工业控制及自动化仪表基础知识1
自动化仪表知识大全
1.测量仪表的概念在工业生产过程中，为了有效地进行生产操作和自动控制，需要对工艺生产中的一些主要参数进行自动测量。
用来测量这些参数的仪表称为测量仪表。
2.参数检测的基本过程3.传感器与变送器传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于靠着的输出信号，如mV、V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。
由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要经过变送环节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0~10mA、4~20mA等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为变送器。
4.测量误差由于真值在理论上是无法真正被获取的，因此，测量误差就是指检测仪表(精度较低)和标准表(精度较高)在同一时刻对同一被测变量进行测量所得到的2个读数之差。
即：Δ＝x i－x0也即绝对误差。
5.测量仪表的精确度在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度，定义仪表的精度等级。
由于仪表的绝对误差在测量范围内的上是不相同的，因此在工业上通常将绝对误差中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差：δ＝最大绝对误差/量程＝Δmax/(X max-X min)*100%仪表的精度等级(精确度等级)是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“%”号，便可以用来确定仪表的精度等级。
目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。
所谓的0.5级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为±0.5%，以此类推。
精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上。
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。
精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。
精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级数值一般大于等于0.5。
仪表基础知识培训教材1课件
2024/6/1
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2.2检测仪表的性能
•仪表的性能指标通常用精确度、变差 、灵敏度、 重复性、稳定性、 可靠性来描述。
•测量过程-----利用一个已知的单位量(即标准量)与 被测的同类量进行比较的过程。
•测量误差-----在测量过程中测量结果与被测量的真 值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程 度。
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2.4.4仪表的分类之执行器
调节阀 变频器
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2.5常用仪表信号（1）重点
仪表常用的电信号包括： 4—20mADC信号 1—5VDC信号 脉冲信号 RTD（热电阻）PT100信号 mV信号(热电偶)
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2.5常用仪表信号（2）重点
仪表及自动化的基本知识
培训内容： 1、仪表概述 2、仪表基础知识 3、现场仪表 4、控制仪表
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1.1目的和意义
在化工等连续性生产设备上，配备一些自动化装置，代 替操作人员的部分直接劳动，使生产在不同程度上自动 地进行，称为化工自动化。
实现化工自动化的目的是：
1. 加快生产速度，降低生产成本，提高产品数量和质量。 2. 降低劳动强度，改善劳动成本。 3. 确保生产安全。
关元件有（磁性开关）、（水银开关）、（微动开 关）等。 4.压力开关的开关形式有（常开式）和 （常闭式）两种。 5、压力开关的调节方式有（两 位式）和（三位式）两种。 6.压力开关的参数可 调，依实际使用压力范围调节
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2.2检测仪表的性能
3. 重复性
重复性是指在不同测量条件下，如不同方法，不同观测 者，在不同的测量环境对同一被测的量进行检测时，得 到测量结果的一致程度。与变差相反，随着智能仪表的 发展，重复性将成为仪表的重要性能指标。
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识1. 介绍1.1 定义：仪表自动化是指利用计算机技术和控制理论，对各种工业过程中的物理量进行测量、监视、调节和控制的一种系统。
1.2 目的：提高生产效率、降低成本，并确保产品质量稳定可靠。
2. 基本原理2.1 测量原理：- 模拟信号与数字信号转换；- 温度传感器及其应用；- 压力传感器及其应用；- 流体流速测量方法等。
3. 自动控制系统3.1 控制回路类型：a) 开环控制回路：输出不受反馈影响，无法校正误差。
b) 关闭环（反馈）控制回路：通过比较实际值与期望值来修正误差并达到目标状态。
常见闭环调节方式有PID调节等。
4 .主要组成部分4 .l 变送器/执行元件:a ) 数字变送器: 将模拟输入电压或电流转换为数字形式处理,如A/D 转换;b ) 数字执行元件 :将数位命令(开关型数据),经过D/A 转换,转化为模拟信号输出给执行机构;c ) 模拟变送器 :将被测量的物理信息(如温度、压力等)转换成标准电流或电压形式以便传输和处理。
4 .2 控制装置:a ) 可编程控制器 (PLC): 是一种数字运算能力强大的专用微型计算机，可对输入/ 输出进行逻辑判断与运算，并根据用户程序来实现各种功能；b ) 仪表调节系统: 对于精密要求较高且需要人工干预时使用。
5. 常见问题及解决方法5.1 测试数据异常：- 校验传感器是否正常工作；- 检查连接线路是否松动或损坏。
6. 应用领域6.1 工业自动化：包括生产线上的监测与控制、设备状态检测等。
6.2 环境监测：例如空气质量检测、水质分析等。
7.附件8.法律名词及注释：- 自动化技术相关法规条例说明：A）《中华人民共和国劳动合同法》（2013年修订）B）《中华人民共和国劳动法》（1994年修订）C）《中华人民共和国专利法》（2008年修订）。
工业自动化仪表及控制装置设备的分类标准及基础知识
工业自动化仪表及控制装置设备的分类标准及基础知识！随着生产规模的不断扩大和生产技术的发展，对生产过程自动化水平提出了越来越高的要求。
因此，工业仪表也经历了一个从无到有、由简单到复杂，由单一功能向多功能的发展过程。
从最初的只能在现场测量并显示温度（如玻璃温度计）、压力（如U形管压力计）、流量（如玻璃转子流量计）、液位（如玻璃管液位计）的就地检测仪表和只能进行简单控制的就地调节器，逐步向远传集中显示、远程控制的方向发展。
除检测各种参数的检测元件和检测仪表愈加齐全外，过程控制仪表的发展更是日新月异，经历了由气动单元组合仪表、电动单元组合仪表、电子式综合控制装置到工业计算机控制系统的飞跃。
工业自动化仪表品种繁多，从信息的获得、传递、反映和处理的过程把工业自动化仪表分为五大类；（1）检测仪表；（2）显示仪表；(3)控制仪表；（4）执行器；（5）集中监测与控制装置。
检测仪表生产过程中，介质在设备、管道不同部位的温度、压力、流量、物位以及其他物理量瞬息万变，始终处于变化之中。
检测仪表就是用以检测上述物理量在每个瞬间的量值。
按照所测量工艺参数的不同，检测仪表可分为如下几种：1．温度仪表：常用的温度测量仪表有玻璃温度计、双金属温度计、压力式（温包）温度计、温度开关、热电偶、热电阻，还有辐射高温计及光学高温计、光电比色高温计等辐射式温度计。
2．压力仪表：压力测量仪表用于检测压力、真空和压差。
根据其工作原理可分为：弹性式压力计（按其弹性元件又分为弹簧管压力计、膜片压力计、膜盒压力计、压力开关等）；传感式压力计（如电阻式、电容式、电感式、霍尔式压力计等）；液柱式压力计（如U形管、直管、倾斜管压力计)；还有精度较高通常用于校验标准压力表的活塞式压力计。
3．流量仪表：流量测量仪表品种繁多，目前应用最为广泛的是由节流装置和与其配套的差压流量变送器。
常用的节流装置有孔板、喷嘴和文丘里管。
其他常用的流量仪表还有水表、转子流量计、椭圆齿轮流量计、靶式流量计、电磁流量计、旋涡流量计、阿钮巴流量计、质量流量计等。
仪表基础知识
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常规仪表旳分类
一、压力仪表 二、温度仪表 三、流量仪表 四、液位仪表 五、特殊仪表（振动、位移等） 六、ห้องสมุดไป่ตู้析仪表
2023/12/10
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压力仪表
现场压力表 电接点压力表 压力变送器/差压变送器 压力开关
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压力仪表
现场压力表，从表盘直径看最常见旳有60mm,100mm,150mm 三 种规格。从接口看最常见旳有M20X1.5, 1/2NPT, 法兰连接（有 法兰尺寸和耐压等级要求）
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艾默生企业生产旳375手操器
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压力仪表—压力开关
压力开关 1、压力开关是一种简朴旳（压力控制装置），当 被测压力到达额定值时，压力开关可发出（警报或 控制）信号。 2、压力开关旳工作原理是：当被测 压力超出额定值时，弹性元件旳自由端（产生位 移），直接或经过比较后推动（开关元件），变化 （开关元件）旳通断状态，到达控制被测压力旳目 旳。 3.压力开关采用旳弹性元件有（单圈弹簧 管）、（膜片）、（膜盒）及（波纹管）等。 开
阀组类型旳仪表有一种开关投用程序。
投用三阀组：开正压阀，再关平衡阀，再开 负压阀； 关闭三阀组：关负压阀，打开平衡阀，关正 压阀。
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压力仪表—压力变送器
最具有代表性旳压力变送器： 1、EJA川仪横河（重庆川仪），通讯时叠加Brain或Hart协议旳数字信号。 2、Rosemount（中国北京远东）通讯时叠加Hart协议旳数字信号。 通讯时有专用旳手操器，能够在主控室、现场进行仪表旳组态。
2023/12/10
内蒙古磴口
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第一章 仪表及自动化旳基本知识
仪表自动化基础知识
其中第三种分类方法最普遍
二、自动控制系统分类
（一）按被控变量分类
被控变量
温度控制系统 T
压力控制系统 P
液位控制系统 L
流量控制系统 F
……
温度控制系统
它由蒸汽加热器、温 度变送器、调节器和蒸 汽流量阀组成。控制目 标是保持出口温度恒定。 当进料流量或温度等因 素的变化引起出口物料 的温度变化时，通过温 度仪表测得的变化，并 进料 将其信号送至调节器与 给定值进行比较，调节 器根据其偏差信号进行 运算后将控制命令送至 调节阀，改变蒸汽量维 持出口温度。
测量仪表的品质指标
举例
例1-1 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表 时得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的相对百分 误差与准确度等级。 解 该仪表的相对百分误差为
4 100% 0.8%
700 200
如果将该仪表的δ去掉“±”号与“％”号，其数值为0.8。 由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误 差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的 精度等级为1.0级。
图1-1 测量仪表的变差
测量仪表的品质指标
3.灵敏度与灵敏限
仪表的灵敏度是指仪表指针的线位移或角位移，与引 起这个位移的被测参数变化量的比值。
仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参 数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允 许绝对误差的一半。
测量仪表的品质指标
4.反应时间
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变 化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能 给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。
给定值x按照已知规律(时间函数)变化的系统 称为程序控制系统，又称顺序控制系统。
仪表基本知识
• • • •
自动控制系统通则
• 2 自动控制系统的调试 • 控制系统调试过程中需断开控制回路中的一点，形成开环系统， 其方块图如下： • 2.1 将操作器切换到“手动”位置，全部仪表投入运行被测信号 准确无误。 • 2.2 手动操作维持工况正常 • 2.3 断开控制回路，比如断开执行器与调节机构的联系，[见上 图]使系统处于开环状态。 • 2.4 将操作器开关无扰动地切换到“自动”位置。 • 2.5 改变给定值或施加一些扰动信号[如动──动变送器内部杠杆 机构或瞬时断开调节器与执行器间的连接]。 • 2.6 检查系统各环节间信号传递的极性，检查记录、指示、报警 等仪表是否正常工作。如系统各环节工作正常，则闭合控制回路 进入下一步调节器参数整定。
仪表维护检修技术规程
• 维护检修人员应具备如下条件： • a.熟悉本规程及相应仪表的产品使用说明书或技术手 册等有关技术资料； • b.了解工艺流程及该仪表在其中的作用； • c.掌握电工技术基础、电子技术基础、化工测量仪表 及维修、化工仪表机械基础等有关方面的基础理论知 识； • d.掌握该仪表维护、检修、投运及常见故障处理的基 本技能； • e.掌握常用测试仪器和有关的标准仪器的使用方法。
仪表专业术语
• 25 气源管道 ：为气动仪表提供气源的管道。 • 26 仪表线路 ：仪表电线、电缆、补偿导线、光缆和 电缆槽、保护管等附件的总称。 • 27 电缆槽 ：敷设和保护电线电缆的槽形制成品，包 括槽体、盖板和各种组成件。 • 28 保护管 ：敷设和保护电线电缆的管子及其连接件。 • 29 回路 ：在控制系统中，一个或多个相关仪表与功 能的组合。 • 30 伴热 ：为使生产装置和仪表设备、管道中的物料 保持规定的温度，在设备、管道旁敷设加热源，进行 跟踪加热的措施。
仪表基本知识
1.3、仪表配套设备
前级设备
XM系列 智能仪表
变送 报警 通讯 控制 等方式
后级设备
热电阻、热电偶、温度变送 器、压力变送器、流量传感 器、隔离变送器、电压、电 流、电阻、数字等信号输入
PLC、变频器、接触器、 继电器、电动阀门、电 脑、单片机等
1.4、金立石仪表
1.4.1、金立石公司简介
北京市高新技术企业，十余年来专注于自动化仪表产品的研发与制造
与开关电源对应的是模拟电源，两个相
比有以下不同：
开关电源 能耗低、效率高 体积小、重量轻 模拟电源 耗电量大、转换率低 体积又大又重
开关电源
输入范围宽100～240V 输入范围窄220V±10V
正常使用
抗干扰情况好
2.2、仪表的输入信号
2.2、仪表的输入信号 仪表可以编程输入各种热电偶、热电阻、电压、电 流、电阻信号，采用数字校正及自校准技术，测量精确温 度，消除了温漂和时漂引起的误差。 输入信号可分为线性信号和非线性信号： 线性信号指的是标准的电压电流电阻信号，仪表测量 此类信号需设臵信号类型和显示的量程范围 所有的热电阻、热电偶信号均输入非线性信号，仪表 测量只需设臵输入的信号类型即可
XM系列通讯协议是公司自主研发的一种通讯协议，目前国内的几 款组态软件已经具有此协议的驱动（力控、组态王、MCGS、紫金桥） Modbus-RTU通讯协议是在市场上大多数设备采用的协议，通用 性广。Modbus是一种标准，RTU表示串口通讯、TCP表示以太网通讯、 ASCII表示以ASCII吗进行通讯。
XM系列仪表与计算机进行通讯， 可以将仪表测量值和参数值上传到电脑 中，或者通过电脑来修改仪表参数。通 过通讯功能，可以将仪表方便的连接到 自动化控制系统中，组成整个DCS控制 系统。
工业控制及自动化仪表基础知识培训课件(PPT47页)
接触器主要技术参数
额定工作电压（主触头的额定电压） 额定工作电流（主触头的额定电流） 电磁铁线圈的额定电压 额定操作频率 触头数目（主触头和辅助触头） 接通和分断能力
继电器
继电器是根据某种物理量的变化来改变其触 点状态的控制元件。
当继电器的输入电压、电流和频率等电量或 温度、压力和转速等非电量达到规定值时，继电器 的触点便接通或分断所控制或保护的电路。
或控制器死机时，是否发出主机跳闸的命令，要根据具体 系统设计，一般要求控制电路重新启动时不影响主系统的 运行。
控制线路力求简单、经济
尽量减少触点数目 尽量缩短连接导线的数量和长度
控制线路在工作时，除必要的电气元件需 通电外，其余电器尽量不长期通电，以延 长电气元件的寿命和节约电能及减少发热
采用标准件，尽可能选用相同型号的元件
尽量使用标准的、常用的或经过实际考验 过的线路和环节
完善的保护环节
短路保护（空开有短路和过载保护的作用） 过电流保护（电机保护一种，常用继电器完成） 过载保护（热继电器）
失压保护（防止电源电压恢复时电机自行 启动，典型的启保停电路）
欠压保护（电压继电器） 对电机的基本保护，如过载保护、端相保 护、短路保护等，一般在一个保护装置中 完成
正确连接电器的触头
正确连接电器的线圈
控制电源一端接地时应防止发生意外
KM
KM
防止出现寄生回路
KM2
L1 KM1
KM1
KM1
KM2
KM2 L2
防止电气元件触点“竞争” “先断后合型”、“先合后断型”
继电器触头的分断合接通能力 触点并联的作用、
电器连锁和机械连锁 控制电路是否跳闸：控制电路由于电源等原因断电
1-3 自动化仪表基础知识
在测量系统中，当被测量随 时间变化时，在测量信号的转换 和传递过程中，会遇到各种运动 惯性和时间上的滞后，使得表示 值（输出量）在时间上不能与被 测量的实际值（输入量）精确吻 合。
3-4 基本技术指标
1 量程 量程：该仪表按规定的精度进行测量 的被测变量的范围。 测量下限：测量范围的最小值，简称 下限。 测量上限：测量范围的最大值，简称 上限。
按使用能源分：
液动仪表、气动仪表和电动仪表 按结构形式分：
基地式仪表、单元组合式仪表和 组装式仪表等
按信号类型分： 模拟式仪表和数字式仪表
按单元组合方式分： 气动单元组合仪表和电动单元组 合仪表
标准信号:
气动控制仪表：0.02～0.1MPa 的模拟气压信号，作为仪表间
的标准联络信号。
电动控制仪表：
2 1 100% 2% 100 0 2 2 100% 1% 300 100
一台仪表的精度等级为2.5级，而另一 台仪表的精度等级为1级。
去掉最大引用误差的“%”号， 其数值分别为2和1，由于国家规定 的精度等级中没有2级仪表，同时该 仪表的误差超过了1.5级仪表所允许 的最大误差，所以这台仪表的精度 等级为2.5级，而另一台仪表的精度 等级正好为1级。
3-3 测量基本知识
1、分类 （1）直接测量 （2）间接测量 （3）组合测量
按被测量在测量过程中的状态 （1）动态测量 （2）静态测量
2、组成
（1）传感器 （2）变送器 （3）传输通道 （4）显示装置
3、误差
(1) 绝对误差和相对误差
绝对误差：测量结果与被测量的 真值之间的差值。 绝对误差=测量值－真值 相对误差：测量的绝对误差与约 定值的百分比。
max
1.1仪表基础知识回顾
类似传感器
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下面归纳一般检测仪表控制系统
第 13 页
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被控 （被测） 对象
检测单元
变送单元
显示单元
执行单元
调节单元
给定
操 作 人 员
第 14 页
1、检测单元——检测仪表（传感器）
传感器是检测系统与被测对象直接发生联 系的器件或装臵。 它的作用是感受指定被测参量的变化并按 照一定规律转换成一个相应的便于传递的 输出信号。 传感器通常由敏感元件和转换部分组成； 敏感元件为传感器直接感受被测参量变化 的部分，转换部分作用通常是将敏感元件 输出转换为便于传输和后续处理的电信号。 图
第 34 页
产生回差的原因： 一般滞后现象引起：由于磁性材料的磁滞 效应和材料受力变形（产生滞环）。 仪器的不工作区引起：机械部分存在（轴 承）间隙、摩擦、（紧固件）松动、材料 内摩擦、积尘等缺陷造成输入变化对输出 无影响（产生死区）。
第 35 页
<6>重复性和再现性
重复性——传感器在输入量按同一方向作全
2、精度等级
（常用精度等级符号 ） 仪表工业规定，用 最大引用误差去掉±号 和百分号(％)后的数字来表示精确度 ，将此精 确度划分为若干等级，即0.1级，0.2级，0.5级， 1.0级，1.5级，2.5级，5.0级等七个等级我们称 之为精度等级。等级数字越小，精度越高。
有0.3级的精度等级吗？
？
第 28 页
例1：有两台测温仪表，它们的测温范围分别 为0～100℃和100～300℃，校验表时得 到它们的最大绝对误差均为2℃，试确定 这两台仪表的精度等级。
例2 被测电压实际值大约为21.7 V，现有1.5 级、量程为0～30 V的A表，1.5级、量程 为0～50 V的B表，1.0级、量程为0～50 V的C表，0.2级、量程为0～360V的D表， 四种电压表，请问选用哪种规格的电压 表进行测量所产生的测量误差较小?
工业控制及自动化仪表基础知识
工业控制及自动化仪表基础知识工业控制及自动化仪表基础知识一、概述1.1 工业控制和自动化仪表的定义1.2 工业控制和自动化仪表的发展历史1.3 工业控制和自动化仪表的应用领域二、控制系统基础知识2.1 控制系统的组成和基本原理2.1.1 控制系统的基本组成部分2.1.2 控制系统的闭环原理2.1.3 控制系统的开环原理2.2 控制系统的分类2.2.1 按控制对象分类2.2.2 按控制方式分类2.2.3 按控制策略分类2.3 控制系统的性能指标2.3.1 稳态性能指标2.3.2 动态性能指标2.3.3 鲁棒性能指标三、自动控制器3.1 自动控制器的概述3.2 PID 控制器3.2.1 PID 控制器的原理3.2.2 PID 控制器的参数调整方法 3.3 其他常见的自动控制器3.3.1 模糊控制器3.3.2 遗传算法控制器3.3.3 神经网络控制器四、传感器与仪表4.1 传感器的基本原理和分类4.1.1 传感器的基本原理4.1.2 传感器的分类4.2 常见的传感器及其工作原理4.2.1 温度传感器4.2.2 压力传感器4.2.3 流量传感器4.2.4 位置传感器4.3 仪表的基本原理和分类 4.3.1 仪表的基本原理4.3.2 仪表的分类4.4 常见的仪表及其工作原理 4.4.1 电流表4.4.2 电压表4.4.3 水平计4.4.4 示波器五、现场总线技术5.1 现场总线的概述5.2 现场总线的工作原理5.3 常用的现场总线协议5.3.1 Profibus5.3.2 Modbus5.3.3 Foundation Fieldbus六、安全与监控系统6.1 安全系统的概述6.2 安全系统的设计原则6.3 监控系统的概述6.4 监控系统的结构和功能附件：附件1：控制系统案例分析附件2：PID 控制器参数调整方法总结法律名词及注释：1、法律名词1：解释12、法律名词2：解释2：：：。
自动化仪表基础知识
表结构。
考虑环境因素
02
如环境温度、湿度、腐蚀性、振动等，选择适应环境条件的仪
表。
了解仪表的性能指标
03
如测量范围、精度等级、重复性、稳定性等，确保所选仪表满
足工艺要求。
安装步骤和规范要求
安装步骤 1. 熟悉图纸和资料，了解安装要求和注意事项。 2. 准备工具和材料，检查仪表及附件是否齐全、完好。
应用领域与重要性
应用领域
自动化仪表广泛应用于石油、化工、电力、冶金、制药、造 纸等工业领域，以及环保、水处理、食品加工等民用领域。
重要性
自动化仪表是实现工业自动化和生产过程自动化的重要工具 ，能够提高生产效率、降低能耗和减少环境污染，对于推动 工业转型升级和实现可持续发展具有重要意义。
02
自动化仪表工作原理
数字显示
通过数码管、液晶显示屏 等数字显示器件，将被测 量以数字量的形式显示出 来。
图形显示
通过计算机图形界面或专 用图形显示仪表，将被测 量以图形或曲线的形式显 示出来。
03
自动化仪表主要类型及特 点
温度测量仪表
热电偶温度计
利用热电效应原理测量温 度，具有测量精度高、响 应速度快等特点。
热电阻温度计
信号调理
将连续变化的模拟量（如电压、电流）转 换为数字量，以便进行数字处理和分析。
将离散的数字量转换为模拟量，以便进行 显示、记录或控制等操作。
对输入信号进行放大、滤波、隔离等处理 ，以满足后续电路的要求。
显示原理
01
02
03
模拟显示
通过指针式仪表、记录仪 等模拟显示器件，将被测 量以模拟量的形式显示出 来。
自动化仪表基础知识
目录
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识是现代工业控制领域最为基础，也是最为重要的一部分。
在工业生产中，仪表自动化系统可以实现生产过程的自动化控制，提高生产效率，降低生产成本，提高产品质量。
因此，对于从事工业自动化的工程师来说，熟悉仪表自动化的基础知识是必不可少的。
一、什么是仪表自动化仪表自动化是一种利用各种传感器、计量元件、执行机构和控制器等，对自动化过程的各种参数进行检测、测量、采集和控制的技术系统。
通过实测信号的采集、放大、处理、转换和输出，使各种工业过程达到精确、稳定、可靠的自动化控制，以满足工业生产需求。
二、仪表自动化的组成1. 传感器与信号调理器传感器是仪表自动化系统的核心部分，传感器能将各种物理量转化为电工信号输出，比如温度、压力、流量、液位等等。
信号调理器则是负责将传感器输出的信号放大、滤波、线性化、隔离等等处理，以保证信号的可靠和精度。
2. 控制器控制器是仪表自动化系统中的主要处理器，其核心在于根据传感器采集到的数据，对被控制对象进行自动控制或报警。
常见的控制器有PLC、DCS、SCADA等。
3. 执行机构执行机构是仪表自动化系统的末端执行部分，其主要功能是对被控制对象进行调节或操作。
常见的执行机构有阀门、泵、电机等。
三、常见的仪表类型与应用场景1. 温度仪表温度仪表用于实时检测温度变化，并将温度信号转化为工业过程所需的标准化信号。
常见的应用场景有炉温、水温等工业过程的自动控制。
2. 压力仪表压力仪表用于实时检测压力变化，并将压力信号转化为工业过程所需的标准化信号。
常见的应用场景有管道、容器等工业过程的自动控制。
3. 流量仪表流量仪表用于实时检测流量变化，并将流量信号转化为工业过程所需的标准化信号。
常见的应用场景有化工、环保等工业过程的自动控制。
4. 液位仪表液位仪表用于实时检测水平面高度，并将液位信号转化为工业过程所需的标准化信号。
常见的应用场景有仓储、输送等工业过程的自动控制。
四、仪表自动化的优势1. 提高生产效率仪表自动化系统可以实现生产过程的自动化控制，大大提高生产效率，并将人员从单调、重复的生产过程中解放出来，转向更加高效的管理和技术操作。
仪表工基础必学知识点
仪表工基础必学知识点
以下是仪表工基础必学的知识点：
1. 测量单位和量纲：了解常用的国际单位制和量纲，例如长度、质量、温度、时间等，并能正确进行单位换算。
2. 仪表工作原理：了解仪表的基本工作原理，如传感器的原理、信号
放大和处理的方式等。
3. 传感器：掌握不同类型的传感器，包括温度传感器、压力传感器、
流量传感器等，以及它们的工作原理、特点和适应的测量范围。
4. 信号处理：理解模拟信号和数字信号的特点和处理方式，了解常用
的信号调理方法，如放大、滤波、线性化等。
5. 仪表标定：了解仪表的标定方法和程序，包括零点校准、满度校准等，并能根据需要进行仪表的标定和校准。
6. 自动控制系统：了解自动控制系统的基本原理和组成部分，包括传
感器、执行器、控制器等，并能设计和调试简单的自动控制系统。
7. 仪表故障诊断与排除：能够分析仪表故障的可能原因，并有针对性
地进行排查和修复。
8. 安全与环保：了解仪表工作中的安全操作规程和环保要求，能够正
确使用仪表并做好相关的安全防护工作。
9. 仪表的维护与保养：掌握仪表的常见维护和保养方法，包括清洁、
校准、润滑等。
10. 仪表工程图纸的阅读和绘制：能够正确理解和绘制仪表工程图纸，包括布置图、接线图、工艺流程图等。
以上是仪表工基础必学的知识点，掌握这些知识将有助于理解仪表的
工作原理、操作和维护，并能够进行基本的仪表工程设计和故障排查。
自动化仪表基础知识
显示仪表
生产过程
检测仪表
执行器
调节仪表
如图G： 检测仪表： 测量某些工艺参数如压力、温度、电压、频率、振动等。 显示仪表：指针式、数字式记录仪、工业电视、图象显示器 集中控制装置：包括巡回调节仪、程序控制仪、可编程序调节器、可编程序控制器 调节仪表根据需要对信号进行运算如放大、积分、微分等，也包括各种气动、电动调节器及用来代替调节器的微处理机。 执行器：接受调节系统的来的信号或直接来自操作人员的指令，对生产过程进行操作和控制。包括各种电、液、气动执行机构和调节阀、开关等。
怎样选择压力表的测量上限 压力表低于1/3量程部分，精度较低，不宜使用。 选择压力表的测量上限时，一般应大于最高使用压力的1/3，目的是为了保证压力表安全可靠地工作，维护其使用寿命。 选择使用范围时，最高不得超过刻度盘满刻度的3/4。选用标尺全量程的1/3-2/3之间为宜，因为这一使用范围，准确程度较高，又适合平稳、波动两种负荷下兼可使用。
四、温度仪表安装注意事项
1、温度一次点的安装位置应选在介质温度变化灵敏且具有代表性的地方，不宜选在阀门、焊缝等阻力部件的附近和介质流束呈死角处。 就地指示温度计要安装在便于观察的地方。 热电偶安装地点应远离磁场。 温度一次部件若安装在管道的拐弯处或倾斜安装，应逆着流向。 双金属温度计在≤DN50管道或热电阻、热电偶在≤DN70的管道上安装时，要加装扩大管。扩大管要按标准图制作。 压力式温度计的温包必须全部浸入被测介质中。
常用温度计的种类
0-3500 200-2000
光学探测 热电探测
红外线
400-2000 700-3000 900-1700
辐射式 光学式 比色式
辐射式
非接触式 测温仪表
仪表基础知识部分学习资料
二、自动信号和联锁保护系统对某些关键参数设有自动信号联锁装置。
当工艺参数超过了允许范围，系统自动地发出声、光报警信号，以提示操作人员及时采取措施。
三、自动操纵及自动开停车系统根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性的操作。
四、自动调节系统对生产中某些关键性参数进行自动调节，使它们在受到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。
自动调节系统的组成一、自动调节系统是在人工调节的基础上产生和发展起来的，其主要装置包括测量元件及变送器、自动调节器、执行器，分别代替了人的眼、脑、手三个器官。
1．检测器（变送器）:将某一物理量（如：液位、流量、压力、压差或温度等）转变成可利用信号。
（变送器）将该信号转变成标准信号。
2．调节器:根据变送器信号和工艺需求，算出偏差，经过某种运算发出控制信息。
3．执行器:根据调节器的控制信息，改变阀门开度。
4．调节对象在自动调节系统中，我们将需要调节其工艺参数的生产设备或机械。
二、液位控制的自动调节系统组成三、被测变量和仪表功能的字母代号第一位字母后续字母字母被测变量修饰词功能第二节．自动调节系统的方块图一、自动调节系统方块图:用箭头将自动调节系统的各组成环节之间的关系清楚地表示出来的方块图。
方块图中的每一个方块都代表一个具体的实物,连接线只代表方块之间的信号联系,不代表物料联系。
二、闭环系统:自动调节系统的方块图中信号沿箭头方向前进,通过若干环节后,最后又返回到启始点。
自动调节系统方块图(闭环系统)三、开环系统:. 自动调节系统的方块图中信号沿箭头方向前进,最后返回不到启始点。
第三一、常见分类方法1.按被调参数分类：温度、流量、压力、液位等调节系统。
2.按调节器具有的调节规律分类：比例、比例积分、比例微分、比例积分微分等调节系统。
二、按给定值的变化分类(最常见)：1.定值调节系统、随动调节系统、成序控制调节系统。
2.定值调节系统：给定值恒定的调节系统。
自动化仪表基础知识
仪器的基础。其它一些用于测量和观察的各种仪器也遂逐渐得到了发展。
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19世纪到20世纪，工业革命和现代化大规模生产促进了新学科和新
技术的发展，后来又出现了电子计算机和空间技术等，仪器仪表因而也
得到迅速的发展。现代仪器仪表已成为测量、控制和实现自动化必不可
少的技术工具。
2020/6/10
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
工业自动化仪表重点发展基于现场总线 技术的主控系统装置及智能化仪表、特种 和专用自动化仪表,管控一体化现场，综合 自动化是当今生产过程控制的发展方向。
几个基础概念
? 误差-----测--量值和真实值之间的差值 误差产生的原因：选用的仪表精确度有限，实 验手段不够完善、环境中存在各种干扰因素， 以及检测技术水平的限制等原因所形成的。
? 绝对误差 绝对误差指仪表指示值与被测参数真值之间的 差值，即。 △X=X—X t
过程控制的主要内容
? 自动检测系统 利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录 如：加热炉温度、压力检测；
执行器即可根据控制信号来改变阀门的开度，从而使 进入锅炉的水量发生变化，达到控制锅炉汽包水位的目的
几个常用术语
? 被控过程（对象）
工艺参数需要控制的生产过程设备或机器等。如锅炉汽包，冷却器。
? 被控变量
被控对象中要求保持设定值的工艺参数。如汽包水位、冷却温度。
? 操纵变量
受控制器操纵，用以克服扰动的影响使被控变量保持设定值的物料 量或能量。如锅炉给水量和冷却器冷却水量。
? 按系统功能---温度控制系统、压力控制系统、位置控制
系统、流量控制系统等；
? 按系统性能--线性系统和非线性系统、连续系统和离散
系统、定常系统和时变系统；
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压和电流等级，考虑触点的断弧容量（双触点串联可提高 断弧能力），辅助触点的数量等。
故障安全原则 当系统中出现设备损坏或故障时，不
能发生误操作和故障的扩大。
例：操纵制动器的电磁铁 表示合闸状态的指示灯 急停开关、拉绳开断的状态选取
设计中要注意的问题
接触器主要技术参数
额定工作电压（主触头的额定电压） 额定工作电流（主触头的额定电流） 电磁铁线圈的额定电压 额定操作频率 触头数目（主触头和辅助触头） 接通和分断能力
继电器
继电器是根据某种物理量的变化来改变其触 点状态的控制元件。
当继电器的输入电压、电流和频率等电量或 温度、压力和转速等非电量达到规定值时，继电器 的触点便接通或分断所控制或保护的电路。
直流接触器
主回路分断和接通直流负载，控制线圈可以 是交流或直流，通常交流接触器的控制线圈为直流 线圈。
交流接触器分断直流负载，灭弧装置相对复 杂，当使用直流励磁线圈时线圈铁心通常由整块软 铁构成成，由于线圈电磁力稳定，通常噪声较小。 由于励磁线圈电感大，在断开励磁线圈时将产生较 高的感应电势，因此要注意线圈的绝缘和能量泻 放。
保证控制线路的可靠和安全
正确连接电器的触头
正确连接电器的线圈
控制电源一端接地时应防止发生意外
KM
KM
防止出现寄生回路
KM2
L1 KM1
KM1
KM1
KM2
KM2 L2
常见的主令电器有：控制按钮、万能转换开 关、主令控制器、行程开关
保护电器和组合电器
熔断器：又称保险丝，起短路保护作用 自动开关：又称空开，有过载、短路、欠
压保护作用，可用于不频繁启动的电机控 制。
磁力启动器：是一种组合电器，由接触器、 隔离开关、熔断器、热继电器和按钮等组 合而成。 什么是隔离开关？
常用控制电器
接触器 继电器 主令电器 保护电器和组合电器
接触器
适于频繁地接通和分断主电路或大容量控制 电，主要用于控制电动机，也可用于控制其它电力 负荷。
按工作原理分为电磁式、气动式和液压式，这 里主要介绍电磁式接触器。
电磁式接触器的主要组成部分：触头动化仪表 基础知识
主要内容
常用控制电器 继电器－接触器控制系统的设计原则 继电器－接触器控制线路设计中应注意的问题 PLC简介（构成、特点、应用领域） PLC与其他工业控制系统的比较 电动单元组合仪表简介 检测仪表 调节器 执行器和防爆栅 DCS简述
继电器一般由输入感测机构和输出执行机构两 部分组成，前者用以反映输入量的高低，后者用以 接通或切断电路。
常用继电器种类
电压继电器 电流继电器 时间继电器 热继电器 中间继电器
主令电器
主令电器是按一定生产工艺要求发出控制命 令的操纵电器，用以闭合或断开接触器、继电器等 电器的线圈回路，以实现对生产机械的控制。在控 制电路中由于它是一种专门发布命令的电器，故称 为主令电器。不允许使用主令电器分合主回路。
按主回路接通和分断的负载电流的性质，分 为直流接触器和交流接触器。
交流接触器
主回路分断和接通交流负载，控制线圈可以 是交流或直流，通常交流接触器的控制线圈为交流 线圈。
交流接触器分断交流负载，灭弧装置相对简 单，当使用交流线圈时线圈铁心象变压器一样为减 少涡流损耗由硅钢片叠压而成，由于线圈电磁力发 生波动，通常噪声较大。由于励磁电流与励磁线圈 的电抗相关，而电抗又与磁路的气隙大小有关，所 以接触面不平或污损将会增大励磁电流，增大接触 器温升甚至烧毁交流接触器。
继电器－接触器控制系统的设计原则
正确地设计控制线路 功能正确，在最大限度满足
设备对电气控制线路要求的前提下，力求控制线路简单、 布局合理，器件选型正确并便于操作和维修。
设置必要的保护除基本的短路、过载、欠压保护外，
应根据实际情况配置必要的保护，保证系统安全可靠。但 不是保护越齐全越好，因为保护越多，线路越复杂，故障 几率越多，有可能降低系统的可靠性。