過程控制儀表及裝置第4版丁煒課后參考答案

過程控制儀表的基本知識思考與練習(xí)題1.過程控制儀表和過程控制系統(tǒng)有什么關(guān)系?答：過程控制儀表是指用于測量、監(jiān)控和控制工業(yè)過程中參數(shù)的儀器和設(shè)備，如溫度傳感器、壓力傳感器、流量計等。過程控制系統(tǒng)是指將多個過程控制儀表連接在一起，通過計算和決策，實現(xiàn)對工業(yè)過程的自動控制。2.什么是信號制式?控制系統(tǒng)儀表之間采用哪種連接方式最佳?為什么?答：信號制式是指傳輸信號時采用的編碼格式和規(guī)范，常見的有模擬信號、數(shù)字信號等?？刂葡到y(tǒng)儀表之間可以采用模擬信號傳輸，也可以采用數(shù)字信號傳輸。近年來，由于數(shù)字信號具有抗干擾能力強、傳輸可靠等優(yōu)勢，采用數(shù)字信號連接方式更為常見和推薦。3.防爆儀表與易燃易爆氣體或蒸氣之間有何對應(yīng)關(guān)系?答：防爆儀表是指在易燃易爆氣體或蒸氣環(huán)境下使用的安全儀表，其結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計能夠防止產(chǎn)生火花或引起爆炸。防爆儀表與易燃易爆氣體或蒸氣之間的對應(yīng)關(guān)系是，為了確保在危險環(huán)境中使用儀表的安全性，需要選擇符合相應(yīng)防爆標準的防爆儀表。4.怎樣才能構(gòu)成一個安全火花防爆系統(tǒng)?答：要構(gòu)成一個安全火花防爆系統(tǒng)，可以采取以下幾個步驟：首先，選擇符合防爆標準的防爆儀表和設(shè)備；其次，確保電氣設(shè)備和儀表的接地可靠；然后，采取適當(dāng)?shù)母綦x措施，防止電氣設(shè)備和儀表與易燃易爆氣體接觸；最后，進行合適的安全管理，包括定期檢查、維護和培訓(xùn)。5.對于采用單個放大器的儀表，一般如何著手進行分析?答：對于采用單個放大器的儀表，可以從以下幾個方面進行分析：首先，了解儀表的輸入信號類型和范圍；然后，檢查儀表的放大器參數(shù)，如增益、帶寬等；接著，觀察輸出信號的穩(wěn)定性和準確性；最后，進行合適的校準和調(diào)整，確保儀表正常工作。6.儀表中常用到哪4種運算放大器電路?各有什么特點?答：儀表中常用到的四種運算放大器電路包括反相放大器、非反相放大器、儀表放大器和差分放大器。它們的特點如下：-反相放大器：輸入信號反相放大，增益可調(diào)。-非反相放大器：輸入信號非反相放大，增益可調(diào)。-儀表放大器：具有高輸入阻抗、低輸出阻抗和高共模抑制比。-差分放大器：用于測量差分信號，具有高共模抑制比。7.對于采用集成運算放大器構(gòu)成的儀表，一般如何著手進行分析?答：采用集成運算放大器構(gòu)成的儀表，一般可以從以下幾個方面進行分析：首先，了解儀表的輸入信號類型和范圍，以及集成運算放大器的參數(shù)；然后，觀察儀表的輸出信號穩(wěn)定性和準確性；最后，進行合適的校準和調(diào)整，確保儀表正常工作。8.儀表的一般分析步驟是什么?答：儀表的一般分析步驟包括：-確定儀表的輸入信號類型和范圍。-檢查儀表的傳感器、放大器和顯示部分等組件的參數(shù)和性能。-觀察儀表的輸出信號穩(wěn)定性和準確性-檢查儀表的響應(yīng)時間和靈敏度，確保能夠及時反應(yīng)和測量所需參數(shù)。-檢查儀表的工作環(huán)境要求，包括溫度、濕度、壓力等條件是否符合要求。-確定儀表的電源和電氣連接方式，包括供電電壓、電流、接線等。-進行必要的校準和調(diào)整，使儀表顯示的數(shù)值準確可靠。-進行可靠性和安全性評估，確保儀表在使用過程中不會引發(fā)故障或危險。-對于數(shù)字儀表，檢查通信接口和協(xié)議是否與控制系統(tǒng)兼容，確保正常數(shù)據(jù)交互。變送器思考與練習(xí)題1.變送器主要包括哪些儀表?各有何用途?答：變送器主要包括：-壓力變送器：用于測量、轉(zhuǎn)換和傳輸壓力信號。-溫度變送器：用于測量、轉(zhuǎn)換和傳輸溫度信號。-液位變送器：用于測量、轉(zhuǎn)換和傳輸液體或固體的液位信號。-流量變送器：用于測量、轉(zhuǎn)換和傳輸流體的流量信號。-氣體分析變送器：用于測量、轉(zhuǎn)換和傳輸氣體成分和濃度信號。不同的變送器有不同的用途，但它們的共同目標是將被測量的物理量轉(zhuǎn)換為標準信號輸出，以便于監(jiān)測、控制和記錄。2.變送器是基于什么原理構(gòu)成的?如何使輸入信號與輸出信號之間為線性關(guān)系?答：變送器是基于各種物理原理構(gòu)成的，如電阻變送器基于電阻變化原理、壓力變送器基于力傳遞原理等。為了使輸入信號與輸出信號之間呈線性關(guān)系，采用適當(dāng)?shù)膫鞲性碗娐吩O(shè)計，校準和調(diào)整儀表的靈敏度、增益和零點等參數(shù)。這樣可以確保輸出信號與輸入信號之間的比例關(guān)系為線性關(guān)系。3.何謂零點遷移?為什么要進行零點遷移?零點遷移有幾種?答：零點遷移是指變送器輸出在無輸入條件下的漂移現(xiàn)象。由于環(huán)境因素或儀器本身的原因，變送器的零點可能會發(fā)生變化。進行零點遷移是為了消除零點漂移，使輸出信號在無輸入時仍保持為零點。零點遷移通常分為靜態(tài)零點遷移和動態(tài)零點遷移兩種。4.何謂量程調(diào)整和零點調(diào)整?答：量程調(diào)整是指調(diào)整變送器的量程范圍，使其適應(yīng)不同的測量需求。零點調(diào)整是指調(diào)整變送器在無輸入信號時的輸出為零的位置，確保準確測量較小的信號。5.電容式、擴散硅式、電感式、振弦式差壓變送器各有什么特點?答：電容式差壓變送器具有響應(yīng)速度快、線性良好的特點；擴散硅式差壓變送器適用于高溫和腐蝕性介質(zhì)；電感式差壓變送器具有抗干擾能力強的特點；振弦式差壓變送器適用于小差壓測量且需要高精度和長期穩(wěn)定性。6.電容式差壓變送器如何實現(xiàn)差壓/位移轉(zhuǎn)換?差壓/位移轉(zhuǎn)換如何滿足高精度的要求?答：電容式差壓變送器通過測量被測介質(zhì)兩側(cè)的壓力差，將差壓轉(zhuǎn)換成電容變化，進而實現(xiàn)差壓/位移的轉(zhuǎn)換。為了滿足高精度的要求，電容式差壓變送器采用了精密的電容傳感器和仔細設(shè)計的電路，確保傳感器的靈敏度和線性度。7.電容式差壓變送器如何保證位移/電容轉(zhuǎn)換關(guān)系是線性的?答：電容式差壓變送器通過精確的電容傳感器和精心設(shè)計的電路，保證位移/電容轉(zhuǎn)換關(guān)系是線性的。通過校準和調(diào)整，使得輸入電容信號與位移之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系為線性關(guān)系，以提高測量精度。8.對于不同測量范圍的1151系列電容式差壓變送器，為什么整機尺寸無太大差別?答：不同測量范圍的1151系列電容式差壓變送器在整機尺寸上差別不大的原因是為了保持一致的設(shè)計和制造工藝，并提高產(chǎn)品的通用性和可替換性。9.簡述擴散硅式、電感式、振弦式差壓變送器力/電轉(zhuǎn)換的基本原理。答：擴散硅式差壓變送器通過測量差壓對傳感器引起的壓力變化進行轉(zhuǎn)換；電感式差壓變送器通過測量差壓對傳感器引起的電感變化進行轉(zhuǎn)換；振弦式差壓變送器通過測量差壓對懸掛在彈性支撐上的振弦的振動頻率和振幅的變化進行轉(zhuǎn)換。這些變送器利用了不同的物理原理來實現(xiàn)力到電的轉(zhuǎn)換，從而將被測量的力信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電信號輸出。10.溫度變送器接收直流毫伏信號、熱電偶信號和熱電阻信號時應(yīng)該有哪些不同?答：當(dāng)溫度變送器接收直流毫伏信號時，通常需要經(jīng)過放大電路來放大信號，然后再進行轉(zhuǎn)換和傳輸。而當(dāng)溫度變送器接收熱電偶信號和熱電阻信號時，則需要經(jīng)過特定的信號調(diào)理電路來進行放大、線性化和補償處理。因為熱電偶和熱電阻的信號特性不同于直流毫伏信號，需要進行不同的處理方式。11.采用熱電偶測量溫度時，為什么要進行冷端溫度補償?一般有哪些冷端溫度補償方法?答：在使用熱電偶測量溫度時，冷端溫度補償是為了補償熱電偶引線與冷端連接處的溫度對測量的影響。熱電偶會產(chǎn)生一個基準電動勢，該電動勢受到冷端溫度的影響。因此，需要測量冷端溫度，并進行補償計算，以得到準確的溫度測量結(jié)果。常見的冷端溫度補償方法包括冷端溫度補償電阻法、冷端溫度補償電勢法等。12.采用熱電阻測量溫度時，為什么要進行引線電阻補償?一般有哪些引線電阻補償方法?答：在使用熱電阻測量溫度時，引線電阻會對溫度測量結(jié)果產(chǎn)生影響，因為引線電阻的阻值隨溫度變化而變化。為了減小引線電阻的影響，需要進行引線電阻補償。常見的引線電阻補償方法包括兩、三或四線制引線電阻補償法。其中，兩線制引線電阻補償法是最簡單的方法，通過測量引線電阻并進行計算來補償引線電阻對溫度測量結(jié)果的影響。而三或四線制引線電阻補償法則更為精確，通過使用額外的引線進行測量并進行補償來減小引線電阻的影響?？刂破魉伎寂c練習(xí)題1.工業(yè)上常用控制器的控制規(guī)律有哪幾種?答：工業(yè)上常用的控制規(guī)律主要包括比例控制、積分控制、微分控制和比例積分微分（PID）控制等幾種。2.在模擬控制器中，一般采用什么方式實現(xiàn)各種控制規(guī)律?答：在模擬控制器中，一般采用電路元件、運算放大器和反饋回路來實現(xiàn)各種控制規(guī)律。例如，比例控制可以通過運算放大器和電位器來實現(xiàn)，積分控制可以通過電容和電阻組成的積分環(huán)路來實現(xiàn)，微分控制可以通過電感和電阻組成的微分環(huán)路來實現(xiàn)，而PID控制則是將比例、積分和微分控制結(jié)合在一起。3.試述DDZ-Ⅲ型控制器的功能。答：DDZ-Ⅲ型控制器是一種常見的智能數(shù)字式控制器，具有以下功能：-數(shù)字化的輸入和輸出接口，支持多種信號輸入和輸出類型。-內(nèi)置多種控制算法，包括比例、積分、微分、PID等。-可以進行控制參數(shù)的設(shè)定和調(diào)整。-支持模擬信號輸入和輸出，以及數(shù)字通信接口。-具備故障診斷和狀態(tài)監(jiān)測功能。4.基型控制器由哪幾部分組成?各部分的主要作用是什么?答：基型控制器由以下幾部分組成：-傳感器：用于測量被控對象的狀態(tài)或變量。-執(zhí)行器：用于根據(jù)控制信號來調(diào)節(jié)被控對象的狀態(tài)或變量。-控制器：根據(jù)被控對象狀態(tài)的測量值和期望值進行比較，并產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。-反饋回路：將被控對象的狀態(tài)測量值反饋給控制器，用于閉環(huán)控制。各部分的主要作用：-傳感器：將被控對象的狀態(tài)或變量轉(zhuǎn)換為電信號或其他形式的信號。-執(zhí)行器：根據(jù)控制信號調(diào)節(jié)被控對象的狀態(tài)或變量。-控制器：根據(jù)測量值和期望值進行比較并產(chǎn)生控制信號，以實現(xiàn)對被控對象的控制。-反饋回路：將被控對象狀態(tài)的測量值反饋給控制器，用于閉環(huán)控制，使控制系統(tǒng)能夠更加準確地調(diào)節(jié)被控對象。5.DDZ-Ⅲ型控制器的輸入電路為什么要采用差動輸入方式?為什么要進行電平移動?答：DDZ-Ⅲ型控制器的輸入電路采用差動輸入方式，主要有兩個原因：-差動輸入可以抵消噪聲和干擾信號的影響，提高測量的準確性。-差動輸入可以消除舒適電位和偏置電壓的影響，避免對被控對象造成不必要的影響。進行電平移動是為了適應(yīng)輸入信號的范圍和工作電壓要求，保證輸入信號在控制器內(nèi)部的處理和處理范圍內(nèi)。6.DDZ-Ⅲ型控制器有哪幾種工作狀態(tài)?什么是軟手動狀態(tài)和硬手動狀態(tài)?答：DDZ-Ⅲ型控制器有三種工作狀態(tài)：-自動狀態(tài)：控制器通過計算輸出控制信號，以控制被控對象。-軟手動狀態(tài)：控制器輸出的控制信號由操作員手動設(shè)定，并在手動設(shè)定的值和自動計算的值之間切換。-硬手動狀態(tài)：控制器輸出的控制信號完全由操作員手動設(shè)定，控制器不進行自動計算。軟手動狀態(tài)和硬手動狀態(tài)的主要區(qū)別在于誰來設(shè)定控制信號。軟手動狀態(tài)下，控制信號可以由操作員和控制器共同設(shè)定，操作員手動設(shè)定的值可以在自動計算的值和手動設(shè)定的值之間自由切換。而在硬手動狀態(tài)下，控制信號完全由操作員手動設(shè)定，控制器不進行自動計算，一旦進入硬手動狀態(tài)，控制器就不再響應(yīng)任何自動計算的控制信號。7.什么是控制器的無擾動切換?DDZ-Ⅲ型控制器如何實現(xiàn)手動/自動無擾動切換?答：控制器的無擾動切換是指在手動和自動狀態(tài)之間進行切換時，不會對被控對象產(chǎn)生額外的干擾和影響。DDZ-Ⅲ型控制器實現(xiàn)手動/自動無擾動切換的方法有兩種:-預(yù)定控制：預(yù)定控制器通過設(shè)定控制輸出信號的起始值和終止值來實現(xiàn)無擾動的手動/自動切換。手動操作時，控制器輸出的控制信號從手動設(shè)定的值開始改變，漸進地向預(yù)定的自動控制值靠近，確保切換過程穩(wěn)定、平滑。-平衡控制：平衡控制指在手動狀態(tài)下通過手動調(diào)整控制輸出信號，控制被控對象的狀態(tài)值靠近設(shè)定的目標值，并將此時的狀態(tài)值設(shè)為平衡狀態(tài)。當(dāng)從手動狀態(tài)切換到自動狀態(tài)時，控制器會將已設(shè)定的目標值作為控制輸出信號的初始值，從平衡狀態(tài)開始重新計算控制輸出信號的變化。8.為什么從軟手動方式向硬手動方式切換需要事先平衡?答：從軟手動方式向硬手動方式切換需要進行平衡，主要是為了避免因控制信號的突變而導(dǎo)致被控對象產(chǎn)生不必要的沖擊和影響。在平衡過程中，操作員手動調(diào)整控制信號，使被控對象的狀態(tài)值盡可能靠近預(yù)期的穩(wěn)態(tài)值，同時控制器也不斷調(diào)整控制信號，以實現(xiàn)穩(wěn)定的控制過程。當(dāng)被控對象的狀態(tài)值穩(wěn)定時，操作員可以將控制器置于硬手動狀態(tài)下，保持穩(wěn)態(tài)值的輸出。這種平衡過程可以使被控對象的狀態(tài)值平滑地過渡到硬手動狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)，避免了不必要的沖擊和影響。執(zhí)行器思考與練習(xí)題1.執(zhí)行器在過程控制中起什么作用?常用的電動執(zhí)行器與氣動執(zhí)行器有何特點?答：執(zhí)行器在過程控制中起到控制和調(diào)節(jié)被控對象的狀態(tài)或流量的作用。常用的電動執(zhí)行器和氣動執(zhí)行器具有以下特點：-電動執(zhí)行器：采用電動機作為驅(qū)動裝置，可以實現(xiàn)精確的位置控制和快速的反應(yīng)速度。適用于需要高精度控制和頻繁調(diào)節(jié)的場合，但相對較為復(fù)雜和成本較高。-氣動執(zhí)行器：采用氣動驅(qū)動裝置（如氣缸、電磁閥等），具有快速響應(yīng)、可靠性高、安全可靠的特點。適用于粗略位置控制和開關(guān)控制的場合，成本相對較低。2.執(zhí)行器由哪幾部分組成?各部分的作用是什么?答：執(zhí)行器一般由以下幾部分組成：-驅(qū)動裝置：如電動機、液壓馬達、氣缸等，負責(zé)提供力或動力以移動執(zhí)行機構(gòu)。-執(zhí)行機構(gòu)：根據(jù)控制信號，將驅(qū)動裝置提供的力或動力轉(zhuǎn)化為位移或轉(zhuǎn)動，以控制閥門或其他被控對象的狀態(tài)或流量。-位置或轉(zhuǎn)角反饋裝置：用于反饋執(zhí)行器的實際位置或轉(zhuǎn)角信息給控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)閉環(huán)控制。-控制模塊：根據(jù)輸入信號和反饋信息，控制驅(qū)動裝置的工作方式和工作參數(shù)，以實現(xiàn)期望的控制效果。各部分的作用：-驅(qū)動裝置提供力或動力以移動執(zhí)行機構(gòu)，實現(xiàn)控制信號對被控對象的調(diào)節(jié)。-執(zhí)行機構(gòu)將驅(qū)動裝置提供的能量轉(zhuǎn)化為位移或轉(zhuǎn)動，控制閥門或其他被控對象的狀態(tài)或流量。-位置或轉(zhuǎn)角反饋裝置反饋執(zhí)行器的實際位置或轉(zhuǎn)角信息給控制系統(tǒng)，實現(xiàn)閉環(huán)控制，提高控制精度。-控制模塊根據(jù)輸入信號和反饋信息，計算控制信號，并控制驅(qū)動裝置的工作方式和工作參數(shù)，實現(xiàn)期望的控制效果。3.簡述電動執(zhí)行器的構(gòu)成原理，伺服電動機的轉(zhuǎn)向和位置與輸入信號有什么關(guān)系?答：電動執(zhí)行器的構(gòu)成原理通常是通過伺服電動機驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)。伺服電動機的轉(zhuǎn)向和位置與輸入信號有密切關(guān)系。它們之間的關(guān)系可以通過控制系統(tǒng)中的位置或轉(zhuǎn)角反饋裝置實現(xiàn)閉環(huán)控制。輸入信號控制電動機的工作方式和工作參數(shù)，通過位置或轉(zhuǎn)角反饋裝置獲取實際位置或轉(zhuǎn)角信息，反饋給控制系統(tǒng)進行比較，然后調(diào)整輸入信號，使電動機逐漸靠近期望的位置或轉(zhuǎn)角。4.伺服放大器是如何控制電動機的正反轉(zhuǎn)的?答：伺服放大器通過增加電動機的驅(qū)動電壓和控制電流來控制電動機的正反轉(zhuǎn)。根據(jù)輸入信號的特性和控制系統(tǒng)的要求，伺服放大器調(diào)節(jié)輸出信號的電壓和電流，控制電動機的轉(zhuǎn)向，使其在正、反方向之間切換。5.確定控制閥的氣開、氣關(guān)作用方式有哪些原則?試舉例說明。答：控制閥的氣開、氣關(guān)作用方式有以下幾個原則：-直接作用式：控制閥門直接通過執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)氣開、氣關(guān)的動作，一般適用于流量較小的場合，具有快速響應(yīng)的特點。-彈簧閉合式：控制閥門通過彈簧的力將閥門保持在關(guān)閉狀態(tài)，在輸入信號的控制下，執(zhí)行器克服彈簧力，實現(xiàn)氣開動作。在控制信號消失或電源故障時，彈簧會將閥門恢復(fù)到閉合狀態(tài)，確保系統(tǒng)的安全性。-掛起式：執(zhí)行機構(gòu)通過將閥門掛起或卸下，實現(xiàn)氣開、氣關(guān)的動作。適用于需要較大力矩或流量較大的場合。-氣缸式：通過氣缸驅(qū)動閥桿或閥蓋，實現(xiàn)氣開、氣關(guān)的動作。適用于需要較大力矩或流量較大的場合。例子：以控制閥為例，當(dāng)控制信號為0時，執(zhí)行器通過彈簧閉合，閥門處于完全關(guān)閉的狀態(tài)。當(dāng)控制信號增加時，執(zhí)行器克服彈簧力，打開閥門，實現(xiàn)氣開作用?？刂菩盘栐酱螅y門打開程度越大。當(dāng)控制信號減小或消失時，彈簧力將閥門恢復(fù)到關(guān)閉狀態(tài)，實現(xiàn)氣關(guān)作用。6.直通單、雙座控制閥有何特點，適用于哪些場合?答：直通單座控制閥和直通雙座控制閥的特點及適用場合如下：-直通單座控制閥：具有簡單結(jié)構(gòu)、快速響應(yīng)、節(jié)省空間的特點。適用于流體壓差較小，流量較小且需要快速控制響應(yīng)的場合。-直通雙座控制閥：具有流量大、壓力損失小的特點，可實現(xiàn)較大流量的控制。適用于流體壓差較大、流量較大或要求壓力損失較小的場合。7.什么是控制閥的可調(diào)比?串聯(lián)或并聯(lián)管道時會使實際可調(diào)比如何變化?答：控制閥的可調(diào)比是指控制信號與執(zhí)行機構(gòu)的行程或閥門開度之間的比值。在串聯(lián)或并聯(lián)管道時，會影響實際可調(diào)比的變化。當(dāng)控制閥處于串聯(lián)管道中時，流體壓差較大，因此實際可調(diào)比會受到流體壓差的影響而變小。而當(dāng)控制閥處于并聯(lián)管道中時，流體壓差較小，實際可調(diào)比會受到流體壓差的影響而變大。8.什么是控制閥的流通能力?確定流通能力的目的是什么?答：控制閥的流通能力是指控制閥能夠通過的流體的最大流量。確定流通能力的目的是為了保證控制系統(tǒng)能夠滿足流體的需求，避免閥門過小而引起的流量限制或閥門過大而引起的能耗浪費。確定流通能力需要綜合考慮管道尺寸、流體性質(zhì)、流速等因素。9.什么是控制閥的流量特性?什么是控制閥的理想流量特性和工作流量特性?為什么說流量特性的選擇是非常重要的?答：控制閥的流量特性是指控制閥在不同閥門開度下與流體流量之間的關(guān)系?？刂崎y的理想流量特性是指閥門開度與流量成線性關(guān)系，即閥門開度每增加一倍，流量也增加一倍。然而，實際控制閥的流量特性往往會受到執(zhí)行機構(gòu)和閥門本身的因素影響，使得其實際流量特性可能為S型曲線、等百分比曲線等。選擇合適的流量特性對于控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度和性能至關(guān)重要。10.為什么要使用閥門定位器?它的作用是什么?答：閥門定位器是一種用于控制閥門位置的裝置，其作用是將控制系統(tǒng)發(fā)送的電信號轉(zhuǎn)換成機械位移，并將位移傳輸?shù)綀?zhí)行機構(gòu)，控制閥門的開度或閉合程度。閥門定位器通常由電動裝置、位置傳感器等組成。使用閥門定位器可以提高系統(tǒng)的控制精度、穩(wěn)定性和可靠性，避免人工調(diào)節(jié)中的誤差和不穩(wěn)定性。閥門定位器的作用包括：-提高控制精度：定位器可以將輸入信號準確轉(zhuǎn)換成機械位移，從而精確控制閥門的開度或閉合程度。它可以消除人為調(diào)整誤差，提高控制精度和穩(wěn)定性。-保證安全可靠：定位器可以根據(jù)輸入信號控制閥門的開度，可以確保閥門處于安全或穩(wěn)定狀態(tài)，避免因誤差引起的閥門過開或過閉。-提高自動化水平：定位器可以實現(xiàn)電信號和機械設(shè)備之間的轉(zhuǎn)換，從而實現(xiàn)自動化控制，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量。當(dāng)閥門定位器與執(zhí)行器配合使用時，可以更好地控制閥門的開度。閥門定位器可以通過檢測執(zhí)行機構(gòu)的位置，對其進行準確的控制，以使閥門達到期望的開度。在控制系統(tǒng)中，閥門定位器與執(zhí)行器的配合可以實現(xiàn)以下功能：1.閉環(huán)控制：閥門定位器通常包含位置傳感器，能夠獲取執(zhí)行機構(gòu)的位置信息。這些位置信息可以與控制系統(tǒng)中的期望位置進行比較，實現(xiàn)閉環(huán)控制。通過不斷調(diào)整控制信號，閥門定位器可以將執(zhí)行機構(gòu)的位置精確調(diào)整到期望的位置，從而實現(xiàn)精準的閥門開度控制。2.反饋控制：閥門定位器將執(zhí)行機構(gòu)位置的反饋信息傳遞給控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對閥門開度的實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)。根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)位置的反饋信息，控制系統(tǒng)可以對控制信號進行實時修正，以實現(xiàn)更精確的閥門開度控制。3.響應(yīng)速度調(diào)節(jié)：閥門定位器可以根據(jù)控制信號的變化快速調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)的位置，從而實現(xiàn)閥門的快速響應(yīng)。通過調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)的移動速度，閥門定位器可以控制閥門的開度變化速率，滿足過程控制系統(tǒng)對閥門響應(yīng)速度的要求。4.自動調(diào)整：閥門定位器可以根據(jù)控制系統(tǒng)的要求自動調(diào)整閥門的開度。在控制系統(tǒng)中設(shè)定的期望開度或流量值變化時，閥門定位器將根據(jù)控制信號的變化自動調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)的位置，以使閥門達到新的期望開度或流量。輔助儀表思考與聯(lián)系1.安全柵有哪些作用?答：安全柵是一種安全保護裝置，其主要作用包括兩個方面：一方面是防止人員或物品進入危險區(qū)域，另一方面是保護設(shè)備和機器免受外部干擾和損壞。2.說明齊納式安全柵的工作原理。答：齊納式安全柵又稱為安全光幕，是一種利用光電傳感原理來實現(xiàn)對室內(nèi)外環(huán)境的檢測和監(jiān)控的安全保護裝置。其工作原理是：在安全柵的兩側(cè)各放置一組發(fā)射和接收光電器件，形成一道被保護區(qū)域。當(dāng)有物體進入被保護區(qū)域時，該物體會遮擋光束，此時接收器便無法接收到發(fā)射器所發(fā)射的光線，從而使安全柵發(fā)出停止信號，進而停止機器或設(shè)備的運行。3.說明檢測端安全柵和操作端安全柵的構(gòu)成及基本原理。答：檢測端安全柵和操作端安全柵的構(gòu)成和基本原理不同。檢測端安全柵通常由發(fā)射器、接收器、檢測電路和輸出接口組成，其主要作用是發(fā)射光束，并檢測光束是否被遮擋，以確認工作區(qū)域是否有人員或物品進入。操作端安全柵通常由控制器、輸出接口和光幕組成，其主要作用是接收檢測端安全柵傳入的信號，并實現(xiàn)機器或設(shè)備的停止、保護等控制操作。4.電源箱中的穩(wěn)壓電路是如何工作的?答：電源箱中的穩(wěn)壓電路主要作用是將輸入的高壓電源經(jīng)過電路處理后，輸出穩(wěn)定的低壓電源供給系統(tǒng)中的各個部件。穩(wěn)壓電路中通常使用穩(wěn)壓二極管、電容器、電阻器、晶體管等元器件，通過對電源電壓、電流進行限制和調(diào)整，確保電源輸出的電壓、電流穩(wěn)定且符合設(shè)備的要求。5.說明電源分配器的作用及構(gòu)成。答：電源分配器的作用是將系統(tǒng)中的電源分別分配給不同的設(shè)備和模塊，在不同模塊之間實現(xiàn)電氣隔離和保護。常見的電源分配器包括電源終端板、電源插板、電源模塊等，其構(gòu)成通常包括輸入端、輸出端、電源隔離器、保護電路等。6.說明信號分配器的作用及構(gòu)成。答：信號分配器的作用是將一個輸入信號復(fù)制并分配給多個輸出端口，以實現(xiàn)多個設(shè)備或模塊之間的信息共享和互通。信號分配器的構(gòu)成包括輸入端、輸出端、信號放大器、隔離電路、保護電路等部分。它們通過對輸入信號的放大、隔離和調(diào)整，保證輸出信號的準確性和可靠性。7.說明電源阻抗器的作用及構(gòu)成。答：電源阻抗器的作用是防止電源電壓波動過大，對系統(tǒng)中的設(shè)備和模塊造成損壞或影響。它在電源系統(tǒng)中起到穩(wěn)壓、濾波、隔離和保護的作用。電源阻抗器通常由電阻器、電感器、電容器等組成，利用其阻抗特性對電源電壓進行限制和調(diào)節(jié)，確保電源電壓穩(wěn)定，滿足系統(tǒng)中各部件的需求。集散控制系統(tǒng)思考與練習(xí)題1.簡述DCS的特點及其發(fā)展趨勢。答：DCS（分布式控制系統(tǒng)）的特點及其發(fā)展趨勢：-DCS具有高度集成的特點，能夠集成多個子系統(tǒng)和設(shè)備，實現(xiàn)全面的過程控制和監(jiān)測。-DCS具有模塊化和可擴展性，可以根據(jù)實際需要隨時添加、修改或刪除控制功能模塊。-DCS具有分布式控制和分散處理能力，可以將控制邏輯分散在各個控制器中，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和可靠性。-DCS具有高可靠性和容錯性，支持冗余配置以及故障轉(zhuǎn)移和恢復(fù)功能，確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和連續(xù)運行性能。-DCS具有開放性和標準化，支持多種通信協(xié)議和接口標準，方便與其他系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互和集成。DCS的發(fā)展趨勢包括：-數(shù)字化和智能化技術(shù)的應(yīng)用，如人工智能、機器學(xué)習(xí)和云計算等，提升控制系統(tǒng)的自動化和智能化水平。-基于互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)通信和集成，實現(xiàn)設(shè)備間的協(xié)同操作和監(jiān)控，以及與外部系統(tǒng)和平臺的連接。-數(shù)據(jù)分析和預(yù)測能力的增強，通過對大數(shù)據(jù)的分析和挖掘，進行故障診斷、優(yōu)化調(diào)度和設(shè)備維護等。-安全性和可靠性的提升，加強DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全防護和數(shù)據(jù)保護，避免系統(tǒng)受到惡意攻擊和數(shù)據(jù)泄漏。2.DCS的硬件體系主要包括哪幾部分?答：DCS的硬件體系主要包括以下幾部分：-控制器：負責(zé)處理控制算法，接收和處理輸入信號，并輸出控制信號給執(zhí)行器。-輸入/輸出（I/O）模塊：用于連接傳感器和執(zhí)行器，將輸入信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號供控制器處理，并將控制信號轉(zhuǎn)換為模擬或數(shù)字信號輸出。-通信網(wǎng)絡(luò)：用于連接控制器、I/O模塊和其他設(shè)備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和通信。-人機界面（HMI）：用于與操作員進行交互，提供實時監(jiān)測和控制功能。3.DCS的現(xiàn)場控制站一般應(yīng)具備哪些功能?答：DCS現(xiàn)場控制站一般應(yīng)具備以下功能：-數(shù)據(jù)采集和處理：采集現(xiàn)場設(shè)備的實時數(shù)據(jù)，并進行處理和轉(zhuǎn)化。-報警與事件管理：監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，發(fā)出報警和事件通知，并進行記錄和處理。-控制與調(diào)度：根據(jù)控制策略和設(shè)定參數(shù)，對現(xiàn)場設(shè)備進行控制和調(diào)度，以實現(xiàn)目標指標的控制和優(yōu)化。-故障診斷與維護：對現(xiàn)場設(shè)備進行故障診斷和維護管理，如故障檢測、定位和修復(fù)。4.DCS操作員站的典型功能一般包括哪些方面?答：DCS操作員站的典型功能包括：-監(jiān)測和顯示：實時顯示和監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)、過程參數(shù)和報警信息。-報表和記錄：生成歷史數(shù)據(jù)報表和記錄，支持數(shù)據(jù)分析和故障診斷。-參數(shù)調(diào)整和配置：對控制策略和設(shè)備參數(shù)進行調(diào)整和配置，優(yōu)化系統(tǒng)的控制效果。-報警處理和事件管理：接收、處理和記錄報警和事件信息，采取相應(yīng)的措施。-系統(tǒng)管理和維護：管理DCS系統(tǒng)的用戶權(quán)限、設(shè)備信息和系統(tǒng)配置等，進行系統(tǒng)維護和升級。5.DCS軟件系統(tǒng)包括哪些部分?各部分的主要功能是什么?答：DCS軟件系統(tǒng)包括以下幾部分：-數(shù)據(jù)采集/處理軟件：用于采集和處理現(xiàn)場設(shè)備發(fā)出的各種信號和參數(shù)，并提供實時控制策略和計算邏輯。-控制邏輯軟件：用于實現(xiàn)控制策略的編寫和執(zhí)行，包括控制算法、參數(shù)配置、報警處理等。-人機界面軟件：用于顯示現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)和過程參數(shù)，提供報警和事件管理、歷史數(shù)據(jù)記錄等功能。-數(shù)據(jù)管理軟件：用于管理DCS系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)信息，包括歷史數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)、設(shè)備信息、參數(shù)配置等。6.簡述JX-300XPDCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其特點。答：JX-300XPDCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及其特點：JX-300XPDCS采用三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，包括接口層、應(yīng)用層和網(wǎng)絡(luò)層，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制和管理。其特點包括：-采用開放式和可擴展的控制模塊，能夠適應(yīng)各種控制策略和應(yīng)用需求。-支持多種通信和接口標準，如HART、MODBUS、PROFIBUS等，實現(xiàn)設(shè)備間的大規(guī)模信息交互。-支持遠程監(jiān)測和控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的實時監(jiān)控和控制，提高現(xiàn)場管理效率。-具有高可靠性和容錯性，支持多層次的冗余配置和故障轉(zhuǎn)移機制，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和連續(xù)性。7.DCS的應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)過程主要包括哪幾個步驟?DCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)過程包括以下幾個步驟：-設(shè)備信息建模：根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備和控制策略，將設(shè)備信息進行邏輯建模和參數(shù)配置。-控制邏輯設(shè)計：根據(jù)工藝流程和控制要求，進行控制邏輯的設(shè)計和編寫，實現(xiàn)控制目標和優(yōu)化。-信號映射配置：將現(xiàn)場設(shè)備的模擬或數(shù)字信號與控制器的輸入/輸出端口進行映射和配置，確保信號傳輸?shù)恼_和可靠。-HMI界面開發(fā)：根據(jù)實際用戶需求和交互要求，進行人機界面的開發(fā)和設(shè)計，包括圖形顯示、報警處理、數(shù)據(jù)記錄等功能。-控制策略調(diào)試：將設(shè)計好的控制策略進行調(diào)試和優(yōu)化，確?？刂菩Ч拖到y(tǒng)穩(wěn)定性。-系統(tǒng)運行試驗：進行系統(tǒng)整體的運行試驗和調(diào)試，驗證系統(tǒng)的性能和可靠性。智能式現(xiàn)場儀表思考與練習(xí)題1.什么是FSK信號?答：FSK信號是頻移鍵控信號（FrequencyShiftKeying）的簡稱，是一種通過改變載波頻率來表示數(shù)字信息的調(diào)制方式。在FSK信號中，不同的數(shù)字值對應(yīng)著不同的載波頻率。通常會有兩個頻率，一個代表0，另一個代表1。通過在不同的時間段切換載波頻率，來傳輸數(shù)字信號。2.HART協(xié)議通信方式是如何實現(xiàn)的?答：HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）協(xié)議通信方式實現(xiàn)了在4-20mA模擬信號中傳輸數(shù)字信息。通過在模擬信號中疊加數(shù)字信號，并在不影響模擬信號傳輸?shù)耐瑫r傳輸數(shù)字信息。HART通信方式采用了頻移鍵控調(diào)制（FSK）技術(shù)，通過在正常4-20mA模擬信號上疊加數(shù)字信號的頻率變化來傳輸數(shù)字信息。儀表中的基于HART協(xié)議的芯片將數(shù)字信號解碼后進行處理，并提供數(shù)字信號對應(yīng)的數(shù)據(jù)和參數(shù)。3.CAN總線通信方式有哪些技術(shù)特點?答：CAN總線通信方式的技術(shù)特點包括：-高可靠性：CAN總線采用差分信號傳輸，對抗電磁干擾和噪聲具有較好的抗干擾能力。同時，CAN總線支持冗余和故障檢測機制，提高系統(tǒng)可靠性。-實時性：CAN總線通信速率高，具有很低的延遲，適用于高實時性要求的應(yīng)用場景。-網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單：CAN總線采用多主多從的通信方式，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)靈活簡單，節(jié)點之間可以實現(xiàn)即插即用的連接。-高可擴展性：CAN總線支持網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的靈活增加和刪除，可以適應(yīng)不同規(guī)模和需求的系統(tǒng)。4.試述智能式變送器的構(gòu)成原理。答：智能式變送器的構(gòu)成原理主要包括傳感器、信號處理器和通信接口。傳感器負責(zé)將物理量（如壓力、溫度等）轉(zhuǎn)換為電信號，信號處理器對電信號進行放大、濾波和線性化處理，使其符合相應(yīng)的標準信號輸出，并添加了一些自診斷和狀態(tài)監(jiān)測功能。通信接口則負責(zé)與其他設(shè)備或控制系統(tǒng)進行通信，如通過HART、FOUNDATIONFieldbus或Profibus等協(xié)議。5.EJA、3051、ST3000和LSⅢ-PA差壓變送器各有什么特點?答：EJA、3051、ST3000和LSⅢ-PA差壓變送器的特點如下：-EJA差壓變送器：穩(wěn)定可靠，適用于高精度和高溫高壓環(huán)境，具有多種通信接口選擇，如HART、FOUNDATIONFieldbus等。-3051差壓變送器：廣泛應(yīng)用于工業(yè)過程控制和測量領(lǐng)域，具有良好的穩(wěn)定性、可靠性和高性能。-ST3000差壓變送器：具備高精度、高穩(wěn)定性和自診斷功能，適用于復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境。-LSⅢ-PA差壓變送器：采用了先進的溫度補償技術(shù)，可實現(xiàn)穩(wěn)定的溫度補償和壓力測量，適用于廣泛的工業(yè)應(yīng)用。6.智能式溫度變送器有哪些特點?簡述TT302溫度變送器的工作原理。答：智能式溫度變送器的特點包括：-高精度和穩(wěn)定性：具有優(yōu)良的溫度測量性能，能夠提供高精度和穩(wěn)定的溫度輸出。-多種輸入類型：可適應(yīng)不同類型的溫度傳感器，如熱電偶和電阻溫度計等-大量信號處理功能：可對輸入的信號進行多種處理，如線性化、放大、濾波、自校準和自診斷等。-多種通信協(xié)議：可支持多種現(xiàn)場總線和協(xié)議，如HART、PROFIBUS、FOUNDATIONFieldbus等。TT302溫度變送器的工作原理是：將熱電偶或電阻溫度計等溫度傳感器的信號輸入變送器后，經(jīng)過電路處理并進行放大、線性化、濾波等處理后，通過通信接口將轉(zhuǎn)換后的標準信號輸出。此外，TT302溫度變送器還具有自我診斷、線斷監(jiān)測以及設(shè)定和讀取輸出信號等功能。7.智能式變送器與模擬式變送器相比有哪些特點?答：智能式變送器與模擬式變送器相比的特點如下：-更加精確：智能式變送器的輸出信號精度更高、誤差更小，能夠?qū)崿F(xiàn)更加精確的測量和控制。-更加穩(wěn)定：智能式變送器可以根據(jù)環(huán)境的變化進行自動補償和調(diào)整，使得輸出信號更加穩(wěn)定可靠。-更加靈活：智能式變送器具有更加靈活的參數(shù)設(shè)