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控制仪表参考

 
     
发布时间:2019-10-08 新闻来源:淄博市天吉彩票平台,天吉彩票官网,天吉彩票注册,天吉彩票注册平台,天吉彩票注册官网,天吉彩票官方网站,天吉彩票官方网址有限公司 浏览次数:
 

  控制仪表参考_工学_高等教育_教育专区。1. 控制仪表与自动控制系统有什么关系? 答:控制仪表是实现过程自动化必不可少的工具。 为提高控制系统的功能, 可以增加一些 仪表;为改善控制质量,可以采用串级控制等其他复杂的控制方案,需要用到更多

  1. 控制仪表与自动控制系统有什么关系? 答:控制仪表是实现过程自动化必不可少的工具。 为提高控制系统的功能, 可以增加一些 仪表;为改善控制质量,可以采用串级控制等其他复杂的控制方案,需要用到更多 的仪表。显然,如果没有这些控制仪表,就不可能组成自动控制系统。 2. 单元组合式控制仪表有哪些单元?各有哪些功能? 变送单元:将各种被测参数如温度、压力、流量、液位等物理量变换成相应的标准统一 信号传送到接收仪表或装置,以供指示、记录或控制。 转换单元:将电压、频率等电信号转换成标准统一信号,或进行标准统一信号之间的转 换,以使不同信号可以在同一控制系统中使用。 控制单元: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。 运算单元:将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算。 显示单元:对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算,供操作员监视控制系统和生 产工况之用。 给定单元:输出标准同一信号,作为被控变量的给定值送到控制单元,实现定值控制, 其输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。 执行单元:按照控制器输出的控制信号或手动操作信号去改变控制变量的大小。 辅助单元:为满足自动控制系统的某些要求而增设的仪表。如操作器、阻尼器、限幅器、 安全栅等。 3. 何为集散控制系统?它是如何让构成的? DCS 系统是一种以微型计算机为核心,实行分散控制、集中管理的计算机控制装置。 通常由控制站(下位机) 、操作站(上位机)和过程通信网络三部分组成。 4. 何为现场总线及现场总线控制系统?他们具有哪些优点? 现场总线:连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网 络。 现场总线控制系统:基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。 优点:全数字化、全分散式、可互操作、开放式以及现场设备状态可控。 5. 什么是信号制?控制系统仪表之间采用何种连接方式最佳?为什么? 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。 现场仪表与控制室仪表之间采用电流信号;控制室内个仪表的连接采用电压信号。 因为根据电流传送和电压传送的特点,电流传送适合于远距离对单个仪表传送信息,而 典雅传送适合于把同一信息传送到并联的多个仪表。 6. 防爆仪表与易燃易爆气体或蒸汽之间有何对应关系?iaⅡCT6 和 dⅡBT3 含义是什么? 在某些生产现场存在着各种易燃易爆气体、蒸汽或粉尘,他们与空气混合即成为具有爆 炸危险的混合物,而其周围空间成为具有不同程度爆炸危险的场所。安装在这些危险场 所的仪表如果产生火花, 就容易引起爆炸。 因此, 这些危险场所的仪表必须是防爆仪表。 iaⅡCT6:Ⅱ类本质安全型 ia 等级 C 级 T6 组。 dⅡBT3:Ⅱ类隔爆型 B 级 T3 组。 1 7. 怎样才能构成一个安全火花型防爆控制系统? 要使一个控制系统满足安全火花型防爆要求,必须同时满足两个条件:1 在危险场所使 用安全火花型防爆仪表 2 在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅。在系统的安装 与使用中要注意两方面:1 必须正确地安装安全栅和布线 安全火花型现场仪表在危险 场所时, 虽然允许打开表壳进行检查, 但携带到现场的维修用的仪器仪表。 如万用表等, 也必须是安全火花型的仪表。 8. 仪表中常用到那四种运算放大器?各有哪些特点? 反相输入运算放大器、同向输入运算放大器、差动输入运算放大器和电压跟随器。 反相的特点:输出电压与输入电压成正比,输出与输入极性相反,反相端不接地,是 虚地,输入电阻约等于输入回路电阻,输入回路电流全部流经反馈回路。 同相的特点:输出电压与输入电压成正比,输出与输入极性相同,同相端与反相端存 在共模电压,输入电阻等于运算放大器本身的共模输入电阻,值很大(通 常 1-500M 欧) 。 差动的特点:只放大差动信号,不放大共模信号,且与差动信号成正比,输出电压与 差动信号极性相同,输入端存在共模电压。 跟随器的特点:输出电压与输出电压相等,输入电阻高,输出电阻低。 9. 控制器在控制系统中的作用:控制作用。 10. 控制器常用的控制规律有哪几种?他们有哪些表示方法? 答:有 P、PI、PD 和 PID 控制等几种。 表示方法:微分方程表示法、传递函数表示法、频率特性表示法、图示法和离散 化表示法。 11. 数字式控制器 PID 运算式有哪几种?各有什么特点? 答:1 基本数字式 PID 运算式:位置型、增量型、速度型和偏差系数型。 2 改进型数字式 PID 运算式:不完全微分算式、微分先行 PID 算式、带不灵敏区 的 PID 算式和积分分离 PID 算式 位置型:便于实现计算机运算,但计算繁琐、占用内存大,控制系统易出错。 增量型:占用内存小,计算简单,出现故障一般不会造成大的影响,适当限制输 出的增量可防止大的扰动出现,易于实现系统手动/自动的无扰动切换。 速度型和偏差系数型本质上都是增量型算式。 12. 控制器一般应具有哪些功能?这些功能是如何实现的? 一般应具有功能:对偏差信号进行 PID 运算,偏差显示,输出显示,提供内给定信号 及内外给定的选择、正反作用的选择、手动操作与手动/自动双向切换。 13. 控制系统对自动与手动操作之间切换的要求:无平衡无扰动切换。 14. 说明数字式控制器的基本组成,控制器的硬件和软件各包括哪些部分? 数字式控制器由以 CPU 为核心的硬件电路和软件构成。 硬件包括:主机电路、过程输入/输出通道、人机接口电路及通信接口电路等。 软件包括:系统程序和用户程序。 2 15. SLPC 可编程调节器如何保证出故障时调节器仍能起遥控作用? X1 输入通道和电流输出通道的备用方式,使调节器在 CPU 出现故障后不会处于完全瘫 痪的状态,操作人员可以借助备用方式进行遥控操作,保证生产照常进行。 16. 什么是功能模块?SLPC 可编程调节器有哪些功能模块? 功能模块提供了各种功能,用户可以选择所需要的功能模块以构成用户程序,使控制 器实现用户所规定的功能。 功能模块:数据传送、PID 运算、四则运算、逻辑运算、开平方运算、取绝对值运算、 高值选择和低值选择、上限幅和下限幅、折现逼近法函数运算、一阶惯性 滞后处理、 纯滞后处理、 移动平均值运算、 脉冲输入计数与积分脉冲输出、 控制方式切换。 17. SLPC 可编程调节器如何实现调节器所具有的功能? 18. 变送器在自动控制系统中起什么作用?它有哪些类型? 作用:对各种工艺参数如温度、压力、流量、液位、成分等物理量进行检测,以 供显示、记录或控制之用。 类型:差压变送器、压力变送器、温度变送器、液位变送器、流量变送器。 19. 模拟式变送器由哪几部分组成?简述其工作原理。 由测量部分、放大器和反馈部分组成。原理 P81。 20. 简述智能式变送器构成原理:由以 CPU 为核心的硬件电路和由系统程序、功能模块 构成的软件两部分组成。P82 图。 21. 变送器为什么要进行非线性补偿?一般如何进行补偿? 变送器在使用时,总是希望其输出信号与被测参数之间成线性关系,但由于传感器组 件的输出信号与被测参数之间往往存在着非线性关系,因此,为了使变送器的输出信 号 y 与被测参数 x 之间呈线性关系,必须进行线性补偿。 方法:使反馈部分与传感器组件具有相同的非线性特性; 使测量部分与传感器组件具有相反的非线.什么是二线制?二线制的变送器有何特殊要求? 二线制即二根导线同时传送变送器所需的电源和输出电流信号。 特殊要求:参见 P85 三个条件。 23. 电容式差压变送器工作原理:输入差压作用于测量部分电容式压力传感器的中心感压 膜片,从而使感压膜片与两固定电极所组成的差动电容之电容量发生变化,此电容变 化量由电容/电流转换电路转换成电流信号,此电流信号和调零与零迁电路产生的调 零信号的代数和同反馈电路产生的反馈信号进行比较,其差值送入放大器,经放大 得到整机的输出信号。 扩散硅式差压变送器工作原理:输入差压作用于测量部分的扩散硅压阻传感器,压 阻效应使硅材料上的扩散电阻阻值发生变化,从而使这些电阻组成的电桥产生不平 衡电压,此电压由前置放大器放大,放大信号与调零与零迁电路产生的调零信号的 代数和送入电压-电流转换器转换为整机的输出信号。 3 24. ST3000 差压变送器的特点: 采用复合传感器和综合误差自动补偿技术, 有效克服了扩 散硅压阻传感器对温度和静压变化敏感以及存在非线性的缺点,提高了变送器的测量 精度,同时扩宽了量程范围。 25. 3051C 差压变送器的特点:除了电容式压力传感器外,还配置了温度传感器,用以补 偿热效应带来的误差。两个传感器的信号经 A/D 转换送到电子组件,微处理机完成对 输入信号的线性化、温度补偿、数字通信、自诊断等处理后得到一个与被测差压对应 的 4-20mA 直流电流信号和数字信号,作为变送器的输出。 26.智能式温度变送器的特点:通用性强、使用灵活方便、具有各种补偿功能、具有控 制功能、巨头通信功能、具有自诊断功能。 TT302 温度变送器的工作原理:温度变送器采用热电偶、热电阻作为测温元件,从 测温元件输出信号送到变送器模块,经过稳压滤波、运算放大、非线性校正、 V/I 转换、恒流及反向保护等电路处理后,转换成与温度成线mA 电流信 号输出。 27. 安全栅的作用:一方面保证信号的正常传输;另一方面控制流入危险场所的能量在爆 炸性气体或爆炸性混合物的点火能量以下,以确保系统的安全火花性能。 28. 齐纳式安全栅的工作原理:当电源电压正常时,齐纳二极管两端的电压小于其击穿电 压,齐纳二极管截止,这时安全栅不影响正常的工作电流传输。若现场发生故障,如 形成短路时,限流电阻 R 可以将电流限制在安全额定值以下,从而保证现场安全。 当安全端电压 U1 高于安全额定电压 U0 时,齐纳二极管被击穿,回路电流由齐纳二 极管处返回,不会流入现场。而此时由于限流电阻及现场负载未接入,所以回路电流 较大,快速熔断器迅速熔断,从而将可能造成危险的高电压立即与现场隔离开,以保 证现场的安全。 29 检测端安全栅构成及基本原理:由直流/交流转换器、整流滤波器、调制器、解调放大 器、隔离变压器及限能器组成,直流/交流转换器采用多谐振荡器电路构成,将 24VDC 供电电压转换成方波供电电压, 然后利用隔离变压器对供电通道进行隔离, 通过隔离变 压器将危险区域的电气线路与安全区域的电气线路隔离开。 隔离变压器的初级和次级之 间有 0.01mm 厚的铜箔屏蔽层,并与大地连接,可防止变压器初、次级击穿时将高压窜 入现场。 操作端安全栅构成及基本原理:由直流/交流转换器、整流滤波器、调制器、解调放大 器、隔离变压器及限能器组成,将控制仪表送来的 4—20mADC 信号由调制器利用直流 /交流转换器提供的供电方波转换为交流方波信号,该信号由信号隔离变压器隔离后送 至解调放大器,由解调放大器将此方波信号重新还原为 4—20mADC,经限能器送至现 场。 30. 执行器作用:接受来自控制器的控制信号通过其本身开度的变化,从而达到控制流量的 目的。 气动调节阀特点:结构简单、动作安全可靠、输出力大、安装维修方便、价格便宜、防 火防爆,但响应时间大,信号不适于远传。 电动调节阀特点:动作快、特别适于远距离信号传送、能源获取方便,但价格较贵。 31. 执行器由执行机构和调节机构组成。执行机构是执行器的推动装置,它根据输入控制信 号的大小,产生相应的输出力 F 或位移,推动调节机构动作。调节机构是执行器的调节 部分,在执行机构的作用下调节机构的阀芯产生一定位移,即执行器的开度发生变化, 从而直接调节从阀芯、阀座之间流过的被控介质的流量。 4 32 何为正作用执行器?执行器是如何实现正、反作用的? 当输入信号增大时,执行器的流通截面积增大,即流过执行器的流量增大,称为正作用。 气动调节阀的正、反作用可通过执行机构和调节机构的正反作用的组合实现,通常,配 用具有正、反作用的调节机构时,调节阀采用正作用的执行机构,而通过改变调节机构 的作用方式来实现调节阀的气关或气开; 配用只具有正作用的调节机构时, 调节阀通过 改变执行机构的作用方式来实现调节阀的气关或气开。 对于电动调节阀, 由于改变执行 机构的控制器的作用方式非常方便, 因此一般通过改变执行机构的作用当时来实现调节 阀的正、反作用。 33 气动执行机构有哪几种?他们个有什么优点?他们的工作原理和基本结构是什么? 气动执行机构有:薄膜式、活塞式、长行程式。 薄膜式:简单、动作可靠、维修方便、价格低廉。活塞式:输出力矩大、价格较高。长 行程式:行程长、输出力矩大。 34 电动执行机构的构成原理和基本结构式什么?伺服电机的转向和位置与输入信号有什么 关系? 答:1 电动执行机构由伺服放大器、伺服电机、位置发送器和减速器四部分组成。原理 P164。2 伺服放大器将输入信号与反馈信号进行比较,得到差值信号 e,并将 e 进行功 率放大。当差值信号 e 大于 0,伺服放大器的输出驱动伺服电机正转,再经机械减速器 减速后,使输出轴向下运动,输出轴的位移经位置发送器转换成相应的反馈信号,反馈 到伺服放大器的输入端使 e 减小,直至 e 为 0 时,伺服放大器无输出,伺服电机才停止 运转,输出轴也就稳定在输入信号相对应的位置上。反之,当 e 小于 0 时,伺服放大器 的输出驱动伺服电机反转,输出轴向上运动,反馈信号也相应减小,直至使 e=0 时,伺 服电机才停止运转,输出轴稳定在另一新的位置上。 35 智能式电动执行机构的构成 P164 图 5-5 但是智能式电动执行机构采用了新颖的结构部 件。伺服放大器中采用了微处理器系统,所有控制功能都可通过编程实现,而且还具有 数字通讯接口,从而具有 HART 协议或现场总线通讯功能,成为现场总线控制系统中 的一个节点。有的伺服阀大气还采用了变频技术,可以更有效地控制伺服电机的动作。 减速器采用新颖的传动结构,运行平稳、传动效率高、无爬行、摩擦小。位置发送器采 用了新技术和新方法,有的采用霍尔效应传感器,直接感应阀杆的纵向和旋转动作,实 现了非接触式定位检测; 有的采用特殊的电位器, 电位器中装有球轴承和特种导电塑料 材质做成的电阻薄片;有的采用磁阻效应的非接触式旋转角度传感器。 智能式电动执行机构的特点(优点) : (1)定位精度高,并具有顺势起停特性以及自动 调整死区、自动修正、长期运行仍能保持可靠的关闭和良好的运行状态; (2)推杆行程 的非接触式检测(3)更快的响应速度,无爬行、超调和振荡现象(4)具有通讯功能, 可通过上位机或执行机构上的按钮进行调试和参数设定 ( 5) 具有故障诊断和处理功能, 能自动判别断输入信号、电动机过热或堵转、阀门卡死、通讯故障、程序出错等,并能 自动的切换到阀门安全位置,当供电电源断电后,能自动的切换到备用电池上,将位置 信号保存下来。 36 什么叫气开阀?什么叫气关阀?根据什么原则选择调节阀的气开气关型式? 气开阀:在有信号压力输入时阀打开,无信号压力时阀全关; 气关阀:在有信号压力时阀关闭,无信号压力时阀全开。 原则:从工艺生产上的安全要求出发,当信号压力中断时,应保证设备和操作人员的安 全,如阀门处于打开位置时危害性小,则应选用气关阀;反之则用气开阀。 5 37 阀门定位器有什么作用?简述电气阀门定位器、 气动阀门定位器和智能式阀门定位器的 工作原理。 作用:将来自控制器的控制信号,成比例地转换成气压信号输出至执行机构,使阀杆产 生位移,其位移量通过机械机构反馈到阀门定位器,当位移反馈信号与输入的控制信 号相平衡时,阀杆停止动作,调节阀的开度与控制信号相对应。 工作原理参见 P186-190. 38 计算机控制系统:利用计算机实现工业生产过程的自动控制。由计算机控制装置、测量 变送装置、执行器和被控对象等组成。 计算机硬件组成及各部分作用:主机系统、外部设备、系统总线、过程输入输出设备。 主机系统:整个计算机控制的核心,主要进行数据处理、数值计算等工作,完成数据采 集、控制决策和控制输出。 外部设备:包括输入设备、输出设备和外存储器。输入设备用于输入程序、数据和操作 命令,输出设备以字符、曲线、表格和图形等形式来反映生产工况和控制信息,外存储 器用来存放程序和数据。 系统总线: 包括内部总线和外部总线, 内部总线是计算机内部各组成部分进行信息传送 的公共通道, 是连接各组成部分的纽带, 外部总线是计算机控制装置与其他计算机系统、 智能仪表以及各种智能设备进行信息传送的公共通道。 过程输入输出设备: 是计算机与生产过程之间信号传递和变换的连接通道。 过程输入设 备将生产过程的信号变换成计算机能够识别和接收的二进制代码, 过程输出设备将主机 输出的控制命令和数据变换成执行机构和电气开关的控制信号。 39 衡量系统硬件可靠性的指标通常有哪些?其含义分别是什么? 1 可靠度:在规定的环境温度、湿度、振动和使用方法及维护措施等条件下,在规定的 工作期限内,设别无故障的发挥规定功能的概率。2 平均无故障功能时间 MTBF:设备 在相邻两次故障的间隔内正常功能的平均时间。3 平均故障修复时间 MTTR:设备出现 故障以后经过维修恢复并重新投入运行所需要的平均时间 40 计算机网络常用的拓扑有哪些?各有什么特点? 1 总线型网络:同一时刻只能有一台计算机发送信息,其他站点只能是被动接收信息, 而不负责数据的转发,可通过中继器延长总线、环型网络:环型总线上,信号 将沿环路通过环路上的每一个站点, 每个站点都可以接收信号并把信号再生放大后传给 下一个站点。3 星型网络:便于管理、结构简单、扩展容易、容易检测和故障隔离。4 树型网络:同星型。5 网状结构:最复杂,容错能力最强。 41 网络协议为什么要分层?简述 OSI/RM 的分层体系及信息流动过程。 计算机通信会涉及不同地域的站点、不同厂家的硬件、不一致的通信规则,如果企业用 一个协议来规则通信的全过程,该协议将会因极其杂乱而无法实施,所以要分层。体 系:分为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。信息流 动过程:以 A、B 两个主机数据通信为例,设主机 A 的用户要向 B 的用户传送数据。 A 用户的数据首先传到本机的应用层,这一层在接收到的用户数据前附加应用层控制 信息,形成数据报文,并把该报文传送到表示层;表示层在报文前面再加上表示层的 控制信息,然后把新报文传送给会话层,…,如果采用分组交换的数据传输技术,网 络层把报文分成若干个大小适当的数据组,在每个分组的头部附加控制信息,然后把 分组逐个传送到数据链路层;当数据链路层接收到由网络层传送来的信息后,在头和 尾分别加上控制信息和校验信息,形成数据帧,数据帧最后按位由物理层经过传输介 质发送到对方。B 主机接收以后,按相反的方向由下往上一层一层去掉附加在数据上 的控制信息,用户数据在 B 的应用层得到最终的还原,传送到 B 得用户层。 6 42. DTE 和 DCE 的含义是什么?他们对应于哪些网络设备? 数据终端设备 DTE 是指有一定数据处理能力的发送、接收设备,如计算机、终端等。 数据电路连接设备 DCE 是数据通信设备或电路连接设备,如调制解调器等。 43. 比较虚电路和数据报服务的优缺点。 从电路设置看,虚电路需要进行电路设置,数据报无需;从地址设置看,虚电路每个分 组含有一个短的虚电路号, 数据报有完整地址; 从路由选择及影响来看, 虚电路建好时, 路由就已确定,所有分组都经过此路由,数据报的每个分组独立选择路由。路由器失败 时,所有经过路由器的虚电路都将被终止,数据报服务则除了崩溃时全丢失分组外,无 其他影响;在拥塞控制方面,若有足够的缓冲区分配给已经建立的每条虚电路,较容易 控制,而数据报服务难以控制。 44. 通信子网与资源子网分别由哪些主要部分组成?其主要功能是什么? 资源子网由主机系统、终端控制器、终端组成。 主要功能:负责数据处理,为用户提供透明的信息传输。 通信子网由网络节点、通信链路组成。 主要功能:为主机提供数据传输,实现信息交换。 45. 简述 TCP, UDP 区别。 UDP 是一种无链接的传输,每一次报文传输都要寻找路由,没有接收端确认接收和超 时重发功能,传输短数据; TCP 是面向链接的传输,传输数据前要建立固定通路,每一次报文发出后都需要接收 端确认,具有较高的可靠性,传输长数据。 46. DCS 硬件体系主要包括:过程控制级、控制管理级、生产管理级、经营管理级。 47. DCS 中现场控制单元的功能:1、完成来自变送器的信号的数据采集,有必要时,要对 采集的信号进行校正、非线性补偿、单位换算、上下线报警以及累积量的计算。2、将采 集和通过运算得到的中间数据通过网络传送给操作站。3、通过其中的软件组态,对现场 设备实施各种控制,包括反馈控制和顺序控制。4、一般还设置有手动功能,以实施对生 产过程的直接操作和控制。5、具有很强的自治能力,可单独运行。 48. DCS 操作站的典型功能:1 显示功能,模拟参数显示、系统状态显示、多种画面显示。2 操作功能,对系统中控制回路进行管理操作、调节报警越线. DCS 软件系统包括哪几部分?各部分主要功能是什么? 包括系统软件、应用软件、通信软件和组态软件应用软件和通信软件中的现场操作站应 用软件用于报警检测、输入输出、实时数据库、连续过程控制、顺序控制;而操作站应 用软件用于历史数据存储、过程画面显示和管理、报表打印和管理和人机接口。组态软 件用于将 各种功能软件进行“组装连接” 。 50. JX-300XDCS 通信网络结构:采用三层通信网络结构,最上层为信息管理网,采用以太 网络,用于工厂级的信息传送和管理,是实现全厂综合管理的信息通道;中间层为过程 控制网,采用了双高速冗余工业以太网 SCnetⅡ作为其过程控制网络,连接系统的工程 师站、操作站和控制站,完成站与站之间的数据交换。底层网络为控制站内部网络,采 用主控制卡指挥式令牌网,存储转发通信协议,是控制站各卡件之间进行信息交换的通 道。 7

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