发布时间 : 星期日 文章2010-2011过程控制试卷B答案和评分标准更新完毕开始阅读
? ? ? ? ? 号?学? ? 线 ? ? ? ? ? 名?姓? ? 班?? ? 订 ? ? ? 业?专?? ? ?? ? 装 ? ? ? ?系? ? ? ? ? ? 南阳理工学院电子与电气工程系
13、进入S7-300 PLC中A/D转换的数字量范围是 0-27648(约5530-27648) 。
2010—2011学年第一学期期末考试卷 14、在S7-300 PLC中调用 FC105 进行标度变换。
课程名称 过程控制工程 试卷编号 B
得 分 二、选择题（共25分，第15、16、17题 5分，第考试方式 闭卷 满分分值 100分
评卷人 18题10分）。
15、试述直接数字控制系统的系统结构与特点。
题 号 一 二 三 四 五 总 分 得 分 答：直接数字控制系统（Direct Digital Control,DDC）它使 用一台计算机代替工程控制中的模拟控制器，并不改变原有的生
得 分
产过程，计算机首先通过AI和DI接口采集数据，把检测仪表送评卷人 一、填空题（共20分，每空1分）。
来的反应各种工艺参数和过程状态的标准模拟信号、开关信号转1、“被控变量”的英文全称是 Controlled Variable,CV 2、“误差”的英文全称是 error
换为数字信号及时送往计算机主机；主机按照一定的控制规律 3、“伺服控制”的英文全称是 Servo Control 进行计算，发出数字化的控制信息；最后通过AO和DO接口把主4、“开关量控制”的英文全称是 Switch Control 5、“连续量控制”的英文全称是 Continuous Control 机输出的数字信号转换为适应各种执行器的控制信号直接控制生6、“连续时间控制”的英文全称是Continuous-Time Control 产过程。
7、“离散时间控制”的英文全称是 Discrete-Time Control 8、“常规控制”的英文全称是 Conventional Control 特点：计算灵活，不仅能实现典型的PID控制规律，还可以分时9、“先进控制”的英文全称是 Advanced Process Control ,APC 处理多个控制回路，能方便的对传统的PID算法进行改进或实现10、“PID”的英文全称是 Propotional Integral Derivative 11、S7-300 PLC中OB35的“OB”的英文全称是 Organization Block 其他的复杂控制算法，但价格昂贵，而且计算机速度难以满足快 数据块“DB”的英文全称是 Data Block 在本次的过程控制课程设计中：
速过程实时控制的要求。
12、你所在设计组使用的电加热丝功率是 2.5KW(4.5KW) ，采用铜（铂）热 电阻测温，它的分度号是 Cu50(Pt100)，AI-818仪表中分度号设置数据是 20(21)，CtrL设置数据是 0 ，变送输出的信号范围是 4-20(0-20) mA。
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? ? ? ? ? 号?学? ? 线 ? ? ? ? ? 名?姓? ? 班?? ? 订 ? ? ? ?业?专? ? ? ? ? 装 ? ? ? ?系? ? ? ? ? ? 16、在本次的过程控制课程设计中，使用AI-818仪表进行温度信号变送。18、在FB43模块的算法设计中，算法的时基信号是OB35的定时中断时间，说明为什么使用三线制，画出三线制测温的原理电路。 设为100ms。如何实现对PER-TM=5s的定时？如何实现对INV=30的输出时答：为了进行引线电阻补偿。 间比例控制？FB41.cycle和FB43.cycle设置为多少？
电桥电路： 答：PER-TM定时的实现是靠对时基信号的循环计数实现的。设置 计数器cnt1，为了实现PER-TM=5s=5000ms的定时，须设计数器 的初值为5000/100=50。每个OB35周期，cnt1减一计数，直至为 0，本PER-TM=5s周期结束，重装计数初值，开始下一个周期计数。
或INV=30的输出时间比例脉冲宽度=(30/100)*5000ms=1500ms, 补偿线设置计数器cnt2,其计数初值设为1500ms/100ms=15，每个OB35 周期减一计数，直至为0，即实现QPOS为ON的输出脉宽控制。
FB41.cycle=5000ms，FB43.cycle=100ms。
17、画出本次过程控制课程设计中，你所在设计组的控制系统的控制回路接线图。
得 分
评卷人 三、计算题（共25分，第19题15分，第20题10
分）
现 场架 装端子柜控 制 站操作台19、已知两只水箱串联工作（如题图2-2所示），其输入量为Q1，流出量为Q2，
Q3。H1，H2分别为两只水箱的水位，H2为被控变量，A1，A2分别为两
TE TIT 101 101上位监控计算机个水箱的截面积，假设R1，R通信电缆2，R12，R3为线性液阻。
口口（1）列写过程的微分方程组； （2）画出过程的方框图；
模块 力控6.112SSRG1（3）求液位过程的传递函数1JB3101G2触Ws)?H2(s)加热丝发o(R红311Q)
2G11(sS红4SSR触 T Y3102发T红5G22 101N蓝6触12SSRG1发33102G22PXU6RV5SW4TN3N
解：（1）根据物料平衡方程，可列出如下微分方程：
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? ? ? ? ? 号?学? ? 线 ? ? ? ? ? 名?姓? ? 班?? ? 订 ? ? ? ?业?专? ? ? ? ? 装 ? ? ? ?系? ? ? ? ? ? ???AdH1(t)1d(t)?Q1(t)?Q2(t)?Q12(t) 方法二：
AdH(t)d(t)?Q1(t)?Q2(t)?Q3(t)
根据流体运动方程可得：
Q1?H2
12?HR;QH1H2?;Q3?2.12R2R3
T2?1.5(t0.632-t0.283)?1.5*(5.2-1.9)?4.95
(2)上述微分方程经拉普拉斯变换得：
我们用两种方法求平均：
A1?H2H11SH1(S)?Q1?HR?12R2T?T1?T2H1?H22?5.2?4.952?5.075
A2SH2(S)?Q12?Q3?R?H212R3
?Q180?0K?Qmax?Qmin0.01?0500.01?3.5 0.1?0.020.1?0.02
传递函数：
G(S)?K3.5TS?1?5.075S?1
得 分 四、控制系统设计题（共20分，第21、22题5分，
评卷人 (3)
第23题10分）
21、单回路系统中其他参数不变，仅加速PI控制器的积分作用，试回答如W（H2(S)下问题。
0S）?Q?R2R31(S)A1A2R2R12R23S?(A2R2R3?A2R12R3?A1R12R2?A1R2R3)S?R2?R12?R3 （1）在相同的外界干扰作阶跃变化情况下，最大偏差是否增大？振荡
是否加剧？ 20、有一流量对象，当调节阀气压改变0.01MPa时，流量的变化如表。 （2）为了获得与以前相同的系统稳定性，可适当调整K 若该对象用一阶惯性环节近似，试确定其传递函数。
c。Kc问应调
大还是调小？Kc调整后环路静态增益是否改变，是变大还是变小？
答：（1）最大偏差不增大，振荡加剧。
解：方法一：作图得，T1=5.2S;
（2）KC调小，KC调整后环路静态增益变小。
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22、在某生产过程中，需求参与反应的甲，乙两种物料保持一定比例。若已
制。下图中应该采用串级控制，这样副对象为一阶系统且具有小知正常操作时，甲流量q31?7mh，乙流量q2?250Lh，两个流量均采
的滞后，而主对象为两个大惯性环节的串联，这样副回路可以发用孔板测量并配用开方器，甲流量的测量范围为0~10m3h,乙流量的测量范围为0~300Lh。根据要求设计保持q2q1比值的控制系统，试采用DDZ-
挥快速调节作用，抑制d1扰动的影响。
Ⅲ型仪表组成系统时的比值系数K。
得 分
解：因为两个流量均采用孔板测量并配用开方器，所以流量与测五、控制系统分析评卷人 （共10分，每题5
量信号成线性关系。
分） 24、有时前馈-反馈控制系统从其结构上看K?kQ1maxQ2Q1max250L/h10m3/h与串级控制系统十分相似。试问如何来区 Q?2maxQ*1Q?2max7m3/h*300L/h?1.2
分它们？试分析判断下图所示的两个系统采用DDZ型仪表组成系统时的比值系数K=1.2
各属于什么系统？说明其理由。
23、下图表示了二个动态过程的方框图。为了改善闭环品质（d1干扰时），答：前馈反馈控制系统对主变量的扰动检测并进行补偿控制，而哪一个过程应该采用串级控制，为什么？对应该采用串级控制的系统，试画出相应的方框图（假设Gv(s)?G串级控制没有对主变量的扰动提前检测和补偿，上图为串级控制m(s)?1）
系统，因为温度主回路的输出对燃料油流量进行调节，为了实现燃料油流量的稳定，设置了流量调节副回路，所以为串级控制系统。
25、推导史密斯预估补偿控制的传递函数 答： ?kp
Y'(s) R(s)??gp(s)e??ps?Gs(s)??Gc(s)1??k?kpgp(s)Gc(s)pgp(s)e??ps?Gs(s)?Gc(s)1?kpgp(s)G答：上图如果采用串级控制，副对象为两个大惯性环节的串联，??c(s) k(s)?kg??spgppp(s)ep?Gs(s)且时间常数较大，而主对象为1/（0.1s+1），且时间常数较小， Gs(s)?kpgp(s)???ps?这样副回路难以发挥快速抑制扰动d1的作用，故不宜采用串级控
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