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第一章绪论过程控制仪表的功能与分类。过程控制仪表是对生产过程中的过程量(温度、压力、流量、物位、成分量)进行自动检测与控制,使工艺参数符合预期要求的一类仪表。是
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第一章 绪论
1、过程控制仪表的功能与分类。
过程控制仪表是对生产过程中的过程量(温度、压力、流量、物位、成分量)进
行自动检测与控制,使工艺参数符合预期要求的一类仪表。是过程控制系统的设
备。
过程控制仪表包括模拟控制仪表、数字控制仪表与网络仪表。
模拟控制仪表也称为电动单元组合(DDZ)仪表,由模拟器件搭建电路而成。调
节器、变送器、执行器等各自为一个单元,它们之间传递标准信号。
数字控制仪表由微机加模拟数字电路而成,诸多功能由软件实现,功能灵活强大,
调节器、变送器、执行器等各自为一个单元,它们之间传递标准信号。可对仪表
进行组态和编程。
网络仪表是适合 DCS 或 FCS 网络的智能仪表,它们是网络的节点,仪表中带有通
信接口,除了各自完成自己任务外,可通过数据接口实现数据上传和下达。可对
仪表进行组态和编程。
2、过程控制仪表信号传输方式及适用场合。
过程控制仪表信号传输方式有两种,远距离传输采用电流传输,近距离传输采用
电流或电压传输。数字与智能仪表除了有上述两种信号传输外,还可以传输数字
信号。数字信号传输适合网络传输。
3、电动仪表与气动仪表信号标准。
电动信号标准,II 型仪表,电流信号 0~10mA,电压信号 0~2V,转换电阻 200Ω。
III 型仪表,电流信号 4~20mA,电压信号 1~5V,转换电阻 250Ω。
气动仪表信号标准,对应 III 型仪表 0.2~1.0kg/cm2 或 2 0~100kPa。
4、与四线制传输相比,变送器采取两线制连接的优点。
(1)省去两根导线,微功耗信号传输,节能节材。
(2)有利于安全防爆。III 仪表 24V 安全电压供电,且为危险侧与安全侧之间传
递电流最大为 20mA,仪表都为微功耗仪表,仪表之间便于加安全栅。
5、仪表之间信号传输为何采用直流信号。
仪表之间信号传输直流信号是为了克服交流信号传输存在的弊端,直流信号传输
无电感电容影响;抗干扰能力强;模数转换方便。
6、最大试验安全间隙 MESG 定义与测试方法。
最大试验安全间隙 MESG 是为了衡量爆炸性物品传爆能力的性能参数。
其测试方法是用 A、B 两个标准容器,A 为仪表或燃爆容器,B 为爆炸性物质。
两个容器用长度为 25mm 的连通管连接。A 容器燃爆,不能引起 B 容器内物质爆
炸的连通管直径为最大试验安全间隙 MESG。
根据 B 容器内物质的易爆程度,MESG 分为 A、B、C 三级,C 级要求最高。
7、最小引燃电流比定义与测试方法。
最小引燃电流比:爆炸性混合物的最小点燃电流与甲烷爆炸性混合物的最小点燃
电流之比。
先测试甲烷气体的最小点燃电流 I1,再测试其它气体的最小点燃电流 I2。I2 与 I1
之比即为最小引燃电流比。最小点燃电流比越小,爆炸性物质越容易爆炸。
8、本安防爆仪表特点及本安仪表防爆标志的含义。
本安防爆仪表特点是仪表电路采取本安设计,在仪表出现短路及断路的异常情况
下,通过限流、限压、限能。内部不产生火花,表壳温度不超限。
本安仪表防爆标志为
防爆标识+应用场所+引燃温度
其中防爆标识为 EXia 及 EXib。代表本安仪表。
应用场所有煤矿和工厂两大类场合,工厂分 IIA,IIB,IIC 三级。煤矿为 I,要求
最高。
引燃温度表示仪表异常,其表壳温度应小于爆炸性物质的引燃温度。不同的爆炸
性物质其引燃温度不同。按类别分为 6 个级别。T1~T6,需要根据爆炸性物质的温
度级别选用仪表,使仪表的表壳温度应小于爆炸性物质的引燃温度。
9、本质安全防爆系统的充要条件。
(1)危险现场使用的仪表是本质安全防爆仪表。
(2)现场仪表与非危险场所之间电路连接必须经过防爆栅。
10、安全栅的分类及其功能。
安全栅分为齐纳安全栅和变压器隔离式安全栅。
齐纳安全栅利用齐纳二极管击穿电压特性进行限压,利用电阻进行限流。防止安
全场所的危险能量串入危险场所。
变压器隔离式安全栅也是通过限压限流防止安全场所的危险能量串入危险场所。
同时 T1 变压器对 24V 直流电进行 DC/AC 转换,滤除电源中的干扰信号,进一步
提高供给变送器及执行器的电压及电流的安全性。T2 变压器对信号进行滤波,
提高系统的看干扰能力,保证系统的测控精度。
11、生产过程对控制系统的要求是什么?
生产过程对控制系统的要求是安全性、稳定性可靠性和经济性。
安全性是控制系统出现异常时,系统应保证人身与设备的安全。
稳定性是正常工况设备能够长期稳定可靠运行,受到干扰时,生产设备能稳定可
靠运行。
可靠性:现场极限情况(高温高湿、强干扰),设备也能稳定运行。
经济性是以最低的能耗和成本获得最大的经济效益。
12、从结构上看,检测系统与过程控制系统的区别是什么?
检测系统是开环控制系统,它只有前向通道,目的是检测出被测量的值。检测系
统受到外界干扰后只能通过软硬件设计的抗干扰措施(如滤波、隔离)来消除干
扰。
过程控制系统是闭环控制系统。它既有前向通道,又有反馈通道,目的是对被控
量进行控制。过程控制系统受到外界干扰后可通过软硬件设计的抗干扰措施(如
滤波、隔离)来消除干扰。同时由于是闭环控制系统,系统可消除外界干扰。
第二章 模拟调节器
1、理想的 P、PI、PD、PID 调节规律的特点。为何理想的积分、微分调节不能单
独使用。
理想的 P 调节规律的特点是快速有余差。适合控制系统精度要求不高的场合。
PI 调节规律的特点是能够消除余差,但超调量可能会增大。适合大多数过程控制
场合。
PD 调节规律的特点是超前调节,适用于系统存在滞后及实时性要求较高的场合。
何理想的积分作用缓慢,会出现超调,需结合比例调节,即 PI 调节。
微分调节具有超前调节特点,易振荡,需要与比例调节结合,且需要限制微分增
益大小。
2、PID 调节器相互干扰系数 F 的物理意义,实际比例度、积分时间、微分时间与
整定刻度值的关系。如何减小相互干扰系数。
PID 调节器相互干扰系数 F 的物理意义是反映 P、I、D 控制参数相互影响的程度。
实际比例度等于设定比例度除以相互干扰系数 F。
实际积分时间常数等于设定积分时间常数乘以相互干扰系数 F。
实际微分时间等于设定微分时间除以相互干扰系数 F。
相互干扰系数 F 等于微分时间除以积分时间常数。可通过减小微分时间或取消微
分作用减小相互干扰系数。
3、调节器正反作用判断方法。
调节器正反作用判断方法有两种,负反馈法和过程分析法。
负反馈法是变送器、调节器、执行器和对象的乘积为负,确定调节器的正负,从
而确定调节器的正反作用。
过程分析法是假设偏差为正,控制量应增大。根据阀门性质,判断控制器输出正
负。
4、工程测试法如何确定 P、PI、PD 调节器性能参数。
工程测试法确定 P 参数,就是确定比例度。调节器加阶跃输入,测试输出响应曲
线,输入与输出的比值即为比例度。
PI 参数中比例度确定,调节器加阶跃输入,测试输出响应曲线,作用初始时刻输
入与输出的比值即为比例度。
PI 参数中积分时间常数确定,输出响应曲线积分部分输出等于比例作用输出所化
时间即为积分时间常数。
PD 参数中比例度确定,调节器加阶跃输入,测试输出响应曲线,作用稳态时输
入与输出的比值即为比例度。
PD 参数中微分增益确定,输出响应曲线初始输出与稳态输出的比值即为微分增
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