化工自动化控制仪表.ppt

《化工自动化控制仪表.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工自动化控制仪表.ppt（79页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、化工自动化控制仪表作业化工自动化控制仪表作业4 化工自动化控制仪表化工自动化控制仪表 内容提要内容提要 4.14.1自动控制系统的组成及方块图自动控制系统的组成及方块图 1 1、信号和变量、信号和变量 2 2、自动控制系统方块图、自动控制系统方块图 3 3、自动控制系统的分类、自动控制系统的分类4.2 4.2 化工工艺流程图化工工艺流程图 1 1、图形符号、图形符号 2 2、字母代号、字母代号 3 3、仪表位号、仪表位号 4 4、化工生产典型设备的工艺控制流程图、化工生产典型设备的工艺控制流程图 1 内容提要内容提要4.34.3常用化工自动化仪表常用化工自动化仪表 1 1、化工检测仪表、化工检

2、测仪表 2 2、显示仪表、显示仪表 3 3、自动控制仪表、自动控制仪表 4 4、调节阀、调节阀24.1.1 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 3图7-1 人工操作图图7-2 液位自动控制图人工操作与自动控制比较图人工操作与自动控制比较图控制速度和精度不能满足大型控制速度和精度不能满足大型现代化生产的需要现代化生产的需要4.1.1 自动控制系统的组成自动控制系统的组成图7-2 液位自动控制44.1.1 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 在自动控制系统的组成中,除必须具有前面所述的自动化装置外,还必须具有控制装置所控制的生产设备生产设备。在自动控制系统中,将需要控制其工艺参数的生产设备、机

3、器、一段管道或设备的一部分叫做被控对象被控对象,简称对象对象。要选择好控制系统要选择好控制系统的对象的对象6n变送器 是基于负反馈原理的，包括测量、放大和反馈三部分。其作用是将检测元件的输出信号转换成统一标准信号，送到显示仪表或控制装置进行显示、记录或控制n由于变量种类多，因此，变送器的类型也较多n温度变送器n压力变送器n液位变送器n流量变送器4.1.1 自动控制系统的组成自动控制系统的组成 将将将将被被被被控控控控变变变变量量量量的的的的测测测测量量量量值值值值与与与与给给给给定定定定值值值值进进进进行行行行比比比比较较较较得得得得出出出出偏偏偏偏差差差差，然然然然后后后后根根根根据据据据偏

4、偏偏偏差差差差的的的的大大大大小小小小，按按按按照照照照某某某某种种种种运运运运算算算算规规规规律律律律发发发发出出出出控控控控制制制制信信信信号号号号，送送送送往往往往执执执执行行行行器器器器，以以以以实实实实现现现现对对对对被被被被控控控控变变变变量量量量的自动控制。的自动控制。的自动控制。的自动控制。控制器控制器调节器被控对象测量变送装置+SP执行器4 420mA20mA4 420mA20mA被控变量干扰操纵变量操纵变量操纵变量：影响被控变量，克服干扰使被控变量回到给定值的（调节阀的输出）操纵变量：影响被控变量，克服干扰使被控变量回到给定值的（调节阀的输出）4.1.1 自动控制系统的组成

5、自动控制系统的组成n调节阀调节阀：调节阀又称控制阀、执行器。在自动控制系统调节阀又称控制阀、执行器。在自动控制系统中的作用，就是控制器发出的控制信号，改变调中的作用，就是控制器发出的控制信号，改变调节参数，把被调参数控制在所要求的范围内，从节参数，把被调参数控制在所要求的范围内，从而达到生产过程自动化。而达到生产过程自动化。按能源形式可分为气动执行器、电动执行器、按能源形式可分为气动执行器、电动执行器、液动执行器三大类。液动执行器三大类。4.1.1 自动控制系统的组成自动控制系统的组成4.1.2 自动控制系统的方块图自动控制系统的方块图一、信号和变量一、信号和变量载有变量信息的物理变量是信号。

6、系统或环节uy图7-3 输入、输出变量图输入变量输出变量多输入多数出系统7图7-4 简单水槽ABuu1u2图7-5 信号分叉点84.1.2 自动控制系统的方块图自动控制系统的方块图n二、自动控制系统方块图二、自动控制系统方块图n在在研研究究自自动动控控制制系系统统时时，为为了了便便于于对对系系统统分分析析研研究究，一一般都用方块图来表示控制系统的组成。般都用方块图来表示控制系统的组成。n下下页页图图为为液液位位自自动动控控制制系系统统地地方方块块图图每每个个环环节节表表示示组组成成系系统统的的一一个个部部分分，称称为为“环环节节”。两两个个方方块块之之间间用用一一条条带带有有箭箭头头的的线线条

7、条表表示示其其信信号号的的相相互互关关系系，箭箭头头指指向向方方块块表表示示为为这这个个环环节节的的输输入入，箭箭头头离离开开方方块块表表示示为为这这个个环环节节的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。的输出。线旁的字母表示相互间的作用信号。94.1.2 自动控制系统的方块图自动控制系统的方块图n方方块块图图中中，x 指指设设定定值值；z 指指输输出出信信号号；e 指指偏偏差差信信号号；p 指指发发出出信信号号；q 指指出出料料流流量量信信号号；y 指指被被控控变变量量；f 指指扰扰动动作作用用。当当x 取取正正值值，z取取负负值值，e=x-z，负负反反馈；馈；x 取正值，取正值，z取正值，取

8、正值，e=x+z，正反馈。，正反馈。图7-6 自动控制系统方块图104.1.2 自动控制系统的方块图自动控制系统的方块图n其他控制系统其他控制系统 用同一种形式的方块图可以代表不同的控制系统用同一种形式的方块图可以代表不同的控制系统 当进料流量或温度变化等因素引起出口物料温度变化时，可以将该温度变化测量后送至温度控制器TC。温度控制器的输出送至控制阀，以改变加热蒸汽量来维持出口物料的温度不变。11图7-7 蒸汽加热器温度控制系统4.1.2 自动控制系统的方块图自动控制系统的方块图 为了便于分析,有时将控制器以外的各个环节(包括被控对象、测量元件及变送器、控制阀)组合在一起看待,称之为广义对象,

9、这样,整个系统可认为是由控制器与广义对象两者所构成,其方块图可简化。控制器广义对象被控变量测量值z给定值干扰作用f-x图7-8 简化方块图124.1.2 自动控制系统的方块图自动控制系统的方块图4.1.2 自动控制系统的方块图自动控制系统的方块图4.1.3 仪表及自动化系统的分类仪表及自动化系统的分类n化工生产过程中需要测量和控制的参数是多种多样的，主要的有热工量（压力、流量、液位、温度等）和成分（或热工量（压力、流量、液位、温度等）和成分（或物性）量。物性）量。所以化工自动化仪表按功能不同，大致分为四四类类：n检测仪表检测仪表（各种参数的测量和变送）；n显示仪表显示仪表（模拟量显示和数字量显

10、示）；n控制仪表控制仪表（气动、电动控制仪表及数字式控制器）；n执行器执行器 （气动、电动、液动等执行器）。n 利用上述各类仪表，可以构成自动检测自动检测、自动操纵、自自动操纵、自动保护和自动控制动保护和自动控制这样四种自动化系统，他们的作用如下：n1.自动检测系统自动检测系统n 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的，称为自动检测系统。示或记录的，称为自动检测系统。它代替了操作人员对工艺参数的不断观察与记录，因此起到对过程信息的获取与记录作用。这在生产过程自动化中是最基本的也是十分重要的内容。n 自动检测系统中主要的自动化装

11、置是敏感元件、传感器敏感元件、传感器和显示仪表和显示仪表。n敏感元件敏感元件也称检测元件，作用是对被测变量作出响应，把它也称检测元件，作用是对被测变量作出响应，把它转换成适合测量的物理量。转换成适合测量的物理量。n传感器传感器可以对检测元件输出的物理量信号作进一步信号转换，可以对检测元件输出的物理量信号作进一步信号转换，当转换后的信号为标准的统一信号（如当转换后的信号为标准的统一信号（如010mA、420mA、0.020.1Mpa等）时，此时的传感器一般成为变送器。等）时，此时的传感器一般成为变送器。n显示仪表显示仪表的作用是将检测结果以指针位移、数字、图象等形作用是将检测结果以指针位移、数字

12、、图象等形式准确地指示、记录或储存，使操作人员能正确了解工艺操式准确地指示、记录或储存，使操作人员能正确了解工艺操作情况和状态。作情况和状态。n2.自动信号联锁保护系统自动信号联锁保护系统n 生产过程中有时由于一些偶然因素的影响导致工艺参数超生产过程中有时由于一些偶然因素的影响导致工艺参数超出允许的变化范围而出现不正常情况时就有可能引起事故。出允许的变化范围而出现不正常情况时就有可能引起事故。为此，长对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置。为此，长对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置。当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前，信号当工艺参数超过了允许范围，在事故即将发生以前，信号系统

13、就自动地发出声光信号警报，告戒操作人员注意，并系统就自动地发出声光信号警报，告戒操作人员注意，并及时采取措施。及时采取措施。n 自动信号联锁保护电路按其主要构成元件的不同，可分自动信号联锁保护电路按其主要构成元件的不同，可分为为有触点式和无触点式有触点式和无触点式两类（有时可采用混合式）。两类（有时可采用混合式）。n有触点式电路有触点式电路是由各种继电器、按钮、开关等电器组成的是由各种继电器、按钮、开关等电器组成的继电线路，依靠各种电器的触点开合完成电路的通断和切继电线路，依靠各种电器的触点开合完成电路的通断和切换。换。n无触点式电路无触点式电路利用由二极管、晶体管及集成电路等电子器利用由二极

14、管、晶体管及集成电路等电子器件构成具有一定功能的电子线路，利用电子器件的导通或件构成具有一定功能的电子线路，利用电子器件的导通或阻断特性来实现自动信号的报警和联锁保护作用。阻断特性来实现自动信号的报警和联锁保护作用。n3.自动操纵及自动开停车系统自动操纵及自动开停车系统n 自动操纵系统自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。生产设备进行某种周期性操作。n 自动开停车系统自动开停车系统可以按照预先规定好的步骤，将可以按照预先规定好的步骤，将生产过程自动地投入运行或自动停车。生产过程自动地投入运行或自动停车。n4.自动控制系统自动控制系统

15、n 生产过程中各种工艺条件不可能一成不变，特别是化工生产，大多数是连续生产，各设备相互关联，当其中某一设备工艺条件发生变化时，都可能引起其他设备中某些参数的波动，偏离正常工艺条件。为此，需要用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自用自动控制装置对生产中某些关键性参数进行自动控制，使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状动控制，使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动地调回到规定的数值范围内态时，能自动地调回到规定的数值范围内。各系统间的相互关系各系统间的相互关系n自动检测系统自动检测系统只能完成只能完成“了解了解”生产过程进行生产过程进行情况的任务；情况的任务；n 自动信号联锁保护系

16、统自动信号联锁保护系统只能在工艺条件进只能在工艺条件进入某种极限状态时采取安全措施以免发生生产入某种极限状态时采取安全措施以免发生生产事故；事故；n 自动操纵系统自动操纵系统只能按照预先规定好的步骤只能按照预先规定好的步骤进行某种周期性操作；进行某种周期性操作；n 只有只有自动控制系统自动控制系统才能自动地排除各种干才能自动地排除各种干扰因素对工艺参数的影响，使它们始终保持在扰因素对工艺参数的影响，使它们始终保持在预先规定的数值上，保证生产维持在正常或最预先规定的数值上，保证生产维持在正常或最佳的工艺操作状态。佳的工艺操作状态。所以，自动控制系统是自自动控制系统是自动化生产中的核心部分。动化生

17、产中的核心部分。4.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图 工工艺艺流流程程和和控控制制方方案案的的确确定定后后，根根据据工工艺艺设设计计给给出出的的流流程程图图，按按其其流流程程顺顺序序标标注注出出相相应应的的测测量量点点、控控制制点点、控控制制系系统统及及自自动动信信号号与与联联锁锁保保护护系系统统等等，便便成成了了工工艺艺管道及控制流程图管道及控制流程图（PID图）图）。33PID图图4.2.1图形符号图形符号n1.1.测量点（包括检出元件、取样点）测量点（包括检出元件、取样点）35 检试点是由工艺设备轮廓线或工艺管线引到仪表圆圈的连接线的起点，一般无特定的图形符号，如下图所示。必要时

18、，检测元件也可以用象形或图形符号表示。图1-13 测试点的一般表示方法4.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图2.2.连接线连接线36 通用的仪表信号线均以细实线表示。连接线表示交叉及相接时，采用下图的形式。必要时也可用加箭头的方式表示信号的方向。在需要时，信号线也可按气信号、电信号、导压毛细管等采用不同的表示方式以示区别。图1-14 联系线的表示法4.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图4.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图 3 3、仪表（检测、显示、控制）的图形符号仪表（检测、显示、控制）的图形符号 仪表的图形符号是一个细实线圆圈，直径约10mm，对于不同的仪表安装位置的图形

19、符号如下表所示。374.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图38序序号号安装位安装位置置图形符号图形符号备注备注序序号号安装位置安装位置图形符图形符号号备注备注1就地安就地安装仪表装仪表嵌在管道嵌在管道中中4集中仪表集中仪表盘后安装盘后安装仪表仪表2集中仪集中仪表盘面表盘面安装仪安装仪表表 5就地仪表就地仪表盘面安装盘面安装仪表仪表3就地仪就地仪表盘面表盘面安装仪安装仪表表表1-1 仪表安装位置的图形符号表示4.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图39 对于处理两个或两个以上被测变量，具有相同或不同功能的复式仪表时，可用两个相切的圆或分别用细实线圆与细虚线圆相切表示（测量点在图纸上距离

20、较远或不在同一图纸上），如下图所示。图1-15 复式仪表的表示法执行机构图形符号执行机构图形符号1 带弹簧的薄膜执行机构 不带弹簧的薄膜执行机构M电动执行机构D数字执行机构S电磁执行机构活塞执行机构单作用活塞执行机构双作用4、调节阀的图形符号、调节阀的图形符号执行机构图形符号执行机构图形符号2带手轮的气动薄膜执行机构带气动阀门定位器的 气动薄膜执行机构带电气阀门定位器的 气动薄膜执行机构带人工复位装置的执行机构 （以电磁执行机构为例）SRSR带远程复位装置的执行机构 （以电磁执行机构为例）4、调节阀的图形符号、调节阀的图形符号4.2.2字母代号字母代号 在控制流程图中，用来表示仪表的小圆圈的上

21、半圆内，一般写有两位（或两位以上）字母，第一位字母表示被测变量，后继字母表示仪表的功能，常用字母代号见下表。40字母字母第一位字母第一位字母后继字母后继字母被测变量被测变量修饰词修饰词功能功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析分析电导率电导率密度密度电压电压流量流量电流电流时间或时间程序时间或时间程序物位物位水分或湿度水分或湿度压力或真空压力或真空数量或件数数量或件数放射性放射性速度或频率速度或频率温度温度黏度黏度力力供选用供选用位置位置差差比（分数）比（分数）积分、累积积分、累积安全安全报警报警控制（调节）控制（调节）检测元件检测元件指示指示自动自动-手动操作器手动操作器积分、累积积分

22、、累积记录或打印记录或打印开关、联锁开关、联锁传送传送阀、挡板、百叶窗阀、挡板、百叶窗套管套管继动器或计算器继动器或计算器驱动、执行或未分类的终端执行机构驱动、执行或未分类的终端执行机构表1-2 被测变量和仪表功能的字母代号414.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图42举例举例以以脱脱乙乙烷烷塔塔控控制制流流程程图图，来来说说明明如如何何以以字字母母代代号号的组合来表示被测变量和仪表功能。的组合来表示被测变量和仪表功能。塔塔顶顶的的压压力力控控制制系系统统中的PIC-207，其中第一位字母P表示被测变量为压力，第二位字母I表示具有指示功能，第三位字母C表示具有控制功能，因此，PIC的组合

23、就表示一台具有指示功能的压力控制器。该控制系统是通过改变气相采出量来维持塔压稳定的。4.2 化工工艺控制流程图化工工艺控制流程图 回回流流罐罐液液位位控控制制系系统统中的LIC-201是一台具有指示功能的液位控制器，它是通过改变进入冷凝器的冷剂量来维持回流罐中液位稳定的。塔塔下下部部的的温温度度控控制制系系统统中的TRC-210表示一台具有记录功能的温度控制器，它是通过改变进入再沸器的加热蒸汽量来维持塔底温度恒定的。塔塔底底的的液液位位控控制制系系统统中的LICA-202代表一台具有指示、报警功能的液位控制器，它是通过改变塔底采出量来维持塔釜液位稳定的。434.2 化工工艺控制流程图化工工艺控

24、制流程图4.2.3 仪表位号仪表位号44 仪仪表表位位号号是由字母代号组合和阿拉伯数字编号两部分组成。阿拉伯数字编号写在圆圈的下半部，其第一位数字表示工段号，后续数字（二位或三位数字）表示仪表序号。举例举例脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图中PIC-206表示测量点在加热蒸汽管线上的蒸汽压力指示仪表，该仪表为就地安装，工段号为2，仪表序号为06。仪表位号的表示方法仪表位号的表示方法1、仪表位号组成 在检测、控制系统中，构成一个回路的每个仪表（或元件）都应有自己的仪表位号。仪表位号由字母代号组合和回路编号两部分组成。示例：T RC-1 01序号（一般用二位数字，也可以用三位）工序或车间代号（可以一位

25、，也可以用二位数字）功能字母代号（记录调节）被测变量字母代号（温度）2、带控制点流程图和仪表系统图上表示方法、带控制点流程图和仪表系统图上表示方法集中仪表盘面安装仪表 （中间有一横）TRC 101仪表位号表示方法：字母代号填写在圆圈上半圈中；回路编号填写在圆圈下半圈中。就地安装仪表 （中间没有一横）TI 101 根据图形符号、文字代号以及仪表位号表示方法，可以绘制仪表系统图。34图1-12脱乙烷塔的工艺管道及控制流程图举例右右图图是是乙乙烯烯生生产产过过程程中中脱脱乙乙烷烷塔塔的的工工艺艺管管道道及及控控制制流流程程图图 举例举例4.2.4 化工生产典型设备的工艺控制流程图化工生产典型设备的工

26、艺控制流程图4.3.1化工检测仪表化工检测仪表 检测仪表的主要作用是获取信息，并检测仪表的主要作用是获取信息，并进行适当的转换。在生产过程中，检测仪表主进行适当的转换。在生产过程中，检测仪表主要用来测量某些工艺参数，如温度、压力、流要用来测量某些工艺参数，如温度、压力、流量、物位以及物料的成分、物性等，将被测参量、物位以及物料的成分、物性等，将被测参数的大小成比例地转换成电的信号或气压信号。数的大小成比例地转换成电的信号或气压信号。4.3 常用化工自动仪表常用化工自动仪表4.3 常用化工自动仪表常用化工自动仪表 化工检测仪表分类化工检测仪表分类n所测参数不同，分为：检测仪表、流量检测仪表、物所

27、测参数不同，分为：检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、温度检测仪表等。位检测仪表、温度检测仪表等。n按表达示数的方式可分为指示型、记录型、信号型、按表达示数的方式可分为指示型、记录型、信号型、远传指示型、累积型等。远传指示型、累积型等。n功能可分为检测仪表、回路显示仪表、调节仪表和执功能可分为检测仪表、回路显示仪表、调节仪表和执行器等；行器等；n按精度：实用仪表、范型仪表和标准仪表按精度：实用仪表、范型仪表和标准仪表n按形式：现场仪表、盘装仪表和架装仪表。按形式：现场仪表、盘装仪表和架装仪表。n按传递信号：模拟式仪表和数字仪表。按传递信号：模拟式仪表和数字仪表。4.3.2显示仪表显示仪表1

28、显示仪表概述显示仪表概述本章内容：本章内容：2 模拟式显示仪表模拟式显示仪表3 数字式显示仪表数字式显示仪表4 新型显示仪表新型显示仪表功能：功能：对各种检测变量进行显示、记录对各种检测变量进行显示、记录类型：类型：模拟式显示仪表、数字式显示仪表、新型显模拟式显示仪表、数字式显示仪表、新型显 示仪表示仪表1 显示仪表概述显示仪表概述(1)模拟式显示仪表模拟式显示仪表原理：原理：检测元件和变送器将被测变量（物理量或化检测元件和变送器将被测变量（物理量或化 学量）变换成另一物理量，此物理量随被测学量）变换成另一物理量，此物理量随被测 变量的变化作相应变化，这种变化是对被测变量的变化作相应变化，这种

29、变化是对被测 变量的模拟。变量的模拟。方式：方式：利用标尺、指针、曲线等方法利用标尺、指针、曲线等方法(2)数字式显示仪表数字式显示仪表功能功能：直接用数字量显示或以数字形式记录打印被：直接用数字量显示或以数字形式记录打印被测变量值的仪表。可以和多种传感器配合测量、显测变量值的仪表。可以和多种传感器配合测量、显示各种工艺参数，并且可以进行巡回检测、越限报示各种工艺参数，并且可以进行巡回检测、越限报警及实现生产过程自动控制。警及实现生产过程自动控制。方式：数字式方式：数字式(3)新型显示仪表新型显示仪表特点特点：涉及微处理技术、新型显示技术、记录技涉及微处理技术、新型显示技术、记录技 术、数据存

30、储技术和控制技术，把信号检术、数据存储技术和控制技术，把信号检 测处理、显示、记录、数据存储、通讯、测处理、显示、记录、数据存储、通讯、控制、复杂数学运算等多个或全部功能集控制、复杂数学运算等多个或全部功能集 合于一体。合于一体。模拟显示的特点：直观光柱也属于模拟显示光柱显示的特点：光柱显示的特点：一目了然一目了然数字式仪表数字式仪表数字式仪表的特点：的特点：准准确，但最后确，但最后一位经常跳一位经常跳动不止。动不止。热敏电阻热敏电阻 LED亮度高、耐振动；LCD耗电省、集成度高，但不利于夜间观察。LED、LCD的特点：带背光板的LCD可以在夜间观看 图像显示 特点特点:能能显示复杂显示复杂的

31、图形和的图形和曲线，但曲线，但价格昂贵。价格昂贵。带RS-232接口的万用表及图像显示特点特点:能能在计算机在计算机中存储测中存储测量到的波量到的波形及数据，形及数据，可随时重可随时重放，价格放，价格适中。适中。记录仪主要主要用来用来记录记录被检被检测对测对象的象的动态动态变化变化过程。过程。无纸记录仪 主要用主要用来记录和存来记录和存储被检测对储被检测对象的动态变象的动态变化过程。化过程。数据处理装置 数据数据处理装置处理装置主要是指主要是指计算机，计算机，将复杂的将复杂的系统用到系统用到频谱分析频谱分析仪。仪。电子电位差计电子电位差计配热电偶配热电偶功能功能：与温度、流量、压力、差压、成分

32、等变送器配：与温度、流量、压力、差压、成分等变送器配接，可以测量和显示能转换成毫伏及直流电压信号的接，可以测量和显示能转换成毫伏及直流电压信号的工艺变量。工艺变量。原理：电压补偿原理原理：电压补偿原理型号：用型号：用XW系列来命名，系列来命名，X表示显示仪表，表示显示仪表，W表示表示直流电位差计。直流电位差计。XW-类型类型：小型长图显示、大型长图显示、圆图显示等。：小型长图显示、大型长图显示、圆图显示等。2 模拟式显示仪表图图8.3 电位差计的原理线路电位差计的原理线路一、手动电位差计一、手动电位差计工作电流工作电流的回路的回路校准校准工作工作电流电流的回的回路路测量回路测量回路电位差计实物

33、图电位差计实物图1)1)工作原理工作原理工作状态，U=0，即Et=EAB;+_RBRPACDE（1V）RCuR3R4RGRPRMI1=4mAEtBGI2=2mAXW系列电子电位差计测量桥路原理二、自动电位差计二、自动电位差计4.2.2 电子自动平衡电桥电子自动平衡电桥配热电阻配热电阻功能：对能转换成电阻值的各种变量进行测量、显示、记录。功能：对能转换成电阻值的各种变量进行测量、显示、记录。原理原理：电桥平衡原理：电桥平衡原理型号：根据输出电压型号：根据输出电压 XD系列系列交流平衡电桥交流平衡电桥 XQ系列系列直流平衡电桥直流平衡电桥bR6R4RpRBR5R2R3aR1R1R1RtE_+AM特

34、点：特点：1 1）清晰直观，读数方便，不会产生视差。）清晰直观，读数方便，不会产生视差。2 2）线路简单，可靠性好，耐振性强。）线路简单，可靠性好，耐振性强。3 3）采用模块化设计方法，便于制造、调试和维修，降）采用模块化设计方法，便于制造、调试和维修，降 低生产成本。低生产成本。4 4）品种繁多，配接灵活。）品种繁多，配接灵活。5 5）具有非线性校正及开方运算电路，配接热电偶测温）具有非线性校正及开方运算电路，配接热电偶测温 时具有冷端温度补偿功能，配接热电阻时考虑了外时具有冷端温度补偿功能，配接热电阻时考虑了外 线电阻的补偿，配接差压变送器测流量时可直接显线电阻的补偿，配接差压变送器测流量

35、时可直接显 示流量值。示流量值。3 数字式显示仪表数字式显示仪表概述概述分类分类:(1)按功能：按功能：显示型、显示报警型、显示调节型、巡显示型、显示报警型、显示调节型、巡回检测型回检测型(2)按输入信号形式：按输入信号形式：电压型、频率型电压型、频率型(3)按输入信号的点数：按输入信号的点数：单点和多点单点和多点(4)按显示位数：按显示位数：3位半、位半、4位半等多种。半位显示是位半等多种。半位显示是指最高位是指最高位是0或或1。(5)按测量速率：按测量速率：低速型（每秒钟测量几次到几十次）低速型（每秒钟测量几次到几十次）、中速型（每秒钟测量几十次到几百次）、高速型、中速型（每秒钟测量几十次

36、到几百次）、高速型（每秒钟测量千次以上）。（每秒钟测量千次以上）。2)数字式显示仪表的主要指标数字式显示仪表的主要指标-1999-1999+1999+1999（项目技术指标项目技术指标量程-1999+1999环境温度/050精确度0.1+1个字 0.2+1个字0.1+3个字 0.5+1个字相对湿度/%8590分辨率温度：0.1,1直流电压：0.1%,0.01%输出接点容量AC 220V，3A控制点误差/%0.5控制点设定范围0%100%量程基本组成基本组成数显仪表的组成框图数显仪表的组成框图4.3.3 模模-数转换（数转换（A/D）模模-数转换（数转换（A/D），），非电量非电量非电量非电量电

37、压电压电压电压数字（数字（数字（数字（A/DA/D）转换方法：直接比较转换方法：直接比较型、间接比较型和复型、间接比较型和复合型三大类。合型三大类。包括采样和量化两个过程包括采样和量化两个过程采样是将模拟量转换成数字量采样是将模拟量转换成数字量 量化是用近似值表示信号精量化是用近似值表示信号精确值的过程；产生量化误差确值的过程；产生量化误差nA/D位数n8位 00000000B（00H，0D）11111111B（0FFH，255D）nA/D分辨力（率）n分辨力：（8位）Vmax/255n分辨率 1/255n显示器分辨力（1）直接比较型）直接比较型A/D转换转换 直接比较型直接比较型A/D转换的

38、转换的原理是基于电位差计的电压原理是基于电位差计的电压比较原理。比较原理。图图8-9 直接比较原理示意图直接比较原理示意图通过不断比较，不断鉴别，并在比较鉴别的同时就通过不断比较，不断鉴别，并在比较鉴别的同时就将参考电压转换为数字输出，实现了将参考电压转换为数字输出，实现了A/D转换。转换。标准的可调标准的可调参考电压参考电压UR被测电压被测电压UX，比较比较平衡平衡UR=UX（2）间接比较型）间接比较型A/D转换转换 所谓间接比较型就是被测电压不是直接转换成数所谓间接比较型就是被测电压不是直接转换成数字量，而是转换成某一中间量，然后再将中间量整字量，而是转换成某一中间量，然后再将中间量整量化

39、转换成数字量。量化转换成数字量。U-T型或型或U-F型型 把被测电压转换把被测电压转换成时间间隔的方法有：成时间间隔的方法有：积分比较（双积分）积分比较（双积分）法、积分脉冲调宽法法、积分脉冲调宽法和线性电压比较法。和线性电压比较法。图图8-10 双积分型双积分型A/D转换原理框图转换原理框图1)模拟式线性化模拟式线性化 模拟式线性化可采用开环或闭环的方式进行模拟式线性化可采用开环或闭环的方式进行 开环式线性化原理图开环式线性化原理图 利用线性化器的非线性静特性来补偿检测元件或传感器的利用线性化器的非线性静特性来补偿检测元件或传感器的非线性，使非线性，使A/D转换之前的转换之前的U0与与x之间

40、具有线性关系。之间具有线性关系。n闭环式线性化就是利用反馈补偿原理，引入非线性的负反馈环节，用负反馈环节本身的非线性特性来补偿检测元件或传感器的非线性，使U0和x之间关系具有线性特性。2）A/D转换线性化（非线性A/D转换）通过通过A/D转换直接进行线性化处理的一种方法转换直接进行线性化处理的一种方法 3）数字式线性化）数字式线性化 基本原则仍然是基本原则仍然是“以折代曲以折代曲”。将不。将不同斜率的斜线乘上不同斜率的斜线乘上不同的系数变为同一斜同的系数变为同一斜率的线段而达到线性率的线段而达到线性化的目的。化的目的。ABCDFRGtmVNRUUNNt图图 8-13 数字线性化原理示意图数字线

41、性化原理示意图 模拟输入模拟输入模模-数转换数转换计数门计数门计数器计数器计数输出计数输出系数运算器系数运算器系数控制器系数控制器钟钟 频频图图8-14 8-14 数字线性化器逻辑原理图数字线性化器逻辑原理图4.3.5 信号标准化及标度变换 将这些不同性质的信号与不同电平的信号统一起来，这就叫输入信号的规格化，或者称为参数信号的标准化。我国目前采用的统一直流信号电平有以下几种：我国目前采用的统一直流信号电平有以下几种：010mV，030 mV，040.95 mV，050 mV等。等。量纲还原问题，通常称之为量纲还原问题，通常称之为“标度变换标度变换”模拟标度变换，数字量标度变换。模拟标度变换，

42、数字量标度变换。数字仪表的标度变换数字仪表的标度变换 y=S1S2S3x=Sx（1 1）模拟量标度变换模拟量标度变换（2 2）电势信号的标度变换电势信号的标度变换（3 3）电流信号的标度变换电流信号的标度变换 当前的显示仪表是涉及微处理技术、新型显示技术、当前的显示仪表是涉及微处理技术、新型显示技术、记录技术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处理、记录技术、数据存储技术和控制技术，把信号检测处理、显示、记录、数据储存、通讯、控制、复杂数学运算等显示、记录、数据储存、通讯、控制、复杂数学运算等多个或全部功能集合于一体的新型仪表。它使用方便，多个或全部功能集合于一体的新型仪表。它使用方便，观察直

43、观，功能丰富，可靠性高。观察直观，功能丰富，可靠性高。4 新型显示仪表新型显示仪表概述概述4.4.1 显示仪表显示仪表4.4.2 屏幕显示仪表屏幕显示仪表4.4.3 虚拟显示仪表虚拟显示仪表 特点：特点：利用计算机来完成显示仪表所有的工作。在利用计算机来完成显示仪表所有的工作。在计算机屏幕上完全模仿实际使用中的各种仪表，如仪计算机屏幕上完全模仿实际使用中的各种仪表，如仪表面盘、操作盘、接线端子等。用户通过计算机键盘、表面盘、操作盘、接线端子等。用户通过计算机键盘、鼠标或触摸屏进行操作。鼠标或触摸屏进行操作。4.3.3 自动控制仪表自动控制仪表 自动控制仪表作用自动控制仪表作用将被控变量（被调参

44、数）的测量值与给定值相将被控变量（被调参数）的测量值与给定值相比较，产生一定的偏差，根据该偏差进行一定比较，产生一定的偏差，根据该偏差进行一定的数学运算，并将运算结果以一定的信号形式的数学运算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。送往执行器，以实现对被控变量的自动控制。控制仪表的分类控制仪表的分类：n基地式控制仪表基地式控制仪表n检测、控制、显示组合在一起的一类仪表。检测、控制、显示组合在一起的一类仪表。n单元组合式控制仪表单元组合式控制仪表n是单元组合式是单元组合式仪表仪表,与与各单元间以统一的标准各单元间以统一的标准信号相互联系信号相互联系。n以微处理器为基

45、元的控制装置以微处理器为基元的控制装置n其控制功能丰富、操作方便，信号采集、数据其控制功能丰富、操作方便，信号采集、数据处理功能强，很容易构成各种复杂控制系统。处理功能强，很容易构成各种复杂控制系统。n有总体分散控制装置、单回路数字控制器、可有总体分散控制装置、单回路数字控制器、可编程数字控制器（编程数字控制器（PLCPLC）和微计算机系统和微计算机系统。4.3.3 自动控制仪表自动控制仪表 UTQ-111气动浮筒液位调节变送器气动浮筒液位调节变送器 分分类类 单元组合仪表主要分为气动单元组合仪表和电动单元组合仪表。单元组合仪表一般可以分为七大类单元。单元组合仪表一般可以分为七大类单元。变送单

46、元(B)显示单元(X)给定单元(G)辅助单元(F)控制单元(T)计算单元(J)转换单元(Z)在电动单元组合仪表中还包括执行单元(K)。7单元组合仪表单元组合仪表控制仪表的信号形式控制仪表的信号形式n控制仪表的信号：模拟式和数字式控制仪表的信号：模拟式和数字式n 模拟式信号是连续的模拟式信号是连续的n 数字式信号是断续的数字式信号是断续的4.3.4 调节器调节器3作用作用作用作用 接受控制器的输出信号,直接控制能量或物料等调节介质的输送量,达到控制温度、压力、流量、液位等工艺参数的目的。按能源形式分类按能源形式分类按能源形式分类按能源形式分类p 气动执行器p 电动执行器p 液动执行器从结构来说从

47、结构来说从结构来说从结构来说p 执行机构p 调节机构第一节第一节 气动执行器（调节器）气动执行器（调节器）5结结结结构构构构气动执行结构气动执行结构气动执行结构气动执行结构控制阀控制阀控制阀控制阀一、气动执行器的组成与分类一、气动执行器的组成与分类1.1.组成组成 气动执行器气动执行器常用辅助设备常用辅助设备常用辅助设备常用辅助设备阀门定位器阀门定位器手轮机构手轮机构图11-2 气动薄膜控制阀外形图6气动执行器气动执行器72.2.2.2.执行机构的分类执行机构的分类执行机构的分类执行机构的分类 薄膜式薄膜式薄膜式薄膜式结构简单、价格便宜、维修方便，应用广泛。活塞式活塞式活塞式活塞式推力较大，用

48、于大口径、高压降控制阀或蝶阀的推动装置。长行程长行程长行程长行程行程长、转矩大，适于输出转角（6090）和力矩。气动薄膜式执行机构有正作用和反作用两种形式。气动薄膜式执行机构有正作用和反作用两种形式。气动薄膜式执行机构有正作用和反作用两种形式。气动薄膜式执行机构有正作用和反作用两种形式。根据有无弹簧可分为有弹簧的及无弹簧的执行机构。根据有无弹簧可分为有弹簧的及无弹簧的执行机构。结结构构图11-3 正作用式气动薄膜执行机构 1上膜盖；2波纹膜片；3下膜盖；4支架；5推杆；6弹簧；7弹簧座；8调节件；9连接阀杆螺母；10行程标尺第一节第一节 气动执行器气动执行器图11-4 反作用式气动薄膜执行机构 1上膜盖；2波纹膜片；3下膜盖；4密封膜片；5密封环；6填块；7支架；8推杆；9弹簧；10弹簧座；11衬套；12调节件；13行程标尺8