儀表自動化基礎知識二

1、儀表自動化基礎知識二儀表自動化基礎知識二儀表自動化基礎知識二儀表自動化基礎知識 目錄4 顯示儀表4.1 模擬顯示儀表4.2 數字顯示儀表4.3 無紙記錄儀5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.2 數字單回路調節(jié)器2021/4/132儀表自動化基礎知識4 顯示儀表 顯示儀表直接接收檢測組件、傳感器、變送器送來的信號，經過測量線路和顯示裝置，對被測變量予以指示或記錄，或用字、字符、數、圖像顯示。 顯示儀表接顯示方式分為模擬顯示、數字顯示和屏幕顯示三大類。2021/4/133儀表自動化基礎知識4 顯示儀表4.1 模擬顯示儀表 模擬式顯示儀表是以指針或記錄筆的偏轉角或位移量顯示被測變量連續(xù)變化

2、的儀表。 根據測量線路，模擬式顯示儀表分為直接變換式和平衡式兩種。常用的有：動圈式指示儀表、電子電位差計和電子平衡2021/4/134儀表自動化基礎知識4 顯示儀表4.1 模擬顯示儀表 4.1 .1 自動平衡式顯示儀表 自動平衡式顯示儀表是一種用途廣泛的自動顯示記錄儀表，它配用熱電偶、熱電阻或其他能轉換成直流電壓、電流或電阻的傳感器、變送器，就可以連續(xù)指示和記錄工業(yè)過程中的溫度、壓力、流量、物位及成分等各種參數。 平衡電橋原理：ER2R3R4RtRpr2r12021/4/135儀表自動化基礎知識4 顯示儀表4.1 模擬顯示儀表 4.1 .1 自動平衡式顯示儀表 儀表以自動平衡的原理工作，被測信

3、號輸入比較電路，其差值信號經晶體管放大后，驅動可逆電機，以達到自動平衡的目的。該平衡機構及指示機構相連，故同時在標尺和記錄紙上指示或記錄被測參數的數值。2021/4/136儀表自動化基礎知識4 顯示儀表4.2 數字顯示儀表 數字式顯示儀表直接以數字形式顯示被測變量，其測量速度快，抗干擾性能好，精度高，讀數直觀，工作可靠，且有自動報警、自動打印和自動檢測等功能，更適用于控制室集中監(jiān)視和控制?，F普遍應用于各行業(yè)。 常用的有：數字式電壓表、溫度表、流量表、壓力表和轉速表等。檢測單元變送器被測變量前置放大器A/D非線性補償標度變換數字顯示報警系統(tǒng)數碼輸出記錄打印2021/4/137儀表自動化基礎知識4

4、 顯示儀表4.3 無紙記錄儀 屏幕顯示是直接把工藝參數用文字、符號、數字和圖像配合的形式在熒光屏上直接顯示出來，它具有模擬式和數字顯示儀表兩種功能，并且具有計算機大存儲量的記憶能力及快速功能，也是現代計算機不可缺少的終端設備，常與計算機聯用，作為現代計算機綜合集中控制必不可少的顯示裝置，近年來發(fā)展較快。 目前圖像顯示主要分兩類，即計算機控制系統(tǒng)中的CRT彩色圖像顯示和無紙記錄的液晶（LCD）顯示。2021/4/138儀表自動化基礎知識4 顯示儀表4.3 無紙記錄儀 無紙記錄儀是簡易的圖像顯示儀表，屬于智能儀表范疇。它以CPU為核心，內有大容量存儲器RAM，可以存儲多個過程變量的大量歷史數據。它

5、能夠直接在屏幕上同時顯示出多個過程變量的百分值、工程單位當前值、變量歷史變化趨勢曲線、過程變量報警狀態(tài)、流量積算值等。便于進行生產過程運行過程的監(jiān)視和故障原因分析等。 無紙記錄儀無紙、無筆，避免了紙和筆的消耗和維護，內部無機械傳動部件，大大減輕了儀表人員的工作量。 2021/4/139儀表自動化基礎知識4 顯示儀表4.3 無紙記錄儀EKR系列彩色無紙記錄儀 EKR2000 5.7“ STN 彩色液晶屏 6通道萬能信號輸入，畫面信息豐富，設置菜單全中文顯示;片保證了最高采樣速度0.2秒，處理能力強，實時性好，功能齊備（PID調節(jié)，累積，溫壓補償），數據存儲介質為8/16M高速FLASH電子盤和C

6、F卡，避免了采用標準軟盤記錄數據的不穩(wěn)定性; 可組態(tài)報警輸出;儀表具有配電輸出功能，可以支持以太網和485通訊，可連接微型打印機;供電電源寬：85 265 V AC2021/4/1310儀表自動化基礎知識4 顯示儀表4.3 無紙記錄儀LF57C彩色液晶顯示記錄儀LF57C彩色液晶顯示記錄儀是國內率先推出的全智能、數字化最新一代彩色液晶顯示無筆無紙記錄儀。5.7英寸 彩色液晶屏 ，8通道萬能信號輸入，畫面信息豐富，設置菜單全中文顯示； 電路設計先進，避免死機；實時性好，功能齊備（可進行開方運算，累積，溫壓補償），數據存儲介質為4M高速FLASH，無須電池保護；可組態(tài)報警輸出;儀表具有配電輸出功能

7、，可以支持以太網和485通訊，可連接微型打印機;供電電源寬：85 265 V AC或24VDC。2021/4/1311儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.2 數字單回路調節(jié)器2021/4/1312儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器型氣動記錄調節(jié)儀 QXJ型氣動記錄儀和記錄調節(jié)儀（以下簡稱記錄儀），它及變送單元配套使用，可以用來測量指示、記錄各種工業(yè)過程的熱工參數，如壓力、溫度、流量、液位等；如果需要，可與帶背包式調節(jié)單元配套，對這些參數進行自動調節(jié) 。在儀表正面可進行比例、積分、微分參數整定；采用粘結式管路板，可進行手動、自動無擾動切換。 2021/4/1313儀表自動化

8、基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表2021/4/1314儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表 DDZ型電動單元組合儀表（簡稱電型儀表）廣泛應用于石油、化工、電站、輕工、紡織、冶金、機械、動力等工業(yè)的控制系統(tǒng)中，它是實現生產過程自動化，提高產品質量，增加效益和節(jié)約能源等的不可缺少的主要生產工具。 電型儀表由變送、調節(jié)、給定、顯示、轉換、計算、執(zhí)行、輔助等八類儀表單元組成。用戶根據生產過程的情況、條件和要求，用這些單元進行系統(tǒng)設計，構成從簡單到復雜的各種檢測和自動控制系統(tǒng)。2021/4/1315儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表變送

9、單元：壓力、差壓、流量、液位、溫度變送器；給定單元：比例設定器、報警設定器；調節(jié)單元：各類調節(jié)器；顯示單元：指示儀、記錄儀、智能流量累積儀；轉換單元：電氣、氣電轉換器，電氣閥門定位器；計算單元：加減器、乘除器、開方器、積算器；輔助單元：安全保持器、分電盤、電源箱、操作器、隔離器、 升壓反相器、信號選擇器、信號限制器。 2021/4/1316儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器電型系統(tǒng)儀表的主要特點： 采用國際標準信號 電型，按照國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，遠傳信號采用420mA DC，控制室內聯絡信號采用15V DC和420mA DC作為輔助信號，便于構成大型復雜控制系統(tǒng)又可及進口儀表兼容。是擴展

10、性非常廣泛的設備。 本質安全防爆結構 電型，裝備有齊納式安全柵和隔離式安全柵（Safety-barrier)。作為儀表系統(tǒng)的本質安全防爆結構，任何情況下都能防止起爆能量泄露到危險場所。因此現場儀表除有一般型，隔爆型外還有本質安全防爆型。其防爆等級是iaCT6。2021/4/1317儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器電型系統(tǒng)儀表的主要特點： 自動手動雙向自平衡無擾動切換 電型主要品種指示調節(jié)儀，將PID運算、測量、給定值指示、手操控制和手動/自動切換等功能結合同一表內，操作簡單、安全可靠并有自動/手動雙向自平衡無擾動切換。指示直觀醒目。指示刻度長為100mm雙色指針直觀醒目。更有光柱指示品種，提高了顯

11、示精度和抗震性能。 電子線路以線性集成電路運算放大器構成，及分立元件相比，可靠性上了新臺階。采用24V DC 集中供電，并有備用電源自動切換，構成無停電系統(tǒng)。2021/4/1318儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表 電型系統(tǒng)儀表的主要特點： 采用二線制信號傳送 為提高系統(tǒng)抗干擾能力減少安裝維修費，現場儀表一般均采用二線制傳輸。但為了照顧傳統(tǒng)使用習慣，簡化系統(tǒng)配置還提供含防爆柵功能并有輸入、輸出隔離的四線制溫度變送器。 指示儀記錄儀工程量指示刻度可現場更換電型指示，記錄儀表可按要求裝配相應范圍的溫度、壓力、流量、液位工程量刻度并在現場可方便地調換。 2021/4/131

12、9儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表 DDZ型儀表信號傳輸示意圖24VRL(250)420mA15V420mA調節(jié)閥變送器調節(jié)器記錄儀輸出安全柵輸入安全柵現場控制室2021/4/1320儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.1調節(jié)單元 接收變送器或轉換器的測量信號作為輸入信號并以全刻度值進行顯示，將輸入信號及給定信號進行比較，對其偏差進行比例、積分、微分運算之后輸出420mADC信號至操作端，通過執(zhí)行機構控制壓力、溫度流量、液位等工業(yè)參數，使其滿足工藝的要求。2021/4/1321儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀

13、表5.1.1調節(jié)單元2021/4/1322儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.1調節(jié)單元2021/4/1323儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1.1調節(jié)單元 組成：電型調節(jié)器控制單元和指示單元兩部分組成。控制單元由輸入電路、比例微分電路、比例積分電路、輸出電路（VI轉換電路）、軟手動和硬手動電路。指示單元包括輸入指示電路和給定信號指示電路。 過程：電型調節(jié)器的輸入信號為15VDC的測量信號。給定信號有內給定和外給定兩種，內給定信號為15VDC，外給定信號為4 20mADC，通過250精密電阻轉換成15VDC。 測量信號及給定信號通過輸入電路進行減法運算，輸出偏差

14、值到比例微分電路進行比例微分運算，再經過比例積分電路進行比例積分運算后，由輸出電路轉換成4 20mADC輸出。2021/4/1324儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1.1調節(jié)單元 調節(jié)器的工作有四種工作狀態(tài)：自動、保持、軟手動、硬手動。 自動和手動狀態(tài)由切換開關選擇，保持、軟手動和硬手動由扳鍵選擇。 自動或軟手動硬手動的切換，必須預先平衡（對中）才能達到無擾動切換，其他的切換都能實現無擾動切換。 調節(jié)器設有正、反作用開關，以滿足自動調節(jié)系統(tǒng)的要求。2021/4/1325儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1.1調節(jié)單元 輸入電路：采用了偏差差動電平移動電路，將以0V為基準的15VDC輸入信號Vi及

15、給定信號Vs進行比較得到成偏差，并將偏差放大2倍，輸出以10V電平為基準的電壓信號V01。IC1ViVsVB10VVCM1VCM2V01R1R2R3R4R5R6R7R82021/4/1326儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.1調節(jié)單元 調節(jié)器的正、反作用 當被控變量（即變送器送來的信號）增加后，調節(jié)器的輸出也增加，稱為“正作用”方向；如果輸出隨著被控變量的增加而減小，則稱為“反作用”方向。 同一調節(jié)器，其被控變量及給定值的變化，其輸出的作用方向是相反的。2021/4/1327儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.1調節(jié)單元比例度：

16、表示比例調節(jié)作用的強弱程度，用表示。 輸入變化量輸出變化量 100積分時間：在階躍輸入偏差作用下，取積分作用輸出等于比例作用的輸出的一段時間。用Ti表示。微分時間：在階躍輸入偏差作用下，取微分作用輸出等于比例作用的輸出的一段時間。用Td表示。2021/4/1328儀表自動化基礎知識5 5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.2變送單元 DDZ-型差壓變送器由四個部分組成,即:測量部分,杠桿系統(tǒng),位移檢測放大器,電磁反饋裝置,其構成方框圖如下:符號說明： Pi被測差壓;Fi輸入力;Io輸出電流;Ff電磁反饋力2021/4/1329儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合

17、儀表5.1.2變送單元 電容式差壓、壓力變送器是工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的差壓、壓力、流量和液位檢測變送單元，將其轉換為420mADC信號輸出。用于測量差壓、壓力、流量(配用節(jié)流裝置)、液位、密度、粘度等工業(yè)參數，及其他儀表組成自動記錄、調節(jié)和執(zhí)行等工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。2021/4/1330儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.2變送單元2021/4/1331儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.2變送單元 圖中:1-減壓閥, 2-壓力表, 3-氣動定值器, 4-標準壓力表,5-低壓閥, 6-高壓閥, 7-平衡閥,8-差壓變送器,9-0.2

18、級直流毫安表, 10-電阻箱(350), 11-24vDC電源箱。DDZ-型差壓變送器的校驗線路及設備圖2021/4/1332儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1 DDZ型電動單元組合儀表5.1.3 安全柵 安全火花：是指該火花的能量不足以引燃周圍可燃性質。 安全火花型防爆儀表：是指在正常狀態(tài)和事故狀態(tài)下產生的火花均為安全火花的儀表。 安全火花型防爆系統(tǒng)：包括兩方面的含義：一是在危險場所使用安全火花型儀表；二是在控制室儀表和危險場所儀表之間設置了安全柵。 2021/4/1333儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1.3 安全柵 在自動檢測及自動控制系統(tǒng)中，安全柵處于現場儀表與控制室儀表之間，與變送器

19、配合使用的叫輸入式安全柵，它的作用是為變送器供電并把來自變送器的420mA轉換成與之隔離的420mA電流輸出；與執(zhí)行器配合使用的叫輸出式安全柵，它的作用是將來自調節(jié)器的420mA信號轉換成與之隔離的420mA電流輸出。 2021/4/1334儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1.3 安全柵 安全柵分為隔離式安全柵和齊納式安全柵兩大類。 隔離式安全柵使用了隔絕（連接危險場所的電氣線路及電源側電路、儀表側線路用變壓器進行電氣隔離。）和限能（使用雙重電壓、電流限制電路。）措施，使其具有安全火花型防爆性能。保證即使在變壓器副邊由于電磁感應而出現市壓，或者輸出端短路時，進入危險場所的電壓、電流也被限制在額

20、定值（30VDC、30mADC）以下，從而保證了危險場所的安全。 為現場變送器提供隔離的配電電源并將回路中的420mA(DC)電流信號轉換成與之呈線性關系的直流標準信號，實現配電/輸出/電源三者之間的隔離；同時限制危險能量從控制室串入現場。2021/4/1335儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1.3 安全柵 熱電偶隔離式安全柵：將現場熱電偶、亳伏信號轉換成420mA(DC)電流信號隔離傳送到安全區(qū)。該產品需要獨立電源，電源、輸入、輸出三隔離。2021/4/1336儀表自動化基礎知識5.1.3 安全柵 齊納安全栓的基本電路如圖1所示，由快速熔斷器F、限壓電路（齊納二機管或電子組件）和限流電路（電

21、阻器或電子組件）三部份組成。正常工作時限壓電路的伐值電壓高于工作電壓，故限壓電路不起作用，其漏電流很小不影響檢測和控制儀表的功能；同時由于限流電路處于低阻對信號傳送影響很小，因此系統(tǒng)的工作在安全栓串入且阻抗匹配的情況下不會受到影響。故障狀態(tài)時例如本安端出現短路工作電流超過額定值，限流電路表現為高阻使最大短路電流仍遠低于最小點燃電流值；本安端故障被排除后，限流電路又能自動恢復其正常低阻狀態(tài)。當非本安出現異常電壓混觸時，限壓電路將快速熔斷器協同作用，首先由限壓電路起過壓保護作用，機之是快速熔斷器動作迅速切斷通向危險場所的電路，而且限壓和限流組件均采用雙重化結構可確保一次儀表的本質安全。2021/4/1337儀表自動化基礎知識5 調節(jié)器5.1.3 安全柵 隔離安全柵及齊納安全柵的選用： 一般來講，齊納安全柵選型容易，不易損壞，對原系統(tǒng)結構要求改動的地方比較少，優(yōu)點比較明顯。齊納安全柵的防爆原理是用齊納二級管控制輸出電壓，用電阻限制輸出電流，電路相對簡單。在正常工作時,齊納安全柵相當于兩個電阻串入電路，因此對系統(tǒng)結構無須作改動。另外，齊納安全柵由于無信號的轉變，對原信號精度也沒有影響。 隔離式安全柵是以高頻作為基波，將信號進行調制解調，信號有了變動，精度會受到安全柵電路的影響。隔離安全柵由于具有高頻震蕩電路，