控制仪表及装置概论优秀PPT.ppt

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1、概论概论第一节第一节 限制仪表与限制限制仪表与限制系统系统 限制仪表与限制系统限制仪表与限制系统自动限制系统一般由被控对象、变送器、限制器和执行器构成，其方框图如下所示：给定值被控参数被控介质简洁限制系统方框图简洁限制系统方框图变送器执行器限制器被控对象被控对象被控对象 须要调整其工艺参数的生产设备。须要调整其工艺参数的生产设备。变送器变送器 把工艺参数转换成标准统一信号的装置。把工艺参数转换成标准统一信号的装置。限制器限制器 将来自变送器的测量值与给定信号相比较将来自变送器的测量值与给定信号相比较后产生的偏差信号后产生的偏差信号,依据预先设定好的限制规律进依据预先设定好的限制规律进行运算后，

2、输出一个限制信号去执行器。行运算后，输出一个限制信号去执行器。执行器执行器 把限制器的输出信号转换成直线位移或角把限制器的输出信号转换成直线位移或角位移，以限制阀门的开度。位移，以限制阀门的开度。此外，依据须要还可设有显示、转换、计算、协此外，依据须要还可设有显示、转换、计算、协助、给定装置。助、给定装置。概论概论其次节其次节 限制仪表及装置限制仪表及装置分类分类 限制仪表及装置的分类限制仪表及装置的分类电动控制仪表电动控制仪表气动控制仪表气动控制仪表能源能源电源（220V AC/24V DC）气源（140kPa）传输信号传输信号电信号（电压、电流、数字）气压信号元、器件元、器件电子元器件气动

3、元件接线接线导线导管电磁干扰与防爆电磁干扰与防爆受电磁干扰影响须采取抗干扰、防爆措施不受电磁干扰影响本质上安全防爆电动限制仪表和气动限制仪表的比较电动限制仪表和气动限制仪表的比较 按所用能源形式：气动、电动、液动。工业上主要按所用能源形式：气动、电动、液动。工业上主要运用电动和气动限制仪表。运用电动和气动限制仪表。模拟仪表模拟仪表 传输信号为连续变更的模拟量传输信号为连续变更的模拟量,，这类仪表线，这类仪表线路较简洁路较简洁,操作便利，价格较低。操作便利，价格较低。如气动仪表，如气动仪表，电动单元组合仪表电动单元组合仪表、型等。型等。数字仪表数字仪表 传输信号为断续变更的数字量，这类仪表与装传

4、输信号为断续变更的数字量，这类仪表与装置以微型计算机为核心，功能完善，性能优越，置以微型计算机为核心，功能完善，性能优越，能解决模拟仪表难以解决的问题。如可编程调整能解决模拟仪表难以解决的问题。如可编程调整器、限制器、器、限制器、DCS、FCS 等。等。按信号类型按信号类型：模拟式和数字式。基地式仪表：包含多种功能部件（传感、指示、记录、基地式仪表：包含多种功能部件（传感、指示、记录、限制、执行等部分），设计成一个整体，结构较简洁。限制、执行等部分），设计成一个整体，结构较简洁。如带限制机构的指示记录仪。如带限制机构的指示记录仪。单元组合式仪表：系列仪表划分成能独立实现某种功能单元组合式仪表：

5、系列仪表划分成能独立实现某种功能的若干单元，单元间用标准信号联系。如电动、气动单的若干单元，单元间用标准信号联系。如电动、气动单元组合仪表。元组合仪表。集散限制系统（集散限制系统（DCS）：以微型计算机为核心）：以微型计算机为核心,集集4C技术为一体的计算机限制装置技术为一体的计算机限制装置,实现分散限制和集中管实现分散限制和集中管理。如理。如TPS、PCS 7、ECS、Hollias等。等。现场总线限制系统（现场总线限制系统（FCS）:现场总线将具有数字通信现场总线将具有数字通信实力的现场仪表相连接实力的现场仪表相连接,并同上层监控管理级一起构成并同上层监控管理级一起构成分布式限制网络。如基

6、于分布式限制网络。如基于FF、Profibus总线的总线的FCS。按结构形式按结构形式概论概论第三节第三节 联络信号和传输方式联络信号和传输方式 联络信号和传输方式联络信号和传输方式联络信号是指在成套仪表系列中，仪表之间接受的传输联络信号是指在成套仪表系列中，仪表之间接受的传输信号的类型和数值。信号的类型和数值。联络信号类型联络信号类型气动仪表：气动仪表：20100KPa 电动仪表：模拟信号电动仪表：模拟信号 010mA、420mA 及及 15V 数字、频率信号数字、频率信号信号下限从零起先有利于模拟量运算。信号下限从信号下限从零起先有利于模拟量运算。信号下限从某值起先（活零点）便于检验仪表是

7、否断电，并可某值起先（活零点）便于检验仪表是否断电，并可实现两线制。实现两线制。信号上限高，产生的电磁平衡力大；信号上限低有信号上限高，产生的电磁平衡力大；信号上限低有利于削减功率损耗和仪表防爆。利于削减功率损耗和仪表防爆。直流电流传输直流电流传输 接收仪表R0I0IiRiRiRcm发送仪表电流信号传输时仪表之间的连接为保证传输误差在允许范围之内，应要求R0 Rcm+nRi ，故有 为减小传输误差，要求：为减小传输误差，要求：R0足够大，而足够大，而Rcm 及及Ri 应比较小应比较小电流传输的特点电流传输的特点优点优点 发送仪表输出电阻大，故电流信号适于远距传发送仪表输出电阻大，故电流信号适于

8、远距传输。输。电流回路中串入一电阻，取压便利。电流回路中串入一电阻，取压便利。缺点缺点 回路中增减接收仪表时，将影响其它仪表的工回路中增减接收仪表时，将影响其它仪表的工作。作。各台仪表没有公共接地点，若要和计算机联用各台仪表没有公共接地点，若要和计算机联用,则应在仪表输入输出端实行直流隔离措施。则应在仪表输入输出端实行直流隔离措施。直流电压传输直流电压传输 电压信号传输时仪表之间的连接接收仪表RiRcm发送仪表R0U0RcmIiRiRi 为减小传输误差，要求：为减小传输误差，要求：R0和和Rcm 尽量小，尽量小，Ri 大些。大些。为减小传输误差,应满足Ri/n R0+Rcm，故有 电压传输的特

9、点电压传输的特点优点优点 增加或取消某个接收仪表不影响其他仪表的工增加或取消某个接收仪表不影响其他仪表的工作。作。各接收仪表可设置公共接地点，可和计算机联各接收仪表可设置公共接地点，可和计算机联用。用。缺点缺点 要在引线电阻上产生电压降要在引线电阻上产生电压降,信号受确定损失信号受确定损失,且因接收仪表输入阻抗很高，易于引入干扰，所且因接收仪表输入阻抗很高，易于引入干扰，所以电压信号不适于远距离传输。以电压信号不适于远距离传输。现场与限制室仪表之间接受直流电流信号，现场与限制室仪表之间接受直流电流信号，限制室内部仪表之间接受直流电压信号。限制室内部仪表之间接受直流电压信号。变送器与限制室仪表间

10、的信号传输变送器与限制室仪表间的信号传输两线制两线制电源装置变送器现场限制室四线制四线制接收仪表变送器现场电源装置限制室接收仪表要实现两线制，必需接受活零点的电流信号。因电源线和信号线公用，电源供应变送器的功率是通过信号电流供应的。变送器输出电流为下限值时，应保证它内部的半导体器件仍能正常工作。故信号电流下限值不能过低。概论概论第四节第四节 平安防爆基本学问和平安防爆基本学问和防爆措施防爆措施 平安防爆基本学问平安防爆基本学问 爆炸危急场所的区域划分爆炸危急场所的区域划分依据：爆炸性气体出现的频繁程度和持续时间依据：爆炸性气体出现的频繁程度和持续时间0 0区区(Zone 0)(Zone 0)在

11、正常状况下，爆炸性气体混合物在正常状况下，爆炸性气体混合物连续地、频繁地出现或长时间存在的场所。连续地、频繁地出现或长时间存在的场所。1 1区区(Zone 1)(Zone 1)在正常状况下，爆炸性气体混合物在正常状况下，爆炸性气体混合物有可能出现的场所。有可能出现的场所。2 2区区(Zone 2)(Zone 2)在正常状况下，爆炸性气体混合物在正常状况下，爆炸性气体混合物不行能出现，或即使出现也是短时间存在的场所。不行能出现，或即使出现也是短时间存在的场所。爆炸性气体的分级爆炸性气体的分级按最大试验平安间隙MESG(火焰不能传播的最大间隙)和最小点燃电流比MICR来分级：可分为A、B、C三级。

12、爆炸性物质的分组爆炸性物质的分组 按引燃温度可分为六组：组别引燃温度 t/T1450 T2450t 200 T3450t 200 组别引燃温度 t/T4T5135t 100 T6100t 85 200t 135 防爆电气设备的分类、分组防爆电气设备的分类、分组防爆电气设备分为两大类：类：类：煤矿用电气设备类：类：工厂用电气设备类电气设备可进一步分为A、B、C三级。工厂用电气设备防爆型式有以下八种：隔爆型(d)、本质平安型(i)、增安型(e)、正压型(p)、充油型(o)、充砂型(q)、浇封型(m)和无火花型(n)。本质平安型设备又可以分为ia和ib两个等级。防爆标记及其含义防爆标记及其含义防爆标

13、记由以下防爆标记由以下5 5个部分构成：个部分构成：标记标记 EX EX 表示该设备为防爆电气设备。表示该设备为防爆电气设备。结构型式结构型式 表明该设备接受何种措施进行防爆，如表明该设备接受何种措施进行防爆，如 d d为隔爆型，为隔爆型，i i为本安型等。为本安型等。设备类别设备类别 I I为煤矿井下用电设备，为煤矿井下用电设备，IIII为工厂用设为工厂用设备。备。防爆级别防爆级别 为为A A、B B、C C三级，表明防爆实力强弱。三级，表明防爆实力强弱。温度组别温度组别 为为T1T6T1T6六组，说明该设备的最高表面六组，说明该设备的最高表面 温度允许值。温度允许值。例如例如 EXiaII

14、CT5 EXiaIICT5 表示表示IIII类本质平安型类本质平安型iaia等级等级B B级级T5T5组。组。隔爆型仪表隔爆型仪表 具有隔爆外壳，仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内。它能承受仪表内部因故障产生爆炸性气体混合物的爆炸压力。这类仪表适用于1区、2区危急场所。本质平安型仪表本质平安型仪表 本安仪表的全部电路均为本质平安电路，电压和电流被限制在允许的范围内，保证仪表产生的电火花和热效应不致于引爆其四周爆炸性气体混合物。ia等级的本安仪表适用于0区危急场所，ib等级的本安仪表只适用于1区和2区危急场所。常用防爆型限制仪表常用防爆型限制仪表变送器执行器调整器平安栅平安栅电源箱本安防爆系

15、统非危急场所（限制室）危急场所（现场）危急场所（现场）限制系统的防爆措施限制系统的防爆措施 本安防爆系统本安防爆系统本安防爆系统应满足的两个条件：本安防爆系统应满足的两个条件：在危急场所运用本安防爆仪表在危急场所运用本安防爆仪表 限制室仪表和危急场所仪表之间设置平安栅限制室仪表和危急场所仪表之间设置平安栅 平安栅平安栅l作为限制室仪表和现场仪表的关联设备，是本安系统的重要组成部分。l既传输信号又限制流入危急场所的能量，以确保系统的本安防爆性能。平安栅的结构形式齐纳式平安栅齐纳式平安栅 基于齐纳二极管的反向击穿性能。结构简洁、经济、基于齐纳二极管的反向击穿性能。结构简洁、经济、牢靠。牢靠。隔离式平安栅隔离式平安栅 通过隔离、限压和限流等措施来保证本安防爆性能。通过隔离、限压和限流等措施来保证本安防爆性能。抗干扰实力强，牢靠性高。抗干扰实力强，牢靠性高。齐纳式平安栅原理电路齐纳式平安栅原理电路平安侧危急侧隔离式平安栅原理框图隔离式平安栅原理框图安全侧危险侧U0VZ1VZ2RFUU1两线制变送器限压限流电路隔离电路平安栅