自动化仪表作业与答案参考.docx

1、自动化仪表作业与答案参考第一章： 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 0100kPa ，在 50kPa 处测量值为 49.5kPa ，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 100700，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 08MPa 。根据工艺要求，测压示值的误差不允许超过 0.05 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 0.5 级量程为 0400mA 和 1

2、.5 级量程为 0100mA 的两个电流表，问用哪一个电流表测量比较好？6.某 DDZ- 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 0100 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： 20kPa100kPaDCS: 集散控制系统 FCS ：现场总线控制系统2.8.9.解：用 0.5 级量程为 0400mA 电流表测 100mA 时，最大相对误差：x1S%4000.5%100用 1.5 级量程为 0100mA 的电流表测2%100mA 时，最大相对误差：X100x2m

3、 S%1.5% 1.5%x100说明选择合理的量程，即使用1.5 级表也可以比0.5 级表准确。10.8mA 16mA11.仪表的量程为100Kpa仪表的测量范围为-5050Kpa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

4、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 1.11.6MPa ，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

5、？（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 T00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

6、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=30744 V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 ： EK （782 ， 0）= E k（t， 32）+ E s（32 ， 0）Ek（t， 32）=32.537-0.185=32.352EK（t， 0）= E k（

7、t， 32）+ E k（32 ， 0）EK （t， 0）=32.352+1.285=33.637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）=1.000mV 。根据中间温度定律，E（t ， 0）= E （t， 25）+ E（25 ， 0）=20+1.0=21.000 mV 反查 K 型热电偶分度表，得 t=508.4 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EE（508.4 ，25）= EE（508.4 ， 0） EE（25， 0）=37678.6 14

8、95=36183.6 V 36.18mV 。2-7 ：（1） 0，冷端温度，小（ 2 ）满量程， 0 ，大（ 3 ）小2-8 ： T=11002-9 ： 8.75mV2-11: 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 pmin =1.1MPa ，工作压力上限最小工作压力与选用压力表量程关系，有4p max=1.6MPa 。设所选压力表量程为3ppmaxp，则根据最大、4ppmax1.6 2.13( MPa )pminp 3pmin1.1 3.3( MPa)31)，可选 YX-150 型、测量范围为 根据测量误差要求，测量

9、的最大误差为根据压力表量程系列（附表02.5MPa 的电接点压力表。则所选压力表的最大引用误差应满足max 1.1 5%=0.055(MPa)12.max100% 2.2%3. 0要求，故可选精度等级为1.5 级的压力表。2-19 ：(1)(2)不带开方器时， （I-4） /16= （ 40/50 ）2 所以 I=14.24mA 带开方器时， （ I-4） /16=40/50 所以 I=16.8mA 2-20 ：量程： 0H0 对应的压力值，即 0pgH0, 不需要迁移第三章作业：13. 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）

10、，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14. 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输出变化是多少？答案负压室压力gH (h2 h1) g2)现象，为了使正、负压室的压差H=0 时， p=0 ，该差压变送器测液位时需要4. 解： 差压液位计正压室压力p1= gh1+ gH +p 04一台比例作用的电动温度调节器，量程是2(1)100-200 ，调节器输出是25，相应调节器4-20mA ，当调节器比例度变为 50% ，则当指示值变化H=0 时，

11、 p= (h2 h1) g 。 这种液位测量时，具有 “负迁移 零点迁移，迁移量为 (h2 h1) g 型比例积分控制器，比例度 为 100 ，积分时间0.2mA ，试问经过 5min 后，输出将由gh2+ p 015. 某台 DDZ为 5mA 。某瞬间，输入突然增加了TI 为 2min 。稳态时，输出5mA 变化到多少？3解：y K e(t)c1e(t ) dt e(t)A 在阶跃输入作用下，即调节器的输出为：y K (Ac1At)t 0,yt TI , y2K Ac因此，可以从阶跃响应曲线上确定 KC ，TiA=1 ，则 t=0, y=Kct=Ti y=2KcKc1=0.5 ， T1=0.

12、5P，影响积分作用的是P 和 Ti(1) (下面一条标号为 1，上面为 2) Kc2=2, T2=1(2)比例、积分作用减弱，影响比例的是emax eminu umax min100% / 50%200 100 20 4u 8mA16. 解 控制器的放大倍数K P=1/ =1/100%=1控制器的积分时间 TI=2min ，稳态输出p0=5mA ；控制器的输入变化量为A=0.2mA经历时间 t=5min 。则输出变化量Kp K A P At 1P 1TI10.2 0.2 5 0. 7( mA)2所以，经历时间 5min 后，控制器的输出为p= p0+ p=5+0.7=5.7(mA)第四章：4-

13、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：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

14、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 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？e p p 20 4 100 1.6 max min80%p x x p 1000 0 p max min控制器的输出变化量p=1.6/80%=2(mA)y yminmin ymax010mA 。当温3mA 变化到100补充 2：某电动比例调节器的测量范围为 100200 ，其输出为 C度从 140 变化到 160 时，测得温度调节

15、器的输出从 C C7mA ，试求该调节器的比例带。x xminx xmax min100% y160 1402007 310 0min补充作业：17. 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 h1=1m ， h2=3m, 若被测介质的密度为 980kg/m3, 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？80%2： 某负作用理想 PID 调节规律， ， Ti =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。p1e11edtTi111t5.2118.12tt dt0t 06 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，气关阀气关形式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，气开阀