控制仪表参考

《控制仪表参考》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控制仪表参考（7页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、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

2、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

3、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

4、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？诅IICT6和dIlBT3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。 诅IICT6：II类本质安全型ia等级C级T6组。dIlBT3：II类隔爆型B级T3组。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：

5、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2 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

6、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：

7、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.

8、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。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？XI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

9、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

10、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性特性。22. 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

11、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

12、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。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

13、、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，转换成与温度成线性关系的420mA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

14、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

15、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420mADC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420mADC，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

16、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。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

17、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

18、：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

19、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

20、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

21、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。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

22、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

23、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

24、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长度。2、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

25、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

26、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。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，

27、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

28、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

29、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、调节报警越线值、紧急操作处理。 3 报警 功能4报表打印功能5组态和编程功能。49. 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SCnet II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。