自动化仪表与过程控制[1]

被控对象的数学模型

一、填空题(本大题共1小题,总计1分)

1.滞后时间又叫时滞，它是从输入产生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___生变化的瞬间起，到它所引起的输出量开始变化的瞬间为止的___

二、选择题(本大题共31小题,总计62分)

1.当对象受到阶跃输入作用后，被控变量如果保持初始速度变化，达到新的稳态之所需的时间称为（ ）。

(A)时间常数 (B)滞后时间

(C)振荡周期 (D)过渡时间

2.被控对象可以存放物料量或能量的能力称为对象的（ ）。

(A)负荷 (B)容量 (C)时间常数 (D)惯性

3.被控对象在受到输入作用后，被控变量不能立即而迅速的变化，这种现象称为（ ）。

(A)滞后现象 (B)滞后时间 (C)容量滞后 (D)传递滞后

4.被控对象的传递滞后 ,输出变量的变化落后于输入变量变化的时间称为（ ）。

(A)滞后时间 (B)传递滞后 (C)滞后现象 (D)过渡滞后

5.被控对象的传递滞后也称为（ ）。

(A)容量滞后 (B)纯滞后 (C)过渡滞后 (D)系统滞后

6.一个具有容量滞后对象的反应曲如图所示，被控对象的容量滞后是（ ）秒。

12s20s50s

(A)12 (B)20 (C)8 (D)50

7.操作变量的选择时干扰通道的放大系数尽可能小些，时间常数尽可能大些，干扰作用点尽量靠近( )，加大对象干扰通道的容量滞后，使干扰对被控变量的影响减小。

(A) 调节阀 (B) 被控对象 (C)测量点 (D) 采样点

8.干扰通道的( )要尽可能大些。

(A) 放大系数 (B) 时间常数 (C)微分时间 (D) 滞后时间

9.测量元件安装位置不当，会产生( )。它的存在将引起最大偏差增大，过渡时间延长，控制质量变差。

(A) 放大系数 (B) 时间常数 (C) 纯滞后 (D) 滞后时间

●自动化仪表指哪一类仪表?什么叫单元组合式仪表?

1 答:a:是由若干自动化元件构成的,具有较完善功能的自动化技术工具.b:由具有不同功能的若干单元仪表按调节系统具体要求组合而成的自动调节仪表.

●DDZ-II型与DDZ-III型仪表的电压.电流信号传输标准是什么?在现场与控制室之间采用直流电流传输信号有什么好处?

答:在DDZ-I型和DDZ-II型以表中采用0~10mA直流电流作为标准信号,而在DDZ-III型和DDZ-S型仪表中,采用国际上统一的4~20mA直流电流作为标准信号.这两种标准信号都以直流电流作为联络信号.采用直流信号的优点是传输过程中易于和交流感应干扰相区别,且不存在相移问题,可不受传输线中电感.电容和负载性质的限制.采用电流制的优点首先可以不受传输线及负载电阻变化的影响,适于信号的远距离传送;其次由于电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成的,使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力.此外,对于要求电压输入的仪表和元件,只要在电流回路中串联电阻便可得到电压信号,故使用比较灵活.

●什么叫两线制变送器?它与传统的四线制变送器相比有什么优点?试举例画出两线制变送器的基本结构,说明其必要的组成部分.

答:a.就是将供电的电源线与信号的传输线合并起来,一共只用两根导线.b. 1有利于识别仪表的断电断线等故障2不仅节省电缆布线方便,而且大大有利与安全防爆易抗干扰.3上限值较大,有利于抑制干扰4上下限的比值为5:1与气动仪表信号制对应,便于相互折算,产生较大的磁力c.图.

●什么是仪表的精确度?试问一台量程为-100~+100℃.精确度为0.5级的测量仪表,在量程范围内的最大误差为多少?

答:模拟式仪表的合理精确度,应该以测量范围中最大的绝对误差和该仪表的测量范围之比来衡量,这种比值称为相对百分误差,仪表工业规定,去掉百分误差的%,称为仪表精确度.一般选用相对误差评定,看相对百分比,相对误差越小精度越高.x/(100+100)=0.5%x=1℃.

第一章 绪 论

󰂄 本章提要

1. 过程控制系统的基本概念

2. 过程控制的发展概况

3. 过程控制系统的组成

4. 过程控制的特点及分类

5. 衡量过程控制系统的质量指标

󰂄 授课内容

第一节 过程控制的发展概况

1. 基本概念

󰂗 过程控制系统-----指自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位成

分、粘度、湿度以及PH值(氢离子浓度)等这样一些过程变量时的系统。(P3)

󰂗 过程控制-----指工业部门生产过程的自动化。(P3)

2. 过程控制的重要性 z 进入90年代以来自动化技术发展很快，是重要的高科技技术。过程控制是

自动化技术的重要组成部分。在现代工业生产过程自动化电过程控制技术

正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约

能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。

3. 过程控制的发展概况 z 19世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验人工控制生产过程，

劳动生产率很低。

z 19世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制发展的第一个阶

段，一些工厂企业实现了仪表化和局部自动化。主要特点：检测和控制仪

表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表)；过程控制系

统结构------单输入、单输出系统；被控参数------温度、压力、流量和液位

参数；控制目的------保持这些参数的稳定，消除或者减少对生产过程的主

要扰动；理论-----频率法和根轨迹法的经典控制理论，解决单输入单输出

的定值控制系统的分析和综合问题。

z 19世纪60年代(综合自动化阶段)：过程控制发展的第二个阶段，工厂企业

实现车间或大型装置的集中控制。主要特点：检测和控制仪表-----采用单

元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接

数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构------多变量系统，

各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统；

(1)

Industrial Automation Instrumentations and Process Control

1章检测仪表（1）

热工化工过程检测：

温度、压力、物位、流量、成分等

机械过程检测：

位置、转速、力、转矩、加速度等1章检测仪表（2）

温度测量(Temperature Measuring)

测量温度的主要方法：从感受温度的途径来分：接触式测温—测温元件与被测物接触感知物体温度非接触式测温—通过接收被测物体发出的辐射热来判断温度的。1章检测仪表（3）温度测量第1章检测仪表（4）

温度测量

非接触式测温例：ST系列红外测温仪激光,望远镜精度:±1%或±1摄氏度测温范围:-30~3000摄氏度主要应用:电力,石化,冶金

及各种远距离场合的温度测量1章检测仪表（5）温度测量

双金属温度计两种膨胀系数不同的金属薄片焊接在一起制成第1章检测仪表（6）温度测量

WS系列双金属温度计•本温度计具有耐振动体积下等特点可适合于各种特殊场合的温度测量。•双金属温度计是中低温现场检测仪表，也可以直接用于测量气体或液体的温度。第1章检测仪表（7）温度测量

WL系列工业玻璃温度计•例：•感温液：水银、蓝液或红液•测温范围: -60℃～500℃•分格值(℃): 0.2、0.5、1、2.5•上体直径: 9～20 mm•上体长度: 150、220 mm•下体长度: 40～300 mm•下体直径: 6～10 mm•保护类型: 无保护或具有金属保护管第1章检测仪表（8）

温度测量

WT系列压力式温度计•用于生产过程中较远距离的非腐蚀性液体或气体温度的测量。1章检测仪表（9）

温度测量

•热电偶(TC: Thermocouples)00,tetettEABAB1章检测仪表（10）

温度测量

•热电偶测温原理；热电效应(Seebeck Effect)

Thomas Johann Seebeck1770-1831In 1821 Thomas Seebeck found that an electric current would flow continuously in a closed circuit made up of two dissimilar metals if junctions of the metal were maintained at two different temperatures.1章检测仪表（11）