【導讀】生產(chǎn)過程自動化主要包含了哪些內(nèi)容？①自動檢測系統(tǒng)②信號聯(lián)鎖系統(tǒng)③自動操縱系統(tǒng)④自動控制系統(tǒng)?？刂蒲b置控制下的生產(chǎn)設備，即被控對象。參數(shù)，如鍋爐汽包的水位，反應溫度；給定值ys——對應于生產(chǎn)過程中被控變量的期望值；測量值ym——由檢測原件得到的被控變量的實際值；控制作用的變量稱為操縱變量，是調(diào)節(jié)閥的輸出信號；合點、分支點構成的表示控制系統(tǒng)組成和作用的圖形。其中每一個分塊代表系。有箭頭的線段表示相互間的關系及信號的流向。采用方塊圖可直觀地顯示出系。而工藝流程圖則是以形象的圖形、符號、代號，表示出工藝過程。指控制器與被控對象之間只有順向控制而沒有反向聯(lián)系的自動控制系統(tǒng)。響操縱變量，從信號傳遞關系上看，未構成閉合回路。定值控制系統(tǒng)要求給定。上，或在工藝指標的上下一定范圍內(nèi)變化，因此需要閉環(huán)控制。間隔，其倒數(shù)稱為振蕩頻率。時間常數(shù)T是反映被控變量變化快慢的參。τ——滯后時間是純滯后τ0時間和容量滯后τc的總和。

　　

【正文】 操作回路 —— 在控制回路中實現(xiàn)手動 操作。 15． DDZ－ III 型調(diào)節(jié)器的輸入電路為什么要進行電平移動？ 答： DDZ－ III 型調(diào)節(jié)器采用標準信號制，接受來自變送器的或轉換器輸出的1～ 5V DC 測量信號，輸出 4～ 20mA DC 信號。其輸入電路將丙丁以 0 伏為基準的輸入信號轉換成以電平 10伏為基準的偏差輸出，由于電氣受點不是從 0 開始的，故容易識別斷電、斷線故障，傳輸信號標準化。 16．有一電動比例調(diào)節(jié)器，器輸入電流范圍為 4～ 20mA，輸出電壓范圍是 1－5V。 試計算當比例度規(guī)定在 40％時，輸入電流變化 4mA 所引起的輸出電壓變化量為多少 ? 解：∵ m a x m inm a x m inexxppp? ???? 即 420 4 51u? ??? ?? 即：輸出電壓變化量為 17．全刻度指示調(diào)節(jié)器與偏差指示調(diào)節(jié)器有哪些主要區(qū)別？ 答：全刻度指示調(diào)節(jié)器與偏差指示調(diào)節(jié)器基本電路相同，只是指示電路有差異，全刻度指示調(diào)節(jié)器能對被調(diào)整參數(shù)（即調(diào)節(jié)器輸入信號）做 0～ 100％全刻度范圍顯示，顯示值與給定值之差即為偏差值。偏差指示調(diào)節(jié)器則沒有輸入信號的全刻度指示，而是直接指示偏差大小。 18．在 DDZ－ III 型調(diào)節(jié)器中，什么是軟手操狀態(tài)？什么是硬手操狀態(tài)？如何實現(xiàn)調(diào)節(jié)器無擾動切換？ 答：軟手操狀態(tài) —— 軟手操回路直接改變調(diào)節(jié)器的輸出信號實現(xiàn)手動操作。在進行軟手時，輸出電流以某種速度進行變化。一停止手操，輸出就停止變化。硬手操狀態(tài) —— 硬手操回路也可以直接改變調(diào)節(jié)器的輸出信號實現(xiàn)手動操作。在進行硬手操回路時輸出值大小與硬手操作桿的位置有對應關系。由于在“自動”與“手動”之間增加了一種過渡狀態(tài) —— 保持狀態(tài)，從而實現(xiàn)無擾動切換。 ？各部分的作用是什么？ 答：氣 動執(zhí)行器由氣動執(zhí)行機構和調(diào)節(jié)機構兩部分組成。執(zhí)行機構是執(zhí)行器的推動裝置，它按調(diào)節(jié)器輸出氣壓信號（ 20～ 100KPa）的大小產(chǎn)生相應的推力，使執(zhí)行機構推桿產(chǎn)生位移，推動調(diào)節(jié)機構動作。調(diào)節(jié)機構是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，其內(nèi)腔直接與被調(diào)介質(zhì)接觸，調(diào)節(jié)流體的流量。 20．試分析說明調(diào)節(jié)閥的流量特性理想流量特性及工作流量特性。 答：調(diào)節(jié)閥的流量特性是指被調(diào)介質(zhì)流過閥的相對流量與閥門的相對開度之間的關系，即：max ()vvq lfqL? 。調(diào)節(jié)閥的理想流量特性是指在調(diào)節(jié)閥前后壓差一定情況下的流量特性 ，在實際使用調(diào)節(jié)閥時，由于調(diào)節(jié)閥串聯(lián)在管路中或與旁路閥并聯(lián)，因此，閥前后的壓差總在變化，這時的流量特性稱為調(diào)節(jié)閥的工作流量特性。 ？他有什么意義？ 答：阻塞流是指當閥入口壓力 P1 保持恒定，并逐步降低出口壓力 P2 時，流過閥的流量會增加到一個最大值，此時若繼續(xù)降低出口壓力，流量不再增加，此極限流量稱為阻塞流。 意義：在阻塞流條件下，流經(jīng)閥的流量不隨閥后壓力的降低而增加，因此在計算流量系數(shù)時，首先要確定調(diào)節(jié)閥是否處于阻塞流狀態(tài)。 ？試寫出不可壓縮流體系數(shù)計算的基本公式。 答：我國規(guī)定的流量系數(shù)定義為：在給定行程下，閥兩端的壓差為 ，流體密度為 1000kg/m3時流經(jīng)調(diào)節(jié)閥的流量數(shù) (m3/h),以 C表示，它表示流體通過調(diào)節(jié)閥的流通能力，不可壓縮流體： 2 1 1 22211( ) , 1 0 /( )( ) , 1 0 / ( )l F v v l Ll f v v l L L F vp F p F p c q p pp F p F p c q F p F p????? ? ? ? ?????? ? ? ? ??? 2 11 0 / ( )v l L L F vc q F p F p??? 23．試分析電 — 氣轉換器的工作原理。 答：電 — 氣轉換器按力矩平衡原理工作，當 0 10mA 直 流 電 流 信 號 輸 入 置 于恒定磁場量的測量線圈重 視，所產(chǎn)生的磁通與磁鋼在空氣隙中的磁通相互作用而產(chǎn)生一個向上的 電磁力（即測量力）。由于線圈固定在杠桿上，使杠桿繞十字簧片偏轉，于是裝在杠桿另一端的擋拆靠近噴嘴，使其背壓升高，經(jīng)過放大器功率放大后，一方面輸出，一方面反饋到正負兩個波紋管，建立起與測量力矩相平衡的反饋力矩。因而輸出氣壓信號（ ）就與線圈電流信號成一一對應關系。 — 氣閥門定位器的工作原理。 答：來自調(diào)節(jié)器的直流電流信號，經(jīng)過力矩馬達的線圈，使主杠桿磁化并繞其支點反時針方向轉動，噴嘴靠近擋板， P 背上升，經(jīng)放大后送入薄膜調(diào)節(jié)閥，空氣壓力上升，推動閥桿下移，帶動凸輪逆時針旋轉。副杠桿左移，帶動反饋彈簧，當從反饋 =從力矩馬達時。主杠桿停在新的平衡位置。因此，閥桿的位移與輸入的電流之間有一一對應的關系，而閥桿位移量與開度之間的關系是確定的，所以電流信號就能使閥位確定下來 ，這就是電 — 氣閥門定位器的工作原理。 DKZ 型直行程電動執(zhí)行器的組成特點。它的基本組成有那些部分？各部分的功能是什么？ 答：ＤＫＺ型直行程電動執(zhí)行器具有推力大，定位進度高，反應 速度快，滯后時間少，能源消耗底，安裝方便，供電簡便，在電流突然斷電時能自動保持調(diào)節(jié)閥原來的位置特點，由伺服放大電和執(zhí)行機構兩部分組成。伺服放大電主要由前置磁紅大電，觸發(fā)電和可控硅交流開關等構成，作用是綜合輸入信號和反饋信號，然后將它們的差值信號加以放大，以控制伺服電動機的轉動，執(zhí)行伺服電動機，減速電和位置發(fā)送電三部分組成。它接受可控硅交流開關或電動操作里的信號，使伺服電機按正，反方向運轉。 26．氣動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構的正，反作用形式是如何定義的？在結構上有何不同？ 答：氣動調(diào)節(jié)閥的執(zhí)行機構的正作用是指：當閥芯向下位移 時，閥芯與閥座之間的流通截面積減少，稱為正作用，或正裝；反之，則稱為反作用。只要改變閥桿與閥芯的連接位置就可改作反裝。 27．試為一個壓力控制系統(tǒng)選擇合適的調(diào)節(jié)閥口徑，已知管內(nèi)介質(zhì)為丙烷與丁烷的混合物，最大流量條件下的計算數(shù)據(jù)為：g0=250m3/h,P1=,P2=,t1=50C,Fk=,PH=,Z=1,調(diào)節(jié)閥為 V型單座閥 . 解 :參考 化工儀表自動化 (歷玉鳴 )第二版 P196 (1)判別是否為阻塞流 :查表 45 得 XT= 所以KTFX =? = 又 X=1PP? =()/= 故為非阻塞流 KTX 0 .4Y = 1 ( ) = 1 = 0 .8 1 13 F X 3 0 .7 0 5 6? vg 1m a x 1qC= 5. 19 p Y HTzx?＝3 2 5 0 ( 5 0 2 7 3 ) 2 . 4 11 0 5 . 1 9 0 . 2 0 . 8 1 1 0 . 4? ? ?? ? ?＝ 查附表： ABZMP 型。初選公稱通徑 ( ) 40gD mm ? ，閥座直徑 ( ) 40gd mm ? ，100 20C ? Re 的雷諾數(shù)修正。查得 v ， Re = 70700LQvC ，已知流體為水，正常流量條件下的數(shù)據(jù)為： 1 MPa? ， MPa?? ， 1 170t ? ℃， 1 10 /v m s??? ， ? ， ? ，接管直徑 12100D D mm?? 。 解：（ 1）判別是否為阻塞流：（同 27題） 有表 62查得： ? ， ? ，并查其熱力學臨界壓力 cP =11000Kpa（絕壓） 0 .9 6 0 .2 8F v cF P P?? = 0 .9 6 0 .2 8 0 .8 0 8 1 1? = ? 2 1()L F vF P F P? = 20 .8 5 (1 .5 0 .0 8 0 .8 8 )? ? ? MPa?? （ 2）求 nC 。 nC = (3)計算 maxC 20 m a x 1 (1 )RnS n S? ? ? ?= (1 )??= m=n maxnSS = ? = ? maxC = ? ? ? (4)選定口徑： 查附表雙座調(diào)節(jié)閥選用 ggDd?? ，在最大流量條件下的計算數(shù)據(jù)為： mq? 9000kg/h， ? ? ， k=， 1P =， 2P = MPa，接管直徑 1250D D mm?? ，試選擇所需的調(diào)節(jié)閥。 解：擬選用單座，柱塞，流開形調(diào)節(jié)閥。查得 ? ， ? kF?= ? 設 1T =100℃ X=1PP? =()/= KTFX =? = 故為非阻塞流 ? vg 1m a x 1qC= 5. 19 p Y HTzx? 式中KTX 0 .5 2 5Y = 1 ( ) = 1 = 0 .7 0 13 F X 3 0 .8 1 4 0 .7 2?? ? maxC =3 9 0 0 0 ( 1 0 0 2 7 3 ) 4 3 . 5 14 3 . 5 1 0 0 . 8 5 . 1 9 0 . 7 0 1 0 . 5 2 5? ? ?? ? ? ?= 查附表，選用 ggDd??40mm 100C 20? ，已知最大計算流量條件下的計算數(shù)據(jù)為： 1P = ， MPa?? ， 1 150t ? ℃， 3850 /L kg m? ? ， /vq m h? ， 0 10 /v m s??? ，接管直徑 1250D D mm?? ，流體為非阻塞流，試確定該調(diào)節(jié)閥（流開形）的口徑。 解： 流體為非阻塞流 ?m ax vL 12C = 1 0 q (P P )L? =38501 0 6 .8 ( 0 .0 7 1 0 )?? ?= 查附表，選用 ggDd??150mm 100C 280? 的調(diào)節(jié)閥 第五節(jié) 計算機控制系統(tǒng) ？各部分有什么作用？ 答：計算機控制系統(tǒng)是由工業(yè)對象和工業(yè)控制計算機兩大部分組成。工業(yè)控制計算機主要由硬件和 軟件兩部分組成。其中硬件部分主要包括計算機主機，外部設備，外圍設備，工業(yè)自動化儀表和操作控制臺，軟件是指計算機系統(tǒng)的程序系統(tǒng)，各部分作用參見課本 P234235。 ，有哪些相同與不同點 ？ 答：相同點：控制系統(tǒng)的基本結構相同，有關調(diào)節(jié)原理和調(diào)節(jié)過程相同，即都是基于 “ 檢測偏差，糾正偏差 ” 的控制原理。在系統(tǒng)的對象，執(zhí)行元件，檢測元件等環(huán)節(jié)內(nèi)部的運動規(guī)律與模擬控制系統(tǒng)是相同的。 不同之處：在計算機控制系統(tǒng)中，控制里對控制對象的參數(shù)，狀態(tài)信息的檢測和控制結果的輸出在時間上是 斷續(xù)的，對檢測信號的分析計算是數(shù)字化的，而在模擬控制系統(tǒng)中則是連續(xù)的，并使用數(shù)字控制控制里代替了模擬控制里，并增加了模數(shù)轉換元件和數(shù)模轉換元件，給定值也從數(shù)字量形式輸入計算機。 ？各有什么特點？ 答：分為：數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，直接數(shù)字控制系統(tǒng) DDC，監(jiān)督控制系統(tǒng)SCC，分級計算機控制系統(tǒng)以及集散型控制系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要是對大量的過程狀態(tài)參數(shù)進行巡回檢測，數(shù)據(jù)存貯紀錄，數(shù)據(jù)處理進行實時數(shù)據(jù)分析以及數(shù)據(jù)越限報警等功能，計算機不直接會與過程控制，對生產(chǎn) 過程不產(chǎn)生直接影響。直接數(shù)字控制系統(tǒng)的特點：計算機完全代替了模擬調(diào)節(jié)里，實現(xiàn)了幾十個甚至更多的單回路 PID控制，并易于實現(xiàn)其他新型控制規(guī)律的控制，具有大純滯后對象的控制等，他把顯示，紀錄，報警和給定值設定等功能都集中在操作控制臺上，給操作人員帶來了方便，修改程序即可實現(xiàn)上述各種形式的控制規(guī)律；缺點是：要求工業(yè)控制計算機的可靠性很高，否則會直接影響生產(chǎn)的正常進行， P238P242。 ？有哪些主要特點？ 答：集散型控制系統(tǒng)將生產(chǎn)過程按其系統(tǒng)結構縱向分成現(xiàn)場控制級，控制管理級，生 產(chǎn)和經(jīng)營管理級。級間相互獨立又相互聯(lián)系。再對每一級按其功能劃分為若干小塊，采取既分散又集中的設計原則，進行集散控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計特點：（ 1）硬件組裝積木化（ 2）軟件模塊化（ 3）組態(tài)控制系統(tǒng)（ 4）應用先進的通信網(wǎng)絡（ 5）具有開放性（ 6）可靠性高 故：集散型控制系統(tǒng)既有計算機控制系統(tǒng)控制算法先進，精度高，響應速度快的優(yōu)點，又有儀表控制系統(tǒng)安全可靠，維護方便的優(yōu)點，而且，集散型控制系統(tǒng)容易實現(xiàn)復雜的控制規(guī)律，成本低，施工周期短 . ，畫出計算機數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的方框圖，并說明各部件的名稱 解：工業(yè)對象 —— 》多道開關 —— 》 A/D—— 》計算機 —— 》顯示 /打印 /報警 6 某被控對象有 5個模擬量控制回路和 3個模擬量檢測監(jiān)視回路，試為該對象設計一個監(jiān)督計算機控制系統(tǒng)方框圖。 解：方框圖見： 測量 測量 控制 生 產(chǎn) 過 程 模 擬 儀 表 SCC2 控機 ？它有什么特點？ 答：直接數(shù)字控制系統(tǒng) DDC分時的對被控對象的狀態(tài)參數(shù)進行測試，并根據(jù)測試的結果與給定值的差值，按照預先制定的控制標法進行數(shù)字分析，運算后，控制量輸出直接作用在調(diào)節(jié)閥等執(zhí)行機構上，使各個被控參數(shù)保持在給定值上，實現(xiàn)對被控對象的閉環(huán)自動 調(diào)節(jié)。 特點：優(yōu)點是 ，實現(xiàn)幾個甚至更多的單回路 PID控制。 2。較