控制仪表及装置——考试复习题

1、控制仪表及装置考试复习题简答题5X8= 4 0分第1章概论1. 一个简单的闭环调节系统中至少应包含哪几个环节？P1输入环节:输出环节;反馈环节等2. 过程控制仪表与装置的分类有哪几种形式？ P2按能源形武分类，可分为电动、气动.液动和机械武等。工业上普遍使用电动和气动控制仪 表;按信号类型分类：分为模拟式和数字式两犬类； 按结构形式分类:单元组合式控制仪表 基地式控制仪表，集散型计算机控制系统，现场总线控制系统。3. 过程控制仪表与装置按能源形式分类可分为哪几种？目前工业上普遍使用的是哪两 种？ P2过程控制仪表与装置按能派形式分类可分为电动、气动.液动和机攜式锌。工业上普遍便用电 动和气动控

2、制仪表。4. 数字式控制仪表的特征有卿些？其传输信号为断续变化的数字氐 可以进行各种数字运算和逻辑判断功能完善性，能优雄能 解决模拟式控制仪表难以解决的问题。5. 变送单元的作用是什么？它能将各种被测参数，如爲度、压力、流量、液位等变换成相应的标准统一信号传送到接收仪 茕以供扌旨示、记录或控制。&控制单元的作用是什么？将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差给出控制信号去控制执行器的动 作。7.执行单元的作用是什么？它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号，操作执行元件，改变控制变量的大小.a现场总线控制系统的待征？ P3其待征为：现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于控制室的控

3、制功能分散到现场设备中，丈现现场控制而现场设备与控制璧内的仪表或装置之间为汝向数字通讯.9.信号制是抬什么？P3-4信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值.10制定信号制的目的是什么？P3-4达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仅表紇够共同使用在同一控 制系统书实现系统的功能。11气动仪表的信号标准？P3-4气动仪表的信号标准即启动仪表的下限值和上限值:下限上限20kPa (0. 2 K g f 7cin2)10 0 kPa (lKgf/cm2 )12.电动仪表的信号标准？序号电流信号负载;电阻142 QrA2 50- 7 5 0 欧2-10mA0-10

4、 0 0 欧0-3 0 0 0 欧13 现场与控制室仪表之间宜采用什么信号？ P4-5现场与控制星仪表之间宜采用直流电流信号。14.直濂电流信号有哪些优缺点?P4-5优点：宜流比交流干扰少b、直流信号对负载的要求简单c、电流比电压更利于远传信息缺虫:冬 多个仪表接收同一电流信息，它们必须串联“任何一个仪表在拆离信号回路之前首先 要把该仪表的两个输入端短接，否则其它仪表将会因电流中断而失去信号S仪表无公共接地 点.须浮空工作。 控制空内部仪表之间宜采用什么信号？ P4-5挖制皇内部仪衣之间宜采用直流电压信号。16. 直流电压信号有哪些优缺.点？ P4-5优点：as任何一个仪表拆离信号回路都不会影

5、响其它仪表的运行b.各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直流电源。缺点：其接收仪表的输入阻抗要足够高R :电流/电压转换电阻，Io=420mA块场1控制空17. 控制系统仪表之间典型联接方式是什么？ P5IQ：发送仪表的输出电流R。：发送仪表的输岀电阻Ri：接收仪表的赣入电阻时舷50Qo1 *从仪表整体结构上看,模拟式控制仪表的两种构成形式是什么？弘 仪表整机采用单个放犬器，其放大器可由若干放大器或不同的放大器串联而成ob、整机由数目不等的运算放大器电路以不同形式组装而咸。19. 采用单个放大器的仪表分析方法的特点？&在满足站f 1的条件时，仪表的输出与输入关系仅取决于输入部分的特性和反馈部分

6、 的特性乩在满巨矗的条件时放大器的净输入8趋向于零（厂0）20. 采用运算放大器的仪表分析方法特点？输入电阻用二s；b、输出电阻斥C、开环电压增益*0 = s；d、失调及其漂移为零两条重娶的结论：1）差模输入电压为零即c7=0或烬疔2）输入端输入电流为零，即比7X）,丿沪0;21. 仪表中常用的运算放大器电路有哪四种?见笔记出反相端输入b、同相端输入c、差动綸入d、电压跟随器22. 反相端输入运舁放大器电路特点？一输出电压与输入电压成正比，其比例系数为R2jRl；乩输出与输入极性相反：c、反相端不接地，但忙0,故称反相端为虚地”：乩输入电阻约等于输入回路电阻R1：匕、输入回路电流3 全部流经反

7、馈回路，即rii.2 3 .同相输入运算放大器电路特点？弘精出电压与输入电压成正比，其比例系数为（1+疋/应）：b、输出与输入极性相同：C.同相绻和反相端存在共模电压冷乃，“输入电阻等于运算放大起本身的共模输入电阻，其值很尢通常为1 %00M,24.差动输入运养放大器电路特点？洪 在满足疇醴配条件时，差动瑜入放大器电路的输出电压仅仅取决于两个输入电压之差（卩 丿 F）,即这爺电路只放大差动信号，不放大共模信号且与差动信号负械正比，比例系数为躯叽 输出电压与差动信号极性相同。在仪表线路中，往往取用二R3、R2= % 形成所谓 对称差动运放电路。b、运算放大器输入端存在共模电氐yc =卩厅2 5.

8、电压跟随器特点？ &+览 ”输入电阻高，输出电阻低。它在仪表电路应用中，起隔离作用.第2章调节器2 6.何为调节器的调节规律？ P12调节器的调节规律就是调节器的输出信号随输入信号（備差）变化的规律。这个规律常常称 为调节卷的特性。27. 调节器的基本调节规律有哪些？a、比例控制规徉b、比例积分控制规徉c、比例微分控制规律d、比例积分微分控制规徉28. 比例调节规徉的特点？a、比例控制作用及时迅速 队控制呈的输出会发主变化不是原来的数值c、存在残余偏差一 -余差29. 枳分作用的待点？积分作用的输出与偏差对时间的积分成比例关系。积分作用具有“慢慢来”的特性30. 如何防1上枳分饱和?P33已、

9、在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，暂时去掉积分作用。b、在控制器输出达到 输出范围上限值或丁限值时，使积分作用输出不继续増加。31. 微分作用的特点？输入備差变化的速度越大，则微分作用的输出越大，然而对于一个固走不变的偏差不管这个偏差 有多大，微分作用的输出总是零。3 2.变送器的作用？ P41在自动检测和调节系统中，将各种工艺参数，如温度、压力、流星、液位、成分等物理1：转换成统一的标准信号，以供显示、记录或调节之用。33. 变送器按照被测翁数分类有？差压变送器、压力变送器、液位变送器、流量变送器、温度变送器尊34. 模拟式变送器的构成原理及结构图？ P41模拟式变送器组成部分：测屋

10、部分、放大器、反谍部分、零点调整和零点迁務。结构图如31所示图3-1模拟式变送器结构图35模拟式变送器的输入输出关系曲线和关系武？ P41Ky =(K.x+z )l+KKf 1式中.KI?測屋部分的转换系数K放大器放犬系数Kf反馈部分反馈系数图3-2贰变送器的理想输入输出特性模拟3 6.数字式变送器的构咸原理?P2 1 1智能式变送器由硬件和软件两部分构成。智能式变送器的换件构成:图3-3智能式变送器的硬件构成框图 智能武变送器软件构成：A/D采样程序屋程转换程序工程童变换程序滤波程序误差校正程序D输出程序 通讯程序辅肋功能程序智能式变送器还配宣有手持终端。37 变送器的量程调整?P4 2量程

11、调整：便变送器的输出信号上限值”与测呈范围的上限值X 相对应。图3-4变送器呈程调节前后输入输出特性屋程调徑相当于改变变送器的输入输出待性的斜率，也就是改变变送器输出信号瑜入 信号斤之间的比例系数。模拟式变送器的屋程调整方法:K； z.y=+由 心知改交反谟部分的反馈系数K :或者改变测邑部分转换亲数X r/4/9控制仪表及装置考试复习题智能式变送藩的虽程调整方法：由软件实现。3 8.变送器的零点调整和零点迁移?P42使变送器的输出信号下限值尸与测量范围的下陨值*相对应，在x =0时,称为零a f 9ajaaS a点调挺在* H 0时；称为零点迁移。零点调茲使变送器的测屋起始点为零。零点迁移是

12、把测屋的起始点由零迁移到某一数值：当测星的起始点由零变为某一正值，称为正迁移：当测童的起始点由零变为某一负值，称 为负迁移。5 J9模拟式变送器的零点调至和零点迁移方法:由T +知改交放大器输入端上的调零信号Z智能武变送器的零点调整和零点迁移方法：由软件实现。3 9 如何提高仪表的测葩度？ P42零点迁移十量程调整可以提高仪表的测量精度。16/S0 32/10040.电容式差压变送器线性化的原因？阳2原因:传感器组件的输出信号与被测参数之间往往存在者非线性关系。4 1 .模拟武变送器耳K性补偿方法有哪二种？R 6 91. 使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性2. 使测量部分与传感器组件具

13、有相反的非践性待性4 2.何为四线制？何为二线制？四线制，供电电源和辙出信号分别用二根导线传输二线制：二棍导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号四薊蠶图3-6二线制和四线制变送器4 3.二线制优点？控制仪表及装置考试复习题9/9节省连接电缆、有利于安全防爆和抗千扰。44. 智能式变送器的信号传输方式?R212智能式变送器采用双向全数字量传输信号，即现场总线通信方式；目前广泛采用一种过渡 方式，即在一条通信线缆中同时传输4 -2CmAADC电流信号和数字借号这种方式被称为H A RT协议通信方式。45. 差压变送黠的作用？ P43用来将差压、流量、液位等被测参数转换为标准的统一信号，以实现对

14、这些参数的显示、 记录或自动控制。46. 差压变送器按照检测元件分类有？膜盒式差压变送器电容式差压变送器扩散硅式差压变送器振弦式差压变送器电感式差压 变送器等4匸彳析曲容式差压变送器测量部件的工作机理,推导其关系,说明其侍性.P52-3: 34 5步推导,3行结论!48. 说明扩散硅武差压变送器的工作原理（包按，传感器与供电电临前置电压放大器， 电压？电流转换器）。（给出扩散硅式差压变送器原理电路图）弋工作原经:扩散硅压阻传感器的应变电阻阻值在作用下发生变化，使硅桥产生不平衡电 压鼻再经前置放大并转换成输出。5 OI 严 I :I W I筍右1 H4t “学二|倔ii叫HM*an3 ；放大图3

15、-11扩散硅式差压变送器构成方枢图49. 执行器在自动控制系统中的作用？ P82接受来自调节器的控制信号，通过其本身开度的变化，从而达到调节流量的目的。50. 为什么说执行器是调节系统的樽弱环节？执行器的工作、使用条件恶势是调节系统的潯弱坏节。5 1.执行器的构成？各部分的作用？ R99执行器由执行机构和调节机构两个部分构成执行机构根据输入信号的大小产生相应的输出力或位移去推动调节机构动作0调节机构:在执行机构的作用下使阀芯产主一定位移，即使执行器开度发主变化达到调节 被控介质流量的目的。调节机构执行S3的推幻朕舌产生相应的能岀力尸和位移执行机构执行器的调肝5P分凋节从阀芯、闵用之谊流过的流:

16、&52. 执行器按使用的能源形式分类有?R98气动执行器：控制气动调节阀电动执行踞，控制电动调节阀53. 气动调节阀的特点？ P103优嵐 结构简单、动作可裳稳定、辅出力大.安装维修方便、价格便宜和防火防爆。 缺点:响应时间大，信号不适于远传.5 4.电动调节阀的待点？见笔记优点：动作较快.能源荻取方便待别适于远距离的信号传送。缺点：输出力较小.价格贵,且一般只适用于防爆要求不高的场合。E5 执行器的作用方那P1 0 3正作用：当输入信号皓大时，执行器的流通截面枳増丈，即流过执行君的流屋増大。 气动调节阀通常称为气开阀。反作用：当输入信号增大时，执行器的涼通截面积减小，即流过执行器的流量减小。

17、气幼调节阀通常称为气关阀。56.气动执行机构的作用？ P102接受气动调节器或阀门定位器输出的气压信号,并将其转换成栢应的输出力F和直线位移 Z以推动调节机构动作。5 了电动执行机构的构成原理及各部分的功能？ P99电动执行机构由伺服放大器、伺服电机、位置传送器和减速器四部分组成其构成原理如图冋服电机作用：将伺服放丈器输出的电功率转换成机械转矩。何服放大奉作用:将输入信号和反谟信号进行比较得到差值信号，并根捱的极性和大小，控 制可控硅交流开关I . II的导通或截止。可技硅交流开关1、【用来接通何服电机的左流 电濾，分别控制伺服电机的正-反转或停止不转。位置发送器作用：利用位務检测元件（差动变

18、压器、邂料薄膜电位器和位移传感器等）将电动 执行机构输出轴的位移线性地转换成反馈信号，反馈到伺服放大器的辅入端。減速器的作用是将伺服电机高转速、小力矩的输出功率转换成拚行机构衔出轴的低转速、大 力矩的输出功奉以推动调节机构。58.何为HART通讯协议?R2 80HART是数字式仪表实现数字通讯的一种协议。具有HA RT通讯协议的变送器可以在一对电缆上同时传输4 2佩DC.的模拟信号和频字 信号。HART通讯协议是釆用国际标准化组织（1 S0）的开放式系统互连COS 1 ）参考模型，简 化引用其中的三层而制定的。物理层、数据链路层、应用层59.什么是FSKH言号9P2 8 1HAKT信号传输是基

19、于Bell 2CG通讯标准，在430nA.DC、基础上香加頓度为土0. 5nA 的不同频率的正弦调制波作为数字信号。这种类型的数字信号称为频務縫控（FSK）信号。12OOHz22OC2“I”图3-了 HART数字通信信号 6 0 HART通讯协议的物理层定义什么内容？ P2 8 1 规定了信号的传输方法和传输介质6 1. HART通讯初议的传输介质及传输距离关系？ P281HART协议的物理层规走传输介质为电缆线。单芯带屏蔽双绞屯缆，传输距离可达3 000米。多芯带屛蔽双绞电缆,传辐距离可达1500米。非屏蔽电缆适用于短距离数据传送。62. HART协议的数据链路层定义什么内容？ P2 81规

20、定了数据帧的格式和数据通信规程O6 3 HART协议可有哪三种通信模式？HART协议规定有三神通信命令。通用命令:适用于所有符合HART协议的现场仪表。通用操作命令：适用于大部分符合HART协议的现场仪衣。待殊命令:各制造厂的产品自己所特有的命令。64. H A KT协议的应用层定义什么内容？规定了通讯命令的内容。65. HART协议规定的三种通信命令是什么？通用命令通用操作命令特殊命令66. 现场总线控制系统的技术特点(1)系统的开放性、可集成性2 )互操作性与互用性3)现场 设备的智能化2功能自治性4)系统的高度分散性5)討现场环境的适应性.67. 与DCS相比FCS在结构上有哪些优越性:

21、1实现全数字化通信；2实现彻底的全分散式控制；3实现不同厂商产品互连、互操作；4增强系统的可靠性、可維护性；5降低系统工程成本。6 8 CAN总线的主要特点？1. 多主方式工作网络上任一节点均可在任恵时刻主动地向网络上其他节点发送信息，而不 分主从，通信方式灵活，且无需站地址等节点信息。2. 网络上的节点信息分成不同的优先级,可病足不同的实时要求3. 非破坏性总线仲裁技术。当多个节点同时向总线发送信息时，优先级较低的节点.会主动 地退出发送，而最高优先级的节点可不受影响地继绽传输数据，从而大犬节省了总线冲究仲 裁时间。4. 采用扌艮文滤波。即可实现点对点.一点对多点及全局广描等几种方式传送接收

22、数咼 无需 专门的“调度J5节戌数主娶取決于总线驼动电路，可达110个6.釆用短帧结构，传输时间短，受干扰概率低，具有极好的检错效果。7 每帧信息都有CRC校验及其他检错捲施 保证了数:把出错率极低。6 9.试对现场总线控制系统与集散控制系统作一比较.7 0.基型调节器的输入电路为什么采用差动输入和电平移动的方式？计第題2 XI 0=20分1某PID调节器(正作用)输入、输出信号均为42CtaA,调节器的初始值1 i =I0=4niA; 5 = 20 0%, T讦Td= 2mmK产10。在0时输入厶严2臥的阶跃信号，分别求取t= J 2s 时：1) P工况下的输出值;(2) PD工况下的输出值。P39习题1一8:课堂上讲2.用差压变送器测量流量，流童范围为1看/h。当流童为12mVh时，问变送器的榆出电 流是多少？参。：计算比较AN2:差压与流量的平方成比例,变送器的输出电流与其差压成比例所以，变送器输出的4 -20mA电流与其流量平方成比例。即：(1 一4)/ C2 0-4) =Q2 / Q=122/1621 =4+ (20-4) * 1 22/16el =13Ma答:输出信号是13 mA.3某P调节藩的統入信号是4 -20mA,输出信号为15巧当比例度5=6%时,統入变化GmA所引起的输