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第一单元过程控制系统基本概念――系统工作过程（10％）一、填空题。1、过程控制系统一般由________、________、________和测量变送器组成。2、对象为气体贮罐时应设置________控制系统，对象为加热炉时应设置_______控制系统。锅炉上应设置________和________控制系统。精馏塔上应设置________控制系统和________控制系统等。（填入被控变量）3、被控对象的输入信号称为_________变量，输出信号称为_________变量。4、控制器接受________和________两个输入量，按一定的控制规律对二者的_________值进行运算后，再将输出量送给________去执行。5、过程控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。6、气动仪表的标准统一信号是_________。8、常规控制系统的_________用计算机替代后，系统就称为计算机控制系统。9、过程控制系统中五大类参数（被控变量）指_________、_________、_________、_________和_________。（填写被控变量名称及字母）二、判断题。（）1、自动调节系统的给定值是根据生产要求人为设定的。（）2、锅炉工作中最重要的参数是温度。（）3、仪表的给定值就是它的测量值。（）4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。三、选择题。夹套式化学反应器的控制系统一般设置为（）系统。（A）成分（B）液位（C）流量（D）温度四、问答题。1、什么是自动控制系统？什么是过程控制系统？2、过程控制系统主要有哪些环节组成？3、名词解释：被控对象、被控变量、操纵变量、测量值、给定值、比较机构、干扰、闭环和负反馈。11、下列环节在控制系统工作时各起什么作用：控制器、执行器、被控对象和测量（元件）变送器。12、绘制敞口贮槽、气罐、离心泵、加热炉、氨冷器、化学反应器、精馏塔、锅炉的工艺流程图，要求包含设备和必要的物料进出口管道，并标明物料名称。五、操作题说明：本课程自2001年起就配备了仿真软件，与理论教学一起使用，另外，我在教学过程中不断搜集相关学习资料，编辑了一个电子文档资料包，包括课程中需用到的设备结构、设备仿真运行、仪表结构、仪表接线、系统现场分布等图形和测量技术、控制方案等最新的进展情况，以及国内外主要厂家和他们的软硬件产品介绍，供同学们学习时使用、参考。1、打开《过程控制技术学习工具包》，认识离心泵、加热炉、化学反应器、精馏塔、锅炉等典型化工操作设备结构和工艺流程，运行相应avi文件，熟悉这些设备的工作状况。2、操作《自动化仿真实训》软件，包括软件的安装、卸载、打开、退出、菜单选择、实验进入、页面浏览、功能调用、数据修改等基本操作。3、启动工艺流程，启动阀门，让水在所有贮槽内循环流动。调整阀门开度，从仪表数字显示、液面实际变化、指针动作和记录曲线的变化看调节效果。六、综合题。1、指出下列各图所示控制系统的被控对象、被控变量、操纵变量及两种以上可能的干扰。(c)(d)(e)2、某换热器的温度控制器系统方块图如下图所示。系统的被控变量为出口的物料温度，要求保持在200±2℃，操纵变量为加热蒸汽的流量。采用的控制仪表为DDZ—Ⅲ电动单元组合式仪表。（1）说明图中R、E、Q、C、F所代表的专业术语内容。（2）说明Z、I、P的信号范围。（3）选用合适的测温元件。（4）气动执行器的输入输出各是什么物理量。第二单元过程控制系统基本概念――系统结构（10％）一、填空题。1、用来描述控制系统结构的图形有________图和________图。2、仪表位号包括________和________两部分，其中前一部分表示该仪表的________，后一部分表示它的________。3、在带控制点工艺流程图上，仪表位号PI-103表示该仪表是位于第________工段的第________块具有________功能的压力仪表；仪表位号FIC表示该仪表是具有________功能的________仪表；仪表位号LRC-210表示的含义是________。4、自动控制系统的核心是_________，它有_________个输入量，_________个输出量，该输出量将驱动仪表_________。5、表示控制系统结构的方块图中，每一个方块代表系统的_________，每一条线段表示_________。6、DDZ-Ⅲ仪表的标准统一信号是_________的电流或_________的电压。7、如果系统要求实现的功能很多，则表示这些功能的字母应按________顺序排布在表示仪表的圆圈内。8、请写出下列字母在仪表位号中作为第一位字母时的功能：T________、P________、F________、L________、A________。9、请写出下列字母在仪表位号中作为后续字母时的功能：T________、R________、I________、C________、A________、Q________、S________。10、字母R和I在仪表位号中出现的要求是________________________，字母S和A在仪表位号中出现的要求是________________________。二、判断题。（）1、FR101中的F代表流量，R代表显示。（）2、在带控制点工艺流程图上，仪表位号TRC-103表示该仪表是一块温度指示、记录、控制仪表。（）3、用来描述控制系统结构的图形有带控制点工艺流程图和接线图。（）4、过程控制系统一般由控制器、执行器、被控对象和测量变送器组成。（）5、TR101中的TR代表仪表功能，101代表仪表位置。（）6、系统方块图中信号线的方向的固定的。三、选择题。1、下面哪个符号代表孔板。（）（A）FV（B）FT（C）FY（D）FE2、下面哪个符号代表调节阀。（）（A）LV（B）LT（C）LC（D）LR3、FRCSA101中FRCSA表示（）。（A）流量记录调节联锁报警（B）流量显示联锁报警控制（C）流量调节显示记录联锁四、问答题。1、过程控制系统主要有哪些环节组成？有哪几种图形可以用来描述一个过程控制系统的组成？2、何为简单控制系统？试画出简单控制系统的方块图。3、举例说明仪表位号由哪两部分构成？各部分的字母或数字分别表示什么意思？4、用两种不同叙述方法说明仪表位号TRCA-203、PI-106、LCSA-108及FICQ-201的含义。5、参考教材其他章节及附录，自选设备分别绘制温度、压力、流量、液位和成分控制系统带控制点工艺流程图各一个。五、操作题。1、打开仿真软件，进入实验三，在“流程图页”找出贮槽液位控制系统的四个环节并记下来，再将该系统的结构画成方块图。2、打开实验三的“曲线图页”，写出该页右下方所有字母组合的含义。3、仍在实验三的“曲线图页”，读出水槽2液位在操作课上课30分钟时的具体值。六、综合题。1、按要求画出下述各简单控制系统。（1）对象为贮槽，被控变量为贮槽液位，操纵变量为介质出口流量。（2）对象为贮槽，被控变量为贮槽液位，操纵变量为介质进口流量。（3）对象为气体贮罐，被控变量为贮罐压力，操纵变量为气体出口流量。（4）对象为离心泵出口管道，被控变量和操纵变量均为泵出口物料流量。（5）对象为加热炉，被控变量为被加热物料出口温度，操纵变量为燃料进口流量，要求对被控变量进行显示、记录、控制和报警。（6）对象为锅炉汽包，被控变量为汽包液位，操纵变量为给水流量。2、下图为一换热器温度自动调节系统原理示意图。TT为温度变送器，TC为温度调节器。（1）试画出该控制系统的方框图。（2）指出该系统中的被控对象、被控量、调节量、给定值以及扰动因素各是什么？（3）当冷物料流量突然增大后，试分析该系统是如何来实现自动控制的？第2题图第3题图3、上图为一锅炉汽压自动调节系统原理示意图，试：（1）画出该控制系统的方框图。（2）指出该系统中的被控对象、被控量、调节量、给定值以及扰动因素各是什么？（3）当蒸汽流量突然增大△D后，试分析该系统是如何来实现自动控制的？第三单元过程控制系统基本概念――系统类型及质量评价（10％）一、填空题。1、常见的过程控制系统的过渡过程有_________、_________、_________和发散等几种型式。2、过程控制系统正常工作时的衰减比一般在_________的范围。3、对定值系统进行参数整定时，其衰减比应靠近_________。4、衰减比为4：1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有很明显的_________个波峰，衰减比为10：1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有很明显的_________个波峰。5、按照被控变量分类，化工生产过程常见的系统有________、压力、________和物位系统等。6、按照给定值分类，系统可分为定值系统、________和程序系统。二、判断题。（）1、按照给定值分类，自动控制系统分为温度、压力和物位系统等。（）2、描述控制系统性能的指标有最大偏差、超调量、过渡时间等。（）3、衰减比为4：1的系统，其过渡过程曲线在同一个方向上有两个很明显的波峰。（）4、按照被控变量分类，化工生产过程常见的系统有温度、压力、成分和物位系统。三、选择题。1、化工生产过程控制大多采用（）调节系统。（A）定值（B）程序（C）随动（D）串级2、调节系统的稳定性是对调节系统最基本的要求，稳定调节过程的衰减比n应是（）。（A）n=0（B）0n1（C）n=1（D）n13、恒值（定值）调节系统、程序调节系统、随动调节系统是按（）来划分的。（A）按自动调节系统的结构（B）按自动调节系统的特性（C）按给定值变化的规律4、调节系统的稳定性是通过（）指标的大小来判定的。（A）振荡周期（B）余差（C）衰减比5、定值调节系统是一个（）调节系统。（A）开环（B）闭环（C）随动6、（）是测试系统常用的输入信号。（现在也有人认为是脉冲信号）（A）正弦（B）阶跃（C）斜坡（D）抛物线四、问答题。1、什么是过渡过程？生产过程中可能出现的过渡过程有哪些？请画出它们的曲线图。2、过程控制系统按其基本结构有可分为哪几类？其闭环控制系统中按其设定值的不同可分为哪几类？按照被控变量不同又可分为哪几类？简述每种形式的基本含义。3、衰减振荡过程的品质指标有哪些？各自的含义是什么？五、操作题。按照仿真软件实验三的投运要求投运贮槽液位控制系统。待系统稳定（记录曲线在一段时间内保持水平）后，通过改变给定值的方法给系统一个干扰，等过渡过程结束后，记录下两个水槽的液位曲线，并分别计算它们的最大偏差、超调量、衰减比、峰值时间、调整时间、振荡周期和余差。六、综合题。1、下图是某液位控制系统在流量干扰出现后液位变化的过渡过程曲线，其中tp1=3min，tp3=9min。指出其给定值，并计算最大偏差、超调量、衰减比、峰值时间、振荡周期和余差，估计调整时间。2、下图是某温度控制系统的温度记录曲线图，试写出最大偏差、衰减比、余差和振荡周期，如果工艺上要求控制温度为（40±2）℃，那么该控制系统能否满足工艺要求?第四单元过程控制的简单控制方案――基本环节（对象和测量变送器）（5％）一、填空题。1、过程控制系统被控对象的特性可以用三个参数来描述，分别为_________、_________和_________，其中属于静态特性的参数是________，属于动态特性的参数是________。（填入参数名称和字母）2、单个水槽液位对象的特性参数大约为K=________，T=________，________。3、对象放大倍数K=10表示对象的输入信号变化_________个单位时，其输出将变化_________个单位；或者说控制系统的_________变量变化一个单位时，其_________变量将变化10个单位。4、对象的特性曲线是在对象的_________变量产生阶跃变化后，_________变量随时间变化的曲线。5