自动化仪表作业与答案参考.docx
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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0～100kPa，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－100～700℃，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0～8MPa。
根据工艺要求，测压示值的误差不
允许超过±0.05MPa，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0~400mA和1.5级量程为0~100mA的两个电流表，问用哪一个电流表测量比较好？
6.某DDZ-Ⅲ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0~100KPa，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：
20kPa~100kPa
DCS:
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0~400mA电流表测100mA时，最大相对误差：
x1
S%
400
0.5%
100
用1.5级量程为0~100mA的电流表测
2%
100mA时，最大相对误差：
X
100
x2
mS%
1.5%1.5%
x
100
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~16mA
11.
仪表的量程为
100Kpa
仪表的测量范围为
-50~50Kpa
第二章：
作业：
课后2，4，5，6，7，8，9，11，19，20
2-2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1.1~1.6MPa，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？
（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T0＝0℃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=30744V
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）=Ek（t，32）+Es（32，0）
Ek（t，32）=32.537-0.185=32.352
EK（t，0）=Ek（t，32）+Ek（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=21.000mV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）=37678.61495=36183.6V36.18mV。
2-7：
（1）0，冷端温度，小
（2）满量程，0，大
（3）小
2-8：
T=1100
2-9：
8.75mV
2-11:
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
4
pmax=1.6MPa。
设所选压力表量程为
3
p
pmax
p，则根据最大、
4
p
p
max
1.62.13（MPa）
pmin
p3p
min
1.13.3（MPa）
3
1）
，可选YX-150型、测量范围为根据测量误差要求，测量的最大误差为
根据压力表量程系列（附表
0~2.5MPa的电接点压力表。
则所选压力表的最大引用误差应满足
max1.15%=0.055（MPa）
12.
max
100%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=16.8mA2-20：
量程：
0~H0对应的压力值，即0~pgH0,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），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（h2h1）g
2）
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+p0
4．一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，p=（h2h1）g。
这种液位测量时，具有“负迁移零点迁移，迁移量为（h2h1）g
Ⅲ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+p0
15.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：
yK[e（t）
c
1
e（t）dt]
e（t）
A在阶跃输入作用下，即
调节器的输出为：
yK（A
c
1
At）
t0,y
tTI,y
2KA
c
因此，可以从阶跃响应曲线上确定KC，Ti
A=1，则t=0,y=Kc
t=Tiy=2Kc
Kc1=0.5，T1=0.5
P，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
e
maxe
min
uu
maxmin
100%/50%
200100204
u8mA
16.解控制器的放大倍数
KP=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
K
pKAPAt1
P1
T
I
1
0.20.250.7（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：
4-3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：
５－２
５－３
５－４
５－７
５－８
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—Ⅲ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？
epp2041001.6maxmin
80%
pxxp10000pmaxmin
控制器的输出变化量
p=1.6/80%=2（mA）
yy
min
miny
max
0~10mA。
当温
3mA变化到
100
补充2：
某电动比例调节器的测量范围为100~200，其输出为C
度从140变化到160时，测得温度调节器的输出从CC
7mA，试求该调节器的比例带。
xx
min
xx
maxmin
100%y
160140
200
73
100
min
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,Td=0,在t=t0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。
p
1
e
1
1
edt
T
i
1
1
1
t
5.
2
1
18.
1
2
t
tdt
0
t0
6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
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