比值调节系统;精度精确度：是精密度系统误差和准确度随机误差的综合;精度是反映仪表性能优劣的主要指标;比值调节系统：实现两个或两个以上参数符合一定比例关系的控制系统,称为比值控制系统;14、节流现象中在理想情况下动压能与静压能之和应该保持不变,在流体流经节流元件时,流体中心处随着流速增加动压能增加,对应静压能减少,达到最大流速后流速下降,动压能减少,静压能恢复;节流装置：节流元件、取压装置;15、利用金属导体或半导体电阻的阻值与温度呈一定的函数关系的特性;三线制连接的原因是要减少导线电阻随环境温度变化而变化对测量结果的影响;16、尽量选用直接指标或间接指标；应可测并有足够灵敏度；应独立可调；考虑工艺过程的合理性及仪表的现状;17、MV =fDV决定调节器在被调参数被干扰作用影响之后的输出信号变化规律,18;两种不同均质导体组成闭合回路,两端存在温差时,回路中有电流通过,即存在热电势;二、选择1-5 A、A、D、D、C 6-10 A、A、B、A、C11-15 B、A、B、C、B 16-19 A、B、D、D三、填空题1、基地式、单元组合式、组件组装式、计算机控制系统2、仪表固有误差、仪表使用误差、人为操作误差、疏忽误差；3、弹簧管、波纹膜片、膜盒、波纹管4、1/35、弹簧管、拉杆扇形齿轮中心齿轮、指针与表盘、游丝6、孔板、喷嘴、文丘里管；角接取压、法兰取压;7、气动仪表的统一信号范围是；电动仪表的统一信号范围是 4-20mA ;8、测量仪表的绝对误差是仪表指示值与真值之差;校验仪表时,所谓的“真值”一般由绝对误差比被校表小3 倍的标准表给出;9、已知此时此地的大气压为,又知1工程大气压等于;用弹簧管压力表测得表压为200Kpa,试问绝压为 Kpa;10、弹簧管压力表中,游丝的作用是减少变差回差 ;11、变送器的两线制是指采用两根导线实现变送器供电和信号传输的连线方式 ;12、对易凝、易堵引压管线的介质测压时,在引压管线中应该填充 隔离液 ;13、流体流过哥里奥利流量计时,振动管会利用 扭曲角度科式力、时间差 来测量流量;14、用热电阻测温,若测温点与转换仪表之间的距离较远,则接线应该采用_三线制;15、 比例度越大,比例作用就越 越小 ；微分时间越大,微分作用越强 ；积分时间越长,积分作用越 弱 ;16、所谓风开阀,就是指调节器来的气压信号越大,开度越 大 ;17、调节器的基本调节规律有 P 、 PI 、 PD 和 PID 四种;18、在三种标准节流装置中,最常用的是 孔板 ;四、计算与分析题1. P+=P 0+ρgH-ρ0gh 1P-=P 0 +ρ0gh 2-h 1=ρgH-ρ0gh1-ρ0gh2-h1量程：ρgH=9003 =当H=0时,0791.10<-=∆KPa P所以需要进行负迁移,迁移量为ρ0gh2 =法兰变送器安装高度变化对测量结果没有影响2、分析题1被调参数是汽包水位、调节参数是给水流量2干扰：蒸汽流量变化、给水压力变化、省煤器燃烧状况变化等3标出相应名称最好4 调节阀选气关型,调节器选反作用3、在热电阻使用过程中,经常出现如下问题,请分析其产生的原因：1、显示仪表指示值低于实际值或指示不稳定：热电阻性能变化或接触不良;2、显示仪表指示无穷大：热电阻断路;3、显示仪表显示负值：热电阻短路;4阻值与温度的关系有变化：热电阻性能变化;4、1 前馈控制2 不能,只能对原料流量波动具有控制效果,其它如燃料压力、流量波动均无法控制;3 采用前馈反馈控制4 不仅对对原料流量波动具有控制效果,其它如燃料压力、流量波动均通过反馈控制达到控制效果;。