過程控制系統(tǒng)概念與簡單控制方案(正式版)

1、第一單元 過程控制系統(tǒng)基本概念系統(tǒng)工作過程（10%）一、填空題。1、過程控制系統(tǒng)一般由 、和測量變送器組成。2 、對象為氣體貯罐時應設置 控制系統(tǒng)，對象為加熱爐時應設置控制系統(tǒng)。鍋爐上應設置 和控制系統(tǒng)。精餾塔上應設 置 控制系統(tǒng)和 控制系統(tǒng)等。（填入被控變量）3、被控對象的輸入信號稱為 變量，輸出信號稱為 變量。4、控制器接受 和兩個輸入量，按一定的控制規(guī)律對二者的 值進行運算后，再將輸出量送給 去執(zhí)行。5、 過程控制系統(tǒng)的核心是 ，它有 個輸入量， 個輸出量，該輸出量將驅動儀表 。6、 氣動儀表的標準統(tǒng)一信號是 。8、 常規(guī)控制系統(tǒng)的 用計算機替代后，系統(tǒng)就稱為計算機控制系 統(tǒng)。9、 過程

2、控制系統(tǒng)中五大類參數(shù)（被控變量）指 、 、和。（填寫被控變量名稱及字母）二、判斷題。（ ） 1、自動調節(jié)系統(tǒng)的給定值是根據(jù)生產要求人為設定的。（ ） 2、鍋爐工作中最重要的參數(shù)是溫度。（ ） 3、儀表的給定值就是它的測量值。（ ） 4、過程控制系統(tǒng)一般由控制器、執(zhí)行器、被控對象和測量變送器組 成。三、選擇題。夾套式化學反應器的控制系統(tǒng)一般設置為（ ）系統(tǒng)。（A）成分（B）液位（C）流量（D）溫度四、問答題。1、什么是自動控制系統(tǒng)？什么是過程控制系統(tǒng)？2、過程控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成？3、名詞解釋：被控對象、被控變量、操縱變量、測量值、給定值、比較機 構、干擾、閉環(huán)和負反饋。11、下列環(huán)節(jié)在控

3、制系統(tǒng)工作時各起什么作用：控制器、執(zhí)行器、被控對 象和測量（元件）變送器。12、繪制敞口貯槽、氣罐、離心泵、加熱爐、氨冷器、化學反應器、精餾 塔、鍋爐的工藝流程圖，要求包含設備和必要的物料進出口管道，并標明物料 名稱。五、操作題說明：本課程自 2001 年起就配備了仿真軟件， 與理論教學一起使用， 另外， 我在教學過程中不斷搜集相關學習資料，編輯了一個電子文檔資料包，包括課 程中需用到的設備結構、設備仿真運行、儀表結構、儀表接線、系統(tǒng)現(xiàn)場分布 等圖形和測量技術、控制方案等最新的進展情況，以及國內外主要廠家和他們 的軟硬件產品介紹，供同學們學習時使用、參考。1、打開 過程控制技術 學習工具包，認

4、識離心泵、加熱爐、化學反應器、精餾塔、鍋爐等典型化工操作設備結構和工藝流程，運行相應avi文件，熟悉這些設備的工作狀況。2、操作自動化仿真實訓軟件，包括軟件的安裝、卸載、打開、退出、菜單選擇、實驗進入、頁面瀏覽、功能調用、數(shù)據(jù)修改等基本操作。3、啟動工藝流程，啟動閥門，讓水在所有貯槽內循環(huán)流動。調整閥門開度, 從儀表數(shù)字顯示、液面實際變化、指針動作和記錄曲線的變化看調節(jié)效果。六、綜合題。1、指出下列各圖所示控制系統(tǒng)的被控對象、被控變量、操縱變量及兩種以 上可能的干擾。(a)(b)蒸汽(c)(d)(e)2、某換熱器的溫度控制器系統(tǒng)方塊圖如下圖所示。系統(tǒng)的被控變量為出口 的物料溫度，要求保持在 2

5、00士 2C,操縱變量為加熱蒸汽的流量。采用的控制 儀表為DDZ皿電動單元組合式儀表。涮罐、變送.卜(1) 說明圖中R、E、Q C F所代表的專業(yè)術語內容(2) 說明Z、I、P的信號范圍。(3) 選用合適的測溫元件。(4) 氣動執(zhí)行器的輸入輸出各是什么物理量。第二單元 過程控制系統(tǒng)基本概念系統(tǒng)結構（10%）一、填空題。1、用來描述控制系統(tǒng)結構的圖形有 圖和 圖2、儀表位號包括 和 兩部分，其中前一部分表示該儀表的，后一部分表示它的 。3、在帶控制點工藝流程圖上，儀表位號PI-103 表示該儀表是位于第工段的第 塊具有_功能的壓力儀表；儀表位號 FIC 表示該儀表是具有 功能的 _儀表；儀表位號

6、 LRC-210 表示的含義是 。4、自動控制系統(tǒng)的核心是 _，它有個輸入量， 個輸出量，該輸出量將驅動儀表 。5、 表示控制系統(tǒng)結構的方塊圖中，每一個方塊代表系統(tǒng)的 ，每一條線段表示 。6、 DDZ-皿儀表的標準統(tǒng)一信號是 的電流或的電壓。7、如果系統(tǒng)要求實現(xiàn)的功能很多，則表示這些功能的字母應按 順序排布在表示儀表的圓圈內。8、請寫出下列字母在儀表位號中作為第一位字母時的功能： T、P、 F、 L、 A。9、請寫出下列字母在儀表位號中作為后續(xù)字母時的功能： T、R、 I 、 C、 A、 Q、 S。10、字母 R 和 I 在儀表位號中出現(xiàn)的要求是 ，字母S和A在儀表位號中出現(xiàn)的要求是 。二、判

7、斷題。()1、FR101中的F代表流量，R代表顯示。( )2、在帶控制點工藝流程圖上，儀表位號 TRC-103 表示該儀表是一塊 溫度指示、記錄、控制儀表。( )3、用來描述控制系統(tǒng)結構的圖形有帶控制點工藝流程圖和接線圖。( ) 4、過程控制系統(tǒng)一般由控制器、執(zhí)行器、被控對象和測量變送器組 成。()5、TR101中的TR代表儀表功能，101代表儀表位置。( )6、系統(tǒng)方塊圖中信號線的方向的固定的。三、選擇題。1、面哪個符號代表孔板。A ) FVB ) FTC)FY2、面哪個符號代表調節(jié)閥A ) LVB ) LTC)D)FELC3、FRCSA10中 FRCSA表示(D)LR(A) 流量記錄調節(jié)聯(lián)

8、鎖報警(B) 流量顯示聯(lián)鎖報警控制(C) 流量調節(jié)顯示記錄聯(lián)鎖四、問答題1、過程控制系統(tǒng)主要有哪些環(huán)節(jié)組成？有哪幾種圖形可以用來描述一個過 程控制系統(tǒng)的組成？2、何為簡單控制系統(tǒng)？試畫出簡單控制系統(tǒng)的方塊圖。3、舉例說明儀表位號由哪兩部分構成？各部分的字母或數(shù)字分別表示什么 意思？4、用兩種不同敘述方法說明儀表位號TRCA-203、PI-106 、 LCSA-108 及FICQ-201的含義。5、參考教材其他章節(jié)及附錄，自選設備分別繪制溫度、壓力、流量、液位 和成分控制系統(tǒng)帶控制點工藝流程圖各一個。五、操作題。1 、打開仿真軟件，進入實驗三，在“流程圖頁”找出貯槽液位控制系統(tǒng)的 四個環(huán)節(jié)并記下

9、來，再將該系統(tǒng)的結構畫成方塊圖。2、打開實驗三的“曲線圖頁” ，寫出該頁右下方所有字母組合的含義。3、仍在實驗三的“曲線圖頁” ，讀出水槽 2 液位在操作課上課 30分鐘時的 具體值。六、綜合題。1 、按要求畫出下述各簡單控制系統(tǒng)。（1 ）對象為貯槽，被控變量為貯槽液位，操縱變量為介質出口流量。（2）對象為貯槽，被控變量為貯槽液位，操縱變量為介質進口流量。（3）對象為氣體貯罐，被控變量為貯罐壓力，操縱變量為氣體出口流量。（4）對象為離心泵出口管道，被控變量和操縱變量均為泵出口物料流量。（5）對象為加熱爐，被控變量為被加熱物料出口溫度，操縱變量為燃料進口流量，要求對被控變量進行顯示、記錄、控制和

10、報警（6）對象為鍋爐汽包，被控變量為汽包液位，操縱變量為給水流量。2、下圖為一換熱器溫度自動調節(jié)系統(tǒng)原理示意圖。TT為溫度變送器，TC為溫度調節(jié)器。（1）試畫出該控制系統(tǒng)的方框圖。（2）指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控量、調節(jié)量、給定值以及擾動因素各 是什么？（3）當冷物料流量突然增大后，試分析該系統(tǒng)是如何來實現(xiàn)自動控制的？第2題圖第3題圖3、上圖為一鍋爐汽壓自動調節(jié)系統(tǒng)原理示意圖，試:（1）畫出該控制系統(tǒng)的方框圖。給定值以及擾動因素（2）指出該系統(tǒng)中的被控對象、被控量、調節(jié)量、各是什么?（3）當蒸汽流量突然增大 D后，試分析該系統(tǒng)是如何來實現(xiàn)自動控制的?第三單元 過程控制系統(tǒng)基本概念系統(tǒng)類型及質

11、量評價（10%）一、填空題。1、 常見的過程控制系統(tǒng)的過渡過程有 、 、和發(fā)散等幾種型式。2、 過程控制系統(tǒng)正常工作時的衰減比一般在 的范圍。3、 對定值系統(tǒng)進行參數(shù)整定時，其衰減比應靠近 。4、衰減比為 4： 1 的系統(tǒng)，其過渡過程曲線在同一個方向上有很明顯的個波峰，衰減比為 10：1 的系統(tǒng)，其過渡過程曲線在同一個方向上有 很明顯的 個波峰。5、 按照被控變量分類，化工生產過程常見的系統(tǒng)有 、壓力、 和物位系統(tǒng)等。6、 按照給定值分類，系統(tǒng)可分為定值系統(tǒng)、 和程序系統(tǒng)。二、判斷題。（ ） 1、按照給定值分類，自動控制系統(tǒng)分為溫度、壓力和物位系統(tǒng)等。（ ） 2、描述控制系統(tǒng)性能的指標有最大偏

12、差、超調量、過渡時間等。（ ）3、衰減比為 4：1 的系統(tǒng)，其過渡過程曲線在同一個方向上有兩個很 明顯的波峰。（ ） 4、按照被控變量分類，化工生產過程常見的系統(tǒng)有溫度、壓力、成 分和物位系統(tǒng)。三、選擇題。（A）定值（B）程序（C）隨動（D）串級2、調節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是對調節(jié)系統(tǒng)最基本的要求，穩(wěn)定調節(jié)過程的衰減比 n 應是（ ）。（ A） n=0（ B） 0<n<1（ C） n=1（ D） n>13、 恒值（定值）調節(jié)系統(tǒng)、程序調節(jié)系統(tǒng)、隨動調節(jié)系統(tǒng)是按（）來劃 分的。（A）按自動調節(jié)系統(tǒng)的結構（B）按自動調節(jié)系統(tǒng)的特性（C）按給定值變化的規(guī)律4、 調節(jié)系統(tǒng)的穩(wěn)定性是通過（）指

13、標的大小來判定的。（A）振蕩周期（B）余差（C）衰減比5、 定值調節(jié)系統(tǒng)是一個（）調節(jié)系統(tǒng)。（A）開環(huán)（B）閉環(huán)（C）隨動6、（ ）是測試系統(tǒng)常用的輸入信號。 （現(xiàn)在也有人認為是脈沖信號）（A）正弦（B）階躍（C）斜坡（D）拋物線四、問答題。1、什么是過渡過程？生產過程中可能出現(xiàn)的過渡過程有哪些？請畫出它們 的曲線圖。2、過程控制系統(tǒng)按其基本結構有可分為哪幾類？其閉環(huán)控制系統(tǒng)中按其設 定值的不同可分為哪幾類？按照被控變量不同又可分為哪幾類？簡述每種形式 的基本含義。3、衰減振蕩過程的品質指標有哪些？各自的含義是什么？五、操作題。按照仿真軟件實驗三的投運要求投運貯槽液位控制系統(tǒng)。待系統(tǒng)穩(wěn)定（記

14、錄曲線在一段時間內保持水平）后，通過改變給定值的方法給系統(tǒng)一個干擾， 等過渡過程結束后，記錄下兩個水槽的液位曲線，并分別計算它們的最大偏差、 超調量、衰減比、峰值時間、調整時間、振蕩周期和余差。六、綜合題。1、下圖是某液位控制系統(tǒng)在流量干擾出現(xiàn)后液位變化的過渡過程曲線，其 中t pi=3min, tp3=9min。指出其給定值，并計算最大偏差、超調量、衰減比、峰 值時間、振蕩周期和余差，估計調整時間。10時間/nnn1050103010201000時 iBl/ninu液位Ann ,2、下圖是某溫度控制系統(tǒng)的溫度記錄曲線圖，試寫出最大偏差、衰減比、余差和振蕩周期，如果工藝上要求控制溫度為（40士

15、 2）C，那么該控制系統(tǒng)能否滿足工藝要求？第四單元過程控制的簡單控制方案基本環(huán)節(jié)（對象和測量變送器）（5%）一、填空題。1、 過程控制系統(tǒng)被控對象的特性可以用三個參數(shù)來描述， 分別為、和，其中屬于靜態(tài)特性的參數(shù)是 屬于動態(tài)特性 的參數(shù)是。（填入參數(shù)名稱和字母）2、單個水槽液位對象的特性參數(shù)大約為K=, T=,T。3、 對象放大倍數(shù)K=10表示對象的輸入信號變化 單位時，其輸出將變化 單位；或者說控制系統(tǒng)的 量變化一個單位時，其量將變化10個單位。4、 對象的特性曲線是在對象的 量產生階躍變化后， 變量隨時間變化的曲線。5、 對象的滯后包括 口 部分。*6、流量系統(tǒng)因為因為有高頻噪聲一般不采用

16、控制規(guī)律。*7、有脈動信號的系統(tǒng)應使用 、電解電容等方法進行濾波。*8、熱電阻不宜安裝在、 、 地方。*9、被控變量真實值比測量值的幅值 ，滯后時間。二、判斷題。（）1、系統(tǒng)被控對象具有放大系數(shù)、時間常數(shù)和滯后等特性，其中放大系 數(shù)屬于靜態(tài)特性參數(shù)。)2、對象的滯后時間越大越好。)3、對象的特性曲線又叫做反應曲線、飛升曲線。)4、一階對象的特性曲線就是一階微分方程的解隨時間變化的規(guī)律。)5、對象的容量滯后和純滯后可以完全區(qū)分開來，因而可以采取不同的措施減小或消除。* ( ) 6、成分參數(shù)因為滯后和精度等原因一般不在線控制。* ( ) 7、套筒熱電偶比不帶套筒的熱電偶時間常數(shù)小，所以更好用。二、

17、選擇題。1、無自衡能力對象的動態(tài)特性表現(xiàn)為()的特性。(A) 慣性環(huán)節(jié)(B) 積分環(huán)節(jié)(C) 微分環(huán)節(jié)2、被控對象具有K、T、，等特性，其中()為靜態(tài)特性。(A) K(B) T(C)3、熱工對象的時間常數(shù)越大，其慣性(A)越大(B)越小(C)二者無關4、對象的()特性參數(shù)越小越好。(A) K(B) T(C)*5、下列化工參數(shù)中()的時間常數(shù)和滯后時間最大。(A) T(B) P(C) F(D) L四、操作題。打開仿真軟件實驗一，測試兩個水槽的特性，并記錄各特性參數(shù)值。具體操 作過程請參見自動化仿真實訓指導書的說明。五、綜合題。1、繪制一、二階對象的特性曲線，標明三個特性參數(shù)。2、什么是容量滯后和

18、純滯后？分別是怎么形成的？3、二階及以上階次對象近似為一階特性時其曲線應如何處理？傳遞函數(shù)應 如何寫？4、寫出一、二階對象的微分方程、傳遞函數(shù)數(shù)學模型，繪制它們的傳遞函 數(shù)方塊圖。5、兩個貯槽除面積外其余參數(shù)相同，設置控制系統(tǒng)也系統(tǒng)，如下圖所示。 試比較這兩個對象K、T、.數(shù)值的大小。Q人6、什么是有自衡特性和無自衡特性？舉例說明*7、造成溫度系統(tǒng)信號延遲的原因有哪些？采取什么措施可以有效解決這些 信號延遲問題?注：帶*號的為“測量變送環(huán)節(jié)”練習題。第五單元 過程控制的簡單控制方案基本環(huán)節(jié)（執(zhí)行器）（5%）一、填空題。1、 執(zhí)行器的流量特性有 、快開和 特性等。2、 閥門定位器具有 、等作用。

19、3、若串聯(lián)管路系統(tǒng)的 s 值為 0.9 ，則現(xiàn)場需要線性閥時，應訂購 閥。4、 電氣轉換器是將 信號轉換為相應 的信號的一種裝置。5、鍋爐產汽用于發(fā)電，為了保護汽輪機不被損壞，鍋爐上應設置 控制系統(tǒng)，其給水閥應選擇 型式。6、 閥門定位器具有 、等作用，是經常使用的一個系統(tǒng)配件。7、 檢測端安全柵的作用是 。&若串聯(lián)管路系統(tǒng)的阻力比系數(shù) s = 0.5，則購買的對數(shù)流量特性控制閥特 性會畸變?yōu)?流量特性。9、 按所使用的能源分類，執(zhí)行器可分為 執(zhí)行器、 執(zhí)行器和執(zhí)行器。10、氣動薄膜調節(jié)閥的結構包括兩部分即 機構和控制機構（又叫控制閥或調節(jié)機構） ，其中后一部分的名稱經常用來代替 環(huán)節(jié)

20、，是因為這種類型的儀表是這個環(huán)節(jié)中使用最多的儀表。11、 執(zhí)行器的開閉型式有 和兩種。12、氣動執(zhí)行器的優(yōu)點有 、等。13、通過對控制閥流量特性的選擇可部分或全部補償 的非線性。二、判斷題。( ) 1、氣動薄膜調節(jié)閥可以在小開度長期正常工作。( ) 2、執(zhí)行器的流量特性中使用最廣泛的是對數(shù)流量特性。( ) 3、為了防止液體溢出，貯罐出水閥應選擇氣開型式。三、選擇題。1、直通單座調節(jié)閥不存在( )的特點。(A) 泄漏量小(B) 單體閥芯結構伐芯所受的不平衡力較大(C) 容易保持密閉，甚至安全切斷(D) 常用在閥前后壓差較大的場合2、 角型調節(jié)閥不存在()的特點。(A) 死區(qū)和渦流區(qū)較小，有較好的

21、“自潔”作用(B) 適用于高粘度、懸浮液、含顆料介質的流量調節(jié)(C) 閥體結構簡單(D) 閥關閉時，泄漏量較小3、 電氣轉換器的作用是將()。(A)電信號轉換成電信號(B)氣信號轉換為氣信號(C)電信號轉換為氣信號(D)氣信號轉換為電信號四、問答題。1、什么叫氣動執(zhí)行器的氣開式與氣關式？其選擇原則是什么？2 、試述電一氣轉換器及電氣閥門定位器在控制系統(tǒng)中的作用。3、氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？4、氣動執(zhí)行機構主要有哪幾種結構形式？各有什么特點?5、寫出五種控制機構的名稱。五、操作題。1、打開過程控制技術 學習工具包認識了解執(zhí)行器的類型、結構及運 行狀態(tài)。2、打開過程控制技術 學

22、習工具包了解各主要儀表生產廠家的情況， 上網查找這些廠家的網頁，將他們的網址添入收藏夾。在筆記本上記下三個國 內廠家、三個國外廠家的網址。3、了解各廠家生產的執(zhí)行器類型、名稱、結構、功能和主要參數(shù)，并記下 其中一種你感興趣的執(zhí)行器的全部資料。六、綜合題。1、為了不讓貯槽內液體溢出，請正確選擇下述兩圖中閥門的開閉型式。Q人2、合理選擇下述各圖中閥門的開閉型式及流量特性。月閥3 、氣動薄膜調節(jié)閥的下列組合結構會形成調節(jié)閥的何種開閉型式?第六單元 過程控制的簡單控制方案基本環(huán)節(jié)（控制器）（5%）一、填空題。1、控制器的正作用指其 值隨 值增加而增加的情況。3、 控制器的給定信號類型有 給定和 給定。

23、4、 溫度系統(tǒng)因為時間常數(shù)和滯后大通常采用 控制規(guī)律。5、 控制器的控制規(guī)律有雙位控制、 、和微分等規(guī)律。6、 比例控制規(guī)律的優(yōu)點是 。積分控制規(guī)律的優(yōu)點是 ，缺點是使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。7、 氣開閥的作用型式是 作用，在符號法中用 號表示。二、判斷題。（ ） 1、微分控制規(guī)律的優(yōu)點是超前控制，缺點是使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。（ ） 2、比例控制規(guī)律是控制器最基本的控制規(guī)律。（ ） 3、微分控制規(guī)律的優(yōu)點是消除余差，缺點是使系統(tǒng)穩(wěn)定性下降。（ ） 4、積分控制規(guī)律的優(yōu)點是超前控制。（ ） 5、符號法是用來確定控制器的正反作用型式的方法。（ ） 6、調節(jié)器的輸出值隨測量值增加而增加的稱為正作用。（ ）7、P

24、ID 調節(jié)器的三個重要參數(shù)是比例度，積分時間，微分時間。（ ） 8、當調節(jié)過程不穩(wěn)定時，可增大積分時間或加大比例度使其穩(wěn)定。（ ） 9、所有簡單控制系統(tǒng)的給定信號都是內給定。）10、測量變送環(huán)節(jié)的正反作用類型與其所在的系統(tǒng)無關三、選擇題。1、甲乙兩個動態(tài)特性完全相同的廣義調節(jié)對象，甲采用 PI 調節(jié)，乙采用 P調節(jié)，當比例度數(shù)值完全相同時(A)甲系統(tǒng)振蕩程度比乙劇烈(C)甲、乙兩系統(tǒng)振蕩程度相同蕩)。(B) 乙系統(tǒng)振蕩程度比甲劇烈(D) 甲系統(tǒng)不振蕩，乙系統(tǒng)劇烈振2、 調節(jié)系統(tǒng)中調節(jié)器正、反作用確定的依據(jù)是()(A)實現(xiàn)閉環(huán)回路的正反饋(B)實現(xiàn)閉環(huán)回路的負反饋(C) 系統(tǒng)放大倍數(shù)足夠大(D)

25、生產的安全性3、 流量控制系統(tǒng)一般采用()控制規(guī)律進行控制。(A)純比例(B)比例+積分(C)比例+微分(D)比例+積分+微分4、調節(jié)對象的容量滯后和純滯后不大，負荷常有較大波動，工藝又有無差 要求時，應采用( )。(A) P調節(jié)(B) PD調節(jié)(C) PID調節(jié)(D)PI 調節(jié)5、 在負荷變化較小，工藝上沒有提出誤差要求時可用()。(A)比例調節(jié)規(guī)律(B)比例積分調節(jié)規(guī)律(C)比例、積分、微分調節(jié)規(guī)律(D)比例，微分調節(jié)規(guī)律12、( )依據(jù)偏差是否存在來進行控制的。(A)雙作用(B)比例控制(C)積分控制(D)微分控制13、 PID 三作用調節(jié)器中的( )可以保證調節(jié)過程的穩(wěn)定性。(A) P

26、作用(B) I作用(C) D作用14、溫度簡單控制系統(tǒng)一般應采用()規(guī)律來進行控制。(A) P( B) PI( C)PD(D) PID四、問答題。1、試寫出PID控制器的輸入、輸出間的數(shù)學表達式，并說明 KP TI、TD各 有什么意義？2、 何為比例控制器的比例度、積分時間和微分時間？它們對系統(tǒng)的過渡過 程有何影響？3、下圖所示為兩條不同比例度的過渡過程曲線，試比較兩條曲線所對應比 例度的大小。4、下圖為兩條不同積分時間的過渡過程曲線，試比較兩條曲線所對應積分5、某控制系統(tǒng)中的PI控制器采用經驗湊試法整定控制器參數(shù)，如果發(fā)現(xiàn)在 擾動情況下的被控變量記錄曲線最大偏差過大，變化很慢且長時間偏離給定

27、值，試問在這種情況下應怎樣改變比例度與積分時間？6、符號法是干什么用的？簡述其內容及使用步驟。五、操作題。1、打開 過程控制技術 學習工具包認識了解控制器的類型、結構及運 行狀態(tài)。2、打開上次保存的各主要儀表生產廠家的網頁，了解各廠家生產的控制器 類型、名稱、結構、功能和主要參數(shù)，并記下其中一種你感興趣的控制器的全 部資料。3、打開仿真軟件，進入實驗二，按照自動化仿真實訓指導書的說明進 行操作，記錄所需曲線及參數(shù)，從結果得出結論，包括比例度、積分時間和微 分時間分別變化時對各質量指標的影響。特別提醒：注意發(fā)現(xiàn)操作中出現(xiàn)的問題及解決方法，記在筆記本上。記下純比例控制、比例積分控制和比例積分微分控

28、制三種情況下讓曲線出現(xiàn)4： 1的 PID 參數(shù)或參數(shù)組合。六、綜合題。1、設計氣體貯罐壓力控制系統(tǒng)或液體貯罐液位簡單控制系統(tǒng)。（1）畫出帶控制點工藝流程圖。（2）確定調節(jié)閥的流量特性和開閉型式。（3）確定調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律、內外給定和正反作用型式。（4）畫出該系統(tǒng)的接線原理方塊圖。2、設計蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)或離心泵出口管道物料流量控制系統(tǒng)。（1）畫出帶控制點工藝流程圖。2）確定調節(jié)閥的流量特性和開閉型式。(3) 確定調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律、內外設定和正反作用。(4) 敘述用臨界比例度法整定調節(jié)器參數(shù)的過程。(5) 敘述系統(tǒng)的工作過程。3、下圖為一反應器溫度控制系統(tǒng)，反應器內物料需要加熱，但溫度過高

29、， 會有爆炸危險，試確定控制閥的氣開、氣關型式和控制器的內外給定信號類型、 控制規(guī)律及正反作用型式。4、某控制器采用 DDZH皿型控制器，用臨界比例法度法整定參數(shù)。已測得S k=30% Tk=3min。試確定PI作用和PID作用的控制器參數(shù)。5、一臺DD皿型溫度比例控制器，測量的全量程為 01000C。當指示值 變化100C，控制器比例度為80%求相應的控制器輸出將變化多少？6、 一臺DD皿型液位比例控制器，其液位的測量范圍為 01.2m,若指示 值從0.4m增大到0.6m，比例控制器的輸出相應從5mA增大到7mA試求比例控 制器的比例度及放大系數(shù)。第七單元 過程控制的簡單控制方案基本操作（1

30、0%）一、填空題。1、整定控制器參數(shù)時，將 PID 各參數(shù)加到控制器上的順序是 。2、按照直接指標原則選出的被控變量一般有 ，按照間接指標原則選出的被控變量一般有 。3、控制系統(tǒng)控制通道的放大倍數(shù)比擾動通道的放大倍數(shù)要 。4、 檢測端安全柵的作用是 。5、 配電器的作用有 、等。6、 控制系統(tǒng)擾動通道的時間常數(shù)比控制通道的時間常數(shù)要 。7、系統(tǒng)投運的目的是 。二、判斷題。（ ） 1、按照間接指標原則選出的被控變量一般有溫度、壓力、流量等。（ ）2、整定控制器參數(shù)時，將 PID 各參數(shù)加到控制器上的順序是先 P 后 I 最后 D。（ ） 3、臨界比例度法可適用于任何系統(tǒng)的控制器參數(shù)整定。（ ）

31、4、整定控制器參數(shù)中，將各參數(shù)加到控制器時應從弱往強加。（ ） 5、系統(tǒng)之間的關聯(lián)都會讓系統(tǒng)工作質量變差，所以都應該避免。三、問答題。1、什么是控制通道和擾動通道？不同通道的特性參數(shù) （心T。、T O和Kf、Tf、T f）對控制質量有什么不同的影響？2、任意畫出一個流量控制系統(tǒng)和一個壓力控制系統(tǒng)。四、操作題。1、從教材、圖書館和網絡查找所需儀表及配件，組成一個液位控制系統(tǒng)、 一個流量控制系統(tǒng)和一個溫度兩種系統(tǒng)，繪制它們的接線原理方塊圖和接線圖， 上交給任課老師。提醒：注意儀表的性價比。2、打開仿真軟件，進入實驗三，按照自動化仿真實訓指導書的說明進 行系統(tǒng)的投運，然后用衰減曲線法對系統(tǒng)進行參數(shù)整

32、定，最后將系統(tǒng)狀態(tài)微調 至理想狀態(tài)等待老師檢查。五、綜合題。有流量和溫度簡單控制系統(tǒng)，都采用衰減曲線法整定控制器參數(shù)，得衰減比例度S S= 20%,衰減周期Ts=10min,試分別計算兩系統(tǒng)實際工作時的 PID參數(shù)第八單元 過程控制的復雜控制方案串級控制系統(tǒng)（20%）一、填空題。1、 復雜控制系統(tǒng)包括串級、均勻、 、 、選擇性系統(tǒng)等類型。2、 串級控制比簡單控制的速度 。3、 串級系統(tǒng)兩個回路的投運原則是 。二、判斷題。（ ） 1、串級系統(tǒng)的主回路是定值系統(tǒng)，而副回路是隨動系統(tǒng)。（ ） 2、串級調節(jié)系統(tǒng)進行參數(shù)整定時，應先整定主回路，再整定副回路。三、選擇題。1、串級系統(tǒng)之所以比簡單系統(tǒng)快，主

33、要是因為（ ）。（A）有兩個控制器（B）副回路的存在（C）系統(tǒng)結構復雜了（ D）有兩個測量變送器2、 串級系統(tǒng)投運時，兩個回路的投運順序是（）。（A）先主后副（B）先副后主（C）同時投運（D）隨便四、問答題。1、什么是復雜控制系統(tǒng)？它在所有控制系統(tǒng)中大約占多大的比重？2、串級控制系統(tǒng)有哪些特點？主要用在哪些場合？畫出其控制系統(tǒng)的一般 方塊圖五、操作題。1、從教材、圖書館和網絡查找所需儀表及配件，組成一個溫度流量串級 控制系統(tǒng)，繪制接線原理方塊圖和接線圖。2、打開仿真軟件，進入實驗四，按照自動化仿真實訓指導書的說明進 行系統(tǒng)操作，將該實驗的第一部分完成交給老師檢查。特別提醒：因為串級系統(tǒng)投運過程

34、中，主副控制器的連接較難操作，所以在 資料包中有單獨的文件作指導叫做“串級系統(tǒng)投運步驟” ，請同學們參考后先商 量再操作，不確定之處問指導老師。六、綜合題。1、設計精餾塔塔釜溫度和供熱蒸汽壓力串級控制系統(tǒng)。要求對兩個被控變 量都有控制室顯示、記錄。（1）畫出帶控制點工藝流程圖及方框圖。（2）確定調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律、內外設定和正反作用。（3）畫出系統(tǒng)進行方案實施的原理方框圖和原理接線圖。2、設計加熱爐物料出口溫度和燃料進口壓力串級控制系統(tǒng)。（1）畫出帶控制點工藝流程圖及方框圖。（2）確定調節(jié)器的調節(jié)規(guī)律、內外設定和正反作用。3、在精餾塔上畫出塔頂壓力簡單控制系統(tǒng)、塔釜溫度和供熱蒸汽壓力串級 控制系

35、統(tǒng)。4、某溫度壓力串級控制系統(tǒng)采用兩步法整定控制器參數(shù)，測得4：1 衰減過程的參數(shù)為S si= 8%, Tsi= 100s; S s2=40% Ts2=10s。試確定主、副控制器 實際工作時的 PID 參數(shù)值各是多少。5、指出下圖所示控制系統(tǒng)的被控對象、被控變量、操縱變量及兩種以上可能的干擾丿壬藝介質第九單元 過程控制的復雜控制方案均勻、比值、分程、前饋和選擇性控制系統(tǒng)（ 10）一、填空題。1、 反饋控制比前饋控制的速度 。2、加入了積分控制作用的控制器，若其輸入端偏差總是存在，而輸出端開環(huán)，則該輸出端信號重新投入使用時會產生 現(xiàn)象，導致閥門切換延遲，可采取 、 和 等措施進行防止。3、 均勻

36、控制系統(tǒng)的結構與其它類型系統(tǒng) 同，控制器參數(shù)值 同。4、 反饋控制過程又稱為按 補償?shù)目刂七^程。5、 選擇性系統(tǒng)中選擇器LS的作用是。6、 前饋系統(tǒng)的結構是 環(huán)的，而反饋系統(tǒng)的結構是 環(huán)的。7、 前饋系統(tǒng)按照全補償?shù)脑瓌t或不變性的原則進行工作，即 。8、實現(xiàn)兩個或兩個以上的參數(shù)按一定比例關系變化的控制系統(tǒng)稱為控制系統(tǒng)。9、 一個簡單液位系統(tǒng)被調成均勻控制時，其比例度值應比先前 。10、 單純前饋控制系統(tǒng)的輸入信號是 ，而不是被控變量。11、將其他類型的控制系統(tǒng)調節(jié)成均勻系統(tǒng)時，不需要改變系統(tǒng)的，只需要改變系統(tǒng)的 即可。12、將其他類型的控制系統(tǒng)調節(jié)成均勻控制的關鍵是二、判斷題。（ ） 1、均勻

37、控制系統(tǒng)的結構與其它類型系統(tǒng)相同，但控制器參數(shù)值不同。（ ） 2、均勻控制系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的區(qū)別在于結構。（ ） 3、簡單控制系統(tǒng)包括串級、均勻、前饋、選擇性系統(tǒng)等類型。（ ） 4、三沖量液位控制系統(tǒng)一般用來控制精餾塔液位。（ ） 5、前饋系統(tǒng)控制器與反饋系統(tǒng)控制器的運算相同。（ ） 6、前饋系統(tǒng)按照全補償原理進行工作，所以單獨使用即可完成工藝要 求。三、選擇題。1、某管式加熱爐工作時，工藝要求用煤氣與燃料油加熱使被加熱介質出口 溫度保持恒定。為節(jié)約燃料，要求盡量采用煤氣供熱，只有當煤氣氣量不夠時 才以燃料油作為補充。該溫度控制系統(tǒng)應設計成（ ）控制方案。（A）簡單（B）串級（C）前饋（D）分程

38、2、下列控制系統(tǒng)中， （ ）是開環(huán)控制。（A）定值控制（B）隨動控制（C）前饋控制（D）反饋控制3、下列哪項不是均勻系統(tǒng)與其他類型系統(tǒng)的區(qū)別（）。（A）結構（B）控制目的（C）控制規(guī)律（D）被控變量4、將某簡單控制系統(tǒng)調成均勻控制系統(tǒng)后，其積分時間應變（）。（A）大（B）?。–）和先前的值差不多（D）視具體情況而定）系統(tǒng)5、下列比值系統(tǒng)中，物料間的比值系數(shù)會隨擾動變化的是（A）開環(huán)（B）單閉環(huán)（C）雙閉環(huán)（D）變比值6、下列各項中哪一項不是前饋控制和反饋控制的區(qū)別？（）（A）控制規(guī)律（B）被控變量（C）結構型式（D）控制速度7、（）是分程控制系統(tǒng)中必用的配件。（A）安全柵（B）配電器（C）電氣

39、轉換器（D）閥門定位器&分程調節(jié)系統(tǒng)是由（）調節(jié)器的輸出信號控制（）調節(jié)閥的調節(jié)系統(tǒng)。（A） 臺兩臺以上（B）兩臺 一臺（C） 一臺據(jù)實際而定數(shù)量（D）兩臺兩臺以上9、氮肥生產中需要 CO2氣體，采用水蒸汽和煤氣按下列反應式進行生產， 此時設置比值控制系統(tǒng)將更為高效，若沒有特殊要求，該比值系統(tǒng)中主動物料 應為（）。H2O CO 二 CO2 h2（A）水蒸汽（B）煤氣（C） CO（ D） H2四、問答題。1、均勻控制系統(tǒng)的目的和特點是什么？簡述均勻控制系統(tǒng)的控制方案。2、什么是前饋控制系統(tǒng)？它有什么特點？3、前饋控制主要形式有哪幾種？主要應用在什么場合？4、什么叫比值控制系統(tǒng)？分別繪制各

40、種類結構比值控制系統(tǒng)的結構圖，簡 述它們的特點5、在分程控制系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)閥門只接受一半的標準信號卻能走完全程?6、選擇性控制系統(tǒng)為何容易出現(xiàn)積分飽和？可以采取哪些措施加以防止？五、操作題。打開仿真軟件，分別進入實驗五、六、七，按照自動化仿真實訓指導書 的說明進行操作，完成各實驗的要求，書寫實驗報告上交任課老師處。六、綜合題。1、繪制冷凝器被冷卻物料出口溫度與冷凝器內液氨液位選擇性控制系統(tǒng)帶 控制點工藝流程圖。2、指出下圖所示前饋控制系統(tǒng)的被控對象、被控變量、操縱變量及兩種以 上可能的干擾，并畫出其方框圖。3、畫出下列均勻控制系統(tǒng)的方塊圖，指出各系統(tǒng)的被控變量SPFY去下一精a*塔4、指出下

41、圖所示選擇性控制系統(tǒng)在正常工況和非正常工況下的被控對象、被控變量、操縱變量及兩種以上可能的干擾分別是什么5、說出下圖所示系統(tǒng)的類型名稱，并繪制其方框圖6、畫出單閉環(huán)比值控制系統(tǒng)結構圖及結構方塊圖。7、某化學反應器，為了控制其溫度，在其夾套內通入蒸汽進行加熱，通入 冷水進行降溫。畫出分程系統(tǒng)圖，并確定蒸汽閥和冷水閥的開閉型式及控制器 的正反作用。&指出下圖所示均勻控制系統(tǒng)的被控對象、被控變量、操縱變量及兩種以 上可能的干擾9、下圖為一反應器的控制方案。Q、QB分別代表進入反應器的兩種物料 A、B的流量。試問:(1)(2)6這是系統(tǒng)中的主物料和從物料各是什么?(3) 如果兩控制閥均選氣開式

42、，試決定各控制器的正反作用(4) 試說明系統(tǒng)的控制過程。10、寫出下列各圖所示控制系統(tǒng)的名稱進料11、 某溫度-壓力串級控制系統(tǒng)采用兩步法整定控制器參數(shù)，測得4: 1衰 減過程的參數(shù)為 S si = 8%, Tsi = 100s; S s2=40% Ts2=10s。試確定主、副控制 器實際工作時的PID參數(shù)值各是多少。12、某貯罐裝有油品，為防止油品與空氣中的氧氣接觸氧化變質或引起爆炸，貯罐采用密封結構與外界隔絕。但伴隨的問題是，當物料輸出時，罐內壓力下 降，在外部大氣壓的作用下，可能將貯罐吸癟。因此，工藝上在罐頂封裝氮氣， 并始終保持罐內壓力呈微正壓。這樣在貯存物料時，將氮氣排出，而出料時，

43、 則補充氮氣，以保證貯罐正常工作。請設計分程控制系統(tǒng)，繪制帶控制點工藝 流程圖，選擇閥門開閉型式并確定其分程關系。13、通過對換熱器溫度的反饋和前饋控制過程比較兩種控制方案的不同之 處，將結果填入下表。比較項目反饋前饋對前饋的評價克服干擾時間反應速度針對性克服干擾數(shù)目結構特點穩(wěn)定性輸入信號控制過程控制器控制規(guī)律使用方式第十單元 過程控制系統(tǒng)的應用離心泵、換熱器、精餾塔、鍋爐、化學反應器的控制方案（ 10）一、填空題。1、 常見化工設備有 、 、和等。2、 離心壓縮機的壓力控制可采用簡單控制方案和 控制方案。3、 鍋爐汽包液位的前饋控制方案有單沖量、 和 控制方案。4、 列管式換熱器的溫度控制可

44、采用 控制方案和 控制方案。二、判斷題。（ ） 1、換熱器的溫度控制可采用簡單控制方案和前饋控制方案。（ ） 2、鍋爐工作中最重要的參數(shù)是溫度。（ ） 3、精餾塔工作中最重要的指標是產品成分，所以一定要設計直接成分 控制系統(tǒng)。三、選擇題。1、某管式加熱爐工作時，工藝要求用煤氣與燃料油加熱使被加熱介質出口 溫度保持恒定。為節(jié)約燃料，要求盡量采用煤氣供熱，只有當煤氣氣量不夠時 才以燃料油作為補充。該溫度控制系統(tǒng)應設計成（ ）控制方案。（A）簡單（B）串級（C）前饋（D）分程2、鍋爐煙氣分析時通常用煙氣中的（ ）含量來代表過?？諝庀禂?shù)的大小。（A）二氧化碳（B）二氧化硫（C）氮氣（D）氧氣3、下列哪

45、類設備上均勻控制系統(tǒng)使用最多？（）（A）加熱爐（B）離心泵（C）精餾塔（D）反應器四、綜合題。1、如圖所示為某精餾塔的一部分工藝流程，且知下一塔塔壓波動較大，試 設計控制系統(tǒng)，畫出控制系統(tǒng)。精憾塔2、畫出鍋爐汽包液位控制的兩種多沖量控制方案。3、畫出列管式換熱器的兩種溫度控制方案。4、指出下圖所示精餾塔上設置的各控制系統(tǒng)的名稱、類型及作用5、畫出離心泵、加熱爐、氨冷器、化學反應器、精餾塔、鍋爐的工藝流程圖及典型控制系統(tǒng)各兩個注：本單元沒安排操作內容，因為相關內容作為隨堂訓練過多，在課程結束 后，會安排一次課程設計，選用企業(yè)實際應用的項目，將常見化工設備的控制 方案設計內容全部都包含進去，讓學生

46、分組完成。設計安排附后。本課程設計 內容也可作為課程開卷考試內容。附:課程設計（或開卷考試）一、設計說明?，F(xiàn)代教育技術建構主義學習方法的基本觀點認為，知識不是通過教師傳授得 到，而是學習者在一定的情境下，借助他人的幫助，利用必要的學習資料，通 過建構意義的方式而獲得；強調學生是認知的主體，教師只對學生的意義建構 起幫助和促進作用，并不要求教師直接向學生傳授和灌輸知識；認為“情境”“協(xié)作”、“會話”和“意義建構”是學習環(huán)境中的四大要素?；诖?，結合本 課程的特點，我認為要完成教學目標最好的方法就是，讓學生將實際工作中要 處理的事情從頭到尾親自做一遍，同時，為了讓學生能自主地、獨立地發(fā)現(xiàn)問 題、分

47、析問題和處理問題，我采用了建構主義學習方法來組織本課程在生產過 程自動化技術專業(yè)課程設計的全過程。二、設計過程具體安排第一步，是成立設計小組，目的是培養(yǎng)學生與人合作的精神和態(tài)度、健全的 心理品質和綜合運用各種知識和技能解決現(xiàn)場實際問題的能力，原則是自由組 合、合理搭配。為了達到上述目的，本設計過程要求學生每三人組成一個設計 小組，他們應各有所長，一人要非常熟悉自動控制系統(tǒng)設計的全部內容、方法 和過程，一人要能熟練使用電腦及至少一種演示軟件，剩下一人要具有較高的 書面和口頭表達能力，能將設計全過程用專業(yè)化的語言流暢地、條理清楚地敘 述出來，他們對一個控制系統(tǒng)的設計需用三種方式表達出來，即系統(tǒng)方案

48、設計、 電子文檔演示和撰寫設計報告及答辯。異質人群的組合協(xié)同學習，能取長補短。選組員之事可以在上次課結束時布置，且無特殊情況教師不要隨便改變學生自己定好的組合第二步，是布置任務，目的是對考試目標進行分析，原則是以課程教學大綱 為準。具體做法是，從本課程教學大綱所規(guī)定的總教學目標出發(fā)，將設計內容 分成幾個子目標，分別安排在不同的階段分配給不同特長的學生完成。第三步，是立題，目的是要確定每個設計小組所要設計的自動控制系統(tǒng)的被 控對象（生產上需要控制的設備、管道或過程）和系統(tǒng)類型，原則是自主選擇、 量力而行。設計所用的題目不象以前那樣是在固定的書面上出好的固定的題型 和內容，而是從實際生產過程中施工

49、時使用的帶控制點工藝流程圖上自主取得 的。這份圖包括了一個完整的生產過程所需的全部設備（最好能包含化工過程 所有常見被控對象）、管道及實際安裝的控制系統(tǒng)。這就是建構主義學習方法中 需要的“情境”，它包含了許多不同的應用實例和有關信息資料，能讓學生快速 進入到實際生產過程，根據(jù)自己的興趣、愛好去主動發(fā)現(xiàn)、主動探索，找到最 適合自己的學習環(huán)境。同時，為了培養(yǎng)學生的自主學習方式，我讓學生在已學 化工工藝、化工原理等知識的基礎上先通過自學和討論充分認識和理解上述工 藝流程，然后再對他們得出的結論進行綜合、整理和確認，這樣，他們在發(fā)揮 主動性的同時，能將所學知識充分進行外化，并能及時得到反饋信息。之后就

50、 可以要求學生從中選出適合自己能力的被控對象，再根據(jù)對象的特點從已學過 的控制系統(tǒng)中選出合適的類型，經教師確認合理后“立題”就算完成了。本步驟中教師應鼓勵學生在合理的基礎上盡量選擇自己似懂非懂的對象和 系統(tǒng)類型進行設計，這樣既不會讓學生覺得很難又能適當挖掘他們的潛力。第四步，是系統(tǒng)設計，目的是完成整個考試方案的主體工程，原則是理論與 實際相結合。首先，要求學生根據(jù)所選對象和系統(tǒng)類型的特點提出系統(tǒng)設計內 容框架（提綱）；然后再由老師對所有提綱進行綜合、糾正及補充，得出系統(tǒng)設 計必須包含的一般內容框架和每一種系統(tǒng)設計時可能需要處理的特殊內容；最 后，各小組中負責設計的同學就可以對上述框架內的每一細

51、節(jié)內容作具體設計 了。過程控制系統(tǒng)設計的內容一般應包括：1、畫出系統(tǒng)的兩種結構圖即帶控制點工藝流程圖和方框圖；2、選擇系統(tǒng)的被控變量和操縱變量；3、確定執(zhí)行器的流量特性和開閉型式；4、確定控制器的正反作用型式、控制規(guī)律和內外給定方式；5、儀表選型，確定并選擇包括輔助儀表在內的系統(tǒng)實施所需要的全部儀表；6、畫出系統(tǒng)實施用的原理方框圖和原理接線圖；7、選擇一種合適的參數(shù)整定方法并敘述用該法整定控制器的步驟（本步驟 要求在仿真軟件中進行實際操作） ；8、特殊情況的處理，如選擇性系統(tǒng)的選擇器、積分飽和，分程系統(tǒng)的分程 關系等。第五步，是設計內容的演示，目的是培養(yǎng)學生對所學知識的綜合運用能力。 操作中，允許學生任選一種可以演示的軟件如 PowerPoint 、Authorware 、Flash 等，且自己選擇或設計演示文檔的風格，只要能將系統(tǒng)設計所要求的內容在其 中反映出來就行。完成后，每一個同學在演示時都要求全體同學欣賞。由于很多電專業(yè)的學生本來就對電腦軟件很著迷，經常使用但是沒有目的， 所以，做演示文稿對他們來說是在快樂中學知識，演示時有很多同學觀看的場 面讓又他們很有