仪表自动化基础知识(二)
自动化仪表的基本知识
冶金
用于监测和控制在冶金生产过 程中的各种参数，如温度、压
力、流量等。
环保
用于监测和控制在环境监测和 治理过程中的各种参数，如气
体成分、水质等。
自动化仪表的发展历程
初期阶段
20世纪初，自动化仪表开始出现， 主要用于工业生产过程中的温度、 压力、流量等参数的测量和记录。
发展阶段
20世纪中叶，随着电子技术和计 算机技术的发展，自动化仪表逐 渐实现了数字化、智能化和网络 化，应用领域也得到了进一步拓
自动化仪表的可靠性提升还体现在对 环境的适应性上，能够在更为恶劣的 条件下稳定工作。
自动化仪表采用了更为先进的材料和 制造工艺，提高了设备的耐用性和稳 定性。
多功能化
多功能化是自动化仪表的一个重要发展趋势，一台仪表可以实现多种测量 和控制功能。
多功能化提高了自动化仪表的使用范围和经济性，减少了设备数量和安装 成本。
根据用途、原理和应用领域，自 动化仪表可分为多种类型，如压 力仪表、温度仪表、流量仪表、 物位仪表等。
自动化仪表的应用领域
01
02
03
04
石油化工
用于监测和控制在石油、化工 生产过程中的各种参数，如温
度、压力、流量等。
电力能源
用于监测和控制在发电、输电 、配电等过程中的各种参数，
如电压、电流、功率等。
备件管理
建立备件管理制度，储备必要的备件，确保 维护保养工作的顺利进行。
05
自动化仪表的发展趋势与 未来展望
智能化
智能化仪表能够通过内置的微 处理器和算法，实现更为复杂 和精确的数据处理、控制和调 节功能。
智能化仪表能够自动校准、诊 断和修复故障，减少了人工干 预的需求，提高了工作效率。
化工仪表自动化基础知识
DTCO
1-2自动控制系统的组成 1自动化装置的的三大功能 （1）检测 眼睛 （2）运算（思考） 大脑 （3）执行 手 2自动化装置的三个部分 （1）测量元件及变送器（眼睛及神经) （2）自动控制器（大脑分析发出指令） （3）执行器（手动）
(5)磁翻转式液位计
磁翻转式液位计示意图
四、温度检测及仪表
温度是表征物体冷热程度的物理量，根据测温方式分为接触式和非接触式两种 1、接触式温度测量仪表 ①膨胀式温度计 利用热胀冷缩原理，如玻璃管温度计、双金属温度计 ②压力式温度计 根据封闭系统的液体、气体受热体积膨胀压力升高的原理制成，再用压力表测量压力得到相对应的温度值 ③热电偶温度计 基于热电效应原理，适合500℃以上 ④热电阻温度计 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性，适合500℃以下 2、非接触式温度测量仪表 ①辐射式光学高温计 基于物体热辐射作用 ②红外线光学测温仪 通过测量物体的红外线强度测量温度
引入两个概念
控制 智能控制
内容综述
第一章化工仪表自动化的基本概念 第二章检测仪表及传感器 第三章计算机控制系统 第四章基本控制理论及专业特点
第一章化工仪表自动化的基本概念
1-1化工仪表自动化的主要内容 化工生产过程自动化，主要包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制等方面内容。 1.自动检测系统 利用各种检测仪表对工艺参数进行测量、指示或记录称为自动检测系统 2.自动信号和联锁保护系统 在生产中对某些参数超出允许范围进入联锁系统采取紧急措施使系统进入安全状态称为自动信号和联锁保护系统。如ESD、SIS 3.自动操纵及自动开停车系统(顺序控制） 根据预先设定的程序自动对生产设备进行周期性操作的称为自动操纵及自动开停车系统 4.自动控制系统 对生产过程进行监控使其达到预期工艺要求的称为自动控制系统
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。
化工仪表自动化基础知识
④节流装置应正确安装。
⑤接至差压变送器的差压应该与节流装置前后差压相一致，这就需要正确安装 压信号管路。（如后面图示）
(2)靶式流量计F≈K*Q
(3)转子流量计
转子流量计示意图
靶式流量计示意图
(4)涡轮流量计
(5)电磁流量计
电磁流量计工作原理图
涡轮流量计示意图
(6)旋涡流量计q=f/k (7)超声波流量计∆t≈2Lv/c2
电容式压力传感 器示意图 压电式压力传感器结构示意图
DTC二O .流量检测及仪表
分类 1、速度式流量计（差压式流量计、转子式流量计、电磁流量计、涡轮流量计、堰 式流量计） 2、容量式流量计（椭圆齿轮流量计（罗茨）、活塞式流量计） 3、质量流量计 4、热导式流量计
（1）、速度式流量计 （1）节流装置—包括孔板、喷嘴和文丘管 Q=K*Sqr(∆P)
过程参数仪表位号的字母代号如下：
字母
A B C D E F G H I J K L M N P Q R S T U V W
第一位字母 被测变量或初始变量
分析 喷嘴火焰 电导率 密度或重度 电压（电动势） 流量 尺度（尺寸） 手动 电流 功率 时间或时间程序 物位 水份或湿度 浓度 压力或真空 数量或件数 放射性 速度或频率 温度 多变量 拈度 重量或力
2、常用压力检测仪表
（1）弹性式压力表
①膜片
②波纹管波纹管
③弹簧管弹簧管
平薄膜 波纹膜 波纹管 单圈弹簧管 多圈弹簧管
(2)压力传感器
①应变片式压力传感 器 ②压电式压力传感器 ③压阻式压力传感器 ④电容式压力传感器 ⑤集成式压力传感器
箔式应变片
弹簧管压力表
压阻式集成传感器 检测元件示意图
自动化仪表基础知识(高端培训)
自动化仪表基础知识(高端培训)一、教学内容本节课主要讲授自动化仪表的基础知识，包括自动化仪表的定义、分类、基本原理及其在工业生产中的应用。
具体内容包括：1. 自动化仪表的定义及作用2. 自动化仪表的分类：压力仪表、流量仪表、温度仪表、物位仪表等3. 自动化仪表的基本原理：传感器、变送器、显示器、执行器等4. 自动化仪表在工业生产中的应用：石油、化工、电力、冶金等二、教学目标1. 了解自动化仪表的定义、分类及其在工业生产中的应用。
2. 掌握自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等。
3. 能够分析并解决实际工程中的自动化仪表问题。
三、教学难点与重点重点：自动化仪表的分类、基本原理及其在工业生产中的应用。
难点：自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等的工作原理及其相互之间的关系。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、自动化仪表模型、实物仪表等。
2. 学具：笔记本、笔、教材等。
五、教学过程1. 实践情景引入：介绍工业生产中自动化仪表的应用实例，如炼油厂、化工厂等，让学生了解自动化仪表在实际生产中的重要性。
2. 理论知识讲解：详细讲解自动化仪表的定义、分类、基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等的工作原理及其相互之间的关系。
3. 例题讲解：分析实际工程中的自动化仪表问题，如压力仪表的选用、流量仪表的校准等，引导学生运用所学知识解决实际问题。
4. 随堂练习：布置一些与本节课内容相关的练习题，让学生现场解答，检验学习效果。
5. 互动环节：鼓励学生提问，解答学生疑问，加强师生之间的互动。
六、板书设计1. 自动化仪表的定义、分类及其在工业生产中的应用。
2. 自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等。
七、作业设计1. 请简述自动化仪表的定义及其作用。
2. 列举至少三种自动化仪表的分类，并简要说明其原理。
3. 分析实际工程中自动化仪表的应用，以压力仪表和流量仪表为例，说明其在工程中的具体应用。
仪表自动化基础知识
测量仪表的品质指标
相对百分误差δ
标尺上限值ma标x 尺下限值100%
允许误差
仪表允许的最大绝对误 差值
允 标尺上限值 标尺下限值 100 %
测量仪表的品质指标
小结
仪表的δ允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的 δ允越小，表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分
误差去掉“±”号及“％”号，便可以用来确定仪表的精 确度等级。目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05， 0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。
仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。
测量仪表的品质指标
5.线性度
线性度是表征线性刻度仪表的输出 量与输入量的实际校准曲线与理论直 线的吻合程度。通常总是希望测量仪 表的输出与输入之间呈线性关系。
f
f m a x 仪表量程
100%
图1-2 线性度示意图
式中，δf为线性度（又称非线性误差）；Δfmax为校准曲线 对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。
检测环节直接感受被测量，并将它转换为适合测量的信号，经传 送放大环节对信号进行传送，最后由显示部分进行指示记录。
测量仪表的品质指标
（一）检测仪表的准确度（精确度）
两大影响因素 绝对误差和仪表的标尺范围
说明：仪表的测量误差可以用绝对误差Δ来表示。但是， 仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此，常说 的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值Δmax。
控制规律
比例控制
P
比例积分控制 PI
比例微分控制 PD
比例微分积分控制 PID
……
二、自动控制系统分类
（三）按给定值变化规律分类
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。
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
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识
概述：
仪表自动化是指利用计算机、传感器、控制器等技术手段对仪器仪表进行自动化控制和数据采集的一种技术。
其主要目的是提高生产过程的可靠性和效率，减少人力投入和生产成本，同时提高产品质量和安全性。
1.传感器技术
1.1 传感器的定义
1.2 传感器的分类
1.3 传感器的原理与工作方式
1.4 传感器的选择与安装
2.控制器技术
2.1 控制器的定义
2.2 控制器的种类
2.3 控制器的工作原理
2.4 控制器的参数调整与故障排除
3.数据采集与通信
3.1 数据采集的概念
3.2 数据采集的方法
3.3 数据通信的方式
3.4 数据采集与通信的应用案例
4.仪表校准与维护
4.1 仪表校准的目的与方法
4.2 校准仪表的步骤与注意事项
4.3 仪表维护与故障排除
5.仪表自动化系统
5.1 仪表自动化系统的组成与原理5.2 仪表自动化系统的应用领域5.3 仪表自动化系统的优势与挑战5.4 仪表自动化系统的发展趋势附件：
本文档附件包括：
- 仪表自动化相关的图表和数据；
- 仪表自动化系统的示意图和工程案例；
- 仪表校准的具体步骤和范例。
法律名词及注释：
1.传感器：根据被测量的变化物理量，将其转换为电信号输出的器件。
2.控制器：根据指定的控制策略，对被控对象进行控制或调节的装置。
3.数据采集：将物理量、信号等输入转换为可供处理的数字形式的过程。
4.数据通信：通过数据传输介质，将数据从发送方传输到接收方的过程。
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。
?
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
2
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；
自动化仪表基础知识培训
根据用途和功能，自动化仪表可 分为温度仪表、压力仪表、流量 仪表、液位仪表等类型。
自动化仪表的应用领域
01
02
03
工业生产
自动化仪表在工业生产过 程中用于监控和控制各种 工艺参数，提高生产效率 和产品质量。
能源管理
自动化仪表用于监测和记 录能源的消耗和供给，为 企业能源管理和节能减排 提供数据支持。
力、流量等。
传感器原理
传感器的工作原理基于物理或化学效应， 将物理量转化为电信号或数字信号，以便
进行后续处理和控制。
传感器类型
传感器有多种类型，如热电阻、热电偶、 压力传感器、流量传感器等，每种传感器 都有其特定的应用范围和特点。
传感器精度与可靠性
传感器的精度和可靠性对自动化仪表的性 能具有重要影响，选择合适的传感器可以 提高自动化仪表的测量精度和稳定性。
变送器
变送器概述
变送器是自动化仪表中的另一重要组成部分，用于将传感器检测到的 电信号或数字信号转换为标准信号或电流，以便传输和控制。
变送器类型
变送器有多种类型，如模拟变送器和数字变送器，每种变送器都有其 特定的应用范围和特点。
变送器原理
变送器的工作原理是将传感器检测到的电信号或数字信号进行放大、 滤波、调制等处理，将其转换为标准信号或电流。
显示器类型
显示器有多种类型，如LED显示器、 LCD显示器、CRT显示器等，每种显 示器都有其特定的应用范围和特点。
显示器精度与可靠性
显示器的精度和可靠性对自动化仪表 的性能具有重要影响，选择合适的显 示器可以提高自动化仪表的显示精度 和稳定性。
控制阀
控制阀概述
控制阀是自动化仪表中用于控制流体流量的部件，通常由 阀体、阀芯和驱动机构组成。
仪表自动化专业基础知识
仪表工基础知识--DCS等名词解释点击次数：2575 发布时间：2010-5-1一、DCS----分布式控制系统1、什么是DCS？DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。
2、DCS有什么特点？DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。
DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。
操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。
因此，DCS 的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。
3、DCS的结构是怎样的？上图是一个较为全面的DCS系统结构图，从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。
过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。
操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。
管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS 系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。
4、DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。
5、过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成6、什么是DCS的开放性？DCS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。
这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。
7、什么是系统冗余？在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。
仪表工必需知道的自动化知识
仪表工必需知道的自动化知识！化工707目录第一单元 (3)仪表的基本概念 (3)一、测量、测量误差、直接测量和间接测量 (3)二、仪表误差、变差、灵敏度和灵敏限。
(3)三、压力、工程大气压、物理大气压、表压力、绝对压力。
(4)四、压电效应、压磁效应、压电阻效应。
(5)五、模拟显示仪表、数字显示仪表、图像显示仪表。
(6)第二单元、 (6)常用仪表的测量工作原理及操作 (6)1、热电阻测量原理及操作。
(7)2、热偶测量原理及操作。
(7)3、压力变送器测量原理及操作。
(7)4、差压式液位计的工作原理。
(8)第三单元、 (9)自动控制系统的基本概念 (9)一、调节对象、被调参数、调节参数、调节通道。
(9)二、调节规律、变送器、调节器、执行器。
(9)三、反馈、正反馈、负反馈。
(12)四、自动调节系统的组成。
(12)五、比例、积分、微分。
(13)第四单元、 (14)执行器的原理、分类、特点及作用 (14)一、执行器的原理。
(14)二、执行器的分类及特点。
(15)三、气开式调节阀、气关式调节阀的选择原则 (16)四、电/气阀门定位器的作用。
(16)第五单元、 (17)防爆仪表的概念及防爆措施 (17)1、隔爆型仪表。
(17)2、本安型仪表。
(17)3、安全栅、安全栅的种类。
(18)4、防爆型仪表使用时注意的事项。
(19)第六单元、 (19)基本的电工知识 (19)一、基本的电气知识 (19)二、三相异步电动机变频调速的工作原理 (21)操作技能 (21)一、自控工艺流程图的阅读和理解 (21)第七单元、 (23)数字万用表和信号发生器的使用 (23)数字万用表的使用 (23)第一单元仪表的基本概念一、测量、测量误差、直接测量和间接测量1.什么是测量误差? 答：测量值与真实值之间的差值，叫测量误差.2.什么是直接测量和间接测量?答：直接测量是指被测参数直接以一定的标准量比较出来。
仪表基础知识部分学习资料
仪表基础知识部分学习资料化工仪表与自动化第一节：自动调节系统基本概念化工自动化的主要内容实现化工生产过程自动化，一般要包括自动检测、自动保护、自动操纵和自动调节等方面的内容。
自动调节系统是自动化生产的核心部分，只有自动调节系统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。
一、自动检测系统利用各种检测仪器对主要工艺参数进行指示或记录，“了解”生产的任务。
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与变送器、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。
仪表自动化知识
仪表自动化知识仪表自动化是指通过使用仪表设备和自动化控制系统，对各种工业过程进行监测、测量和控制的一种技术。
这项技术的应用范围非常广泛，涉及到能源、化工、制药、环保、交通等各个领域。
在工业生产过程中，仪表自动化起着至关重要的作用。
它能够实时监测生产过程中的各项参数，如温度、压力、流量等，并将这些数据传输给控制系统，从而实现对生产过程的准确控制。
仪表自动化系统还可以根据预设的参数，自动调节设备的运行状态，以达到最佳的生产效果。
仪表自动化的核心是仪表设备。
仪表设备是一种用于测量、记录和显示各种工艺参数的装置。
常见的仪表设备有温度计、压力表、液位计、流量计等。
这些设备通过传感器将被测参数转化为电信号，然后经过放大、滤波等处理，最终显示在仪表面板上。
仪表设备的准确性和可靠性对于生产过程的控制至关重要，因此在选择和使用仪表设备时，需要考虑其精度、稳定性和抗干扰能力等因素。
除了仪表设备，仪表自动化还离不开自动化控制系统。
自动化控制系统是由计算机、PLC、DCS等组成的一种控制装置，它可以接收仪表设备传输过来的数据，并根据预设的控制策略，对生产过程进行调节。
自动化控制系统的优势在于它能够实现对多个参数的同时控制，并且可以根据实际情况进行智能调节，提高生产效率和产品质量。
仪表自动化技术的发展使得工业生产过程更加智能化和高效化。
通过使用仪表自动化系统，可以实现生产过程的实时监测和控制，提高生产效率和产品质量，减少人工操作的错误和疏忽。
此外，仪表自动化还可以减少人力资源的投入，降低生产成本，提高企业的竞争力。
然而，仪表自动化也面临一些挑战和问题。
首先，仪表自动化系统需要经过精确的校准和调试，以确保测量结果的准确性。
其次，仪表设备的寿命有限，需要定期检修和更换，以保证系统的正常运行。
此外，由于仪表自动化系统的复杂性和高可靠性要求，对于技术人员的要求也较高，需要具备一定的专业知识和技能。
总的来说，仪表自动化是一项重要的工业技术，它能够实现对生产过程的准确监测和控制，提高生产效率和产品质量。
自动化仪表的基本知识(补充
第二章-----自动化仪表的基本知识（补充）自动化仪表的作用：对运行参数进行自动控制、测量和显示。
按用途分：测量仪表；显示仪表；调节器；执行机构。
按使用能源分：气动仪表；电动仪表。
按结构形式分：基地式仪表；单元组合式仪表。
单元组合式仪表：控制系统的各种功能都分别用一台独立的仪表来实现，包括测量仪表、显示仪表、调节器等。
各仪表间用统一的标准信号联系起来。
气动仪表的统一信号是0.02~0.1MPa。
电动仪表的统一信号是0~10mA或4~20mA基地式仪表把测量、显示仪表和调节器组装在一个壳内，成为一个整体，它们间不用统一信号联系。
自动化仪表的主要品质指标我们希望仪表检测的参数值能完全反映出该参数的实际值。
但实际存在误差。
——仪表的品质（衡量测量值和实际值的一致程度）基本误差和附加误差：基本误差——仪表本身缺陷造成。
附加误差——仪表使用中，由于外界条件的影响（温度、湿度、振动等)引起的误差。
附加误差不可能彻底消除。
绝对误差（指示误差）：被测参数的测量值减去真值。
ΔA=A-A0相对误差δ：仪表的绝对误差所占该仪表指示值的百分数。
仪表的精度：仪表盘或说明书中所写的精度等级。
指测量中的最大指示误差占仪表量程的百分数。
通常用去掉百分号的数字表示仪表精度的等级常见的仪表精度等级有：0.1、0.2、0.35、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5仪表的灵敏度：仪表对输入信号开始有反映的灵敏程度。
灵敏度越大，越能测出微小的输入变化。
仪表的不灵敏区、灵敏限、变差：不灵敏区指当输入信号有一个微小变化时，输出仍然不变。
灵敏限指引起仪表输出有一微小变化时，所需输入量的最小变化值，一般认为灵敏限等于0.5倍不灵敏区。
变差指外界条件不变时，多次由不同方向使仪表输入为同一真值时，仪表指示值之间的最大误差。
仪表的不灵敏区和变差都是仪表结构不完善程度的标志。
气动仪表的元部件及组成原理常用弹性元件气动仪表的主要元部件：弹性元件、节流元件、气体容室、喷嘴挡板机构和功率放大器等。
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仪表自动化基础知识 21
5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表 5.1.1调节单元
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5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表 5.1.1调节单元
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5 调节器
仪表自动化基础知识
5.1.1调节单元
组成：电Ⅲ型调节器控制单元和指示单元两部分组成。控
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5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表
仪表自动化基础知识
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5 调节器
仪表自动化基础知识
5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表
DDZ—Ⅲ型电动单元组合仪表（简称电Ⅲ型仪表）广泛应
用于石油、化工、电站、轻工、纺织、冶金、机械、动力等工
业的控制系统中，它是实现生产过程自动化，提高产品质量，
件相比，可靠性上了新台阶。
●采用24V DC 集中供电，并有备用电源自动切换，构成无停
电系统。
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5 调节器
仪表自动化基础知识
5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表
电Ⅲ型系统仪表的主要特点：
● 采用二线制信号传送
为提高系统抗干扰能力减少安装维修费，现场仪表一般均
采用二线制传输。但为了照顾传统使用习惯，简化系统配置还
符号说明：△ Pi 被测差压;Fi 输入力;Io 输出电流;Ff
电磁反馈力
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5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表 5.1.2变送单元
电容式差压、压力变送器是工业自 动化控制系统的差压、压力、流量和液 位检测变送单元，将其转换为4～20mADC 信号输出。用于测量差压、压力、流量 (配用节流装置)、液位、密度、粘度等 工业参数，与其他仪表组成自动记录、 调节和执行等工业自动化控制系统。
。它以CPU为核心，内有大容量存储器RAM，可以存储多个过
程变量的大量历史数据。它能够直接在屏幕上同时显示出多个
过程变量的百分值、工程单位当前值、变量历史变化趋势曲
线、过程变量报警状态、流量积算值等。便于进行生产过程运
行过程的监视和故障原因分析等。
无纸记录仪无纸、无笔，避免了纸和笔的消耗和维护，内
部无机械传动部件，大大减轻了仪表人员的工作量。
速表等。
变送器
前置放大器
A/D
非线性补偿
标度变换
被测变量 检测单元
记录打印 数字显示 报警系统 数码输出 7
4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.3 无纸记录仪
屏幕显示是直接把工艺参数用文字、符号、数字和图像配
合的形式在荧光屏上直接显示出来，它具有模拟式和数字显示
仪表两种功能，并且具有计算机大存储量的记忆能力与快速功
输出安全栅
4～20mA
1～5V
输入安全栅
＋－ 24V
RL(250Ω)
控制室
仪表自动化基础知识
调节器 记录仪
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5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表 5.1.1调节单元
接收变送器或转换器的测 量信号作为输入信号并以全刻 度值进行显示，将输入信号与 给定信号进行比较，对其偏差 进行比例、积分、微分运算之 后输出4～20mADC信号至操作 端，通过执行机构控制压力、 温度流量、液位等工业参数， 使其满足工艺的要求。
色液晶屏 ，8通道万能信号输入，画面信息丰富，设置菜单全中文显示；
电路设计先进，避免死机；
实时性好，功能齐备（可进
行开方运算，累积，温压补
偿），数据存储介质为4M高
速FLASH，无须电池保护；
可组态报警输出;仪表具有
配电输出功能，可以支持以
太网和485通讯，可连接微
型打印机;供电电源宽：
85 ～ 265 V AC或24VDC。
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5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表 5.1.2变送单元
仪表自动化基础知识
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5 调节器
仪表自动化基础知识
5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表
5.1.2变送单元
电子盘和CF卡，避免了采用标准软盘记录数据的不稳定性; 可组态报警输
出;仪表具有配电输出功能，可以支持以太网和485通讯，可连接微型打印
机;供电电源宽：85 ～ 265 V AC
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4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.3 无纸记录仪
LF－57C彩色液晶显示记录仪LF－57C彩色液晶显示记录仪是国内率先推 出的全智能、数字化最新一代彩色液晶显示无笔无纸记录仪。5.7英寸 彩
加而减小，则称为“反作用”方向。
同一调节器，其被控变量与给定值的变化，其输出的作用
方向是相反的。
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5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表 5.1.1调节单元 比例度：表示比例调节作用的强弱程度，用δ表示。
δ＝输入变化量／输出变化量 ×100％
仪表自动化基础知识
积分时间：在阶跃输入偏差作用下，取积分作用输出等于比例作用的输 出的一段时间。用Ti表示。
能，也是现代计算机不可缺少的终端设备，常与计算机联用，
作为现代计算机综合集中控制必不可少的显示装置，近年来发
展较快。
目前图像显示主要分两类，即计算机控制系统中的CRT彩
色图像显示和无纸记录的液晶（LCD）显示。
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4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.3 无纸记录仪
无纸记录仪是简易的图像显示仪表，属于智能仪表范畴
，经过测量线路和显示装置，对被测变量予以指示或记录，或
用字、字符、数、图像显示。
显示仪表接显示方式分为模拟显示、数字显示和屏幕显示
三大类。
3
4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.1 模拟显示仪表
模拟式显示仪表是以指针或记录笔的偏转角或位移量显
示被测变量连续变化的仪表。
根据测量线路，模拟式显示仪表分为直接变换式和平衡
提供含防爆栅功能并有输入、输出隔离的四线制温度变送器。
● 指示仪记录仪工程量指示刻度可现场更换电Ⅲ型指示，记
录仪表可按要求装配相应范围的温度、压力、流量、液位工程
量刻度并在现场可方便地调换。
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5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表
DDZ－Ⅲ型仪表信号传输示意图
4～20mA
调节阀
变送器 现场
变送单元：压力、差压、流量、液位、温度变送器；
给定单元：比例设定器、报警设定器；
调节单元：各类调节器；
显示单元：指示仪、记录仪、智能流量累积仪；
转换单元：电气、气电转换器，电气阀门定位器；
计算单元：加减器、乘除器、开方器、积算器；
辅助单元：安全保持器、分电盘、电源箱、操作器、隔离器、
升压反相器、信号选择器、信号限制器。
电Ⅲ型主要品种指示调节仪，将PID运算、测量、给定值
指示、手操控制和手动/自动切换等功能结合同一表内，操作
简单、安全可靠并有自动/手动双示刻度长为100mm双色指针直观醒目。更有光柱
指示品种，提高了显示精度和抗震性能。
● 电子线路以线性集成电路——运算放大器构成，与分立元
Vi
Vs VCM1
R1 R2 R3 R4
VCM2
－
R5
IC1
＋
R6
VB＝10V
R7 V01
R8
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5 调节器
仪表自动化基础知识
5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表
5.1.1调节单元
调节器的正、反作用
当被控变量（即变送器送来的信号）增加后，调节器的输
出也增加，称为“正作用”方向；如果输出随着被控变量的增
程中的
Rp
R2
温度、压力、流量、物位及成分等各种参－ E数＋。
平衡电桥原理：
Rt
R4
R3
5
4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.1 模拟显示仪表
4.1 .1 自动平衡式显示仪表
仪表以自动平衡的原理工作，被测信号输入比较电路，
其差值信号经晶体管放大后，驱动可逆电机，以达到自动平衡
的目的。该平衡机构与指示机构相连，故同时在标尺和记录纸
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识
编写：黄文新
2005年6月
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目录
仪表自动化基础知识
4 显示仪表 4.1 模拟显示仪表 4.2 数字显示仪表 4.3 无纸记录仪 5 调节器 5.1 DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表 5.2 数字单回路调节器
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4 显示仪表
仪表自动化基础知识
显示仪表直接接收检测组件、传感器、变送器送来的信号
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4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.3 无纸记录仪
EKR系列彩色无纸记录仪
EKR2000 5.7“ STN 彩
色液晶屏 6通道万能信号输入，
画面信息丰富，设置菜单全中
文显示;７片ＣＰＵ保证了最高
采样速度0.2秒，处理能力强，
实时性好，功能齐备（PID调
节，累积，温压补偿），数据
存储介质为8/16M高速FLASH
上指示或记录被测参数的数值。
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4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.2 数字显示仪表
数字式显示仪表直接以数字形式显示被测变量，其测量速
度快，抗干扰性能好，精度高，读数直观，工作可靠，且有自
动报警、自动打印和自动检测等功能，更适用于控制室集中监
视和控制。现普遍应用于各行业。
常用的有：数字式电压表、温度表、流量表、压力表和转
式两种。常用的有：动圈式指示仪表、电子电位差计和电子平
衡
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4 显示仪表
仪表自动化基础知识
4.1 模拟显示仪表
4.1 .1 自动平衡式显示仪表
自动平衡式显示仪表是一种用途广泛的自动显示记录 仪