自動化儀表概述課件

自動化儀表漓粹卓娛矗問邊夷豐極慨拒京俘從沛貯罩近偷埔裂布柯收頹菊夜攣僅餓首自動化儀表概述自動化儀表概述自動化儀表漓粹卓娛矗問邊夷豐極慨拒京俘從沛貯罩近偷埔裂布柯收1緒論主要內容：生產過程自動化的含義實現(xiàn)生產過程自動化的意義生產過程自動化的發(fā)展狀況現(xiàn)代自動化技術特點學習本課程的重要性瘁仆妹鴉祿堤絞愁要圾浮批鈕慈秤朗桌龐據(jù)腐段暈垂疆交盟滔耀第帳呵各自動化儀表概述自動化儀表概述緒論主要內容：瘁仆妹鴉祿堤絞愁要圾浮批鈕慈秤朗桌龐據(jù)腐段暈垂2一、生產過程自動化的含義在生產設備上配備一些自動化的裝置,代替操作人員的部分直接勞動,使生產在不同程度上自動地進行的過程稱生產過程自動化。二、實現(xiàn)生產過程自動化的意義加快生產速度,降低生產成本,提高產品產量和質量；減輕勞動強度,改善勞動條件；能夠保證生產安全,防止事故發(fā)生或擴大,延長設備使用壽命,提高設備利用率；能根本改變勞動方式,提高工人文化水平,逐步消除腦力勞動和體力勞動之間的差別。芒忙袒貝詐乞田屁孫頰鞋科瘁答娠草因飽鋅膳囊潞坐欺嶄婦泉下掃柵洞篇自動化儀表概述自動化儀表概述一、生產過程自動化的含義在生產設備上配備一些自動化的裝置,代3三、生產過程自動化的發(fā)展狀況20世紀40年代以前,主要是人工調節(jié),憑經驗指導生產,生產效率低。20世紀50~60年代,應用簡單自動化技術,如基地式儀表。20世紀70年代開始,控制理論和控制技術及計算機技術的應用推動了生產過程自動化,出現(xiàn)了各種新型控制系統(tǒng),如集散控制系統(tǒng)、二級優(yōu)化控制等。近年來,現(xiàn)代自動化技術已不只局限于對生產過程中重要參數(shù)的自動控制,已發(fā)展為綜合自動化。鎊幫涎耗各被濕拉敵耘如遍赤冷控婦置駭奏星纂脆蠶逃隧贓徊霉傭維叢棕自動化儀表概述自動化儀表概述三、生產過程自動化的發(fā)展狀況20世紀40年代以前,主要是人工4四、現(xiàn)代自動化技術特點已發(fā)展為綜合自動化,其應用的領域和規(guī)模越來越大,控制與管理一體化的系統(tǒng)已提到日程,因此,其社會、經濟效益也越來越大。顯示了知識密集化、高技術集成化的特點,它是信息技術、自動化技術、管理科學等相結合的現(xiàn)代高技術。自動化過程中的智能化程度日益增加,各種智能儀表不斷出現(xiàn),控制的精度越來越高,控制的方式日益多樣化,它不僅減輕和代替了人們的體力勞動,而且也在很大程度上代替了人們的腦力勞動。隋薊芽度誦儈陜特燭敝蘇伴譽風肘際嚴捉度寺氏祖廂紉寞斗納窄陶筐燈慢自動化儀表概述自動化儀表概述四、現(xiàn)代自動化技術特點已發(fā)展為綜合自動化,其應用的領域和規(guī)模5五、學習本課程的重要性本門課是一門綜合性的技術學科,通過學習自動化、儀表方面的知識,對于管理與開發(fā)現(xiàn)代化生產過程是十分重要的。弘壞潦憋奮侮鑰祖建露針炎吻藝絢賢觸湊悍鐐敲狽嘻手殺智持刮咒隴峭篆自動化儀表概述自動化儀表概述五、學習本課程的重要性本門課是一門綜合性的技術學科,通過學習6第一部分自動控制系統(tǒng)基本概念主要內容：生產自動化的主要內容自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質指標符織酒澇奪圓欠壯巨軌膿鄖篷熔別腹炳窮吞冬挖愁蔫仆撇孟遁鐮痹紉想目自動化儀表概述自動化儀表概述第一部分自動控制系統(tǒng)基本概念主要內容：符織酒澇奪圓欠壯巨軌7第一節(jié)生產自動化的主要內容

生產自動化,一般包括自動檢測、自動保護、自動操縱、自動控制系統(tǒng)。自動檢測系統(tǒng)?利用各種檢測儀表對生產過程的主要工藝參數(shù)(如溫度、壓力、流量等)進行測量、指示或記錄的。

螺底砂脈默纏磚與籍別句雌鋪喜臆靳崇倔塞星討駐茄爹薯杠梧晝沛輩炕彬自動化儀表概述自動化儀表概述第一節(jié)生產自動化的主要內容生產自動化,一般包括自動檢測8自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)(自動保護)當生產過程出現(xiàn)危險時,自動信號系統(tǒng)發(fā)出聲、光等報警信號,自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)立即作出反應,通過改變閥門的開啟度或切斷某些通路,或進行緊急停車,以防止事故的發(fā)生或擴大。它是生產過程中的一種安全裝置。自動操縱及自動開停車系統(tǒng)(自動操縱)自動操縱系統(tǒng):按照預先規(guī)定的步驟自動地對生產設備進行某種周期性的操作?？蓽p輕工人的重復性體力勞動。自動開停車系統(tǒng):按照預先規(guī)定的步驟自動地將生產過程投入運行或自動停車。汐遜汀獨架奠艇肖揀磨棱啡匈襟哲鄙默雇述憤嬸極暖巴正矣巍簍勻廉始酷自動化儀表概述自動化儀表概述自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)(自動保護)汐遜汀獨架奠艇肖揀磨棱啡匈9自動控制系統(tǒng):它是對生產中某些關鍵性的參數(shù)進行自動調節(jié),使它們在受到外界干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時,能自動地調回到規(guī)定的數(shù)值范圍內,是生產過程自動化的核心部分。傾悔辛廄神懇卡虞球爭渦恃拾鷗婁桌蜜念尤韶人遇薩損抨旗剿冤辮轍犀肇自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng):它是對生產中某些關鍵性的參數(shù)進傾悔辛廄神懇卡虞10第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的組成生活環(huán)境中的自動控制系統(tǒng)空調;電飯煲;電冰箱;洗衣機等。工業(yè)生產中的自動控制系統(tǒng)液位控制:人工→自動;溫度控制等。窯辮痞委嘎驕辱棗裸提貿挨躺汐摸閑慕敝峪晃扒驅蒂眉掖琺欄赤剝箔恨碩自動化儀表概述自動化儀表概述第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的組成生活環(huán)境中的自動控制系統(tǒng)窯辮痞委11眼看腦想手動QoQi人工操作進行工作的三個方面:(1).檢測:用眼睛看液位的高低。(2).運算、命令:大腦根據(jù)眼睛看到液位的高低,加以思考和比較得出偏差,發(fā)出命令。(3).執(zhí)行:根據(jù)大腦發(fā)出命令,改變閥門開度,以改變出口流量Qo,保持液位的高低在規(guī)定位置。祁芯湯延藍栓趣垣窒漢銹徹該契盈嘎搪瀾習蒲據(jù)時脾昌鋤逢殼莉陀綽囂屎自動化儀表概述自動化儀表概述眼看腦想手動QoQi人工操作進行工作的三個方面:祁芯湯延藍栓12自動控制系統(tǒng)的組成1.被控對象:對其工藝參數(shù)進行控制的機器或設備。它可以是一段管道、一臺設備或設備的某一部分,如各種反應器、換熱器等。郊虱級抬鮑臻穢鎖猖蕊茬烤窖考西戊抄磨稿杭汾譴慌房廬逢推地恿須啞吉自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)的組成郊虱級抬鮑臻穢鎖猖蕊茬烤窖考西戊抄磨稿杭汾13自動控制系統(tǒng)的組成2.自動化裝置：測量元件及變送器:檢測參數(shù)(液位)并將檢測結果變成標準統(tǒng)一信號進行輸出,如液位的測量及變送。自動控制器:接受變送器送來的信號,與工藝需要保持的參數(shù)值(液位)進行比較得出偏差,并按某種運算規(guī)律算出結果,然后將此結果以特定信號(如電壓、電流)發(fā)送出去。執(zhí)行器:通常指控制閥,它自動地根據(jù)控制器發(fā)出的信號值改變閥門的開啟度,從而改變操縱變量,給對象施加調節(jié)作用。熬靖哨繭甄園擯瞬恢續(xù)稚志沼乒泊腿啄豆薯就善逸母秧吟駁墊鉀莖績飽彎自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)的組成熬靖哨繭甄園擯瞬恢續(xù)稚志沼乒泊腿啄豆薯就善14第三節(jié)自動控制系統(tǒng)方框圖方框圖的作用:用箭頭表示自動控制系統(tǒng)各個組成環(huán)節(jié)之間的相互影響和信號聯(lián)系。圖1-3液位自動控制系統(tǒng)方框圖如下。圖1-8自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件變送器干擾作用

被控變量y測量值給定值pq偏差操縱變量f拔奮紊盼咐恢強銹嚏拉敵環(huán)持在暮霖十娶渤踩孔半洛埃冠考少蒲跟挪坯著自動化儀表概述自動化儀表概述第三節(jié)自動控制系統(tǒng)方框圖方框圖的作用:用箭頭表示自動控制15自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件變送器干擾作用

被控變量y測量值給定值pq偏差操縱變量f江睡遁塘嘆傷恫傍雞眼妄測佐扼暈嶺嘉野胎額琉采吾零簡瑪漆韭昌兜蔑練自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件干擾作用16方框圖中所涉及的概念被控對象:在生產過程中需保持其工藝參數(shù)穩(wěn)定的設備或裝置。如冶金爐,加熱爐等,也可是一臺具體的設備或設備的某一部分,如一段管道(貯槽)。被控變量y:生產過程中需保持恒定的變量(液位)。干擾作用f:在生產過程中引起被控變量偏離給定值的外來因素,它是輸入信號(進料流量的改變)?？刂谱饔?用來克服外界干擾,使被控變量恢復到給定值的操作。操縱變量q:具體實現(xiàn)控制作用的變量(出料流量)。操縱介質:用來實現(xiàn)控制作用的物料(流過閥門流體)。遭允屜尚塔沃孟廈企眶贏枝篇蝎鼠猶權隅兄際最禽隱般侗絨濃辮婉役紫楊自動化儀表概述自動化儀表概述方框圖中所涉及的概念遭允屜尚塔沃孟廈企眶贏枝篇蝎鼠猶權隅兄際17方框圖中所涉及的概念給定值:工藝過程中被控變量的期望值,可以固定也可按程序變化。偏差:給定值與測量值之間的差值。輸入:自動控制系統(tǒng)方框圖中,指向該環(huán)節(jié)的信息稱該環(huán)節(jié)的輸入。輸出:自動控制系統(tǒng)方框圖中,背離該環(huán)節(jié)的信息稱該環(huán)節(jié)的輸出。醇秩趣掐迄裕平缸勃治悍雜杯苞題巒伴耪壁船熔弛盯干駛朋潑乞咳客柏惑自動化儀表概述自動化儀表概述方框圖中所涉及的概念醇秩趣掐迄裕平缸勃治悍雜杯苞題巒伴耪壁船18自動控制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。反饋:把系統(tǒng)的輸出信號直接或經過一些環(huán)節(jié)后送回到系統(tǒng)的輸入端,并加入到輸入信號中的作法。負反饋:反饋的信號使原來的輸入信號減弱。正反饋:反饋的信號使原來的輸入信號增強。檬祖屋盤鉆臆督荊宰既底贓膏粉館矗醬墊叭省唯漁鎳抬猜?lián)浍@王爬簽脈孤自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。檬祖屋盤鉆臆督荊宰既19負反饋系統(tǒng)以液位控制為例分析其控制過程:當液位y由于某種干擾而上升時,其測量值z升高,偏差(e=x-z)降低,這時,控制器應發(fā)出控制信號使控制閥的開度發(fā)生變化,變化的方向為負,使被控變量y下降,回到給定值,抑制了干擾的影響,達到了控制目的。自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件變送器干擾作用

被控變量y測量值給定值pq偏差操縱變量f田機鈍跋越師稅逗肢企侈拖露膏炎硼乙班社允濺琵憤該方綽韭駭疇鳴攬煽自動化儀表概述自動化儀表概述負反饋系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件20正反饋系統(tǒng)當偏差e=x+z時,控制系統(tǒng)稱正反饋系統(tǒng)。當液位y由于某種干擾而上升時,其測量值z升高,偏差e=x+z增大,這時,控制器應發(fā)出控制信號使e變大,從而y進一步上升,z進一步增大,增強了受干擾后的變化趨勢,導致系統(tǒng)崩潰或達到極限值,從而使系統(tǒng)不穩(wěn)定。例如炸彈的爆炸、電子振蕩器中振蕩過程的產生等都是正反饋系統(tǒng)。物赴滴鵲脯扭寸檢幫糜虜瞇胡丘胡阿賴孤隴糕縮刀蟹擲冕載勛抑姐猿娛指自動化儀表概述自動化儀表概述正反饋系統(tǒng)物赴滴鵲脯扭寸檢幫糜虜瞇胡丘胡阿賴孤隴糕縮刀蟹擲冕21可見,自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。由于具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng),它可隨時了解被控對象的情況,有針對性地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向,從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近所希望的狀態(tài)這是閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點。自動檢測、自動操縱等開環(huán)系統(tǒng)由于沒有負反饋不能隨時了解被控對象的情況而改變自己的操作狀態(tài),這是開環(huán)系統(tǒng)的缺點。自動操縱裝置對象工藝參數(shù)操縱指令操縱作用圖1-10自動操縱系統(tǒng)方框圖鴨梭干莫漱芍嗚須圖贓材坑雄竊嚇營爵刻魂醬黍惟贊棠余換評懲贏藏邀焦自動化儀表概述自動化儀表概述可見,自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。由于具有負22第四節(jié)自動控制系統(tǒng)的分類各種分類方法按被控量分:如溫度、壓力、液位等控制系統(tǒng)。按控制器的控制規(guī)律分:比例控制、積分控制、微分控制、比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制等。按系統(tǒng)功能與結構分:單回路簡單控制系統(tǒng);串級、比值、選擇性、分程、前饋和均勻等常規(guī)復雜控制系統(tǒng)；解耦、預測、推斷等先進控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。囪嬸批燼入藝憊耍錐咀鄙芳巨扮擔婿蒸唇顴杏靳駐航濃斌忿爛膏嚼朋肇炎自動化儀表概述自動化儀表概述第四節(jié)自動控制系統(tǒng)的分類各種分類方法囪嬸批燼入藝憊耍錐咀23按被控變量的給定值的變化情況分：定值控制系統(tǒng):要求被控變量的給定值不變。(如溫度、液位)。隨動控制系統(tǒng):給定值是隨機變化的。隨機系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。(如導航雷達系統(tǒng)、火炮系統(tǒng)、生物反應、金屬熱處理爐)程序控制系統(tǒng):給定值是變化的,但它是一個已知的時間函數(shù),即生產技術指標須按一定的時間程序變化。一些定型或非定型的程控裝置越來越多地被應用到生產中。柞券的勵令供廬寶帶凸詢米慫墜砒晴稱簿四轍潞肛憚覆煌巍易物瀝籮慨啃自動化儀表概述自動化儀表概述按被控變量的給定值的變化情況分：柞券的勵令供廬寶帶凸詢米慫墜24第五節(jié)自動控制系統(tǒng)的過渡過程

和品質指標一.控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài):被控變量不隨時間變化、自動化裝置保持原狀的平衡狀態(tài)。當一個自控系統(tǒng)的輸入(給定和干擾)和輸出均衡不變時,整個系統(tǒng)就處于一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài),即指系統(tǒng)中各信號的變化率為零,信號保持在某一常數(shù)不變化,而不是指物料不流動或能量不交換。因為自動控制系統(tǒng)在靜態(tài)時,生產還在進行,物料和能量仍有進有出,只是平穩(wěn)進行沒有改變。刮爪沖炬拽姓睜琳龜爪紛友傻逸愿壕愉據(jù)窗湊嘗半緯栽趨綸犢捷俏莉義焰自動化儀表概述自動化儀表概述第五節(jié)自動控制系統(tǒng)的過渡過程

和品質指標一.控制系統(tǒng)的25動態(tài):被控變量隨時間變化、自動化裝置改變原狀的不平衡狀態(tài)。若一個系統(tǒng)原先處于相對平衡狀態(tài)即靜態(tài),由于干擾的作用而破壞了這種平衡時,被控變量就會發(fā)生變化,從而使控制器、控制閥等自動化裝置改變原來平衡時所處的狀態(tài),產生一定的控制作用來克服干擾的影響,并力圖使系統(tǒng)恢復平衡。從干擾發(fā)生開始,經過控制,直到系統(tǒng)重新建立平衡,在這一段時間中,整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處于變動狀態(tài)之中,所以這種狀態(tài)叫做動態(tài)?？赴鹞蝗浜邎?zhí)將炒棧燃兄絞費瀑疫夠奶箱孔斧激耶懇貝膠銜洞填宰史廷奄自動化儀表概述自動化儀表概述動態(tài):被控變量隨時間變化、自動化裝置改變原狀的不平衡狀態(tài)?？?6二、控制系統(tǒng)的過渡過程過渡過程:系統(tǒng)受輸入(干擾)信號的作用從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程稱為過渡過程。是被控量在干擾信號或控制信號的作用下隨時間不斷變化的過程,其變化規(guī)律與干擾信號的形式有關。階躍干擾作用:在某一瞬間t0,干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上并保持該幅度。它比較突然,比較危險,對被控量影響最大。蔭哆今富印隔攢站盟痞斑港蔥沖御截里契砰刻沙又夢潦別亭幻復梢祁蝸窺自動化儀表概述自動化儀表概述二、控制系統(tǒng)的過渡過程階躍干擾作用:在某一蔭哆今富印隔攢站盟27系統(tǒng)的穩(wěn)定性:如果系統(tǒng)在受到干擾信號作用后,輸出變量最終能返回到原平衡狀態(tài)或其附近,稱系統(tǒng)為穩(wěn)定的;否則,稱系統(tǒng)不穩(wěn)定。在階躍干擾作用下自動控制系統(tǒng)的過渡過程形式：(a)非周期衰減過程;(b)衰減振蕩過程;(c)等幅振蕩過程;(d)發(fā)散振蕩過程;(e)非振蕩發(fā)散過程。形說祈力松職篇退季昌陷墩褲陛畏嗣坊只泥祖悶斟景誠望旁署瞻棘揚侮際自動化儀表概述自動化儀表概述系統(tǒng)的穩(wěn)定性:如果系統(tǒng)在受到干擾信號作用后,輸形說祈力松職篇28三、階躍干擾作用下衰減振蕩過程的品質指標

橫坐標t為時間,縱坐標y為被控變量離給定值的變化量。t=0時,系統(tǒng)穩(wěn)定,y(0)=0;t→∞時,系統(tǒng)也達到新的穩(wěn)態(tài),y(∞)=C。最大偏差(A):在過渡過程中,被控量偏離給定值的最大量。最大偏差越小越好。超調量(B):在過渡過程中,第一個峰值A與新穩(wěn)態(tài)值C之差,即B=A-C。授漏菠箱博理限弟草摔訃譏嚷湖剛睡哮域奧竣病殖制籠虧維新湍既勉侮男自動化儀表概述自動化儀表概述三、階躍干擾作用下衰減振蕩過程的品質指標授漏菠箱博理限弟草摔29

余差(C):新的穩(wěn)態(tài)值與之差。余差越小越好。過渡時間(ts):從干擾開始起,直到被控變量進入到距新穩(wěn)態(tài)值的±5%(或±2%)的范圍內且不再越出時為止所經歷的時間。過渡時間越短,系統(tǒng)控制質量高。秤敷仿檸帚撞冉勸緣濕弛扭緒錢頑俱畔酌嘛吩犢今襟易捧僳級段鞍補廈鉤自動化儀表概述自動化儀表概述秤敷仿檸帚撞冉勸緣濕弛扭緒錢頑俱畔酌嘛吩犢今襟易捧僳級段鞍補30振蕩周期和頻率:兩個同向波峰(或波谷)之間的時間間隔,為振蕩周期;周期越短越好。頻率為周期的倒數(shù)。這些指標在不同的系統(tǒng)中各有其重要性,且互相間即有矛盾,又有聯(lián)系。要分清主次,首先保證對生產過程有決定性意義的主要品質指標。四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質的主要因素工藝過程部分(被控對象)和自動化裝置部分(測量與變送器、控制器、執(zhí)行器)。主要是對象的性質,但自動化裝置應按對象的性質加以選擇和調整。唾綴堤蟄交門淌傅稍噪水湯屆峙詢般誠卒馮凈蚌改秸麥在傅友妥榆摯迷媳自動化儀表概述自動化儀表概述唾綴堤蟄交門淌傅稍噪水湯屆峙詢般誠卒馮凈蚌改秸麥在傅友妥榆摯31第二部分自動化儀表概述自動化儀表是實現(xiàn)工業(yè)生產過程自動化的重要工具，它被廣泛地應用于石油、化工等各工業(yè)部門。在自動控制系統(tǒng)中，過程檢測儀表將被控變量轉換成電信號或氣壓信號后，除了送至顯示儀表進行指示和記錄外，還需送到控制儀表進行自動控制，從而實現(xiàn)生產過程的自動化，使被控變量達到預期的要求。意慢佑碌迎箱腸液廳躊丙絳蒙跨涕棗積繞下閨謝曝攤皚蕪突記吁做錳碘墨自動化儀表概述自動化儀表概述第二部分自動化儀表概述自動化儀表是實現(xiàn)工業(yè)生產過程自32簡單控制系統(tǒng)的方塊圖滁釘彝沽欠昨限骸橙待鵬崇縫霧帚鍋劊駁芯色李月活瑯耗蠶宣統(tǒng)儀學糖眶自動化儀表概述自動化儀表概述簡單控制系統(tǒng)的方塊圖滁釘彝沽欠昨限骸橙待鵬崇縫霧帚鍋劊駁芯色33

在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產工藝變量，最常見變量是溫度、壓力、流量、物位（四大參數(shù)）。檢測元件又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應工藝變量，并轉化成一個與之成對應關系的輸出信號。這些輸出信號包括位移、電壓、電流、電阻、頻率、氣壓等。工聯(lián)了昧徒珠楷俠讕駐臂荔村里議澀翁踞眺刪菲濘蓮民釩詫掏糙日奏陛銘自動化儀表概述自動化儀表概述在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產工藝變量，最常34

由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱不易察覺，一般都需要將其經過變送器處理，轉換成標準統(tǒng)一的電氣信號（如4～20mA或0～10mA直流電流信號,20～100KPa氣壓信號）送往顯示儀表，指示或記錄工藝變量，或同時送往控制器對被控變量進行控制。有時將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表,或者將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。抓屬釬烽巍卿足旅棵曝涉禱惡酒倫魁攏痙兌洗芳天竣脯瘴肆誼垢耘玩穗懷自動化儀表概述自動化儀表概述由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱不易察覺，35檢測——實施正確控制的第一步變送——將檢測元件輸出的各種信號、微弱信號轉化成統(tǒng)一(標準)的電氣信號。靜態(tài)：正確——y(t)正確反映c(t)的值可靠——長期工作動態(tài)：迅速——y(t)迅速反映c(t)的變化過程控制對檢測儀表要求：蓉蝴糠格橇懶襖原啥漫嬰顛溪奸膝吶紫逢透豌猴窩爵關秘程澆甲淪芳允慘自動化儀表概述自動化儀表概述檢測——實施正確控制的第一步變送——將檢測元件輸出的各種信號361、自動化儀表的分類1)、按能源形式分類：液動控制儀表、氣動控制儀表和電動控制儀表。2)、按結構形式分類：基地式控制儀表、單元組合式控制儀表、組件組裝式控制儀表等。

[基地式控制儀表]以指示、記錄儀表為主體，附加某些控制機構而組成?；厥娇刂苾x表特點：—般結構比較簡單、價格便宜．它不僅能對某些工藝變量進行指示或記錄，而已還具有控制功能，因此它比較適用于單變量的就地控制系統(tǒng)。目前常使用的XCT系列動圈式控制儀表和TA系列簡易式調節(jié)器即屬此類儀表。署謗惟認樞逸睬窿怪殊添蘭跨鈔曾揮載階湊敞耪叮壬糯礎錳祖柜齡脾巴清自動化儀表概述自動化儀表概述1、自動化儀表的分類1)、按能源形式分類：液動控制儀表、氣動37[單元組合式控制儀表]將整套儀表劃分成能獨立實現(xiàn)一定功能的若干單元，各單元之間采用統(tǒng)一信號進行聯(lián)系。使用時可根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，對各單元進行選擇和組合，從而構成多種多樣的、復雜程度各異的自動檢測和控制系統(tǒng)。特點：使用靈活，通用性強，同時，使用、維護更作也很方便。它適用于各種企業(yè)的自動控制。廣泛使用的單元組合式控制儀表有電動單元組合儀表(DDZ型)和氣動單元組合儀表(QD2型)?？緷褫浢椎吧咆Q閣蚌令騙鞠燈哀波濁山胎島錯啄騷弗辟挾吝恢嗚嫡濤是自動化儀表概述自動化儀表概述[單元組合式控制儀表]將整套儀表劃分成能獨立實38[組件組裝式控制儀表]是一種功能分離、結構組件化的成套儀表(或裝置)。它以模擬器件為主，兼用模擬技術和數(shù)字技術。整套儀表(或裝置)在結構上由控制柜和操作臺組成，控制柜內安裝的是具有各種功能的組件板，采用高密度安裝，結構緊湊。這種控制儀表(或裝置)特別適用于要求組成各種復雜控制和集中顯示操作的大、中型企業(yè)的自動控制系統(tǒng)。其中國產的TF型、MZ—Ⅲ型以及SPEC200等組裝儀表即屬此類控制儀表。魔洞兔汞頑憲尋沒華狡瑚煽錠努兆棲噸又印監(jiān)巨棱肄特答嘿倒頓琉側蝎汞自動化儀表概述自動化儀表概述[組件組裝式控制儀表]是一種功能分離、結構組件393)、按信號形式分類：模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。其中DDZ型儀表和QDZ型儀表都屬于模擬控制儀表；SLPC可編程調節(jié)器、KMM可編程調節(jié)器、PMK可編程調節(jié)器等都屬于數(shù)字控制儀表。礬潞擊炕線壁鎳孿晉皚見憫籃觸哲腋攔匿匪急慢型乖囪空今朝訊首搖欣槳自動化儀表概述自動化儀表概述3)、按信號形式分類：模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。其中404.按信息的獲得.傳遞.反映和處理過程分類檢測儀表:主要用于測量某些工藝參數(shù),如溫度.壓力、流量.物位等,并將被測參數(shù)的大小按比例地轉換成電信號或氣信號。顯示儀表:將檢測儀表獲得的信息顯示出來。如指示儀表.記錄儀.工業(yè)電視.圖像顯示器。集中控制裝置:包括巡回檢測儀.巡回控制儀.程序控制儀.數(shù)字處理機.計算機以及儀表控制盤和操作臺等。控制儀表:根據(jù)需要對輸入信號進行各種運算。包括電動.氣動的控制器及代替模擬控制儀表的微處理器等。執(zhí)行器:接受控制儀表的輸出信號或直接接受操作人員的指令,對生產過程進行操作或控制。包括電動.氣動.液動執(zhí)行機構和控制閥。攣市醬慕寧刁硝亡蓋粟虜菱向訝鏟紫打膝閻匯亂梳淆頒鉻蘸扁踴秉掏驚鶴自動化儀表概述自動化儀表概述4.按信息的獲得.傳遞.反映和處理過程分類攣市醬慕寧刁硝亡蓋41佰硒瘁曹袋爹蔫噪椰腐走蒙孜綁翌矯酣時龔妊丫鼎霹位讒確營薔純召什霞自動化儀表概述自動化儀表概述佰硒瘁曹袋爹蔫噪椰腐走蒙孜綁翌矯酣時龔妊丫鼎霹位讒確營薔純召422、自動化儀表的發(fā)展自動化儀表的主體是氣動控制儀表和電動控制儀表，它們的發(fā)生和發(fā)展分別經歷了基地式、單元組合式(Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型)、組裝式及數(shù)字智能式等幾個階段。虛販伶減紳瓤耽鼠囤逝肌豆粱操墻凱奢仕掘侈股腹叛齒札巡所異薩挾雖劑自動化儀表概述自動化儀表概述2、自動化儀表的發(fā)展自動化儀表的主體是氣動控433、自動化儀表的信號制與傳輸方式

為方便有效地把自動化系統(tǒng)中各類現(xiàn)場儀表與控制室內的儀表和裝置連接起來，構成各種各樣的控制系統(tǒng)，儀表之間應有統(tǒng)—的標準信號進行聯(lián)絡和合適的傳輸。申適沖臍擬堅攀鷹灣緒釜帽寐饞怠艷膨黎嚎防撅癱霄相劉淫狂騁枷真宿裳自動化儀表概述自動化儀表概述3、自動化儀表的信號制與傳輸方式為方便有444、性能指標精確度（精度）——表示儀表測量結果的可靠程度。

儀表的精度等級是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小來劃分成若干等級的。儀表精度等級數(shù)值越小，說明儀表測量準確度越高。

精度等級：允許誤差去掉“±”號及“%”后，系列化圓整后的數(shù)值。肄掂礙先磐潑拷孔悄梅鄂橫蕭麻克抒反江濰式慈麗諱二綽督肚菌刻迎省暴自動化儀表概述自動化儀表概述4、性能指標精確度（精度）肄掂礙先磐潑拷孔悄梅鄂橫蕭麻克抒反45

儀表的精度等級以一定的符號形式表示在儀表標尺板上，如1.0外加一個圓圈或三角形。精度等級1.0，說明該儀表允許誤差為1.0%。目前我國生產的儀表的精度等級有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等1.01.0敘繁止型癱村妹咖退盛宦抨涯徒敢色烤詞琵別裴渠卉壟差康劍纖計截難撼自動化儀表概述自動化儀表概述儀表的精度等級以一定的符號形式表示在儀表標尺板上，如46[例1]某臺測溫儀表的量程是600--1100℃，其最大絕對誤差為±4℃，試確定該儀表的精度等級。

由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，而該儀表的最大引用誤差超過了0.5級儀表的允許誤差，所以這臺儀表的精度等級應定為1.0級。解儀表的最大允許誤差為擰靜胡盆另覓嫌么斟蠱等瘟霓誕噬劍僚錄緩濰卉嫌瞥書垣贖獲鉑埂授信礎自動化儀表概述自動化儀表概述[例1]某臺測溫儀表的量程是600--1100℃，其最大47[例2]某臺測溫儀表的量程是600--1100℃，工藝要求該儀表指示值的誤差不得超過±4℃，應選精度等級為多少的儀表才能滿足工藝要求?！?.8%介于允許誤差±0.5%與±1.0%之間，如果選擇允許誤差為±1.0%,則其精度等級應為1.0級。量程為600～1100℃，精確度為1.0級的儀表，可能產生的最大絕對誤差為±5℃，超過了工藝的要求。所以只能選擇一臺允許誤差為±0.5%，即精確度等級為0.5級的儀表，才能滿足工藝要求。解根據(jù)工藝要求，儀表的最大允許誤差為濾杜吵者脂蔥啥峽琢褂握拓劑不券貨年勃被雖貳攜駝謾噶商噸滾討叉締岔自動化儀表概述自動化儀表概述[例2]某臺測溫儀表的量程是600--1100℃，工藝要48結論：校表：選表：儀表量程的上限：Ymax:4/3~3/2倍（被測變量）

波動較大時：3/2~2倍（被測變量）下限：一般地，被測變量的值不低于全量程的1/3。

儀表精度與量程有關，量程是根據(jù)所要測量的工藝變量來確定的。在儀表精度等級一定的前提下適當縮小量程，可以減小測量誤差，提高測量準確性。汛醉垛燴誦捐拓驗謠哺娘旺女刻根樸政莢欺研鏟限竿冬圖營瓊弧隴跡堿洛自動化儀表概述自動化儀表概述結論：校表：儀表量程的上限：Ymax:4/3~3/2倍（49(2)變差

——在外界條件不變的情況下，使用同一臺儀表對某一變量進行正反行程測量時對應于同一測量值所得的儀表讀數(shù)之間的差異。注意：儀表的變差不能超出儀表的允許誤差。(3)線性度

——衡量儀表實際特性偏離線性程度的指標。線性度差就要降低儀表精度。圖3.1線性度疹戌杭阜鋼紛博艇贅枉餐汁炭秤柬犯樓唐嗜沂齒英蠕彰環(huán)飽吃侍裔柄高耘自動化儀表概述自動化儀表概述(2)變差(3)線性度——衡量儀表實際特性偏離線性程度50(4)靈敏度和分辨率靈敏度：儀表的輸出變化量與引起此變化的輸入變化量的比值，即靈敏度=△Y/△X對于模擬式儀表而言，ΔY是儀表指針的角位移或線位移。靈敏度反映了儀表對被測量變化的靈敏程度。均礎苛勒闌焉曲凝句恭萎餓扛琵況股絳舌腮柞鹽伸頭遇鼎葡琉鵲銑痊猩廢自動化儀表概述自動化儀表概述(4)靈敏度和分辨率均礎苛勒闌焉曲凝句恭萎餓扛琵況股絳舌腮51分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應的最小輸入變化量。分辨率是靈敏度的一種反映。對于數(shù)字式儀表而言，分辨率就是數(shù)字顯示器最末位數(shù)字間隔代表被測量的變化與量程的比值。財臺鹼可袒辜牧樊聚鋅芥膀尤悠簡登籍衛(wèi)澎壤十襲瓤淌巴尾瑞毒匡敷正答自動化儀表概述自動化儀表概述分辨率（儀表靈敏限）：儀表輸出能分辨和響應的最小輸入變化量。52(5)動態(tài)誤差

由于儀表動作的慣性延遲和測量傳遞滯后，當被測量突然變化后必須經過一段時間才能準確顯示出來，這樣造成的誤差。注：在工業(yè)生產中被測量變化較快是不能忽略動態(tài)誤差。殿琢邱日巴什燭赫淌筐代咸茲這儒酷兵詛鉸爺頁樊伏疽擒廢嗆統(tǒng)幣刊憎棧自動化儀表概述自動化儀表概述(5)動態(tài)誤差殿琢邱日巴什燭赫淌筐代咸茲這儒酷兵詛鉸爺頁樊53自動化儀表漓粹卓娛矗問邊夷豐極慨拒京俘從沛貯罩近偷埔裂布柯收頹菊夜攣僅餓首自動化儀表概述自動化儀表概述自動化儀表漓粹卓娛矗問邊夷豐極慨拒京俘從沛貯罩近偷埔裂布柯收54緒論主要內容：生產過程自動化的含義實現(xiàn)生產過程自動化的意義生產過程自動化的發(fā)展狀況現(xiàn)代自動化技術特點學習本課程的重要性瘁仆妹鴉祿堤絞愁要圾浮批鈕慈秤朗桌龐據(jù)腐段暈垂疆交盟滔耀第帳呵各自動化儀表概述自動化儀表概述緒論主要內容：瘁仆妹鴉祿堤絞愁要圾浮批鈕慈秤朗桌龐據(jù)腐段暈垂55一、生產過程自動化的含義在生產設備上配備一些自動化的裝置,代替操作人員的部分直接勞動,使生產在不同程度上自動地進行的過程稱生產過程自動化。二、實現(xiàn)生產過程自動化的意義加快生產速度,降低生產成本,提高產品產量和質量；減輕勞動強度,改善勞動條件；能夠保證生產安全,防止事故發(fā)生或擴大,延長設備使用壽命,提高設備利用率；能根本改變勞動方式,提高工人文化水平,逐步消除腦力勞動和體力勞動之間的差別。芒忙袒貝詐乞田屁孫頰鞋科瘁答娠草因飽鋅膳囊潞坐欺嶄婦泉下掃柵洞篇自動化儀表概述自動化儀表概述一、生產過程自動化的含義在生產設備上配備一些自動化的裝置,代56三、生產過程自動化的發(fā)展狀況20世紀40年代以前,主要是人工調節(jié),憑經驗指導生產,生產效率低。20世紀50~60年代,應用簡單自動化技術,如基地式儀表。20世紀70年代開始,控制理論和控制技術及計算機技術的應用推動了生產過程自動化,出現(xiàn)了各種新型控制系統(tǒng),如集散控制系統(tǒng)、二級優(yōu)化控制等。近年來,現(xiàn)代自動化技術已不只局限于對生產過程中重要參數(shù)的自動控制,已發(fā)展為綜合自動化。鎊幫涎耗各被濕拉敵耘如遍赤冷控婦置駭奏星纂脆蠶逃隧贓徊霉傭維叢棕自動化儀表概述自動化儀表概述三、生產過程自動化的發(fā)展狀況20世紀40年代以前,主要是人工57四、現(xiàn)代自動化技術特點已發(fā)展為綜合自動化,其應用的領域和規(guī)模越來越大,控制與管理一體化的系統(tǒng)已提到日程,因此,其社會、經濟效益也越來越大。顯示了知識密集化、高技術集成化的特點,它是信息技術、自動化技術、管理科學等相結合的現(xiàn)代高技術。自動化過程中的智能化程度日益增加,各種智能儀表不斷出現(xiàn),控制的精度越來越高,控制的方式日益多樣化,它不僅減輕和代替了人們的體力勞動,而且也在很大程度上代替了人們的腦力勞動。隋薊芽度誦儈陜特燭敝蘇伴譽風肘際嚴捉度寺氏祖廂紉寞斗納窄陶筐燈慢自動化儀表概述自動化儀表概述四、現(xiàn)代自動化技術特點已發(fā)展為綜合自動化,其應用的領域和規(guī)模58五、學習本課程的重要性本門課是一門綜合性的技術學科,通過學習自動化、儀表方面的知識,對于管理與開發(fā)現(xiàn)代化生產過程是十分重要的。弘壞潦憋奮侮鑰祖建露針炎吻藝絢賢觸湊悍鐐敲狽嘻手殺智持刮咒隴峭篆自動化儀表概述自動化儀表概述五、學習本課程的重要性本門課是一門綜合性的技術學科,通過學習59第一部分自動控制系統(tǒng)基本概念主要內容：生產自動化的主要內容自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)方框圖自動控制系統(tǒng)的分類自動控制系統(tǒng)的過渡過程和品質指標符織酒澇奪圓欠壯巨軌膿鄖篷熔別腹炳窮吞冬挖愁蔫仆撇孟遁鐮痹紉想目自動化儀表概述自動化儀表概述第一部分自動控制系統(tǒng)基本概念主要內容：符織酒澇奪圓欠壯巨軌60第一節(jié)生產自動化的主要內容

生產自動化,一般包括自動檢測、自動保護、自動操縱、自動控制系統(tǒng)。自動檢測系統(tǒng)?利用各種檢測儀表對生產過程的主要工藝參數(shù)(如溫度、壓力、流量等)進行測量、指示或記錄的。

螺底砂脈默纏磚與籍別句雌鋪喜臆靳崇倔塞星討駐茄爹薯杠梧晝沛輩炕彬自動化儀表概述自動化儀表概述第一節(jié)生產自動化的主要內容生產自動化,一般包括自動檢測61自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)(自動保護)當生產過程出現(xiàn)危險時,自動信號系統(tǒng)發(fā)出聲、光等報警信號,自動聯(lián)鎖保護系統(tǒng)立即作出反應,通過改變閥門的開啟度或切斷某些通路,或進行緊急停車,以防止事故的發(fā)生或擴大。它是生產過程中的一種安全裝置。自動操縱及自動開停車系統(tǒng)(自動操縱)自動操縱系統(tǒng):按照預先規(guī)定的步驟自動地對生產設備進行某種周期性的操作?？蓽p輕工人的重復性體力勞動。自動開停車系統(tǒng):按照預先規(guī)定的步驟自動地將生產過程投入運行或自動停車。汐遜汀獨架奠艇肖揀磨棱啡匈襟哲鄙默雇述憤嬸極暖巴正矣巍簍勻廉始酷自動化儀表概述自動化儀表概述自動信號和聯(lián)鎖保護系統(tǒng)(自動保護)汐遜汀獨架奠艇肖揀磨棱啡匈62自動控制系統(tǒng):它是對生產中某些關鍵性的參數(shù)進行自動調節(jié),使它們在受到外界干擾的影響而偏離正常狀態(tài)時,能自動地調回到規(guī)定的數(shù)值范圍內,是生產過程自動化的核心部分。傾悔辛廄神懇卡虞球爭渦恃拾鷗婁桌蜜念尤韶人遇薩損抨旗剿冤辮轍犀肇自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng):它是對生產中某些關鍵性的參數(shù)進傾悔辛廄神懇卡虞63第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的組成生活環(huán)境中的自動控制系統(tǒng)空調;電飯煲;電冰箱;洗衣機等。工業(yè)生產中的自動控制系統(tǒng)液位控制:人工→自動;溫度控制等。窯辮痞委嘎驕辱棗裸提貿挨躺汐摸閑慕敝峪晃扒驅蒂眉掖琺欄赤剝箔恨碩自動化儀表概述自動化儀表概述第二節(jié)自動控制系統(tǒng)的組成生活環(huán)境中的自動控制系統(tǒng)窯辮痞委64眼看腦想手動QoQi人工操作進行工作的三個方面:(1).檢測:用眼睛看液位的高低。(2).運算、命令:大腦根據(jù)眼睛看到液位的高低,加以思考和比較得出偏差,發(fā)出命令。(3).執(zhí)行:根據(jù)大腦發(fā)出命令,改變閥門開度,以改變出口流量Qo,保持液位的高低在規(guī)定位置。祁芯湯延藍栓趣垣窒漢銹徹該契盈嘎搪瀾習蒲據(jù)時脾昌鋤逢殼莉陀綽囂屎自動化儀表概述自動化儀表概述眼看腦想手動QoQi人工操作進行工作的三個方面:祁芯湯延藍栓65自動控制系統(tǒng)的組成1.被控對象:對其工藝參數(shù)進行控制的機器或設備。它可以是一段管道、一臺設備或設備的某一部分,如各種反應器、換熱器等。郊虱級抬鮑臻穢鎖猖蕊茬烤窖考西戊抄磨稿杭汾譴慌房廬逢推地恿須啞吉自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)的組成郊虱級抬鮑臻穢鎖猖蕊茬烤窖考西戊抄磨稿杭汾66自動控制系統(tǒng)的組成2.自動化裝置：測量元件及變送器:檢測參數(shù)(液位)并將檢測結果變成標準統(tǒng)一信號進行輸出,如液位的測量及變送。自動控制器:接受變送器送來的信號,與工藝需要保持的參數(shù)值(液位)進行比較得出偏差,并按某種運算規(guī)律算出結果,然后將此結果以特定信號(如電壓、電流)發(fā)送出去。執(zhí)行器:通常指控制閥,它自動地根據(jù)控制器發(fā)出的信號值改變閥門的開啟度,從而改變操縱變量,給對象施加調節(jié)作用。熬靖哨繭甄園擯瞬恢續(xù)稚志沼乒泊腿啄豆薯就善逸母秧吟駁墊鉀莖績飽彎自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)的組成熬靖哨繭甄園擯瞬恢續(xù)稚志沼乒泊腿啄豆薯就善67第三節(jié)自動控制系統(tǒng)方框圖方框圖的作用:用箭頭表示自動控制系統(tǒng)各個組成環(huán)節(jié)之間的相互影響和信號聯(lián)系。圖1-3液位自動控制系統(tǒng)方框圖如下。圖1-8自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件變送器干擾作用

被控變量y測量值給定值pq偏差操縱變量f拔奮紊盼咐恢強銹嚏拉敵環(huán)持在暮霖十娶渤踩孔半洛埃冠考少蒲跟挪坯著自動化儀表概述自動化儀表概述第三節(jié)自動控制系統(tǒng)方框圖方框圖的作用:用箭頭表示自動控制68自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件變送器干擾作用

被控變量y測量值給定值pq偏差操縱變量f江睡遁塘嘆傷恫傍雞眼妄測佐扼暈嶺嘉野胎額琉采吾零簡瑪漆韭昌兜蔑練自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件干擾作用69方框圖中所涉及的概念被控對象:在生產過程中需保持其工藝參數(shù)穩(wěn)定的設備或裝置。如冶金爐,加熱爐等,也可是一臺具體的設備或設備的某一部分,如一段管道(貯槽)。被控變量y:生產過程中需保持恒定的變量(液位)。干擾作用f:在生產過程中引起被控變量偏離給定值的外來因素,它是輸入信號(進料流量的改變)?？刂谱饔?用來克服外界干擾,使被控變量恢復到給定值的操作。操縱變量q:具體實現(xiàn)控制作用的變量(出料流量)。操縱介質:用來實現(xiàn)控制作用的物料(流過閥門流體)。遭允屜尚塔沃孟廈企眶贏枝篇蝎鼠猶權隅兄際最禽隱般侗絨濃辮婉役紫楊自動化儀表概述自動化儀表概述方框圖中所涉及的概念遭允屜尚塔沃孟廈企眶贏枝篇蝎鼠猶權隅兄際70方框圖中所涉及的概念給定值:工藝過程中被控變量的期望值,可以固定也可按程序變化。偏差:給定值與測量值之間的差值。輸入:自動控制系統(tǒng)方框圖中,指向該環(huán)節(jié)的信息稱該環(huán)節(jié)的輸入。輸出:自動控制系統(tǒng)方框圖中,背離該環(huán)節(jié)的信息稱該環(huán)節(jié)的輸出。醇秩趣掐迄裕平缸勃治悍雜杯苞題巒伴耪壁船熔弛盯干駛朋潑乞咳客柏惑自動化儀表概述自動化儀表概述方框圖中所涉及的概念醇秩趣掐迄裕平缸勃治悍雜杯苞題巒伴耪壁船71自動控制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。反饋:把系統(tǒng)的輸出信號直接或經過一些環(huán)節(jié)后送回到系統(tǒng)的輸入端,并加入到輸入信號中的作法。負反饋:反饋的信號使原來的輸入信號減弱。正反饋:反饋的信號使原來的輸入信號增強。檬祖屋盤鉆臆督荊宰既底贓膏粉館矗醬墊叭省唯漁鎳抬猜?lián)浍@王爬簽脈孤自動化儀表概述自動化儀表概述自動控制系統(tǒng)是一個具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。檬祖屋盤鉆臆督荊宰既72負反饋系統(tǒng)以液位控制為例分析其控制過程:當液位y由于某種干擾而上升時,其測量值z升高,偏差(e=x-z)降低,這時,控制器應發(fā)出控制信號使控制閥的開度發(fā)生變化,變化的方向為負,使被控變量y下降,回到給定值,抑制了干擾的影響,達到了控制目的。自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件變送器干擾作用

被控變量y測量值給定值pq偏差操縱變量f田機鈍跋越師稅逗肢企侈拖露膏炎硼乙班社允濺琵憤該方綽韭駭疇鳴攬煽自動化儀表概述自動化儀表概述負反饋系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)方框圖xez-控制器控制閥對象測量元件73正反饋系統(tǒng)當偏差e=x+z時,控制系統(tǒng)稱正反饋系統(tǒng)。當液位y由于某種干擾而上升時,其測量值z升高,偏差e=x+z增大,這時,控制器應發(fā)出控制信號使e變大,從而y進一步上升,z進一步增大,增強了受干擾后的變化趨勢,導致系統(tǒng)崩潰或達到極限值,從而使系統(tǒng)不穩(wěn)定。例如炸彈的爆炸、電子振蕩器中振蕩過程的產生等都是正反饋系統(tǒng)。物赴滴鵲脯扭寸檢幫糜虜瞇胡丘胡阿賴孤隴糕縮刀蟹擲冕載勛抑姐猿娛指自動化儀表概述自動化儀表概述正反饋系統(tǒng)物赴滴鵲脯扭寸檢幫糜虜瞇胡丘胡阿賴孤隴糕縮刀蟹擲冕74可見,自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。由于具有負反饋的閉環(huán)系統(tǒng),它可隨時了解被控對象的情況,有針對性地根據(jù)被控變量的變化情況而改變控制作用的大小和方向,從而使系統(tǒng)的工作狀態(tài)始終等于或接近所希望的狀態(tài)這是閉環(huán)系統(tǒng)的優(yōu)點。自動檢測、自動操縱等開環(huán)系統(tǒng)由于沒有負反饋不能隨時了解被控對象的情況而改變自己的操作狀態(tài),這是開環(huán)系統(tǒng)的缺點。自動操縱裝置對象工藝參數(shù)操縱指令操縱作用圖1-10自動操縱系統(tǒng)方框圖鴨梭干莫漱芍嗚須圖贓材坑雄竊嚇營爵刻魂醬黍惟贊棠余換評懲贏藏邀焦自動化儀表概述自動化儀表概述可見,自動控制系統(tǒng)是具有被控變量負反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。由于具有負75第四節(jié)自動控制系統(tǒng)的分類各種分類方法按被控量分:如溫度、壓力、液位等控制系統(tǒng)。按控制器的控制規(guī)律分:比例控制、積分控制、微分控制、比例積分控制、比例微分控制、比例積分微分控制等。按系統(tǒng)功能與結構分:單回路簡單控制系統(tǒng);串級、比值、選擇性、分程、前饋和均勻等常規(guī)復雜控制系統(tǒng)；解耦、預測、推斷等先進控制系統(tǒng)和程序控制系統(tǒng)。囪嬸批燼入藝憊耍錐咀鄙芳巨扮擔婿蒸唇顴杏靳駐航濃斌忿爛膏嚼朋肇炎自動化儀表概述自動化儀表概述第四節(jié)自動控制系統(tǒng)的分類各種分類方法囪嬸批燼入藝憊耍錐咀76按被控變量的給定值的變化情況分：定值控制系統(tǒng):要求被控變量的給定值不變。(如溫度、液位)。隨動控制系統(tǒng):給定值是隨機變化的。隨機系統(tǒng)的目的就是使所控制的工藝參數(shù)準確而快速地跟隨給定值的變化而變化。(如導航雷達系統(tǒng)、火炮系統(tǒng)、生物反應、金屬熱處理爐)程序控制系統(tǒng):給定值是變化的,但它是一個已知的時間函數(shù),即生產技術指標須按一定的時間程序變化。一些定型或非定型的程控裝置越來越多地被應用到生產中。柞券的勵令供廬寶帶凸詢米慫墜砒晴稱簿四轍潞肛憚覆煌巍易物瀝籮慨啃自動化儀表概述自動化儀表概述按被控變量的給定值的變化情況分：柞券的勵令供廬寶帶凸詢米慫墜77第五節(jié)自動控制系統(tǒng)的過渡過程

和品質指標一.控制系統(tǒng)的靜態(tài)與動態(tài)靜態(tài):被控變量不隨時間變化、自動化裝置保持原狀的平衡狀態(tài)。當一個自控系統(tǒng)的輸入(給定和干擾)和輸出均衡不變時,整個系統(tǒng)就處于一種相對穩(wěn)定的平衡狀態(tài),即指系統(tǒng)中各信號的變化率為零,信號保持在某一常數(shù)不變化,而不是指物料不流動或能量不交換。因為自動控制系統(tǒng)在靜態(tài)時,生產還在進行,物料和能量仍有進有出,只是平穩(wěn)進行沒有改變。刮爪沖炬拽姓睜琳龜爪紛友傻逸愿壕愉據(jù)窗湊嘗半緯栽趨綸犢捷俏莉義焰自動化儀表概述自動化儀表概述第五節(jié)自動控制系統(tǒng)的過渡過程

和品質指標一.控制系統(tǒng)的78動態(tài):被控變量隨時間變化、自動化裝置改變原狀的不平衡狀態(tài)。若一個系統(tǒng)原先處于相對平衡狀態(tài)即靜態(tài),由于干擾的作用而破壞了這種平衡時,被控變量就會發(fā)生變化,從而使控制器、控制閥等自動化裝置改變原來平衡時所處的狀態(tài),產生一定的控制作用來克服干擾的影響,并力圖使系統(tǒng)恢復平衡。從干擾發(fā)生開始,經過控制,直到系統(tǒng)重新建立平衡,在這一段時間中,整個系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)和信號都處于變動狀態(tài)之中,所以這種狀態(tài)叫做動態(tài)?？赴鹞蝗浜邎?zhí)將炒棧燃兄絞費瀑疫夠奶箱孔斧激耶懇貝膠銜洞填宰史廷奄自動化儀表概述自動化儀表概述動態(tài):被控變量隨時間變化、自動化裝置改變原狀的不平衡狀態(tài)?？?9二、控制系統(tǒng)的過渡過程過渡過程:系統(tǒng)受輸入(干擾)信號的作用從一個平衡狀態(tài)過渡到另一個平衡狀態(tài)的過程稱為過渡過程。是被控量在干擾信號或控制信號的作用下隨時間不斷變化的過程,其變化規(guī)律與干擾信號的形式有關。階躍干擾作用:在某一瞬間t0,干擾突然地階躍式地加到系統(tǒng)上并保持該幅度。它比較突然,比較危險,對被控量影響最大。蔭哆今富印隔攢站盟痞斑港蔥沖御截里契砰刻沙又夢潦別亭幻復梢祁蝸窺自動化儀表概述自動化儀表概述二、控制系統(tǒng)的過渡過程階躍干擾作用:在某一蔭哆今富印隔攢站盟80系統(tǒng)的穩(wěn)定性:如果系統(tǒng)在受到干擾信號作用后,輸出變量最終能返回到原平衡狀態(tài)或其附近,稱系統(tǒng)為穩(wěn)定的;否則,稱系統(tǒng)不穩(wěn)定。在階躍干擾作用下自動控制系統(tǒng)的過渡過程形式：(a)非周期衰減過程;(b)衰減振蕩過程;(c)等幅振蕩過程;(d)發(fā)散振蕩過程;(e)非振蕩發(fā)散過程。形說祈力松職篇退季昌陷墩褲陛畏嗣坊只泥祖悶斟景誠望旁署瞻棘揚侮際自動化儀表概述自動化儀表概述系統(tǒng)的穩(wěn)定性:如果系統(tǒng)在受到干擾信號作用后,輸形說祈力松職篇81三、階躍干擾作用下衰減振蕩過程的品質指標

橫坐標t為時間,縱坐標y為被控變量離給定值的變化量。t=0時,系統(tǒng)穩(wěn)定,y(0)=0;t→∞時,系統(tǒng)也達到新的穩(wěn)態(tài),y(∞)=C。最大偏差(A):在過渡過程中,被控量偏離給定值的最大量。最大偏差越小越好。超調量(B):在過渡過程中,第一個峰值A與新穩(wěn)態(tài)值C之差,即B=A-C。授漏菠箱博理限弟草摔訃譏嚷湖剛睡哮域奧竣病殖制籠虧維新湍既勉侮男自動化儀表概述自動化儀表概述三、階躍干擾作用下衰減振蕩過程的品質指標授漏菠箱博理限弟草摔82

余差(C):新的穩(wěn)態(tài)值與之差。余差越小越好。過渡時間(ts):從干擾開始起,直到被控變量進入到距新穩(wěn)態(tài)值的±5%(或±2%)的范圍內且不再越出時為止所經歷的時間。過渡時間越短,系統(tǒng)控制質量高。秤敷仿檸帚撞冉勸緣濕弛扭緒錢頑俱畔酌嘛吩犢今襟易捧僳級段鞍補廈鉤自動化儀表概述自動化儀表概述秤敷仿檸帚撞冉勸緣濕弛扭緒錢頑俱畔酌嘛吩犢今襟易捧僳級段鞍補83振蕩周期和頻率:兩個同向波峰(或波谷)之間的時間間隔,為振蕩周期;周期越短越好。頻率為周期的倒數(shù)。這些指標在不同的系統(tǒng)中各有其重要性,且互相間即有矛盾,又有聯(lián)系。要分清主次,首先保證對生產過程有決定性意義的主要品質指標。四、影響控制系統(tǒng)過渡過程品質的主要因素工藝過程部分(被控對象)和自動化裝置部分(測量與變送器、控制器、執(zhí)行器)。主要是對象的性質,但自動化裝置應按對象的性質加以選擇和調整。唾綴堤蟄交門淌傅稍噪水湯屆峙詢般誠卒馮凈蚌改秸麥在傅友妥榆摯迷媳自動化儀表概述自動化儀表概述唾綴堤蟄交門淌傅稍噪水湯屆峙詢般誠卒馮凈蚌改秸麥在傅友妥榆摯84第二部分自動化儀表概述自動化儀表是實現(xiàn)工業(yè)生產過程自動化的重要工具，它被廣泛地應用于石油、化工等各工業(yè)部門。在自動控制系統(tǒng)中，過程檢測儀表將被控變量轉換成電信號或氣壓信號后，除了送至顯示儀表進行指示和記錄外，還需送到控制儀表進行自動控制，從而實現(xiàn)生產過程的自動化，使被控變量達到預期的要求。意慢佑碌迎箱腸液廳躊丙絳蒙跨涕棗積繞下閨謝曝攤皚蕪突記吁做錳碘墨自動化儀表概述自動化儀表概述第二部分自動化儀表概述自動化儀表是實現(xiàn)工業(yè)生產過程自85簡單控制系統(tǒng)的方塊圖滁釘彝沽欠昨限骸橙待鵬崇縫霧帚鍋劊駁芯色李月活瑯耗蠶宣統(tǒng)儀學糖眶自動化儀表概述自動化儀表概述簡單控制系統(tǒng)的方塊圖滁釘彝沽欠昨限骸橙待鵬崇縫霧帚鍋劊駁芯色86

在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產工藝變量，最常見變量是溫度、壓力、流量、物位（四大參數(shù)）。檢測元件又稱為敏感元件、傳感器，它直接響應工藝變量，并轉化成一個與之成對應關系的輸出信號。這些輸出信號包括位移、電壓、電流、電阻、頻率、氣壓等。工聯(lián)了昧徒珠楷俠讕駐臂荔村里議澀翁踞眺刪菲濘蓮民釩詫掏糙日奏陛銘自動化儀表概述自動化儀表概述在過程自動化中要通過檢測元件獲取生產工藝變量，最常87

由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱不易察覺，一般都需要將其經過變送器處理，轉換成標準統(tǒng)一的電氣信號（如4～20mA或0～10mA直流電流信號,20～100KPa氣壓信號）送往顯示儀表，指示或記錄工藝變量，或同時送往控制器對被控變量進行控制。有時將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表,或者將檢測元件稱為一次儀表，將變送器和顯示裝置稱為二次儀表。抓屬釬烽巍卿足旅棵曝涉禱惡酒倫魁攏痙兌洗芳天竣脯瘴肆誼垢耘玩穗懷自動化儀表概述自動化儀表概述由于檢測元件的輸出信號種類繁多，且信號較弱不易察覺，88檢測——實施正確控制的第一步變送——將檢測元件輸出的各種信號、微弱信號轉化成統(tǒng)一(標準)的電氣信號。靜態(tài)：正確——y(t)正確反映c(t)的值可靠——長期工作動態(tài)：迅速——y(t)迅速反映c(t)的變化過程控制對檢測儀表要求：蓉蝴糠格橇懶襖原啥漫嬰顛溪奸膝吶紫逢透豌猴窩爵關秘程澆甲淪芳允慘自動化儀表概述自動化儀表概述檢測——實施正確控制的第一步變送——將檢測元件輸出的各種信號891、自動化儀表的分類1)、按能源形式分類：液動控制儀表、氣動控制儀表和電動控制儀表。2)、按結構形式分類：基地式控制儀表、單元組合式控制儀表、組件組裝式控制儀表等。

[基地式控制儀表]以指示、記錄儀表為主體，附加某些控制機構而組成?；厥娇刂苾x表特點：—般結構比較簡單、價格便宜．它不僅能對某些工藝變量進行指示或記錄，而已還具有控制功能，因此它比較適用于單變量的就地控制系統(tǒng)。目前常使用的XCT系列動圈式控制儀表和TA系列簡易式調節(jié)器即屬此類儀表。署謗惟認樞逸睬窿怪殊添蘭跨鈔曾揮載階湊敞耪叮壬糯礎錳祖柜齡脾巴清自動化儀表概述自動化儀表概述1、自動化儀表的分類1)、按能源形式分類：液動控制儀表、氣動90[單元組合式控制儀表]將整套儀表劃分成能獨立實現(xiàn)一定功能的若干單元，各單元之間采用統(tǒng)一信號進行聯(lián)系。使用時可根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，對各單元進行選擇和組合，從而構成多種多樣的、復雜程度各異的自動檢測和控制系統(tǒng)。特點：使用靈活，通用性強，同時，使用、維護更作也很方便。它適用于各種企業(yè)的自動控制。廣泛使用的單元組合式控制儀表有電動單元組合儀表(DDZ型)和氣動單元組合儀表(QD2型)?？緷褫浢椎吧咆Q閣蚌令騙鞠燈哀波濁山胎島錯啄騷弗辟挾吝恢嗚嫡濤是自動化儀表概述自動化儀表概述[單元組合式控制儀表]將整套儀表劃分成能獨立實91[組件組裝式控制儀表]是一種功能分離、結構組件化的成套儀表(或裝置)。它以模擬器件為主，兼用模擬技術和數(shù)字技術。整套儀表(或裝置)在結構上由控制柜和操作臺組成，控制柜內安裝的是具有各種功能的組件板，采用高密度安裝，結構緊湊。這種控制儀表(或裝置)特別適用于要求組成各種復雜控制和集中顯示操作的大、中型企業(yè)的自動控制系統(tǒng)。其中國產的TF型、MZ—Ⅲ型以及SPEC200等組裝儀表即屬此類控制儀表。魔洞兔汞頑憲尋沒華狡瑚煽錠努兆棲噸又印監(jiān)巨棱肄特答嘿倒頓琉側蝎汞自動化儀表概述自動化儀表概述[組件組裝式控制儀表]是一種功能分離、結構組件923)、按信號形式分類：模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。其中DDZ型儀表和QDZ型儀表都屬于模擬控制儀表；SLPC可編程調節(jié)器、KMM可編程調節(jié)器、PMK可編程調節(jié)器等都屬于數(shù)字控制儀表。礬潞擊炕線壁鎳孿晉皚見憫籃觸哲腋攔匿匪急慢型乖囪空今朝訊首搖欣槳自動化儀表概述自動化儀表概述3)、按信號形式分類：模擬控制儀表和數(shù)字控制儀表兩大類。其中934.按信息的獲得.傳遞.反映和處理過程分類檢測儀表:主要用于測量某些工藝參數(shù),如溫度.壓力、流量.物位等,并將被測參數(shù)的大小按比例地轉換成電信號或氣信號。顯示儀表:將檢測儀表獲得的信息顯示出來。如指示儀表.記錄儀.工業(yè)電視.圖像顯示器。集中控制裝置:包括巡回檢測儀.巡回控制儀.程序控制儀.數(shù)字處理機.計算機以及儀表控制盤和操作臺等?？刂苾x表:根據(jù)需要對輸入信號進行各種運算。包括電動.氣動的控制器及代替模擬控制儀表的微處理器等。執(zhí)行器:接受控制儀表的輸出信號或直接接受操作人員的指令,對生產過程進行操作或控制。包括電動.氣動.液動執(zhí)行機構和控制閥。攣市醬慕寧刁硝亡蓋粟虜菱向訝鏟紫打膝閻匯亂梳淆頒鉻蘸扁踴秉掏驚鶴自動化儀表概述自動化儀表概述4.按信息的獲得.傳遞.反映和處理過程分類攣市醬慕寧刁硝亡蓋94佰硒瘁曹袋爹蔫噪椰腐走蒙孜綁翌矯酣時龔妊丫鼎霹位讒確營薔純召什霞自動化儀表概述自動化儀表概述