第02章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中常用的設(shè)備

1、2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)1第2章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)2 傳感器和變送器傳感器和變送器 過程控制中常用的執(zhí)行器過程控制中常用的執(zhí)行器 運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對象測量變送x (t)e (t)u (t)q (t)y (t)z (t)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)4 傳感器傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的輸出信號有多種

2、形式，如電壓、電流、頻率、輸出信號有多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號形式由傳感器原理確定。脈沖等，輸出信號形式由傳感器原理確定。 變送器變送器在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它將工藝變量將工藝變量( (如溫度、壓力、流量、液位、成如溫度、壓力、流量、液位、成份等份等) )和電、氣信號和電、氣信號( (如電流、電壓、頻率、氣如電流、電壓、頻率、氣壓信號等壓信號等) )轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)52.1 傳感器和變送器主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 信號傳輸及供電的四線制與兩線制信號傳輸及供電的四線制與兩線制 壓

3、力檢測及變送壓力檢測及變送 溫度檢測和變送溫度檢測和變送 流量檢測及變送流量檢測及變送 物位檢測及變送物位檢測及變送 其它檢測儀表和裝置其它檢測儀表和裝置2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)62.1.1 信號傳輸及供電的四線制與信號傳輸及供電的四線制與兩線制兩線制 變送器變送器安裝在現(xiàn)場，它的氣源或電源從安裝在現(xiàn)場，它的氣源或電源從控制室送來，而輸出信號送到控制室?？刂剖宜蛠?，而輸出信號送到控制室。氣動(dòng)變送器用兩根氣動(dòng)管線分別傳送氣氣動(dòng)變送器用兩根氣動(dòng)管線分別傳送氣源和輸出信號。源和輸出信號。 電動(dòng)模擬式變送器電動(dòng)模擬式變送器采用二線制或四線制采用二線制或四線制傳輸電源和輸出信號。傳輸電源和輸出信號

4、。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)7 二線制：二線制：儀表的信號傳輸與供電共用兩根導(dǎo)線 四線制：四線制：儀表的信號傳輸與供電用四根導(dǎo)線 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)8智能式變送器 智能式變送器智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳輸信采用雙向全數(shù)字量傳輸信號，即現(xiàn)場總線通訊方式；目前廣泛采號，即現(xiàn)場總線通訊方式；目前廣泛采用一種過渡方式，即在一條通訊電纜中用一種過渡方式，即在一條通訊電纜中同時(shí)傳輸同時(shí)傳輸420mA電流信號和數(shù)字信號，電流信號和數(shù)字信號，這種方式稱為這種方式稱為HART協(xié)議通訊方式協(xié)議通訊方式。智。智能式變送器的電源也由通信電纜傳輸。能式變送器的電源也由通信電纜傳輸。2021-9-3

5、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)9HART協(xié)議 HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信協(xié)議是數(shù)字式儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的一種協(xié)議，通信協(xié)議是數(shù)字式儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的一種協(xié)議，具有具有HART通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上同時(shí)傳輸同時(shí)傳輸420mADC的模擬信號和數(shù)字信號。的模擬信號和數(shù)字信號。 HART通信協(xié)議是依照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織通信協(xié)議是依照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的的開放式系統(tǒng)互連開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型，簡化并引用其參考模型，簡化并引用其中三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層而制定的。中三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層而

6、制定的。物理層規(guī)定了信號的傳輸方法和傳輸介質(zhì)；數(shù)據(jù)物理層規(guī)定了信號的傳輸方法和傳輸介質(zhì)；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容。用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)102.1.2壓力檢測及變送壓力檢測及變送壓力檢測的主要方法和分類電容式差壓變送器智能型差壓變送器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)11 大氣壓力大氣壓力-用氣壓計(jì)測定的壓力用氣壓計(jì)測定的壓力, ,隨大氣條件和地點(diǎn)而變隨大氣條件和地點(diǎn)而變化化. .確定為確定為 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 的大氣壓力參考值等于是的大氣壓力參考值等于是101325Pa101

7、325Pa。 相對壓力或表壓相對壓力或表壓-相對于大氣壓力測定的壓力。相對于大氣壓力測定的壓力。 負(fù)壓負(fù)壓-負(fù)的相對壓力，因此它低于大氣壓力負(fù)的相對壓力，因此它低于大氣壓力 過壓過壓-正的相對壓力。正的相對壓力。 差壓差壓-兩個(gè)壓力的差值。兩個(gè)壓力的差值。 絕對壓力絕對壓力-相對于真空（相對于真空（0 0壓）測量的壓力壓）測量的壓力幾種壓力表述形式2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)12壓力檢測的主要方法和分類按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性不同，一般分為以下幾類： 液注式壓力檢測液注式壓力檢測 ：依據(jù)流體靜力學(xué)原理：依據(jù)流體靜力學(xué)原理 彈性式壓力檢測彈性式壓力檢測 ：依據(jù)彈性形變原理：依據(jù)彈性形變原理

8、負(fù)荷式壓力檢測負(fù)荷式壓力檢測 ：依據(jù)靜力平衡原理：依據(jù)靜力平衡原理 電氣式壓力檢測電氣式壓力檢測 ：利用敏感元件：利用敏感元件 其它壓力檢測方法其它壓力檢測方法 ：彈性振動(dòng)、壓磁式：彈性振動(dòng)、壓磁式2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)13U形管壓力計(jì)(根據(jù)流體靜力學(xué)原理)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)14彈簧管壓力計(jì)(彈性元件受力變形原理) 1.1.金屬彈簧管金屬彈簧管 2.2.指針指針 3-3-連桿連桿 4.4.扇型齒輪扇型齒輪 5.5.彈簧彈簧 6-6-底座底座 7.7.測壓接頭測壓接頭 8.8.小齒輪小齒輪 9.9.外殼外殼 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)15電容式差壓變送器 電容式差壓變電容

9、式差壓變送器采用送器采用差動(dòng)差動(dòng)電容電容作為檢測作為檢測元件，是目前元件，是目前工業(yè)上普遍使工業(yè)上普遍使用的一種變送用的一種變送器器 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)16電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)框圖2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)17 測量部分的作用是通過測量部分的作用是通過電容式壓力傳感器及相電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把被測差壓關(guān)電路把被測差壓p p成成比例的轉(zhuǎn)換成為差動(dòng)電比例的轉(zhuǎn)換成為差動(dòng)電流信號流信號I Id d。 差動(dòng)電容的相對變化量差動(dòng)電容的相對變化量再通過電容再通過電容/ /電流轉(zhuǎn)換電電流轉(zhuǎn)換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動(dòng)電路比例的轉(zhuǎn)換成差動(dòng)電流信號流信號I Id d，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成換成

10、4-20mA4-20mA輸出電流。輸出電流。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)18智能型壓力變送器 智能型壓力或差壓變送器就是在普通壓力或差壓智能型壓力或差壓變送器就是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器微處理器電路而形成的智能電路而形成的智能檢測儀表檢測儀表 。 智能型變送器的特點(diǎn)是可進(jìn)行智能型變送器的特點(diǎn)是可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信遠(yuǎn)程通信。其精確。其精確度高，使用與維護(hù)方便。通過編制各種程序，使度高，使用與維護(hù)方便。通過編制各種程序，使變送器具有變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式及錯(cuò)誤方式報(bào)警等多種功能，因而提高了變送器的精確度，報(bào)警等多種功能，因

11、而提高了變送器的精確度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程，促使變送器與計(jì)簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程，促使變送器與計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)直接對話。算機(jī)、控制系統(tǒng)直接對話。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)19智能式壓力變送器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)202021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)212.1.3 溫度檢測和變送溫度檢測和變送 熱電偶熱電偶 熱電阻熱電阻 模擬式溫度變送器模擬式溫度變送器 智能式溫度變送器智能式溫度變送器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)22測溫方法的分類 接觸式測溫接觸式測溫 基于熱交換原理基于熱交換原理 非接觸式測溫非接觸式測溫 基于熱輻射原理基于熱輻射原理2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)2

12、3溫度計(jì)的分類和形式 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì) 輻射式溫度計(jì)輻射式溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì)熱電偶溫度計(jì) 熱電阻溫度計(jì)熱電阻溫度計(jì)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)24 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)25輻射式溫度計(jì) 物體受熱后，有物體受熱后，有一部分熱能轉(zhuǎn)化一部分熱能轉(zhuǎn)化成輻射能，以電成輻射能，以電磁波形式向四周磁波形式向四周輻射。輻射。 若物體能將落在若物體能將落在其上的熱輻射全其上的熱輻射全部吸收稱為絕對部吸收稱為絕對黑體黑體 普朗克定律建立普朗克定律建立輻射強(qiáng)度和溫度輻射強(qiáng)度和溫度的內(nèi)在聯(lián)系的內(nèi)在聯(lián)系 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)26熱電偶測溫原理 熱電偶溫度計(jì)利用不同

13、導(dǎo)體或半導(dǎo)體的熱電偶溫度計(jì)利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)來測溫的來測溫的 兩種不同的導(dǎo)體材料（兩種不同的導(dǎo)體材料（或半導(dǎo)體）或半導(dǎo)體）A A，B B組成的閉合回路。相接觸時(shí)，存在組成的閉合回路。相接觸時(shí)，存在電子電子的遷移的遷移，達(dá)到平衡時(shí)，在接觸的兩端形，達(dá)到平衡時(shí)，在接觸的兩端形成成電勢電勢mV2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)27熱電偶測溫原理 工業(yè)上常用的工業(yè)上常用的( (已標(biāo)已標(biāo)準(zhǔn)化準(zhǔn)化) )熱電偶有：鉑熱電偶有：鉑銠銠30-30-鉑銠鉑銠6 6熱電偶熱電偶( (分度號位分度號位B)B)、鉑銠、鉑銠10-10-鉑熱電偶鉑熱電偶( (分度號分度號為為S)S)、鎳鉻、鎳鉻- -鎳硅鎳

14、硅( (鎳鎳鉻鉻- -鎳鋁鎳鋁) )熱電偶熱電偶( (分分度號位度號位K)K)等。等。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)28序號 計(jì) 量 器 具 名 稱 準(zhǔn) 確 度 等 級 測 量 范 圍 R-001-304 標(biāo)準(zhǔn)組鉑銠10-鉑熱電偶 標(biāo)準(zhǔn)組標(biāo)準(zhǔn)組3001300 R-002-305 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠10-鉑熱電偶 一等3001300 二等3001300工作鉑銠10-鉑熱電偶 0級016000級01600 R-003-306 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠30-鉑銠6熱電偶 一等12001600二等12001600工作用鉑銠30-鉑銠6熱電偶 0級12001600 R-004-307 工作用鎳鉻-鎳硅熱電偶 0級01300 R-

15、005-308 標(biāo)準(zhǔn)銅-康銅熱電偶2 0級0200 工作用銅-康銅熱電偶 0級0200 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)29熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 熱電偶的熱電勢是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)表熱電偶的熱電勢是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)表, , 只只有當(dāng)有當(dāng)冷端溫度不變冷端溫度不變（一般?。ㄒ话闳? 0度）時(shí)度）時(shí), ,熱電勢才熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。是熱端溫度的單值函數(shù)。 實(shí)際應(yīng)用中實(shí)際應(yīng)用中, ,熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動(dòng)動(dòng), ,從而使測量得不到正確結(jié)果從而使測量得不到正確結(jié)果, , 必須采取補(bǔ)必須采取補(bǔ)償措施償措施. . 冷端溫度補(bǔ)償辦法冷端溫度補(bǔ)償辦法有以下幾種有以下幾種

16、: : 1. 1.冰浴法冰浴法 2.2.冷端溫度修正法冷端溫度修正法 3.3.校正儀表零點(diǎn)法校正儀表零點(diǎn)法 4.4.補(bǔ)償法補(bǔ)償法2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)30熱電阻測溫原理 熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫電阻值隨溫度變化度變化的性質(zhì)來測量溫度的的性質(zhì)來測量溫度的 若忽略物體的長度和截面隨溫度的變化若忽略物體的長度和截面隨溫度的變化, ,則在參則在參比溫度比溫度t t0 0下的電阻值下的電阻值R Rt t0 0和電阻溫度系數(shù)和電阻溫度系數(shù)a a已知已知, ,可可以通過測量此物體的電阻來反映其溫度以通過測量此物體的電阻來反映其溫度. . R Rt t

17、=R=Rt t0 01+a(t-t1+a(t-t0 0) 熱電阻引線的功能是使感溫元件能與外部測量線熱電阻引線的功能是使感溫元件能與外部測量線路相連接。熱電阻引線對測量結(jié)果有較大的影響，路相連接。熱電阻引線對測量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在常用的引線方式有兩線制、三線制和四線制現(xiàn)在常用的引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。三種。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)31 兩線制兩線制：在熱電阻感溫元件兩端各連一根導(dǎo)線的引線形式為兩線制。這種引線方式簡單、費(fèi)用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會帶來附加誤差。因此兩線制適用于引線不長，測溫準(zhǔn)確度要求較低的場合。 三線制三線制：在熱電阻感溫元件一端連接兩根引

18、線，另一端連接一根引線，此種引線方式稱為三線制。這種引線形式可以較好的消除引線電阻的影響，測量準(zhǔn)確度高于兩線制。工業(yè)熱電阻通常采用三線制接法。 四線制四線制：在熱電阻感溫元件兩端各連接兩根引線的接法稱為四線制。這種方式主要用于高精度溫度檢測。其中兩根引線為熱電阻提供恒流源I，在熱電阻上產(chǎn)生的壓降通過另兩根引線引至電位差計(jì)進(jìn)行測量。因此它能完全消除引線電阻對測量的影響，且在連接導(dǎo)線阻值相同時(shí)，還可以消除連接導(dǎo)線的影響。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)32工業(yè)常用熱電阻 在我國在我國, ,標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種 鉑熱電阻用于攝氏度范鉑熱電阻用于攝氏度范圍內(nèi)測

19、溫，銅熱電阻因在高溫下易氧化而適圍內(nèi)測溫，銅熱電阻因在高溫下易氧化而適用于攝氏度范圍內(nèi)測溫。前用于攝氏度范圍內(nèi)測溫。前者穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高；后者價(jià)格便宜，電者穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高；后者價(jià)格便宜，電阻與溫度關(guān)系的線性度較好。阻與溫度關(guān)系的線性度較好。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)33分度號 根據(jù)根據(jù)IECIEC規(guī)定規(guī)定, ,鉑電阻有鉑電阻有Pt10Pt10和和Pt100Pt100兩種分兩種分度號度號 銅熱電阻按銅熱電阻按WZCWZC標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn), ,代號有代號有Cu50Cu50和和Cu100Cu100兩兩種。種。 IECIEC：國際電工委員會（：國際電工委員會（International Elect

20、ro International Electro Technical CommissionTechnical Commission），成立于），成立于19061906年成月，是世界上年成月，是世界上成立最早的專門國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)成立最早的專門國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu) 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)342021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)35電廠專用熱電阻和隔爆型熱電阻2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)36套管式熱電阻 套管式熱電阻作為溫度套管式熱電阻作為溫度測量和控制的傳感器與測量和控制的傳感器與顯示儀表配套，以直接顯示儀表配套，以直接測量和控制生產(chǎn)過程中測量和控制生產(chǎn)過程中氣體，液體和蒸汽的溫氣體，液體和蒸汽的溫

21、度。不僅用于發(fā)電廠管度。不僅用于發(fā)電廠管道測溫，同時(shí)也用于其道測溫，同時(shí)也用于其他工業(yè)部門的測溫。他工業(yè)部門的測溫。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)37裝配式熱電阻 工業(yè)用鉑電阻工業(yè)用鉑電阻作為溫度測量作為溫度測量的傳感器，通的傳感器，通常用來和顯示常用來和顯示儀表、記錄儀儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。器配套使用。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)38耐腐型、耐磨型熱電阻 但在某些特殊場合，但在某些特殊場合，如化工廠、冶煉廠、如化工廠、冶煉廠、火電廠等，用普通熱火電廠等，用普通熱電偶，熱電阻就極易電偶，熱電阻就極易損壞。因此，在這些損壞。因此，在這些場合必須采用特殊材場合必須采

22、用特殊材料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱電阻。電阻。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)39模擬式溫度變送器 以以DDZ-DDZ-型為例，它可以和熱電阻或熱型為例，它可以和熱電阻或熱電偶配合使用，將溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一電偶配合使用，將溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號；標(biāo)準(zhǔn)信號； 它也可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，它也可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，以將其它能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工以將其它能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工藝變量也變成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號藝變量也變成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)40熱電阻溫度變送器結(jié)構(gòu)方框圖熱電阻溫度變送器結(jié)構(gòu)方框圖+-輸出電流輸出電流 Io被測溫度被測溫度 t C熱

23、電阻熱電阻輸入電橋輸入電橋放大電路放大電路反饋電路反饋電路2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)412.1.4 流量檢測及變送流量檢測及變送流量檢測原理有很多，有許多分類方法：流量檢測原理有很多，有許多分類方法： 按按測量單位測量單位分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流量計(jì)分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流量計(jì) 按按測量流體運(yùn)動(dòng)原理測量流體運(yùn)動(dòng)原理分：容積式、速度式、分：容積式、速度式、動(dòng)量式和質(zhì)量流量式動(dòng)量式和質(zhì)量流量式 按按測量方法測量方法分：直接測量式和間接測量式分：直接測量式和間接測量式2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)42差壓流量計(jì)差壓流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)轉(zhuǎn)子流量計(jì)速度式流量計(jì)速度式流量計(jì)容積式流量計(jì)容積式流量計(jì)靶式流量計(jì)靶

24、式流量計(jì)電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)超聲波流量計(jì)超聲波流量計(jì)量熱式流量計(jì)量熱式流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)質(zhì)量流量計(jì)其它流量計(jì)其它流量計(jì)按測量原理細(xì)分2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)43文丘利式差壓流量計(jì)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)44文丘利管2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)45轉(zhuǎn)子流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱浮子流量計(jì)，是目前工業(yè)上或?qū)嶒?yàn)室常用的一種流量計(jì)。它是由一根錐形的玻璃管和一個(gè)能上下移動(dòng)的浮子所組成2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)46渦街流量計(jì) 在流體中放置一非線性柱狀物(如圓柱或三角形等),則在某一雷諾數(shù)范圍內(nèi),在柱狀物的下游就會產(chǎn)生兩列不對稱且又有規(guī)律的漩渦。通常稱為卡門渦街。由實(shí)驗(yàn)獲知,

25、三角柱卡門漩渦產(chǎn)生的頻率f與平均流速V,管道直徑D,三角扁平面的寬度d 之間的關(guān)系為: f =St/(l-1.25d/D)V/d 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)47渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)又稱為漩渦流量計(jì)，是利渦街流量計(jì)又稱為漩渦流量計(jì)，是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表流量的儀表。 dhDl112021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)48電磁流量計(jì) 流體流動(dòng)時(shí)流體流動(dòng)時(shí),兩電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電勢兩電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電勢E, 設(shè)兩電極設(shè)兩電極之間距離為之間距離為L。則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律。則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律: Q = 3.14D2E/(4KLB)= CE/B

26、(7-5) 其中其中 Q 被測流體的流量被測流體的流量 m3/s C 檢驗(yàn)因數(shù)檢驗(yàn)因數(shù) C = 3.14D2/(4KL) D 管道內(nèi)徑，管道內(nèi)徑，L 兩電極距離兩電極距離 E感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢, B 磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度，2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)492021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)50電磁式流量計(jì) 電磁流量計(jì)是基于電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理來測量流量的來測量流量的儀表，它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積儀表，它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。流量。 測量的準(zhǔn)確度不受被測液體粘度、密度、溫度測量的準(zhǔn)確度不受被測液體粘度、密度、溫度及電導(dǎo)率變化影響，測量管中沒有任何阻礙被及

27、電導(dǎo)率變化影響，測量管中沒有任何阻礙被測液體流動(dòng)的部件，所以幾乎沒有壓力損失。測液體流動(dòng)的部件，所以幾乎沒有壓力損失。 適當(dāng)選用測量管中絕緣內(nèi)襯和測量電極材料，適當(dāng)選用測量管中絕緣內(nèi)襯和測量電極材料，就可以測量各種腐蝕性溶液的流量，尤其在測就可以測量各種腐蝕性溶液的流量，尤其在測量含有固體顆粒溶液如泥漿、紙漿、礦漿或纖量含有固體顆粒溶液如泥漿、紙漿、礦漿或纖維液體流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性維液體流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)51電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)52超聲波流量計(jì) 超聲波流量計(jì)常用測量方法為傳播速度差法、多普勒超聲波流量計(jì)常用測量方法為傳播

28、速度差法、多普勒法等。傳播速度差法基本原理是測量超聲波脈沖順?biāo)ǖ?。傳播速度差法基本原理是測量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r(shí)速度之差來反映流體的流速，從而測出流和逆水流時(shí)速度之差來反映流體的流速，從而測出流量；多普勒法的基本原理則是應(yīng)用聲波中的多普勒流量；多普勒法的基本原理則是應(yīng)用聲波中的多普勒效應(yīng)測得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來反映流體的流速從效應(yīng)測得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來反映流體的流速從而得出流量。而得出流量。 超聲波流量計(jì)可用于測量任何液體流量超聲波流量計(jì)可用于測量任何液體流量, ,尤其適用于測尤其適用于測量腐蝕性液體量腐蝕性液體, ,高粘度液體和非導(dǎo)電液體的流量。也可高粘度液體和非導(dǎo)電液體的流量

29、。也可用于測量大口徑管道的水流量或各種水渠用于測量大口徑管道的水流量或各種水渠, ,河流河流, ,海水海水的流速和流量。的流速和流量。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)53便攜式超聲波流量計(jì)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)542.1.5 物位檢測及變送物位檢測及變送物位儀表的分類物位儀表的分類差壓式液位變送器差壓式液位變送器電容式物位傳感器電容式物位傳感器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)55物位儀表分類物位儀表分類 直讀式物位測量儀表直讀式物位測量儀表 浮力式物位測量儀表浮力式物位測量儀表 靜壓式物位測量儀表靜壓式物位測量儀表 電磁式物位測量儀表電磁式物位測量儀表 輻射式物位儀表輻射式物位儀表 聲波式

30、物位測量儀表聲波式物位測量儀表 光學(xué)式物位測量儀表光學(xué)式物位測量儀表 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)56磁性液位控制器 磁性液位控制器 利用磁性浮子隨液位變化升或降，使檢測管內(nèi)的干簧管開關(guān)動(dòng)作，送出接點(diǎn)信號。 結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝維修。 應(yīng)用廣泛，價(jià)格低廉。 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)57浮球液位控制器 液位浮動(dòng)開關(guān) 利用重力與浮力的原理設(shè)計(jì)。主要包括浮標(biāo)和微動(dòng)開關(guān)，當(dāng)液位變化，浮標(biāo)內(nèi)的開關(guān)通、斷。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)58浮球液位控制器 浮球液位控制器 由測量和輸出兩部分組成，當(dāng)液位變化時(shí)，浮球隨之上下移動(dòng)，從而使磁鋼擺動(dòng)。根據(jù)磁性同性相斥原理，使觸點(diǎn)接通或斷開2021-9-3計(jì)算

31、機(jī)控制技術(shù)59頂裝式磁翻柱液位計(jì)液位計(jì)根據(jù)浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當(dāng)液位上升時(shí),翻柱由白色轉(zhuǎn)為紅、白界位處為容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的指示。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)60差壓式液位變送器 利用差壓或壓力變利用差壓或壓力變送器可以很方便的送器可以很方便的測量液位，且能輸測量液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流或氣出標(biāo)準(zhǔn)的電流或氣壓信號。壓信號。 差壓式液位變送器差壓式液位變送器是利用容器內(nèi)的液是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作變化的原理而工作的的 pgHpp1pp2gHppp212021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)61電容式物

32、位傳感器 在電容器的極板之在電容器的極板之間，充以不同介質(zhì)間，充以不同介質(zhì)時(shí)，介電系數(shù)不同，時(shí)，介電系數(shù)不同，電容量的大小也有電容量的大小也有所不同所不同 可通過測量電容量可通過測量電容量的變化來檢測液位、的變化來檢測液位、料位和兩種不同液料位和兩種不同液體的分界面體的分界面 電容量大小與液位電容量大小與液位高度高度H成正比成正比2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)622.1.6 其它檢測儀表和裝置其它檢測儀表和裝置 接近開關(guān)、光電開關(guān)接近開關(guān)、光電開關(guān) 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 光電編碼器光電編碼器 測厚儀表測厚儀表2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)63行程開關(guān)、接近開關(guān) 行程開關(guān)、接近行程開關(guān)、接近開關(guān)

33、主要將機(jī)械開關(guān)主要將機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘枺灰谱優(yōu)殡娦盘?，以?shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，廣泛的應(yīng)控制，廣泛的應(yīng)用在機(jī)電一體化用在機(jī)電一體化的設(shè)備上，作為的設(shè)備上，作為電路自動(dòng)切換、電路自動(dòng)切換、限位保護(hù)、行程限位保護(hù)、行程控制等應(yīng)用控制等應(yīng)用 行程開關(guān)接近開關(guān)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)64光電開關(guān) 光電開關(guān)也是一種常用的開關(guān)型檢測元件。光電開關(guān)也是一種常用的開關(guān)型檢測元件。它有投光器、受光器和電源組成，投光器它有投光器、受光器和電源組成，投光器常用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管常用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管或光敏三極管或光敏三極管 工作原理工作原理：使投光器和受光器相對，當(dāng)被：使

34、投光器和受光器相對，當(dāng)被測物體擋住從投光器發(fā)射出的光線時(shí)，受測物體擋住從投光器發(fā)射出的光線時(shí)，受光器就輸出相應(yīng)的控制信號。光電開關(guān)按光器就輸出相應(yīng)的控制信號。光電開關(guān)按檢測方式可分為反射式、對射式兩種類型檢測方式可分為反射式、對射式兩種類型 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)65圖 . 光電開關(guān)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)66測速發(fā)電機(jī) tachogenerator 輸出電動(dòng)勢與轉(zhuǎn)速成比例的微特電輸出電動(dòng)勢與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機(jī)。測速發(fā)電機(jī)的繞組和磁路經(jīng)精機(jī)。測速發(fā)電機(jī)的繞組和磁路經(jīng)精確設(shè)計(jì)，其輸出電動(dòng)勢確設(shè)計(jì)，其輸出電動(dòng)勢E E和轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速n n成成線性關(guān)系，即線性關(guān)系，即E Eknkn，其中

35、，其中k k是常數(shù)。是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)輸出電動(dòng)勢的極性改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)輸出電動(dòng)勢的極性即相應(yīng)改變。當(dāng)被測機(jī)構(gòu)與測速發(fā)即相應(yīng)改變。當(dāng)被測機(jī)構(gòu)與測速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接時(shí)，只要檢測出輸出電機(jī)同軸聯(lián)接時(shí)，只要檢測出輸出電動(dòng)勢，即能獲得被測機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)勢，即能獲得被測機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，故又稱速度傳感器。故又稱速度傳感器。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)67測速發(fā)電機(jī) 測速發(fā)電機(jī)是一種專門用來測量測速發(fā)電機(jī)是一種專門用來測量轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速的微型電的微型電機(jī)，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和交流機(jī)，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和交流兩種兩種 測速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或位置控制系測速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或位置控

36、制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為檢測速度元件，以統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為檢測速度元件，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度和精度 由于直流測速發(fā)電機(jī)有電刷、換向器等接觸裝由于直流測速發(fā)電機(jī)有電刷、換向器等接觸裝置，使它的可靠性變差，精度也受到影響。交置，使它的可靠性變差，精度也受到影響。交流測速發(fā)電機(jī)的流測速發(fā)電機(jī)的輸出頻率輸出頻率與與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速嚴(yán)格對應(yīng)，輸嚴(yán)格對應(yīng)，輸出信號可經(jīng)放大整形變換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電出信號可經(jīng)放大整形變換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號壓或電流信號 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)68光電編碼器 光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換

37、將輸出軸上的機(jī)械幾何光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。光電編碼器是由光位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，等分地開通若干個(gè)長方形孔。由于光電碼盤與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖

38、的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。的轉(zhuǎn)速。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)69光電編碼器 光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、非接觸無磨損、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。非接觸無磨損、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 尤其是它以尤其是它以數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出，具有與計(jì)算機(jī)容易聯(lián)機(jī)，具有與計(jì)算機(jī)容易聯(lián)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。 編碼器的應(yīng)用對象，就其所測量的物理量的性質(zhì)，編碼器的應(yīng)用對象，就其所測量的物理量的性質(zhì)，它可對運(yùn)動(dòng)機(jī)械的直線位移、角位移、速度、相它可對運(yùn)動(dòng)機(jī)械的直線位移、角位移、速度、相位等進(jìn)行測量，也可間接地對能變換成這些量

39、的，位等進(jìn)行測量，也可間接地對能變換成這些量的，例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測量，并給出例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測量，并給出相應(yīng)的電學(xué)量輸出。相應(yīng)的電學(xué)量輸出。 在自動(dòng)化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測元件組成自在自動(dòng)化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測元件組成自動(dòng)檢測系統(tǒng)，也可作為檢測反饋元件，組成閉環(huán)動(dòng)檢測系統(tǒng)，也可作為檢測反饋元件，組成閉環(huán)或半閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng)或半閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng) 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)70 編碼器分類表2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)71編碼器 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)722021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)732.2 過程控制中常用的執(zhí)行器過程控制中常用的執(zhí)行器 執(zhí)行

40、器是過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重執(zhí)行器是過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。要組成部分。 其作用是接收控制器送來的控制信號，改其作用是接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)74圖2.26 常見執(zhí)行器的構(gòu)成及控制形式調(diào)節(jié)器伺服放大器操作器電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)器電/氣轉(zhuǎn)換器氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)器電/氣閥門定位器氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)75 執(zhí)行器有各種不同的分類方法：執(zhí)行器有各種不同的分類方法： 按按動(dòng)力能源動(dòng)力

41、能源分類分類 分為分為氣動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器、執(zhí)行器、電動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行執(zhí)行器、器、液動(dòng)液動(dòng)執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器利用執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器利用壓縮空氣壓縮空氣作為作為能源，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸能源，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，價(jià)格較低；出推力較大、維修方便、防火防爆，價(jià)格較低；可方便的與氣動(dòng)儀表配套使用，即使是采用電動(dòng)可方便的與氣動(dòng)儀表配套使用，即使是采用電動(dòng)儀表或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要儀表或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過經(jīng)過電電/ /氣轉(zhuǎn)換器或電氣轉(zhuǎn)換器或電/ /氣閥門定位器，將電信號轉(zhuǎn)換為氣閥門定位器，將電信號轉(zhuǎn)換為0.02-0.1MPa0.02-0.1MPa的的標(biāo)

42、準(zhǔn)氣壓信號，仍可用氣動(dòng)執(zhí)行器標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，仍可用氣動(dòng)執(zhí)行器 按動(dòng)作極性分類按動(dòng)作極性分類 分為正作用、反作用執(zhí)行器分為正作用、反作用執(zhí)行器 按動(dòng)作行程分類按動(dòng)作行程分類 分為角行程、直行程執(zhí)行器分為角行程、直行程執(zhí)行器 按動(dòng)作特性分類按動(dòng)作特性分類 分為比例式、積分式執(zhí)行器分為比例式、積分式執(zhí)行器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)76氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器 氣動(dòng)執(zhí)行器又稱氣動(dòng)調(diào)氣動(dòng)執(zhí)行器又稱氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由氣動(dòng)節(jié)閥，由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和和控制機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu)組成。組成。 執(zhí)行器上有標(biāo)尺，用以執(zhí)行器上有標(biāo)尺，用以指示執(zhí)行器的動(dòng)作行程指示執(zhí)行器的動(dòng)作行程 行 程 標(biāo) 尺控制機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖 . 氣動(dòng)執(zhí)行

43、器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)77氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 常見的氣動(dòng)常見的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活薄膜式和活塞式兩大類塞式兩大類 其中薄膜式其中薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)最執(zhí)行機(jī)構(gòu)最常見常見 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)78氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥的組成 氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥是由上部的薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和下部的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成 執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)79控制機(jī)構(gòu) 控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實(shí)際上是一個(gè)局部阻控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實(shí)際上是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件力可以改變的節(jié)流元件 調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸

44、，閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸，為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的結(jié)構(gòu)、為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的結(jié)構(gòu)、材料各不相同材料各不相同 調(diào)節(jié)閥的閥芯有直行程閥芯與角行程閥芯調(diào)節(jié)閥的閥芯有直行程閥芯與角行程閥芯 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)802021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)81直通單座調(diào)節(jié)閥2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)82三通調(diào)節(jié)閥 三通閥可以把一路流三通閥可以把一路流體分成兩路，或是把體分成兩路，或是把兩路流體合為一路，兩路流體合為一路， 它們是在直通單座或它們是在直通單座或雙座調(diào)節(jié)閥的基礎(chǔ)上雙座調(diào)節(jié)閥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以代發(fā)展起來的，可以代替兩個(gè)直通閥替兩個(gè)直通閥 2021-9

45、-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)83流量特性 由于調(diào)節(jié)閥開度變化時(shí)，閥前后的壓差由于調(diào)節(jié)閥開度變化時(shí)，閥前后的壓差PP也會變，從而流量也會變，從而流量Q Q也會變。也會變。 為分析方便，稱閥前后的壓差不隨閥的為分析方便，稱閥前后的壓差不隨閥的開度變化的流量特性為開度變化的流量特性為理想流量特性理想流量特性； 閥前后的壓差隨閥的開度變化的流量特閥前后的壓差隨閥的開度變化的流量特性為性為工作流量特性工作流量特性 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)84流量特性 對不同的閥芯形狀，具有不同的理想流量特性對不同的閥芯形狀，具有不同的理想流量特性： 1-快開；2-直線；3-拋物線；4-等百分比4321l/L（%）Q/Qma

46、x（%）043212021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)85電/氣轉(zhuǎn)換器 電氣轉(zhuǎn)換器 電氣閥門定位器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)86電氣轉(zhuǎn)換器 它是基于力它是基于力矩平衡的工矩平衡的工作原理作原理 擋板噴嘴 永久磁鋼支點(diǎn) 平衡錘波紋管氣信號輸出氣源氣阻電信號輸入氣動(dòng)功率放大器PB圖 . 電/氣轉(zhuǎn)換器簡化原理圖2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)87電氣閥門定位器調(diào)零彈簧反饋壓板閥桿反饋拉桿反饋軸氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)功率放大器輸入繞組氣阻氣源調(diào)量程支點(diǎn)支點(diǎn)擋板反饋彈簧平衡錘永久磁鋼噴嘴杠桿20-100KPa反饋彈簧140KPa 圖 . 電/氣閥門定位器原理圖原理2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)88智能型電/氣閥門定

47、位器 調(diào) 節(jié) 閥被 控 介 質(zhì)膜 頭閥B閥A氣 源排 氣進(jìn) 氣閥 位反 饋 桿電 位 計(jì)電 氣 閥 門 定 位 器微 電 腦 控 制 電 路輸 入 信 號以微處理器為核心以微處理器為核心采用的數(shù)字定位技術(shù)采用的數(shù)字定位技術(shù) 先進(jìn)性在于：控制精先進(jìn)性在于：控制精度高、能耗低、調(diào)整度高、能耗低、調(diào)整方便、可任意選擇流方便、可任意選擇流量閥的流量特性、故量閥的流量特性、故障報(bào)警、通過接口與障報(bào)警、通過接口與其它現(xiàn)場總線用戶實(shí)其它現(xiàn)場總線用戶實(shí)現(xiàn)通信。現(xiàn)通信。2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)89電動(dòng)執(zhí)行器2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)90電動(dòng)執(zhí)行器 電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器一樣，是控制電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行

48、器一樣，是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它接收來自控系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它接收來自控制器的制器的420mA或或010mA直流電流信號，直流電流信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移角位移或或直行程位直行程位移移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 電動(dòng)執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式等類型等類型 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)91 電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成成 ，如下圖：，如下圖：0-900-10mA或4-20mAI iI fmA執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大器減速器位

49、置發(fā)送器伺服電機(jī)電動(dòng)操作器伺服放大器電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)92現(xiàn)場總線執(zhí)行器現(xiàn)場總線執(zhí)行器 符合現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的符合現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行執(zhí)行器器、含有微處理器的、含有微處理器的控制器控制器以及可與以及可與PCPC或或PLCPLC雙向通信的雙向通信的模件模件及軟件組成，具有與上及軟件組成，具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能 智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能 一體化的結(jié)構(gòu)一體化的結(jié)構(gòu) 智能化的通信功能智能化的通信功能 智能化的自診斷功能智能化的自診斷功能 2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)93公司名稱公司名

50、稱閥門執(zhí)行器產(chǎn)品及類型閥門執(zhí)行器產(chǎn)品及類型總線類型總線類型推出年代推出年代EIM美國美國MOV1224（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）Modbus1985Keystone美國美國Electrical Actuators（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）Modbus1985Rotork英國英國PakscanIIE（智能電動(dòng)執(zhí)行器）（智能電動(dòng)執(zhí)行器）Modbus1986Limitorque美國美國DDC100TM（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）BITBUS Modbus1989AUMA美國美國Matic（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）Profibus1991Siemens德國德國SIPART PS2（閥門定位器）（

51、閥門定位器）HART1995Valtek美國美國Starpac（智能調(diào)節(jié)器）（智能調(diào)節(jié)器）HART1996Masoneilan美國美國Smart Valve Positioner（閥門定位器）（閥門定位器）HART1996Neles美國美國ND800（調(diào)節(jié)閥）（調(diào)節(jié)閥）HART1997Jordan美國美國Electric Actuators（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）HART1998ElsagBailey德國德國Contract（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）HART1998FisherRosmount美國美國DVC5000f Series Digital（調(diào)節(jié)閥）（調(diào)節(jié)閥）FF1998Flows

52、erve美國美國Logix14XX（閥門定位器）（閥門定位器）FF1999BUSwitch（離散型調(diào)節(jié)閥）（離散型調(diào)節(jié)閥）FF1999Yokogawa日本日本YVP（閥門定位器）（閥門定位器）FF1999Yamatake日本日本SVP3000AlphaplusAVP303（閥門定位器）（閥門定位器）FF1999Rotork英國英國FF01 Network Interface（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）FF20002021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)942.3 運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)電磁閥和液壓閥電磁閥和液壓閥2021-9-3計(jì)算機(jī)控制技術(shù)95交流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī)在自動(dòng)控制中也常被用來作為執(zhí)行元件交流伺服電機(jī)在自動(dòng)控制中也常被用來作為執(zhí)行元件 在自控系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是將在自控系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是將控制信號控制信號快速地轉(zhuǎn)換為快速地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)執(zhí)行元件，自動(dòng)控制系統(tǒng)對它主要提出的一個(gè)執(zhí)行元件，自動(dòng)控制系統(tǒng)對它主要提出以下