自动化仪表与过程控制考试总结-1

前言+第一章
1、自动化仪表：是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。

在自动控制系统中，自动化仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。

2、过程控制仪表包括：检测仪表、调节仪表（也叫控制器）、执行器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。

3、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。

4、标准信号制度：国际电工委员会规定：过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA，直流电压1-5V。

我国DDZ型仪表采用的标准信号：DDZ-Ⅰ型和DDZ-Ⅱ型仪表：0-10mA。

DDZ-Ⅲ型仪表：4-20mA。

5、我国的DDZ型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。

6、采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输。

动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。

对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。

7、采用直流信号的优点：a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。

8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV）。

特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。

一般用于测量500～1600℃之间的温度。

9、热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。

此电势称为热电势，并产生电流。

10、对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温度有关。

11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。

12、热电阻：对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准。

一般使用热电阻温度计来进行中低温度的测量。

13、补偿导线特性：为了节约，工业上选用在低温区与所用热电偶的热电特性相近的廉价金属，作为热偶丝在低温区的替代品来延长热电偶，称为补偿导线。

14、根据中间温度定律，补偿导线和热电偶相连后，其总的热电势等于两支热电偶产生的热电势的代数和。

E (t,t0) = E偶(t , t n) ＋E补(t n ,t0)
15、用补偿导线延长热电偶的必须条件是：补偿导线的热电特性在低温段与所配热电偶相同。

因此，不同的热电偶配不同的补偿导线。

16、接触式测温的特点：通过测温元件与被测物体的接触而感知物体的温度。

接触式测温仪表有：1、膨胀式温度计2、压力式温度计3、热电偶温度计4、热电阻温度计5、半导体温度计。

17、热电阻的三线制接法：电阻测温信号通过电桥转换成电压时，热电阻的接线如用两线接法，接线电阻随温度变化会给电桥输出带来较大误差，必须用三线接法。

第二章
*****比例（P）、积分(I)、微分(D)的特点和作用，组合PI、PD、PID的特点和作用。

1、控制仪表又称控制器或调节器。

其作用是把被控变量的测量值和给定值进行比较，得出偏差后，按一
定的调节规律进行运算，输出控制信号，以推动执行器动作，对生产过程进行自动调节。

2、比例控制的特点：控制及时、适当。

只要有偏差，输出立刻成比例地变化，偏差越大，输出的控制作
用越强。

控制结果存在静差。

因为，如果被调量偏差为零，调节器的输出也就为零。

3、比例度：在实际的比例控制器中，习惯上使用比例度P来表示比例控制作用的强弱。

所谓比例度就是
指控制器输入偏差的相对变化值与相应的输出相对变化值之比，用百分数表示。

4、 积分控制的特点：当有偏差存在时，积分输出将随时间增长（或减小）；当偏差消失时，输出能保持在
某一值上。

积分作用具有保持功能，故积分控制可以消除余差。

积分输出信号随着时间逐渐增强，控制动作缓慢，故积分作用不单独使用。

5、 比例积分控制（PI ）：当要求控制结果无余差时，就需要在比例控制的基础上，加积分控制作用。

若将
比例与积分组合起来，既能控制及时，又能消除余差。

6、 微分控制的特点：1、微分作用能超前控制。

在偏差出现或变化的瞬间，微分立即产生强烈的调节作用，
使偏差尽快地消除于萌芽状态之中。

2、微分对静态偏差毫无控制能力。

当偏差存在，但不变化时，微分输出为零，因此不能单独使用。

必须和P 或PI 结合，组成PD 控制或PID 控制。

7、 比例微分控制（PD ）： 对于惯性较大的对象，常常希望能加快控制速度，此时可增加微分作用。

8、 （P 、I 、D ）控制规律的特点：比例控制规律（P ）：能较快地克服扰动的影响，使系统稳定下来，但
有余差；比例积分控制规律（PI ）：应用最广泛，无余差； 比例微分控制规律（PD ）：对改善系统的动态性能指标，有显著的效果。

不适用于纯滞后较大，测量信号有噪声或周期性扰动的系统，有余差。

第四章
1、流量特性的定义：被控介质流过阀门的相对流量与阀门的相对开度（相对位移）间的关系称为调节阀的流量特性。

Q/Qmax —相对流量， l/L — 相对开度
2、固有（理想）流量特性：在将控制阀前后压差固定时得到的流量特性称为固有流量特性。

它取决于阀芯的形状。

3、工作流量特性：调节阀在实际使用时，其前后压差是变化的。

在各种具体的使用条件下，阀芯位移对流量的控制特性，称为工作流量特性。

4、阀门有哪三种理想流量特性，每种流量特性的特点。

答：直线特性：控制阀的流量与阀芯成直线关系，即单位位移变化所引起的流量变化是常数。

对数特性：其阀芯位移与流量间成对数关系。

快开特性：开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，故称为快开特性。

适用于迅速启闭的切断阀或双位控制系统。

特点：1.直线阀的流量放大系数在任何一点上都是相同的。

2. 曲线斜率（放大系数）随行程的增大而增大。

流量小时，流量变化小；流量大时，流量变化大。

3.略
5、构成安全火花防爆系统的充要条件：
a.在危险现场使用的仪表必须是安全火花型的。

b.现场仪表与危险场所之间的电路连接必须经过防爆栅。

c.从现场仪表到防爆栅的连接线不得形成大的分布电容和电感。

第五章
1、单容、多容对象的表示。

2、自衡、非自衡特性的对象。

自衡特性：在扰动作用破坏其平衡后，被控过程在没有外部干预的情况下，能自动恢复平衡的。

非自衡特性：在扰动作用破坏其平衡后，无法自行重建平衡，这就是非自衡特性。

第六章
1、应如何选择对象控制通道的放大系数，时间常数，纯滞后。

答：K0 大、T0 小、τ0 小。

)(m ax L l f Q Q
2、如何选择对象干扰通道的放大系数，时间常数。

答：Kf 小，Tf 大，远离被控变量。

3、如何使一个系统成为负反馈，其中变送器、调节器、执行器（调节阀）、被控对象如何选择？
答：
4、简单控制系统的参数整定方法，那些属于闭环整定，那些属于开环整定。

5、简单控制系统：（单回路控制系统）
指由一个测量元件及变送器、一个控制器、一个执行机构（调节阀）和一个被控过程组成，并只对一个被控变量进行控制的单闭环反馈控制系统。

简单控制系统的结构与组成：如上图。

第七章
1、串级控制：a.系统有两个闭合回路，形成内外环。

主变量是工艺要求控制的变量，副变量是为了更好地控制主变量而选用的辅助变量。

b.主、副调节器是串联工作的，主调节器的输出作为副调节器的给定值。

副回路的引入，提高了系统的工作频率，也改善了系统的动态性能。

2、前馈控制的原理是：当系统出现扰动时，立即将其测量出来，通过前馈控制器，根据扰动量的大小改变控制变量，以抵消扰动对被控参数的影响。

3、串级控制系统特点：①对进入副回路的干扰有很强的克服能力；②改善了被控过程的动态特性，提高了系统的工作频率；对进入主回路的干扰控制效果也有改善；③对负荷或操作条件的变化有一定自适应能力。

4、反馈控制的特点：
不论是什么干扰，只要引起被调参数的变化，调节器均可根据偏差进行调节。

但必须被调参数变化后才进行调节，调节速度难以进一步提高。

5、前馈控制的特点：
①前馈控制器是按是按照干扰的大小进行控制的，称为“扰动补偿”。

如果补偿精确，被调变量不会变化，能实现“不变性”控制。

②前馈控制是开环控制，控制作用几乎与干扰同步产生，是事先调节，速度快。

③前馈控制器的控制规律不是PID控制，是由对象特性决定的。

④前馈控制只对特定的干扰有控制作用，对其它干扰无效。

6、分程控制系统：在分程控制系统中，一个控制器的输出信号被分割成几个行程段，每一段行程各控制一个调节阀，故取名为分程控制系统。

7、选择性控制系统：是指由生产过程的控制条件所构成的逻辑关系叠加到正常自动控制系统上的一种控制方法。