串級控制知識問答

1、1什么叫串級控制系統(tǒng)?畫出一般串級控制系統(tǒng)的典型方塊圖。答：串級控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名的。它是由主、副兩個控制器串接工作的。主控制器的輸出作為副控制器的給定值，副控制器的輸出去操縱控制閥，以實現(xiàn)對變量的定值控制。2串級控制系統(tǒng)有哪些特點?主要使用在哪些場合?答 串級控制系統(tǒng)的主要特點為：(1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上，它是由兩個串接工作的控制器構(gòu)成的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)；(2)系統(tǒng)的目的在于通過設(shè)置副變量來提高對主變量的控制質(zhì)量(3)由于副回路的存在，對進入副回路的干擾有超前控制的作用，因而減少了干擾對主變量的影響；(4)系統(tǒng)對負荷改變時有一定的自適應(yīng)能力。串級控制系統(tǒng)主要應(yīng)用于：對象的滯后和時間常數(shù)

2、很大、干擾作用強而頻繁、負荷變化大、對控制質(zhì)量要求較高的場合。3串級控制系統(tǒng)中主、劇變量應(yīng)如何選擇?答 主變量的選擇原則與簡單控制系統(tǒng)中被控變量的選擇原則是一樣的。副變量的選擇原則是： (1)主、副變量間應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系，副變量的變化應(yīng)在很大程度上能影響主變量的變化；(2)通過對副變量的選擇，使所構(gòu)成的副回路能包含系統(tǒng)的主要干擾；(3)在可能的情況下，應(yīng)使副回路包含更多的主要干擾，但副變量又不能離主變量太近；(4)副變量的選擇應(yīng)考慮到主、副對象時間常數(shù)的匹配，以防“共振”的發(fā)生4為什么說串級控制系統(tǒng)中的主回路是定值控制系統(tǒng)，而副回路是隨動控制系統(tǒng)?答 串級控制系統(tǒng)的目的是為了更好地穩(wěn)定主變量

3、，使之等于給定值，而主變量就是主回路的輸出，所以說主回路是定值控制系統(tǒng)。副回路的輸出是副變量，副回路的給定值是主控制器的輸出，所以在串級控制系統(tǒng)中，副變量不是要求不變的，而是要求隨主控制器的輸出變化而變化，因此是一個隨動控制系統(tǒng)。5怎樣選擇串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的控制規(guī)律?答 串級控制系統(tǒng)的目的是為了高精度地穩(wěn)定主變量，對主變量要求較高，一般不允許有余差，所以主控制器一般選擇比例積分控制規(guī)律，當(dāng)對象滯后較大時，也可引入適當(dāng)?shù)奈⒎肿饔?。串級控制系統(tǒng)中對副變量的要求不嚴。在控制過程中，副變量是不斷跟隨主控制器的輸出變化而變化的，所以副控制器一般采用比例控制規(guī)律就行了，必要時引入適當(dāng)?shù)姆e分作用，

4、而微分作用一般是不需要的。6如何選擇串級控制系統(tǒng)中主、副控制器的正、反作用?答副控制器的作用方向與副對象特性、控制閥的氣開、氣關(guān)型式有關(guān)，其選擇方法與簡單控制系統(tǒng)中控制器正、反作用的選擇方法相同，是按照使副回路成為個負反饋系統(tǒng)的原則來確定的。主控制器作用方向的選擇可按下述方法進行：當(dāng)主、副變量在增加(或減小時)，如果要求控制閥的動作方向是一致的，則主控制器應(yīng)選“反”作用的；反之，則應(yīng)選“正”作用的。從上述方法可以看出，串級控制系統(tǒng)中主控制器作用方向的選擇完全由工藝情況確定，或者說，只取決于主對象的特性，而與執(zhí)行器的氣開、氣關(guān)型式及副控制器的作用方向完全無關(guān)。這種情況可以這樣來理解：如果將整個副

5、回路看作是構(gòu)成主回路的一個環(huán)節(jié)時，副回路這個環(huán)節(jié)的輸入就是主控制器的輸出(即副回路的給定)，而其輸出就是副變量。由于副回路的作用總是使副變量跟隨主控制器的輸出變化而變化，不管副回路中副對象的特性及執(zhí)行器的特性如何，當(dāng)主控制器輸出增加時，副變量總是增加的，所以在主回路中，副回路這個環(huán)節(jié)的特性總是“正”作用方向的。由圖可見，在主回路中，由于副回路、主測量變送這兩個環(huán)節(jié)的特性始終為“正”，所以為了使整個主回路構(gòu)成負反饋，主控制器的作用方向僅取決于主對象的特性。主對象具有“正”作用特性(即副變量增加時，主變量亦增加)時，主控制器應(yīng)選“反”作用方向，反之，當(dāng)主對象具有“反”作用特性時，主控制器應(yīng)選“正”

6、作用方向。7串級控制系統(tǒng)中主、副控制器參數(shù)的工程整定主要有哪兩種方法?答：有兩步整定法和一步整定法兩種。按照串級控制系統(tǒng)主、副回路的情況，先整定副控制器，后整定主控制器的方法叫做兩步整定法。根據(jù)經(jīng)驗直接確定副控制器的參數(shù)，只需按簡單控制系統(tǒng)參數(shù)整定的方法來整定主控制器參數(shù)的方法稱一步整定法。8均勻控制系統(tǒng)的目的和特點是什么?答：均勻控制系統(tǒng)的目的是為了解決前后工序的供求矛盾，使兩個變量之間能夠互相兼顧和協(xié)調(diào)操作。均勻控制系統(tǒng)的特點是其控制結(jié)果不像其他控制系統(tǒng)那樣，不是為了使被控變量保持不變，而是使兩個互相聯(lián)系的變量都在允許的范圍內(nèi)緩慢地變化。9簡述均勻控制系統(tǒng)的控制方案。答：以液位與流量的均勻

7、控制為例，其控制方案有簡單均勻控制與串級均勻控制兩種。從結(jié)構(gòu)上來講，簡單均勻控制與一般的液位控制系統(tǒng)一樣，串級均勻控制與一般的液位一流量串級控制系統(tǒng)一樣。其區(qū)別在于均勻控制與一般的控制系統(tǒng)目的不一樣。之所以能夠使兩個變量間的關(guān)系得到協(xié)調(diào)，是通過控制器參數(shù)整定來實現(xiàn)的。均勻控制系統(tǒng)中的控制器一般都采用純比例作用，且比例度很大，必要時才引入少量的積分作用。10什么叫比值控制系統(tǒng)?答實現(xiàn)兩個或兩個以上的參數(shù)符合一定比例關(guān)系的控制系統(tǒng)，稱為比值控制系統(tǒng)。通常為流量比值控制系統(tǒng)，用來保持兩種物料的流量保持一定的比值關(guān)系。11試簡述雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)及其使用場合。答：雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)有兩個閉合回路，分別

8、對主、副流量進行定值控制。同時，當(dāng)主流量發(fā)生變化時，通過比值控制器來改變副流量控制器的給定值，使副流量能隨主流量的大小變化而變化，始終保持一定的比值關(guān)系。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)主要適用于主流量干擾頻繁、工藝上不允許負荷有較大波動或工藝上經(jīng)常需要提降負荷的場合。12什么是前饋控制系統(tǒng)?它有什么特點?答：按擾動變化大小進行控制的系統(tǒng)稱為前饋控制系統(tǒng)。前饋控制系統(tǒng)的主要特點有：(1)前饋控制是基于不變性原理工作的，比反饋控制及時、有效；(2)前饋控制是屬于“開環(huán)”控制系統(tǒng)；(3)前饋控制使用的是視對象特性而定的“專用”控制器，又稱前饋補償裝置；(4)一種前饋作用只能克服一種干擾。13前饋控制的主要形式有

9、哪幾種?答前饋控制的主要形式有單純的前饋控制(又稱簡單前饋)和前饋一反饋控制兩種。根據(jù)對干擾補償形式的特點，又分靜態(tài)前饋控制和動態(tài)前饋控制。14前饋控制主要應(yīng)用在什么場合?答：前饋控制主要用于下列場合：(1)干擾幅值大而頻繁，對被控變量影響劇烈，單純反饋控制達不到要求時；(2)主要干擾是可測不可控的變量；(3)對象的控制通道滯后大，反饋控制不及時，控制質(zhì)量差時，可采用前饋一反饋控制系統(tǒng)，以提高控制質(zhì)量。15什么是生產(chǎn)過程的軟保護措施?與硬保護措施相比，軟保護措施有什么優(yōu)點?答：所謂生產(chǎn)的軟保護措施，就是當(dāng)生產(chǎn)短期內(nèi)處于不正常情況時，無須像硬保護措施那樣硬性使設(shè)備停車，而是通過一個特定設(shè)計的自動

10、選擇性控制系統(tǒng)，以適當(dāng)改變控制方式來達到自動保護生產(chǎn)的目的。這樣就可以減少由于停車而帶來的巨大經(jīng)濟損失。16什么是控制器的“積分飽和”現(xiàn)象?產(chǎn)生積分飽和的條件是什么？答：積分飽和現(xiàn)象是指有積分作用的控制器當(dāng)偏差總不為零時，控制器的輸出就要一直增加到最大或降低到最小。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的條件有三個：其一是控制器具有積分作用其二是控制器處于開環(huán)工作狀態(tài)，其輸出沒有被送往執(zhí)行器；其三是控制器的輸入偏差信號長期存在。在選擇性控制系統(tǒng)中，沒有被選擇器選中的控制器就有可能產(chǎn)生積分飽和現(xiàn)象。17積分飽和的危害是什么?有哪幾種主要的抗積分飽和措施?答：當(dāng)控制器處于積分飽和狀態(tài)時，它的輸出將達到最大或最小的極限值，該

11、極限值已超出執(zhí)行器的有效輸入信號范圍(對于氣動薄膜控制閥來說，其有效輸入信號范圍一般為20100kPa)。出現(xiàn)這種現(xiàn)象，對控制系統(tǒng)的工作是很不利的。因為當(dāng)需要該控制器恢復(fù)工作狀態(tài)(在取代控制系統(tǒng)中，控制器重新被選擇器選中)時，它不能馬上動作，必須待它的輸出退出飽和區(qū)，返回到執(zhí)行器的有效輸入信號范圍內(nèi)后，才能使執(zhí)行器開始動作。所以取代是不及時的，這樣會對系統(tǒng)的工作帶來嚴重的后果，甚至?xí)斐墒鹿??？狗e分飽和的主要方法有限幅法和積分切除法等。18什么是分程控制系統(tǒng)?主要應(yīng)用在什么場合? 答：分程控制系統(tǒng)就是一個控制器的輸出信號被送往兩個或兩個以上的控制閥，每個控制閥都只在控制器的某段信號范圍內(nèi)工作。

12、分程控制系統(tǒng)的應(yīng)用場合主要有：(1)用于擴大控制閥的可調(diào)范圍，改善控制品質(zhì)；(2)用于控制兩種不同的介質(zhì)流量，以滿足工藝生產(chǎn)的要求，(3)用作生產(chǎn)安全的防護措施。19什么是多沖量控制系統(tǒng)?答：所謂多沖量控制系統(tǒng)，是指在控制系統(tǒng)中，有多個變量信號，經(jīng)過一定的運算后，共同控制一只執(zhí)行器，以使某個被控的工藝變量有較高的控制質(zhì)量。多沖量控制系統(tǒng)這個名稱主要在鍋爐的給水系統(tǒng)控制中應(yīng)用比較廣泛。20什么是三沖量控制系統(tǒng)?為什么要引入三個沖量?答：三沖量控制系統(tǒng)主要是指鍋爐汽包液位控制系統(tǒng)中，分別引入汽包液位、蒸汽流量和給水流量三個信號，經(jīng)過一定的運算后，共同控制一只控制閥(給水閥)。液位信號是該系統(tǒng)的被控

13、變量，是反映鍋爐汽包工作狀態(tài)的主要工藝指標，也是為了保證鍋爐安全工作的必要指標。引入蒸汽流量信號的目的是為了及時克服蒸汽流量波動對汽包液位的影響，并有效地克服由于“假液位”現(xiàn)象而引起的控制系統(tǒng)的誤動作。引入給水流量信號的目的是為了將給水流量作為副變量，利用串級控制系統(tǒng)中副回路克服干擾的快速性來及時克服給水壓力變化對汽包液位的影響。PV測量值；SV設(shè)定值；MV輸出值；CV偏差值什么是串級調(diào)節(jié)？試舉例？答：串級調(diào)節(jié)是由主、副兩個閉合回路構(gòu)成，主副調(diào)節(jié)器串聯(lián)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，系統(tǒng)通過副調(diào)節(jié)器操縱調(diào)節(jié)器操縱調(diào)節(jié)閥動作，使副回路自動適應(yīng)不同負荷和操作條件。什么是風(fēng)開閥、風(fēng)關(guān)閥？試舉例

14、？答：在氣動調(diào)節(jié)閥的氣源出現(xiàn)故障（即壓力為0）時，閥門處于全開狀態(tài)，叫風(fēng)關(guān)閥（FO）。； ；在氣動調(diào)節(jié)閥的氣源出現(xiàn)故障（即壓力為0）時，閥門處于全關(guān)狀態(tài)，叫風(fēng)關(guān)閥（FC）。工藝參數(shù)的測量值經(jīng)變送器轉(zhuǎn)換為標準電壓或電流的模擬信號，輸入調(diào)節(jié)器，并與設(shè)定值進行比較。出現(xiàn)偏差時，調(diào)節(jié)器就會輸出一信號給電氣閥門定位器，以改變調(diào)節(jié)閥開度，使工藝參數(shù)值至設(shè)定值。79PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié)的作用是什么？答：比例的作用是增加靈敏度；積分的作用是消除余偏差；微分的作用是克服滯后。； ；比例度越大，放大倍數(shù)越小，積分時間越長，積分作用越弱，微分時間越長，微分作用越強。80何謂反作用調(diào)節(jié)器？答：當(dāng)調(diào)節(jié)器輸入為

15、正偏差（DV-SV>；0）時，調(diào)節(jié)器輸出信號隨輸入正偏差的增大而減小，則該調(diào)節(jié)器為反作用調(diào)節(jié)器。81一臺氣動薄膜調(diào)節(jié)閥，若全開形成的50%，則流過閥的流量是否也在最大流量的50%？答：不一定。要以調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)特性而定，在閥兩端壓差恒定的情況下，如果是快開閥，則流量大于50%，如果是直線閥則流量等于50%，如果是對數(shù)閥（等百分比閥）則小于50%。82在DCS上下列參數(shù)的含義分別表示什么？答：PV測量值；SV設(shè)定值；MV輸出值；CV偏差值。83下列哪種流量計不屬于壓差式流量計？（孔板流量計.噴嘴流量計.文丘里流量計.轉(zhuǎn)子流量計）答：轉(zhuǎn)子流量計。84DCS上能夠儀表的調(diào)節(jié)狀態(tài)切換時，由手動到串

16、級的過程是什么？答：1）應(yīng)先將手動狀態(tài)切到自動狀態(tài)。2）由自動狀態(tài)再投串級。85什么是串級調(diào)節(jié)？試舉例？答：串級調(diào)節(jié)是由主、副兩個閉合回路構(gòu)成，主副調(diào)節(jié)器串聯(lián)，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，系統(tǒng)通過副調(diào)節(jié)器操縱調(diào)節(jié)器操縱調(diào)節(jié)閥動作，使副回路自動適應(yīng)不同負荷和操作條件。86什么是分程調(diào)節(jié)？試舉例？答：分程調(diào)節(jié)就是用一個調(diào)節(jié)器來控制兩只（或兩只以上）閥門。（即分程動作的實現(xiàn)，是通過閥門定位器將其動作壓力整定在不同范圍內(nèi)來達到的，以擴大可調(diào)范圍為目的。）87什么是風(fēng)開閥、風(fēng)關(guān)閥？試舉例？答：在氣動調(diào)節(jié)閥的氣源出現(xiàn)故障（即壓力為0）時，閥門處于全開狀態(tài)，叫風(fēng)關(guān)閥（FO）。； ；在氣動調(diào)節(jié)閥的氣源

17、出現(xiàn)故障（即壓力為0）時，閥門處于全關(guān)狀態(tài)，叫風(fēng)關(guān)閥（FC）。88什么是聯(lián)鎖系統(tǒng)？答：聯(lián)鎖系統(tǒng)是一套由中間繼電器或無觸點固態(tài)繼電器組成的邏輯電路，其輸入信號可以是來自現(xiàn)場的壓力開關(guān)，流量開關(guān)，液位開關(guān)，溫度開關(guān)，表示信號值超限的架裝或盤裝報警設(shè)定目的觸點信號及電氣盤送來的機泵動作信號等，其輸出驅(qū)動電磁閥控制執(zhí)行機構(gòu)。將閥切斷或打開，保護裝置、設(shè)備等的安全。89如何投用TIC與FIC的串級控制？答：1）副回路FIC投自動AUTO。2）主調(diào)節(jié)器TIC投AUTO。3）副調(diào)節(jié)器FIC投串級CAS控制。90在DCS儀表參數(shù)中“LL”和“HH”代表什么？答：“LL”代表極低報警。“HH”代表超高報警。91

18、一個簡單調(diào)節(jié)系統(tǒng)由哪些單元組成？答：測量儀表、變送單元、顯示儀表、調(diào)節(jié)器和執(zhí)行機構(gòu)組成。92何謂一次儀表和二次儀表？答：現(xiàn)場變送儀表稱為一次儀表。室內(nèi)控制指示儀表稱為二次儀表。93乙烯裝置特殊的控制系統(tǒng)有哪些？答：串級、比值、分程、超馳、偏差設(shè)定。94電磁閥在進行自動切手動時應(yīng)如何操作？答：電磁閥即EMV閥，這種閥是帶電工作，帶電情況下閥全開，不帶電情況下閥全關(guān)，帶電改為全關(guān)時，把風(fēng)源停掉，把減壓閥打開，風(fēng)放掉，則此閥關(guān)閉。95選擇氣開閥、氣關(guān)閥是從哪些方面考慮的？答：1）事故狀態(tài)下，工藝裝置應(yīng)盡量處于安全狀態(tài)。2）事故狀態(tài)下，減少原料或動力消耗，保證產(chǎn)品質(zhì)量。3）考慮介質(zhì)的特性。96什么叫集

19、散系統(tǒng)？答：集散系統(tǒng)就是集中管理、分散控制（集中是指顯示操作集中，分散控制的意義是將過程失控的危險分散到若干個控制器或現(xiàn)場操作站）。97什么是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的反饋？答：反饋是自動調(diào)節(jié)器中的一個重要特性。系統(tǒng)的輸出是被調(diào)參數(shù)，它經(jīng)過測量元件和變送器后，又返回到輸入端與給定值相比較。這種把輸出信號又引回到輸入端的作法叫反饋。98什么情況下適合采用串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)？答：在控制對象滯后和慣性較大，負荷及干擾的變化比較劇烈的情況下，當(dāng)單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)難以達到高質(zhì)量的調(diào)節(jié)要求，以及經(jīng)常需要改變給定值的場合，適宜采用串級調(diào)節(jié)系統(tǒng)。99什么是比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)？舉例說明。答：凡使兩個以上參數(shù)（流量）保持規(guī)定比值關(guān)系的調(diào)節(jié)

20、系統(tǒng)，稱為比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)。通常是對流量之間的比值調(diào)節(jié)，對象就是兩個流量管道。； ；例如：進乙炔轉(zhuǎn)化器的脫乙烷塔塔頂C2出物流量FRA-410與氫氣流量FFRC-411比值調(diào)節(jié)，該系統(tǒng)為具有兩個閉環(huán)的比值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，主物料為C2餾分，從物料為氫氣。100氣動調(diào)節(jié)蝶閥特別適用于什么場合？答：大口徑、大流量、大壓差。101節(jié)流式測量裝置在管道邊上安裝時，如果將方向裝反，會造成什么后果？答：壓差計指示變小。102轉(zhuǎn)子流量計特別適宜于測量管徑為多少以下管道的測量？答：50毫米。103調(diào)節(jié)閥的入口和出口裝反，是否影響使用？答：一般蝶閥的結(jié)構(gòu)是對稱的，不分入口和出口，所以不存在裝反的問題。其他結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)閥，入口

21、和出口裝反了，則會影響閥的流量特性，引起流通能力的改變，有時還容易使盤根處泄漏。對于單座閥，裝反會使不平衡力改變方向，甚至影響閥的穩(wěn)定性。在高壓調(diào)節(jié)器中，流向選擇不當(dāng)，還會影響使用壽命。104氣動執(zhí)行器的手輪機構(gòu)有哪些用途？答：1）作手動操作器。在開停車或事故狀態(tài)下，可用手輪機構(gòu)進行手動操作。20限制閥門開度。在生產(chǎn)過程中，當(dāng)要求調(diào)節(jié)閥只打開一部分，或者不允許調(diào)節(jié)閥關(guān)閉時，可用手輪機構(gòu)作為調(diào)節(jié)閥的開度限制器，需注意的是，它僅能限制一個特定方向的行程，不能同時限制兩個方面的行程。3）采用手輪有時可以省去調(diào)節(jié)閥的旁路管線。105什么叫界面（分層液面）？測量界面用哪些儀表？答：在容器內(nèi)有兩種比重不同，又互不相溶的液體，比重大的液體沉在下面，比重小的液體浮在上面，兩種液體之間形成一個分界面，為了區(qū)別液體的液面稱為界面（亦稱分層界面）。； ；測量界面的儀表，一般采用浮筒式液面計，法蘭式差壓變送器和普通差壓變送器。106什么叫DCS？答：DCS是英文Distri