自动化仪表及过程控制-第一讲.ppt

锅炉水温控制教学目标：掌握自动化仪表的基本工作原理以及过程控制系统的设计和整定方法。上篇 自动化仪表自动化仪表概述（1学时）第一章 调节器（6学时）第二章 集散控制系统与现场总线控制系统（6学时）第三章 执行器和防爆栅（6学时）下篇 过程控制第四章 调节对象的特性及实验测定（8学时）第五章 单回路调节系统的设计（8学时）第六章 复杂调节系统（6学时）第七章 自动调节系统在生产过程中的应用（5学时）学习方法11做好复习工作22注意课堂听讲33 分析实例.自动化仪表及其分类；.电动单元组合仪表及其控制系统的组成；.仪表的基本技术指标。自动化仪表概述主要内容：教学目的u u 了解自动化仪表的分类；u u 熟悉标准信号制度和自动化仪表的基本技术指标；u u 掌握电动单元组合仪表构成的调节系统。自动化仪表概述方法以课堂讲解为主，利用多媒体资源辅助教学。要求认真听讲、积极思考、踊跃发言、课后复习。时间1学时 自动化仪表概述一、自动化仪表及其分类一、自动化仪表及其分类 在自动化生产中，特别是连续生产过程自动化中必须的一类专门的仪器仪表。1.自动化仪表检测仪表、调节仪表、执行器等。代替人工操作，对生产过程进行测量、控制、监督和保护。主要作用:2.自动化仪表的分类 能源形式信号类型功能划分一、自动化仪表及其分类电动自动化仪表；气动自动化仪表；液动自动化仪表；机械式自动化仪表。按能源形式分类主要可分为：一、自动化仪表及其分类一、自动化仪表及其分类电动自动化仪表气动自动化仪表能源传输信号构成接线电源220V AC24V DC电信号电子元器件导线，印刷电路板气源 140kPa气压信号气动元件导管，管路板按信号类型分类可分为：模拟式自动化仪表；数字式自动化仪表。一、自动化仪表及其分类多功能自动化仪表；单元组合式自动化仪表。按功能划分主要可分为：多功能仪表将测量、记录、调节仪表组合在一起的多功能自动化仪表。单元组合式仪表若干种能独立完成一定功能的标准单元，根据需要，构成复杂程度不同的控制系统。一、自动化仪表及其分类二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成反应器反应温度自动调节系统温度变送器调节器反应器反应温度自动调节系统调节对象检测元件变送单元显示单元给定单元调节单元执行单元被调量测量值给定值阀门1.电动单元组合仪表单元组合仪表二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成变送单元有：温度变送器；压力变送器；差压变送器；流量变送器；液位变送器等。变送单元 变送单元将各种被测参数变换成相应的标准统一信号传送到接受仪表或装置，以供指示、记录或控制。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成调节对象检测元件变送单元显示单元给定单元调节单元执行单元被调量测量值给定值阀门二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成给定单元 给定单元输出标准信号，作为被控变量的给定值送到调节单元，实现定值调节。给定单元有：恒流给定器；定值器；比值给定器；时间程序给定器等。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成调节对象检测元件变送单元显示单元给定单元调节单元执行单元被调量测量值给定值阀门二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成调节单元 调节单元将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较，按照偏差以一定的调节规律给出调节信号，去控制执行器的动作。调节单元有：比例积分微分调节器；比例积分调节器；比例微分调节器；具有特种功能的调节器等。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成调节对象检测元件变送单元显示单元给定单元调节单元执行单元被调量测量值给定值阀门二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成 执行单元 执行单元将按照调节单元发出的信息改变阀门的开度，控制进入调节对象的工艺介质流量。执行单元有：角行程电动执行器；直行程电动执行器；气动薄膜调节阀等。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成反应器反应温度自动调节系统阻尼器、限幅器、安全栅等。辅助单元二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成我国目前的三代电动单元组合仪表：DDZ-：DDZ-：DDZ-：电子管和磁放大器为主要放大元件；晶体管作为主要放大元件；集成线路为主要放大元件。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成2.标准信号制度 过程控制系统的模拟标准信号为直流电流420mA，直流电压15V。国际电工委员会规定：我国DDZ型仪表采用的标准信号：DDZ-型和DDZ-型仪表：010mADDZ-型仪表：420mA二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成 我国DDZ型仪表的两个标准信号与国际标准信号有什么异同？我国的DDZ型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成5分钟采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输；IiViVoCRIo二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输；电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力；二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成F 磁场作用力B 磁感应强度I 通过导线的电流l 通过磁场的导线长度 磁场与导线夹角二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输；对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。电动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力；二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成 1.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；采用直流信号的优点：tOItIO 1.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；采用直流信号的优点：2.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成 tOI电阻电容电感二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成我国DDZ型仪表采用的标准信号：DDZ-型和DDZ-型仪表：010mADDZ-型仪表：420mA二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成给仪表内的检测和放大电路供电 3.活零点二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成请同学们讨论造成电流表一显示为零的原因 电流表一二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成7分钟 1.被测压力为零；2.仪表的某个位置断线。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成电流表一电流表一电流表二二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成3.活零点 在DDZ-型仪表中，以20mA表示信号的满度值，而以此满度值的20%即4mA表示零信号。这就称为活零点安排。二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成 两线制变送器的组成原理二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成四线制变送器 两线制变送器 在目前的元器件水平下，起点电流小于4mA时仪表工作将会发生困难。因此，目前国际上采用420mA作为标准信号。说明二、电动单元组合仪表及其控制系统的组成 三、仪表的基本技术指标精确度；灵敏度和灵敏限；变差。三、仪表的基本技术指标1.精确度 什么是绝对误差？什么是相对误差？三、仪表的基本技术指标5分钟 例：一只满量程为100mA的电流表，在测量零电流时，由于机械摩擦使表针的示数偏离零位而得到0.2mA的读数，请计算它的绝对误差和相对误差。三、仪表的基本技术指标例：某温度计的刻度由-50 到+150，若在这个范围内，最大误差不超过3，求其相对百分误差。三、仪表的基本技术指标仪表工业规定：去掉相对百分误差中的“%”，称为仪表的精确度。精确度是按照等级划分的，上述温度计的精确度为1.5级。仪表的精确度越低，测量的值越精确。三、仪表的基本技术指标.灵敏度和灵敏限 灵敏度表示测量仪表对被测参数变化的敏感程度。仪表指示装置的直线位移或角位移被测参数的变化值三、仪表的基本技术指标 例：电流表读数从1mA变化到11mA，电流表的指针变化的角度为20，则三、仪表的基本技术指标灵敏度越高，灵敏限越低，仪表越灵敏。仪表的灵敏限，是指仪表能感受并发生动作的输入量的最小值。3.变差 变差是指在外界条件不变的情况下，使用同一仪表对被测参量(正行程和反行程)进行反复测量时，所产生的最大差值与测量范围之比。三、仪表的基本技术指标 例：某一传感器的测量范围为01，按照正行程和反行程测量得的数据如下表所示，求它的变差。正行程 正行程 0.0020 0.0020 0.2015 0.2015 0.4005 0.4005 0.6000 0.6000 0.7995 0.7995 1.0000 1.0000反行程 反行程 0.0030 0.0030 0.2020 0.2020 0.4020 0.4020 0.6010 0.6010 0.8005 0.8005 1.0000 1.0000 仪表的变差越小，其输出的重复性和稳定性越好。三、仪表的基本技术指标小结 2.精确度与灵敏度的关系1.自动化仪表与一般仪表的区别调节单元检测元件变送单元显示单元给定单元调节单元执行单元被调量测量值给定值阀门 3.作业：P.7 0-2、0-4