《仪表及自动化》思考题解答及课堂练习.2008年3月修改.pptVIP

例题1：针对某生产系统中的一个蒸发工序，其流程如图示，要维持蒸发器内蒸发温度的恒定（物料为热敏性）。要求：（1）设计一套自动控系统来对蒸发温度进行自动控制。（2）指出被控变量与操纵变量。（3）合理选择执行器的气开、气关型式。（4）确定控制器的正反作用及控制规律。 例题2：针对某生产系统中的蒸发工序，其流程如图示，要维持蒸发器内液位恒定。要求：(1)设计一套自动控系统来对蒸发器内的液位进行自动控制。(2)指出被控变量与操纵变量。(3)合理选择执行器的气开、气关型式。(4)确定控制器的正反作用及控制规律。 例题3：有一敞口贮槽系统见图示。为安全生产起见，贮槽液体严禁外溢。（1）试设计一套贮槽液位控制系统；（2）确定执行器的气开、气关型式；（3）确定控制器的作用形式，并合理选择控制器的控制规律。（4）针对你所设计的控制系统，请画出控制系统的方框图。 3. 试确定图7-23所示两个系统中执行器的正、反作用及控制器的正、反作用。 TC 加热剂 被加热物料 (a) TC 冷剂 被冷却物料 (b) (a)答：由工艺机理可知，这里被控对象为正作用；为了节约能源，这里的执行器应该选择气开式的。因此，为了确保控制系统为负反馈，这里的控制器应该选择反作用。 (b)答：由工艺机理可知，这里被控对象为反作用；为了节约能源，这里的执行器应该选择气开式的。因此，为了确保控制系统为负反馈，这里的控制器应该选择正作用。 二次蒸汽 加热蒸汽 原料液 冷凝水 （1）设计的蒸发温度自动控制如下图所示。 二次蒸汽 加热蒸汽 原料液 冷 凝 水 TC （2）被控变量：蒸发器内的蒸发温度T； 操纵变量：蒸汽流量。 （3）根据题意，蒸发器中的物料系热敏性物料，为了防止事故情况下蒸发器内温度超标而使蒸发器内的物料发生分解，执行器就应该选择气开式（+）。 （4）由生产机理可知被控对象为“＋”，而执行器为“＋”，为了组成负反馈系统，控制器就必须选择反作用式。 控制器的控制规律应选择比例积分微分作用。 加热蒸汽 原料 冷凝水 二次蒸汽 答： （1）控制系统原理图 加热蒸汽 原料 冷凝水 二次蒸汽 LC （2）被控变量：蒸发器内的液位L； 操纵变量：进蒸发器原料液的流量。 （3）根据题意，为了防止事故情况下原料充满蒸发器，执行器就应该选择气开式（+）。 （4）由生产机理可知被控对象为“＋”，而执行器为“＋”，为了组成负反馈系统，控制器就必须选择反作用式。 控制器的控制规律可选择比例积分作用。 LC 方案一 （1） (2)根据题意，为确保生产安全，执行器宜选用气关式。 (3)由生产机理可知被控对象为“－”，而执行器为“－”，为了组成负反馈系统，控制器就必须选择反作用式的。 控制器的控制规律可选择比例作用或比例积分作用。 控制器 执行器 贮 槽 检测、变送 x z f y e p q － （4）针对所设计的控制系统，其方框图如下： 方案二 （1） LC (2)根据题意，为确保生产安全，执行器宜选用气开式。 (3)由生产机理可知被控对象为“＋”，而执行器为“＋”，为了组成负反馈系统，控制器就必须选择反作用式的。 控制器的控制规律可选择比例作用或比例积分作用。 (4)控制系统的方框图（同方案一）。 * 主讲：杨明平 湖南科技大学化学化工学院 化工类各专业 自动控制系统基本概念 1. 自动控制系统主要由哪些环节构成？ 答：自动控制系统主要由检测和变送、控制器、执行器及被控对象四个环节构成。 2. 图1－17所示为一反应器温度控制系统示意图。A、B两种物料进入反应器进行反应，通过改变进入夹套的冷却水流量来控制反应器内的温度不变。试画出该温度控制系统的方块图，并指出该系统中的被控对象、被控变量、操纵变量及可能影响被控变量的干扰是什么？ 控制器 执行器 被控对象 检测、变送 给定值 x z f y 偏差 p q － 被控对象：反应器；被控变量：反应器内的温度 操纵变量：冷却水的流量 可能的干扰：A、B两物料的流量、温度及浓度；冷却水的温度及压力；搅拌器的搅拌速度；环境温度等。 3.最大偏差、余差及衰减比的定义及其设置的目的。 答：最大偏差就是过渡过程中被控变量偏离给定值的最大幅值。 它不能超出工艺规定的被控变量短暂的最大值，否则会影响产品质量或引起事故。因而该品质指标是为说明系统的可靠性而设立的。 余差就是过渡过程结束后被控变量的新稳态值与给定值之差。显然，它是为说明系统的准确性而设立的。 衰减比就是振荡过程前后相邻两个波的峰值之比。用它可以判断振荡过程的衰减程度。可见，衰减比是为了说明系统的稳定性而设立的。 4、图1－16为某列管式蒸汽加热器控制流程图。试分别说明图中PI－307、