化工儀表自動化考試重點

.第一章自動控制系統(tǒng)的基本見解1、化工自動化的主要內容：自動檢測系統(tǒng)、自動信號和連鎖保護系統(tǒng)、自動控制及自動開停車系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)。2、自動控制系統(tǒng)能在沒人直接干涉的情況下，自動地除去各樣攪亂因素對工藝參數(shù)的影響，使它們素來保持在開初規(guī)定的數(shù)值上，保證生產(chǎn)保持在正?；蜃罴俚墓に嚥僮鳡顟B(tài)。3、自動控制系統(tǒng)的基本組成：被控對象及自動化妝置，其中自動化妝置又包括測量原件與變送器、控制器和履行器。4、自動控制系統(tǒng)的方塊圖：每個方塊都代表一個詳細裝置，方塊與方塊之間的連結代表方塊之間的信號聯(lián)系，方塊之間連結線的箭頭代表信號作用的方向。5、自動控制系統(tǒng)是擁有被控變了負反應的閉環(huán)系統(tǒng)。而自動檢測、自動控制等系統(tǒng)是開環(huán)系統(tǒng)。6、反應控制方式是按誤差進行控制的，其特點是無論什么原因使被控變量偏離希望值而出現(xiàn)誤差時，必然會產(chǎn)生一個相應的控制作用去減小或除去這個誤差，使被控變量與希望值趨于一致。7、按被控變量的給定值能否變化和怎樣變化分類，自動控制系統(tǒng)可分為定值控制系統(tǒng)、隨動控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。8、自動化領域中，把被控變量不隨時間而變化的平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的靜態(tài)；把被控變量隨時間變化的不平衡狀態(tài)稱為系統(tǒng)的動向。9、靜態(tài)是指系統(tǒng)中各信號的變化率為零，即信號保持在某一常數(shù)不變化，而不是物料不流動或能量不交換。10、自動控制系統(tǒng)在靜態(tài)時，生產(chǎn)還在進行，物料和能量仍舊有出入，但是平衡進行沒有改變就是了，這與習慣上所說的靜止是不同樣的。教育資料.11、系統(tǒng)由一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程，稱為系統(tǒng)的過渡過程。12、系統(tǒng)中過渡過程中，被控變量隨時間變化的。13、自動控制系統(tǒng)在階躍攪亂作用下的過渡過程的基本形式：非周期振蕩過程、衰減振蕩過程、等幅振蕩過程和發(fā)散振蕩過程。14、衰減振蕩的過渡過程的質量指標以下：最大誤差：被控變量偏離給定值的最大數(shù)值。超調量：被控變量偏離新的牢固值得最大數(shù)值。衰減比:前后相鄰兩個峰值的比。余差：當過渡過程終了時，被控變量所達到的新的牢固值與給定值之間的誤差。過渡時間：理論上是指從攪亂作用發(fā)生時刻起，到系統(tǒng)從頭成立新的平衡為止，過渡過程所經(jīng)歷的時間。P16-11（1）方塊圖以下：（2）被控對象為反應器；被控變量為反應器內溫度；控制變量為冷卻水流量；可能攪亂為A、B物料的流量、溫度、濃度、冷卻水的溫度、壓力及攪拌器的轉速等。P16-17何為階躍作用？為甚經(jīng)常采用階躍作用作為系統(tǒng)的輸入作用形式？答：階躍作用：在某一瞬時t0，攪亂突然地階躍式地加到系統(tǒng)上，并保持在這個幅度。采用階躍攪亂的原因：階躍攪亂比較突然，比較危險，對被控變量的影響也最大。如果一個控制系統(tǒng)可以有效戰(zhàn)勝階躍攪亂，對其他比較和緩的攪亂也必然很好地戰(zhàn)勝。階躍攪亂形式簡單，簡單實現(xiàn)，便于解析、實驗和計算。教育資料.P16-21答：最大誤差A=950-900=50℃；超調量B=950-908=42℃；衰減比n=B：B′=42：(918-908)=4.2：1；振蕩周期T=45-9=36min；余差C=908-900=8℃；過渡時間為47min；∵最大誤差=50℃＜80℃，∴知足工藝要求。P16-22答：（1）方塊圖：（2）被控對象：蒸汽加熱器；被控變量：出口物料溫度；控制變量：加熱蒸汽流量；可能的攪亂：進料流量、進料溫度、加熱蒸汽壓力等。（3）最大誤差A=81.5-81=0.5℃；衰減比n=B：B′=(81.5-80.7)：(80.9-80.7)=4：1；余差C=80.7-81=－0.3℃。第二章1、被控對象的特點：指被控對象輸入與輸出之間的關系。2、對象的輸入量擁有控制作用和擾動作用，輸入量是被控變量。3、對象特點的數(shù)學描繪稱為對象的數(shù)學模型。數(shù)學模型的表達式可分為非參量模型和參量模型兩大類。4、靜態(tài)數(shù)學模型描繪的是對象有靜態(tài)時的輸入量與輸出量之間的關系。5、動向數(shù)學模型描繪的是對象在輸入量改變此后輸入量的變化情況。6、對象的輸入變量至輸出變量之間的信號聯(lián)系稱為通道。7、控制作用至被控變量的信號聯(lián)系稱控制通道；攪亂作用至被控變量的信號聯(lián)系稱為攪亂通道。8、機理建模是經(jīng)過對對象或生產(chǎn)過程的內部運動機理的解析，依據(jù)對象中物理或化學變化教育資料.的規(guī)律，在忽略一些次要因素或做出一些近似辦理后推導出的對象特點方程。9、實驗建模是在所要研究的對象上，人為的施加一些輸入作用（輸入量），此后用儀表測取并記錄表征對象特點的物理量（輸出量）隨時間的變化規(guī)律，即獲取一系列實驗數(shù)據(jù)或實驗曲線，此后對這些數(shù)據(jù)或曲線進行必要的數(shù)據(jù)辦理，求取對象的特點參數(shù)，進而獲取對象的數(shù)學模型。10、系統(tǒng)鑒識：應用對象的輸入輸出的實測來決定其模型的的結果和參數(shù)。11、參數(shù)估計：在已知模型結果的基礎上，經(jīng)過實測數(shù)據(jù)來確定其中的某些參數(shù)，稱為參數(shù)估計。12、放大系數(shù)在數(shù)值上對象處于牢固狀態(tài)時的變化量與輸入的變化量之比。由于放大系數(shù)反應的是對象處于牢固狀態(tài)下的輸出與輸入之間的關系，因此是描繪對象的靜態(tài)特點參數(shù)。13、時間常數(shù)是指當對象收到階躍輸入作用后，被控變量假如保持初始速度變化，達到新的穩(wěn)態(tài)值所需的時間.(或當對象收到階躍輸入作用后，被控變量達到新的穩(wěn)態(tài)值得63.2%所需的時間）。時間常數(shù)反應被控變量變化快慢的參數(shù)，因此它是一個重要的動向參數(shù)。14、滯后時間是純滯后和容量滯后的總和。滯后時間是反應對象收到輸入作用后，輸出不可以馬上、快速變化的現(xiàn)象，它是描繪對象動向特點的參數(shù)。輸出變量的變化落伍與輸入變量的變化的時間稱為純滯后時間，它的產(chǎn)生一般由于介質的輸送或熱量的傳達需要一段時間惹起的。15、容量滯后：有些對象收到階躍輸入作用后，被控變量開始變化很慢，此后才漸漸加速，最后又變慢直至漸漸湊近牢固值。它一般由于物料或能量的傳達需要經(jīng)過必然的阻力而惹起的。P33-11已知一個對象特點擁有純滯后的一階特點，其時間常數(shù)為5，放大系數(shù)為10，純滯后時間為2，試寫出描繪該對象特點的一階微分方程式。解：一階微分方程式，T=5，K=10，τ=2。無滯后時為：5dy(t)y(t)dt又由于：y(t)y(t2)因此滯后時間為：5dy(tdtP33-14解：另輸入量x

10x(t)2)(t2)10()yxtQ，輸出量yToC∴放大系數(shù)K

y(150120)x(3.02.5)

60；又由圖（b)知純滯后時間2min無滯后時一階對象輸出表達式為：y(t)600.5(1et/T)；有滯后時一階對象輸出表達式為：y(t)600.（51e(t2)/T)。第三章1、相對百分誤差的定義：max100%max100%測量范圍的上限-測量范圍的下限A2、儀表的贊同誤差的定義：在規(guī)定的正常情況下贊同的相對百分誤差的最大值。儀表贊同的最大絕對誤差值max允100%允測量范圍的上限100%A測量范圍的下限3、儀表的精度等級值越小，則儀表的精度值等級越高。教育資料.4、立體：P35例1例25、變差的定義：變差最大絕對差值100%A6、選擇儀表時，儀表的變差不可以高出儀表的贊同誤差。7、按儀表的組成形式分類，儀表可以分為基地式儀表和單元組合儀表。QDZ氣動單元組合儀表DDZ電動單元組合儀表8、將被測參數(shù)變換為必然的便于傳達信號的儀表平時稱為傳感器；當傳感器的輸出為單元組合儀表中規(guī)定的標準信號時，平時稱為變送器。9、目前通用的標準信號：電流4-20mA;電壓1-5V，壓力。10、變送器的理想輸入特點：xxmin(ymaxymin)yminyxminxmax例：有一臺DDZ-Ш型兩線制差壓變送器，已知其測量范圍為20~100KPa，當輸入信號為40KPa時，變送器的輸出信號是多少？解：由目前通用的標準信號：電流4~20mA;電壓1~5V；壓力0.02~0.1MPa對應的DDZ壓差變送器的測量范圍是20~100KPa故當輸入信號為40KPa時對應的電流為8mA11、變送器的量程調整：目的是使變送器的輸出信號上限值與測量范圍的上限值相對應；它相當于改變了變送器輸入輸出特點的斜率，也就是改變變送器的輸出信號與輸入信號之間的比率系數(shù)，實質是改變了放大倍數(shù)。12、變送器的零點調整和零點遷移：目的是使變送器的輸入信號下限值與測量范圍的下限值相對應；零點調整使變送器的測量初步點為零，零點遷移是把測量的初步點由零遷移到某一正當（正遷移）或負值（負遷移）。實質是量程不變，測量范圍平移。13、絕對壓力、表壓、真空度的關系。P表壓P絕對壓力-P大氣壓力；P真空度-P表壓14、彈性式壓力計是將被測壓力變換成彈性元件變形的位移進行測量的。如彈簧管壓力計、膜式壓力計等。15、彈簧管壓力計中的測量元件是彈簧管，它把通入的壓力變換為自由端相應大小的位移。16、應變片式壓力傳感器是利用電阻應變原理制成的；壓阻式壓力傳感器是利用單晶硅的教育資料.壓阻效應而制成的。17、霍爾片式壓力傳感器是利用霍爾效應制成的，即利用霍爾元件將由壓力所惹起的彈性元件的位移變換成霍爾電勢，進而實現(xiàn)壓力的測量。18、力矩平衡式壓力變送器是一種典型的自平衡檢測儀表，它利用負反應的工作原理使儀表擁有較高的測量精度。DZZ-Ш型系列其輸出電流為4~20mA直流電流。19、力矩平衡式壓力變送器是按力矩平衡工作原理工作的。20、電容式壓力變送器是先將壓力的變化變換為電容量的變化，此后進行測量的。其輸出電流是4~20mA的直流電流。21、壓力計的采用：需要考慮儀表種類、儀表測量范圍和儀表的精度等級。例：某臺往來式壓縮機的出口壓力范圍是25~28MPa，測量誤差不得大于1MPa。工藝上要求就地察看，并能高低限報警，試正確選擇一臺壓力表，指出型號、精度與測量范圍。解：由于往來式壓縮機出口壓力脈動較大，因此選擇儀表的上限值為：P1Pmax228256MPa依據(jù)就地察看及能進行高低限報警的要求，由本章附錄一，可查的采用YX—150型電接點壓力表，測量范圍0~60MPa。由于由于251，故被測壓力的最小值不低于滿量程的1/3，這是贊同的。6031其他，依據(jù)誤差的要求，可算得贊同誤差為1.67%100%60精度等級為1.5級得儀表完好符合誤差要求。22、速度式流量計是一種測量流體在管道內的流速作為測量依據(jù)來計算流量的儀表；容積式流量計是一種以單位時間內所除去的流體的固定容積的數(shù)目作為測量依據(jù)來計算流量的儀表；壓差式流量計采用的是定節(jié)流面積、變差壓的流量測量方法；合用測量較大流量；是速度教育資料.式流量計。QKP轉子流量計采用的是恒壓降、叛亂流面積的流量測量方法；合用于小流量；是速度式流量計。出廠的轉子流量計是在工業(yè)基準狀態(tài)下用水或空氣進行刻度的，使用時一般需要對指示值進行修正。渦輪番量計是依據(jù)渦輪的旋轉速度隨流量的變化而變化的現(xiàn)象來測量流量的；是速度式流量計。差壓式液位變送器是利用容器內的液位改變時，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應改變的原理工作的。液位變送器在使用時可能需要進行零點遷移。比方P67-圖3-41P92-54.解：Pg(h1H)P0，Pgh2P0；PPP-gHg(h2h1)，當H=0時，Pg(h2h1)0，因此需要進行遷移，負遷移量是g(h2h1)。23、在電容器的兩極板之間，充以不同樣的介質時，電容量的大小也有所不同樣?？山?jīng)過測量電容量得變化來檢測液位、料位和兩種不同樣液體的分界面。核輻射式物位計是利用核輻射透過物位時，其強度隨物質層得厚度而變化的原理而工作的。熱電偶溫度計是以熱電現(xiàn)象為基礎的測溫儀表；適合于測量500度以上的高溫。24、熱電現(xiàn)象：取兩根不同樣資料的金屬導線A和B，將其兩頭焊在一同組成一個閉合回路，當兩個接點處的溫度不同樣時，閉合回路中就有熱電勢產(chǎn)生。25、中間導體定律：在熱電偶回路中接入第三種金屬導線對原熱電偶所產(chǎn)生的熱電勢數(shù)值并無影響，但必然保證引入線兩頭的溫度同樣。26、冷端溫度補償作用：冷端溫度補償是為認識決冷端溫度不為零的問題。由于工業(yè)上常用的各樣熱電偶的Et-t關系曲線是在冷端溫度保持為零的情況下獲取的，與他配套使教育資料.用的儀表也是依據(jù)這一關系曲線進行刻度的，而操作室的溫度經(jīng)常不是0度，這樣測量結果會有誤差，因此需要進行冷端溫度補償。27、熱電阻溫度計是利用金屬導體的電阻值隨溫度的變化而變化的特點進行溫度測量的。合用于測量500度以下的中低溫。28、采用三線制接法：從熱電阻引出三根導線，其中與熱電阻兩頭相接的兩根導線分別接入橋路的兩個相鄰橋臂上，而第三根導線與穩(wěn)壓電源的負極相連。采用三線制接法后，由于環(huán)境溫度的變化而惹起連結導線電阻的變化，可以相互抵消一部分，進而減少了連接導線電阻對測量結果造成的誤差。P91-21.某壓力表的測量范圍為0~1MPa，精度等級為1級，試問此壓力表贊同的最大絕對誤差是多少？若用標準壓力計來校驗該壓力表，在校驗點為0.5MPa時，標準壓力計上讀數(shù)為0.508MPa，試問被校壓力表在這一點能否符合1級精度，為什么?解：最大絕對誤差max=（1-0）×1%=0.01（MPa）在校驗點為0.5MPa處，校驗獲取的絕對誤差為=0.008（MPa）＜0.01（MPa）故在該校驗點符合1級精度。P91-23.解：（1）測量范圍為0~1.6MPa，精度為1級的壓力表，有：允max允100%1%max允A1%(1.60)1%0.016(MPa)A而已知工藝上贊同的最大絕對誤差為：0.01MPa<0.016MPa,不知足工藝誤差要求。（2）測量范圍為0~1.0MPa，精度為1級的壓力表有：允max允100%1%max允A1%（1.0-0)1%0.01(MPa)A而已知工藝上贊同的最大絕對誤差為0.01MPa，因此知足工藝要求。教育資料.P91-26.解：（1）最大絕對誤差max100%0.40.385100%0.9375%1.5%，相對百分誤差A1.60變差又稱回差，是指儀表在上行程和下行程的測量過程中，同一被測變量所指示的兩個結果之間的偏差。最大絕對差值max100%0.3850.4051.25%1.5%，變差1.6100%A0因此該表符合1.5級精度。（2）由于主管壓力比較牢固，且有：Pmax測1.0MPa2P上限21.61.1MPa；Pmin測0.8MPa1P上限11.60.53MPa.故測3333量范圍符合要求。第四章1、數(shù)顯儀表平時包括信號變換、前置放大、非線性校正或開方運算、模/數(shù)變換、標度變換、數(shù)字顯示、電壓/電流變換及各樣控制電路等部分。2、信號變換電路將生產(chǎn)過程中的工藝變量經(jīng)過檢測變送后的信號，變換成相應的電壓或電流信值。3、非線性校正電路或開方運算電路是將信號辦理后成線性特點，以提高儀表的測量精度。4、模數(shù)變換是將模擬量變換成斷續(xù)變化的數(shù)字量，再加以驅動，點燃數(shù)碼管進行數(shù)字顯示。5、標度變換電路是將數(shù)顯儀表的顯示值和被測原始參數(shù)值一致同來，使儀表能以工程量得形式顯示被測參數(shù)的大小。第五章1、自動控制儀表在自動控制系統(tǒng)中的作用是將被控變量的測量值與給定值比較較，產(chǎn)生一教育資料.定的誤差，控制儀表依據(jù)該誤差進行必然的數(shù)學運算，并將運算結果以必然的信號形式送往履行器，以實現(xiàn)對被控變量的自動控制。2、控制規(guī)律：是控制器的輸出信號與輸入信號之間的關系。P=f(e)3、研究控制器時，誤差e=測量值z-給定值x4、研究手段：假設控制器的輸入信號e是一個階躍信號，此后研究控制器的輸出信號P隨時間的變化規(guī)律。5、基本控制規(guī)律有雙位控制、比率控制、積分控制和微分控制。6、比率控制、積分控制和微分控制的輸入輸出表達式：比率積分微分控制：PKp(e1edtTDde)；比率控制：pKpeTIdt積分控制：PKIedt；微分控制：PTDde；比率微分：PKp(eTDde)dtdt7、比率控制、積分控制和微分控制的特點：（1）比率控制：抗攪亂能力強，反應快，控制實時，但是有余差；（2)積分控制:控制遲緩，但能除去余差，不獨自使用；（3）微分控制：超前控制，不可以除去余差，不獨自使用。8、比率度的定義：指控制器輸入的變化相對值與相應的輸出變化相對值之比的百分數(shù)。P139-5.一臺DDZ-Ⅲ型溫度比率控制器，測量的全量程為0~1000℃，當指示值變化100℃，控。制器比率度為80%，求相應的控制器輸出將變化多少？e解：依據(jù)比率度的定義輸入變化相對值xmaxxmin100%：100%p輸出變化相對值pmaxpmin當輸入變化e1000C時，其輸出變化P為：教育資料.e100xmaxxmin11000012mAP110.8。PmaxPmin2049、常用控制規(guī)律：比率控制、比率積分控制、比率積分微分控制。10、比率控制、比率積分控制、比率積分微分控制的表達式、特點、合用途合。比率控制：合用于對象容量大、負荷變化不大、控制通道純滯后小、贊同在余差的場合。比率積分控制：合用于對象滯后較大、負荷變化較大但變化遲緩，不同樣意有余差的場合。比率積分微分控制：合用于對象滯后大、負荷變化較大但不太屢次，控制質量較高的場合。11、比率度、積分時間和微分時間對過渡過程的影響：（1）比率度越小，比率控制作用越強。減小比率度會使系統(tǒng)的牢固性和動向性變差，但可以相應的減小余差，使系統(tǒng)的靜態(tài)正確度提高。（2）積分時間越小，積分控制作用越強。減小積分時間，會使系統(tǒng)的牢固性下降，動向性變差，但能加速除去余差的速度，提高系統(tǒng)的靜態(tài)正確度。（3）微分時間越大，微分控制作用越強。增加微分時間，能戰(zhàn)勝對象的滯后，改良系統(tǒng)的控制質量，提高系統(tǒng)的牢固性。但微分時間不可以太大，否則惹起系統(tǒng)的高頻振蕩。12、余差定義：工業(yè)PID控制系統(tǒng)中，比率調治器的輸入、輸出量之間存在著對應的比率關系，變化量經(jīng)比率調治達到平衡時，不可以加復到給定值時的誤差稱為余差。13、無擾動切換：控制器一般都擁有手動與自動兩種功能。在進行自動與手動兩種功能交換時，在切換的瞬時，應該保持控制器的輸出不變，這樣才能使履行器的地點在切換過程中不至于突變，不會對生產(chǎn)過程惹起附加的擾動，這即是無擾動切換。實現(xiàn)方法：先令控制器的設定值與測量值相等，則e=0,此后進行手動/自動切換。14、自動控制儀表在自動控制系統(tǒng)中的作用：將被控變量的測量值與給定值比較較，產(chǎn)生必然的誤差，控制儀表依據(jù)該誤差進行必然的數(shù)學運算，并將運算結果以必然的信號形教育資料.式