自动化仪表作业及答案参考

作业：1. DDZ 和QDZ 的信号传输标准，DCS 和FCS 的名词解释2. 某压力表刻度0～100kPa ，在50kPa 处测量值为，求在50kPa 处仪表示值的绝对误差、示值相对误差和示值引用误差3. 某台测温仪表的测温范围为 －100～700℃，校验该表时测得全量程内最大绝对误差为＋5℃，试确定该仪表的精度等级。

4. 某台测压仪表的测压范围为 0～8MPa 。

根据工艺要求，测压示值的误差不允许超过± MPa ，问应如何选择仪表的精度等级才能满足以上要求5. 某待测电流约为100mA,现有级量程为 0~400mA 和级量程为0~100mA 的两个电流表，问用哪一个电流表测量比较好6. 某DDZ-Ⅲ型温度变送器测量范围是300-700℃,当温度由400℃变化到600℃时,变送器的输出如何变化7. 差压变送器的量程为0~100 KPa ，现负迁移50%，仪表的量程和测量范围分别为答案：1.QDZ 信号标准：20kPa~100kPaDCS: 集散控制系统 FCS ：现场总线控制系统2.3.4.5.解：用级量程为0~400mA 电流表测100mA 时，最大相对误差：用级量程为0~100mA 的电流表测100mA 时，最大相对误差：说明选择合理的量程，即使用级表也可以比级表准确。

6. 8mA ~16mA7. 仪表的量程为100Kpa 仪表的测量范围为-50~50Kpa第二章：作业：课后2，4，5，6，7，8，9，11，19，202-2 用热电偶测温时，为什么要进行冷端温度补偿其冷端温度补偿的方法有哪几种2-5由K 分度号热电偶(包括补偿导线)、冷端温度补偿器和配K 分度号的动圈仪表组成一个1400%0.5%2%100m x X S x γ=⨯=⨯=2100% 1.5% 1.5%100m x X S x γ=⨯=⨯=温度检测系统，测量显示782℃，此时室温为32℃，后来发现所用的冷端补偿器型号为S，与K 分度号热电偶不配套，则实际温度2-6 用K型热电偶测某设备的温度，测得的热电势为20mV，冷端（室温）为25C，求设备的温度如果改用E型热电偶来测温，在相同的条件下，E热电偶测得的热电势为多少2-12某台空压机的缓冲器，其工作压力范围为~，工艺要求就地观察罐内压力，并要求测量结果的误差不得大于罐内压力的5％，试选择一台合适的压力计(类型、测量范围、精度等级)，并说明其理由。

2-19 有一台电动差压变送器配标准孔板测量流量，差压变送器的量程为16kPa，输出为4mA～20mA，对应的流量为0t/h～50t/h。

工艺要求在40t/h 时报警。

问：(1) 差压变送器不带开方器时，报警值设定在多少毫安(2) 带开方器时，报警值又设定在多少毫安答案：2-2：解：（1）热电偶的热电势只有当T0（或t0）恒定是才是被测温度T（或t）的单值函数。

热电偶标准分度表是以T0＝0℃为参考温度条件下测试制定的，只有保持T0＝0℃，才能直接应用分度表或分度曲线。

若T0≠0℃，则应进行冷端补偿和处理。

（2）冷端温度补偿的方法有：延长导线法，0℃恒温法，冷端温度修正法，冷端温度自动补偿法等。

2-4：现用一支镍铬-铜镍热电偶测某换热器内的温度，其冷端温度为30℃，显示仪表的机械零位在0℃时，这时指示值为400℃，则认为换热器内的温度为430℃对不对为什么正确值为多少度解认为换热器内的温度为430℃不对。

设换热器内的温度为t，实测热电势为E(t，30)，根据显示仪表指示值为400℃，则有E(t，30)= E(400，0)，由中间温度定律并查镍铬-铜镍（E型）热电偶分度表，有E(t，0)= E(t，30)+ E(30，0)= E(400，0)+ E(30，0)=28943+1801=30744V反查镍铬-铜镍热电偶分度表，得换热器内的温度t=422.5℃2-5：E K(782，0)= E k(t，32)+ E s(32，0)E k(t，32)=，0)= E k(t，32)+ E k(32，0)E K(t，0)=+=所以 t= 809度2-6：解用K型热电偶测温时，设设备的温度为t，则E(t，25)=20mV，查K型热电偶分度表，E(25，0)=。

根据中间温度定律，E(t，0)= E(t，25)+ E(25，0)=20+= mV反查K型热电偶分度表，得t=℃若改用E 型热电偶来测次设备温度，同样，根据中间温度定律，测得热电势为E E ，25)= E E ，0) E E (25，0)=1495=V 。

2-7：（1）0，冷端温度，小（2）满量程，0，大（3）小2-8：T=11002-9：2-11: P 表=P 绝-P 大 P 大=P 绝+P 负2-12：解 空压机缓冲器内压力为稳态压力，其工作压力下限p min =，工作压力上限p max =。

设所选压力表量程为p ，则根据最大、最小工作压力与选用压力表量程关系，有)(13.26.1343443max max MPa p p p p =⨯=≥⇒≤)(3.31.13331min min MPa p p p p =⨯=≤⇒≥根据压力表量程系列（附表1），可选YX-150型、测量范围为0~的电接点压力表。

根据测量误差要求，测量的最大误差为max5%=(MPa) 则所选压力表的最大引用误差应满足%2.2%10005.2055.0max =⨯-≤δ 要求，故可选精度等级为级的压力表。

2-19：（1） 不带开方器时，（I-4）/16=（40/50）^2 所以I=(2) 带开方器时，（I-4）/16=40/50 所以I=2-20：量程：0~H0对应的压力值，即0~pgH0, 不需要迁移第三章作业：1.测量高温液体(指它的蒸汽在常温下要冷凝的情况)时，经常在负压管上装有冷凝罐(见题3-19图)，问这时用差压变送器来测量液位时，要不要迁移如要迁移，迁移量应如何考虑题3-19图高温液体的液位测量2.某理想PID调节规律， Kc=2, Ti=30s,Td=0, 试画出在如图所示输入方波作用下的调节器输出波形.3．4．一台比例作用的电动温度调节器，量程是100-200℃，调节器输出是4-20mA，当调节器比例度变为50%，则当指示值变化25℃，相应调节器输出变化是多少5. 某台DDZ—Ⅲ型比例积分控制器，比例度为100％，积分时间TI为2min。

稳态时，输出为5mA。

某瞬间，输入突然增加了，试问经过5min后，输出将由5mA变化到多少答案：1.解：差压液位计正压室压力p1=gh1+ gH+p0负压室压力p2=gh2+ p0正、负压室的压差p=p1p2= gH(h2h1) gH=0时，p= (h2h1) g。

这种液位测量时，具有“负迁移”现象，为了使H=0时，p=0，该差压变送器测液位时需要零点迁移，迁移量为(h2h1) g2．（1）（2）3．解：(1) （下面一条标号为1，上面为2）Kc1=， T1=Kc2=2, T2=1(2)比例、积分作用减弱，影响比例的是P ，影响积分作用的是P 和Ti4．mAu u u u u e e e 8%50420/10020025%100min max min max=∆=-∆-=⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆-∆=δ5. 解 控制器的放大倍数K P =1/=1/100%=1控制器的积分时间T I =2min ，稳态输出p 0=5mA ；控制器的输入变化量为A =。

经历时间t=5min 。

则输出变化量)(7.052.0212.01mA At T K A K p I P P =⨯⨯+⨯=+=∆ 所以，经历时间5min 后，控制器的输出为p =p 0+p =5+=(mA)1()0,,2c ic I c y K A At T t y K At T y K A=+====1[()()]c iy K e t e t dt T =+⎰()e t A =在阶跃输入作用下，即调节器的输出为： 因此，可以从阶跃响应曲线上确定KC ，TiA=1 ，则t=0, y=Kct=Ti y=2Kc第四章：4-3 数字化PID 的位置式和增量式分别是什么试比较二者优缺点。

绘制增量式数字 PID 算法的程序框图4-5 数字控制系统中，如何消除积分饱和现象第五章：５－２５－３５－４５－７５－８补充：1. 执行器按照使用的能源可分为______、____、_________三种。

2. 调节阀的流量大小与__________和 有关。

3. 当调节阀的 情况下，所获得的流量特性称为工作流量特性。

_______________________时得到的流量特性称为理想流量特性。

4. 电动执行器有__________行程和______行程两种。

5. 控制系统中选择气开阀或气关阀主要从____________角度考虑。

6. 调节阀的流量特性和什么有关什么是阻力比系数串联管道什么情况下发生畸变，如何畸变7. 流量特性的选择原则8. 调节阀所能控制的_____________的比值成为调节阀的可控比。

9. 调节阀流量特性的选择一般根据经验从三个方面考虑：______、____、_________。

10.如图系统阀门气开气关型式和调节器正反作用应选（）。

补1： 一台DDZ —Ⅲ型温度比例控制器，测量的全量程为0～1000℃，当指示值变化100℃，控制器比例度为80％，求相应的控制器输出将变化多少解 %806.101000100420min max min max ==-⨯-=--⋅=pp x x p p p e δ 控制器的输出变化量 p =80%=2(mA)补充2：某电动比例调节器的测量范围为100~200，其输出为0~10mA 。

当温度从140 变化到160 时，测得温度调节器的输出从3mA 变化到7mA ，试C ︒C ︒C ︒求该调节器的比例带。

补充作业：1. 如图所示，用差压变送器测敞口容器液位，其最低液位和最高液位到仪表的距离分别为h 1=1m ，h 2=3m,若被测介质的密度为980kg/m 3,求：1）该变送器的量程为多少2）是否需要迁移迁移量为多少2： 某负作用理想PID 调节规律， ， T i =2min,T d =0,在t=t 0时刻加入一幅值为1mA 的阶跃信号，若调节器的起始工作点为6mA ，试画出调节器的输出波形。

6 图示锅炉生产情况，冷水进入气鼓，经燃烧加热产生蒸汽，在生产过程中，工艺要求气鼓里的水不能烧干，不然将产生事故，甚至发生爆炸。

为了保证锅炉的安全生产，试确定冷水进水管道上调节阀的气开，气关形式。

气关阀7、图示，冷物料通过加热器用蒸汽对其加热，在事故状态下，为了保护加热器设备的安全，即耐热材料不损坏，现在蒸汽管道上有一只调节阀，确定其气开，气关形式。