1、簡答題 5X8=40分第1章 概論 1. 一個簡單的閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中至少應包含哪幾個環(huán)節(jié)？P1輸入環(huán)節(jié)；輸出環(huán)節(jié)；反饋環(huán)節(jié)等2. 過程控制儀表與裝置的分類有哪幾種形式？ P2按能源形式分類:可分為電動、氣動、液動和機械式等。工業(yè)上普遍使用電動和氣動控制儀表；按信號類型分類:分為模擬式和數(shù)字式兩大類； 按結(jié)構(gòu)形式分類:單元組合式控制儀表, 基地式控制儀表,集散型計算機控制系統(tǒng),現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。3. 過程控制儀表與裝置按能源形式分類可分為哪幾種？目前工業(yè)上普遍使用的是哪兩種？ P2過程控制儀表與裝置按能源形式分類可分為電動、氣動、液動和機械式等。工業(yè)上普遍使用電動和氣動控制儀表。4. 數(shù)字式控制儀

2、表的特征有哪些？ 其傳輸信號為斷續(xù)變化的數(shù)字量，可以進行各種數(shù)字運算和邏輯判斷，功能完善性，能優(yōu)越，能解決模擬式控制儀表難以解決的問題。 5. 變送單元的作用是什么？ 它能將各種被測參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位等變換成相應的標準統(tǒng)一信號傳送到接收儀表，以供指示、記錄或控制。6. 控制單元的作用是什么？ 將來自變送單元的測量信號與給定信號進行比較，按照偏差給出控制信號，去控制執(zhí)行器的動作。7. 執(zhí)行單元的作用是什么？ 它按照調(diào)節(jié)器輸出的控制信號或手動操作信號，操作執(zhí)行元件，改變控制變量的大小。 8. 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特征？ P3其特征為：現(xiàn)場控制和雙向數(shù)字通訊，即將傳統(tǒng)上集中于控制室的控制功

3、能分散到現(xiàn)場設(shè)備中，實現(xiàn)現(xiàn)場控制，而現(xiàn)場設(shè)備與控制室內(nèi)的儀表或裝置之間為雙向數(shù)字通訊。9. 信號制是指什么？P3-4信號制即信號標準，是指儀表之間采用的傳輸信號的類型和數(shù)值。 10. 制定信號制的目的是什么？P3-4達到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同廠家生產(chǎn)的儀表能夠共同使用在同一控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。11. 氣動儀表的信號標準？P3-4氣動儀表的信號標準即啟動儀表的下限值和上限值：下限上限20kPa(0.2Kgf/cm2)100kPa(1Kgf/cm2)12. 電動儀表的信號標準？ 序號電流信號負載電阻mA歐mA歐歐13. 現(xiàn)場與控制室儀表之間宜采用什么信號？ P4-5現(xiàn)

4、場與控制室儀表之間宜采用直流電流信號。14. 直流電流信號有哪些優(yōu)缺點？P4-5優(yōu)點：a、直流比交流干擾少b、直流信號對負載的要求簡單c、電流比電壓更利于遠傳信息缺點：a、多個儀表接收同一電流信息，它們必須串聯(lián)b、任何一個儀表在拆離信號回路之前首先要把該儀表的兩個輸入端短接，否則其它儀表將會因電流中斷而失去信號c 、儀表無公共接地點，須浮空工作。15. 控制室內(nèi)部儀表之間宜采用什么信號？P4-5控制室內(nèi)部儀表之間宜采用直流電壓信號。16. 直流電壓信號有哪些優(yōu)缺點？P4-5優(yōu)點：a、任何一個儀表拆離信號回路都不會影響其它儀表的運行。 b、各個儀表具有公共接地點，可以共用一個直流電源。缺點：其接

5、收儀表的輸入阻抗要足夠高17. 控制系統(tǒng)儀表之間典型聯(lián)接方式是什么？P5Io：發(fā)送儀表的輸出電流Ro：發(fā)送儀表的輸出電阻Ri：接收儀表的輸入電阻R ：電流電壓轉(zhuǎn)換電阻，Io=420mA 時R取250。18.從儀表整體結(jié)構(gòu)上看，模擬式控制儀表的兩種構(gòu)成形式是什么？ a、 儀表整機采用單個放大器，其放大器可由若干放大器或不同的放大器串聯(lián)而成 。b、 整機由數(shù)目不等的運算放大器電路以不同形式組裝而成。19. 采用單個放大器的儀表分析方法的特點？ a、 在滿足KKf 1的條件時，儀表的輸出與輸入關(guān)系僅取決于輸入部分的特性和反饋部分的特性。b、 在滿足KKf1的條件時，放大器的凈輸入e趨向于零(e0)。

6、 20. 采用運算放大器的儀表分析方法特點？ a、輸入電阻 Ri=；b、輸出電阻 Ro=0；c、開環(huán)電壓增益 Ko=； d、失調(diào)及其漂移為零。兩條重要的結(jié)論：1差模輸入電壓為零，即 Vd=0 或 VT=VF；2輸入端輸入電流為零，即 IbT=0, IbF=0;21. 儀表中常用的運算放大器電路有哪四種？見筆記a、反相端輸入b、同相端輸入c、差動輸入d、電壓跟隨器22. 反相端輸入運算放大器電路特點？ a、輸出電壓與輸入電壓成正比，其比例系數(shù)為R2/R1；b、輸出與輸入極性相反；c、反相端不接地，但VF=0，故稱反相端為“虛地”；d、輸入電阻約等于輸入回路電阻R1；e、輸入回路電流Ii，全部流經(jīng)

7、反饋回路，即If=Ii。23. 同相輸入運算放大器電路特點？ a、輸出電壓與輸入電壓成正比，其比例系數(shù)為（1+R2/R1）；b、輸出與輸入極性相同；c、同相端和反相端存在共模電壓VC=Vi ；d、輸入電阻等于運算放大起本身的共模輸入電阻，其值很大，通常為1500M。24. 差動輸入運算放大器電路特點？ a、在滿足電阻匹配條件時，差動輸入放大器電路的輸出電壓僅僅取決于兩個輸入電壓之差（ViT-ViF），即這種電路只放大差動信號，不放大共模信號，且與差動信號Vid成正比，比例系數(shù)為R2/R1。輸出電壓與差動信號極性相同。在儀表線路中，往往取 R1=R3、R2=R4，形成所謂對稱差動運放電路。b、運

8、算放大器輸入端存在共模電壓：25. 電壓跟隨器特點？ 輸入電阻高；輸出電阻低。它在儀表電路應用中，起隔離作用。第2章 調(diào)節(jié)器 26. 何為調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律？ P12調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)規(guī)律 就是調(diào)節(jié)器的輸出信號隨輸入信號(偏差)變化的規(guī)律。這個規(guī)律常常稱為調(diào)節(jié)器的特性。27.調(diào)節(jié)器的基本調(diào)節(jié)規(guī)律有哪些？ a、比例控制規(guī)律b、比例積分控制規(guī)律c、比例微分控制規(guī)律d、比例積分微分控制規(guī)律28. 比例調(diào)節(jié)規(guī)律的特點？a、比例控制作用及時迅速 b、控制量的輸出會發(fā)生變化不是原來的數(shù)值 c、存在殘余偏差 余差29. 積分作用的特點？ 積分作用的輸出與偏差對時間的積分成比例關(guān)系。積分作用具有“慢慢來”的特性30.

9、 如何防止積分飽和？P33 a、在控制器輸出達到輸出范圍上限值或下限值時，暫時去掉積分作用。b、在控制器輸出達到輸出范圍上限值或下限值時，使積分作用輸出不繼續(xù)增加。31. 微分作用的特點？ 輸入偏差變化的速度越大，則微分作用的輸出越大，然而對于一個固定不變的偏差不管這個偏差有多大，微分作用的輸出總是零。32.變送器的作用？ P41 在自動檢測和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，將各種工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、液位、成分等物理量轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標準信號，以供顯示、記錄或調(diào)節(jié)之用。33. 變送器按照被測參數(shù)分類有？ 差壓變送器、壓力變送器、液位變送器、流量變送器、溫度變送器等34. 模擬式變送器的構(gòu)成原理及結(jié)構(gòu)圖？ P

10、41模擬式變送器組成部分：測量部分、放大器、反饋部分、零點調(diào)整和零點遷移。結(jié)構(gòu)圖如3-1所示圖3-1 模擬式變送器結(jié)構(gòu)圖35.模擬式變送器的輸入輸出關(guān)系曲線和關(guān)系式？P41 式中：Ki：測量部分的轉(zhuǎn)換系數(shù)K放大器放大系數(shù)Kf反饋部分反饋系數(shù) 圖3-2 模擬式變送器的理想輸入輸出特性36.數(shù)字式變送器的構(gòu)成原理？P211智能式變送器由硬件和軟件兩部分構(gòu)成。智能式變送器的硬件構(gòu)成：圖3-3 智能式變送器的硬件構(gòu)成框圖智能式變送器軟件構(gòu)成：A/D采樣程序 量程轉(zhuǎn)換程序工程量變換程序 濾波程序圖3-4 變送器量程調(diào)節(jié)前后輸入輸出特性誤差校正程序 D/A輸出程序 通訊程序 輔助功能程序智能式變送器還配置

11、有手持終端。37變送器的量程調(diào)整？P42量程調(diào)整：使變送器的輸出信號上限值 ymax 與測量范圍的上限值 xmax 相對應。量程調(diào)整相當于改變變送器的輸入輸出特性的斜率，也就是改變變送器輸出信號y與輸入信號x之間的比例系數(shù)。模擬式變送器的量程調(diào)整方法：由 知改變反饋部分的反饋系數(shù)Kf ；或者改變測量部分轉(zhuǎn)換系數(shù)Ki 。智能式變送器的量程調(diào)整方法：由軟件實現(xiàn)。38. 變送器的零點調(diào)整和零點遷移？P42使變送器的輸出信號下限值ymia與測量范圍的下限值xmia相對應，在xmia=0時，稱為零點調(diào)整，在xmin0時，稱為零點遷移。 零點調(diào)整使變送器的測量起始點為零。零點遷移是把測量的起始點由零遷移到

12、某一數(shù)值：當測量的起始點由零變?yōu)槟骋徽?，稱為正遷移；當測量的起始點由零變?yōu)槟骋回撝担Q為負遷移。圖3-5 變送器零點遷移前后輸入輸出特性模擬式變送器的零點調(diào)整和零點遷移方法：由 知改變放大器輸入端上的調(diào)零信號z 智能式變送器的零點調(diào)整和零點遷移方法：由軟件實現(xiàn) 。39. 如何提高儀表的測量精度？P42零點遷移 + 量程調(diào)整可以提高儀表的測量精度。40. 電容式差壓變送器線性化的原因？R52原因：傳感器組件的輸出信號與被測參數(shù)之間往往存在著非線性關(guān)系。41. 模擬式變送器非線性補償方法有哪二種？R691. 使反饋部分與傳感器組件具有相同的非線性特性 2. 使測量部分與傳感器組件具有相反的非線性

13、特性 42. 何為四線制？何為二線制？四線制：供電電源和輸出信號分別用二根導線傳輸 二線制：二根導線同時傳送變送器所需的電源和輸出電流信號 圖3-6 二線制和四線制變送器43. 二線制優(yōu)點？節(jié)省連接電纜、有利于安全防爆和抗干擾。 44. 智能式變送器的信號傳輸方式？R212智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳輸信號，即現(xiàn)場總線通信方式；目前廣泛采用一種過渡方式，即在一條通信線纜中同時傳輸420mA ADC電流信號和數(shù)字信號，這種方式被稱為HART協(xié)議通信方式。45. 差壓變送器的作用？P43用來將差壓、流量、液位等被測參數(shù)轉(zhuǎn)換為標準的統(tǒng)一信號，以實現(xiàn)對這些參數(shù)的顯示、記錄或自動控制。46. 差壓變送

14、器按照檢測元件分類有？膜盒式差壓變送器 電容式差壓變送器 擴散硅式差壓變送器 振弦式差壓變送器 電感式差壓變送器等47. 分析電容式差壓變送器測量部件的工作機理，推導其關(guān)系，說明其特性。P52-3；345步推導,3行結(jié)論！48. 說明擴散硅式差壓變送器的工作原理（包括：傳感器與供電電路，前置電壓放大器，電壓?電流轉(zhuǎn)換器）。（給出擴散硅式差壓變送器原理電路圖）P60-61工作原理：擴散硅壓阻傳感器的應變電阻阻值在DP作用下發(fā)生變化，使硅橋產(chǎn)生不平衡電壓Us，再經(jīng)前置放大并轉(zhuǎn)換成Io輸出。圖3-11 擴散硅式差壓變送器構(gòu)成方框圖49執(zhí)行器在自動控制系統(tǒng)中的作用？P82接受來自調(diào)節(jié)器的控制信號，通過

15、其本身開度的變化，從而達到調(diào)節(jié)流量的目的。50為什么說執(zhí)行器是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)？執(zhí)行器的工作、使用條件惡劣，是調(diào)節(jié)系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。51. 執(zhí)行器的構(gòu)成？各部分的作用？R99執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)機構(gòu)兩個部分構(gòu)成執(zhí)行機構(gòu)：根據(jù)輸入信號的大小產(chǎn)生相應的輸出力或位移去推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。調(diào)節(jié)機構(gòu)：在執(zhí)行機構(gòu)的作用下使閥芯產(chǎn)生一定位移，即使執(zhí)行器開度發(fā)生變化，達到調(diào)節(jié)被控介質(zhì)流量的目的。52. 執(zhí)行器按使用的能源形式分類有？R98氣動執(zhí)行器：控制氣動調(diào)節(jié)閥電動執(zhí)行器：控制電動調(diào)節(jié)閥53. 氣動調(diào)節(jié)閥的特點？P103優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠穩(wěn)定、輸出力大、安裝維修方便、價格便宜和防火防爆。缺點：響應時間

16、大，信號不適于遠傳。54. 電動調(diào)節(jié)閥的特點？見筆記優(yōu)點：動作較快、能源獲取方便，特別適于遠距離的信號傳送。缺點：輸出力較小、價格貴，且一般只適用于防爆要求不高的場合。55. 執(zhí)行器的作用方式？P103正作用：當輸入信號增大時，執(zhí)行器的流通截面積增大，即流過執(zhí)行器的流量增大。 氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣開閥。反作用：當輸入信號增大時，執(zhí)行器的流通截面積減小，即流過執(zhí)行器的流量減小。 氣動調(diào)節(jié)閥通常稱為氣關(guān)閥。56. 氣動執(zhí)行機構(gòu)的作用？P102接受氣動調(diào)節(jié)器或閥門定位器輸出的氣壓信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應的輸出力F和直線位移l，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)動作。57. 電動執(zhí)行機構(gòu)的構(gòu)成原理及各部分的功能？P99電動

17、執(zhí)行機構(gòu)由伺服放大器、伺服電機、位置傳送器和減速器四部分組成，其構(gòu)成原理如圖伺服電機作用:將伺服放大器輸出的電功率轉(zhuǎn)換成機械轉(zhuǎn)矩。伺服放大器作用:將輸入信號和反饋信號進行比較，得到差值信號，并根據(jù)的極性和大小，控制可控硅交流開關(guān)、的導通或截止?？煽毓杞涣鏖_關(guān)、用來接通伺服電機的交流電源，分別控制伺服電機的正、反轉(zhuǎn)或停止不轉(zhuǎn)。位置發(fā)送器作用:利用位移檢測元件(差動變壓器、塑料薄膜電位器和位移傳感器等)將電動執(zhí)行機構(gòu)輸出軸的位移線性地轉(zhuǎn)換成反饋信號，反饋到伺服放大器的輸入端。減速器的作用是將伺服電機高轉(zhuǎn)速、小力矩的輸出功率轉(zhuǎn)換成執(zhí)行機構(gòu)輸出軸的低轉(zhuǎn)速、大力矩的輸出功率，以推動調(diào)節(jié)機構(gòu)。58. 何為

18、HART通訊協(xié)議？R280HART是數(shù)字式儀表實現(xiàn)數(shù)字通訊的一種協(xié)議。具有HART通訊協(xié)議的變送器可以在一對電纜上同時傳輸420mA.DC.的模擬信號和數(shù)字信號。HART通訊協(xié)議是采用國際標準化組織（ISO）的開放式系統(tǒng)互連（OSI）參考模型，簡化引用其中的三層而制定的。物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層59. 什么是FSK信號？P281HART信號傳輸是基于Bell 202 通訊標準，在420mA.DC.基礎(chǔ)上疊加幅度為0.5mA的不同頻率的正弦調(diào)制波作為數(shù)字信號。這種類型的數(shù)字信號稱為頻移鍵控（FSK）信號。圖3-7 HART數(shù)字通信信號60. HART通訊協(xié)議的物理層定義什么內(nèi)容？P281規(guī)定了

19、信號的傳輸方法和傳輸介質(zhì)。61. HART通訊協(xié)議的傳輸介質(zhì)及傳輸距離關(guān)系？P281HART協(xié)議的物理層規(guī)定傳輸介質(zhì)為電纜線。單芯帶屏蔽雙絞電纜，傳輸距離可達3000米。多芯帶屏蔽雙絞電纜，傳輸距離可達1500米。非屏蔽電纜，適用于短距離數(shù)據(jù)傳送。62. HART協(xié)議的數(shù)據(jù)鏈路層定義什么內(nèi)容？P281規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通信規(guī)程。63. HART協(xié)議可有哪三種通信模式？HART協(xié)議規(guī)定有三種通信命令。通用命令：適用于所有符合HART協(xié)議的現(xiàn)場儀表。通用操作命令：適用于大部分符合HART協(xié)議的現(xiàn)場儀表。特殊命令：各制造廠的產(chǎn)品自己所特有的命令。64 .HART協(xié)議的應用層定義什么內(nèi)容？規(guī)定了

20、通訊命令的內(nèi)容。65. HART協(xié)議規(guī)定的三種通信命令是什么？通用命令通用操作命令特殊命令66.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的技術(shù)特點（1）系統(tǒng)的開放性、可集成性2）互操作性與互用性3）現(xiàn)場設(shè)備的智能化與功能自治性4）系統(tǒng)的高度分散性5）對現(xiàn)場環(huán)境的適應性。67.與DCS相比FCS在結(jié)構(gòu)上有哪些優(yōu)越性：1 實現(xiàn)全數(shù)字化通信；2 實現(xiàn)徹底的全分散式控制；3實現(xiàn)不同廠商產(chǎn)品互連、互操作；4增強系統(tǒng)的可靠性、可維護性；5降低系統(tǒng)工程成本。68.CAN總線的主要特點？1. 多主方式工作。網(wǎng)絡(luò)上任一節(jié)點均可在任意時刻主動地向網(wǎng)絡(luò)上其他節(jié)點發(fā)送信息，而不分主從，通信方式靈活，且無需站地址等節(jié)點信息。2. 網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點

21、信息分成不同的優(yōu)先級，可滿足不同的實時要求。3. 非破壞性總線仲裁技術(shù)。當多個節(jié)點同時向總線發(fā)送信息時，優(yōu)先級較低的節(jié)點會主動地退出發(fā)送，而最高優(yōu)先級的節(jié)點可不受影響地繼續(xù)傳輸數(shù)據(jù)，從而大大節(jié)省了總線沖突仲裁時間。4. 采用報文濾波。即可實現(xiàn)點對點、一點對多點及全局廣播等幾種方式傳送接收數(shù)據(jù)，無需專門的“調(diào)度”。5.節(jié)點數(shù)主要取決于總線驅(qū)動電路，可達110個。6.采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，受干擾概率低，具有極好的檢錯效果。7.每幀信息都有CRC校驗及其他檢錯措施，保證了數(shù)據(jù)出錯率極低。69.試對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與集散控制系統(tǒng)作一比較。70.基型調(diào)節(jié)器的輸入電路為什么采用差動輸入和電平移動的方式

22、？計算題 2X10=20分1 某PID調(diào)節(jié)器（正作用）輸入、輸出信號均為420mA，調(diào)節(jié)器的初始值Ii=I0=4mA，=200% ，TI=TD=2min，KD=10。在t=0時輸入Ii=2mA的階躍信號，分別求取t=12s時：（1）PI工況下的輸出值；（2）PD工況下的輸出值。 P39習題1-8：課堂上講2 用差壓變送器測量流量，流量范圍為016m3/h。當流量為12m3/h時，問變送器的輸出電流是多少？參計算比較AN2:差壓與流量的平方成比例，變送器的輸出電流與其差壓成比例，所以，變送器輸出的4-20mA電流與其流量平方成比例。 即：（I-4）/（20-4）=Q2/Qm2=122/162 I=4+（20-4）*122/162=13Ma答：輸出信號是13mA。3某P調(diào)節(jié)器的輸入信號是