自動化儀表緒論

緒論緒論一、過程控制儀表與控制系統(tǒng)

二、過程控制儀表的發(fā)展概況三、過程控制儀表的分類及特點

課程的性質(zhì)課程的任務(wù)一、過程控制儀表與控制系統(tǒng)自動控制是指在沒有人直接參與的情況下，利用外加的設(shè)備或裝置（稱為過程控制儀表或裝置），使被控對象的工作狀態(tài)或參數(shù)（壓力、物位、流量、溫度、PH值等）自動地按照預(yù)定的規(guī)律運(yùn)行?；仡?什么是自動控制?例:一貯罐液位控制系統(tǒng)。要求貯罐液位保持一定，以滿足生產(chǎn)需要；圖中液位變送器、控制器和執(zhí)行器構(gòu)成了一個單回路控制系統(tǒng)。分析:貯罐液位由液位變送器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)信號送到控制器，與給定值相比較，控制器按比較得到的偏差，以一定的控制規(guī)律發(fā)出控制信號，控制執(zhí)行器的動作，通過改變貯罐液體出料的流量，從而使貯罐液位保持在與給定值基本相等的數(shù)值上。控制器被控對象變送器zxe=x-z-pqy干擾溫度（壓力、液位、流量）變送器、在線成分分析儀（通常輸出：4~20mA、1～5V等標(biāo)準(zhǔn)信號）液位開關(guān)、料位開關(guān)、接近開關(guān)(通常輸出on/off信號)傳感器（Pt100、熱電偶……）……通常安裝于控制室通常安裝于現(xiàn)場顯示儀表四個基本環(huán)節(jié)：被控對象、檢測儀表、控制器、執(zhí)行器（顯示儀表根據(jù)需要可選）閥門：調(diào)節(jié)閥、電磁閥、氣動蝶閥……泵：開關(guān)泵、變頻泵控制閥過程控制系統(tǒng)是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的平臺,而過程控制儀表與裝置是過程控制系統(tǒng)不可缺少的重要組成部分。一、過程控制儀表與控制系統(tǒng)關(guān)系：二、過程控制儀表的發(fā)展概況50年代60年代70年代80年代90年代21世紀(jì)至今QDZⅠQDZⅡQDZⅢDDZⅠDDZⅡDDZⅢ數(shù)字式（智能式）控制儀表DCS系統(tǒng)（PLC）現(xiàn)場總線以太網(wǎng)三、過程控制儀表的分類及特點（一）按能源形式分：1.氣動控制儀表2.電動控制儀表3.液動控制儀表

（二）結(jié)構(gòu)形式分：1.基地式控制儀表2.單元組合式控制儀表3.組裝式綜合控制裝置4.數(shù)字化控制儀表5.集散控制系統(tǒng)6.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。（三）按信號形式分：1.模擬控制儀表2.數(shù)字控制儀表（一）按能源形式分：電動控制儀表的特點：信號傳送速度快、傳送距離遠(yuǎn)、易于與計算機(jī)聯(lián)用。

氣動控制儀表的特點：結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、安全防爆、易于維修。（二）結(jié)構(gòu)形式分：1.基地式控制儀表以指示、記錄儀表為主體，附加某些控制機(jī)構(gòu)。2.單元組合控制儀表

電動單元組合儀表：DDZⅠ型；DDZⅡ型；DDZⅢ型電源：220VAC；24VDC；電信號：電流0～10mADC；4～20mADC；Vo：1～5VDC氣動單元組合儀表：氣源：140kPa；氣信號：20～100kPa3.組裝裝式控制儀儀表一種功能分分離、結(jié)構(gòu)構(gòu)組件化的的成套儀表表裝置。工工程實際中中已很少使使用。4.數(shù)字字控制儀表表以數(shù)字計算算機(jī)為核心心的數(shù)字控控制儀表。。其外形結(jié)結(jié)構(gòu)、面板板布置保留留了模擬式式儀表的一一些特征，，但其運(yùn)算算、控制功功能更為豐豐富，通過過組態(tài)可完完成各種運(yùn)運(yùn)算處理和和復(fù)雜控制制?？珊陀嬘嬎銠C(jī)配合合使用，以以構(gòu)成不同同規(guī)模的分分級控制系系統(tǒng)。5.集散型型控制系統(tǒng)統(tǒng)將集中一臺臺計算機(jī)完完成的任務(wù)務(wù)分派給各各個微型過過程控制計計算機(jī)，再再配上數(shù)字字總線以及及上一級過過程控制計計算機(jī)，組組成各種各各樣的、能能適應(yīng)于不不同過程的的積木式分分級分布計計算機(jī)控制制系統(tǒng)。實實現(xiàn)了“控控制分散””或“危險險分散”，，管理高度度集中。6.現(xiàn)場總總線控制系系統(tǒng)是計算機(jī)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、、通信技術(shù)術(shù)、控制技技術(shù)和現(xiàn)代代儀器儀表表技術(shù)的最最新發(fā)展成成果。它將將具有數(shù)字字通信能力力的現(xiàn)場智智能儀表連連成網(wǎng)絡(luò)系系統(tǒng)，并同同上一層監(jiān)監(jiān)控級、管管理級聯(lián)系系起來成為為全分布式式的新型控控制網(wǎng)絡(luò)。。（三）按信號類型型分：模擬式控制制儀表傳輸信號通通常為連續(xù)續(xù)變化的模模擬量。這這類儀表線線路較簡單單，操作方方便，價格格較低使用用上均有較較成熟的經(jīng)經(jīng)驗。數(shù)字式控制制儀表傳輸信號通通常為斷續(xù)續(xù)變化的數(shù)數(shù)字量。這這些儀表和和裝置是以以微型計算算機(jī)為核心心，其功能能完善，性性能優(yōu)越，，它能解決決模擬式儀儀表難以解解決的問題題，滿足現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)產(chǎn)過程的高高質(zhì)量控制制要求。壓力變送器壓力變送器常用的控制制儀表及裝裝置測量膜合差壓變送器雙法蘭差壓壓送器無紙記錄儀測量精確值值BetterControl可編程調(diào)節(jié)器輸出精確值值輸出百分值值測量百分值值氣動閥門定定位器氣動執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)電動執(zhí)行機(jī)機(jī)構(gòu)直通單、雙雙座控制閥閥直通單、雙雙座控制閥閥閘閥球閥三通閥蝶閥角閥計算機(jī)控制制系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展過程DDC控制始于50末期本質(zhì)：用一臺計算機(jī)取代一組模擬調(diào)節(jié)器，構(gòu)成閉環(huán)控制回路特點：具有里程碑意義問題：價格、性能集中型計算機(jī)控制本質(zhì)：一臺計算機(jī)取代盡可能多的模擬調(diào)節(jié)器特點：控制集中信息集中危險集中問題：性能DCS控制始于70年代本質(zhì)：采用過程控制－過程管理－生產(chǎn)管理等多層結(jié)構(gòu)特點：控制分散信息集中半數(shù)字，半分散傳統(tǒng)DCSPLC_BasedDCSIPC_BasedDCSFCS本質(zhì)：支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通訊，將全廠最基礎(chǔ)的現(xiàn)場級儀表和裝置均通過現(xiàn)場總線連接起來特點：把控制任務(wù)下移到智能現(xiàn)場設(shè)備，全分散控制分布式IODCS現(xiàn)場信號根據(jù)傳輸距離或功能不同連接到現(xiàn)場I/O設(shè)備上，各現(xiàn)場I/O設(shè)備與控制站間通過網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場總線）連接。過渡型結(jié)構(gòu)——直接接數(shù)字量控控制本質(zhì)——用一臺計算算機(jī)取代一一組模擬調(diào)調(diào)節(jié)器，構(gòu)構(gòu)成閉環(huán)控控制回路，，用數(shù)字控控制技術(shù)簡簡單地取代代模擬控制制技術(shù)。過程控制計算機(jī)SPAI、DIAO、DO

檢測儀表執(zhí)行器被控過程（對象）起始于50年代末期期，開辟了了一個轟轟轟烈烈的計計算機(jī)工業(yè)業(yè)應(yīng)用時代代優(yōu)點——計算靈活，，精度高，，PID控控制規(guī)律，，分時處理理多個控制制回路此此外，DDC也很很快發(fā)展到到PID以以外的多種種復(fù)雜控制制。問題——價格昂貴，，運(yùn)算速度度不高——集中型型計算機(jī)控控制系統(tǒng)初衷：由于當(dāng)時的的計算機(jī)體體積龐大，，價格非常常昂貴，為為了使計算算機(jī)控制能能與常規(guī)儀儀表控制相相競爭，企企圖用一臺臺計算機(jī)來來控制盡可可能多的控控制回路。。外設(shè)過程控制計算機(jī)AIDIAODO

被控過程（對象）被控變量操作變量…………}{輸入子系統(tǒng)輸出子系統(tǒng)優(yōu)越性：從表面上看看——信息集中，，集中型計計算機(jī)控制制可以實現(xiàn)現(xiàn)各種更復(fù)復(fù)雜控制功功能；便于于實現(xiàn)優(yōu)化化控制和優(yōu)優(yōu)化生產(chǎn)。。問題題：由于當(dāng)時計計算機(jī)總體體性能低，，容量小，，容易出現(xiàn)負(fù)負(fù)荷過載，控制集中中直接導(dǎo)致致危險集中，高度集中中使系統(tǒng)變變得十分““脆弱”。?！⑸⒖刂葡到y(tǒng)統(tǒng)DCS出發(fā)點（2個方面））：(1)不能采取控控制回路高高度集中的的設(shè)計思想想，需要把把控制功能能分散到若若干個控制制站實現(xiàn)，，以提高系系統(tǒng)的可靠靠性；(2)考慮到整個個生產(chǎn)過程程的整體性性，各個控控制系統(tǒng)（（回路）的的運(yùn)行應(yīng)當(dāng)當(dāng)服從工業(yè)業(yè)生產(chǎn)管理理的總體目目標(biāo)。根本特征:控制的分散散性和管理的集中中性控制層網(wǎng)絡(luò)絡(luò)管理層網(wǎng)絡(luò)絡(luò)遠(yuǎn)程節(jié)點Web服務(wù)器現(xiàn)場設(shè)備層層操作站工程師站DCS的物物理層次示示意現(xiàn)場總線控控制系統(tǒng)（（FCS））定義是連接智能能現(xiàn)場裝置置和自動化化系統(tǒng)的數(shù)數(shù)字式、雙雙向傳輸、、多分支結(jié)結(jié)構(gòu)的通信信網(wǎng)絡(luò)。支持雙向、、多節(jié)點、、總線式的的全數(shù)字通訊·雙向數(shù)據(jù)據(jù)通信能力力避免了反反復(fù)進(jìn)行A/D、D/A的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換·把控制任任務(wù)下移到到現(xiàn)場設(shè)備備，以實現(xiàn)現(xiàn)測量控制制一體化全分散本質(zhì)特點評價·已成為全全世界范圍圍自動化技技術(shù)發(fā)展的的熱點·涉及整個個自動化和和儀表的工工業(yè)“革命命”FCS現(xiàn)場場總線控制制系統(tǒng)計算機(jī)控制制系統(tǒng)的發(fā)發(fā)展特征隨著局域網(wǎng)網(wǎng)、Internet、IT技術(shù)迅速速發(fā)展，計計算機(jī)控制制系統(tǒng)向集集成化、網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)化、智智能化、信信息化發(fā)展展成為一種種趨勢系統(tǒng)結(jié)構(gòu)向網(wǎng)絡(luò)化、網(wǎng)絡(luò)扁平化方向發(fā)展

系統(tǒng)功能向綜合化方向發(fā)展系統(tǒng)設(shè)備向多樣化方向發(fā)展現(xiàn)場總線式式變送器現(xiàn)場總線式式閥門定位器器安全防爆工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)安全防爆總總線非安全防爆爆總線控制室控制臺流程圖儀表盤操作員站操作員站CRT工業(yè)流程圖圖工藝-儀表表組合圖加熱爐汽包LTLC給水蒸汽Σ氣關(guān)閥FCOPE-MARK工位標(biāo)記CASCMPAUTNROPNCNDAOF100：0CAS0.0《過程控制制儀表及裝裝置》是自動控制專專業(yè)的一門專業(yè)課課程的性質(zhì)質(zhì)課程的任務(wù)務(wù)任務(wù)：使學(xué)生理解解各控制儀儀表的原理理結(jié)構(gòu)，獲獲得控制儀儀表及裝置置的安裝使使用、校驗驗、維護(hù)方方面的基本本知識和技技能?；A(chǔ)知識：：電工學(xué)、電電子學(xué)、檢檢測儀表、、控制原理理、微機(jī)原原理等。內(nèi)容:DDZⅢ型表;氣氣動執(zhí)行器器；數(shù)字控控制器;集集散控制系系統(tǒng)；智能能式現(xiàn)場儀儀表。學(xué)習(xí)方法要認(rèn)真聽課課，注意老老師對問題題的分析，，通過案例例分析和實實訓(xùn)環(huán)節(jié)獲獲得過程控控制儀表的的使用、校驗驗和維護(hù)方方法；理論聯(lián)