过程控制与自动化仪表考试资料.doc

第一章1、过程控制是对生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分和物性等工艺参数进行控制 ，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动进行。2、 从控制的角度看，通常将工业生产过程分为三类，即连续型、离散型和混合型。过程控制系统主要由被控过程和自动化仪表（包括计算机）两部分组成。3、过程控制系统的一般性框图P7框图名词术语的含义说明如下：（1）被控参数（ 亦称系统输出）y（t） 被控过程内要求保持稳定的工艺参数。（2）控制参数（亦称操作变量）q（t）使被控参数保持期望值的物料量或能量，工程上有时也称控制介质。（3）干扰量f（t）除被控参数外，作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因素。（4）设定值r（t）与被控参数相对应的设定值。（5）反馈值在（t） 被控参数经测量变送的实际测量值。（6）偏差e（t） 设定值与反馈值之差。（7）控制作用u（t） 控制器的输出值。4 、过程控制系统的性能指标的计算p95、模拟量的信号可分气动仪表的模拟信号与电气仪表的模拟信号。1）气动仪表的输入输出模拟量信号统一使用0.020.1MP的模拟气压信号。2）电气仪表的输入输出的模拟直流电流信号为420mA DC,负载电阻为250；模拟直流电压信号为15V DC。6、安全火花性防爆则是把仪表的电路在短路、断路、及误操作等各种状态下可能产生的火花限制在爆炸性气体的点火能量之下。具有本质防爆性能。其方法是把可能产生危险火花的电路从结构上与爆炸气体隔离开来，因为属于结构性防爆。实质是限制火花的能量，取决于仪表电路中电压和电流的大小，电压限制在30VDC,还要考虑仪表的温度。安全火花性防爆系统的必须具有两个条件：一是现场仪表必须设计成安全火花型；二是现场仪表与非危险场所（包括控制室）之间必须经过安全栅（把能量限制在一定范围内），以便对送往现场的电压电流进行严格的限制，从而保证进入现场的电功率在安全范围之内。第二章7、过程参数检测仪表通常由传感器和变送器组成，变送器的输出信号可以标准化，8、变化器是将输出信号变成统一的标准信号的传感器。9、引用误差是仪表通用的一种误差的表示方法之一（精度等级）r=(/(Xmax-Xmin)100%, r=0.5%0.5级 等级权越小，精度越高，10、仪表的精度通常在规定的使用条件，由最大引用误差来度量。11、检测仪表的工作特性是指能适应参数测量和系统运行的需要而具有的输入/输出特性，它可以通过零点调整与迁移以及量程调整而改变。Y=（X-Xmin）/（Xmax-Xmin）(Ymax-Ymin)+Ymin12、电动模拟式变送器一般都采用四线制或者二线制方式传输电源和输出信号。四线制传输方式：即供电电源和输出信号分别用两根导线传输。二线制传输方式即只需连根导线就可同时传送，变送器所需的电源信号和输出电流信号。13、温度检测方法，从测温元件与被测介质接触与否可分为接触式测温（水银温度计，热电偶炼钢）和非接触式测温（电子测温计）。14、 冷端温度校正的方法有查表校正法和电桥补偿法。15、第三导体定律：在热电偶回路中接入第三种导体时，只要第三导体的两个接点温度相同，回路中热电动势值不变，热电偶的这一性质被称为第三导体定律。16、由于参考点不同，在工程上又将压力表示为如下几种：1）差压（又称压差，记为p），差压是指两个压力之间的相对差值。2）绝对压力（记为Pabs）绝对压力是指相对于绝对真空所测得的压力，如大气压力（记为Patm）就是环境绝对压力。3）表压（记为Pg）表压是指绝对压力与当地大气压力之差。4）负压（又称真空度，记为Pv）负压是指当绝对压力小于大气压力之时，大气压力与绝对压力之差。17、 工业上最常用的弹性式测压元件有弹簧管、波纹管、弹性膜片（膜盒）等。第三章18、DDZ-III第三代电动单元组合仪表（主要采用PID调节）。19、调节器的比例增益Kc越大，比例调节越强。积分时间TI越大，积分作用越弱，反之，积分作用越强。微分时间TD越大，微分作用越强。20、P：调节及时，反应灵敏，调节作用强，但是有差调节I：无静差作用，反应慢，保持历史。D：反应快，对静差有预测能力，不能消除静差。21执行器：由执行机构和调节机构（调节阀）两部分组成。22、执行器按使用的能源可分为气动、电动、液动三种。气动执行器的优点：结构简单、工作可靠、价格便宜、维护方便、防火防爆等。缺点：动力气源配置不便。电动执行器的优点：能源取用方便、信号传输速度快和便于远传。缺点：结构复杂、价格贵，适用于防爆要求不高或缺乏气源的场所。23、所谓“气开”是指当气压信号P0.02MPa时，阀由关闭状态逐渐打开；“气关”则相反，即当气压信号P0.02MPa时，阀由全开状态逐渐关闭。要知道图见P96页。第四章24、被控过程的数学模型是指过程的输入变量与输出变量之间定量关系的描述，这种关系即可用各种参数模型（微分方程、传递函数等）表示。25、过程的数学模型可分为静态数学模型和动态数学模型，静态数学模型是动态数学模型在过程达到平衡时的特例。26、被控过程的数学模型，依照过程特性的不同而不同，一般可分为有自衡特性与无自衡特性、单容特性与多容特性、振荡与非振荡特性等。27、当原来处于平衡状态的过程出现干扰时，其输出量在无人或无控制装置的干预下，能够自动恢复到原来或新的平衡状态，则称该过程具有平衡特性，否则，该过程则被认为无自衡特性。28、单容过程只有一个储存容积的过程，多容过程指被控过程由多个容积组成。29、建立被控过程数学模型的方法主要有三种：机理演绎法（也叫解析法）；试验辨识法；机理演绎与试验辨识相结合的混合法。30、解析法建模的一般步骤：1)明确过程的输出变量、输入变量和其他中间变量。2）依据过程的内在机理和有关定理、定律以及公式列些静态方程或动态方程。3）消去中间变量，求取输入、输出变量的关系方程。4）将其简化成控制要求的某种形式，与高阶微分（差分）方程或传递函数（脉冲传递函数）等。计算题P116，P120.31、响应曲线法指通过操作调节阀，使被控过程的控制输入产生一阶跃变化或方波变化，得到被控量随时间变化的响应曲线或输出数据，再根据输入输出数据，求取过程的输入输出之间的数学关系。响应曲线法又分为阶跃响应曲线法和方波响应曲线法。 第五章32、简单控制系统是只对一个被控参数进行控制的单回路闭环控制系统。33、控制系统设计任务及开发步骤：1）熟悉控制系统的技术要求或性能指标。2）建立控制系统的数学模型。3）确定控制方案4）根据系统的动态和静态特性进行分析与综合。5）系统仿真与实验研究。6）工程设计。7）工程安装。8）控制器的参数整定。34、通常把被控过程和调节器分为正作用与反作用两种类型，当被控过程的输入量增加（或减少）时，过程的输出量(即被控参数)也随之增加（或减少）时，则称为正作用被控过程；反之则称为反作用被控过程。当反馈到调节器输入端的系统输出增加（或减少）时，调节器的输出也随之增加（或减少），则称为正作用调节器；反之，则称为反作用调节器。35、测量变送环节的静态增益Km规定为正值。36、调节器的参数整定通常以系统瞬态响应的衰减率=0.750.9（对应衰减比为4:110:1）为主要指标。当系统瞬态响应曲线达到=0.750.9的衰减率时，则接近最佳的过渡过程曲线。37、调节器参数整定的方法可分三类：理论计算整定法、工程整定法和自整定法（还包括最佳整定法和经验法）。38、工程整定法分临界比例度法、衰减曲线法和反应曲线法。39、调节器三种实验整定方法？1）临界比例度法-是一种闭环整定方法，不需测试过程的动态特性，其方法简单，使用方便，故广泛应用。但也因等幅振荡受到一定的限制。其步骤如下：1先将调节器的积分时间TI置于最大值，微分时间TD置零，比例度置为较大的数值，是系统进入闭环运行。2等系统运行稳定后，对设定值施加一个阶跃变化，并减小，直至系统出现等幅振荡为止，记下此时的k（临界比例度）和等幅振荡周期T k；3根据记录k和Tk，按相应公式计算出调节器的、T1及T0参数。2）衰减曲线法 与1）相似，所不同的是无需出现等幅振荡过程，但由于难于确定4:1（或10:1）的衰减程度，从而较难得到准确的s值和Ts（或Tp值）。故不宜用于干扰比较频繁、过程变化较快的控制系统。1先置调节器积分时间TI=无穷大，微分时间TD,比例带置于较大数值，将系统投入运行。2等系统稳定后，对设定值作阶跃变化，然后观察系统的响应。若响应振荡衰减太快则减小比例度；反之，则增大比例度。直到出现衰减比为4:1的震荡过程，或衰减比为10:1的震荡过程时，记录下此时的值(设为s)以及Ts值或者Tp值。3按相应公式计算、TI及TD。3）反应曲线法（动态特性参数法）是一种开环整定方法，即利用系统广义过程的阶跃响应曲线对调节器参数进行整定。具体做法：先使系统处于开环状态，再在调节阀的输入端施加一个阶跃信号，记录下测量变送环节的输出响应曲线。由于反应曲线法是通过系统开环试验，得到被控过程的典型特征参数之后，再对调节器参数进行整定的，故此法适应性较广，并为调节器参数的最佳整定提供了可能，其受试验条件的限制相比也较少，通用性强。但由于干扰对试验信号的影响，此法也受到限制。第六章40、串级控制一种由主、副两个调节器彼此串接的双回路的调节系统。主调节器根据主要参数与给定值的偏差输出信号，作为副调节器的给定值，副调节器同时接受副参数信号和给定值并控制调节机构。串接调节的特点：1）串接调节系统可以等效为单回路调节系统，而串接调节系统的副回路成为等效调节对象的一部分，串接调节系统被看成是改善了调节对象动态特性单回路调节系统；2)由于副回路的存在，调节系统的工作频率有了较大的提高；3）提高了对于进入副回路的干扰的抑制能力；4）由于副回路是一个快速随动系统，使串级调节系统有了一定的适应能力。41、串级控制系统的主要特点：1）对进入副回路的干扰有很强的抑制能力。2）能改善控制通道的动态特性、提高系统的快速反应能力。3）对非线性情况下的负荷或操作条件的变化有一定的自适应能力。42、串级控制系统的适用范围：1）适用于容量滞后较大的过程