函授教育教学辅导资料
《化工仪表自动化》
【教学方法】
采用启发式教学，首先进行问题的提出，然后引导，启发学生思考，让学生带着问题听课，使学生的学习变被动为主动。
【学习重点、难点】
1、化工自动化的主要内容：自动检测系统、自动信号和连锁保护系统、自动操纵及自动开停车系统、自动控制系统。
2、自动控制系统能在没人直接干预的情况下，自动地排除各种干扰因素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先规定的数值上，保证生产维持在正常或最假的工艺操作状态。
3、自动控制系统的基本组成：被控对象及自动化装置，其中自动化装置又包含测量原件与变送器、控制器和执行器。
4、自动控制系统的方块图：每个方块都代表一个具体装置，方块与方块之间的连接代表方块之间的信号联系，方块之间连接线的箭头代表信号作用的方向。
5、自动控制系统是具有被控变了负反馈的闭环系统。而自动检测、自动操纵等系统是开环系统。
6、反馈控制方式是按偏差进行控制的，其特点是不论什么原因使被控变量偏离期望值而出现偏差时，必定会产生一个相应的控制作用去减小或消除这个偏差，使被控变量与期望值趋于一致。
7、按被控变量的给定值是否变化和如何变化分类，自动控制系统可分为定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。
8、自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态；把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。
9、静态是指系统中各信号的变化率为零，即信号保持在某一常数不变化，而不是物料不流动或能量不交换。
10、自动控制系统在静态时，生产还在进行，物料和能量仍然有进出，只是平衡进行没有改变就是了，这与习惯上所说的静止是不同的。
【复习题】 一、 填空题
1．在阶跃干扰作用下，系统过渡过程有 发散 ， 等幅 ， 衰减震荡 和 单调 等。
2．线性度是描述仪表的 标定曲线 和 拟合曲线 之间的吻合程度，量程越小，线性化带来的误差 （填越大或越小）。
3．孔板流量计的特点是 ，转子流量计的优点为可测 （填大或小）流量，压力损失 （填大或小）。
4．调节器按信号作用方式分为 正作用 调节器和 反作用 调节器，其中当测量信号增加，调节器的输出信号减小的是 反作用 调节器。 5．计算机控制系统与模拟控制系统基本结构是 的 （填相同或不同），前一控制系统中增加了 元件，信号的输出在时间上是 的。
6．按给定值的特点划分，控制系统可分为 定值控制系统 ， 随动控制系统 ，和 程序控制系统 控制系统。
7．在计算机控制系统中，用 数字控制器 代替了 模拟控制器 ，并增加了
模数转换元件和数模转换元件 转换元件 。
8．对调节器参数进行工程整定的方法有 经验试凑法 ， 临界比例度法 ，和 衰减曲线法 。
9．线性度是描述仪表的 标定曲线 和 拟合曲线 之间的吻合程度，量程越小，线性化带来的误差 （填越大或越小）。
10．滞后时间按形成原因分为 容量滞后 和 传递滞后 。
11.放大系数是描述被控对象重新达到平衡时其 输出变化量 与 输入变化量 之比，是被控变量的 静态 特性参数。
12.仪表所能测量的被测量上下限的 范围 称为仪表的量程，如测量范围为-200~800℃的温度计，其量程为 1000 ℃。
13.孔板流量计的特点是 . ，转子流量计的优点为可测 （填大或小）流量，压力损失 （填大或小）。
调节器硬件结构的主要组成部分有： 输入电路 ， PID运算电路 ，和 输出电路 。
15.红外线气体分析仪是基于物质对光辐射的 选择性 吸收原理工作的；当氧化锆固体电解质两侧的氧浓度不同时，会形成 浓差电池 ；色谱分析仪是利用各组分的 分配系数 不同进行物质成分分析的。
二、单项选择题
1．生产过程对过程装备控制的基本要求是什么？ （ A ） A 安全性、经济性、稳定性 B 可靠性、自动化程度高 C 被控参数的多样性 D 控制系统的滞后小，控制灵敏 2．微分调节器的输出只与偏差的什么有关？ （ C ） A 存在与否 B 大小 C 变化速度 D 正负或方向
3．色谱仪是利用各组分在两相间什么的不同而使各组分分离？ （ D ） A 挥发性 B 流速 C 粘度 D分配系数
4．DDZ-III型电动差压变送器由什么组成的？ （ C ）
A 电磁反馈装置和矢量机构 B测量、放大、反馈三部分 C 输入电路和输出电路 D 输入电路和反馈电路
5．调节阀的流量特性是指被调介质流过阀的什么之间的关系？ （ C ）
A 阀前压力与阀后压力 B 流速与压力 C 相对流量和阀门的相对开度 D 压差与流量
6．被控对象的特性是指当被控对象的输入变量发生变化时，其什么的变化规律。
A 输出变量随时间 B 输出变量随输入变量
C 输入变量随时间 D 输出变量随空间 （ A ） 7．在PI调节规律中，随着TI的减小，在相同的扰动下，系统的稳定性（ C ）
A 增加 B 不变 C 降低 D 无法确定 8．红外线气体分析仪利用物质对光辐射的什么原理工作？
A 反射 B选择性吸收 C透射 D折射 （ B ）
9．串联管道中，当s减小时，调节阀的实际可调比如何变化？ （ D ）
A 不变 B 增加 C 不能确定 D 减小
10．下列各测量操作过程，什么情况下会产生系统误差？ （ A ）
A 测量时测量砝码存在误差 B 测量过程中环境温度可能发生了变化 C 操作员将仪表显示值记错 D 测量过程中受到不稳定电磁波的干扰
11．按系统输出信号对操纵变量的影响划分，控制系统可分为什么控制系统？
A 闭环和开环控制系统 B 随动和定值控制系统
C 反馈和前馈控制系统 D 简单和复杂控制系统 （ A ） 12．比例调节规律具有控制及时，克服什么有力的特点，但无法消除余差。
A 干扰 B 调节滞后 C 偏差 D 系统不稳定 （ C） 13.热电偶测温仪表的工作原理是利用导体的什么原理来测温的？
A 导热性 B 导电性 C 电阻随温度变化 D 热电效应 （ D ） 14．调节阀的额定流量系数反映了什么？
A 调节阀容量大小 B 调节阀的开度大小
C 调节阀前后压差的大小 D 调节阀口径的大小 （ D ） 15．计算机控制系统与模拟控制系统最主要的区别是什么？
A 计算机控制原理为“检测偏差、纠正偏差” B 采用数字控制器，并增设A/D和D/A 转换元件 C 检测元件的运动规律与模拟控制系统不同
D 执行元件的运动规律与模拟控制系统不同 （ B ）
三、简答题
1. 生产过程自动化所包含的内容？
2．简述描述被控对象特性的参数滞后时间的种类及其产生的原因，并分析其对控制通道的影响？
3．热电偶冷端温度的处理方法有哪些？ 4.简述比例度的定义及其对系统稳定性的影响？
5.热电偶测温过程中为何要引入补偿导线？ 6．U型管压力计在使用中需要注意的问题有哪些？ 7.生产过程自动化系统所包含的内容？
8.比例积分调节规律中，积分时间TI对系统过渡过程的影响？ 型温度变送器的性能优点？
四、分析计算题
1. 如图所示为一自力式贮槽水位控制系统，试画出该系统的方块图，并指出系统中被控对象、被控变量、操纵变量是什么？（10分）
2 进水
4 图1贮槽水位控制系统 1-贮槽；2-浮球；3-杠杆；4-针形阀 3 1 2．某化学反应器工艺规定操作温度为900±10℃，考虑安全因素，调节过程中温度偏离给定值最大不得超过出水 80℃。现设计一定值控制系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如图所示。其中y0=900℃，y1=908℃，y2=918℃，y3=950℃，t1=9min，t2=45min，t3=47min，试确定该系统的最大偏差，衰减比，余差，振荡周期和过渡时间（按被控变量进入±1%新稳态来确定），并分析该系统能否满足工艺要求？（12分）
y3
y2 y1 y0
t1 t2 t3 t/min 图2系统过渡过程曲线
3．用分度号为K的镍铬-镍硅热电偶测量温度，在没有采取冷端温度补偿的情况下，显示仪表指示值为500℃，而这时冷端温度为60℃。试问：实际温度应为多少？如果热端温度不变，设法使冷端温度保持在20℃，此时显示仪表的指示值应为多少？已知热电偶分度表如下表所示：（14分）
化工仪表自动化复习题
