控制仪表及装置第二章

概论思考题与习题0-1 控制仪表与装置采用何种信号进行联络？电压信号传输和电流信号传输各有什么特点？使用在何种场合？0-2 说明现场仪表与控制室仪表之间的信号传输及供电方式。

0～10mA的直流电流信号能否用于两线制传输方式？为什么？0-3 什么是本质安全型防爆仪表，如何构成本质安全防爆系统？0-4 安全栅有哪几种？它们是如何实现本质安全防爆的？第一章思考题与习题1-1 说明P、PI、PD调节规律的特点以及这几种调节规律在控制系统中的作用。

1-2 调节器输入一阶跃信号，作用一段时间后突然消失。

在上述情况下，分别画出P、PI、PD调节器的输出变化过程。

如果输入一随时间线性增加的信号时，调节器的输出将作何变化？1-3 如何用频率特性描述调节器的调节规律？分别画出PI、PD、PID的对数幅频特性。

1-4 什么是比例度、积分时间和微分时间？如何测定这些变量？1-5 某P调节器的输入信号是4～20mA，输出信号为1～5Ｖ，当比例度δ=60%时，输入变化6mA所引起的输出变化量是多少？1-6 说明积分增益和微分增益的物理意义。

它们的大小对调节器的输出有什么影响？1-7 什么是调节器的调节精度？实际PID调节器用于控制系统中，控制结果能否消除余差？为什么？1-8 某PID调节器（正作用）输入、输出信号均为4～20mA，调节器的初始值I i=I0=4mA，δ=200%，T I=T D=2min，K D=10。

在t=0时输入ΔI i=2mA的阶跃信号，分别求取t=12s 时：（1）PI工况下的输出值；（2）PD工况下的输出值。

1-9 PID调节器的构成方式有哪几种？各有什么特点？1-10 基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？偏差差动电平移动电路怎样消除导线电阻所引起的运算误差？1-11 在基型调节器的PD电路中，如何保证开关S从“断”位置切至“通”位置时输出信号保持不变？1-12 试分析基型调节器产生积分饱和现象的原因。

第一章1-1控制仪表和自动控制系统有什么关系？（P1自动控制系统和控制仪表）控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。

为了提高控制系统的功能，还可以增加一些仪表，如显示器、手操器等。

而为了改善控制质量还可以采用串级控制等其他更复杂的控制方案，显然，这将需要更多仪表。

实际所采用的仪表，可以是电动仪表，气动仪表等各种系列的仪表，也可以是各种控制装置，所有这些仪表或装置都属于控制仪表与装置范畴。

显而易见，如果没有这些仪表或装置，就不可能实现自动控制。

1-3单元组合式控制仪表有哪些单元？各有哪些功能？（P2书上有各单元功能以及品种）单元组合仪表分为八类：变送单元执行单元控制单元转换单元运算单元显示单元给定单元辅助单元变送单元：它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。

转换单元：转换单元将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换，以使不同信号可以在同一控制系统中使用。

控制单元：将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。

运算单元：它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补偿计算等。

显示单元：它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算，供人员监视控制系统和生产过程工况之用。

给定单元：它输出统一标准信号，作为被控制变量的给定值送到控制单元，实现定值控制。

给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。

执行单元：它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。

辅助单元：辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。

操作器用于手动操作，同时又起手动/自动的双向切换作用；阻尼器用于压力或流量等信号的平滑、阻尼；限幅器用于以限制信号的上下限值；安全栅用来将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆作用。

控制仪表及装置答案1. 简介控制仪表及装置是工业自动化系统中的重要组成部分，用于监测和控制工业过程中的各种参数。

本文档将回答关于控制仪表及装置的常见问题，并介绍其主要功能和应用领域。

2. 常见问题问题1：什么是控制仪表及装置？控制仪表及装置是用于测量、监测和控制工业过程中各种参数的设备。

它们通过传感器收集数据，然后将数据转换为可读的或可处理的形式，最终控制工业过程的运行。

问题2：控制仪表及装置的主要功能是什么？控制仪表及装置的主要功能包括测量、监测、控制和保护。

它们可以测量温度、压力、液位、流量等参数，监测工业过程中的各种状态，通过反馈控制系统实现自动控制，并保护工业过程免受损坏或事故的影响。

问题3：控制仪表及装置的应用领域有哪些？控制仪表及装置广泛应用于工业自动化领域，包括石油化工、电力、钢铁、水处理、制药、食品加工等行业。

它们可以用于监测和控制各种工业过程，如温度控制、压力控制、液位控制、流量控制等。

问题4：控制仪表及装置有哪些常见的分类？控制仪表及装置可以按照功能来分类，常见的分类包括测量仪表、控制仪表、显示仪表和记录仪表。

测量仪表用于测量各种参数，如温度计、压力计等；控制仪表用于控制工业过程，如温度控制器、液位控制器等；显示仪表用于显示工艺参数，如数字显示器、图形显示器等；记录仪表用于记录工艺参数的变化。

3. 主要功能控制仪表及装置具有以下主要功能：3.1 测量控制仪表及装置可以测量各种参数，如温度、压力、液位、流量等。

通过传感器收集到的数据，可以实时监测工业过程中的各种状态，为后续的控制提供准确的参考。

3.2 监测控制仪表及装置可以监测工业过程中的各种状态，如温度过高、压力过低等。

一旦监测到异常状态，它们可以向控制系统发送信号，触发相关的控制操作，保证工业过程的稳定和安全运行。

3.3 控制控制仪表及装置可以通过反馈控制系统实现自动控制。

在监测到工业过程中的偏差时，它们可以通过调整控制参数，如阀门的开度、电机的转速等，来实现对工艺参数的控制，保持工业过程在预定的范围内。

公司仪表车间仪器仪表及自动控制管理制度第一章总则第一条根据公司的规章制度以及相关法律法规，为保障公司仪表车间的正常运行和安全生产，提高仪器仪表及自动控制的管理水平，制定本管理制度。

第二条本管理制度适用于公司仪表车间以及相关人员，包括但不限于仪表设备的选择、采购、安装、维护、保养和处置等。

第三条公司仪表车间的仪器仪表及自动控制管理，应遵循科学、规范、公正、公开的原则，确保管理的合理性和有效性。

第四条公司仪表车间应制定仪器仪表及自动控制的管理规划，明确管理目标和措施。

第五条公司仪表车间应建立健全的质量体系，确保仪器仪表及自动控制的质量可靠和稳定。

第二章仪器仪表的选择和采购第六条仪器仪表的选择应根据生产需求，以提高生产效率和产品质量为原则。

第七条仪器仪表的采购应按照公司的采购制度进行，确保采购程序的透明、公正和合法。

第八条仪器仪表的采购应向有信誉的供应商购买，严禁购买假冒伪劣产品。

第九条仪器仪表的采购应保证技术性能和质量满足要求，且具备可靠性和稳定性。

第十条仪器仪表的采购应考虑其使用寿命和维修保养的难易程度，以降低运营成本。

第三章仪器仪表的安装和调试第十一条仪器仪表的安装应根据安装说明书进行，确保安装质量符合要求。

第十二条仪器仪表的调试应由专业人员进行，确保调试结果准确可靠。

第十三条仪器仪表的安装和调试应记录相关数据和结果，建立档案备查。

第四章仪器仪表的维护和保养第十四条仪器仪表的维护和保养应按照制度和操作规程进行，确保设备的正常运行。

第十五条仪器仪表的维护和保养应定期进行，检查设备的漏洞和故障。

第十六条仪器仪表的维护和保养应记录相关操作和结果，建立档案备查。

第五章仪器仪表的处置第十七条仪器仪表的报废或淘汰应按照相关程序和规定进行，严禁擅自处置。

第十八条仪器仪表的报废或淘汰应由专业人员进行处理，确保数据和信息的安全。

第六章其他事项第十九条公司仪表车间应加强对员工的培训和教育，提高他们的专业技能和管理水平。

第2章 思考题与习题2-1 某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据： 标准表读数/℃ 0 200 400 600 800 1000 被校表读数/℃2014026048061001求：1）该表最大绝对误差；2）该表精度；3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？2-2 一台压力表量程为0～10MPa ，经校验有以下测量结果： 标准表读数/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表读数/MPa正行程 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 反行程2.024.036.068.0310.01求：1）变差；2）基本误差；3）该表是否符合1.0级精度？2-3 某压力表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1.0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5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？解答： 1）基本误差δ=100%⨯最大绝对误差∆max ＝0.01×10＝0.1MPa 2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%8.0%10010508.5=⨯-=δ0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。

2-4 为什么测量仪表的测量范围要根据被测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题？解答： 1） 2）2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为1) 1.0级，0～250mA 2）2.5级，0～75mA现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？ 解答：分析它们的最大误差：1）∆max ＝250×1％＝2.5mA ；%5%100505.2±=⨯±=δ2）∆max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%75.3%10050875.1±=⨯±=δ选择2.5级，0～75mA 的表。

第2章 思考题与习题2-1 某一标尺为0～1000℃的温度计出厂前经校验得到如下数据： 标准表读数/℃ 0 200 400 600 800 1000 被校表读数/℃20140260480610012）该表精度；3）如果工艺允许最大测量误差为±5℃，该表是否能用？2-2 一台压力表量程为0～10MPa ，经校验有以下测量结果： 标准表读数/MPa 0 2 4 6 8 10 被校表读数/MPa正行程 0 1.98 3.96 5.94 7.97 9.99 反行程2.024.036.068.0310.012）基本误差；3）该表是否符合1.0级精度？2-3 某压力表的测量范围为0～10MPa ，精度等级为1.0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5MPa 时，标准压力计上读数为5.08MPa ，试问被校压力表在这一点上是否符合1级精度，为什么？解答： 1）基本误差δ=100%⨯最大绝对误差∆max ＝0.01×10＝0.1MPa 2）校验点为5 MPa 时的基本误差：%8.0%10010508.5=⨯-=δ 0.8％<1％ ，所以符合1.0级表。

2-4 为什么测量仪表的测量范围要根据被测量大小来选取？选一台量程很大的仪表来测量很小的参数值有什么问题？解答： 1） 2）2-5 有两块直流电流表，它们的精度和量程分别为1) 1.0级，0～250mA 2）2.5级，0～75mA现要测量50mA 的直流电流，从准确性、经济性考虑哪块表更合适？ 解答：分析它们的最大误差：1）∆max ＝250×1％＝2.5mA ；%5%100505.2±=⨯±=δ 2）∆max ＝75×2.5％＝1.875mA ；%75.3%10050875.1±=⨯±=δ 选择2.5级，0～75mA 的表。

2-11 某DDZ-Ⅲ型温度变送器输入量程为200～1000℃，输出为4～20mA 。

第一章1、自动化仪表：是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。

在自动控制系统中，自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。

2、过程控制仪表包括：检测仪表、调节仪表（也叫控制器）、执行器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

3、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。

4、标准信号制度：国际电工委员会规定：过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA ，直流电压1-5V 。

我国DDZ 型仪表采用的标准信号：DDZ- Ⅰ型和DDZ- Ⅱ型仪表：0-10mA 。

DDZ- Ⅲ型仪表：4-20mA 。

5、我国的DDZ 型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。

6、采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输。

动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，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。

对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。

7、采用直流信号的优点：a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。

8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV ）。

特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。

一般用于测量500～1600℃之间的温度。

9、热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。

此电势称为热电势，并产生电流。

10、对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温度有关。

11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。

12、热电阻：对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准。

Xx有限公司仪表及自动控制设备管理规定第一章总则第一条为了加强xx有限公司（以下简称公司）仪表及自动控制设备（以下简称仪表设备）的管理工作，提高仪表设备管理水平，保障仪表设备安全经济运行，依据国家相关法律、法规，结合集团、公司实际情况，制定本规定。

第二条本规定所称仪表设备是指在公司生产运营过程中所使用的各类检测仪表、控制监视仪表、执行器、过程控制计算机系统、在线分析仪表、可燃（有毒）气体检测报警仪及其辅助单元等。

第三条本规定依据《xx科技有限公司仪表及自动控制设备管理规定》（xx机〔2018〕103号）制定，适用于公司机械动力部仪表专业。

第四条仪表设备管理的主要目标是对仪表设备从使用、维护、修理、改造、更新直至报废等进行科学的管理，使仪表设备处于良好的技术状态。

第二章管理职责第五条公司机械动力部是公司仪表设备管理工作的归口管理部门，主要职责：1（一）贯彻执行国家有关仪表设备管理工作的方针、政策和法规，贯彻执行xx有限公司、xx科技有限公司仪表设备管理制度、规定、规程和标准。

（二）负责制定和修订本公司仪表设备管理办法、规程和标准。

（三）检查仪表专业执行仪表管理规定、规程和标准的情况。

（四）参与新建装置、重点更新及技改技措项目仪表设备的规划、设计选型等前期技术管理工作。

（五）负责审核仪表设备零购、更新、报废计划及审批检修计划。

（六）参与审查仪表设备及其系统的技改技措项目计划。

（七）负责仪表设备的日常运行、维护管理工作，按时汇总、上报仪表设备技术状况有关统计表。

（八）负责审批重要仪表设备的检修项目及方案，参与重要仪表项目验收工作。

（九）负责组织仪表设备新产品、新材料、新技术和先进管理经验的交流及推广应用。

（十）负责组织仪表设备的重大事故调查，并及时提交事故报告。

（十一）组织建立健全仪表设备台帐及档案。

第六条生产运行部主要职责2（一）参与新建装置、重点更新及技改技措项目仪表设备设置合理性的审查工作；参与新增联锁逻辑的检查确认工作。

简答题5X8=40分第1章概论1. 一个简单的闭环调节系统中至少应包含哪几个环节？P1输入环节；输出环节；反馈环节等2. 过程控制仪表与装置的分类有哪几种形式？ P2按能源形式分类:可分为电动、气动、液动和机械式等。

工业上普遍使用电动和气动控制仪表；按信号类型分类:分为模拟式和数字式两大类；按结构形式分类:单元组合式控制仪表,基地式控制仪表,集散型计算机控制系统,现场总线控制系统。

3. 过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为哪几种？目前工业上普遍使用的是哪两种？ P2过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为电动、气动、液动和机械式等。

工业上普遍使用电动和气动控制仪表。

4.数字式控制仪表的特征有哪些？其传输信号为断续变化的数字量，可以进行各种数字运算和逻辑判断，功能完善性，能优越，能解决模拟式控制仪表难以解决的问题。

5. 变送单元的作用是什么？它能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。

6. 控制单元的作用是什么？将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号，去控制执行器的动作。

7. 执行单元的作用是什么？它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小。

8. 现场总线控制系统的特征？ P3其特征为：现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制，而现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。

9. 信号制是指什么？P3-4信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。

10. 制定信号制的目的是什么？P3-4达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中，实现系统的功能。

11. 气动仪表的信号标准？P3-4现场与控制室仪表之间宜采用直流电流信号。

14. 直流电流信号有哪些优缺点？P4-5优点：a、直流比交流干扰少b、直流信号对负载的要求简单c、电流比电压更利于远传信息缺点：a、多个仪表接收同一电流信息，它们必须串联b、任何一个仪表在拆离信号回路之前首先要把该仪表的两个输入端短接，否则其它仪表将会因电流中断而失去信号c 、仪表无公共接地点，须浮空工作。

仪器仪表及自动控制设备管理制度第一章总则第一条为规范仪器仪表及自动控制设备的管理，保障其正常使用和维护，提高设备的利用率和寿命，确保工作质量和安全，制定本管理制度。

第二条本管理制度适用于本单位的所有仪器仪表及自动控制设备的购置、验收、领用、使用、维护、保养、保管等工作，适用于仪器仪表及自动控制设备的所有管理人员和使用人员。

第三条仪器仪表及自动控制设备的管理工作由设备管理部门负责，设备管理部门应具备相应的技术力量和管理能力。

第四条本管理制度应与相关法律法规和政府有关部门的规定相一致，如有冲突，以相关法律法规和政府有关部门的规定为准。

第二章仪器仪表及自动控制设备的购置与验收第五条仪器仪表及自动控制设备的购置应按照国家和地方的相关政策和法规进行，采购工作应当经过招标、竞争性谈判等合法程序，确保采购的设备具备所需的性能和质量标准。

第六条仪器仪表及自动控制设备的验收应由设备管理部门负责，验收时应按照设备合同和技术规范进行，验收合格后方可移交使用部门。

第七条购置的仪器仪表及自动控制设备应建立台账，详细记录设备的基本情况，包括设备的名称、型号、规格、购置时间、供应商、金额等信息。

第三章仪器仪表及自动控制设备的领用与使用第八条仪器仪表及自动控制设备的领用应填写领用单，并交设备管理部门备案，使用人员应当按照设备的使用说明进行操作，严禁私自改动和拆卸设备。

第九条仪器仪表及自动控制设备的使用人员应当定期进行设备运行状态的检查，发现故障或异常情况应及时报告设备管理部门，并维护部门按照规定进行维修和保养。

第十条仪器仪表及自动控制设备的使用人员在操作设备时应穿戴合适的劳动防护用品，并遵守相关的操作规程和安全操作规定，确保工作的安全性和质量。

第四章仪器仪表及自动控制设备的维护与保养第十一条仪器仪表及自动控制设备的维护和保养工作应按照设备的使用说明和相关的维护手册进行，设备管理部门应当建立设备的维护计划和记录，定期进行设备的维护和保养。

控制仪表课后答案第1-2-3章部分控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版思考与练习题参考答案第1章模拟式控制器思考与练习题(1)工业上常用控制器的控制规律有哪几种？答：工程上常用的控制器的控制规律有比例（P）、比例积分（PI）、比例微分（PD）以及比例积分微分（PID）四种，由此产生相应的四种常用控制器。

(2)在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？答：可以用负反馈放大器来实现。

其原理组成如图3.1所示。

=KUε控制仪表课后答案第1-2-3章部分.,控制仪表及装置课后答案,控制仪表及装置第四版课后答案,控制仪表和装置课后答案,控制仪表与计算机控制课后题答案,控制仪表与计算机控制装置课后答案,控制仪表及装置课后答案吴勤勤,过程控制与仪表课后答案潘永湘,答案家,控制仪表及装置第四版FUUf=O根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为：FKKUUi+=10当放大器的放大倍数足够大时，FK>>1,则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为：'01KFUUi=≈这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大倍数K′就只与反馈系数F有关。

而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例控制规律。

由于闭环放大倍数K′与反馈系数F成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。

换句话说，两者之间互成逆运算关系。

由此得到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。

反之，要得到微分运算关系的放大电路，其反馈电路应该用积分电路。

(3)试述DDZ—Ⅲ型控制器的功能。

答：DDZ—Ⅲ型控制器的作用是将变器送来的1～5VDC测量信号与1～5VDC给定信号进行比较得到偏差信号，然后再将其偏差信号进行PID运算，输出4～20mADC信号，最后通过执行器，实现对过程参数的自动控制。