2--化工自動化控制儀表資料

1、化工自動化控制儀表作業(yè)化工自動化控制儀表作業(yè)內(nèi)容提要內(nèi)容提要 1 1 自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖 1 1、信號和變量、信號和變量 2 2、自動控制系統(tǒng)方塊圖、自動控制系統(tǒng)方塊圖 3 3、自動控制系統(tǒng)的分類、自動控制系統(tǒng)的分類2 2 化工工藝流程圖化工工藝流程圖 1 1、圖形符號、圖形符號 2 2、字母代號、字母代號 3 3、儀表位號、儀表位號 4 4、化工生產(chǎn)典型設備的工藝控制流程圖、化工生產(chǎn)典型設備的工藝控制流程圖 1 內(nèi)容提要內(nèi)容提要3 3 常用化工自動化儀表常用化工自動化儀表 1 1、化工檢測儀表、化工檢測儀表 2 2、顯示儀表、顯示儀表 3 3、自動控制儀表、

2、自動控制儀表 4 4、調(diào)節(jié)閥、調(diào)節(jié)閥2 1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 3圖7-1 人工操作圖圖7-2 液位自動控制圖人工操作與自動控制比較圖人工操作與自動控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要4.1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成圖7-2 液位自動控制4 1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 在自動控制系統(tǒng)的組成中,除必須具有前面所述的自動化裝置外,還必須具有控制裝置所控制的。 在自動控制系統(tǒng)中,將需要控制其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設備、機器、一段管道或設備的一部分叫做,簡稱。 要選擇好控制系統(tǒng)要選擇好控制系統(tǒng)的對

3、象的對象6n變送器 是基于負反饋原理的，包括測量、放大和反饋三部分。其作用是將檢測元件的輸出信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標準信號，送到顯示儀表或控制裝置進行顯示、記錄或控制n 由于變量種類多，因此，變送器的類型也較多n溫度變送器n壓力變送器n液位變送器n流量變送器 1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成控制器控制器調(diào)節(jié)器被控對象測量變送裝置+SP執(zhí)行器4 420mA20mA4 420mA20mA被控變量干擾操縱變量操縱變量操縱變量：影響被控變量，克服干擾使被控變量回到給定值的（調(diào)節(jié)閥的輸出）操縱變量：影響被控變量，克服干擾使被控變量回到給定值的（調(diào)節(jié)閥的輸出） 1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的

4、組成n調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥： 調(diào)節(jié)閥又稱控制閥、執(zhí)行器。在自動控制系調(diào)節(jié)閥又稱控制閥、執(zhí)行器。在自動控制系統(tǒng)中的作用，就是控制器發(fā)出的控制信號，改變統(tǒng)中的作用，就是控制器發(fā)出的控制信號，改變調(diào)節(jié)參數(shù)，把被調(diào)參數(shù)控制在所要求的范圍內(nèi)，調(diào)節(jié)參數(shù)，把被調(diào)參數(shù)控制在所要求的范圍內(nèi)，從而達到生產(chǎn)過程自動化。從而達到生產(chǎn)過程自動化。 按能源形式可分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器、按能源形式可分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器三大類。液動執(zhí)行器三大類。 1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖一、信號和變量一、信號和變量載有變量信息的物理變量是信號。 系統(tǒng)或環(huán)節(jié)u

5、y圖7-3 輸入、輸出變量圖輸入變量輸出變量多輸入多數(shù)出系統(tǒng)7圖7-4 簡單水槽ABuu1u2圖7-5 信號分叉點8 1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖n 二、自動控制系統(tǒng)方塊圖二、自動控制系統(tǒng)方塊圖n在研究自動控制系統(tǒng)時，為了便于對系統(tǒng)分析研究，一在研究自動控制系統(tǒng)時，為了便于對系統(tǒng)分析研究，一般都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。般都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。n下頁圖為液位自動控制系統(tǒng)地方塊圖每個環(huán)節(jié)表示組成下頁圖為液位自動控制系統(tǒng)地方塊圖每個環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個部分，稱為系統(tǒng)的一個部分，稱為“環(huán)節(jié)環(huán)節(jié)”。兩個方塊之間用一條。兩個方塊之間用一條帶有箭頭的線條表示其信號的相互

6、關(guān)系，箭頭指向方塊帶有箭頭的線條表示其信號的相互關(guān)系，箭頭指向方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個環(huán)節(jié)表示為這個環(huán)節(jié)的輸入，箭頭離開方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號。的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號。9 1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖n方塊圖中，方塊圖中， x 指設定值；指設定值；z 指輸出信號；指輸出信號；e 指偏差信指偏差信號；號；p 指發(fā)出信號；指發(fā)出信號；q 指出料流量信號；指出料流量信號；y 指被控變指被控變量；量；f 指擾動作用。當指擾動作用。當x 取正值，取正值，z取負值取負值，e= x- z，負反饋；負反饋；x 取正值

7、，取正值，z取正值，取正值， e= x+ z，正反饋。，正反饋。圖7-6 自動控制系統(tǒng)方塊圖10 1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖n 其他控制系統(tǒng)其他控制系統(tǒng) 用同一種形式的方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng)用同一種形式的方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng) 當進料流量或溫度變化等因素引起出口物料溫度變化時，可以將該溫度變化測量后送至溫度控制器TC。溫度控制器的輸出送至控制閥，以改變加熱蒸汽量來維持出口物料的溫度不變。 11圖7-7 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng) 1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖 為了便于分析,有時將控制器以外的各個環(huán)節(jié) (包括被控對象、測量元件及變送器、控制閥)組

8、合在一起看待,稱之為廣義對象,這樣,整個系統(tǒng)可認為是由控制器與廣義對象兩者所構(gòu)成,其方塊圖可簡化?？刂破鲝V義對象被控變量測量值z給定值干擾作用f-x圖7-8 簡化方塊圖12 1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機構(gòu)-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設定值 1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖 1.3 儀表及自動化系統(tǒng)的分類儀表及自動化系統(tǒng)的分類n 化工生產(chǎn)過程中需要測量和控制的參數(shù)是多種多樣的，主要的有熱工量（壓力、流量、液位、溫度等）和成分（或熱工量（壓力、流量、液位、溫度等

9、）和成分（或物性）量。物性）量。所以化工自動化儀表按功能不同，大致分為四四類類：n 檢測儀表檢測儀表（各種參數(shù)的測量和變送）；n 顯示儀表顯示儀表（模擬量顯示和數(shù)字量顯示）；n 控制儀表控制儀表（氣動、電動控制儀表及數(shù)字式控制器）；n 執(zhí)行器執(zhí)行器 （氣動、電動、液動等執(zhí)行器）。n 利用上述各類儀表，可以構(gòu)成自動檢測自動檢測、自動操縱、自自動操縱、自動保護和自動控制動保護和自動控制這樣四種自動化系統(tǒng)，他們的作用如下：n 1.自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)n 利用各種儀表對生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)進行測量、指利用各種儀表對生產(chǎn)過程中主要工藝參數(shù)進行測量、指示或記錄的，稱為自動檢測系統(tǒng)。示或記錄的，稱為自

10、動檢測系統(tǒng)。它代替了操作人員對工藝參數(shù)的不斷觀察與記錄，因此起到對過程信息的獲取與記錄作用。這在生產(chǎn)過程自動化中是最基本的也是十分重要的內(nèi)容。n 自動檢測系統(tǒng)中主要的自動化裝置是敏感元件、傳感器敏感元件、傳感器和顯示儀表和顯示儀表。n 敏感元件敏感元件也稱檢測元件，作用是對被測變量作出響應，把它也稱檢測元件，作用是對被測變量作出響應，把它轉(zhuǎn)換成適合測量的物理量。轉(zhuǎn)換成適合測量的物理量。n 傳感器傳感器可以對檢測元件輸出的物理量信號作進一步信號轉(zhuǎn)換，可以對檢測元件輸出的物理量信號作進一步信號轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換后的信號為標準的統(tǒng)一信號（如當轉(zhuǎn)換后的信號為標準的統(tǒng)一信號（如010mA、420mA、0.02

11、0.1Mpa等）時，此時的傳感器一般成為變送器。等）時，此時的傳感器一般成為變送器。n 顯示儀表顯示儀表的作用是將檢測結(jié)果以指針位移、數(shù)字、圖象等形作用是將檢測結(jié)果以指針位移、數(shù)字、圖象等形式準確地指示、記錄或儲存，使操作人員能正確了解工藝操式準確地指示、記錄或儲存，使操作人員能正確了解工藝操作情況和狀態(tài)。作情況和狀態(tài)。n 2.自動信號聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號聯(lián)鎖保護系統(tǒng)n 生產(chǎn)過程中有時由于一些偶然因素的影響導致工藝參數(shù)生產(chǎn)過程中有時由于一些偶然因素的影響導致工藝參數(shù)超出允許的變化范圍而出現(xiàn)不正常情況時就有可能引起事超出允許的變化范圍而出現(xiàn)不正常情況時就有可能引起事故。為此，長對某些關(guān)鍵性參數(shù)設

12、有自動信號聯(lián)鎖保護裝故。為此，長對某些關(guān)鍵性參數(shù)設有自動信號聯(lián)鎖保護裝置。當工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，置。當工藝參數(shù)超過了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，信號系統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號警報，告戒操作人員注意，信號系統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號警報，告戒操作人員注意，并及時采取措施。并及時采取措施。n 自動信號聯(lián)鎖保護電路按其主要構(gòu)成元件的不同，可分自動信號聯(lián)鎖保護電路按其主要構(gòu)成元件的不同，可分為為有觸點式和無觸點式有觸點式和無觸點式兩類（有時可采用混合式）。兩類（有時可采用混合式）。n 有觸點式電路有觸點式電路是由各種繼電器、按鈕、開關(guān)等電器組成的是由各種繼電器、按鈕、開關(guān)等電器組成

13、的繼電線路，依靠各種電器的觸點開合完成電路的通斷和切繼電線路，依靠各種電器的觸點開合完成電路的通斷和切換。換。n 無觸點式電路無觸點式電路利用由二極管、晶體管及集成電路等電子器利用由二極管、晶體管及集成電路等電子器件構(gòu)成具有一定功能的電子線路，利用電子器件的導通或件構(gòu)成具有一定功能的電子線路，利用電子器件的導通或阻斷特性來實現(xiàn)自動信號的報警和聯(lián)鎖保護作用。阻斷特性來實現(xiàn)自動信號的報警和聯(lián)鎖保護作用。n 3.自動操縱及自動開停車系統(tǒng)自動操縱及自動開停車系統(tǒng)n 自動操縱系統(tǒng)自動操縱系統(tǒng)可以根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對可以根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對生產(chǎn)設備進行某種周期性操作。生產(chǎn)設備進行某種周期性操作

14、。n 自動開停車系統(tǒng)自動開停車系統(tǒng)可以按照預先規(guī)定好的步驟，可以按照預先規(guī)定好的步驟，將生產(chǎn)過程自動地投入運行或自動停車。將生產(chǎn)過程自動地投入運行或自動停車。n 4. 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)n 生產(chǎn)過程中各種工藝條件不可能一成不變，特別是化工生產(chǎn)，大多數(shù)是連續(xù)生產(chǎn)，各設備相互關(guān)聯(lián)，當其中某一設備工藝條件發(fā)生變化時，都可能引起其他設備中某些參數(shù)的波動，偏離正常工藝條件。為此，需要用自動控制裝置對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進行自用自動控制裝置對生產(chǎn)中某些關(guān)鍵性參數(shù)進行自動控制，使它們在受到外界干擾的影響而偏離正常狀動控制，使它們在受到外界干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時，能自動地調(diào)回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)態(tài)時，

15、能自動地調(diào)回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。各系統(tǒng)間的相互關(guān)系各系統(tǒng)間的相互關(guān)系n自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)只能完成只能完成“了解了解”生產(chǎn)過程進行生產(chǎn)過程進行情況的任務；情況的任務；n 自動信號聯(lián)鎖保護系統(tǒng)自動信號聯(lián)鎖保護系統(tǒng)只能在工藝條件進只能在工藝條件進入某種極限狀態(tài)時采取安全措施以免發(fā)生生產(chǎn)入某種極限狀態(tài)時采取安全措施以免發(fā)生生產(chǎn)事故；事故；n 自動操縱系統(tǒng)自動操縱系統(tǒng)只能按照預先規(guī)定好的步驟只能按照預先規(guī)定好的步驟進行某種周期性操作；進行某種周期性操作；n 只有只有自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)才能自動地排除各種干才能自動地排除各種干擾因素對工藝參數(shù)的影響，使它們始終保持在擾因素對工藝參數(shù)的影響，使它們

16、始終保持在預先規(guī)定的數(shù)值上，保證生產(chǎn)維持在正?；蜃铑A先規(guī)定的數(shù)值上，保證生產(chǎn)維持在正?；蜃罴训墓に嚥僮鳡顟B(tài)。佳的工藝操作狀態(tài)。所以，自動控制系統(tǒng)是自自動控制系統(tǒng)是自動化生產(chǎn)中的核心部分。動化生產(chǎn)中的核心部分。 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖 工藝流程和控制方案的確定后，根據(jù)工藝流程和控制方案的確定后，根據(jù)工藝設計給出的流程圖，按其流程順序標工藝設計給出的流程圖，按其流程順序標注出相應的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及注出相應的測量點、控制點、控制系統(tǒng)及自動信號與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)等，自動信號與聯(lián)鎖保護系統(tǒng)等， 便成了便成了工藝工藝管道及控制流程圖管道及控制流程圖 （PID圖）圖）。33PID圖圖

17、 2.1圖形符號圖形符號n1. 1. 測量點（包括檢出元件、取樣點）測量點（包括檢出元件、取樣點）35 檢試點是由工藝設備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的連接線的起點，一般無特定的圖形符號，如下圖所示。必要時，檢測元件也可以用象形或圖形符號表示。圖1-13 測試點的一般表示方法 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖2. 2. 連接線連接線36 通用的儀表信號線均以細實線表示。連接線表示交叉及相接時，采用下圖的形式。必要時也可用加箭頭的方式表示信號的方向。在需要時，信號線也可按氣信號、電信號、導壓毛細管等采用不同的表示方式以示區(qū)別。圖1-14 聯(lián)系線的表示法 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制

18、流程圖 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖 3 3、 儀表（檢測、顯示、控制）的圖形符號儀表（檢測、顯示、控制）的圖形符號 儀表的圖形符號是一個細實線圓圈，直徑約10mm，對于不同的儀表安裝位置的圖形符號如下表所示。 37 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖38序序號號安裝位安裝位置置圖形符號圖形符號備注備注序序號號安裝位置安裝位置圖形符圖形符號號備注備注1就地安就地安裝儀表裝儀表嵌在管道嵌在管道中中4集中儀表集中儀表盤后安裝盤后安裝儀表儀表2集中儀集中儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表 5就地儀表就地儀表盤后安裝盤后安裝儀表儀表3就地儀就地儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表表1-1 儀表

19、安裝位置的圖形符號表示 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖39 對于處理兩個或兩個以上被測變量，具有相同或不同功能的復式儀表時，可用兩個相切的圓或分別用細實線圓與細虛線圓相切表示（測量點在圖紙上距離較遠或不在同一圖紙上），如下圖所示。圖1-15 復式儀表的表示法執(zhí)行機構(gòu)圖形符號執(zhí)行機構(gòu)圖形符號1 帶彈簧的薄膜執(zhí)行機構(gòu) 不帶彈簧的薄膜執(zhí)行機構(gòu)M電動執(zhí)行機構(gòu)D數(shù)字執(zhí)行機構(gòu)S電磁執(zhí)行機構(gòu)活塞執(zhí)行機構(gòu)單作用活塞執(zhí)行機構(gòu)雙作用 4、調(diào)節(jié)閥的圖形符號、調(diào)節(jié)閥的圖形符號執(zhí)行機構(gòu)圖形符號執(zhí)行機構(gòu)圖形符號2帶手輪的氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)帶氣動閥門定位器的 氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)帶電氣閥門定位器的 氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)帶人

20、工復位裝置的執(zhí)行機構(gòu) （以電磁執(zhí)行機構(gòu)為例）SRSR帶遠程復位裝置的執(zhí)行機構(gòu) （以電磁執(zhí)行機構(gòu)為例） 4、調(diào)節(jié)閥的圖形符號、調(diào)節(jié)閥的圖形符號 2.2字母代號字母代號 在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，一般寫有兩位（或兩位以上）字母，第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號見下表。40字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測變量被測變量修飾詞修飾詞功能功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析分析電導率電導率密度密度電壓電壓流量流量電流電流時間或時間程序時間或時間程序物位物位水分或濕度水分或濕度壓力或真空壓力或真空數(shù)量或件數(shù)數(shù)量或件數(shù)放射性放射性速度或

21、頻率速度或頻率溫度溫度黏度黏度力力供選用供選用位置位置差差比（分數(shù)）比（分數(shù)）積分、累積積分、累積安全安全報警報警控制（調(diào)節(jié)）控制（調(diào)節(jié)）檢測元件檢測元件指示指示自動自動-手動操作器手動操作器積分、累積積分、累積記錄或打印記錄或打印開關(guān)、聯(lián)鎖開關(guān)、聯(lián)鎖傳送傳送閥、擋板、百葉窗閥、擋板、百葉窗套管套管繼動器或計算器繼動器或計算器驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構(gòu)驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構(gòu) 被測變量和儀表功能的字母代號41 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖42舉例舉例以脫乙烷塔控制流程圖，來說明如何以字母代號以脫乙烷塔控制流程圖，來說明如何以字母代號的組合來表示被測變量和儀表功能。的組

22、合來表示被測變量和儀表功能。 塔頂?shù)膲毫刂葡到y(tǒng)塔頂?shù)膲毫刂葡到y(tǒng)中的PIC-207，其中第一位字母P表示被測變量為壓力，第二位字母I表示具有指示功能，第三位字母C表示具有控制功能，因此，PIC的組合就表示一臺具有指示功能的壓力控制器。該控制系統(tǒng)是通過改變氣相采出量來維持塔壓穩(wěn)定的。 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖 回流罐液位控制系統(tǒng)回流罐液位控制系統(tǒng)中的LIC-201是一臺具有指示功能的液位控制器，它是通過改變進入冷凝器的冷劑量來維持回流罐中液位穩(wěn)定的。 塔下部的溫度控制系統(tǒng)塔下部的溫度控制系統(tǒng)中的TRC-210表示一臺具有記錄功能的溫度控制器，它是通過改變進入再沸器的加熱蒸汽量來

23、維持塔底溫度恒定的。 塔底的液位控制系統(tǒng)塔底的液位控制系統(tǒng)中的LICA-202代表一臺具有指示、報警功能的液位控制器，它是通過改變塔底采出量來維持塔釜液位穩(wěn)定的。 43 2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖 儀表位號儀表位號44 儀表位號儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯數(shù)字編號兩部分組成。阿拉伯數(shù)字編號寫在圓圈的下半部，其第一位數(shù)字表示工段號，后續(xù)數(shù)字（二位或三位數(shù)字）表示儀表序號。 舉例舉例脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖中PIC-206表示測量點在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為就地安裝，工段號為2，儀表序號為06。 儀表位號的表示方法儀表位號的表示方法1、儀表位號組成 在檢測

24、、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個回路的每個儀表（或元件）都應有自己的儀表位號。儀表位號由字母代號組合和回路編號兩部分組成。示例：T RC-1 01序號（一般用二位數(shù)字，也可以用三位）工序或車間代號（可以一位，也可以用二位數(shù)字）功能字母代號（記錄調(diào)節(jié)）被測變量字母代號（溫度）2、帶控制點流程圖和儀表系統(tǒng)圖上表示方法、帶控制點流程圖和儀表系統(tǒng)圖上表示方法集中儀表盤面安裝儀表 （中間有一橫）TRC 101儀表位號表示方法： 字母代號填寫在圓圈上半圈中； 回路編號填寫在圓圈下半圈中。 就地安裝儀表 （中間沒有一橫） TI 101 根據(jù)圖形符號、文字代號以及儀表位號表示方法，可以繪制儀表系統(tǒng)圖。34圖1-12脫乙

25、烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例右圖是乙烯生產(chǎn)過右圖是乙烯生產(chǎn)過程中脫乙烷塔的工程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程藝管道及控制流程圖圖 舉例舉例 2.4 化工生產(chǎn)典型設備的工藝控制流程圖化工生產(chǎn)典型設備的工藝控制流程圖4.3.1化工檢測儀表化工檢測儀表 檢測儀表的主要作用是獲取信息，并檢測儀表的主要作用是獲取信息，并進行適當?shù)霓D(zhuǎn)換。在生產(chǎn)過程中，檢測儀表主進行適當?shù)霓D(zhuǎn)換。在生產(chǎn)過程中，檢測儀表主要用來測量某些工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流要用來測量某些工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、物位以及物料的成分、物性等，將被測參量、物位以及物料的成分、物性等，將被測參數(shù)的大小成比例地轉(zhuǎn)換成電的信號或氣壓信號。數(shù)的

26、大小成比例地轉(zhuǎn)換成電的信號或氣壓信號。 3 常用化工自動儀表常用化工自動儀表 3 常用化工自動儀表常用化工自動儀表 化工檢測儀表分類化工檢測儀表分類n 所測參數(shù)不同，分為：檢測儀表、流量檢測儀表、物所測參數(shù)不同，分為：檢測儀表、流量檢測儀表、物位檢測儀表、溫度檢測儀表等。位檢測儀表、溫度檢測儀表等。n 按表達示數(shù)的方式可分為指示型、記錄型、信號型、按表達示數(shù)的方式可分為指示型、記錄型、信號型、遠傳指示型、累積型等。遠傳指示型、累積型等。n 功能可分為檢測儀表、回路顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表和執(zhí)功能可分為檢測儀表、回路顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表和執(zhí)行器等；行器等；n 按精度：實用儀表、范型儀表和標準儀表按精度：

27、實用儀表、范型儀表和標準儀表n 按形式：現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表。按形式：現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表。n 按傳遞信號：模擬式儀表和數(shù)字儀表。按傳遞信號：模擬式儀表和數(shù)字儀表。 3.2顯示儀表顯示儀表1 顯示儀表概述顯示儀表概述本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：2 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表3 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表4 新型顯示儀表新型顯示儀表功能：功能：對各種檢測變量進行顯示、記錄對各種檢測變量進行顯示、記錄類型：類型：模擬式顯示儀表、數(shù)字式顯示儀表、新型顯模擬式顯示儀表、數(shù)字式顯示儀表、新型顯 示儀表示儀表1 顯示儀表概述顯示儀表概述(1) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表原理：原理：檢測元件和

28、變送器將被測變量（物理量或化檢測元件和變送器將被測變量（物理量或化 學量）變換成另一物理量，此物理量隨被測學量）變換成另一物理量，此物理量隨被測 變量的變化作相應變化，這種變化是對被測變量的變化作相應變化，這種變化是對被測 變量的模擬。變量的模擬。方式：方式：利用標尺、指針、曲線等方法利用標尺、指針、曲線等方法(2) 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表功能功能：直接用數(shù)字量顯示或以數(shù)字形式記錄打印被：直接用數(shù)字量顯示或以數(shù)字形式記錄打印被測變量值的儀表。可以和多種傳感器配合測量、顯測變量值的儀表。可以和多種傳感器配合測量、顯示各種工藝參數(shù)，并且可以進行巡回檢測、越限報示各種工藝參數(shù)，并且可以進行巡回

29、檢測、越限報警及實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制。警及實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動控制。方式：數(shù)字式方式：數(shù)字式(3) 新型顯示儀表新型顯示儀表特點特點：涉及微處理技術(shù)、新型顯示技術(shù)、記錄技涉及微處理技術(shù)、新型顯示技術(shù)、記錄技 術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和控制技術(shù)，把信號檢術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和控制技術(shù)，把信號檢 測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、 控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部功能集控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部功能集 合于一體。合于一體。 模擬顯示的特點：直觀光柱也屬于模擬顯示光柱顯示的特點：光柱顯示的特點：一目了然一目了然數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表的特點：的特點：準準確，但最后確，但

30、最后一位經(jīng)常跳一位經(jīng)常跳動不止。動不止。熱敏電阻熱敏電阻 LED亮度高、耐振動；LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間觀察。 LED、LCD的特點：帶背光板的LCD可以在夜間觀看 圖像顯示 特點特點:能顯能顯示復雜的示復雜的圖形和曲圖形和曲線，但價線，但價格昂貴。格昂貴。帶RS-232接口的萬用表及圖像顯示特點特點:能能在計算機在計算機中存儲測中存儲測量到的波量到的波形及數(shù)據(jù)，形及數(shù)據(jù)，可隨時重可隨時重放，價格放，價格適中。適中。記錄儀主要主要用來用來記錄記錄被檢被檢測對測對象的象的動態(tài)動態(tài)變化變化過程。過程。無紙記錄儀 主要用主要用來記錄和存來記錄和存儲被檢測對儲被檢測對象的動態(tài)變象的動態(tài)變化

31、過程。化過程。數(shù)據(jù)處理裝置 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理裝置處理裝置主要是指主要是指計算機，計算機，將復雜的將復雜的系統(tǒng)用到系統(tǒng)用到頻譜分析頻譜分析儀。儀。電子電位差計電子電位差計配熱電偶配熱電偶功能功能：與溫度、流量、壓力、差壓、成分等變送器：與溫度、流量、壓力、差壓、成分等變送器配接，可以測量和顯示能轉(zhuǎn)換成毫伏及直流電壓信配接，可以測量和顯示能轉(zhuǎn)換成毫伏及直流電壓信號的工藝變量。號的工藝變量。原理：電壓補償原理原理：電壓補償原理型號：用型號：用XW系列來命名，系列來命名，X表示顯示儀表，表示顯示儀表，W表示表示直流電位差計。直流電位差計。XW-類型類型：小型長圖顯示、大型長圖顯示、圓圖顯示等。：小型長圖顯

32、示、大型長圖顯示、圓圖顯示等。2 模擬式顯示儀表圖圖8.3 電位差計的原理線路電位差計的原理線路一、手動電位差計一、手動電位差計工作電流工作電流的回路的回路校準校準工作工作電流電流的回的回路路測量回路測量回路電位差計實物圖電位差計實物圖1) 1) 工作原理工作原理工作狀態(tài)，U =0，即Et=EAB;+_RBRPACDE（1V）RCuR3R4RGRPRMI1=4mAEtBGI2=2mAXW系列電子電位差計測量橋路原理二、自動電位差計二、自動電位差計4.2.2 電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋配熱電阻配熱電阻功能：對能轉(zhuǎn)換成電阻值的各種變量進行測量、顯示、記錄。功能：對能轉(zhuǎn)換成電阻值的各種變量進行

33、測量、顯示、記錄。原理原理：電橋平衡原理：電橋平衡原理型號：根據(jù)輸出電壓型號：根據(jù)輸出電壓 XD系列系列交流平衡電橋交流平衡電橋 XQ系列系列直流平衡電橋直流平衡電橋bR6R4RpRBR5R2R3aR1R1R1RtE_+AM特點：特點：1 1）清晰直觀，讀數(shù)方便，不會產(chǎn)生視差。）清晰直觀，讀數(shù)方便，不會產(chǎn)生視差。2 2）線路簡單，可靠性好，耐振性強。）線路簡單，可靠性好，耐振性強。3 3）采用模塊化設計方法，便于制造、調(diào)試和維修，降）采用模塊化設計方法，便于制造、調(diào)試和維修，降 低生產(chǎn)成本。低生產(chǎn)成本。4 4）品種繁多，配接靈活。）品種繁多，配接靈活。5 5）具有非線性校正及開方運算電路，配接

34、熱電偶測溫）具有非線性校正及開方運算電路，配接熱電偶測溫 時具有冷端溫度補償功能，配接熱電阻時考慮了外時具有冷端溫度補償功能，配接熱電阻時考慮了外 線電阻的補償，配接差壓變送器測流量時可直接顯線電阻的補償，配接差壓變送器測流量時可直接顯 示流量值。示流量值。3 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表概述概述分類分類:(1)按功能：按功能：顯示型、顯示報警型、顯示調(diào)節(jié)型、巡顯示型、顯示報警型、顯示調(diào)節(jié)型、巡回檢測型回檢測型(2)按輸入信號形式：按輸入信號形式：電壓型、頻率型電壓型、頻率型(3)按輸入信號的點數(shù)：按輸入信號的點數(shù)：單點和多點單點和多點(4)按顯示位數(shù)：按顯示位數(shù)：3位半、位半、4位半等多種。

35、半位顯示是位半等多種。半位顯示是指最高位是指最高位是0或或1。(5)按測量速率：按測量速率：低速型（每秒鐘測量幾次到幾十低速型（每秒鐘測量幾次到幾十次）、中速型（每秒鐘測量幾十次到幾百次）、高次）、中速型（每秒鐘測量幾十次到幾百次）、高速型（每秒鐘測量千次以上）。速型（每秒鐘測量千次以上）。2) 數(shù)字式顯示儀表的主要指標數(shù)字式顯示儀表的主要指標-1999-1999+1999+1999（213項目技術(shù)指標項目技術(shù)指標量程-1999+1999環(huán)境溫度/050精確度0.1+1個字 0.2+1個字0.1+3個字 0.5+1個字相對濕度/%8590分辨率溫度：0.1 ,1直流電壓：0.1% ,0.01%

36、輸出接點容量AC 220V，3A控制點誤差/%0.5控制點設定范圍0%100%量程基本組成基本組成數(shù)顯儀表的組成框圖數(shù)顯儀表的組成框圖 信號變換 前置放大 非線性校正或開方運算 A/D 轉(zhuǎn)換 V/I 轉(zhuǎn)換 控制電路 光柱電平驅(qū)動 標度變換 工藝變量 （熱電勢） 光柱顯示 電流信號 （熱電阻） （電壓） （電流） 數(shù)字顯示 繼電器觸點動作或電流信號 3.3 模模-數(shù)轉(zhuǎn)換（數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D） 模模-數(shù)轉(zhuǎn)換（數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D），），轉(zhuǎn)換方法：直接比較轉(zhuǎn)換方法：直接比較型、間接比較型和復型、間接比較型和復合型三大類。合型三大類。 包括采樣和量化兩個過程包括采樣和量化兩個過程采樣是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量采樣是

37、將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 量化是用近似值表示信號精量化是用近似值表示信號精確值的過程；產(chǎn)生量化誤差確值的過程；產(chǎn)生量化誤差n A/D位數(shù)n 8位 00000000B（00H ，0D）11111111B（0FFH，255D）n A/D分辨力（率）n 分辨力：（8位）Vmax/255n 分辨率 1/255n 顯示器分辨力（1）直接比較型）直接比較型A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 直接比較型直接比較型A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的原理是基于電位差計的電壓原理是基于電位差計的電壓比較原理。比較原理。圖圖8-9 直接比較原理示意圖直接比較原理示意圖通過不斷比較，不斷鑒別，并在比較鑒別的同時就通過不斷比較，不斷鑒別，并在比較鑒別的同時就

38、將參考電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出，實現(xiàn)了將參考電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出，實現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 標準的可調(diào)標準的可調(diào)參考電壓參考電壓UR被測電壓被測電壓UX，比較比較平衡平衡UR= UX（2）間接比較型）間接比較型A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 所謂間接比較型就是被測電壓不是直接轉(zhuǎn)換成所謂間接比較型就是被測電壓不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，而是轉(zhuǎn)換成某一中間量，然后再將中間量數(shù)字量，而是轉(zhuǎn)換成某一中間量，然后再將中間量整量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。整量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 U-T型或型或U-F型型 把被測電壓轉(zhuǎn)換把被測電壓轉(zhuǎn)換成時間間隔的方法有：成時間間隔的方法有：積分比較（雙積分）積分比較（雙積分）法、積分脈沖調(diào)寬法法、積分脈沖調(diào)寬法和線性

39、電壓比較法。和線性電壓比較法。 雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換原理框圖轉(zhuǎn)換原理框圖1) 模擬式線性化模擬式線性化 模擬式線性化可采用開環(huán)或閉環(huán)的方式進行模擬式線性化可采用開環(huán)或閉環(huán)的方式進行 開環(huán)式線性化原理圖開環(huán)式線性化原理圖 利用線性化器的非線性靜特性來補償檢測元件或傳感器的利用線性化器的非線性靜特性來補償檢測元件或傳感器的非線性，使非線性，使A/D轉(zhuǎn)換之前的轉(zhuǎn)換之前的U0與與x之間具有線性關(guān)系。之間具有線性關(guān)系。 n 閉環(huán)式線性化就是利用反饋補償原理，引入非線性的負反饋環(huán)節(jié)，用負反饋環(huán)節(jié)本身的非線性特性來補償檢測元件或傳感器的非線性，使U0和x之間關(guān)系具有線性特性。 2）A/D轉(zhuǎn)換線性化（非

40、線性A/D轉(zhuǎn)換）通過通過A/D轉(zhuǎn)換直接進行線性化處理的一種方法轉(zhuǎn)換直接進行線性化處理的一種方法 3）數(shù)字式線性化）數(shù)字式線性化 基本原則仍然是基本原則仍然是“以折代曲以折代曲”。將不。將不同斜率的斜線乘上不同斜率的斜線乘上不同的系數(shù)變?yōu)橥恍蓖南禂?shù)變?yōu)橥恍甭实木€段而達到線性率的線段而達到線性化的目的。化的目的。 ABCDFRGtmVNRUUNNt 數(shù)字線性化原理示意圖數(shù)字線性化原理示意圖 模擬輸入模擬輸入模模- -數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換計數(shù)門計數(shù)門計數(shù)器計數(shù)器計數(shù)輸出計數(shù)輸出系數(shù)運算器系數(shù)運算器系數(shù)控制器系數(shù)控制器鐘鐘 頻頻 數(shù)字線性化器邏輯原理圖數(shù)字線性化器邏輯原理圖 3.5 信號標準化及標度變換

41、 將這些不同性質(zhì)的信號與不同電平的信號統(tǒng)一起來，這就叫輸入信號的規(guī)格化，或者稱為參數(shù)信號的標準化。 我國目前采用的統(tǒng)一直流信號電平有以下幾種：我國目前采用的統(tǒng)一直流信號電平有以下幾種：010mV，030 mV，040.95 mV，050 mV等。等。 量綱還原問題，通常稱之為量綱還原問題，通常稱之為“標度變換標度變換” 模擬標度變換，數(shù)字量標度變換。模擬標度變換，數(shù)字量標度變換。 數(shù)字儀表的標度變換數(shù)字儀表的標度變換 y=S1S2S3x=Sx（1 1） 模擬量標度變換模擬量標度變換（2 2） 電勢信號的標度變換電勢信號的標度變換 （3 3） 電流信號的標度變換電流信號的標度變換 當前的顯示儀表

42、是涉及微處理技術(shù)、新型顯示技當前的顯示儀表是涉及微處理技術(shù)、新型顯示技術(shù)、記錄技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和控制技術(shù)，把信號檢術(shù)、記錄技術(shù)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)和控制技術(shù)，把信號檢測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)儲存、通訊、控制、復雜測處理、顯示、記錄、數(shù)據(jù)儲存、通訊、控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部功能集合于一體的新型儀表。數(shù)學運算等多個或全部功能集合于一體的新型儀表。它使用方便，觀察直觀，功能豐富，可靠性高。它使用方便，觀察直觀，功能豐富，可靠性高。4 新型顯示儀表新型顯示儀表概述概述4.4.1 顯示儀表顯示儀表4.4.2 屏幕顯示儀表屏幕顯示儀表4.4.3 虛擬顯示儀表虛擬顯示儀表 特點：特點：利用計算機來完成顯示儀表所有的工作。在利用計算機來完成顯示儀表所有的工作。在計算機屏幕上完全模仿實際使用