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1、 化工自动化就是化工、炼油、食品、轻工等化工类型生产过程自动化得简称。在化工设备上，配备上一些自动化装置，代替操作人员得部分直接劳动,使生产在不同程度上自 动地进行，这种用自动化装置来管理化工生产过程得办法,称为化工自动化。 ?? 实现化工生产过程自动化得意义：
（1)加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量与质量. (2）减轻劳动强度，改善劳动条件.
(3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命,提高设备利用能力得目得。
(4）能改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动与脑力劳动之间得差别创造条件。 2、化工自动化主要包括哪些内容?
一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵与自动控制等方面得内容.
1－3 自动控制系统主要由哪些环节组成？
解 自动控制系统主要由检测变送器、控制器、执行器与被控对象等四个环节组成。 4、自动控制系统主要由哪些环节组成？
自动控制系统主要由测量元件与变送器、自动控制器、执行器与被控对象等四个环节组成。
１－５ 题1－5图为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI—307、TRC－３0３、FRC-３05所代表得意义。
题１-5图 加热器控制流程图
解 ＰI—3０7表示就地安装得压力指示仪表，工段号为3，仪表序号为07;
TRC-303表示集中仪表盘安装得，具有指示记录功能得温度控制仪表；工段号为３，仪表序号为03; FRC－3０５表示集中仪表盘安装得,具有指示记录功能得流量控制仪表；工段号为3，仪表序号为0５。 6、图为某列管式蒸汽加热器控制流程图.试分别说明图中PＩ－3０7、TＲC-303、FRＣ-３05所代表得意义。
ＰI—30７表示就地安装得压力指示仪表，工段号为３，仪表序号为07;
TRC-303表示集中仪表盘安装得，具有指示记录功能得温度控制仪表；工段号为３,仪表序号为0３； FRC－3０５表示集中仪表盘安装得,具有指示记录功能得流量控制仪表;工段号为３,仪表序号为05。 1－７ 在自动控制系统中,测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？
解 测量变送装置得功能就是测量被控变量得大小并转化为一种特定得、统一得输出信号(如气压信号或电压、电流信号等）送往控制器；
控制器接受测量变送器送来得信号，与工艺上需要保持得被控变量得设定值相比较得出偏差,并按某种运算规律算出结果,然后将此结果用特定信号(气压或电流）发送出去
执行器即控制阀，它能自动地根据控制器送来得信号值来改变阀门得开启度，从而改变操纵变量得大小。
7、方块图就是用来表示控制系统中各环节之间作用关系得一种图形，由于各个环节在图中都用一个方块表示，故称之为方块图。
1－8．试分别说明什么就是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量、操纵介质?
解:被控对象(对象）——自动控制系统中，工艺参数需要控制得生产过程、生产设备或机器.
被控变量—-被控对象内要求保持设定值得工艺参数。控系统通常用该变量得名称来称呼,如温度控制系统，压力制系统等.
给定值(或设定值或期望值）——人们希望控制系统实现得目标，即被控变量得期望值。它可以就是恒定得，也可以就是能按程序变化得。
操纵变量(调节变量)——对被控变量具有较强得直接影响且便于调节（操纵）得变量。或实现控制作用得变量.
操纵介质（操纵剂）--用来实现控制作用得物料。
8、测量元件与变送器：用来感受被控变量得变化并将它转换成一种特定得信号(如气压信号、电压、电流信号等)；控制器：将测量元件与变送器送来得测量信号与工艺上需要保 持得给定值信号进行比较得出偏差,根据偏差得大小及变化趋势，按预先设计好得控制规律进行运算后，将运算结果用特定得信号送住执行器。执行器:能自动地根据控制器送来
得信号值相应地改变流入（或流出)被控对象得物料量或能量，从而克服扰动影响，实现控制要求。
Ex9、被控对象:在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数得生产设备或机器叫做～。被控变量：被控对象内要求保持给定值得工艺参数。给定值：被控变量得预定值。操纵变量:
受控制阀操纵得,用以克服干扰得影响，使被控变量保持给定值得物料量或能量。
1１、图所示为一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套得冷却水流量来控制反应器内得温度不变。试画出该温度控制系统得方块图,并指出该系统中得被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量得干扰就是什么?
反应器温度控制系统
该温度控制系统得方块图
反应器温度控制系统方块图
其中，被控对象:反应器;被控变量:反应器内得温度;操纵变量：冷却水流量。
可能影响被控变量得干扰因素主要有A、B两种物料得温度、进料量，冷却水得压力、温度,环境温度得高低等。
1—11 题ｌ-１１图所示为一反应器温度控制系统示意图。Ａ、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套得冷却水流量来控制反应器内得温度不变。试画出该温度控制系统得方块图,并指出该系统中得被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量得干扰就是什么?并说明该温度控制系统就是一个具有负反馈得闭环系统.
题１—1１图 反应器温度控制系统
解 该温度控制系统得方块图
题解1-11图 反应器温度控制系统方块图
其中,被控对象：反应器;被控变量:反应器内得温度；操纵变量:冷却水流量。
可能影响被控变量得干扰因素主要有A、B两种物料得温度、进料量，冷却水得压力、温度，环境温度得高低等.
若当反应器内得被控温度在干扰作用下升高时，其测量值与给定值比较,获得偏差信号,经温度控制器运算处理后，输出控制信号去驱动控制阀,使其开度增大,冷却水流量增大，这样使反应器内得温度降下来。所以该温度控制系统就是一个具有负反馈得闭环控制系统。
1-１2 题1—１1图所示得温度控制系统中,如果由于进料温度升高使反应器内得温度超过给定值,试说明此时该控制系统得工作情况，此时系统就是如何通过控制作用来克服干扰作用对被控变量影响得？
解：当反应器内得温度超过给定值(即升高）时,温度测量元件测出温度值与给定值比较，温度控制器TC将比较得偏差经过控制运算后，输出控制信号使冷却水阀门开度增大，从而增大冷却水流量,使反应器内得温度降下来，这样克服干扰作用对被控变量影响。
１－１３ 按给定值形式不同，自动控制系统可分哪几类？ 解:按给定值形式不同，自动控制系统可以分为以下三类： ?定值控制系统—-给定值恒定得控制系统。
?随动控制系统（自动跟踪系统）——给定值随机变化得系统。 ?程序控制系统——给定值按一定时间程序变化得系统。 15、 定值控制系统、随动控制系统、程序控制系统. １6、 在自动化领域中,把被控变量不随时间而变化得平衡状态称为系统得静态,把被控变量随时间而变化得不平衡状态称为系统得动态。
∵干扰就是客观存在得,就是不可避免得。一个自动控制系统投入运行时，时时刻刻都受到干扰作用，破坏正常得工艺生产状态。这就需要通过自动化装置不断施加控制作用去对抗或抵消干扰作用得影响,使被控变量保持在工艺所要求得技术指标上。一个正常工作得自动控制系统,总受到频繁得干扰作用，总处在频繁得动态过程中.∴了解系统动态更为重要。
１７、 阶跃作用：在某一瞬间ｔ0，干扰突然地阶跃式地加到系统上，并保持在这个幅度.
采用阶跃干扰得原因：阶跃干扰比较突然，比较危险,对被控变量得影响也最大.如果一个控制系统能够有效克服阶跃干扰，对其她比较缓与得干扰也一定很好地克服.阶跃干扰形式简单，容易实现，便于分析、实验与计算.
19、 等幅振荡过程与发散振荡过程就是不稳定过程,生产上不能采用；非周期衰减过程虽就是稳定过程，但该过程中被控变量达到新得稳定值得进程过于缓慢,致使被控变量长时间偏
离给定值,所以一般也不采用；衰减振荡过程能够较快地使系统达到稳定状态,并且最终得稳态值必然在两峰值之间，决不会出现太高或太低得现象,更不会远离给定值以致造成
事故。所以…
1－19 某化学反应器工艺规定操作温度为(900?１０）℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过8０℃。现设计得温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下得过渡过程曲线如题１—19图所示。试求该系统得过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期与过渡时间（被控温度进入新稳态值得?1％（即900?（?1%)=?９℃）得时间），并回答该控制系统能否满足题中所给得工艺要求?
题１-１9图 温度控制系统过渡过程曲线
解 最大偏差A=950?90０=５0(℃）；
超调量Ｂ＝950?９08＝42（℃)；
由于Ｂ?=９１8?908=1０(℃）,所以，衰减比n=Ｂ:B?=42：10=４、2; 余差C=90８?9０0＝8℃；
振荡周期Ｔ=4５?9=36（miｎ)； 过渡时间ｔｓ=47ｍiｎ。
因为A=５0℃〈80℃,C=8℃〈1０℃，所以，该控制系统能满足题中所给得工艺要求。
1－20 题l—20（a） 图就是蒸汽加热器得温度控制原理图。试画出该系统得方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量与可能存在得干扰就是什么?现因生产需要，要求出口物料温度从８0℃提高到81℃，当仪表给定值阶跃变化后,被控变量得变化曲线如题１-20（ｂ） 图所示。试求该系统得过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比与余差(提示：该系统为随动控制系统，新得给定值为81℃）。
题1-20图 蒸汽加热器温度控制
解 蒸汽加热器温度控制系统得方块图如下图所示。
题解1-20图 蒸汽加热器温度控制系统方块图
其中：被控对象就是蒸汽加热器；被控变量就是出口物料温度；操纵变量就是蒸汽流量。
可能存在得干扰主要有:进口物料得流量、温度得变化；加热蒸汽得压力、温度得变化;环境温度得变化等。
该系统得过渡过程品质指标:
最大偏差A=81、5?81=0、5(℃）;
由于B=8１、5?80、7=0、８(℃),B?＝8０、9?80、7=０、2（℃），所以,衰减比ｎ＝B：B?=0、8:0、2=4； 余差Ｃ=80、7?8１= ?0、3（℃).
２1、某化学反应器工艺规定操作温度为（９00?10）℃。考虑安全因素，控制过程中温度偏离给定值最大不得超过８0℃。现设计得温度定值控制系统，在最大阶跃干扰作用下得过渡过程曲线如题１-1９图所示.试求该系统得过渡过程品质指标：最大偏差、超调量、衰减比、余差、振荡周期与过渡时间(被控温度进入新稳态值得?１％（即9０0?（?1％）=?9℃)得时间）,并回答该控制系统能否满足题中所给得工艺要求？
题1-19图 温度控制系统过渡过程曲线
解 最大偏差Ａ＝950?９０0=５0（℃); 超调量B=950?90８=42（℃）；
由于B?=9１8?9０8=10(℃）,所以,衰减比n=B:B?=42:10=4、2； 余差Ｃ=908?９０0=8℃；
振荡周期Ｔ＝4５?9=36（ｍin）; 过渡时间tｓ=47mｉｎ。
因为Ａ=５0℃＜80℃,Ｃ=8℃〈10℃，所以，该控制系统能满足题中所给得工艺要求。
22、题ｌ—2０(a） 图就是蒸汽加热器得温度控制原理图.试画出该系统得方块图，并指出被控对象、被控变量、操纵变量与可能存在得干扰就是什么?现因生产需要，要求出口物料温度从80℃提高到８1℃,当仪表给定值阶跃变化后，被控变量得变化曲线如题1—20（b) 图所示。试求该系统得过渡过程品质指标：最大偏差、衰减比与余差(提示:该系统为随动控制系统,新得给定值为81℃)。
题1-20图 蒸汽加热器温度控制
解 蒸汽加热器温度控制系统得方块图如下图所示.
题解1—20图 蒸汽加热器温度控制系统方块图
其中:被控对象就是蒸汽加热器;被控变量就是出口物料温度;操纵变量就是蒸汽流量。
可能存在得干扰主要有:进口物料得流量、温度得变化；加热蒸汽得压力、温度得变化；环境温度得变化等。
该系统得过渡过程品质指标:
化工仪表及自动化 课后 答案 第5版 厉玉鸣 (史上最全版本)
