过程仪表复习题库

填空（共20分，每空1分）

1. 按功能分过程仪表分为： 、 、 、 。

2. 把工艺参数转换成标准统一信号的装置叫（ ）。变送单元的品种有：（ 、 、 、 、 ）

变送器等。

3. 被控对象是指（ ）。

4. 调节器（或称控制器）是将（ ）与给定信号进行比较，按偏差控制执行器的动作，使测量值

与给定值（ ）

5. 气动信号的标准是（ ）

6. 电动信号的标准分别是：（ 或 ）

7. 电动式仪表中要解决的关键问题是什么？： 。

8. 两线制信号的标准是什么？ 。

9. 两线制的信号是电流信号还是电压信号？ 。

10. 过程控制中电压信号的标准是 。

11. 采用两线制所具备的条件是（ 和 。）

12. 变送器是 。

13. 常用防爆安全栅有：（ ）

14. 安全栅的作用：既（ ）又（ ），以确保系统的本安防爆性能。

15. 模拟调节器的优点是：（ ， ， 。）

16. 模拟调节器的缺点是：（ ， ， 。）

17. 在PID调节器中，当最终变化量（∞）和比例增益一定时，积分增益I越大时，余差（ ），

YKPK

控制精度越高

18. 比例度是比例增益的倒数。比例度越小，系统控制越强，但并不是越小越好。比例度减小将使

系统稳定性变差，容易产生（ ）。

19. 积分饱和对系统的影响是（ ）

20. 常用防止积分饱和的方法有：1).在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时 ，（ ） 。2).

在控制器输出达到输出范围上限值或下限值时，使积分作用输出（ ）

21. 执行器是一种将 能转换为 能的装置。

22. DCS的主要特征是它的（ ）和（ ）。

23. DCS系统通常由 、 和 三部分组成。

24. DCS系统通常由控制站（下位机）、操作站（上位机）和过程通讯网络三部分组成：控制站完

成 、 及 的作用；操作站完成生产过程信息的 、 和 等作用；过程

通讯网络用于实现操作站与控制站的连接，完成 、 等传输。

25. DCS软件应包括四部分，分别是 、 、 和 。

26. 二线制传输方式是指（ ）导线同时传输变送器所需的（ ）和变送器的（ ）；热

电阻温变与热电阻的连接用（ ）根导线。

27. 构成一个安全火花型防爆控制系统必须有（ ）和（ ）。

28. 工业常用的控制规律有（）、（）、（）和（）。

29. 执行器按所驱动的能源来分，有（ ）、（ ）、（ ）三大类。

30. 所谓安全火花是指这种火花的 ，它不能使爆炸性混和物发生爆炸。利用这一原理实现安

全防爆的仪表称（ ）又称（ ）。

31. 气动单元组合仪表传递的信号是（ ）的气压信号，其气源压力为（ ）；DDZ-Ⅲ型仪表

传送的信号是（ ）电流信号

32. 防爆型仪表可分成隔爆型和 。

33. 智能仪表的能源信号是24V，标准传输信号是 mA。电Ⅲ仪表的能源信号是 ，标准传输信

1

号是 。

34. 电气转换器是将 信号转换为 信号的设备。

35. 在PID控制器中，比例度越 系统越稳定；积分时间越 ，积分作用越强；微分时间越 ，

微分作用越强。

36. 手动操作是由手动操作电路实现的，手动操作电路是在比例积分电路的基础上附加 和

来实现的。

37. DDZ-Ⅲ型控制器有 、 和 三种工作状态。

38. 执行器按所驱动的能源来分，有 、 、 三大类。

39. 常用的安全栅有： 和 。

40. 气动阀门定位器是按 原理工作的，具有 的作用。

41. 电气阀门定位器是按 原理工作的，即具有 的作用，又具有 的作用。

42. 输入回路中从现场到控制室之间的传输信号是 信号。

43. 常用的测温元件是 和 。

44. 一个简单的调节系统由_调节对象、变送器、调节器及调节阀__四大部分组成。

45. 电动Ⅲ型仪表采用_24VDC 供电，现场传输信号为___4-20mADC ，控制室传输信号为

1-5VDC。

46. 将调节器的比例度P由100％升到200％，其系统稳定程度 。

47. 定值调节系统是按 进行调节的，是 环调节。

48. 理想的调节过程衰减比为 。

49. 测量一个电路的电流，电流表必须和这个电路 ，为了使电流表的接入不影响电路的原始

状态，电流表本身的内阻抗应尽量 。

50. 调节阀按其能源形式可分为 、 、 _三种。

51. 最大偏差是指被调参数在过渡过程中偏离 的最大幅度。

52. 本质安全型仪表的特点是仪表在正常状态下和故障状态下，电路、系统产生的火花和达到的温

度都不会引起 发生爆炸。

53. 调节器的比例度越大，则放大倍数（ ），调节作用就（ ），余差也（ ）。

54. 集散控制系统按照其功能可分为4级；分别为_______、__________ 、______、_______。

55. .理想的调节过程衰减比为__________。

56. 测量一个电路的电流，电流表必须和这个电路________，为了使电流表的接入不影响电路的原

始状态，电流表本身的内阻抗应尽量___ ______。

57. .最大偏差是指被调参数在过渡过程中偏离____ _______的最大幅度。

58. .电动Ⅲ型仪表采用___ ______供电，现场传输信号为________，控制室传输信号为

__________。

59. 输入回路中从现场到控制室之间的传输信号是_________信号。

60. 在PID控制系统中， I的作用主要是_____________，它一般不单独使用的原因是_____ ___。

61. 在PID调节系统中，比例系数KP的确定比微分系数KI和积分系数KD更重要，因为 。

62. 积分分离PID与变速积分PID的根本区别是： 。

63. 自动调节系统主要由 、 、 和 四大部分组成。

64. 自动调节系统按调节器具有的调节规律来分，通常有 等调节系统。

65. 采用直流电流信号传输时，多个接收仪表可以采用 法；接收仪表的输入内阻 。

66. 在模拟式仪表中，要实现远距离传送可采用 信号传送。

67. 为了提高抗干扰能力，传送数据应采用 信号。

68. 模拟调节器的优点是： 。

69.

2

名词解释(每题4分，共20分)

1.流量系数C

流量系数C：流量系数C的定义为:在控制阀全开, 阀两端压差为100kPa, 流体密度为1g/cm3

时，流经控制阀的流体流量 (以 m3/h 表 示 )。

2.“虚短”

“虚短”；差模输入电压为零，即Ud＝0；

3.“虚断”

“虚断”；输入端输入电流为零，即ii＝0。

4.控制规律：

控制规律，就是指控制器的输出信号与输入信号之间随时间变化的规律。

5.反作用执行机构

反作用执行机构:当来自控制器或阀门定位器的信号压力增大时， 阀杆向下动作的叫正作用

执行机构 (ZMA 型)；当信号压力增大时，阀杆向上动作的叫反作用执行机构 (ZMB 型)。

6.零点迁移

零点迁移是为了保证变送器的在不同的输入范围时其输出仍是标准信号；零点迁移有正迁移

和负迁移。

7.零点调整

零点调整是使变送器输出信号的下限值y与测量范围的下限值x相对应,即在x=0时，使

minminmin

Y=y。

min

8.量程调整

量程调整是使变送器输出信号的上限值y与测量范围的上限值x相对应。

maxmax

9.信号制

信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。

10.调节规律

11.控制点

选择

1. 下列哪种调节器可消除余差?（ ）

A、比例调节器 B、比例微分调节器 C、比例积分调节器

2. 下列哪种调节规律调节结果容易存在余差?（ A ）

A、比例调节 B、比例积分微分调节 C、比例积分调节

3. 比例度越小，余差就越（ ）

A. 越大 B. 越小 C. 不变

4. 积分时间越大，积分作用就越（ ）

A. 越大 B. 越小 C. 不变

5. 具有“超前”调节作用的调节规律是 （ ）

A、 P B、PI C、PD D、 两位式

6. 某压力变送器的输出是电流信号。它相当于一个（ ）。

A 受压力控制的电压源 B 受压力控制的电流源

C 受电压控制的电流源 D 受电流控制的电压源

7. 常用的系统过渡过程形式是 （ ）

A、衰减振荡过程 B、非振荡衰减过程 C、等幅振荡过程

3

8. 热电偶供电为：（ ）

A、直流 B、交流 C、三相交流 D、不供电

9. 执行器的正作用是指（ ）。

A 控制信号增大，执行器开度减少 B 控制信号增大，执行器开度增大

C 控制信号减小，执行器开度减少

10. 调节阀的气开、气关型式应根据下列哪个条件来确定?（ ）

A、生产的安全 B、流量的大小 C、介质的性质

11. 调节器的反作用是指（ ）。

A．测量值大于给定值时，输出增大 B. 测量值大于给定值时，输出减小

C．测量值增大，输出增大 D. 测量值增大，输出减小

12. 构成自动调节系统需要满足下列哪个条件?（）

A、开环负反馈 B、闭环负反馈 C、闭环正反馈

13. 下列哪种调节器可消除余差?（）

A、比例调节器 B、比例微分调节器 C、比例积分调节器

14. 下列哪种调节规律调节结果容易存在余差?（ ）

A、比例调节 B、比例积分微分调节 C、比例积分调节

15. 比例度越小，余差就越（ ）

A. 越大 B. 越小 C. 不变

16. 积分时间越大，积分作用就越（ ）

A. 越大 B. 越小 C. 不变

17. 仪表的变差不能超出仪表的（）

A、相对误差 B、引用误差 C、允许误差

18. 测量某设备的温度, 温度为400℃, 要求（引用）误差不大于4℃，下列哪支温度计最合适?（C ）

A .0～600℃ 1.5级 B. 0～1500℃ 0.5级 C. 0～800℃ 0.5级 D. 0～400℃ 0.2级

A: (600-0)*1.5%=8℃ B:7.5℃ C:4℃ D:0.8℃

19. 仪表的精度级别指的是仪表的( )

A 引用误差 B. 最大误差 C.允许误差 D. 引用误差的最大允许值

20. 下列说法正确的是（ ）

A 回差在数值上等于不灵敏区 B 灵敏度数值越大则仪表越灵敏

C 灵敏限数值越大则仪表越灵敏

21. 在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能（）。

A．采用增量型PID调节 B．采用带死区的PID调节

C．采用PI调节 D．采用I D调节

22. 引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中,不正确的是（）。

A．偏差的正、负决定调节作用的方向 B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱

C．偏差为零，调节作用为零 D．偏差太大，调节失效

23. 关于现场总线控制系统，下面的说法中，不正确的是()。

A．省去了DCS中的控制站和现场仪表环节

B．采用纯数字化信息传输

C．只有同一家的FCS产品才能组成系统

D．FCS强调“互联”和“互操作性”

24. 关于比例调节，下面的叙述中不正确的是( )。

A．比例调节作用比较强 B．比例调节作用的强弱可调

C．比例调节可消除一切偏差 D．比例调节作用几乎贯穿整个调节过程

4

25. 在PID调节系统中，若想增强微分作用，正确的做法是( )。

A．加大系数T B．加大系数K

IP

C．加大系数K D．加大系数T

I

26. 在计算机控制系统中，T的确定十分重要，原因是( )。

A．T太大，系统精度不够 B．T太大，积分作用过强

C．T太小，微分作用太强 D．T太小，积分作用过弱

27. 在实际应用中，PID调节可根据实际情况调整结构，但不能( )。

A．采用增量型PID调节 B．采用带死区的PID调节

C．采用PI调节 D．采用ID调节

28. 当系统有阶跃信号输入时，微分项急剧增加，易引起振荡，解决的措施是( )。

A．加大采样周期 B．减小偏差量

C．在本次PID调节量中适当(由程序员定)加入前次微分调节量

D．在本次PID调节量中加入a倍前次微分调节量

29. 关于PI调节系统，下列叙述正确的是( )。

A．P调节中，系数KP足够大，P作用就不会残留静差

B．I作用随时间的增长而加强，只要时间足够长，静差一定会消除

C．P的作用可以贯穿整个调节过程，只要偏差在，调节作用就在

D．PI调节有时也会留有静差

30. 引起调节的根本原因是偏差，所以在下列说法中，不正确的是( )。

A．偏差的正、负决定调节作用的方向

B．偏差的大、小决定调节作用的强、弱

C．偏差为零，调节作用为零

D．偏差太大，调节失效

31. 手动后援是自动控制系统中常见的环节，当系统出现问题时，立刻投入手动，( )用手动的方

式、通过模拟量进行控制。

A．从手动／自动切换点开始 B．从自动浮动切换点开始

C．从零开始启动系统 D．从2.5V(中点)开始启动系统

32. 调节系统中调节器正反作用的确定是依据（ ）

A.生产的安全性 B.实现闭环回路的负反馈 C.系统放大倍数恰到好处

33.

判断对错

1． 比例带越小，控制器的放大倍数越小。（）

2． 积分控制器的输出值取决于偏差值的大小。（）

3． 比例带越大，静差则越小。( )

4． 比例控制器是一个放大倍数可调的放大器。( )

5． 时间对比例控制器的控制规律有很大影响。（）

6． 在分析自动控制系统时，比例控制作用的范围和强弱是用比例带来衡量的。( )

7． 使用比例控制器不可能做到无静差。( )

8． 积分控制作用的结果是消除静差。( )

9． 微分控制器可以单独使用。（）

10. 对一个固定的偏差来说，微分输出为0。( )

11. 比例度就是放大倍数。（）

12. 12. PID调节器的三个重要参数是比例度，积分时间，微分时间。( )

13. 安全栅与变送器配合使用的叫输出式安全栅。（ ╳ ）

14. 为了消除余差，应引入微分调节作用来克服。（）

5

15. 当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定。（）

16. 比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比。（）

17. 在PID调节系统中，积分I的作用是消除静差，所以积分分离PID不能消除静差（ ）。

18. 为了消除余差，应引入微分调节作用来克服。（）

19. 当调节过程不稳定时，可增大积分时间或加大比例度，使其稳定。（）

20. 比例调节过程的余差与调节器的比例度成正比。（）

21. 比例度就是放大倍数。（）

简答（共20分，每空1分）

1. 过程仪表的作用是什么？

2. 控制器的作用是什么？

3. 执行器的作用是什么？

4. 分别叙述过程仪表的分类方法。

5. 单元组合式仪表中，分为哪些单元？作用

6. 简述过程仪表中使用直流信号传输的优点：

7. 两线制的信号的下限为什么是4mA，而不是0？

8. 气动仪表有何特点？

9. 控制仪表和控制系统有什么关系？

10. 什么是信号制？控制系统仪表之间采用何种连接方式最佳？为什么？

11. 防爆仪表与易燃易爆气体或蒸汽之间有何对应关系？

12. 怎样才能构成一个安全火花型防爆控制系统？

13. 对于采用单个放大器的仪表一般如何着手进行分析？

14. 仪表中常用到哪四种运算放大器电路？各有哪些特点？

15. 对于采用运算放大器构成的仪表，一般如何着手进行分析？

16. 仪表的一般分析步骤是什么？

17. 通讯的信号制式有电压信号和电流信号。当采用电压信号时，对接收仪表的要求是什么？

模拟仪表中，要实现远距离传送应采用电流信号，控制室内各个一般之间采用电压信号。

在采用电压通讯方式时，接受仪表采用并联接法，接受仪表的输入阻抗越大越好（为什么？），

18. 通讯的信号制式有电压信号和电流信号。当采用电流信号时，对接收仪表的要求是什么？

19. 在采用电流通讯方式时，接受仪表采用串联接法，接受仪表的输入阻抗越小越好，为什么？

20. 采用两线制所具备的条件是什么？

21. 电动式仪表有何优点？

22. 模拟式仪表的特点是什么？

23. 简述气动薄膜调节阀工作原理及其构成。

24. 试阐述调节作用与干扰作用对被调参数的影响，以及两

者之间的关系？

25. 在右图（b）上画出调节器的输出变化曲线。已知调节

器为正作用，PI调节规律，Kp=1，Ti=1，偏差输入见图

（a）所示。

26. 何为数字仪表？

27. 什么是变送器？

28. 变送器的作用是什么？

6

29. 什么是两线制电流变送器? 什么是两线制?两线制有什么优点?

30. 电流变送器的4-20mA输出如何转换?

31. 电流输出型与电压输出型有哪些优劣比较?

32. 4～20mA电流输出型到接口一般有哪些处理方法?

33. 什么是两线制电流变送器的6大全面保护功能：

34. 变送器主要包括哪些仪表？各有何用途？

35. 变送器是基于什么原理构成的？如何使输入信号与输出信号之间呈线性关系？

36. 何谓零点迁移？为什么要进行零点迁移？零点迁移有几种？

37. 何谓量程调整和零点调整？

38. 电容式、扩散硅式、电感式、振弦式差压变送器与矢量机构式差压变送器相比有什么优点？

39. 电容式差压变送器如何实现差压-位移转换？差压-位移转换如何满足高精度的要求？

40. 电容式差压变送器如何保证位移-电容转换关系是线性的？

41. 对于不同测量范围的1151电容式差压变送器，为什么整机尺寸无太大差别？

42. 简述扩散硅式、电感式、振弦式差压变送器力-电转换的基本原理。

43. 温度变送器接受直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时应该有哪些不同？

44. 采用热电偶测量温度时，为什么要进行冷端温度补偿？一般有哪些冷端温度补偿方法？

45. 采用热电阻测量温度时，为什么要进行引线电阻补偿？一般有哪些引线电阻补偿方法？

46. DDZ-III热电偶温度变送器是怎样对热电偶的非线性进行补偿的？

47. 工业上常用控制器的控制规律有哪几种？

48. 在模拟控制器中，一般采用什方式实现各种控制规律？

答：可以用负反馈放大器来实现。其原理组成如图所示。

放大器K

ε

K

U

o

U

r

U

i

U

f

F

R

1

U

f

R

2

图a负反馈放大电路图 图b负反馈放大电路方框图

由图可知：



UUUFU

iff

O

UK

0



根据上述三个关系式可求得输出与输入的关系为：

U

0

K



U1FK

i

当放大器的放大倍数足够大时， FK>>1, 则上式分母中的1可忽略不计，上式可近似表示为：

7

U

0

1

K

'

UF

i

这就是说，只要放大器的放大倍数足够大，那么在引入负反馈构成闭环后，其闭环放大

倍数K′就只与反馈系数F有关。而反馈系数就是前面分析的分压系数，这样就实现了比例

控制规律。由于闭环放大倍数K′与反馈系数F成倒数关系，即后者衰减，前者放大，或者

是，后者为除的关系，则前者就是乘的关系。换句话说，两者之间互成逆运算关系。由此得

到了启发，若要闭环放大器起积分运算作用，它的反馈电路应是微分运算电路。反之，要得

到微分运算关系的放大电路，其反馈电路应该用积分电路。

49. 试述DDZ—Ⅲ型控制器的功能。

50. 基型控制器由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？

51. DDZ—Ⅲ型控制器的输入电路为什么要采用差动输入方式？为什么要进行电平移动？

52. DDZ—Ⅲ型控制器有哪几种工作状态？什么是软手动状态和硬手动状态？

53. 什么是控制器的无扰动切换？DDZ—Ⅲ型控制器如何实现“手动/自动”无扰动切换？为什么从

软手动方式向硬手动方式切换需要事先平衡？

54. 什么是本质安全防爆？

55. 本质安全型防爆仪表的设计方法是：（防爆的方法）

56. 常用防爆安全栅有几种？

57. 安全栅的作用：

58. 模拟调节器的特点是什么？

59. 何为积分时间？

60. 何为积分增益？积分增益的大小对系统有何影响？

61. 控制器的作用？

62. 何为比例度？ 比例度与系统稳定性的关系是什么？

63. 模拟PID调节器的基本组成及各个部分的作用是什么？

64. PID调节电路的由三个独立的电路串联或并联构成的（画图F4-12/F4-15）。串联或并联特点？

65. 在PID调节电路中，怎样实现参数的调节？

66. 微分先行模拟调节器原理图，说明其特点？(P59 F4-14 及文字部分）

67. 微分作用的特点：

68. 什么是微分时间常数?：

69. 什么是微分增益？

70. 什么是积分饱和，其危害是什么？

71. 常用防止积分饱和的方法有哪些？

72. 数字调节器的优点是什么？

73. 什么是不完全微分？为什么采用不完全微分？

74. 什么是积分分离PID控制？

75. PID参数整定方法有几种？简要说明。

76. 叙述临界比例度法参数整定方法及过程。

77. 执行器分类：（气动执行器、电动执行器、液动执行器。）各自特点？

8

78. 安全栅有哪些作用？

79. 说明齐纳式安全栅的工作原理。

图5.1 齐纳式安全栅原理图

80. 说明检测端安全栅和操作端安全栅构成及基本原理。

81. 执行器在过程控制中起什么作用？常用的电动执行器与气动执行器有何特点？

82. 执行器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？

83. 简述电动执行器的构成原理，伺服电机的转向和位置与输入信号有什么关系？

84. 伺服放大器是如何控制电机的正反转？

85. 确定调节阀的气开、气关作用方式有哪些原则？试举例说明。

86. 直通单、双座调节阀有何特点，适用于哪些场合？

87. 什么是调节阀的可调比？串联或并联管道时会使实际可调比如何变化？

88. 什么是调节阀的流通能力？确定流通能力的目的是什么？

89. 什么是调节阀的流量特性？什么是调节阀的理想流量特性和工作流量特性？为什么说流量特性

的选择是非常重要的？

90. 为什么要使用阀门定位器？它的作用是什么？

91. 电/气转换器原理（图）及说明

92. 阀门定位器原理（图）及说明

93. 集散控制系统的基本设计思想及特点

基本设计思想：1）、为保证系统的可靠性，使一个或多个控制器能作为一个独立系统运行；

能带来完成数据采集、信号处理、计算、输出等功能。

2）、管理的集中性，以网络为基础，完成操作、显示、管理协调等。

特点：可靠性----分散控制、分散危险。

协调性----监控计算机通过网络协调完成复杂的控制和管理功能；信息共享

灵活性----各模块相对独立，组态方便

实时性----通过人机接口和I/O，对过程实时采集、纪录分析、监控、操作控制、

参数修改、故障排除等。

它采用危险分散、控制分散，而操作和管理集中的基本设计思想，多层分级、合作自治的结

构形式。

DCS的主要特征是它的分散控制和集中管理

94. DCS基本控制器的功能？

在DCS中，FCU（现场控制单元）具有如下功能：

①完成来自变送器的信号的数据采集，有必要时，要对采集的信号进行校正、非线性补偿、单

位换算、上下限报警以及累计量的计算等。

②将采集和通过运算得到的中间数据通过网络传送给操作站。

③通过其中的软件组态，对现场设备实施各种控制，包括反馈控制和顺序控制。

9

④一般现场控制单元还设置手动功能，以实施对生产过程的直接操作和控制。现场控制单元通

常不配备CRT显示器和操作键盘，但可备有袖珍型现场操作器，或在前面板上装备小型开关

和数字显示设备。

⑤现场控制单元具有很强的自治能力，可单独运行。

95. DCS系统通常由控制站（下位机）、操作站（上位机）和过程通讯网络三部分组成：

控制站完成数据采集、处理及控制的作用；操作站完成生产过程信息的集中显示、操作和

管理等作用；过程通讯网络用于实现操作站与控制站的连接，完成信息、控制命令等传输。

96. 总线型网络结构的特点：

其特点是现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备

中，实现现场控制，而现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。

97. 网络传输的介质有哪些？其应用时应考虑什么问题？

主要有：屏蔽双绞线；同轴电缆；光纤

按速度相比：屏蔽双绞线<同轴电缆<光纤

按可靠性相比：屏蔽双绞线<同轴电缆<光纤

按价格相比：屏蔽双绞线<同轴电缆<光纤

双绞铜芯电缆，其最大允许的长度与数据传输速率是直接相关的。

更长的距离或在电磁干扰很大的环境下应用时，可使用光纤导体（塑料和玻璃）传输。

98. 简述DCS的特点及其发展趋势。

答：DCS的特点有：①集散控制系统采用层次化体系结构；②集散控制系统具有多样化控制

功能；③集散控制系统操作简便、系统扩展灵活；④集散控制系统可靠性高、维护方便；⑤集散

控制系统采用局部网络通信技术

DCS的发展趋势是：①向开放式系统发展；②采用智能仪表，使控制功能下移；③集散控制

系统与PLC功能相互融合；④现场总线集成于集散控制系统。

99. DCS的硬件体系主要包括哪几部分？

答：从DCS的层次结构考察硬件构成，最低级是与生产过程相连的直接控制级，在不同的

DCS中，直接控制级所采用的装置结构形式大致相同。这一级实现了DCS的分散控制功能，所采

用的装置又称分散控制装置，由安装在控制机柜内的标准化模件组装而成，主要由现场控制站、

工程师站和操作员站组成；而生产管理级、经营管理级都是由功能强大的计算机来实现的，没有

更多的硬件构成。

100. DCS的现场控制站一般应具备哪些功能？

答：现场控制站是DCS实现数据采集和过程控制的重要站点，一般安装在靠近现场的地方，

以消除长距离传输的干扰。主要完成数据采集、工程单位变换、控制和联锁算法、控制输出、通

过系统网络将数据和诊断结果传送到系统服务器等功能。

101. DCS操作员站的典型功能一般包括哪些方面？

答：DCS操作员站的典型功能一般包括：显示功能、报警功能、操作功能、报表打印功能、

组态和编程功能。

102. DCS软件系统包括哪些部分？各部分的主要功能是什么？

答：DCS软件系统包括系统软件、应用软件、通信软件和组态软件。系统软件为用户提供高

可靠性实时运行平台和功能强大的开发工具；应用软件应完成实时数据库、网络管理、日志生成、

历史数据库管理、图形管理、历史数据趋势管理、记录报表生成与打印、人机接口控制、控制回

路调节、参数列表、串行通信和各种组态等；通信软件接收来自其它系统的通信数据，进行校验、

分解数据包，并将数据发送到系统服务器；从系统服务器取得数据，按照协议组织数据包发送到

其它计算机系统或进行远程发送。组态软件为用户提供相当丰富的功能软件模块和功能软件包，

10

控制工程师利用组态软件，将各种功能模块进行适当的“组装连接”（即组态），十分方便地生

成满足控制系统要求的各种应用软件。

103. DCS应用系统组态过程主要包括哪几个步骤？

答：DCS应用系统组态过程主要包括：前期准备、建立目标工程、系统设备组态、数据库组

态、算法组态、图形、报表组态、编译生成和系统下装8个步骤。

104. DCS软件应包括几部分，分别叙述系统软件和应用软件的功能

报警检测、输入、输出

系统

软件

DCS

软件

系统

应用

软件

通信

软件

组态

软件

现场控制站

应用软件

实时数据库

连续过程控制

顺序控制

历史数据存储

操作站

应用软件

过程画面显示和管理

报表打印和管理

人机接口

DCS软件系统

DCS的控制功能用组态软件生成，由现场控制单元实施。

为了有效地实现各类工业对象的控制，控制算法库中还包括下列一些模块：

自动/手动切换模块 、 线性插值模块 、 非线性模块 、 变型PID模块 、 平衡输

出模块 、 执行器模块 、 逻辑模块

应用软件应完成如下功能：实时数据库、网络管理、历史数据库管理、图形管理、历史数

据趋势管理、数据库详细显示与修改、记录报表生成与打印、人机接口控制、控制回路调节、

参数列表、串行通信和各种组态等。

105. 单回路过程调节系统的组成（会画框图），说明其工作过程。

106. 某DDZ-Ⅲ 型差压变送器输入信号从20KPa变化到60KPa，输出信号相应从最小变化到最

大。若输出信号从30KPa变化到40KPa，其输出应从多少变化到多少？

107. 热偶、热阻温度变送器的基本组成有何不同？

108. 信号转换器的作用是什么？有哪些常见类型？

109. 在调节器中，比例度、积分时间、微分时间的大小对系统有何影响？

11

110. 画出PID作用的阶跃响应。.

111. 调节器如何实现手动、自动的无扰动切换

112. PID控制规律，比例度、积分时间、微分时间对调节规律的影响

113. 现场总线的定义是什么？

114. 现场总线有哪些优势？

115. 什么是FCS？ FCS有哪些特点？

116. DCS与FCS的主要区别是什么？

117. 什么叫协议？什么叫标准？

118. 现场总线网络采用什么样的拓扑结构？

119. 双绞线为什么能减小电磁干扰？

120. 控制系统仪表之间采用何种连接方式最佳？为什么？（15分）

121. 温度变送器接受直流毫伏信号、热电偶信号和热电阻信号时应该有哪些不同？（15分）

122. 基型控制器由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？（15分）

123. 试述工业常用的控制规律及其特点。

124. 简述基型控制器自动、软手动、硬手动之间的无扰动切换关系

125. 试述DDZ-Ⅲ型控制器的功能。

126. 试述数字式控制器的特点

127. 试述热电偶温度变送器的工作原理。

128. 简述基型控制器自动、软手动、硬手动之间的无扰动切换关系

129. 电容式差压变送器的工作原理。

130. 在PID调节中，积分和微分环节的作用是什么？能写出微分方程。

131. 偏差反馈型积分限幅电路 工作原理

答：图所示为偏差反馈型积分限幅电路．图中上半部分为调节器的比例、比例积分及输出电路，

下部分为积分限幅电路，VH为输出上限设定电压，VL为下限设定电压，它们对VB基准电平均

为负电压。

当输出yO3在上下限设定电压范围内，即VL时，隔离二极管VDI，VD2均不导通，积分

限幅电路不起作用，调节器对输入偏差信号按PI作用进行运算。

C

M

UC

O2

I

R

I

U

B

R

VTU

1

ST

UF

B

VD

2

VD

1

U

O5

IC

5

+

-

RR-U-U

11

5

5

U

B

IC

6

+

-

U

B

T

6

F

6

R

1

基型调节器

积分反馈型积分限幅电路

FU

T

-

IC

3

+

O3

HL

R

1

B

VD

3

VD

4

U

O6

当输入超过上限，即VO3≥|VH|时，IC4同相端电压为正值，输出正向饱和电压VB，驱使VD1

导通，通过电阻加到IC3同相输入端。因输出VO3超过上限，VO2必定为负极性信号，VB与VO2

极性相反，由于IC4的开环增益很高，因此VB为很强的负反馈信号，它迫使VO3保持在VH附

12

近。此时，IC5输出也为正信号，VD2截止，此路断开。

当输出VO3小于下限VL时，即VO3，VD2导通，C点电压VC为负值，而此时的VO2必定为

正极性信号．因此VC亦为很强的负反馈信号，它迫使VO3在VL附近工作。

总之，这种线路的特点是在输出达到上限(或下限)时，将一个很强的负反馈信号VB(或VC)作用

到同相跟踪电路IC3的同相输入端上，由于此反馈电压的极性总是与偏差VO2的极性相反的，

从而起到抵消偏差对PI电路的作用，达到限幅和防止积分饱和的目的。

132. 数字调节器的系统的组成：只画出单回路的框图即可。

生

产

过

程

测量变送 输入通道

计

算

机

执行器输出通道

DDC系统框图

显示

打印

报警

133. 写出位置、增量型数字PID离散表达式。

134. 报警电路

135. 输出限幅电路



TsTTT

DDD

YK(1)X(12)XX

nPnn1n2



TTsTsTs

I



R

2

R

1

R

1

R

1

R

1

R

1

C

VT

2

IC

9

VT

1

K

R

1

R

3

U

p

IC

10

R

1

U

c

U

b

R

4

U

ps

U(10V)

B

U

O2

C

M

-

IC

3

+

U

B

e

+24V

VD

1

VT

3

C

I

R

I

U

O3'

U

O3

输

出

电

路

I

0

R

L

13

VT

1

cc

b

b

e

VT

2

7V

136. 下图为电压—电流转换电路。试说明各个主要元件的作用，并写出输出/输入关系表达式。

答：1）.元器件作用：W1用来调节电路的迁移（零点调整）；W2用来调整反馈量的大小，即电

路的灵敏度；三极管起电流放大作用；R5、R6起限流作用；Rf为采样电阻；RL为负载。

2）设负载上的电压为VL、采样电压为V0=I0*Rf

则 VF=(Vi-VL)/2+VL VT=(Vb-V0-VL)/2+V0+VL

由 VF=VT 得

(Vi-VL)/2+VL=(Vb-V0-VL)/2+V0+VL

Vi=Vb+V0= Vb+I0Rf

I0=(Vi-Vb)/Rf

3）由上式分析： 当Vi=1~5V时，同时调整Vb和Rf，可以得到4~20mA的电流输出。而与

三极管参数无关。

14

137. 什么叫做保护接地？

答：在用电仪表、电气设备的金属部分，由于绝缘损坏等意外事故可能带危险电压的情况下，

为了防止这种电压危及人身安全而设置的接地，称为保护接地。

138. 哪些装置应进行保护接地？

答：应进行保护接地的有：仪表盘及底座、用电仪表外壳、配电箱、接线盒、汇线槽、导线管、

铠装电缆的铠装护层等。

139. 什么叫做工作接地？

答：为保证仪表精确度和可靠安全地工作而设置的接地，称为仪表系统的工作接地。

140. PID调节系统中，微分调节起何作用？为什麽在有些系统中采用不完全微分算式，它与常

规算式有哪些区别？

答：微分的作用是加快调整速度。由于微分只存在于瞬间，因而有时会使系统产生震荡，

而使调节品质下降。为了避免震荡，在一些系统中采用不完全微分算法，它的基本思想是使微

分作用漫漫减弱，以避免由于微分突然下降到0而产生震荡。

141. 手动后援是控制系统中的一个环节，在系统运行时它有何作用？在手动与自动之间进行切

换时要求什麽？

. 答：手动后援是控制系统中的一个环节，对于连续工作的系统，当自动调节出现问题时，

可暂时用手动的办法维持工作，待问题解决后，再恢复自动控制，保证工作的连续性。在手动

与自动之间进行切换时要求尽量平稳，最好是无扰动切换。

142. 在PID调节器中系数、、各有什么作用？它们对调节品质有什么影响？

143. 什么是数字PID位置型控制算法和增量型控制算法？试比较它们的优缺点。

144. 有哪几种改进的数字PID控制器？

145. 简述扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。

k

p

k

i

k

d

146. 试简述位置式PID和增量式PID适用对象.

147. 试简述如何防止积分整量化误差。

148. 在PID调节中，系数K,……等各有什么作用？他们对调节品质有什么影响？

149. 在PID调节其中，积分项有什么作用？

150. 在数字PID中，采样周期是如何确定的？它与哪些因素有关？对调节品质有何影响？

151. 位置型PID和增量型PID有什么区别？他们各有什么优缺点？

152. 在自动调节系统中，正、反作用如何判定？在计算机中如何实现？

153. 积分饱和现象是如何产生的？如何消除？

154. 是否需要添加手动后援，为什么？

155. 有哪几种改进的数字PID控制器？

156. 采样周期的选择需要考虑那些因素？

157. 简述扩充临界比例度法、扩充响应曲线法整定PID参数的步骤。

158. 手动后援是控制系统中的一个环节，在系统运行时它有何作用？在手动与自动之间进行切

换时要求什麽？

15

159. 在阶跃扰动作用下，控制系统的过渡过程有哪几种形式? 其中哪些形式能基本满足控制要

求？

160. 什么是自动控制系统的过渡过程?在阶跃扰动作用下，其过渡过程有哪些基本形式?哪些过

渡过程能基本满足控制要求?

161. 衰减振荡过程的品质指标有哪些?各自的含义是什么?

162. 用阶跃响应曲线分析控制器的比例积分控制规律？（10分）

V

o1

V

o3

AV

3o2

t

C

I

V

o2

C

M

t

163. 试述比例微分电路的工作原理（用数学表达

式和阶跃响应曲线相结合的方式）（10分）

V=1/a*V

F02

V=aV

02F

t=0,V=VV=aV

TO102o1

t=∞,V=1/n*V

TO1

V=a/n*V

02o1

T=T/K

DD

164. 用阶跃响应曲线分析控制器的比例微分控制规律？（10分）

16

165. 试述比例积分电路的工作原理（用数学表达式和阶跃响应曲线相结合的方式）（10分）

VVVidd

CMF03tt

VVd

0302t

1

C

2fC



M

VVV

020203

I

1

C

M

2fC



I

11

V

02



CCR

1



RC

17