化工儀表及自動化作業(yè)參考答案

第一章自動控制系統(tǒng)基本概念？它有什么重要意義？答:地進(jìn)行，這種用自動化裝置來管理化工生產(chǎn)過程的辦法，稱為化工自動化。安全，為逐步地消滅體力勞動和腦力勞動之間的差別創(chuàng)造條件。？答:化工生產(chǎn)過程自動化，一般包括自動檢測、自動操縱、自動保護(hù)和自動控制等方面的內(nèi)容。各組成環(huán)節(jié)起什么作用？答:它包括檢測元件及變送器、控制器、執(zhí)行器等；另一部分是受自動化裝置控制的被控對象。如氣壓的信號(如氣壓信號或電流信號)發(fā)送給執(zhí)行器,執(zhí)行器能自動地根據(jù)控制器送來的信號值相應(yīng)地改變流人(或流出被控變量的物料量或能量，克服擾動的影響，最終實(shí)現(xiàn)控制要求。什么叫操縱變量？受控制器操縱的，用以克服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。（制作用的變量叫做操縱變量）閉環(huán)控制系統(tǒng)與開環(huán)控制系統(tǒng)有什么不同？答自動控制系統(tǒng)按其基本結(jié)構(gòu)形式可分為閉環(huán)自動控制系統(tǒng)和開環(huán)自動控制系統(tǒng)。1-1(即是一1-1,(b)()通過被控對象去影響被控變量，而被控變量又通過自動控制裝置去影響操縱變量。從信號傳遞關(guān)系上看，構(gòu)成了一個閉合回路。(b)圖1-1 閉環(huán)自動控制基本結(jié)構(gòu)開環(huán)控制系統(tǒng)是指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動控制系統(tǒng)。即操縱變量未構(gòu)成閉合回路。1-2(蒸汽流量)1-2化情況產(chǎn)生相應(yīng)控制作用，進(jìn)而改變被控變量。第第PAGE14頁制藥過程控制原理與儀表(a)按設(shè)定值進(jìn)行控制的開環(huán)系統(tǒng) (b)按擾動進(jìn)行控制的開環(huán)系統(tǒng)圖1-2開環(huán)控制系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)要。什么是反饋？什么是正反饋和負(fù)反饋？答:把系統(tǒng)(或環(huán)節(jié))的輸出信號直接或經(jīng)過一些環(huán)節(jié)重新引回到輸人端的做法叫做反饋。反饋信號的作用方向與設(shè)定信號相反，即偏差信號為兩者之差，這種反饋叫做負(fù)反饋；反之為正反饋。根據(jù)設(shè)定值的形式，閉環(huán)控制系統(tǒng)可以分為哪幾類？在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，按照設(shè)定值的不同形式又可分為：(1)定值控制系統(tǒng)；(2)隨動控制系統(tǒng)；(3)程序控制系統(tǒng)。什么是控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)？答:(設(shè)定值和干擾)及輸出(被控變量)都保持不變，系統(tǒng)內(nèi)各組成環(huán)節(jié)都不改變其原來的狀映的是相對平衡狀態(tài)。建立平衡，在這段時間中整個系統(tǒng)都處于變動狀態(tài)中。控制系統(tǒng)運(yùn)行的基本要求是什么？答:能指標(biāo)，但最基本的要求是穩(wěn)定的，也就是說系統(tǒng)投人運(yùn)行后，被控變量不致失控而發(fā)散。在階躍擾動作用下，自動控制系統(tǒng)的過渡過程有哪些基本形式？哪些過渡過程能基本滿足控制要求？答:。一般不采用。只有當(dāng)生產(chǎn)工藝不允許被控變量振蕩時才考慮采用這種形式的過渡過程。衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)有哪些？答:衰減振蕩過程的品質(zhì)指標(biāo)主要有：最大偏差、衰減比、余差、過渡時間、振蕩周期(或頻率)等。12、什么是傳遞函數(shù)？答:對于如圖1-6所示的線性系統(tǒng)，在初始條件為零時，它的輸出與輸入的拉普拉斯式之比，即系統(tǒng)在Y(s)復(fù)數(shù)s域的輸出與輸人之比，稱為系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，記為G(s) X(s)圖1-6 系統(tǒng)的輸人輸出關(guān)系第二節(jié)例題分析數(shù)值上。圖1-9是一個簡化的丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)。被冷卻的物料是乙烯裂解氣，其溫度要求控制在(15±1.5)℃。如果溫度太高，冷卻后的氣體會包含過多的水分，對生產(chǎn)造成有害影響；如果溫度太低，乙制藥過程控制原理與儀表烯裂解氣會產(chǎn)生結(jié)晶析出，堵塞管道。圖1-9丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)示意圖(1)指出系統(tǒng)中被控對象、被控變量和操縱變量各是什么？試畫出該控制系統(tǒng)的組成方塊圖。1-9及它的方塊圖，說明操縱變量的信號流向與物料的實(shí)際流動方向不同。解變量為氣態(tài)丙烯的流量。1-10所示。圖1-10丙烯冷卻器溫度控制系統(tǒng)方塊圖注：θ為乙烯裂解氣的出口溫度為乙烯裂解氣的出口溫度設(shè)定值sp1-9中，氣態(tài)丙烯的流向是由丙烯冷卻器流出。而在方塊圖中，氣態(tài)丙烯作為操縱變量，其信號的流向是指向丙烯冷卻器的。(900±10)超過80℃?，F(xiàn)設(shè)計的溫度定值控制系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如圖1-13所示。試求最大偏差、衰減比和振蕩周期等過渡過程品質(zhì)指標(biāo)，并說明該控制系統(tǒng)是否滿足題中的工藝要求。圖1-13 過渡過程曲線解由過渡過程曲線可知最大偏差A(yù)=950-900=50℃衰減比 第一個波峰值B=950-908=42℃第二個波峰值B'=918-908=10℃衰減比n=42:10=4.2振蕩周期T=45-9=36min余差 過渡時間為47min。由于最大偏差為50℃，不超過80℃，故滿足題中關(guān)于最大偏差的工藝要求。制藥過程控制原理與儀表第三節(jié)習(xí) 題2.鍋爐是化工、煉油等企業(yè)中常見的主要設(shè)備。汽包水位是影響蒸汽質(zhì)量及鍋爐安全的一個十分重要1-27是一類簡單鍋爐汽包水位控制示意圖，要求：畫出該控制系統(tǒng)方塊圖；指出該系統(tǒng)中被控對象、被控變量、操縱變量、擾動變量各是什么？圖1-27 鍋爐汽包水位控制示意圖答：(1)鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方塊圖如圖1-36所示。圖1-36鍋爐汽包水位控制系統(tǒng)方塊圖0注：h為鍋爐汽包水位；h為鍋爐汽包水位設(shè)定值0(2)被控對象：鍋爐汽包。被控變量：鍋爐汽包水位。操縱變量：鍋爐給水量。擾動量：冷水溫度、壓力，蒸汽壓力、流量，燃燒狀況等。6.圖1-31為一組在階躍擾動作用下的過渡過程曲線。(1)指出每種過程曲線的名稱；(2)試指出哪些過程曲線能基本滿足控制要求？哪些不能？為什么？(a) (b) (c) (d)圖1-31 過渡過程曲線答：(a)發(fā)散振蕩。(b)，(c)(b),對應(yīng)的過渡過程是穩(wěn)定的。8.某化學(xué)反應(yīng)器工藝規(guī)定操作溫度為(800±10)℃。為確保生產(chǎn)安全，控制中溫度最高不得超過850℃?，F(xiàn)運(yùn)行的溫度控制系統(tǒng)，在最大階躍擾動下的過渡過程曲線如圖1-33所示。(±2)和振蕩周期。說明此溫度控制系統(tǒng)是否滿足工藝要求。制藥過程控制原理與儀表答：最大偏差：A=45℃。余差：C=5℃。衰減比：n=4:1。過渡時間：Ts=25min。振蕩周期：T=13min。該系統(tǒng)滿足正藝要求。

圖1-33 溫度控制系統(tǒng)過渡過程曲線第二章過程特性及其數(shù)學(xué)模型一. 問題解答？什么是被控對象的數(shù)學(xué)模型？答:過擾動通道對被控變量的影響。定量地表達(dá)對象輸人輸出關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式，稱為該對象的數(shù)學(xué)模型。在反饋控制系統(tǒng)中它們是怎樣影響被控變量的？答:被控變量變化的通道稱干擾通道，由控制變量影響被控變量變化的通道稱控制通道，如圖2-1所示。圖2-1干擾輸人變量、控制輸人變量與對象輸出變量之間的關(guān)系(即操縱變量)通過控制通道，力圖()上。簡述建立對象數(shù)學(xué)模型的主要方法。答:起來，稱為混合建模。穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型與動態(tài)數(shù)學(xué)模型有什么不同？答:穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型描述的是對象在穩(wěn)態(tài)時的輸入量與輸出量之間的關(guān)系輸人量改變以后輸出量的變化情況。穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型是動態(tài)數(shù)學(xué)模型在對象達(dá)到平衡時的特例。為什么說放大系數(shù)KTτ答:放大系數(shù)K反映的是對象處于穩(wěn)定狀態(tài)下的輸出和輸人之間的關(guān)系，所以放大系數(shù)是描述對象靜態(tài)特性的參數(shù)。時間常數(shù)T 是指當(dāng)對象受到階躍輸入作用后，被控變量如果保持初始速度變化，達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)值需的時是反映被控變量變化快慢的參數(shù)，因此它是對象的一個重要的動態(tài)參數(shù)。反映對象動態(tài)特性的重要參數(shù)。計？

制藥過程控制原理與儀表答:應(yīng)用對象的輸人輸出的實(shí)測數(shù)據(jù)來確定其數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，通常稱為系統(tǒng)辨識。在已知對象數(shù)學(xué)模型結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過實(shí)測數(shù)據(jù)來確定其中的某些參數(shù)，稱為參數(shù)估計。對控制過程有什么影響？答如果存在純滯后，相當(dāng)于將擾動推遲一段時間才進(jìn)入系統(tǒng)，并不影響控制系統(tǒng)的控制品質(zhì)。象的時間常數(shù)TT控變量的影響比較平穩(wěn)，一般是有利于控制的。二. 例題分析已知一個具有純滯后的一階過程的時間常數(shù)為4min，放大系數(shù)為10，純滯后時間為lmin該過程特性的一階微分方程式。解y(t)x(t)lmin，假定方程式中的時間量綱為min，則微分方程式為4dy(ty(t10x(t)dt已知一個對象為具有純滯后的一階特性，其時間常數(shù)為5，放大系數(shù)為10，純滯后時間為(1)試寫出描述該對象的微分方程；(2)求出描述該對象的傳遞函數(shù)。解(1)與題6類似，該對象的微分方程式數(shù)學(xué)模型為5dy(t2)y(t2)10x(t) [1]dt式中y表示輸出變量，x表示輸入變量。(2)將式[1]在零初始條件下，兩端都取拉普拉斯變換，則有5sY(s)e2sY(s)e2s10X(s)則對象的傳遞函數(shù)為一. 問題解答？

Y(s) 10 G(s) e2 X(s) 5s1第三章檢測儀表與傳感器答測量過程實(shí)質(zhì)上都是將被測參數(shù)與其相應(yīng)的測量單位進(jìn)行比較的過程。一般它都是利用專門的技量形式，并由指針位移或數(shù)字形式顯示出來。何謂儀表的精度等級？答在使用儀表測量生產(chǎn)過程中的工藝變量時，不僅需要知道儀表的指示值，而且還應(yīng)該了解儀表的精度。儀表的精度等級是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成若干等級的。儀表精度等級數(shù)值越小，說2.5，4.0號及去掉后的數(shù)值，以一定的符號形式表1.01.1.03.電動模擬式變送器、數(shù)字式變送器二者的輸出信號有什么不同？答II0~10mADDZ-III4~20mADC(總線)上傳輸，但它們必須遵循共同的通信規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。制藥過程控制原理與儀表11.電動模擬式變送器的電源和輸出信號的連接方式有哪幾種？目前在工業(yè)現(xiàn)場最常見的是哪一種？答電動模擬式變送器傳輸電源和輸出信號有四線制和二線制兩種連接方式。目前大多數(shù)變送器均為二線制連接方式。？各基于什么原理？答彈性式電氣式活塞式測壓力轉(zhuǎn)換成活塞上所加平衡祛碼的質(zhì)量來進(jìn)行測量的。？各有什么特點(diǎn)？答，可分單圈彈簧管與多圈彈簧管，它們的測壓范圍較寬，最高可測量高達(dá)1000MPa，這種彈性元件易變形，常用于微壓與低壓的測量。24.體積流量、質(zhì)量流量、瞬時流量、累積流量的含義各是什么？答流量通常是指單位時間內(nèi)流經(jīng)管道某截面的流體的數(shù)量，也就是所謂的瞬時流量；在某一段時間內(nèi)流過流體的總和，稱為總量或累積流量。以體積表示的瞬時流量稱為體積流量，以質(zhì)量表示的瞬時流量稱為質(zhì)量流量。？流體經(jīng)節(jié)流裝置時為什么會產(chǎn)生靜壓差？答節(jié)流現(xiàn)象流體在有節(jié)流裝置的管道中流動時，在節(jié)流裝置前后的管壁處，流體的靜壓力產(chǎn)生差異的現(xiàn)象稱為節(jié)流現(xiàn)象。然引起靜壓能變化，所以在流體流經(jīng)節(jié)流裝置時必然會產(chǎn)生靜壓差。試述差壓式流量計測量流量的原理。并說明哪些因素對差壓式流量計的流量測量有影響？答算出流過的流量值，這就是差壓式流量計測量流量的原理。()，當(dāng)以上這些條件改變時都會影響流量的測量。答按其工作原理主要有下列幾種類型。直讀式物位儀表(2)差壓式物位儀表(3)浮力式物位儀表(4)電磁式物位儀表(5)核輻射式物位儀表(6)聲波式物位儀表(7)光學(xué)式物位儀表。40.在液位測量中，如何判斷“正遷移”和“負(fù)遷移”？答H=0△p>0“”H=0時，△p<O“”。50.熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線的作用是什么？在選擇使用補(bǔ)償導(dǎo)線時需要注意什么問題？答茬實(shí)際應(yīng)用中，由于熱電偶的工作端與冷端離得很近，而且冷端又暴露在空間，易受到周圍環(huán)境溫度波動的影響，因而冷端溫度難以保持恒定。當(dāng)然也可以把熱電偶做得很長，使冷端遠(yuǎn)離工作端，但是這樣做會多消耗許多貴重金屬材料。解決這一問題的方法是采用一種專用導(dǎo)線，將熱電偶的冷端延伸出來，這種?！啊?。100℃。52.用熱電偶測溫時，要進(jìn)行冷端溫度補(bǔ)償，其冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ心膸追N？答冷端溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄓ幸韵聨追N：(1)冷端溫度保持為0℃的方法；(2)冷端溫度修正方法；(3)校正儀表零點(diǎn)法；(4)補(bǔ)償電橋法；(5)補(bǔ)償熱電偶法。56.試述DDZ-III型溫度變送器的用途。1~5V答DDZ-III型溫度變送器的用途在于它與各種類型的熱電偶、熱電阻配套使用，將溫度轉(zhuǎn)換成1~5V4~20mA和1~5V的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，又可與具有毫伏輸出的各種變送器配合，使其轉(zhuǎn)換成4~20mA和的統(tǒng)一輸出信號。然后，它和顯示單元、控制單元配合，實(shí)現(xiàn)對溫度及其他各種參數(shù)進(jìn)行顯示、控制。制藥過程控制原理與儀表二. 例題分析0~10MPa，經(jīng)校驗(yàn)得出下列數(shù)據(jù)：被校表讀數(shù)/MPa0246810標(biāo)準(zhǔn)表正行程讀數(shù)/MPa01.983.965.947.979.99標(biāo)準(zhǔn)被校表反行程讀數(shù)/MPa02.024.036.068.0310.01求出該壓力表的變差；1.0級精度？解(1)()6MPa6.06-5.94=0.12(MPa)。變差最大絕對差值100%

0.12

100%1.2%量程 100(2)由于該表的變差已超過1.0級表的允許誤差，故不符合1.0級精度。0~1MPa1級，試問此壓力表允許的最大絕對誤差是多少？若用標(biāo)準(zhǔn)壓力計來校驗(yàn)該壓力表，在校驗(yàn)點(diǎn)為0.5MPa時，標(biāo)準(zhǔn)壓力計上讀數(shù)為0.508MPa1級精度，為什么？解最大絕對誤差

max

0)1%0.01(MPa)在0.5MPa處，校驗(yàn)得到的絕對誤差為0.508-0.5=0.008(MPa)，此值小于該壓力表的允許最大絕對誤差，故在這一校驗(yàn)點(diǎn)符合1級精度。0.8MPa0.01MPa0~1.6MPa度為1級的壓力表來進(jìn)行測量，問能否符合工藝上的誤差要求？若采用一臺測量范圍為0~1.0MPa，精度1級的壓力表，問能符合誤差要求嗎？試說明其理由。解測量范圍為0~1.6MPa，精度為1級的壓力表的允許最大絕對誤差為(1.60)1%0.016(MPa)已經(jīng)超出了工藝上允許的最大絕對誤差，故不能符合工藝上的誤差要求。若采用一臺測量范圍為0~1.0MPa，精度為1級的壓力表，這時允許的最大絕對誤差為(1.00)1%0.01(MPa)故能符合工藝上的誤差要求。0~100m3/h試問選擇何種精度等級的流量計才能滿足要求？解工藝上允許的相對百分誤差為 0.6100%1000因此選擇0.5級精度的流量計才能滿足要求。0~1600℃和0~1000℃的1.01.00.5級的兩臺溫度變送器，那么又應(yīng)該選擇哪臺儀表更合適？試說明理由。解對于量程為0~1600℃和0~1000℃的l.0級儀表，其允許的最大絕對誤差分別為：(1600-0)×1%=16(℃)和(1000-0)×1%=10(℃)0~1600℃量程的儀表其絕對誤差已經(jīng)超出了工藝上允，故不能選用。另外，對于最高溫度僅為7000~16000~10001.0。0~10001.00.51.0級的更也比較方便。0~500℃的溫度計出廠前經(jīng)過校驗(yàn)，其刻度標(biāo)尺各點(diǎn)的測量結(jié)果值為標(biāo)準(zhǔn)表讀數(shù)/℃0100200300400500被校表讀數(shù)/℃0103198303406495求出儀表最大絕對誤差值；確定儀表的允許誤差及精度等級；級？制藥過程控制原理與儀表解(1)首先計算出各點(diǎn)的絕對誤差，找出其中的最大絕對誤差是在400℃這一點(diǎn)，其值為 4064006(℃)；max(2)

max

100% 6 100%1.21.5級；允 量程 5000(3)當(dāng)儀表最大絕對誤差變?yōu)椤?℃后，相對百分誤差

8500

100%1.6%，已經(jīng)超過了1.5級儀表的最大允許相對百分誤差1.5%，故已不符合儀表出廠時的精度要求。(±0.05MPa級，1.5級，2.5級，4.00~1.6MPa，0~2.5MPa，0~4.0MPa。試選擇壓力表的量程和精度。解量程是根據(jù)所要測量的工藝變量來確定的。在儀表精度等級一定的前提下適當(dāng)縮小量程，可以減小測量誤差，提高測量準(zhǔn)確性。一般而言，儀表的上限應(yīng)為被測工藝變量的4/3倍或3/2倍，若工藝變量波動較大，例如測量泵的出口壓力，則相應(yīng)取為3/2倍或2倍。為了保證測量值的準(zhǔn)確度，通常被測工藝變量的值以不低于儀表全量程的1/3為宜。和維護(hù)越費(fèi)事。因此，在滿足工藝要求的前提下，應(yīng)盡可能選用準(zhǔn)確度較低、價廉耐用的儀表。當(dāng)往復(fù)泵的出口壓力為1.2MPa22.4MPa0~2.5MPa的彈簧管壓力表。由于出口壓力不低出2.5MPa故能保證測量值的準(zhǔn)確度。根據(jù)題意，允許的相對百分誤差0.05100%2%，故應(yīng)選擇的精度等級為1.5級。2.5某合成氨廠合成塔壓力控制指標(biāo)為14MPa，要求誤差不超過0.4MPa)。解由于合成塔內(nèi)的壓力比較平穩(wěn)，故壓力測量上限可選工作壓力的3/214×3/2=21(MPa)0~25MPa。根據(jù)所選量程和誤差要求，算得允許相對百分誤差 0.4 100%1.61.5級。250由于所測的介質(zhì)是氨氣，由產(chǎn)品目錄可選氨用壓力表YA-100。有一臺DDZ-III40kPa70kPa變送器的輸出信號分別是多少？解當(dāng)輸入為40kPa時，其輸出為I 0當(dāng)輸入為70kPa時，其輸出為I 0

204 (4020)48(mA)10020204 (7020)414(mA)100203-15所示的液位測量系統(tǒng)中采用雙法蘭差壓變送器來測量某介質(zhì)的液位。已知介質(zhì)液位的變化范圍h=0~950mm，介質(zhì)密度ρ=1200kg/m3，兩取壓口之間的高度差H=1200mm，變送器毛細(xì)管中填充的硅油密度為ρ=950kg/m3，試確定變送器的量程和遷移量。1圖3-15 液位測量系統(tǒng)制藥過程控制原理與儀表解p h g0.9512009.8111183.4(Pa)max max因此變送器量程可選0~16kPa。

g1.29509.8111183.4(Pa)1K熱電偶測某設(shè)備的溫度，測得的熱電勢為20mV()25℃，求設(shè)備的溫度？如果改用E熱電偶來測溫時，在相同的條件下，E熱電偶測得的熱電勢為多少？解((1)當(dāng)熱電勢為20mV時，此時冷端溫度為25℃，即E(t,t0

)20mV查表可得 E(t0

,0)E(25,0)1mV因?yàn)?E(t,0)E(t,t0

)E(t0

,0)201由此電勢，查表可得t=509℃，即設(shè)備溫度為509℃。(2)若改用E熱電偶來測溫時，此時冷端溫度仍為25℃。查表可得E(t,0)E(25,0)1.5mV0509

E(t,0)E(509,0)37.7mV因?yàn)?E(t,t)E(t,0)E(t,0)37.71.50 0即E熱電偶測得的熱電勢為36.2mV。22.測溫系統(tǒng)如圖3-17所示。請說出這是工業(yè)上用的哪種溫度計？已知熱電偶的分度號為K，但錯用與E配套的顯示儀表，當(dāng)儀表指示為160℃時，請計算實(shí)際溫度tx為多少度？(室溫為25℃)圖3-17 測溫系統(tǒng)圖解這是工業(yè)上用的熱電偶溫度計。查分度號E，可得160℃時的電勢為10501μV，這電勢實(shí)際上是由K熱電偶產(chǎn)生的，即E(t,25)10501Vx查分度號K，可得E(20,0)1000V，由此可見，E(tx

,0)E(tx

,25)E(25,0)10501100011501Vt由這個數(shù)值查分度號K，可得實(shí)際溫度=283℃。tx第四章顯示儀表一. 問題解答1.有無影響？為什么？答圖4-1是自動電子電位差計的簡單原理圖。當(dāng)熱電勢E與已知的直流壓降相比較時，若E≠E ，t t CB(即不平衡信號)經(jīng)放大器放大后，輸出足以驅(qū)動可逆電機(jī)的功率，使可逆電機(jī)又通過一套傳動系統(tǒng)去帶動滑動觸點(diǎn)C的移動，直到E=E 時為止。這時放大器輸入端的輸入信號為零，可逆電t機(jī)不再轉(zhuǎn)動，測量線路就達(dá)到了平衡，這樣ECB

CB就可以代表被測量的E值。t制藥過程控制原理與儀表4-1電子電位差計原理圖由此可知，電子電位差計是利用已知的電壓ECB

去補(bǔ)償未知的熱電勢Et

的，故是基于補(bǔ)償測量法工作的。由于當(dāng)E=Et CB會造成影響的。

時，熱電偶回路是沒有電流流過的，因此線路電阻值的變化，對電子電位差計的測量不數(shù)字式顯示儀表主要由哪幾部分組成？各部分有何作用？數(shù)(A/D(V/I)轉(zhuǎn)換及各種控制電路等部分。轉(zhuǎn)換是為了將模擬量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換電路是為了將電壓信號轉(zhuǎn)換成直流電流標(biāo)準(zhǔn)信號；控制電路可以根據(jù)PID控制規(guī)律或其他控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，輸出控制信號。的主要特點(diǎn)。是一種以CPU為核心、采用液晶顯示的新型顯示記錄儀表，完全摒棄了傳統(tǒng)記錄儀的機(jī)械傳動、紙張和筆。其記錄信號是通過CPU來進(jìn)行轉(zhuǎn)化和保存的，記錄信號可以根據(jù)需要在屏幕上進(jìn)一步處理。無紙記錄儀精度高，價格與一般記錄儀相仿。二.例題分析對于配有鎳鉻一鎳硅熱電偶，且標(biāo)尺始端為0℃的電子電位差計，當(dāng)熱電偶的熱端為0℃，冷端為時，問這時應(yīng)指示多少度？輸人信號為多少？若熱端為0℃，冷端也為0℃時，這時應(yīng)指示多少度？輸人信號為多少？解因?yàn)樽詣与娮与娢徊钣嫷睦涠藴囟妊a(bǔ)償是按冷端為25冷端溫度為2500℃時，25℃。4-7所示為一自動平衡電橋的測量橋路示意圖，請問在下列情況儀表的指針、起點(diǎn)溫度、量程會如何變化？為什么？(1)溫度升高；(2)儀表停電；(3)加大R;(4)減小R；(5)A線斷；(6)B線斷；(7)C線斷。6 54-7自動平衡電橋解(1)當(dāng)溫度升高時，指針向Mt使電橋達(dá)到新的平衡。

增加，只有減小與Rt

串聯(lián)的電阻才能儀表停電時，指針隨撥隨停，因?yàn)榇藭r

=0，放大器沒有輸出信號。OD

，指針向M方向移動，因?yàn)镽6

RRt 6

增加時，UOD

增加，指針只有左移電橋才能達(dá)到新的平衡。這樣使得M點(diǎn)的起點(diǎn)溫度降低。

制藥過程控制原理與儀表減小

，流過R5

的電流減小，量程也就減小。A線斷開，相當(dāng)于R→∞，溫度升高，這時指針指到N點(diǎn)。tBODCOD

不能為零，而是正數(shù)，這樣指針左移直到M點(diǎn)。永遠(yuǎn)為零，指針可停留在任何位置。熱電阻短路或斷路時，電子自動平衡電橋指針分別指在何處？解熱電阻短路，相當(dāng)于Rt

=0，指針會直指向始端，直到受到限位為止，相當(dāng)于溫度非常低。熱電阻斷路，相當(dāng)于R→∞，指針會直指向終端，直到受限位為止，相當(dāng)于溫度非常高。t三. 習(xí)題一臺與熱電偶配套的自動平衡電子電位差計，其冷端溫度補(bǔ)償是按冷端為25種情況下，其溫度指示值會偏低或偏高？(1)(2)25答：1.(1)偏高；(2)偏低。3.在自動電子平衡電橋中，連接電源的線路電阻若發(fā)生變化，對測量的結(jié)果有否影響？答：沒有影響。第五章自動控制儀表一. 問題解答從控制儀表的發(fā)展及結(jié)構(gòu)原理來看，主要有哪幾種類型？答主要有三種類型：基地式控制儀表、單元組合式儀表和以微處理器為基礎(chǔ)的控制裝置。常用的控制規(guī)律有哪些？答所謂控制器的控制規(guī)律是指控制器的輸出信號p與輸人偏差信號e之間的關(guān)系，即pf(e)f(zx)式中，z為測量值信號；x為給定值信號；f為某種函數(shù)關(guān)系。常用的控制規(guī)律有位式控制、比例控制(P)、積分控制(I)、微分控制(D)PI,PD,PID什么是比例控制規(guī)律？答比例控制規(guī)律(P)是指控制器的輸出信號變化量p與輸人偏差信號變化量e之間成比例關(guān)系，即式中，Kp

為比例放大系數(shù)。

pK eP什么是積分控制規(guī)律？什么是比例積分控制規(guī)律？答積分控制規(guī)律是指控制器的輸出變量p與輸人偏差e的積分成正比，即pKedtI式中，KI

為積分比例系數(shù)。在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上積分控制作用，便構(gòu)成比例積分控制規(guī)律，其輸出p與輸入e的關(guān)系為：pK (eKedt)P I什么是微分控制與比例微分控制？答微分控制規(guī)律是指控制器的輸出變化量p與輸人偏差e的變化速度成正比，即式中，TD

為微分時間。

pT deDdt在比例控制的基礎(chǔ)上，再加上微分控制作用，便構(gòu)成比例微分控制規(guī)律，其輸出p與輸入e的關(guān)系為pKP

(eTD

dedt14.試寫出比例積分微分(PID)三作用控制規(guī)律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。答制藥過程控制原理與儀表二. 例題分析

pKP

(e1TI

edtTD

de)dt一臺DDZ-III0~10010℃,控制器比例度為求相應(yīng)的控制器輸出將變化多少？解根據(jù)比例度的定義代人有關(guān)數(shù)據(jù)，得80%

100100I100002040

100%ex ex xmaxIminImaxI0min△可解得輸出變化量I=2(mA)△04~20mA1~5V606mA，所引起的輸出變化量是多少？解代人比例度的公式，有ImaxIIminUU ImaxIIminUU max min

U

100%204 51100%60%可解得△U=2.5V。 可解得△U=2.5V。一臺DDZ-III200~1200800850℃時，其輸出由12mA變化到16mA器，為什么？解根據(jù)比例度的定義，并代人有關(guān)數(shù)據(jù)，可得比例度為xmaxxmaxexminpmaxppmin850800120020%

100%1612100%204由于是單元組合式儀表，輸人到溫度控制器的信號是由溫度變送器來的4~20mADC號一樣，都是統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號，所以溫度控制器的放大系數(shù)與其比例度成倒數(shù)關(guān)系，故有1K 1P

1 520%(偏差)等于測量信號減去給定信號，所以當(dāng)給定信號增加時，控制器的偏差信號是減小的，而這時輸出信號反而增加，故該控制器屬于反作用式控制器。第六章執(zhí)行器一. 問題解答氣動執(zhí)行器主要由哪兩部分組成？各起什么作用？答（閥）是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)控制信號（由控制器來）是指控制閥，它是執(zhí)行器的控制部分，它直接與被控介質(zhì)接觸，控制流體的流量，所以它是將閥桿的位移轉(zhuǎn)換為流過閥的流量的裝置。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有哪幾種結(jié)構(gòu)形式？各有什么特點(diǎn)？答氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要有薄膜式和活塞式兩種結(jié)構(gòu)形式。置，組成氣動薄膜式執(zhí)行器，習(xí)慣上稱為氣動薄膜控制閥。氣動活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是推力大，主要適用于大口徑、高壓降的控制閥或蝶閥的推動裝置。除薄膜式和活塞式執(zhí)行機(jī)構(gòu)外，還有長行程執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的行程長、轉(zhuǎn)矩大，適用于輸出轉(zhuǎn)角（00~900）制藥過程控制原理與儀表和力矩的場合，如用于蝶閥或風(fēng)門的推動裝置。何謂正作用執(zhí)行器？何謂反作用執(zhí)行器？答當(dāng)輸人信號增大時，執(zhí)行器的流通截面積增大，即流過執(zhí)行器的流量增大，稱為正作用；當(dāng)輸入信號增大時，流過執(zhí)行器的流量減小，稱為反作用?？刂崎y的結(jié)構(gòu)形式主要有哪些？各有什么特點(diǎn)？主要使用在什么場合？類三通控制閥型類三通控制閥型特/r/