过程控制仪表及控制系统-课后习题标准答案(林德杰)

过程控制课后习题答案

1.试写出可用于控制三台电机的过程控制图：

答案：

2.试给出控制酒精灯火程序的过程控制图：

答案：

3.试给出用于检测温度的过程控制图：

答案：

4.试给出控制信号延时的过程控制图：

答案：

5.试给出用于控制自动给水机的过程控制图：

答案：

6.试分析控制温度过程所涉及的控制逻辑：

答案：

当输入变量（温度）超过一定上限时，启动冷却过程；当输入变量（温度）低于一定下限时，启动加热过程；当输入变量（温度）在上下限之间时，保持恒定温度。

7.试给出控制地热泵的过程控制图：

答案：

8.试给出控制回路调节的过程控制图： 答案：

9.试给出控制蒸发器运行的过程控制图：

答案：

10.试给出控制风机的过程控制图：

过程检测仪表与控制习题及参考答案

过程装备控制技术 习题及参考答案

第一章 控制系统的基本概念

1.什么叫生产过程自动化？生产过程自动化主要包含了哪些内容？ 答：利用自动化装置来管理生产过程的方法称为生产过程自动化。主要包含：①自动检测系统②信号联锁系统③自动操纵系统④自动控制系统。

2.自动控制系统主要由哪几个环节组成？自动控制系统常用的术语有哪些？

答：一个自动控制系统主要有两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动控制装置，包括测量仪表，变送器，控制仪表以及执行器等；另一部分是自动控制装置控制下的生产设备，即被控对象。 自动控制系统常用的术语有：

被控变量y――被控对象内要求保持设定数值的工艺参数，即需要控制的工艺参数，如锅炉汽包的水位，反应温度；

给定值（或设定值）ys――对应于生产过程中被控变量的期望值； 测量值ym――由检测原件得到的被控变量的实际值；

操纵变量（或控制变量）m――受控于调节阀，用以克服干扰影响，具体实现控制作用的变量称为操纵变量，是调节阀的输出信号；

干扰f――引起被控变量偏离给定值的，除操纵变量以外的各种因素； 偏差信号（e）――被控变量的实际值与给定值之差，即e=ym - ys 控制信号u――控制器将偏差按一定规律计算得到的量。 3.什么是自动控制系统的方框图？它与工艺流程图有什么不同？

答：自动控制系统的方框图上是由传递方块、信号线（带有箭头的线段）、综合点、分支点构成的表示控制系统组成和作用的图形。其中每一个分块代表系统中的一个组成部分，方块内填入表示其自身特性的数学表达式；方块间用带有箭头的线段表示相互间的关系及信号的流向。采用方块图可直观地显示出系统中各组成部分以及它们之间的相互影响和信号的联系，以便对系统特性进行分析和研究。而工艺流程图则是以形象的图形、符号、代号，表示出工艺过程选用的化工设备、管路、附件和仪表自控等的排列及连接，借以表达在一个化工生产中物料和能量的变化过程，即原料→成品全过程中物料和能量发生的变化及其流向。

过程控制系统习题和答案

四、测温元件的安装

接触式测温仪表所测得的温度都是由测温（感温）元件来决定的。在正确选择测温元件和二次仪表之后，如不注意测温元件的正确安装，测量精度仍得不到保证。工业上一般是按下列要求进行安装的。

⒈ 测温元件的安装要求

⑴ 在测量管道温度时，应保证测温元件与流体充分接触，以减少测量误差。因此要求安装时测温元件应迎着被测介质流向插入，至少须与被测介质正交（成90?），切勿与被测介质形成顺流。如图14.3-15所示。

⑵ 测温元件的感温点应处于管道中流速最大处。一般来说，热电偶、铂电阻、铜电阻保护套管末端应分别越过流束中心线5~10mm、50~70mm、25~30mm。

⑶ 测温元件应有足够的插入深度，以减小测量误差。为此，测温元件应斜插安装或在弯头处安装。如图14.3-16所示.

⑷ 若工艺管道过小(直径小于80mm), 安装测温元件处应接装扩大管,如图14.3-17所示.

⑸ 热电偶、热电阻的接线盒面盖应向上，以避免雨水或其它液体、脏物进入接线盒中影响测量。如图14.3-18所示。

⑹ 为了防止热量散失，测量元件应插在有保温层的管道或设备处。

⑺ 测温元件安装在负压管道中时，必须保证其密封性，以防止外界冷空气进入，使读数降低。

⒉ 布线要求

⑴ 按照规定的型号配用热电偶的补偿导线，注意热电偶的正、负极与补偿导线的正、负极相连接，不要接错。

⑵ 热电阻的线路电阻一定要符合所配二次仪表的要求。

⑶ 为了保护连接导线与补偿导线不受外来的机械损伤，应把连接导线或补偿导线穿入钢管或走槽板内。

⑷ 导线应尽量避免有接头。应有良好的绝缘。禁止与交流电线合用一根穿线管，以免引起感应。

⑸ 导线应尽量避开交流动力电线。

⑹ 补偿导线不应有中间接头，否则应加装接线盒。另外，最好与其它导线分开敷设。

五 显示仪表

凡是能将生产过程中各种参数进行指示、记录或累积的仪表统称为显示仪表（或称为二次仪表）。

第1章(P15)

1、基本练习题

(1)简述过程控制的特点。

Q： 1)系统由被控过程与系列化生产的自动化仪表组成；2)被控过程复杂多样，通用控制系 统难以设计；3)控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；4)控制过程大多属于慢变过程与 参量控制；5)定值控制是过程控制的主要形式。

(2)什么是过程控制系统？试用框图表示其一般组成。Q： 1)过程控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一定周 期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。过程控制通常是对生产过 程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一 定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。2)组成框 图：

f(t)

r(t) e% u(t) q(t)》,

一上fo_U捽制器 一►执行器一—

z(t) ---------------------

----------- 测量变送装置」 -------

(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

行联络。1)模拟仪表的信号：气动0.02~0.1MPa、电动皿型：4~20mADC或1~5V DC。2) 数字式仪表的信号：无统一标准。

(4)试将图1-2加热炉控制系统流程图用框图表 示。Q：是串级控制系统。方块图：

(5)过程控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、调节时间、峰值时间、振荡周期和频率。2)略

(8)通常过程控制系统可分为哪几种类型？试举例说明。Q： 1)按结构不同，分为反馈控制

系统、前馈控制系统、前馈•反馈复合控制系统；按设定值不同，分为定值控制系统、随动控

制系统、顺序控制系统。2)略

(10)只要是防爆仪表就可以用于有爆炸危险的场所吗？为什么？ Q： 1)不是这 样。2)比如对安全火花型防爆仪表，还有安全等级方面的考虑等。热油出 （11）构成安全火花型防爆系统的仪表都是安全火花型的吗？为什 么？ Q： 1）是。2）这是构成安全火花型防爆系统的一个条件。