計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)設(shè)備與執(zhí)行裝置PPT課件

1、2021-11-181調(diào)節(jié)器執(zhí)行器對(duì)象測(cè)量變送x (t)e (t)u (t)q (t)y (t)z (t)第1頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-182 傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器的輸出信號(hào)有多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號(hào)形式由傳感器原理確定。 變送器在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它將工藝變量(如溫度、壓力、流量、液位、成份等)和電、氣信號(hào)(如電流、電壓、頻率、氣壓信號(hào)等)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。第2頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1839.1 傳感器和變送器主要內(nèi)容： 信號(hào)傳輸及供電的四線制與兩線制 壓力檢測(cè)及變送 溫度檢測(cè)和變送 流量

2、檢測(cè)及變送 物位檢測(cè)及變送 其它檢測(cè)儀表和裝置第3頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-184信號(hào)傳輸及供電的四線制與兩線制 變送器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，它的氣源或電源從控制室送來(lái)，而輸出信號(hào)送到控制室。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(hào)。 電動(dòng)模擬式變送器采用二線制或四線制傳輸電源和輸出信號(hào)。 第4頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-185 二線制：儀表的信號(hào)傳輸與供電共用兩根導(dǎo)線 四線制：四線制：儀表的信號(hào)傳輸與供電用四根導(dǎo)線 第5頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-186智能式變送器 智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳輸信號(hào)，即現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式；目前廣泛采用一種過(guò)渡方式，即在一條通訊電纜中同時(shí)傳輸490mA電流信號(hào)

3、和數(shù)字信號(hào)，這種方式稱為HART協(xié)議通訊方式。智能式變送器的電源也由通信電纜傳輸。第6頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-187HART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，具有HART通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上同時(shí)傳輸490mADC的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 HART通信協(xié)議是依照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開(kāi)放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型，簡(jiǎn)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。物理層規(guī)定了信號(hào)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)用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容

4、。第7頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-188壓力檢測(cè)及變送壓力檢測(cè)的主要方法和分類電容式差壓變送器智能型差壓變送器第8頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-189 大氣壓力-用氣壓計(jì)測(cè)定的壓力,隨大氣條件和地點(diǎn)而變化.確定為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的大氣壓力參考值等于是101395Pa。 相對(duì)壓力或表壓-相對(duì)于大氣壓力測(cè)定的壓力。 負(fù)壓-負(fù)的相對(duì)壓力，因此它低于大氣壓力 過(guò)壓-正的相對(duì)壓力。 差壓-兩個(gè)壓力的差值。 絕對(duì)壓力-相對(duì)于真空（0壓）測(cè)量的壓力幾種壓力表述形式第9頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1810壓力檢測(cè)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(cè) ：依據(jù)流體靜力學(xué)原理 彈

5、性式壓力檢測(cè) ：依據(jù)彈性形變?cè)?負(fù)荷式壓力檢測(cè) ：依據(jù)靜力平衡原理 電氣式壓力檢測(cè) ：利用敏感元件 其它壓力檢測(cè)方法 ：彈性振動(dòng)、壓磁式第10頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1811U形管壓力計(jì)(根據(jù)流體靜力學(xué)原理)第11頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1812彈簧管壓力計(jì)(彈性元件受力變形原理) 1.金屬?gòu)椈晒?9.指針 3-連桿 4.扇型齒輪 5.彈簧 6-底座 7.測(cè)壓接頭 8.小齒輪 9.外殼 第12頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1813電容式差壓變送器 電容式差壓變送器采用差動(dòng)電容作為檢測(cè)元件，是目前工業(yè)上普遍使用的一種變送器 第13頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1814電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)框

6、圖第14頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1815 測(cè)量部分的作用是通過(guò)電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把被測(cè)差壓p成比例的轉(zhuǎn)換成為差動(dòng)電流信號(hào)Id。 差動(dòng)電容的相對(duì)變化量再通過(guò)電容/電流轉(zhuǎn)換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動(dòng)電流信號(hào)Id，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成4-90mA輸出電流。 第15頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1816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傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測(cè)儀表 。 智能型變送器的特點(diǎn)是可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。其精確度高，使用與維護(hù)方便。通過(guò)編制各種程序，使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式報(bào)警等多種功能，因而提高了變送器的精確度，簡(jiǎn)化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)

7、過(guò)程，促使變送器與計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)直接對(duì)話。 第16頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1817智能式壓力變送器第17頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1818第18頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1819溫度檢測(cè)和變送 熱電偶 熱電阻 模擬式溫度變送器 智能式溫度變送器第19頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1820測(cè)溫方法的分類 接觸式測(cè)溫 基于熱交換原理 非接觸式測(cè)溫 基于熱輻射原理第20頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1821溫度計(jì)的分類和形式 膨脹式溫度計(jì) 輻射式溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì) 熱電阻溫度計(jì)第21頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1822 膨脹式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)第22頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1823 膨脹

8、式溫度計(jì)膨脹式溫度計(jì)第23頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1824輻射式溫度計(jì) 物體受熱后，有一部分熱能轉(zhuǎn)化成輻射能，以電磁波形式向四周輻射。 若物體能將落在其上的熱輻射全部吸收稱為絕對(duì)黑體 普朗克定律建立輻射強(qiáng)度和溫度的內(nèi)在聯(lián)系 第24頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1825熱電偶測(cè)溫原理 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)來(lái)測(cè)溫的 兩種不同的導(dǎo)體材料（或半導(dǎo)體）A，B組成的閉合回路。相接觸時(shí)，存在電子的遷移，達(dá)到平衡時(shí)，在接觸的兩端形成電勢(shì)mV第25頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1826熱電偶測(cè)溫原理 工業(yè)上常用的(已標(biāo)準(zhǔn)化)熱電偶有：鉑銠30-鉑銠6熱電偶(分度號(hào)位B)、鉑銠10-鉑熱電偶

9、(分度號(hào)為S)、鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)熱電偶(分度號(hào)位K)等。第26頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1827序號(hào) 計(jì) 量 器 具 名 稱 準(zhǔn) 確 度 等 級(jí) 測(cè) 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-009-305 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(jí)016000級(jí)01600 R-003-306 標(biāo)準(zhǔn)鉑銠30-鉑銠6熱電偶 一等19001600二等19001600工作用鉑銠30-鉑銠6熱電偶 0級(jí)19001600 R-004-307 工作用鎳鉻-鎳硅熱電偶 0級(jí)01300 R-005-308

10、 標(biāo)準(zhǔn)銅-康銅熱電偶9 0級(jí)0900 工作用銅-康銅熱電偶 0級(jí)0900 第27頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1828熱電偶冷端溫度補(bǔ)償 熱電偶的熱電勢(shì)是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)表, 只有當(dāng)冷端溫度不變（一般取0度）時(shí),熱電勢(shì)才是熱端溫度的單值函數(shù)。 實(shí)際應(yīng)用中,熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動(dòng),從而使測(cè)量得不到正確結(jié)果, 必須采取補(bǔ)償措施. 冷端溫度補(bǔ)償辦法有以下幾種: 1.冰浴法 9.冷端溫度修正法 3.校正儀表零點(diǎn)法 4.補(bǔ)償法第28頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1829熱電阻測(cè)溫原理 熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)量溫度的 若忽略物體的長(zhǎng)度和截面隨溫度的變化,則在參比溫

11、度t0下的電阻值Rt0和電阻溫度系數(shù)a已知,可以通過(guò)測(cè)量此物體的電阻來(lái)反映其溫度. Rt=Rt01+a(t-t0) 熱電阻引線的功能是使感溫元件能與外部測(cè)量線路相連接。熱電阻引線對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在常用的引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。 第29頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1830 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(jiǎn)單、費(fèi)用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會(huì)帶來(lái)附加誤差。因此兩線制適用于引線不長(zhǎng)，測(cè)溫準(zhǔn)確度要求較低的場(chǎng)合。 三線制三線制：在熱電阻感溫元件一端連接兩根引線，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

12、的消除引線電阻的影響，測(cè)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(cè)。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(guò)另兩根引線引至電位差計(jì)進(jìn)行測(cè)量。因此它能完全消除引線電阻對(duì)測(cè)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。第30頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1831工業(yè)常用熱電阻 在我國(guó),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9攝氏度范圍內(nèi)測(cè)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(cè)溫。前者穩(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。

13、 第31頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1832分度號(hào) 根據(jù)IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號(hào) 銅熱電阻按WZC標(biāo)準(zhǔn),代號(hào)有Cu50和Cu100兩種。 IECIEC：國(guó)際電工委員會(huì)（：國(guó)際電工委員會(huì)（International Electro 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(mén)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)成立最早的專門(mén)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu) 第32頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1833第33頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1834電廠專用熱

14、電阻和隔爆型熱電阻第34頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1835套管式熱電阻 套管式熱電阻作為溫度測(cè)量和控制的傳感器與顯示儀表配套，以直接測(cè)量和控制生產(chǎn)過(guò)程中氣體，液體和蒸汽的溫度。不僅用于發(fā)電廠管道測(cè)溫，同時(shí)也用于其他工業(yè)部門(mén)的測(cè)溫。 第35頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1836裝配式熱電阻 工業(yè)用鉑電阻作為溫度測(cè)量的傳感器，通常用來(lái)和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。 第36頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1837耐腐型、耐磨型熱電阻 但在某些特殊場(chǎng)合，如化工廠、冶煉廠、火電廠等，用普通熱電偶，熱電阻就極易損壞。因此，在這些場(chǎng)合必須采用特殊材料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱電阻。 第37頁(yè)/共99頁(yè)2021

15、-11-1838模擬式溫度變送器 以DDZ-型為例，它可以和熱電阻或熱電偶配合使用，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； 主要由測(cè)量部分和放大部分組成 第38頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1839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(cè)溫度被測(cè)溫度 tC熱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第39頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1840流量檢測(cè)及變送流量檢測(cè)原理有很多，有許多分類方法： 按測(cè)量單位分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流量計(jì) 按測(cè)量流體運(yùn)動(dòng)原理分：容積式、速度式、動(dòng)量式和質(zhì)量流量式 按測(cè)量方法分：直接測(cè)量式和間接測(cè)量式第40頁(yè)/共99頁(yè)2021

16、-11-1841 差壓流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 速度式流量計(jì) 容積式流量計(jì) 靶式流量計(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(cè)量原理細(xì)分第41頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1842文丘利式差壓流量計(jì)第42頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1843文丘利管第43頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1844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)的浮子所組成第44頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1845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

17、一雷諾數(shù)范圍內(nèi),在柱狀物的下游就會(huì)產(chǎn)生兩列不對(duì)稱且又有規(guī)律的漩渦。通常稱為卡門(mén)渦街。由實(shí)驗(yàn)獲知,三角柱卡門(mén)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-1.95d/D)V/d 第45頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1846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(lái)測(cè)量流體用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來(lái)測(cè)量流體流量的儀表流量的儀表。 dhDl11第46頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1847電磁流量計(jì) 流體流動(dòng)時(shí),兩電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)E, 設(shè)兩電極之間距離為L(zhǎng)。則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律: Q = 3.1

18、4D9E/(4KLB)= CE/B (7-5) 其中 Q 被測(cè)流體的流量 m3/s C 檢驗(yàn)因數(shù) C = 3.14D9/(4KL) D 管道內(nèi)徑，L 兩電極距離 E感應(yīng)電勢(shì), B 磁感應(yīng)強(qiáng)度，第47頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1848第48頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1849電磁式流量計(jì) 電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理來(lái)測(cè)量流量的儀表，它能測(cè)量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。 測(cè)量的準(zhǔn)確度不受被測(cè)液體粘度、密度、溫度及電導(dǎo)率變化影響，測(cè)量管中沒(méi)有任何阻礙被測(cè)液體流動(dòng)的部件，所以幾乎沒(méi)有壓力損失。 適當(dāng)選用測(cè)量管中絕緣內(nèi)襯和測(cè)量電極材料，就可以測(cè)量各種腐蝕性溶液的流量，尤其在測(cè)量含有固體顆粒溶液如

19、泥漿、紙漿、礦漿或纖維液體流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性 第49頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1850電磁流量計(jì)電磁流量計(jì)第50頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1851超聲波流量計(jì) 超聲波流量計(jì)常用測(cè)量方法為傳播速度差法、多普勒法等。傳播速度差法基本原理是測(cè)量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r(shí)速度之差來(lái)反映流體的流速，從而測(cè)出流量；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(cè)得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來(lái)反映流體的流速?gòu)亩贸隽髁俊?超聲波流量計(jì)可用于測(cè)量任何液體流量,尤其適用于測(cè)量腐蝕性液體,高粘度液體和非導(dǎo)電液體的流量。也可用于測(cè)量大口徑管道的水流量或各種水渠,河流,海水的流速和流量。第51頁(yè)/共99頁(yè)2021-

20、11-1852便攜式超聲波流量計(jì)第52頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1853物位檢測(cè)及變送物位儀表的分類差壓式液位變送器電容式物位傳感器第53頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1854物位儀表分類 直讀式物位測(cè)量?jī)x表 浮力式物位測(cè)量?jī)x表 靜壓式物位測(cè)量?jī)x表 電磁式物位測(cè)量?jī)x表 輻射式物位儀表 聲波式物位測(cè)量?jī)x表 光學(xué)式物位測(cè)量?jī)x表 第54頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1855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(cè)管內(nèi)的干簧管開(kāi)關(guān)動(dòng)作，送出接點(diǎn)信號(hào)。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于安裝維修。 應(yīng)用廣泛，價(jià)格低廉。 第55頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1856浮球液位控制器 液位浮動(dòng)開(kāi)關(guān) 利用重

21、力與浮力的原理設(shè)計(jì)。主要包括浮標(biāo)和微動(dòng)開(kāi)關(guān)，當(dāng)液位變化，浮標(biāo)內(nèi)的開(kāi)關(guān)通、斷。第56頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1857浮球液位控制器 浮球液位控制器 由測(cè)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(kāi)第57頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1858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。第58頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1859差壓式液位變送器 利用差壓或壓力變送器可以很方便的測(cè)量液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流或氣壓信號(hào)。 差壓式液位變送器

22、是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的 pgHpp1pp2gHppp21第59頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1860電容式物位傳感器 在電容器的極板之間，充以不同介質(zhì)時(shí)，介電系數(shù)不同，電容量的大小也有所不同 可通過(guò)測(cè)量電容量的變化來(lái)檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體的分界面 電容量大小與液位高度H成正比第60頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1861 其它檢測(cè)儀表和裝置 接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān) 測(cè)速發(fā)電機(jī) 光電編碼器 測(cè)厚儀表第61頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1862行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān) 行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)主要將機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，廣泛的應(yīng)用在機(jī)電一體化的設(shè)備上，作

23、為電路自動(dòng)切換、限位保護(hù)、行程控制等應(yīng)用 行程開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)第62頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1863光電開(kāi)關(guān) 光電開(kāi)關(guān)也是一種常用的開(kāi)關(guān)型檢測(cè)元件。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或光敏三極管 工作原理：使投光器和受光器相對(duì)，當(dāng)被測(cè)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(hào)。光電開(kāi)關(guān)按檢測(cè)方式可分為反射式、對(duì)射式兩種類型 第63頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1864圖 . 光電開(kāi)關(guān)第64頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1865測(cè)速發(fā)電機(jī) tachogenerator 輸出電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機(jī)。測(cè)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)

24、勢(shì)E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即Ekn，其中k是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)輸出電動(dòng)勢(shì)的極性即相應(yīng)改變。當(dāng)被測(cè)機(jī)構(gòu)與測(cè)速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接時(shí)，只要檢測(cè)出輸出電動(dòng)勢(shì)，即能獲得被測(cè)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，故又稱速度傳感器。第65頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1866測(cè)速發(fā)電機(jī) 測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種專門(mén)用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型電機(jī)，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和交流兩種 測(cè)速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或位置控制系統(tǒng)。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中作為檢測(cè)速度元件，以調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或通過(guò)反饋來(lái)提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度 由于直流測(cè)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。交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出頻率與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格對(duì)應(yīng)，輸出信號(hào)可經(jīng)放大整形變換電

25、路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào) 第66頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1867光電編碼器 光電編碼器，是一種通過(guò)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。光電編碼器是由光柵盤(pán)和光電檢測(cè)裝置組成。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)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(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào)，通過(guò)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。第67頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1868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、非接觸無(wú)磨損、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 尤其是它以數(shù)字量輸出，具有

26、與計(jì)算機(jī)容易聯(lián)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。 編碼器的應(yīng)用對(duì)象，就其所測(cè)量的物理量的性質(zhì)，它可對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的直線位移、角位移、速度、相位等進(jìn)行測(cè)量，也可間接地對(duì)能變換成這些量的，例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測(cè)量，并給出相應(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(cè)元件組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，也可作為檢測(cè)反饋元件，組成閉環(huán)或半閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng) 第68頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1869 編碼器分類表第69頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1870編碼器 第70頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1871第71頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-18729.9 過(guò)程控制中常用的執(zhí)行器 執(zhí)行器是過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。 其

27、作用是接收控制器送來(lái)的控制信號(hào)，改變被控介質(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)。第72頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1873圖9.96 常見(jiàn)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(mén)定位器氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)閥第73頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1874 執(zhí)行器有各種不同的分類方法： 按動(dòng)力能源分類 分為氣動(dòng)執(zhí)行器、電動(dòng)執(zhí)行器、液動(dòng)執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器利用壓縮空氣作為能源，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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；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)，

28、只要經(jīng)過(guò)電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門(mén)定位器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為0.09-0.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)，仍可用氣動(dòng)執(zhí)行器 按動(dòng)作極性分類 分為正作用、反作用執(zhí)行器 按動(dòng)作行程分類 分為角行程、直行程執(zhí)行器 按動(dòng)作特性分類 分為比例式、積分式執(zhí)行器第74頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1875氣動(dòng)執(zhí)行器 氣動(dòng)執(zhí)行器又稱氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)組成。 執(zhí)行器上有標(biāo)尺，用以指示執(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)行器第75頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1876氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 常見(jiàn)的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩大類 其中薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)最常見(jiàn) 第76頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1877

29、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)第77頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1878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)、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 第78頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1879第79頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1880直通單座調(diào)節(jié)閥第80頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1881三通調(diào)節(jié)閥 三通閥可以把一路流體分成兩路，或是把兩路流體合為一路，

30、它們是在直通單座或雙座調(diào)節(jié)閥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，可以代替兩個(gè)直通閥 第81頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1882流量特性 由于調(diào)節(jié)閥開(kāi)度變化時(shí)，閥前后的壓差P也會(huì)變，從而流量Q也會(huì)變。 為分析方便，稱閥前后的壓差不隨閥的開(kāi)度變化的流量特性為理想流量特性； 閥前后的壓差隨閥的開(kāi)度變化的流量特性為工作流量特性 第82頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1883流量特性 對(duì)不同的閥芯形狀，具有不同的理想流量特性： 1-快開(kāi)；2-直線；3-拋物線；4-等百分比4321l/L（%）Q/Qmax（%）04321第83頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1884電/氣轉(zhuǎn)換器 電氣轉(zhuǎn)換器 電氣閥門(mén)定位器第84頁(yè)/共99頁(yè)202

31、1-11-1885電氣轉(zhuǎn)換器 它是基于力矩平衡的工作原理 擋板噴 嘴永 久 磁 鋼支 點(diǎn)平 衡 錘波 紋 管氣 信 號(hào) 輸 出氣 源氣 阻電 信 號(hào) 輸 入氣 動(dòng) 功 率放 大 器PB圖 . 電/氣轉(zhuǎn)換器簡(jiǎn)化原理圖第85頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1886電氣閥門(mén)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20-100K P a反 饋 彈簧140K P a 圖 . 電/氣閥門(mén)定位器原理圖原理第86頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-188

32、7智能型電/氣閥門(mén)定位器 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(mén) 定 位 器微 電 腦 控 制 電 路輸 入 信 號(hào)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(guò)接口與障報(bào)警、通過(guò)接口與其它現(xiàn)場(chǎng)總線用戶實(shí)其它現(xiàn)場(chǎng)總線用戶實(shí)現(xiàn)通信?，F(xiàn)通信。第87頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1888電動(dòng)執(zhí)行器第88頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1889電動(dòng)執(zhí)行器 電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)

33、行器一樣，是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它接收來(lái)自控制器的490mA或010mA直流電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門(mén)、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(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)式等類型 第89頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1890 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 ，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)方框圖第90頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1891現(xiàn)場(chǎng)總線執(zhí)行器 符合現(xiàn)場(chǎng)總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有微處理器的控制器以及可與PC或PLC雙向通信的模件及軟件組成

34、，具有與上位機(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 一體化的結(jié)構(gòu) 智能化的通信功能 智能化的自診斷功能 第91頁(yè)/共99頁(yè)2021-11-1892公司名稱公司名稱閥門(mén)執(zhí)行器產(chǎn)品及類型閥門(mén)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(guó)美國(guó)MOV1994（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）Modbus1985Keystone美國(guó)美國(guó)Electrical Actuators（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）Modbus1985Rotork英國(guó)英國(guó)PakscanIIE（智能電動(dòng)執(zhí)行器）（智能電動(dòng)執(zhí)行器）Modbus1986Limitorque美國(guó)美國(guó)DDC100TM（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行

35、器）BITBUS Modbus1989AUMA美國(guó)美國(guó)Matic（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）Profibus1991Siemens德國(guó)德國(guó)SIPART PS9（閥門(mén)定位器）（閥門(mén)定位器）HART1995Valtek美國(guó)美國(guó)Starpac（智能調(diào)節(jié)器）（智能調(diào)節(jié)器）HART1996Masoneilan美國(guó)美國(guó)Smart Valve Positioner（閥門(mén)定位器）（閥門(mén)定位器）HART1996Neles美國(guó)美國(guó)ND800（調(diào)節(jié)閥）（調(diào)節(jié)閥）HART1997Jordan美國(guó)美國(guó)Electric Actuators（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）HART1998ElsagBailey德國(guó)德國(guó)Contract（電動(dòng)執(zhí)行器）（電動(dòng)執(zhí)行器）HART1998FisherRosmount美國(guó)美國(guó)DVC5000f Series Digital（調(diào)節(jié)閥）（調(diào)節(jié)閥）FF1998Flowserve美國(guó)美國(guó)Logix14XX（閥門(mén)定位器）（閥門(mén)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(mén)定位器）（閥門(mén)定位器）FF1999Yamatake日本日本SVP3000AlphaplusAVP303（閥門(mén)定位器）（閥門(mén)定位器）FF1999Rotork英國(guó)英國(guó)FF01 Networ