过程控制系统试题库
第1章过程控制系统概述习题与思考题
第1章 过程控制系统概述习题与思考题1.1 什么是过程控制系统，它有那些特点？1.2 过程控制的目的有那些？1.3 过程控制系统由哪些环节组成的，各有什么作用？过程控制系统有那些分类方法？1.4 图1.11是一反应器温度控制系统示意图。
A 、B 两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器的温度保持不变。
试画出该温度控制系统的方框图，并指出该控制系统中的被控过程、被控参数、控制参数及可能影响被控参数变化的扰动有哪些？1.5 锅炉是化工、炼油等企业中常见的主要设备。
汽包水位是影响蒸汽质量及锅炉安全的一个十分重要的参数。
水位过高，会使蒸汽带液，降低了蒸汽的质量和产量，甚至会损坏后续设备；而水位过低，轻则影响汽液平衡，重则烧干锅炉甚至引起爆炸。
因此，必须对汽包水位进行严格控制。
图1.12是一类简单锅炉汽包水位控制示意图，要求：1）画出该控制系统方框图。
2）指出该控制系统中的被控过程、被控参数、控制参数和扰动参数各是什么。
3）当蒸汽负荷突然增加，试分析该系统是如何实现自动控制的。
V-1图1.12 锅炉汽包水位控制示意图1.6 评价过程控制系统的衰减振荡过渡过程的品质指标有那些？有那些因素影响这些指标？1.7 为什么说研究过程控制系统的动态特性比研究其静态特性更意义？1.8 某反应器工艺规定操作温度为800 10℃。
为确保生产安全，控制中温度最高不得超过850℃。
现运行的温度控制系统在最大阶跃扰动下的过渡过程曲线如图1.13所示。
1）分别求出稳态误差、衰减比和过渡过程时间。
2）说明此温度控制系统是否已满足工艺要求。
T/℃图1.13 某反应器温度控制系统过渡过程曲线1.9 简述过程控制技术的发展。
1.10 过程控制系统与运动控制系统有何区别？过程控制的任务是什么？设计过程 控制系统时应注意哪些问题？第3章 过程执行器习题与思考题3.1 试简述气动和电动执行机构的特点。
3.2 调节阀的结构形式有哪些？3.3 阀门定位器有何作用？3.4 调节阀的理想流量特性有哪些？实际工作时特性有何变化？3.5 已知阀的最大流量min v q =50m 3，可调范围R=30。
过程控制系统复习题2010
在控制系统中，增加比例度，控制作用；增加积分时间；控制作用；增加微分时间，控制作用。
减少、减少、增加。
1．过程控制系统一般由控制器、执行器、被控过程、测量变送等环节组成。
2、过程控制系统中按被控参数的名称来分有压力、流量、液位、温度等控制系统。
2．过程控制系统由工程仪表和被控过程两部分组成。
3．过程控制仪表的测量变送环节由传感器和变送器两部分组成。
4．过程检测仪表的接线方式有两种：电流二线制四线制、电阻三线制5．工程中，常用引用误差作为判断进度等级的尺度。
6．压力检测的类型有三种，分别为：弹性式压力检测、应变式压力检测、压阻式压力检测7．调节阀按能源不同分为三类：气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀8．电动执行机构本质上是一个位置伺服系统。
9．气动执行结构主要有薄膜式和活塞式两大类。
10. 理想流量特性有四类，分别是直线、对数、抛物线、快开。
11. 过程数学模型的求取方法有三种，分别是机理建模、试验建模、混合建模。
12．PID调节器分为模拟式和数字式两种。
13．造成积分饱和现象的内因是控制器包含积分控制作用，外因是控制器长期存在偏差。
14．自动控制系统稳定运行的必要条件是：闭环回路形成负反馈。
15． DCS的基本组成结构形式是“三点一线”。
2、仪表的精度等级又称准确度级，通常用引用误差作为判断仪表精度等级的尺度。
t；静态3、过程控制系统动态质量指标主要有衰减比n 、超调量σ和过渡过程时间s质量指标有稳态误差e ss 。
4、真值是指被测变量本身所具有的真实值，在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。
5、根据使用的能源不同，调节阀可分为气动调节阀、电动调节阀和液动调节阀三大类。
6、过程数学模型的求取方法一般有机理建模、试验建模和混合建模。
7、积分作用的优点是可消除稳态误差(余差)，但引入积分作用会使系统稳定性下降。
8、在工业生产中常见的比值控制系统可分为单闭环比值控制、双闭环比值控制和变比值控制三种。
2012过程控制(复习题)
过程控制期末试题库一、填空题（本题共计10分，包括3小题，10个填空，每空1分）1．一般一个简单控制系统由（检测/变送）装置、（被控对象）、（调节）器和（执行）机构组成。
2．过程控制系统常用的参数整定方法有：（经验法）、（衰减曲线法）、（稳定边界法/临界比例度法）和（响应曲线法）。
3．在PID调节器中，调节器的Kc越大，表示调节作用（越强），Ti值越大，表示积分作用（减弱），Td值越大表示微分作用（增强）。
4．常见的过程计算机控制系统分为下列几种典型形式：（操作指导控制系统）、直接数字控制系统、（监督计算机控制系统）、（集散控制系统）和现场总线控制系统。
5．在闭环控制系统中，根据设定值的不同形式，又可分为定值控制系统，随动控制系统和程序控制系统。
1）定值控制系统特点：设定值是（固定不变）；作用：保证在（扰动）作用下使被控变量始终保持在设定值上。
2）随动控制系统特点：设定值是一个（变化量）；作用：保证在各种条件下系统的输出（及时跟踪设定值变化）。
3）程序控制系统特点：设定值是一个（按一定时间程序变化的时间函数）；作用：保证在各种条件下系统的输出（按规定的程序自动变化）。
6．热电偶温度计的基本组成部分部分是（热电偶）、（测量仪表）、（连接热电偶）和（测量仪表的导线）。
7．串级控制系统能迅速克服进入（副）回路的扰动，改善（主）控制器的广义对象特性，容许（副）回路内各环节的特性在一定的范围内变动而不影响整个系统的控制品质。
8．定值控制系统是按（偏差）进行控制的，而前馈控制是按（扰动）进行控制的；前者是（闭）环控制，后者是（开）环控制。
二、选择题（本题共计10分，包括5小题，每题2分）1.由于微分调节规律有超前作用，因此调节器加入微分作用主要是用来（C）:A.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc和纯滞后τ0.B.克服调节对象的纯滞后τ0.C.克服调节对象的惯性滞后（时间常数T），容量滞后τc.2.定值调节是一种能对（A ）进行补偿的调节系统。
过程控制系统试题a)
《过程控制系统》试题（A）答案一、（ 20 分）答：搅拌器物料入口蒸汽冷凝水TC出口图 1（5 分） 1. 影响物料出口温度的主要因素有：物料的入口温度和流量；蒸汽的入口温度、流量和压力；搅拌速度。
温度控制系统原理框图如下：物料出设定值口温度温度控制器控制阀换热器温度变送器（5 分） 2. 当要求出口温度准确控制时，应选择比例积分控制规律。
比例作用可以减小余差；积分作用可以消除误差，使出口温度准确。
（5 分）3. 当控制器的积分时间常数增大时，积分作用变弱，系统稳定性变好，控制精度下降，调节速度变快。
原理：积分作用是当有误差时不断累加，其过程比较缓慢，积分时间常数增大，积分作用减弱，则积分作用的过程要相对加快，对系统的控制作用要变得相对及时，因此调节速度快，系统稳定性加强；但是积分作用的减弱将使得余差变大，则控制精度降低。
（5 分） 4. 比例增益应增加，而积分时间常数要减小。
原因：由于微分作用的加入使系统稳定性增加，动态响应过程缩短，因此可以适当提高比例增益，加强积分作用，即减小积分时间常数。
二、（ 20 分）答：出口温度TC原油炉膛温度PC燃烧气（5 分） 1. 控制方案见工艺流程图。
（5 分）2. 系统的主要干扰量有燃料气流量和压力波动、原油入口的流量和温度。
其中燃料气流量和压力波动的干扰在副回路中，当燃料气压力出现波动时，可通过副回路及时调整，克服干扰。
（5 分）3. 控制阀采用气开阀：当燃烧气压力增大时，出口温度升高，因此主控制器为反作用；当阀开大时，压力增大，为满足负反馈，副控制器为反作用。
（5 分）4. 在系统稳定的情况下，燃料气压力突然升高时，造成 PC输入量增大，因为 PC为反作用，所以 PC输出量减小，因控制阀为气开阀，所以阀开度减小，燃料气压力降低。
同时当燃料气压力升高时，在副回路还没有来得及调整时，原油出口温度有较小升高， TC输入量增大，因为 TC 为反作用，所以 TC输出量下降，控制阀开度减小，同样使燃料压力下降，从而使原油出口温度降低。
过程控制系统第3章思考题与习题
第3章思考题与习题1.基本练习题（1）在过程控制中，哪些仪表是属于过程控制仪表？在过程控制系统中，大多数调节器是电动的，而执行器多数是气动的，这是为什么？气动单元组合仪表与电动单元组合仪表各单元之间的标准统一信号又是如何规定的？答：1）在过程控制中，过程控制仪表有：调节器、电/气转换器、执行器、安全栅等。
2）调节器选电动的因为电源的问题容易解决，作用距离长，一般情况下不受限制；调节精度高，还可以实现微机化。
执行器多数是气动的,因为执行器直接与控制介质接触，常常在高温、高压、深冷、高粘度、易结晶、闪蒸、汽蚀、易爆等恶劣条件下工作，选气动的执行器就没有电压电流信号，不会产生火花，这样可以保证安全生产和避免严重事故的发生。
3）气动仪表的输入输出模拟信号统一使用0.02~0.1MPa的模拟气压信号。
电动仪表的输入输出模拟信号有直流电流、直流电压、交流电流和交流电压四种。
各国都以直流电流和直流电压作为统一标准信号。
过程控制系统的模拟直流电流信号为4~20mADC,负载250 Q ；模拟直流电压信号为1~5V DCo（2）某比例积分调节器的输入、输出范围均为4-20mADC,若设5 = 100%、7； = 2min , 稳态时其输出为6mA；若在某一时刻输入阶跃增加1mA,试求经过4min后调节器的输出。
答：由比例积分公式（3-1）所示：y = l e+lfedt• Tj 丿稳态时:yb=6mA,（3）简述DDZ-III型全刻度指示调节器的基本组成、工作状态以及开关S广丄的作用。
(3-1)依题意：p = —= 100%,Kj,即Ap =1, e=l；4min 后：=9mA答：1）调节器由控制单元和指示单元组成。
控制单元包括输入电路、PD与PI电路、输出电路、软手动与硬手动操作电路;指示单元包括输入信号指示电路和给定信号指示电路。
2）工作状态：自动、软手动、硬手动三种。
3） 6~亠为自动、软手动、硬手动联动切换开关。
《过程控制系统》习题解答
《过程控制系统》习题解答1-2 与其它自动控制相比，过程控制有哪些优点？为什么说过程控制的控制过程多属慢过程？过程控制的特点是与其它自动控制系统相比较而言的。
一、连续生产过程的自动控制连续控制指连续生产过程的自动控制，其被控量需定量控制，而且应是连续可调的。
若控制动作在时间上是离散的（如采用控制系统等），但是其被控量需定量控制，也归入过程控制。
二、过程控制系统由过程检测、控制仪表组成过程控制是通过各种检测仪表、控制仪表和电子计算机等自动化技术工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。
一个过程控制系统是由被控过程和检测控制仪表两部分组成。
三、被控过程是多种多样的、非电量的现代工业生产过程中，工业过程日趋复杂，工艺要求各异，产品多种多样；动态特性具有大惯性、大滞后、非线性特性。
有些过程的机理（如发酵等）复杂，很难用目前过程辨识方法建立过程的精确数学模型，因此设计能适应各种过程的控制系统并非易事。
四、过程控制的控制过程多属慢过程，而且多半为参量控制因为大惯性、大滞后等特性，决定了过程控制的控制过程多属慢过程；在一些特殊工业生产过程中，采用一些物理量和化学量来表征其生产过程状况，故需要对过程参数进行自动检测和自动控制，所以过程控制多半为参量控制。
五、过程控制方案十分丰富过程控制系统的设计是以被控过程的特性为依据的。
过程特性：多变量、分布参数、大惯性、大滞后和非线性等。
单变量控制系统、多变量控制系统；仪表过程控制系统、计算机集散控制系统；复杂控制系统，满足特定要求的控制系统。
六、定值控制是过程控制的一种常用方式过程控制的目的：消除或减小外界干扰对被控量的影响，使被控量能稳定控制在给定值上，使工业生产能实现优质、高产和低耗能的目标。
1-3 什么是过程控制系统，其基本分类方法有哪些？过程控制系统：工业生产过程中自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度和pH等这样一些过程变量的系统。
过程控制期中测试习题答案
偏差：测量值与给定值的差。
2. 衡量自动控制系统的工作品质的性能指标 有哪些？
答：衰减比、超调量、余差、调节时间、振荡频
率、最大动态误差。
3．有人认为，气动执行器的气开、气关就是 正作用、反作用。这种理解对吗？为什么？ 如何选用气动调节阀的气开、气关？
答：不对。执行机构的正、反作用＋阀芯的正装 反装―― 调节阀的气开、气关。
3、不合理。压力检测点不对，为保证阀前燃油压力稳定会使 燃油量变化较大，无法使炉温稳定，应将测压点移到阀后，测 烧咀的背压。 4、合理。根据被冷却介质（出口）温度控制氨冷器氨气化侧 的蒸发压力，而蒸发压力又对应一定的蒸发温度，所以控制氨 气排出量实际上调整了氨冷器内氨蒸发侧的温度，使传热温差 得到调整，即可达到控制出口温度的目的。
10.下列图中，调节器应该选用正作用方式，还是反
作用方式？为什么？
a.正作用
Kv Kp Kc 0 Kc
Kv Kp Kc 0 Kc
b. 正作用
c.反作用 d.正作用
Kv Kp Kc 0 Kc
Kv Kp Kc 0 Kc
100 3000 1000 100% 80% x 20 4
∴ x=1（mA）相应控制器的输出将变化1mA ，量程 范围加大了，控制器的输出灵敏度减小了。
4.受控变量的选择原则是什么？
选择原则：
⑴受控变量应能代表一定的工艺操作指标或能反映工艺操 作状态。 ⑵尽量采用直接指标作为受控变量。当无法获得直接指标 信号，或其测量和变送信号滞后很大时，可选择与直接指标 有单值对应关系的间接指标作为受控变量。 ⑶受控变量应能被测量出来，并具有足够大的灵敏度。 ⑷选择受控变量时，必须考虑工艺合理性和国内仪表产品 现状。 ⑸受控变量应是独立可调的。
过程控制系统与仪表期末模拟考题
过程控制系统与仪表期末模拟考题一、判断题：1. 过程控制系统中,需要控制的工艺设备塔、容器、贮糟等、机器称为被控对象;√2. 扰动量是作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素;×答案：扰动量是除操纵变量外作用于生产过程对象并引起被控变量变化的随机因素;3. 在一个定值控制系统中,被控变量不随时间变化的平衡状态,也即被控变量变化率等于零的状态,称为系统的动态; ×答案：在一个定值控制系统中,被控变量不随时间变化的平衡状态,也即被控变量变化率等于零的状态,称为系统的静态,静态是一种相对静止状态;4. 对一个系统总是希望能够做到余差小,最大偏差小,调节时间短,回复快;√5. 时间常数越小,被控变量的变化越慢,达到新的稳态值所需的时间也越长;×答案：时间常数越大,被控变量的变化越慢,达到新的稳态值所需的时间也越长;6. 时间常数指当对象受到阶跃输入作用后,被控变量达到新稳态值的 %所需要的时间; √7. 对干扰通道时间常数越小越好,这样干扰的影响和缓,控制就容易;×答案：时间常数越大越好,这样干扰的影响和缓,控制就容易;8. 放大倍数K 取决于稳态下的数值,是反映静态特性的参数;√9. 对于控制通道来说希望τ越大越好,而对扰动通道来说希望τ适度小点好;×答案：控制通道τ越小越好,而对扰动通道来说希望τ适度大点好10. 对象特性放大系数Κm是动特性,时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的静态特性; ×答案：对象特性放大系数Κm是静特性, 时间常数Tm和滞后时间τm是测量元件和变送器的动特性;11. 对纯滞后大的调节对象,为克服其影响,可引入微分调节作用来克服;×答案：微分作用能起到超前调节的作用,但不能克服纯滞后;答案：对象特性时间常数越长,则过程反应越慢,易引起较长的过渡时间;12. 纯滞后时间长,将使系统超调量增加,干扰通道中纯滞后对调节品质没有影响;√13. 测量滞后一般由测量元件特性引起,克服测量滞后的办法是在调节规律中增加积分环节; ×答案：微分作用能起到超前调节的作用,因此能克服纯滞后；积分作用能克服余差;14. 目前国内生产调节阀主要有有线性、等百分比、快开 3 种流量特性;√15. 积分作用可以消除余差,但要求用在对象时间常数较小,系统负荷变化较小的控制过程中; √二、填空题：16. 调节阀的流量特性有快开、等百分比和线性 ,流量特性的选择主要是与广义对象特性相匹配;17．被调介质流过阀门的相对流量 Q/Qmax与阀门相对行程 l/L 之间的关系,称为调节阀的流量特性;若阀前后的压差保持不变时,上述关系称为理想特性;实际使用中,阀前后的压差总是变化的,此时上述关系为工作特性;18．直通双座调节阀的不平衡力较直通单座调节阀小 ,泄漏量大 ; 19．控制系统引入积分作用是为了消除余差,但积分的引入会使系统产生振荡现象,引入微分作用是为了克服容量滞后 ;20．某调节系统采用比例积分作用调节器,先用纯比例调整到合适的调节输出,在加入积分作用的过程中,应减小调节器的放大倍数 ;21．自动调节系统常用参数整定方法经验法 , 衰减曲线法, 临界比例度法 ,反应曲线法 ;22．执行器按其能源型式可分为气动,电动, 液动三大类;23．气动执行器由执行机构和调节机构两个部分组成;24．选择控制方案时,总是力图使调节通道的放大倍数增益增大 ,干扰通道的放大倍数增益减小 ;25．简单控制系统由变送器、被调对象、调节器和执行器四个环节组成;26. 由于微分调节规律有超前作用,因此调节器加入微分作用主要是用克服容量滞后;27.选择控制方案时,总是力图使调节通道的放大倍数增益大于干扰28．某调节系统采用比例积分作用调节器,在加入微分作用的后,最大偏差A 减小余差C 不变调节时间ts 缩短稳定性n 提高 ;29．简单均匀控制系统与液位定值控制系统的区别是①调节目的不同；②调节器参数整定不同；③工艺过程不同;30、定值控制系统是按偏差进行控制的,而前馈控制是按干扰进行控制的；前者是闭环控制,后者是开环控制;前馈控制一般应用于扰动可测和扰动显着与扰动频繁的场合;三、选择题：31. A 在阀芯行程比较小时,流量就比较大,随着行程的增加,流量很快地达到最大;A. 快开流量特性B. 线性流量特性C. 抛物线流量特性D. 等百分比流量特性32. 电动调节器控制信号为 A 或 B ,输出信号为 A ;A. 4～20mA DCB. 1～5V DCC. 0～5VD. ～1V DC33. AI-808调节器 CF 系统功能选择,外部给定,反作用调节时设 C ;A. CF＝0B. CF＝1C. CF＝8D. CF＝934. 双容对象特性与单容对象特性相比增加了 D ;A. 纯滞后B. 传送滞后C. 测量滞后D.容量滞后35. PID 调节器变为纯比例作用,则 C ;A. 积分时间置∞、微分时间置∞B. 积分时间置 0、微分时间置∞C. 积分时间置∞,微分时间置 0D. 积分时间置 0,微分时间置36. 某控制系统采用比例积分作用调节器;某人用先比例后加积分的凑试法来整定调节器的参数;若比例带的数值已基本合适,再加入积分作用的过程中,则 BA. 应适当减少比例带B. 适当增加比例带C. 无需改变比例带D. 与比例带无关37. 控制系统的反馈信号使得原来信号增强的叫作 B ;A. 负反馈 B．正反馈 C．前馈 D．回馈38. 过渡过程品质指标中,余差表示 A ;A.新稳态值与给定值之差B.测量值与给定值之差C.调节参数与被调参数之差D.超调量与给定值之差39. 一般认为,经过 B 时间后,动态过程便结束了;A. 2TB. 3TC. 6TD. 10T40．引起被调参数偏离给定值的各种因素称 B ;A. 调节B. 扰动C. 反馈D. 给定四、简答题：41、过程控制系统按其基本结构形式可分为几类其中闭环系统中按设定值的不同形式又可分为几种答：过程控制系统按其基本结构形式可分为闭环自动控制系统和开环自动控制系统;在闭环控制系统中,按照设定值的不同形式又可分为： 1定值控制系统 2随动控制系统 3程序控制系统42、试述热电阻测温原理,常用热电阻的种类有哪些R各为多少答：热电阻温度计是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的,只要设法测出电阻值的变化,就可达到温度测量的目的;工业上常用的热电阻有：铂电阻,铜电阻;目前工业上使用的铂电阻有两种：一种是R=10Ω；另外一种是0R=100Ω;工业上使用的铜电阻也有两种：一种是R=50Ω；另一种是0R=100Ω;43、何为控制阀的理想流量特性和工作流量特性常用的调节阀理想流量特性有哪些答：阀前后压差保持不变时的流量特性称为理想流量特性；在实际使用过程中,阀前后的压差会随阀的开度的变化而变化,此时的流量特性称为工作流量特性;常用的调节阀理想流量特性有：直线流量特性、等百分比对数流量特性、快开特性;五计算题44、某化学反应器,工艺规定操作温度为200±10℃,考虑安全因素,调节过程中温度规定值最大不得超过15℃;现设计运行的温度定值调节系统,在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图所示,试求：该系统的过渡过程品质指标最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间,并问该调节系统是否满足工艺要求;参考答案：最大偏差 A = 230-200 = 30℃余差C= 205-200 = 5℃衰减比n = y1: y3 = 25:5 = 5:1振荡周期 T = 20 – 5 = 15 min设被控变量进入稳态值的土2％,就认为过渡过程结束,则误差区域=205 ×± 2％＝± 4.1℃在新稳态值205℃两侧以宽度为±4.1℃画一区域阴影线;曲线进入时间点 Ts = 22min工艺规定操作温度为200±10℃,考虑安全因素,调节过程中温度规定值最大不得超过15℃,而该调节系统A=30℃,不满足工艺要求;最大偏差 A = 230-200 = 30℃余差 C= 205-200 = 5℃衰减比 n = y1: y3 = 25:5 = 5:145、如图所示,用差压变送器检测液位;已知ρ1＝1200kg／m3,ρ2＝950kg／m3,h1＝1.0m,h2＝5.0m,液位变化的范围为 0～3.0m,如果当地重力加速度g＝9.8m／s,求差压变送器的量程和迁移量;当液位在0～3.0m变化时,差压的变化量为ρ1gHmax＝ 1200××＝35280 Pa根据差压变送器的量程系列,可选差变的量程为40kPa当H＝0时,有Δp＝－ρ2gh2－h1＝－950××－＝－37240 Pa所以,差压变送器需要进行负迁移,负迁移量为迁移后该差变的测量范围为－～若选用 DDZ-Ⅲ型仪表,则当变送器输出 I＝4mA时,表示 H＝0；当I＝20mA 时,H＝40×／＝3.4m,即实际可测液位范围为 0～3.4m;如果要求H＝3.0m时差变输出满刻度20mA,则可在负迁移后再进行量程调整,使得当Δp＝－＋＝－时,差变的输出达到20mA;46、有一台电动差压变送器,表量程为25000Pa,对应的最大流量为50t/h,工艺要求40t/h时报警;问：①不带开方器时,报警值设定在多少②带开方器时,报警信号设定在多少参考答案：①不带开方器时对应40t/h流量的差压ΔP1= 2500040/502=16000Pa对应40t/h流量的输出I出1=16000/2500016+4=∴报警值S=②带开方器时, ∵ΔQ=KΔP对应40t/h流量的差压ΔP2= 2500040/50=20000Pa对应40t/h流量的输出I出2=20000/2500016+4=∴报警值S=。
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过程控制系统试题库第一章绪论1．1．过程控制（英文：Process Control）通常是指连续生产过程的自动控制，是自动化技术最重要的组成部分之一1．1-1．过程控制是生产过程自动化的简称，泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中的连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。
1．1-2．连续生产过程的特征是：生产过程中的各种流体，在连续（或间歇）的流动过程中进行着物理化学反应、物质能量的转换或传递。
1．1-3．从控制的角度，通常将工业生产过程分为三类，即：连续型、离散型和混合型。
过程控制主要是针对连续生产过程采用的控制方法。
1．1-4．过程控制的主要任务是对生产过程中的有关参数进行控制——“工业四大参数”是：温度、压力、流量、物（液）位的自动控制，使其保持恒定或按一定规律变化，在保证产品质量和生产安全的前提下，使连续生产过程自动地进行下去。
1．1-5．过程控制系统的定义：为实现对某个工艺参数的自动控制，由相互联系、制约的一些仪表、装置及工艺对象、设备构成的一个整体1．1-6．在讨论控制系统工作原理时，为清楚地表示自动控制系统各组成部分的作用及相互关系，一般用原理框图来表示控制系统。
1．1-7．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。
1．1-8．过程控制的特点：⑴．控制对象——被控过程复杂、控制要求多样⑵．控制方案丰富多彩⑶．控制过程大多数属于慢过程与参数控制⑷．定值控制是过程控制的主要形式⑸．过程控制系统由规范化的、系列化的检测与控制仪表或自动化装置组成 1．2．过程控制的发展概况1．2-0．过程控制的发展历程，就是过程控制装置（自动化仪表）与系统的发展历程 1．2-1．过程控制装置与系统的发展过程1．局部自动化阶段（20世纪 50～60年代）：自动化仪表安装在现场生产设备上，只具备简单的测控功能2．模拟单元仪表控制阶段（20世纪60～70年代）：控制仪表集中在控制室，生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，送往控制室。
操作人员可以在控制室监控生产流程各处的状况。
3．集散控制阶段（20世纪70年代中期至今） 1．2-2．过程控制策略与算法发展 1．3．过程控制系统的性能指标1．3-1．干扰阶跃响应和给定阶跃响应的区别： 1．3-2．系统阶跃响应的单项性能指标 ⑴．衰减比、衰减率 衰减比：)(2131B By y n ==;n 取整数，习惯上常表示为1:n ,例如1:4、1:10 衰减率：ny y y y y 11113131-=-=-=ϕ⑵．最大动态偏差、超调量 最大动态偏差：1y 超调量:%100)(1⨯∞=y y σ⑶．残余偏差：系统设定值r 与稳态值)(∞y 的差值，即)()(∞-=∞y r e ⑷．调节时间、峰值时间、振荡频率 调节时间:S t 峰值时间:p t 振荡频率:ω1．3-3． 系统阶跃响应的综合性能指标 ⑴．偏差积分IE （Integral of Error ）⑵．绝对偏差积分IAE(Integral Absolute value of Error) ⑶．平方偏差积分ISE （Integral of Squared Error ）⑷．时间与绝对偏差乘积积分ITAE(Integral of Time multiplied by the Absolute value of Error)1．3-4-1．某换热器的温度控制系统，给定值为200 ℃。
在阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图所示。
试求最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间。
解：最大偏差：A = 230-200 = 30℃；余差： C= 205-200 = 5℃； 衰减比： n = y1: y3 = 25:5 = 5:11．3-4-2．某被控过程工艺设定温度为900℃，要求控制过程中温度偏离设定值不得超过80℃。
现设计的定值温度控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图，试求最大动态偏差、衰减比、振荡周期，该系统能否满足工艺要求？解：最大动态偏差：50900950=-=A 衰减比：5105090091090095031==--==y y n 振荡周期：min 36945=-=T 50＜80！能满足工艺要求。
1．3-4-3．某化学反应器工艺规定的操作温度为（900±10）℃，考虑安全因素，要求控制过程中温度偏离设定值不得超过80℃。
现设计的定值温度控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图，试求最大动态偏差、衰减比、振荡周期，该系统能否满足工艺要求？解：最大动态偏差：50900950=-=A 衰减比：2.4104290891890895031==--==y y n 振荡周期：min 40545=-=T余差： 8900908=-=C ℃ 50＜80！能满足工艺要求。
过渡过程时间：47min1．3-4-4．某化学反应器工艺规定的操作温度为（800±10）℃，考虑安全因素，要求控制过程中温度最高值不得超过850℃。
现设计的定值温度控制系统，在最大阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如下图，试求最大动态偏差、余差、衰减比、过渡时间（±2%！）和振荡周期，该系统能否满足工艺要求？解：最大动态偏差：45800845=-=A ℃ 余差： 5800805=-=C ℃ 衰减比：14104080581580584531：==--==y y n 过渡过程时间：25min振荡周期：min 13720=-=T 5＜10！能满足工艺要求。
1．3-4-5．某发酵过程工艺规定的操作温度为（40±2）℃，考虑发酵效果，要求控制过程中温度偏离给定值最大不得超过6℃。
现设计的定值温度控制系统，在阶跃扰动作用下的过渡过程曲线如下图，试求最大偏差、衰减比、余差、过渡时间（±2%！）和振荡周期，该系统能否满足工艺要求？解：最大动态偏差：54045=-=A ℃ 余差： 14041=-=C ℃ 衰减比：14144142414531：==--==y y n 过渡过程时间：23min振荡周期：min 13518=-=T 5＜6！能满足工艺要求。
补充思考题与实用题1．（王：1-2）什么过程控制系统 ？典型过程控制系统有哪几部分组成？ （厉：P1-1、2）什么是化工自动化？化工自动化主要包括哪些内容？ （厉：P1-3）……自动控制系统怎样组成？…… 参考答案：⑴过程控制（Process Control ）是生产过程自动化的简称。
泛指石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。
⑵在化工（生产过程）设备（装置）上，配备一些自动化装置，代替操作人员的部分直接劳动，是生产在不同程度上自动进行，这种用自动化装置来管理（化工）生产过程的办法，称为（化工）生产过程自动化。
（化工）生产过程自动化，一般包括自动检测、自动操纵、自动保护和自动控制等方面的内容。
自动控制系统主要由两大部分组成：一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于使用常规仪表的的过程控制系统来说，它包括检测元件及变送器、控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被（受）控对象》2．（王：1-4）说明过程控制系统的分类方法，通常过程控制系统可以分哪几类？ （厉：P1-7）根据设定值的形式，闭环控制系统可以分哪几类？ 参考答案：过程控制系统的分类方法很多，通常使用的“大”类分类方法有两种： ⑴按设定值的形式不同划分，⑵按系统结构的特点分类。
根据设定值的形式，闭环控制系统可以分三类: ⑴定值控制系统、⑵随动控制系统、⑶程序控制系统。
按系统结构的特点分类：⑴开环系统、⑵反馈控制系统……、⑶前馈控制系统、⑷前馈——反馈复合控制系统。
第二章 过程检测与变送仪表2．1 检测仪表的基本技术指标2．1-1．真值t x ：被测量物理量客观存在的真实数值。
许多物理量的真值是按国际公认的方式认定的，即使用“认定设备”的检测结果作为真值。
通常，个个国家或国际组织将其法定计量机构的专用设备作为“认定设备”、它的检测精度在这个国家或国际组织内被认为是最高的。
用这种方法确定的所谓“真值”不是真正意义上的真值，而是一种“约定真值”，一般记为a x ；实际校验仪表时，用精确度较高的“标准表”所测得的测出值作为“标准值”，有人称之为“传递真值”o x ，2．1-2．绝对误差=在用仪表（或被校验仪表）的测出值—“真值”（或器件铭牌上的标称值）； 绝对误差的表示：必须有“+”或“—”号、数值的大小、单位（量纲）！绝对误差的符号：一般人们使用t x x -=∆、o x x -=∆或o a a -=∆或A a -=∆ 2．1-3．相对误差：某测量点的实际相对误差：%100⨯∆=A A γ 标称相对误差：%100⨯∆=aa γ引用误差——满度相对误差：量程——测量范围：min max x x B S FS -== 某一个测量点满度相对误差：%100⨯∆=BiFS γ 模拟连续输出仪表在测量范围内的最大满度相对误差：%100max⨯∆±=BFSm γ2．1-4．具有连续模拟显示仪表的基本特性基本误差：基本误差是指仪表在“国家”规定的标准条件下使用时出现的误差；通常与最大满度相对误差密切联系；精确度——简称精度：国家统一规定了仪表的精度等级系列数值，用a 表示：某仪表的精度等级a 是将该仪表的最大满度相对误差去掉±号和%号后取接近的标准系列值例2-1．某台测温仪表的测量范围为-100~700℃，校验该仪表时测得全量程内的最大绝对误差为+5℃，要求确定该仪表的精度等级解：%625.0%100)100(7005+=⨯--+=FSm γ；0.1625,05.0〈〈校验仪表时取偏大值，即该仪表的精度等级为1.0级。
例2-2．选择一台测量压力的仪表，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±0.05MPa ，要求确定满足工艺要求的仪表的精度等级解：%625.0%100805.0±=⨯±=FSm γ；；0.1625,05.0〈〈 选择仪表时取偏小值，即该仪表的精度等级为0.5级。
灵敏度：表示指针（模拟量显示）式测量仪表对被测参数变化的敏感程度，常以仪表输出变化量（如指示装置的直线位移或角位移）与引起此输出变化量（位移）的被测参数变化量之比表示灵敏限：表示指针式仪表在量程起点处，能引起仪表指针动作的最小被测参数变化值 对于数字式仪表，则用分辨率和分辨力表示灵敏度和灵敏限 分辨力：是指仪表能够显示的、最小被测值。