过程控制仪表及装置考试试卷

一、填空题（每题2分，共20分）（1）控制仪表防爆措施主要有隔爆型和本质安全性。（2）智能仪表的能源信号是24V，标准传输信号是4~20mA。电Ⅲ仪表的能源信号是24V，标准传输信号是4~20mA（3）电气转换器是将4~20MA信号转换为0.02~0.1MP信号的设备。（4）在PID控制器中，比例度越大系统越稳定；积分时间越短，积分作用越强；微分时间越长，微分作用越强。（5）手动操作是由手动操作电路实现的，手动操作电路是在比例积分电路的基础上附加软手动操作电路和硬手动操作电路来实现的。（6）DDZ-Ⅲ型控制器有自动（A）、软手动（M）、硬手动(H)三种工作状态。（7）执行器按所驱动的能源来分，有电动执行器、气动执行器、液动执行器三大类。（8）常用的安全栅有：齐纳式安全栅和变压器隔离式安全栅。（9）气动阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，具有精确定位的功能的作用。（10）电气阀门定位器是按力矩平衡原理工作的，即具有电器转换器的作用，又具有精确定位的功能的作用。二、名词解释(每题4分，共20分)（1）流量系数C流量系数C：流量系数C的定义为:在控制阀全开,阀两端压差为100kPa,流体密度为1g/cm3时，流经控制阀的流体流量(以m3/h表示)。（2）“虚短”“虚短”；差模输入电压为零，即Ud＝0；（3）“虚断”“虚断”；输入端输入电流为零，即ii＝0。（4）控制规律：控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律（5）反作用执行机构反作用执行机构:当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时，阀杆向下动作的叫正作用执行机构(ZMA型)；当信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构(ZMB型)。三、简答题(每题8分，共40分)1、试述热电偶温度变送器的工作原理。热电偶温度变送器与热电偶配合使用，可以把温度信号转换为4～20mA、1～5V的标准信号。它由量程单元和放大单元两部分组成，如图2.30所示。热电偶温度变送器的放大单元包括放大器和直流/交流/直流变换器两部分，放大器由集成运算放大器，功率放大器、隔离输出和隔离反馈电路组成，后者有变换器和整流、滤波、稳压电路组成。放大单元的作用是将量程单元送来的毫伏信号进行电压放大和功率放大，输出统一的直流电流信号Io（4～20mA）和直流电压信号VO（1～5V）。同时，输出电流又经隔离反馈转换成反馈电压信号Vf，送至量程单元。热电偶温度变送器的量程单元原理电路如图2.34所示，它由信号输入回路①，零点调整及冷端补偿回路②，以及非线性反馈回路③等部分组成。输入回路中的电阻Ri1、Ri2及稳压管DWi1、DWi2是安全火花防爆元件，分别起限流和限压作用，它使流入危险场所的电能量限制在安全电平以下。电阻Ri1、Ri2与Ci组成低通滤波器，滤去输入信号Vi中的交流分量。零点调整及冷端补偿回路由电阻Ri3、Ri4、Ri5、Ri6、Ri7、Rcu及Wi等组成。非线性反馈回路由电阻Rf2、Rf3、Wf及运算放大器A1等组成的线性化电路组成。2、试述工业常用的控制规律及其特点。比例（P）控制规律特点：控制及时，控制作用强，有余差。适合于干扰小、对象滞后较小而时间常数并不太小、控制精度要求不高的场合。比例积分控制规律：特点：控制及时，控制作用强。比例作用克服较大偏差，积分作用能消除余差。比例微分控制规律：控制及时，控制作用强，控制超前。比例积分微分控制规律：控制及时，控制作用强，控制超前，能消除余差。3、简述基型控制器自动、软手动、硬手动之间的无扰动切换关系凡是向硬手动方向的切换，从自动到硬手动或从软手动到硬手动（A、M→H），均为有平衡的无扰动切换。即要做到无扰动切换，必须事先平衡。因为硬手动操作拨盘的刻度（即VH值），不一定与控制器的输出电流相对应，因此在由其它方式向硬手操方式切换前，应拨动硬手动拨盘（即调WH电位器），使它的刻度与控制器的输出电流相对应，才能保证切换时不发生扰动。综上所述，DDZ-Ⅲ型控制器的切换过程可描述如下：有平衡无平衡无平衡无平衡有平衡无平衡4、试述DDZ-Ⅲ型控制器的功能。DDZ-Ⅲ型控制器的功能：一台DDZ-Ⅲ型工业控制器除能实现PID运算外，还具有如下功能，以适应生产过程自动控制的需要。（1）显示测量信号、给定信号和偏差的大小（2）显示控制器的输出（3）提供内给定信号并能进行内外给定选择（4）进行正/反作用选择（5）进行手动操作，并具有良好的手动/自动双向切换性能5、试述数字式控制器的特点数字式控制器的特点：数字控制器是以微处理机为运算、判断和控制的核心。它主要接收1～5VDC标准的连续模拟量信号,输出也是1～5VDC或4～20mADC标准的连续模拟量信号,并且以仪表外形出现的一种可由用户编写程序,组成各种控制规律的数字式过程控制装置,所以也叫做可编程调节器。（1）.性能价格比高（2）.使用方便（3）.灵活性强（4）.可靠性高（5）.通信功能四、分析题1、用阶跃响应曲线分析控制器的比例积分控制规律？（10分）tVo1tVo3A3Vo22oMIVCC2、试述比例微分电路的工作原理（用数学表达式和阶跃响应曲线相结合的方式）（10分）VF=1/a*V02V02=aVFt=0,VT=VO1V02=aVo1t=∞,VT=1/n*VO1V02=a/n*Vo1T=TD/KD