自動(dòng)化儀表裝置(張斌)

自動(dòng)化儀表裝置四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣化教研室張斌第一章緒論自動(dòng)化儀表的概念自動(dòng)化儀表的發(fā)展自動(dòng)化儀表的分類儀表的基本技術(shù)指標(biāo)典型的自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)第一章緒論自動(dòng)化儀表的概念 自動(dòng)化儀表不是指電流表、電壓表、示波器這些通用儀表，而是指生產(chǎn)自動(dòng)化中，特別是連續(xù)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中必需的一類專門的儀器儀表。其中包括對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行測(cè)量的檢測(cè)儀表、根據(jù)測(cè)量值對(duì)給定值的偏差按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出調(diào)節(jié)命令的調(diào)節(jié)儀表以及根據(jù)調(diào)節(jié)儀表的命令對(duì)進(jìn)出生產(chǎn)裝置的物料或能量進(jìn)行控制的執(zhí)行器等。這些儀表代替人們對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行測(cè)量、控制、監(jiān)督和保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化必不可少的技術(shù)工具。第一章緒論第一章緒論自動(dòng)化儀表的發(fā)展

(1)儀表化與局部自動(dòng)化(20世紀(jì)50～60年代)階段 這個(gè)階段的主要特點(diǎn)是： 采用的過程檢測(cè)控制儀表為基地式儀表和部分單元組合式儀表，而且多數(shù)是氣動(dòng)儀表； 過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)是單輸入—單輸出系統(tǒng)； 被控參數(shù)主要是溫度、壓力、流量和液位四種工藝參數(shù)； 控制的目的主要是保持這些工藝參數(shù)的穩(wěn)定、確保生產(chǎn)安全； 過程控制系統(tǒng)分析、綜合的理論基礎(chǔ)是以頻率法和根軌跡法為主體的經(jīng)典控制理論。

第一章緒論(2)綜合自動(dòng)化(20世紀(jì)60～70年代中期)階段 大量采用單元組合儀表(包括氣動(dòng)和電動(dòng))和組裝式儀表。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制(DirectDigitalControl，DDC)和設(shè)定值控制(StatisticalProcessControl，SPC)。在自動(dòng)化儀表過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案方面，相繼出現(xiàn)了各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如串級(jí)控制、前饋—反饋復(fù)合控制、Smith預(yù)估控制以及比值、均勻、選擇性控制等，一方面提高了控制質(zhì)量，另一方面也滿足了一些特殊的控制要求。自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)的分析與綜合的理論基礎(chǔ)，由經(jīng)典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論?？刂葡到y(tǒng)由單變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)向多變量系統(tǒng)，以解決生產(chǎn)過程中遇到的更為復(fù)雜的問題。

第一章緒論(3)全盤自動(dòng)化(20世紀(jì)70年代中期至今)階段 開始采用以微處理器為核心的智能單元組合儀表(包括可編程序控制器等)；成分在線檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用也日益廣泛；模擬調(diào)節(jié)儀表的品種不斷增加，可靠性不斷提高，電動(dòng)儀表也實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全防爆，適應(yīng)了各種復(fù)雜過程控制的要求。在過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，由單變量控制系統(tǒng)發(fā)展到多變量系統(tǒng)，由生產(chǎn)過程的定值控制發(fā)展到最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制，由自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)等。

第一章緒論

當(dāng)前，自動(dòng)化儀表控制已進(jìn)入了計(jì)算機(jī)時(shí)代，進(jìn)入了所謂計(jì)算機(jī)集成過程控制系統(tǒng)(ComputerIntegratedProcessSystem，CIPS)的時(shí)代。CIPS利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)整個(gè)企業(yè)的運(yùn)作過程進(jìn)行綜合管理和控制，包括市場(chǎng)營(yíng)銷、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、原材料選擇、產(chǎn)品分配、成本管理，以及工藝過程的控制、優(yōu)化和管理等全過程。分布式控制系統(tǒng)，先進(jìn)過程控制策略以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等將是實(shí)現(xiàn)CIPS的重要基礎(chǔ)。第一章緒論自動(dòng)化儀表的分類

一般將自動(dòng)化儀表分為過程檢測(cè)儀表和過程控制儀表

一次儀表

過程檢測(cè)儀表

二次儀表自動(dòng)化儀表

調(diào)節(jié)器、可編程調(diào)節(jié)器 過程控制儀表 執(zhí)行器 操作器

第一章緒論檢測(cè)儀表-----將檢測(cè)元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測(cè)儀表。一次儀表-----一般為將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為便于計(jì)量的物理量所使用的儀表，即為檢測(cè)元件。二次儀表-----將測(cè)得的信號(hào)變送轉(zhuǎn)換為可計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)電氣信號(hào)并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。第一章緒論自動(dòng)化控制儀表按使用能源分，有液動(dòng)儀表、氣動(dòng)儀表和電動(dòng)儀表；按結(jié)構(gòu)形式分，有基地式儀表、單元組合式儀表和組裝式儀表等；按信號(hào)類型分，有模擬式儀表和數(shù)字式儀表。單元組合式儀表又分為氣動(dòng)單元組合儀表和電動(dòng)單元組合儀表。第一章緒論儀表的基本技術(shù)指標(biāo)

(1)測(cè)量范圍、上下限及量程

每個(gè)用于測(cè)量的儀表都有測(cè)量范圍，它是該儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行測(cè)量的被測(cè)變量的范圍。測(cè)量范圍的最小值和最大值分別稱為測(cè)量下限和測(cè)量上限，簡(jiǎn)稱下限和上限。 儀表的量程可以用來表示其測(cè)量范圍的大小，是其測(cè)量上限值與下限值的代數(shù)差，即 量程=測(cè)量上限值-測(cè)量下限值

第一章緒論

(2)誤差

絕對(duì)誤差：示值與公認(rèn)的約定真值之差稱為絕對(duì)誤差，即 絕對(duì)誤差=示值－約定真值

相對(duì)誤差：絕對(duì)誤差與約定真值之比稱為相對(duì)誤差，常用百分?jǐn)?shù)表示，即 相對(duì)誤差（%）=絕對(duì)誤差/約定真值

引用誤差：用絕對(duì)誤差占約定真值的百分?jǐn)?shù)來衡量?jī)x表的精度比較合理，但儀表多應(yīng)用在測(cè)量接近上限值的量，因而用量程取代約定真值則得到引用誤差如下式所示 引用誤差（%）=絕對(duì)誤差/量程 最大引用誤差（%）=最大絕對(duì)誤差/量程第一章緒論

(3)精確度 儀表的精確度通常是用允許的最大引用誤差去掉百分號(hào)(%)后的數(shù)字來衡量的。

按儀表工業(yè)規(guī)定，儀表的精確度劃分成若干等級(jí)，簡(jiǎn)稱精度等級(jí)，如0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)、2.5級(jí)等。由此可見，精度等級(jí)的數(shù)字越小，精度越高。例：某溫度計(jì)的刻度由-50℃～200℃，即其測(cè)量范圍為250℃，若在這個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)，最大測(cè)量誤差不超過2.5℃，則其相對(duì)百分誤差δ=2.5/250=1.0%第一章緒論例：某臺(tái)測(cè)溫儀表的工作范圍為0~500℃，工藝要求測(cè)溫時(shí)測(cè)量誤差不超過±4℃，試問如何選擇儀表的精度等級(jí)才能滿足要求？ 解根據(jù)工藝要求，儀表的最大引用誤差為去掉最大引用誤差的“±”號(hào)和“%”號(hào)，其數(shù)值為0.8，介于0.5~1.0之間，若選擇精度等級(jí)為1.0級(jí)的儀表，其最大絕對(duì)誤差為±5℃，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級(jí)的儀表才能滿足要求。第一章緒論 小結(jié)：在確定一個(gè)儀表的精度等級(jí)時(shí)，要求儀表的允許誤差應(yīng)該大于或等于儀表校驗(yàn)時(shí)所得到的最大引用誤差；而根據(jù)工藝要求來選擇儀表的精度等級(jí)時(shí)，儀表的允許誤差應(yīng)該小于或等于工藝上所允許的最大引用誤差。這一點(diǎn)在實(shí)際工作中要特別注意。第一章緒論典型的自動(dòng)化儀表控制系統(tǒng) 這是電動(dòng)單元組合儀表構(gòu)成的控制系統(tǒng)第一章緒論過程控制系統(tǒng)的一般框圖第二章過程檢測(cè)儀表2.1溫度檢測(cè)儀表溫度與溫標(biāo)測(cè)溫方法溫度變送器溫度檢測(cè)儀表的使用第二章過程檢測(cè)儀表1、溫度與溫標(biāo)溫度：表征物體冷熱程度的物理量溫標(biāo)：用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)：攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)溫標(biāo)熱力學(xué)溫標(biāo)攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系：t(oF)=1.8t(℃)+32熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫度的關(guān)系：t=T?273.15第二章過程檢測(cè)儀表2、測(cè)溫的方法接觸式測(cè)溫、非接觸式測(cè)溫第二章過程檢測(cè)儀表2、測(cè)溫的方法 電氣測(cè)溫儀表精度高，便于信號(hào)傳輸，應(yīng)用廣泛熱電偶、熱電阻熱電偶溫度計(jì) 熱電偶的測(cè)溫原理：是利用熱電偶的熱電效應(yīng)來測(cè)量溫度的。 工業(yè)常用的熱電偶有普通熱電偶、鎧裝熱電偶等第二章過程檢測(cè)儀表2、測(cè)溫的方法 普通熱電偶

1—出線孔密封圈；2—出線孔螺母；3—鏈條；4—面蓋；5—接線柱；6—密封圈；7—接線盒；8—接線座；9—保護(hù)管；10—絕緣子；11—熱電偶第二章過程檢測(cè)儀表2、測(cè)溫的方法 鎧裝熱電偶

1—接線盒；2—金屬套管；3—固定裝置；4—絕緣材料；5—熱電極第二章過程檢測(cè)儀表2、測(cè)溫的方法

熱電阻溫度計(jì) 利用導(dǎo)體和半導(dǎo)體的電阻 隨溫度變化這一性質(zhì)做成 的溫度計(jì)稱為熱電阻溫度計(jì)

1－出線孔密封圈；2－出線孔螺母；

3－鏈條；4－面蓋；5－接線柱；

6－密封圈；7－接線盒；8－接線座；

9－保護(hù)管；10－絕緣子；10－引出線；

11－感溫元件；12－感溫元件第二章過程檢測(cè)儀表3、溫度變送器

熱電偶、熱電阻是用于溫度信號(hào)檢測(cè)的一次元件，它需要和顯示單元、控制單元配合，來實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度或溫差的顯示和控制。（1）標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)

顯示和控制都采用標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，1973年4月國(guó)際電工委員會(huì)(I.E.C)通過的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，過程控制系統(tǒng)的模擬信號(hào)為DC4mA～20mA，電壓信號(hào)為DC1V～5V，我國(guó)的DDZ—Ⅲ型儀表規(guī)定，現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)用DC4mA～20mA，控制室內(nèi)各儀表間的聯(lián)絡(luò)信號(hào)用DC1V～5V。第二章過程檢測(cè)儀表3、溫度變送器 為什么采用直流電流信號(hào)？(資料P6)

兩線制變送器：所謂兩線制變送器就是將供電的電源線與信號(hào)的傳輸線合并起來，一共只用兩根導(dǎo)線

采用兩線制的優(yōu)點(diǎn)?(資料P6)第二章過程檢測(cè)儀表3、溫度變送器

DDZ-III型溫度變送器 一體化溫度變送器 智能型溫度變送器第二章過程檢測(cè)儀表4、溫度檢測(cè)儀表的使用（1）溫度檢測(cè)儀表的選擇原則必須滿足生產(chǎn)工藝要求。根據(jù)測(cè)溫范圍和精度等級(jí)確定儀表量程及其精度等級(jí)；必須注意儀表的工作環(huán)境。（2）接線方式

第二章過程檢測(cè)儀表4、溫度檢測(cè)儀表的使用（2）接線方式

第二章過程檢測(cè)儀表

變送器的調(diào)整 量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整

工程應(yīng)用中變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整可以提高其靈敏度

量程調(diào)整（滿度調(diào)整）-----目的是使變送器的輸出信號(hào)的上限值(Ⅲ型變送器為20mADC)與測(cè)量范圍的上限值相對(duì)應(yīng)，即提高測(cè)量精度。量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的斜率第二章過程檢測(cè)儀表

變送器的調(diào)整

零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移-----其目的都是使變送器輸出信號(hào)的下限值ymin(即標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)下限值)與測(cè)量范圍的下限值xmin相對(duì)應(yīng)。在xmin

＝0時(shí)為零點(diǎn)調(diào)整；在xmin≠0時(shí)為零點(diǎn)遷移。正遷移、負(fù)遷移。第二章過程檢測(cè)儀表2.2壓力檢測(cè)儀表 壓力的概念和表示方法 壓力的檢測(cè)方法和壓力檢測(cè)儀表 壓力檢測(cè)儀表的選用和安裝 壓力檢測(cè)儀表實(shí)例 新型檢測(cè)儀表(無紙記錄儀、多路巡檢儀）第二章過程檢測(cè)儀表1、壓力的概念和表示方法 在工程上將垂直而均勻作用在單位面積上的力稱為壓力，兩個(gè)測(cè)量壓力之間的差值稱為壓力差或壓差，工程上習(xí)慣叫差壓。

壓力單位：牛頓/米2，帕斯卡（Pa）,千帕(kPa)，兆帕(MPa)，巴(bar)，磅/英寸2(psi)絕對(duì)壓力、表壓和負(fù)壓（真空度）的關(guān)系 絕對(duì)壓力是指作用在單位面積上的全部壓力 高于大氣壓的絕對(duì)壓力與大氣壓力之差稱為表壓 低于大氣壓力的被測(cè)壓力稱為負(fù)壓或真空度

第二章過程檢測(cè)儀表2、壓力的檢測(cè)方法和壓力檢測(cè)儀表 目前工業(yè)上常用的壓力檢測(cè)方法和壓力檢測(cè)儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類： 液柱式壓力檢測(cè)： 彈性式壓力檢測(cè)：薄膜式彈性元件和波紋管式彈性元件多用于測(cè)量微壓和低壓。尤其是波紋管在壓力作用下易于變形，位移大，它測(cè)量的壓力一般不超過1MPa。 電氣式壓力檢測(cè)： 活塞式壓力檢測(cè)：常用壓力計(jì)： 彈性壓力計(jì)

電氣式壓力計(jì)（應(yīng)變片式壓力計(jì)、霍爾片式壓力計(jì)）第二章過程檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表實(shí)物

第二章過程檢測(cè)儀表壓力檢測(cè)儀表實(shí)物CWSP100數(shù)字壓力表可以廣泛的使用在：油田采油、回注及污水處理、石油物探、鉆井、車載壓力測(cè)量、天然氣石油管道輸送、熱電廠高溫介質(zhì)壓力測(cè)量、鐵路列車液壓稱重、煤氣管道施工檢漏、各類計(jì)量室、實(shí)驗(yàn)室。 測(cè)量范圍：-0.1MPa0~0.01MPa~260MPa范圍內(nèi)各種量程

輸出信號(hào)：4-20mA；RS485或頻率信號(hào)；

精度等級(jí)：0.05級(jí)或0.1級(jí)或0.16級(jí)或0.2級(jí)或0.25級(jí)

穩(wěn)定性：＜0.05%FS／年 顯示方式：4位數(shù)字顯示＋漢字提示(CWSP100精密數(shù)字壓力表)

5位數(shù)字顯示＋漢字提示(CWY精密數(shù)字壓力表)

供電電源：3.6V高能鋰電池，

(0.5級(jí))

介質(zhì)溫度：–45～85℃

工作環(huán)境：溫度：-30℃～70℃；濕度：＜85%

溫度補(bǔ)償范圍：-30℃～85℃

防爆級(jí)別：ExiaIICT6,ExdIIBT4

電氣接口：M20×1.5（內(nèi)螺紋）

過程接口：M20×1.5（外螺紋）

第二章過程檢測(cè)儀表3、壓力檢測(cè)儀表的選用和安裝（1）壓力檢測(cè)儀表的選用

壓力檢測(cè)儀表的選擇主要包括儀表的型式、量程范圍、精度與靈敏度、外形尺寸以及是否需要遠(yuǎn)傳和其他功能，如指示、記錄、報(bào)警控制等。確定儀表量程：根據(jù)被測(cè)壓力的大小來確定儀表的量程。選用儀表的精度：根據(jù)生產(chǎn)上所允許的最大測(cè)量誤差來確定壓力表的精度。選擇時(shí)，應(yīng)在滿足生產(chǎn)要求的情況下盡可能選用精度較低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的壓力表。儀表類型的選擇：考慮被測(cè)介質(zhì)的性質(zhì)，考慮現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境條件，必須滿足工藝生產(chǎn)提出的要求

第二章過程檢測(cè)儀表3、壓力檢測(cè)儀表的選用和安裝（2）壓力檢測(cè)儀表的安裝 壓力表正確安裝與否，直接影響到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和壓力表的使用壽命，因此,安裝壓力表要考慮以下的一些因素: a、壓力表應(yīng)安裝在易觀察、檢修的地方。

b、安裝地點(diǎn)力求避免振動(dòng)和高溫影響。

c、測(cè)量蒸汽壓力時(shí)應(yīng)加凝液管，以防止高壓蒸汽直接和測(cè)壓元件接觸。測(cè)量有腐蝕性介質(zhì)壓力時(shí)，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離管。

d、壓力表的連接處應(yīng)加密封墊片。 為安全起見，測(cè)量高壓的壓力表除選用有通氣孔的外，安裝時(shí)表殼應(yīng)向墻壁或無人通過的地方，以防止發(fā)生意外。第二章過程檢測(cè)儀表無紙記錄儀

第二章過程檢測(cè)儀表無紙記錄儀

第二章過程檢測(cè)儀表無紙記錄儀

KH300Ｇ彩色無紙記錄儀能輸入十六個(gè)通道。儀表具有全隔離萬能輸入功能，集熱電偶信號(hào)、熱電阻信號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)電壓、標(biāo)準(zhǔn)電流、脈沖頻率信號(hào)于一體。輸出采用模塊化結(jié)構(gòu)，可提供報(bào)警、饋電、變送、打印、通訊等功能。儀表具有強(qiáng)大的顯示功能，高精度棒圖顯示、實(shí)時(shí)曲線顯示、歷史曲線追憶、報(bào)警狀態(tài)顯示，同時(shí)可直接查詢某年、月、日、時(shí)、分、秒的數(shù)據(jù)，快捷方便?？赏饨覷盤轉(zhuǎn)存功能，大大提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的方便性。直接連接微型打印機(jī)，可打印指定時(shí)間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和曲線數(shù)據(jù)；使用RS485通訊，可與組態(tài)王、MCGS等專業(yè)軟件進(jìn)行組態(tài)。

第二章過程檢測(cè)儀表多路巡檢儀可與1-16路相同的熱電阻、熱電偶、壓力、差壓變送器等傳感器配接，適用于溫度、壓力、流量、液位、物位、濕度等各種信號(hào)的多通道巡回顯示、變送和報(bào)警。2、功能特點(diǎn)：最多16路巡檢點(diǎn)輸入，對(duì)于電流、電壓輸入信號(hào)，可對(duì)每路巡檢點(diǎn)單獨(dú)設(shè)置量程對(duì)熱電偶輸入信號(hào)，自動(dòng)冷端補(bǔ)償可任意跳過巡檢點(diǎn)（第一路不可跳過）在工作中隨時(shí)切換為巡檢顯示或定點(diǎn)顯示可對(duì)各路巡檢點(diǎn)的最大值、平均值模擬輸出可對(duì)連續(xù)三路巡檢點(diǎn)分別模擬輸出16個(gè)雙色LED指示燈分別指示每個(gè)點(diǎn)的上限報(bào)警狀態(tài)或下限報(bào)警狀態(tài)高速的巡檢，每路的巡檢采樣速度為60ms支持RS485通訊

第二章過程檢測(cè)儀表KH105--8路巡檢儀

KH105多路巡檢儀適用于多點(diǎn)測(cè)量顯示及控制，集多臺(tái)儀表功能于一體，可巡回檢測(cè)和顯示多路信號(hào)，與各類傳感器、變送器配合使用，可對(duì)多路溫度、壓力、液位、流量、重量等工業(yè)過程參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè)、報(bào)警控制（報(bào)警方式可任意組態(tài)設(shè)定）、變送輸出、數(shù)據(jù)采集打印及通訊。

具備萬能輸入功能，自動(dòng)巡檢、手動(dòng)定檢可自由切換，巡檢通道切換時(shí)間及通道有效數(shù)可任意設(shè)定。良好的軟件平臺(tái)，具備二次開發(fā)能力，以滿足特殊的功能。先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)可安裝四個(gè)輸出模塊，配合功能強(qiáng)大的儀表芯片，功能組合、系統(tǒng)升級(jí)非常方便。多重保護(hù)、隔離設(shè)計(jì)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高

第三章過程控制儀表過程控制儀表概述DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器）數(shù)字調(diào)節(jié)器

第三章過程控制儀表1、過程控制儀表概述

控制儀表------控制器、執(zhí)行器、運(yùn)算器以及可編程控制器等。 按所用能源分類：氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)等。電動(dòng)儀表和氣動(dòng)儀表應(yīng)用的最多。 按信號(hào)類型分類：模擬式和數(shù)字式兩種。

氣動(dòng)單元組合儀表，簡(jiǎn)稱QDZ儀表。它采用140kPa壓縮空氣為能源，以20kPa～100kPa為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號(hào)。由于QDZ儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定、工作可靠，具有安全、防火、防爆等特點(diǎn)，所以特別適用于石油、化工等易燃易爆的場(chǎng)合。

電動(dòng)單元組合儀表，簡(jiǎn)稱DDZ儀表,DDZ—Ⅲ型以DC24V為電源，以DC4mA～20mA為現(xiàn)場(chǎng)傳輸信號(hào)，以DC1V～5V和DC4mA～20mA為控制室聯(lián)絡(luò)信號(hào)采取了安全防爆措施，能應(yīng)用于易燃易爆場(chǎng)合， 模擬式

傳輸信號(hào)通常為連續(xù)變化的模擬量，其線路簡(jiǎn)單，操作方便，價(jià)格較低 模擬式儀表：基地式 單元組合式 組件組裝式儀表 數(shù)字式

傳輸信號(hào)為斷續(xù)變化的數(shù)字量。 現(xiàn)場(chǎng)級(jí)數(shù)字儀表 可編程調(diào)節(jié)器 可編程控制器第三章過程控制儀表 控制器：是控制系統(tǒng)的核心，它在閉環(huán)控制系統(tǒng)中根據(jù)設(shè)定目標(biāo)和檢測(cè)信息作出比較、判斷和決策命令，控制執(zhí)行器的動(dòng)作?？刂破魇褂檬欠竦卯?dāng)，直接影響控制質(zhì)量。

控制器特性-----是指控制器的輸出與輸入之間的關(guān)系。分析控制器的特性，也就是分析控制器的輸出信號(hào)u(t)隨輸入情號(hào)e(t)變化的規(guī)律，即控制器的控制規(guī)律。

控制器的基本控制規(guī)律有比例、積分和微分等幾種。工業(yè)上所用的控制規(guī)律是這些基本規(guī)律之間的不同組合第三章過程控制儀表2、DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器）

是模擬式控制器個(gè)較為常見的一種，它以來自變送器或轉(zhuǎn)換器的1～5V直流測(cè)量信號(hào)作為輸入信號(hào)，與1～5V直流設(shè)定值早相比較得到偏差信號(hào)，然后對(duì)此信號(hào)進(jìn)行PID運(yùn)算后，輸出l～5V或4～20mA直流控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝變量的控制。

Ш型調(diào)節(jié)器中的基型調(diào)節(jié)器類型：全刻度指示調(diào)節(jié)器、偏差指示調(diào)節(jié)器第三章過程控制儀表2、DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器）

基型全刻度指示調(diào)節(jié)器的原理方框圖第三章過程控制儀表2、DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器）

基型全刻度指示調(diào)節(jié)器的原理線路圖第三章過程控制儀表2DDZ-Ⅲ型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器）

調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)組成：控制單元、指示單元 控制單元：輸入電路(偏差差動(dòng)和電平移動(dòng)電路)、PID運(yùn)算電路(由PD與PI運(yùn)算電路串聯(lián))、輸出電路(電壓、電流轉(zhuǎn)換電路)以及硬、軟手操電路； 指示單元：測(cè)量信號(hào)指示電路、設(shè)定信號(hào)指示電路、內(nèi)設(shè)定電路。

調(diào)節(jié)器的信號(hào)： 輸入信號(hào)、內(nèi)設(shè)定信號(hào)：1～5V直流電壓； 外設(shè)定信號(hào)：4～20mA直流電流，（它經(jīng)過250Ω精密電阻轉(zhuǎn)換成1～5V直流電壓）第三章過程控制儀表實(shí)例

DTZ-2100型全刻度指示調(diào)節(jié)器是DDZ-III系列儀表中調(diào)節(jié)單元的基型品種，它接受變送器經(jīng)信號(hào)分配器送來的信號(hào)與給定信號(hào)進(jìn)行比較，對(duì)其差值進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，以電流輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？蓪?duì)溫度、壓力、流量、液壓等工藝參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。第三章過程控制儀表3、數(shù)字控制儀表

微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，為數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了物質(zhì)條件。

作為數(shù)字控制系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)字控制儀表也得到了迅速發(fā)展。根據(jù)控制系統(tǒng)和被控對(duì)象的特殊要求，數(shù)字控制儀表正在向著專用化、小型化、靈巧化的方向發(fā)展，逐漸形成了若干主流機(jī)型。它不僅僅是常規(guī)模擬儀表的簡(jiǎn)單數(shù)字化，而是根據(jù)要求重新設(shè)計(jì)和制造的新興儀表，具有和常規(guī)儀表區(qū)別很大的新特性。

數(shù)字控制系統(tǒng)的常用機(jī)型 數(shù)字調(diào)節(jié)器、可編程控制器(PLC)、單片機(jī)第三章過程控制儀表

數(shù)字調(diào)節(jié)器，又稱可編程調(diào)節(jié)器或智能調(diào)節(jié)器，其主要組成部件有微處理器(MPU)單元、過程I/O單元、通信單元、面板單元、硬手操單元和編程單元等。作為一種儀表化的超小型控制計(jì)算機(jī)，數(shù)字調(diào)節(jié)器采用了傳統(tǒng)儀表面板的人機(jī)界面，使現(xiàn)場(chǎng)人員無需接受大量培訓(xùn)接受就可以順利操作；又能夠發(fā)揮計(jì)算機(jī)在運(yùn)算速度、處理能力方面的優(yōu)勢(shì)，采用豐富的算法靈活地構(gòu)成各種過程控制系統(tǒng)。 使用數(shù)字調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)可以無需考慮常見的硬件接口問題、信號(hào)傳輸和轉(zhuǎn)換問題，軟件調(diào)試問題，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程得到很大的簡(jiǎn)化。這得益于數(shù)字調(diào)節(jié)器在硬件上采用了標(biāo)準(zhǔn)過程輸入輸出通道、在信號(hào)上采用了標(biāo)準(zhǔn)DDZ—Ⅲ型信號(hào)、在軟件上采用了面向問題的組態(tài)語言。這種組態(tài)語言為用戶提供了幾十種常用的運(yùn)算函數(shù)和控制模塊。用戶只需要通過對(duì)運(yùn)算函數(shù)和控制模塊的調(diào)用就能組織成各種復(fù)雜的控制過程第三章過程控制儀表實(shí)例：SLPC可編程指示控制器是一個(gè)基于微處理器的用戶可編程儀器，能夠?qū)?qiáng)大的運(yùn)算功能與控制功能相結(jié)合。SLPC內(nèi)置了一系列包括適應(yīng)自調(diào)整功能在內(nèi)的可供用戶選擇的控制算法。智能自調(diào)整型可以自動(dòng)優(yōu)化PID參數(shù)。通過將計(jì)算器指令及功能(包括I/O指令如“讀取模擬輸入”、“設(shè)定觸點(diǎn)狀態(tài)輸出”，運(yùn)算功能與信號(hào)處理功能如“低電平信號(hào)切斷”的平方根，以及線性與死區(qū)補(bǔ)償)與控制模塊相結(jié)合，用戶可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜編程。同時(shí)還支持傳統(tǒng)分支程序與子程序。共有六個(gè)狀態(tài)I/O點(diǎn)；用戶可以將其自定義為輸入或輸出。支持遠(yuǎn)程設(shè)定，前饋控制與輸出跟蹤等功能。通過可調(diào)節(jié)的設(shè)定點(diǎn)濾波，能夠優(yōu)化對(duì)設(shè)定點(diǎn)更改的響應(yīng)。通過通信功能，SLPC控制器可以與中央CRT顯示操作站一起使用。還可以進(jìn)行DDC或SPC操作。SLPC控制器還可以與SCMS可編程運(yùn)算操作器結(jié)合使用。集成了I/O信號(hào)電平檢驗(yàn)與自診斷。第三章過程控制儀表3-2過程控制儀表的使用控制儀表的選用控制儀表的安裝工程實(shí)例（油田摻稀泵壓力控制）控制儀表的操作第三章過程控制儀表1、控制儀表的選用被控參數(shù) 溫度控制儀表,壓力控制儀表….使用環(huán)境 是否要求防爆?室內(nèi)還是戶外?就地安裝還是安裝在儀表盤上?等等電源輸入信號(hào)以及測(cè)量范圍輸出控制方式儀表精度安裝尺寸:96mm×96mm；48mm×96mm（豎）；96mm×48mm（橫）；160mm×80mm（橫）；80mm×160mm（豎）；72mm×72mm;48mm×48mm第三章過程控制儀表2、控制儀表的安裝戶外安裝室內(nèi)安裝布線:信號(hào)線一般都用屏蔽線 鋪設(shè)布線管道、接線盒等第三章過程控制儀表3、工程實(shí)例：

油田每一口井都有一臺(tái)摻稀泵，要求當(dāng)泵壓達(dá)到11MPa時(shí)，泵停止工作。一般一個(gè)井場(chǎng)都會(huì)有幾口油井。怎么來實(shí)現(xiàn)？ 用戶要求：

（1）壓力達(dá)到11MPa時(shí)，泵停止工作； （2）在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)該可以看到壓力顯示； （3）在控制室可以看到壓力顯示，當(dāng)壓力達(dá)到11MPa時(shí)，有聲光報(bào)警提示工作人員； （4）在一個(gè)井場(chǎng)，有的只有一口井，有的是兩口井，最多的一個(gè)井場(chǎng)有8口井。第三章過程控制儀表工程實(shí)例：

方案一：用壓力開關(guān)配現(xiàn)場(chǎng)安裝壓力表 方案二：現(xiàn)場(chǎng)安裝壓力顯示表，用壓力變送器將信號(hào)傳送到控制室，控制室內(nèi)安裝一個(gè)小型的控制屏，安裝顯示儀表，報(bào)警指示燈，蜂鳴器，操作按鈕。 思考：這些方案怎么來實(shí)現(xiàn)？ 第三章過程控制儀表3、工程實(shí)例：步驟：

（1）確定方案，畫出控制原理圖 （2）列出元件設(shè)備清單，設(shè)備選型，定貨。 壓力變送器、現(xiàn)場(chǎng)顯示儀表、控制室內(nèi)的顯示儀表、指示燈（紅色、綠色）、蜂鳴器、蜂鳴消除開關(guān)、中間繼電器、電源開關(guān)、直流開關(guān)電源、現(xiàn)場(chǎng)的防爆接線盒、信號(hào)電纜、控制電纜等。 （3）設(shè)計(jì)制作控制箱等其他（三通接頭）附件 （4）安裝制作控制箱 （5）現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)控制電纜和信號(hào)電纜，接線； （6）通電調(diào)試運(yùn)行。第三章過程控制儀表控制儀表實(shí)例：LU-906M/906K智能調(diào)節(jié)儀表技術(shù)指標(biāo)接線圖

第三章過程控制儀表4、控制儀表的操作面板說明⑴PAR（SET）鍵:⑵（AUTO/MAN）鍵⑶▲鍵：⑷▼鍵⑸上顯示窗⑹下顯示窗⑺OUT：主輸出指示燈⑻AUX1：輔助輸出1指示燈⑼AUX2：輔助輸出2指示燈⑽AUX3：輔助輸出3指示燈⑾輸出光柱（20段）第三章過程控制儀表儀表的幾種狀態(tài)正常狀態(tài)給定值設(shè)定狀態(tài)參數(shù)值設(shè)定狀態(tài)故障狀態(tài)第三章過程控制儀表操作說明（1）上電自檢（2）給定值的設(shè)定（3）參數(shù)值的設(shè)定開鎖:修改參數(shù)值時(shí)，必需先將Loc參數(shù)設(shè)定為oN，否則只能查看不能修改第三章過程控制儀表操作說明（2）給定值的設(shè)定例:把設(shè)定值從10.0改為30.0。①按PAR鍵立即放開，進(jìn)入給定值設(shè)定狀態(tài)，個(gè)位閃爍②按“”鍵，將閃動(dòng)的光標(biāo)移動(dòng)到百位③按“▲”鍵修改百位數(shù)值為“3”④設(shè)定結(jié)束，按PAR鍵立即放開，退出設(shè)定狀態(tài)第三章過程控制儀表操作說明（3）參數(shù)值的設(shè)定 可設(shè)置的參數(shù)參見P37開鎖:修改參數(shù)值時(shí)，必需先將Loc參數(shù)設(shè)定為oN，否則只能查看不能修改再對(duì)各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置以資料上的為例(設(shè)定報(bào)警上限值為500)第四章控制閥 執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)閥)兩部分組成。在過程控制系統(tǒng)中，它接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號(hào)，直接控制能量或物料等被調(diào)介質(zhì)的輸送量，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的目的。 控制閥的選擇，主要是流量特性、流通能力以及氣開、氣關(guān)形式和結(jié)構(gòu)的選擇。選擇時(shí)要根據(jù)流體性質(zhì)、工藝條件和控制要求，參考各種控制閥的特點(diǎn)，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。 流量特性和氣開、氣關(guān)形式的選擇前面已經(jīng)講過.（氣動(dòng)薄膜閥動(dòng)作過程）第四章控制閥

控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇控制閥的多種結(jié)構(gòu)形式直通單座閥直通雙座閥碟閥球閥隔膜閥角形閥三通閥第四章控制閥

控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇控制閥的實(shí)例第四章控制閥各種控制閥

直通雙座閥的閥體內(nèi)有兩個(gè)閥芯和兩個(gè)閥座,流體對(duì)上下兩個(gè)閥芯的推力相反,大小近似相等,故允許使用的壓差△p較大,流通能力比同口徑的單座閥要大。 由于加工的限制，上下閥不易保證同時(shí)關(guān)閉，所以關(guān)閉時(shí)泄漏量較大；閥內(nèi)流路復(fù)雜，高壓差時(shí)流體對(duì)閥體沖蝕較嚴(yán)重，故不適用于高粘度和含懸浮顆?；蚶w維介質(zhì)的流體 直通單座閥：關(guān)閉時(shí)泄漏量較小，是雙座閥的1/10左右，壓差對(duì)閥芯的作用力較大，故適用于低壓差和對(duì)泄漏量要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。 結(jié)論：在低靜壓、低壓差和小口徑的場(chǎng)合，一般選用單座閥； 在高靜壓、高壓差和大口徑（D＞25mm）的場(chǎng)合，一般選用雙座閥。第四章控制閥其余控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇

角形控制閥:結(jié)構(gòu)與單座閥類似,一般為底進(jìn)側(cè)出,穩(wěn)定性好;在高壓差場(chǎng)合,為延長(zhǎng)閥芯使用壽命而改用側(cè)進(jìn)底出的流向,但容易發(fā)生振蕩。 其流路簡(jiǎn)單，阻力較小，不易堵塞，適用于高壓差、高黏度、含有懸浮物和顆粒物質(zhì)流體的控制。

蝶閥：又叫翻板閥，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕，價(jià)格便宜、流阻極小的優(yōu)點(diǎn)，但泄漏量大，適用于大口徑、大流量、低壓差的場(chǎng)合。

第四章控制閥其余控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇

隔膜閥：采用耐腐蝕襯里的閥體和耐腐蝕隔膜代替閥芯閥座組件，由隔膜位移起控制作用。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，流路阻力小，流量系數(shù)較同口徑的其他閥大。由于介質(zhì)用隔膜與外界隔離，介質(zhì)不會(huì)泄漏，無泄漏。 適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也適用于高黏度、含有懸浮物和顆粒物質(zhì)流體或易結(jié)晶介質(zhì)的控制。 耐壓、耐溫較低，一般只能在壓力低于1MPa、溫度低于150℃的情況下使用。

三通控制閥：在分流或合流控制時(shí)，選用三通控制閥。第四章控制閥控制閥口徑的選擇1.選擇的目的： 正常工作時(shí)，要求控制閥開度為15%-85%； 口徑選得太大，將使閥門經(jīng)常工作在小開度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。流體對(duì)閥芯、閥座沖蝕嚴(yán)重；并且在小開度時(shí)，閥芯受力不平衡，容易產(chǎn)生振蕩，加重?fù)p害閥芯、閥座，甚至造成控制失靈。 口徑選得太小，閥門完全打開也不能滿足最大流量的需要，就難以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。使系統(tǒng)控制失靈。 選擇控制閥的口徑是根據(jù)工藝生產(chǎn)過程提供的常用流量或最大流量、正常流量下控制閥兩端的壓差、介質(zhì)特性等計(jì)算出控制閥全開時(shí)的流量系數(shù)C，然后查手冊(cè)，得到控制閥的公稱直徑。第四章控制閥 控制閥接管的尺寸用公稱直徑DN和閥座直徑dg來表示。是由流量系數(shù)查表而得。2、流量的計(jì)算

Q=AV Q-流量,V-流速,ρ——流體密度；

ξ——調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，與閥門的結(jié)構(gòu)形式及開度有關(guān)。 從上式可看出,流量與截面、阻力系數(shù)、閥前后壓差、以及流體的密度有關(guān)。第四章控制閥

3、工程上流通能力C的定義 閥門前后壓差為l00kPa，流體密度為1g/cm3或1000kg/m3的條件下，閥門全開時(shí)每小時(shí)能通過的流體體積(m3)稱為該閥門的流通能力C。

壓差ΔP的單位取kPa，密度ρ的單位取kg/m3，流量Q的單位取m3/h第四章控制閥 例：流過某油管的最大流量為40m3/h，流體密度為0.05g/cm3,閥前后壓差為0.2MPa,選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。

求得C為6.32m3/h。查手冊(cè)，可選DN=25mm。第四章控制閥

4、控制閥的安裝使用

安裝注意事項(xiàng) （1）調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在水平的工藝管道上，即調(diào)節(jié)閥保持垂直。

（2）為便于檢修，應(yīng)靠近地面、樓板、平臺(tái)等，如在架空管道距地面較高時(shí)，應(yīng)設(shè)專用檢修平臺(tái)。

（3）在調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈或調(diào)節(jié)閥本身發(fā)生故障時(shí)，為避免造成停運(yùn)和發(fā)生事故，影響正常生產(chǎn)，一般都應(yīng)安裝旁路管。

（4）當(dāng)調(diào)節(jié)閥公稱直徑小于管道直徑時(shí)，應(yīng)加變徑接頭，而且變徑接頭不能太短。 （5）流體流向應(yīng)與閥座上標(biāo)示的箭頭方向一致，否則C值會(huì)發(fā)生變化。 看控制閥說明書實(shí)例第四章控制閥 作業(yè)：某流體的最大流量為80m3/h，該流體密度為0.16×10-2N/cm3,閥前后壓差為0.1MPa,試選擇調(diào)節(jié)閥的公稱直徑。（要求泄漏量?。┑谖逭路辣瑬?/p>

防爆(Ex)和防護(hù)(IP)安全火花防爆防爆柵的類型安全火花防爆等級(jí)第五章防爆柵1、防爆(Ex)和防護(hù)(IP)（1）爆炸的概念 爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)，經(jīng)過物理或化學(xué)變化，突然變成另一種狀態(tài)，并放出巨大的能量。急劇速度釋放的能量，將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。

爆炸必須具備的三個(gè)條件：

1）爆炸性物質(zhì)：能與氧氣（空氣）反應(yīng)的物質(zhì)，包括氣體、液體和固體。（氣體：氫氣，乙炔，甲烷等；液體：酒精，汽油；固體：粉塵，纖維粉塵等。）

2）氧氣：空氣。

3）點(diǎn)燃源：包括明火、電氣火花、機(jī)械火花、靜電火花、高溫、化學(xué)反應(yīng)、光能等。第五章防爆柵1、防爆(Ex)和防護(hù)(IP)（2）為什么要防爆 易爆物質(zhì):很多生產(chǎn)場(chǎng)所都會(huì)產(chǎn)生某些可燃性物質(zhì)。煤礦井下約有三分之