仪表复习习题

1、概论概论 单回路过程控制系统方框图单回路过程控制系统方框图1、过程控制仪表与过程控制系统的功能。、过程控制仪表与过程控制系统的功能。2、仪表之间联系信号仪表之间联系信号，信号的传输方式，传输误差。，信号的传输方式，传输误差。3、本质安全防爆系统的组成，本安防爆的充要条件。、本质安全防爆系统的组成，本安防爆的充要条件。给定单元给定单元调节器调节器执行器执行器被控对象被控对象变送器变送器XRX iX eY4、安全栅的种类、电路分析。、安全栅的种类、电路分析。LTLT液液位位调调节节器器液位变送器液位变送器电动调节阀电动调节阀电开阀电开阀泵泵储水箱储水箱上水箱上水箱下水箱下水箱图图1 液位控制系统示

2、意图液位控制系统示意图1、由控制系统流程图、由控制系统流程图画闭环控制系统框图画闭环控制系统框图，组成，组成仪表功能仪表功能，计算过程参数。计算过程参数。作用方式作用方式0-100cm8mA，H=?概论概论液位给定单元给定单元调节单元调节单元电动调节阀电动调节阀上水箱上水箱液位变送器液位变送器XRX iX e扰动1、解答：（、解答：（1）单回路控制系统方框图。）单回路控制系统方框图。（2）反作用）反作用 y（3）016425100ILLcm（4）pghph液位偏小液位偏小偏差增大，液位增高。能够，积分具有消余差作用。偏差增大，液位增高。能够，积分具有消余差作用。（5）概论概论TTTC加热炉加热

3、炉温度变送器温度变送器50-100温度控制器温度控制器作用方式作用方式调节阀何种阀？调节阀何种阀？燃料燃料原料原料管道管道图图2 温度控制系统框图温度控制系统框图SP=8012mAT=?70-120，零点如，零点如何迁移？何迁移？2、温度控制系统、温度控制系统概论概论图图3 仪表间电流传输仪表间电流传输3、图、图3为变送器与调节器连接原理图，设为变送器与调节器连接原理图，设R0=10M ，RCM=2 ，R=250 ， 试计算电流传输误差。试计算电流传输误差。RR cmR0 I46010252. 0%100225010102250%100cmcmIRRRRR概论概论R cm/2r0 V0ViRi

4、R cm/24、图、图4为变送器与调节器连接原理图，设为变送器与调节器连接原理图，设R0=250，RCM=2 ，Ri=10M ， 试计算电压传输误差。试计算电压传输误差。460010252. 0%100225010102250%100cmicmVRRRRR概论概论5、齐纳安全栅防爆电路如图。齐纳安全栅防爆电路如图。（1）说明本安系统的充要条件。）说明本安系统的充要条件。（2）说明正常工作时，稳压管的状态。）说明正常工作时，稳压管的状态。（3）假设稳压管击穿时工作电流为）假设稳压管击穿时工作电流为50-80mA,调节器供电电调节器供电电压为压为28V时，时，VD1与与VD2工作状态。工作状态。F

5、UVD2VD133100mA变送器或执行器调节器V26V30概论概论概论概论6、变压器隔离安全栅、变压器隔离安全栅通过变压器切断安全侧串入的高压，通过限压限流电流进通过变压器切断安全侧串入的高压，通过限压限流电流进一步限制流入危险侧能量。一步限制流入危险侧能量。执行端隔离式安全栅执行端隔离式安全栅检测端隔离式安全栅检测端隔离式安全栅1、调节器、调节器2、PI调节器，调节器， 调节器的调节器的和和TI为多少？为多少？SmAImAImAIi302,1,100，需要当1、III型比例调节器，输入从型比例调节器，输入从4 8mA DC变化，输出从变化，输出从 4 14mA DC变化，变化， =？ 3、

6、控制精度为控制精度为0.2的的DDZ-III调节器，最大电流偏差调节器，最大电流偏差 。maxI4、PD调节器响应曲线如图，调节器的调节器响应曲线如图，调节器的KD和和TD为多少？为多少？1 . 01PK已知t09 . 063. 0y11 . 0S3 . 0UiIC1R1R2R3R4R5UsR7R8R6Uo1UCM1UCM2UB1、调节器、调节器5、DDZ-III调节器输入电路输入电路功能，输入输出特调节器输入电路输入电路功能，输入输出特性。性。结构上采取差动放大电路，消除导线电阻影响。电平移动，在放大器输入端加3.33V垫起电压，使放大器正常工作。电路定理（叠加定理、虚短、虚断等）推导。1、

7、调节器、调节器6、DDZ-III调节器调节器PI电路功能，输入输出特性。电路功能，输入输出特性。叠加定理、虚短、虚断。快慢积分如何实现？1、调节器、调节器7、软手操、硬手操电路分析，、软手操、硬手操电路分析，A， M ，H切换有无扰动？切换有无扰动？软手操电路软手操电路03RMMVVtR C 硬手操电路硬手操电路03(0)FHHHHRVVVVR 1、调节器、调节器8、积分饱和产生原因、消除措施、抗积分饱和电路分析、积分饱和产生原因、消除措施、抗积分饱和电路分析第二章第二章 变送器变送器CK调零、零点迁移调零、零点迁移iP0I0IiI1、电容式差压变送器结构框图如图。、电容式差压变送器结构框图如

8、图。（1）推导输入输出关系。）推导输入输出关系。（2）如果变送器为）如果变送器为III变送器，说明调零与调量程。变送器，说明调零与调量程。（3）如果差压测量范围为）如果差压测量范围为0-1MPa，画出响应曲线。，画出响应曲线。（4）如果差压测量范围为）如果差压测量范围为1-2MPa，画出响应曲线。说明零，画出响应曲线。说明零点如何迁移。点如何迁移。2、电容式差压变送器测量元件、电容式差压变送器测量元件-变气隙差动电容传感器工作变气隙差动电容传感器工作原理及原理式。原理及原理式。pdC 感压膜片差动电容211122100iiiiiiCCKdPK KPCCdd第二章第二章 变送器变送器3、电容电流

9、转换电路实现、电容电流转换电路实现2121211231212()iiiiiiiiiCCCCIIIIIKCCCC调制调制11 iduiCdt22iduiCdt解调解调iPK第二章第二章 变送器变送器第二章第二章 变送器变送器4、扩散硅差压变送器电路分析，信号转换、扩散硅差压变送器电路分析，信号转换0121()iiVZVG VVkVGR第二章第二章 变送器变送器121K2Kt5、热电偶温度变送器组成框图。、热电偶温度变送器组成框图。（1）线性化原理）线性化原理（2）冷端温度补偿原理）冷端温度补偿原理（3）推导整机表达式。说明如何进行零点与量程调整。）推导整机表达式。说明如何进行零点与量程调整。第二

10、章第二章 变送器变送器V6、热电偶温度变送器放大单元组成框图。说明功率放大器、热电偶温度变送器放大单元组成框图。说明功率放大器的工作原理。的工作原理。第二章第二章 变送器变送器6、热电阻温度变送器组成框图。、热电阻温度变送器组成框图。（1）说明线性化原理。）说明线性化原理。（2）为何采取三线制电阻测温？）为何采取三线制电阻测温？（3）写出整机表达式。）写出整机表达式。铂电阻线性化补偿之路零点调整前置放大器K1功率放大器K2输出电路线性反馈tIrrrtttRIV tVcVRRRRZV0IfV第二章第二章 变送器变送器FiF0L0Ff2Ff1lf2lf18、电气转换器输入输出信号关系，工作原理。、

11、电气转换器输入输出信号关系，工作原理。转换关系：转换关系：420mA DC 转换为转换为 20100 kPa标准气压信号。标准气压信号。力矩平衡原理力矩平衡原理1、简述电动执行器的工作原理。伺服放大器、伺、简述电动执行器的工作原理。伺服放大器、伺服电机、减速器、位置发送器的作用。服电机、减速器、位置发送器的作用。()0()0()0iifiifiifI III III II电机正转电机反转电机停转不变第三章第三章 变送器变送器伺服放大器伺服放大器位置发送器位置发送器伺服电机伺服电机操作器操作器减速器减速器阀位阀位指示指示放大器放大器执行机构执行机构420mAIiIf090OsaUBKIli)(第

12、三章第三章 变送器变送器2、伺服放大器电路图如图，简述其工作原理。、伺服放大器电路图如图，简述其工作原理。3、气动调节阀选择原则？、气动调节阀选择原则？锅炉冷水阀及控制方式选（）；锅炉蒸气阀及控制锅炉冷水阀及控制方式选（）；锅炉蒸气阀及控制方式选（）；管道燃料气流量阀及控制方式（）方式选（）；管道燃料气流量阀及控制方式（）正正气关式 正反气开式反正气开式反反气关式电气转换加定位器电气转换加定位器I0气源气源位置位置反馈反馈P1阀门定位器示意图阀门定位器示意图4、阀门定位器如图。、阀门定位器如图。简述工作原理。简述工作原理。第三章第三章 变送器变送器4、直线流量特性阀、直线流量特性阀33maxm

13、in60/,3/10l5vvvqmhqmhLmmmmq，时，？maxmaxmin1160(1)203vvvvqqlRqRR Lq3115(1)31.5/602020 10vvqqmh5、对数流量特性阀、对数流量特性阀3maxmaxminmin,60,3cmlvvvvvqKqKq流量为时 流量系数为流量为=2m /h时流量系数为，全行程L=4,求开度 =2cm时，？第三章第三章 变送器变送器maxmaxminmin60203vvvvqKRqK3maxmin20 240/vvqRqmh2(1)(1)34max40 208.94/lvLvvqRqmhq第三章第三章 变送器变送器第四章第四章 可编程调

14、节器可编程调节器用户按工艺流程和控制要求，将若干功能模块进行用户按工艺流程和控制要求，将若干功能模块进行“软连软连接接” 的过程，即的过程，即组态组态，实现调节器的运算和控制任务。，实现调节器的运算和控制任务。1、可编程数字调节器的组态及组态方法、可编程数字调节器的组态及组态方法根据控制系统工艺流程图，设计绘制模块根据控制系统工艺流程图，设计绘制模块组态图（软连组态图（软连接图）接图）据组态图据组态图填写控制数据填写控制数据F001-F006、运算模块连接关系表运算模块连接关系表F101-F130。填写组态表。填写组态表。F001-F006。F001基本数据表基本数据表PID调节规律，运算周期

15、，调节规律，运算周期，PID控制类型，与上位机有无通信，上位机异控制类型，与上位机有无通信，上位机异常切换方式等信息。常切换方式等信息。PID运算数据表运算数据表F003设置PID参数对输入数据进行预处理。包括工程量单位、精度、温度补对输入数据进行预处理。包括工程量单位、精度、温度补偿、压力补偿、开方处理、数字滤波。偿、压力补偿、开方处理、数字滤波。输入数据表输入数据表F002折线数据折线数据F004对过程量进行线性化处理。对过程量进行线性化处理。决定折线表的形式（拐点数据）决定折线表的形式（拐点数据）可变参数设置可变参数设置 F005设置在运算处理中使用的系数、常数等。设置在运算处理中使用的

16、系数、常数等。输出处理数据表输出处理数据表F006决定输出通道。确定输出端子与内部信号之间的连接关系。决定输出通道。确定输出端子与内部信号之间的连接关系。第四章第四章 可编程调节器可编程调节器2、可编程调节器的、可编程调节器的DDC控制、控制、SPC控制。控制。SPC控制：控制： PC机输出机输出CSP调节器调节器SP。调节器。调节器SP自动自动跟踪跟踪PC机的机的CSP。DDC控制：控制：PC机取代调节器直接进行机取代调节器直接进行PID控制。调节器控制。调节器的给定值的给定值SP自动跟踪自动跟踪PV值，切换无扰动。值，切换无扰动。第四章第四章 可编程调节器可编程调节器3、天然气储罐压力控制

17、流程图如图。、天然气储罐压力控制流程图如图。第四章第四章 可编程调节器可编程调节器要求：压力要求：压力PID控制，结果由控制，结果由AO1输出。输出。流量由差压变送器测量，结果又流量由差压变送器测量，结果又AO2输出。输出。流量流量q信号范围：信号范围：0.0070 .00t/h；压力压力p信号范围：信号范围：0.0600.0kPa压力报警上下限压力报警上下限350.0450.0kPa 。画出压力控制组态图，填写组态表。画出压力控制组态图，填写组态表。第四章第四章 可编程调节器可编程调节器3、某一家庭采暖电加热锅炉，假设出水与回水流量一定，出水、某一家庭采暖电加热锅炉，假设出水与回水流量一定，

18、出水温度范围为温度范围为0.0-100.00C，设定出水温度为，设定出水温度为70.00C。画出组态图，。画出组态图，填写组态表。填写组态表。第五章第五章 可编程控制器可编程控制器1、功能模块与、功能模块与PLC主机接口结构图。主机接口结构图。第五章第五章 可编程控制器可编程控制器2、A/D模块控制寄存器功能配置模块控制寄存器功能配置第五章第五章 可编程控制器可编程控制器写入写入A/D卡接卡接PLC通道号通道号A/D卡控卡控制寄存器制寄存器地址号地址号PLC写写入命令入命令字字写入写入笔数笔数3、A/D模块功能指令格式模块功能指令格式读出读出A/D卡接卡接PLC通道号通道号A/D卡控卡控制寄存

19、器制寄存器地址号地址号读出结读出结果到果到PLC寄存器寄存器读出读出笔数笔数第五章第五章 可编程控制器可编程控制器4、PID 功能模块功能模块D10PIDD11D100D120PID参数设置区间在参数设置区间在D100-D114，需预先设定。，需预先设定。第五章第五章 可编程控制器可编程控制器5、某一家庭采暖电加热锅炉，假设出水与回水流量一定，出水温度范围为某一家庭采暖电加热锅炉，假设出水与回水流量一定，出水温度范围为0.0-100.00C，设定出水温度为，设定出水温度为70.00C。温度变送器采用铂电阻温度变送器，输出温度变送器采用铂电阻温度变送器，输出4-20mA电流信号。电流信号。调节器

20、采用调节器采用13位位A/D模块、内置模块、内置PID模块的模块的PLC及及12位位D/A模块。模块。4-20mA经过经过A/D模块转换为模块转换为0-4000数字量。数字量。A/D模块需要配置参数：输入模模块需要配置参数：输入模式式2（#1），零点迁移），零点迁移800（#18），增益），增益4000（#24），采样次数），采样次数4次（次（#2）。）。读出读出CH1平均值（平均值（#6）。）。采样采样0-4000数字量经过数字量经过D/A模块转换为模块转换为4-20mA。D/A模块输出模式模块输出模式2（#1），），零点迁移零点迁移800（#22），增益），增益4000（#28），输出数据

21、寄存器地址（），输出数据寄存器地址（#10）。）。假设假设PID参数已设置到参数已设置到D100-D114中，设定值中，设定值2800已写入到已写入到D10，测量值存，测量值存D11，PID控制结果存控制结果存D20。编写。编写PID控制程序。控制程序。第五章第五章 可编程控制器可编程控制器X1A/D模块初始化模块初始化D/A模块初始化模块初始化PID控制程序控制程序第五章第五章 可编程控制器可编程控制器M1013读读A/D转换结果转换结果PID运算运算D/A转换输出转换输出若采用从若采用从Y0口输出口输出PWM信号控制电加热器。信号控制电加热器。PWM周期为周期为4000ms，已经存在已经存

22、在D30中。中。1、与模拟变送器比较、与模拟变送器比较智能式变送器特点智能式变送器特点（1）将）将微机融入变送器中微机融入变送器中。过程量的。过程量的转换、处理、显示和传转换、处理、显示和传输软件编程实现。输软件编程实现。（2）软件对信号进行）软件对信号进行非线性处理非线性处理、温度压力、温度压力补偿补偿，保证转换，保证转换精度。精度。（3）自诊断自诊断程序实现对变送器软硬件检测，故障报警。程序实现对变送器软硬件检测，故障报警。（4）既能输出模拟信号又能输出）既能输出模拟信号又能输出HART协议等数字信号，与协议等数字信号，与数据设定器可数据设定器可实现远程通信实现远程通信。2、与模拟阀门定位

23、器相比，智能阀门定位器优点。、与模拟阀门定位器相比，智能阀门定位器优点。将微机融入阀门定位器，采用先进的接口器件与控制方式将微机融入阀门定位器，采用先进的接口器件与控制方式（PWM），使定位更精确。），使定位更精确。第六章第六章 智能变送器和阀门定位器智能变送器和阀门定位器 3、智能阀门定位器的工作原理、智能阀门定位器的工作原理模拟量的模拟量的420mA信号传给微处理器，与阀位传感器的反馈信号传给微处理器，与阀位传感器的反馈进行比较，微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算，进行比较，微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算，向压电阀发出电控指令使供气与排气阀门开大或关小。向压电阀发出电控指令使供气与排气阀门开大或关小。 使气使气动执行器阀杆精确定位。动执行器阀杆精确定位。4、智能阀门电定位器的功能、智能阀门电定位器的功能具有阀门快速定位功能，使阀门开度精确对应于调节器输具有阀门快速定位功能，使阀门开度精确对应于调节器输出的控制信号。出的控制信号。5、HART协议信号的特点协议信号的特点在低频的在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字的音频数字信号进行双向数字通讯。信号进行双向数字通讯。2200HZ 代表数字信号代表数字信号 “0” 1100HZ 代表数字信号代表数字信号 “1” 。第六章第六章 智能变送器和