儀表自動化基礎(chǔ)知識(二)課件

儀表自動化基礎(chǔ)知識

編寫：黃文新

2005年6月儀表自動化基礎(chǔ)知識1儀表自動化基礎(chǔ)知識

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2005年6月儀儀表自動化基礎(chǔ)知識

目錄4顯示儀表4.1模擬顯示儀表4.2數(shù)字顯示儀表4.3無紙記錄儀5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.2數(shù)字單回路調(diào)節(jié)器2儀表自動化基礎(chǔ)知識目錄2儀表自動化基礎(chǔ)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(jīng)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(shù)、圖像顯示。顯示儀表接顯示方式分為模擬顯示、數(shù)字顯示和屏幕顯示三大類。3儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表3儀表自動化基礎(chǔ)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(zhuǎn)角或位移量顯示被測變量連續(xù)變化的儀表。根據(jù)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4儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4儀表自動化基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(shù)。平衡電橋原理：E＋－R2R3R4RtRpr2r15儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表E＋－R2R3R4RtRp儀表自動化基礎(chǔ)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，被測信號輸入比較電路，其差值信號經(jīng)晶體管放大后，驅(qū)動可逆電機，以達到自動平衡的目的。該平衡機構(gòu)與指示機構(gòu)相連，故同時在標(biāo)尺和記錄紙上指示或記錄被測參數(shù)的數(shù)值。6儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表6儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.2數(shù)字顯示儀表數(shù)字式顯示儀表直接以數(shù)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(shù)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(xiàn)普遍應(yīng)用于各行業(yè)。常用的有：數(shù)字式電壓表、溫度表、流量表、壓力表和轉(zhuǎn)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(biāo)度變換數(shù)字顯示報警系統(tǒng)數(shù)碼輸出記錄打印7儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表檢測單元變送器被測變量前置儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.3無紙記錄儀屏幕顯示是直接把工藝參數(shù)用文字、符號、數(shù)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(shù)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與快速功能，也是現(xiàn)代計算機不可缺少的終端設(shè)備，常與計算機聯(lián)用，作為現(xiàn)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。8儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表8儀表自動化基礎(chǔ)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(nèi)有大容量存儲器RAM，可以存儲多個過程變量的大量歷史數(shù)據(jù)。它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(dāng)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(chǎn)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(nèi)部無機械傳動部件，大大減輕了儀表人員的工作量。

9儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表9儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.3無紙記錄儀EKR系列彩色無紙記錄儀EKR20005.7“STN彩色液晶屏6通道萬能信號輸入，畫面信息豐富，設(shè)置菜單全中文顯示;７片ＣＰＵ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(diào)節(jié)，累積，溫壓補償），數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)為8/16M高速FLASH電子盤和CF卡，避免了采用標(biāo)準(zhǔn)軟盤記錄數(shù)據(jù)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(wǎng)和485通訊，可連接微型打印機;供電電源寬：85～265VAC10儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表10儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.3無紙記錄儀LF－57C彩色液晶顯示記錄儀LF－57C彩色液晶顯示記錄儀是國內(nèi)率先推出的全智能、數(shù)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(shè)置菜單全中文顯示；電路設(shè)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(shù)據(jù)存儲介質(zhì)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，可以支持以太網(wǎng)和485通訊，可連接微型打印機;供電電源寬：85～265VAC或24VDC。11儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表11儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.2數(shù)字單回路調(diào)節(jié)器12儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器12儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器ＱＸＪ型氣動記錄調(diào)節(jié)儀

QXJ型氣動記錄儀和記錄調(diào)節(jié)儀（以下簡稱記錄儀），它與變送單元配套使用，可以用來測量指示、記錄各種工業(yè)過程的熱工參數(shù)，如壓力、溫度、流量、液位等；如果需要，可與帶背包式調(diào)節(jié)單元配套，對這些參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)。在儀表正面可進行比例、積分、微分參數(shù)整定；采用粘結(jié)式管路板，可進行手動、自動無擾動切換。13儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器13儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表14儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器14儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表DDZ—Ⅲ型電動單元組合儀表（簡稱電Ⅲ型儀表）廣泛應(yīng)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(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加效益和節(jié)約能源等的不可缺少的主要生產(chǎn)工具。電Ⅲ型儀表由變送、調(diào)節(jié)、給定、顯示、轉(zhuǎn)換、計算、執(zhí)行、輔助等八類儀表單元組成。用戶根據(jù)生產(chǎn)過程的情況、條件和要求，用這些單元進行系統(tǒng)設(shè)計，構(gòu)成從簡單到復(fù)雜的各種檢測和自動控制系統(tǒng)。15儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器15儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表變送單元：壓力、差壓、流量、液位、溫度變送器；給定單元：比例設(shè)定器、報警設(shè)定器；調(diào)節(jié)單元：各類調(diào)節(jié)器；顯示單元：指示儀、記錄儀、智能流量累積儀；轉(zhuǎn)換單元：電氣、氣電轉(zhuǎn)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。16儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器16儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器電Ⅲ型系統(tǒng)儀表的主要特點：●采用國際標(biāo)準(zhǔn)信號電Ⅲ型，按照國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，遠(yuǎn)傳信號采用4～20mADC，控制室內(nèi)聯(lián)絡(luò)信號采用1～5VDC和4～20mADC作為輔助信號，便于構(gòu)成大型復(fù)雜控制系統(tǒng)又可與進口儀表兼容。是擴展性非常廣泛的設(shè)備。

●本質(zhì)安全防爆結(jié)構(gòu)電Ⅲ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(zhì)安全防爆結(jié)構(gòu)，任何情況下都能防止起爆能量泄露到危險場所。因此現(xiàn)場儀表除有一般型，隔爆型外還有本質(zhì)安全防爆型。其防爆等級是iaⅡCT6。17儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器17儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器電Ⅲ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Ⅲ型主要品種指示調(diào)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(jié)合同一表內(nèi)，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，提高了顯示精度和抗震性能?！耠娮泳€路以線性集成電路——運算放大器構(gòu)成，與分立元件相比，可靠性上了新臺階。●采用24VDC集中供電，并有備用電源自動切換，構(gòu)成無停電系統(tǒng)。18儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器18儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表電Ⅲ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(xiàn)場儀表一般均采用二線制傳輸。但為了照顧傳統(tǒng)使用習(xí)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?！裰甘緝x記錄儀工程量指示刻度可現(xiàn)場更換電Ⅲ型指示，記錄儀表可按要求裝配相應(yīng)范圍的溫度、壓力、流量、液位工程量刻度并在現(xiàn)場可方便地調(diào)換。19儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器19儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表DDZ－Ⅲ型儀表信號傳輸示意圖24V＋－RL(250Ω)4～20mA1～5V4～20mA調(diào)節(jié)閥變送器調(diào)節(jié)器記錄儀輸出安全柵輸入安全柵現(xiàn)場控制室20儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器24V＋－RL(250Ω)4儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元接收變送器或轉(zhuǎn)換器的測量信號作為輸入信號并以全刻度值進行顯示，將輸入信號與給定信號進行比較，對其偏差進行比例、積分、微分運算之后輸出4～20mADC信號至操作端，通過執(zhí)行機構(gòu)控制壓力、溫度流量、液位等工業(yè)參數(shù)，使其滿足工藝的要求。21儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器21儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元22儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器22儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元23儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器23儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.1調(diào)節(jié)單元

組成：電Ⅲ型調(diào)節(jié)器控制單元和指示單元兩部分組成?？刂茊卧奢斎腚娐贰⒈壤⒎蛛娐?、比例積分電路、輸出電路（V／I轉(zhuǎn)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Ⅲ型調(diào)節(jié)器的輸入信號為1～5VDC的測量信號。給定信號有內(nèi)給定和外給定兩種，內(nèi)給定信號為1～5VDC，外給定信號為4～20mADC，通過250Ω精密電阻轉(zhuǎn)換成1～5VDC。測量信號與給定信號通過輸入電路進行減法運算，輸出偏差值到比例微分電路進行比例微分運算，再經(jīng)過比例積分電路進行比例積分運算后，由輸出電路轉(zhuǎn)換成4～20mADC輸出。24儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器24儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.1調(diào)節(jié)單元調(diào)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(guān)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(yù)先平衡（對中）才能達到無擾動切換，其他的切換都能實現(xiàn)無擾動切換。調(diào)節(jié)器設(shè)有正、反作用開關(guān)，以滿足自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。25儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器25儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.1調(diào)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(zhǔn)的1～5VDC輸入信號Vi與給定信號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(zhǔn)的電壓信號V01。IC1ViVsVB＝10VVCM1VCM2V01－＋R1R2R3R4R5R6R7R826儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器IC1ViVsVB＝10VV儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元

調(diào)節(jié)器的正、反作用

當(dāng)被控變量（即變送器送來的信號）增加后，調(diào)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(diào)節(jié)器，其被控變量與給定值的變化，其輸出的作用方向是相反的。27儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器27儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元比例度：表示比例調(diào)節(jié)作用的強弱程度，用δ表示。δ＝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。28儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器28儀表自動化基礎(chǔ)知識55調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.2變送單元DDZ-Ⅲ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(gòu)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29儀表自動化基礎(chǔ)知識55調(diào)節(jié)器29儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表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(zhuǎn)換為4～20mADC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(shù)，與其他儀表組成自動記錄、調(diào)節(jié)和執(zhí)行等工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。30儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器30儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.2變送單元31儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器31儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ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(biāo)準(zhǔn)壓力表,5--低壓閥,6--高壓閥,7--平衡閥,8--差壓變送器,9--0.2級直流毫安表,10--電阻箱(350Ω),11--24vDC電源箱。DDZ-Ⅲ型差壓變送器的校驗線路及設(shè)備圖32儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器DDZ-Ⅲ型差壓變送器的校驗儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ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(zhì)。

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(chǎn)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(shè)置了安全柵。

33儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器33儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.3安全柵在自動檢測與自動控制系統(tǒng)中，安全柵處于現(xiàn)場儀表與控制室儀表之間，與變送器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4～20mA轉(zhuǎn)換成與之隔離的4～20mA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(diào)節(jié)器的4～20mA信號轉(zhuǎn)換成與之隔離的4～20mA電流輸出。

34儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器34儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)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與電源側(cè)電路、儀表側(cè)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(yīng)而出現(xiàn)市壓，或者輸出端短路時，進入危險場所的電壓、電流也被限制在額定值（30VDC、30mADC）以下，從而保證了危險場所的安全。為現(xiàn)場變送器提供隔離的配電電源并將回路中的4～20mA(DC)電流信號轉(zhuǎn)換成與之呈線性關(guān)系的直流標(biāo)準(zhǔn)信號，實現(xiàn)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(xiàn)場。35儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器35儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.3安全柵熱電偶隔離式安全柵：將現(xiàn)場熱電偶、亳伏信號轉(zhuǎn)換成4～20mA(DC)電流信號隔離傳送到安全區(qū)。該產(chǎn)品需要獨立電源，電源、輸入、輸出三隔離。36儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器36儀表自動化基礎(chǔ)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(xiàn)短路工作電流超過額定值，限流電路表現(xiàn)為高阻使最大短路電流仍遠(yuǎn)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(fù)其正常低阻狀態(tài)。當(dāng)非本安出現(xiàn)異常電壓混觸時，限壓電路將快速熔斷器協(xié)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(jié)構(gòu)可確保一次儀表的本質(zhì)安全。37儀表自動化基礎(chǔ)知識5.1.3安全柵37儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.3安全柵隔離安全柵與齊納安全柵的選用：一般來講，齊納安全柵選型容易，不易損壞，對原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(dāng)于兩個電阻串入電路，因此對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無須作改動。另外，齊納安全柵由于無信號的轉(zhuǎn)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(diào)制解調(diào)，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，將產(chǎn)生出射頻干擾，對系統(tǒng)不利，而且隔離安全柵也比較容易損壞。但隔離安全柵不需要本安接地，這是它比齊納安全柵優(yōu)越的地方。價格方面，齊納安全柵要比隔離的便宜很多，這在需要使用很多安全柵的場合，齊納安全柵的價格優(yōu)勢明顯體現(xiàn)了出來。38儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器38儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.2數(shù)字單回路調(diào)節(jié)器YS100電子式單回路控制系統(tǒng)YS100系列，在面板上使用全點液晶顯示方式，可以清楚的顯示出豐富的信息，并能在面板上完成所有的操作。畫面分為操作級、調(diào)整級、工程技術(shù)級三大類。在操作級畫面中，除通常的回路畫面外，還可用單按式功能一并將趨勢畫面、正在發(fā)生的或者過去發(fā)生過尚未確認(rèn)的報警顯示報警畫面上。在調(diào)整級畫面中，當(dāng)設(shè)定參數(shù)時，先將各項目一塊顯示出來，再邊觀察數(shù)據(jù)之間的相互關(guān)系，邊進行設(shè)定。39儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器39儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.2數(shù)字單回路調(diào)節(jié)器DPC-101單回路調(diào)節(jié)儀

40儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器40儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器例題及答文：(5-1)為什么現(xiàn)場與控制室之間采用4～20mA電流信號，而控制室內(nèi)部采用1-5V電壓信號?答文:4～20mA電流信號適宜在現(xiàn)場和控制室之間遠(yuǎn)距離傳輸，可以避免傳輸導(dǎo)線上壓降損失引起的誤差。1～5V電壓信號適宜于控制室內(nèi)部短距離聯(lián)絡(luò)，儀表之間可以并聯(lián)連接，便于設(shè)計安裝和維修。(5-2)填寫與下列名詞相匹配的定義。給定值SP（），測量值PV（）。A.由調(diào)節(jié)器送至最終控制元件的信號B.測量值的期望值C.表示過程實測信號答文:B、C41儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器41儀表自動化基礎(chǔ)知識參考資料：《化工儀表維修工》職業(yè)技能鑒定培訓(xùn)用書儀表工試題集《石油化工設(shè)備維護檢修規(guī)程》第七冊42儀表自動化基礎(chǔ)知識參考資料：42儀表自動化基礎(chǔ)知識

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2005年6月儀表自動化基礎(chǔ)知識43儀表自動化基礎(chǔ)知識

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2005年6月儀儀表自動化基礎(chǔ)知識

目錄4顯示儀表4.1模擬顯示儀表4.2數(shù)字顯示儀表4.3無紙記錄儀5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.2數(shù)字單回路調(diào)節(jié)器44儀表自動化基礎(chǔ)知識目錄2儀表自動化基礎(chǔ)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(jīng)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(shù)、圖像顯示。顯示儀表接顯示方式分為模擬顯示、數(shù)字顯示和屏幕顯示三大類。45儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表3儀表自動化基礎(chǔ)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(zhuǎn)角或位移量顯示被測變量連續(xù)變化的儀表。根據(jù)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46儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4儀表自動化基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(shù)。平衡電橋原理：E＋－R2R3R4RtRpr2r147儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表E＋－R2R3R4RtRp儀表自動化基礎(chǔ)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，被測信號輸入比較電路，其差值信號經(jīng)晶體管放大后，驅(qū)動可逆電機，以達到自動平衡的目的。該平衡機構(gòu)與指示機構(gòu)相連，故同時在標(biāo)尺和記錄紙上指示或記錄被測參數(shù)的數(shù)值。48儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表6儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.2數(shù)字顯示儀表數(shù)字式顯示儀表直接以數(shù)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(shù)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(xiàn)普遍應(yīng)用于各行業(yè)。常用的有：數(shù)字式電壓表、溫度表、流量表、壓力表和轉(zhuǎn)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(biāo)度變換數(shù)字顯示報警系統(tǒng)數(shù)碼輸出記錄打印49儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表檢測單元變送器被測變量前置儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.3無紙記錄儀屏幕顯示是直接把工藝參數(shù)用文字、符號、數(shù)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(shù)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與快速功能，也是現(xiàn)代計算機不可缺少的終端設(shè)備，常與計算機聯(lián)用，作為現(xiàn)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。50儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表8儀表自動化基礎(chǔ)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(nèi)有大容量存儲器RAM，可以存儲多個過程變量的大量歷史數(shù)據(jù)。它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(dāng)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(chǎn)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(nèi)部無機械傳動部件，大大減輕了儀表人員的工作量。

51儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表9儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.3無紙記錄儀EKR系列彩色無紙記錄儀EKR20005.7“STN彩色液晶屏6通道萬能信號輸入，畫面信息豐富，設(shè)置菜單全中文顯示;７片ＣＰＵ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(diào)節(jié)，累積，溫壓補償），數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)為8/16M高速FLASH電子盤和CF卡，避免了采用標(biāo)準(zhǔn)軟盤記錄數(shù)據(jù)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(wǎng)和485通訊，可連接微型打印機;供電電源寬：85～265VAC52儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表10儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表4.3無紙記錄儀LF－57C彩色液晶顯示記錄儀LF－57C彩色液晶顯示記錄儀是國內(nèi)率先推出的全智能、數(shù)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(shè)置菜單全中文顯示；電路設(shè)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(shù)據(jù)存儲介質(zhì)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，可以支持以太網(wǎng)和485通訊，可連接微型打印機;供電電源寬：85～265VAC或24VDC。53儀表自動化基礎(chǔ)知識4顯示儀表11儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.2數(shù)字單回路調(diào)節(jié)器54儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器12儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器ＱＸＪ型氣動記錄調(diào)節(jié)儀

QXJ型氣動記錄儀和記錄調(diào)節(jié)儀（以下簡稱記錄儀），它與變送單元配套使用，可以用來測量指示、記錄各種工業(yè)過程的熱工參數(shù)，如壓力、溫度、流量、液位等；如果需要，可與帶背包式調(diào)節(jié)單元配套，對這些參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)。在儀表正面可進行比例、積分、微分參數(shù)整定；采用粘結(jié)式管路板，可進行手動、自動無擾動切換。55儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器13儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表56儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器14儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表DDZ—Ⅲ型電動單元組合儀表（簡稱電Ⅲ型儀表）廣泛應(yīng)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(xiàn)生產(chǎn)過程自動化，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加效益和節(jié)約能源等的不可缺少的主要生產(chǎn)工具。電Ⅲ型儀表由變送、調(diào)節(jié)、給定、顯示、轉(zhuǎn)換、計算、執(zhí)行、輔助等八類儀表單元組成。用戶根據(jù)生產(chǎn)過程的情況、條件和要求，用這些單元進行系統(tǒng)設(shè)計，構(gòu)成從簡單到復(fù)雜的各種檢測和自動控制系統(tǒng)。57儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器15儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表變送單元：壓力、差壓、流量、液位、溫度變送器；給定單元：比例設(shè)定器、報警設(shè)定器；調(diào)節(jié)單元：各類調(diào)節(jié)器；顯示單元：指示儀、記錄儀、智能流量累積儀；轉(zhuǎn)換單元：電氣、氣電轉(zhuǎn)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。58儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器16儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器電Ⅲ型系統(tǒng)儀表的主要特點：●采用國際標(biāo)準(zhǔn)信號電Ⅲ型，按照國際電工委員會（IEC）的規(guī)定，遠(yuǎn)傳信號采用4～20mADC，控制室內(nèi)聯(lián)絡(luò)信號采用1～5VDC和4～20mADC作為輔助信號，便于構(gòu)成大型復(fù)雜控制系統(tǒng)又可與進口儀表兼容。是擴展性非常廣泛的設(shè)備。

●本質(zhì)安全防爆結(jié)構(gòu)電Ⅲ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(zhì)安全防爆結(jié)構(gòu)，任何情況下都能防止起爆能量泄露到危險場所。因此現(xiàn)場儀表除有一般型，隔爆型外還有本質(zhì)安全防爆型。其防爆等級是iaⅡCT6。59儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器17儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器電Ⅲ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Ⅲ型主要品種指示調(diào)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(jié)合同一表內(nèi)，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，提高了顯示精度和抗震性能?！耠娮泳€路以線性集成電路——運算放大器構(gòu)成，與分立元件相比，可靠性上了新臺階?！癫捎?4VDC集中供電，并有備用電源自動切換，構(gòu)成無停電系統(tǒng)。60儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器18儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表電Ⅲ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(xiàn)場儀表一般均采用二線制傳輸。但為了照顧傳統(tǒng)使用習(xí)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?！裰甘緝x記錄儀工程量指示刻度可現(xiàn)場更換電Ⅲ型指示，記錄儀表可按要求裝配相應(yīng)范圍的溫度、壓力、流量、液位工程量刻度并在現(xiàn)場可方便地調(diào)換。61儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器19儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表DDZ－Ⅲ型儀表信號傳輸示意圖24V＋－RL(250Ω)4～20mA1～5V4～20mA調(diào)節(jié)閥變送器調(diào)節(jié)器記錄儀輸出安全柵輸入安全柵現(xiàn)場控制室62儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器24V＋－RL(250Ω)4儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元接收變送器或轉(zhuǎn)換器的測量信號作為輸入信號并以全刻度值進行顯示，將輸入信號與給定信號進行比較，對其偏差進行比例、積分、微分運算之后輸出4～20mADC信號至操作端，通過執(zhí)行機構(gòu)控制壓力、溫度流量、液位等工業(yè)參數(shù)，使其滿足工藝的要求。63儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器21儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元64儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器22儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元65儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器23儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.1調(diào)節(jié)單元

組成：電Ⅲ型調(diào)節(jié)器控制單元和指示單元兩部分組成?？刂茊卧奢斎腚娐?、比例微分電路、比例積分電路、輸出電路（V／I轉(zhuǎn)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Ⅲ型調(diào)節(jié)器的輸入信號為1～5VDC的測量信號。給定信號有內(nèi)給定和外給定兩種，內(nèi)給定信號為1～5VDC，外給定信號為4～20mADC，通過250Ω精密電阻轉(zhuǎn)換成1～5VDC。測量信號與給定信號通過輸入電路進行減法運算，輸出偏差值到比例微分電路進行比例微分運算，再經(jīng)過比例積分電路進行比例積分運算后，由輸出電路轉(zhuǎn)換成4～20mADC輸出。66儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器24儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.1調(diào)節(jié)單元調(diào)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(guān)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(yù)先平衡（對中）才能達到無擾動切換，其他的切換都能實現(xiàn)無擾動切換。調(diào)節(jié)器設(shè)有正、反作用開關(guān)，以滿足自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的要求。67儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器25儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.1調(diào)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(zhǔn)的1～5VDC輸入信號Vi與給定信號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(zhǔn)的電壓信號V01。IC1ViVsVB＝10VVCM1VCM2V01－＋R1R2R3R4R5R6R7R868儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器IC1ViVsVB＝10VV儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元

調(diào)節(jié)器的正、反作用

當(dāng)被控變量（即變送器送來的信號）增加后，調(diào)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(diào)節(jié)器，其被控變量與給定值的變化，其輸出的作用方向是相反的。69儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器27儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.1調(diào)節(jié)單元比例度：表示比例調(diào)節(jié)作用的強弱程度，用δ表示。δ＝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。70儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器28儀表自動化基礎(chǔ)知識55調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.2變送單元DDZ-Ⅲ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(gòu)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71儀表自動化基礎(chǔ)知識55調(diào)節(jié)器29儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表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(zhuǎn)換為4～20mADC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(shù)，與其他儀表組成自動記錄、調(diào)節(jié)和執(zhí)行等工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。72儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器30儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ型電動單元組合儀表5.1.2變送單元73儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器31儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ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(biāo)準(zhǔn)壓力表,5--低壓閥,6--高壓閥,7--平衡閥,8--差壓變送器,9--0.2級直流毫安表,10--電阻箱(350Ω),11--24vDC電源箱。DDZ-Ⅲ型差壓變送器的校驗線路及設(shè)備圖74儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器DDZ-Ⅲ型差壓變送器的校驗儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1DDZ－Ⅲ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(zhì)。

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(chǎn)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(shè)置了安全柵。

75儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器33儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器5.1.3安全柵在自動檢測與自動控制系統(tǒng)中，安全柵處于現(xiàn)場儀表與控制室儀表之間，與變送器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4～20mA轉(zhuǎn)換成與之隔離的4～20mA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(diào)節(jié)器的4～20mA信號轉(zhuǎn)換成與之隔離的4～20mA電流輸出。

76儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)節(jié)器34儀表自動化基礎(chǔ)知識5調(diào)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與電源側(cè)電路、儀表側(cè)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(yīng)而出現(xiàn)市壓，或者輸出端短路時，進入危險場所的電壓、電流也被限制在額定值（30VDC、30mADC）以下，從而保證了危險場所的安全。為現(xiàn)場變送器提供隔離的配電