过程控制与自动化仪表仪表概述与温度检测仪表
仪表基础知识温度和压力
第一单元：
温度测量仪表
仪表基础知识温度和压力
温度测量的基本概念
温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只 能通过物体随温度变化的某些特性来间接测 量。
仪表基础知识温度和压力
第一章：温度测量仪表的分类 第二章：几种常用的温度检测元件 第三章：温度检测元件的选型规定
仪表基础知识温度和压力
仪控基础知识
仪表分类概述
通过对仪控基础知识的了解，可以掌握如下 知识：
1、工业生产中需要控制的主要参数。 2、主要现场检测仪表的工作原理和特点类概述
检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多，根 据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分 类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表。按仪表组合形 式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按 仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；随 着计算机系统的发展，根据仪表是否引入计算机系统又可以分 为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模拟仪 表和数字仪表。
按热电偶的用途不同，常制成以下几种形式。 A、普通型热电偶 普通型热电偶是应用最多的，主要用来测量气体、蒸汽
和液体等介质的温度。根据测温范围及环境的不同，所用的热电偶电 极和保护套管的材料也不同，但因使用条件基本类似，所以这类热电 偶已标准化、系列化。按其安装时的连接方法可分为螺纹连接和法兰 连接两种。 B、铠装热电偶 铠装热电偶又称缆式热电偶，是由热电极、绝缘材料和金 属保护管三者结合，经拉制而成一个坚实的整体。 铠装热电偶有单支（双芯）和双支（四芯）之分，其测量端有露头型、 接壳型和绝缘型三种基本形式。
仪表基础知识温度和压力
热电偶冷端温度补偿
由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温 点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用 补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内， 连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延长热电 极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除 冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。 在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错。
过程控制与自动化仪表课程设计
过程控制与自动化仪表课程设计前言过程控制与自动化仪表课程是工程领域中非常重要的基础课程之一，它涉及到工程研发、生产运营以及企业管理等多个方面。
本文将介绍一种基于实践的课程设计方法，旨在让学生深入掌握过程控制与自动化仪表的基础知识。
设计目标•确定学生对过程控制与自动化仪表的基本概念和技术掌握程度。
•培养学生的设计和实验能力，让他们能够运用所学知识分别设计并完成过程控制实验和自动化仪表实验。
•提高学生的团队合作和沟通能力，通过设计项目的过程，激发学生的创新潜力。
设计内容过程控制实验设计实验一：温度控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于PID控制算法的温度控制系统。
通过调整控制器的参数，让温度快速稳定在设定值附近，并且能够在温度变化时快速响应和自适应调整。
实验二：流量控制系统设计在该实验中，学生需要设计一个基于比例控制算法的流量控制系统。
通过调整控制器的参数，让流量在设定值附近稳定，并且能够在流量变化时快速响应和自适应调整。
自动化仪表实验设计实验三：温度传感器的实现在该实验中，学生需要实现一个基于热电偶的温度传感器。
通过校准测试，让学生了解测量误差来源和校准方法。
实验四：流量计的实现在该实验中，学生需要实现一个流量计，通过实验测试让学生了解其特性和测量误差来源。
设计方法阶段一：学习基础概念和技术在本阶段，学生需要学习过程控制和自动化仪表的基础概念和技术，包括控制系统、PID控制器、量程、精度等方面的知识。
阶段二：组建设计小组在本阶段，每个小组需要选择一个相对复杂的课程设计内容，进行深入的研究和讨论，拟定初步设计方案。
阶段三：设计与实现在本阶段，学生需要分成小组，负责具体的实验设计与实现。
在设计的过程中，需要充分考虑过程控制和自动化仪表的基本原理和设计要求。
在实现的过程中，需要用到软件工具和实验平台。
阶段四：实验测试与评价在本阶段，学生需要对实验设计进行测试，并记录数据处理结果。
测试过程中需要考虑实验中的各种随机与不确定因素。
过程控制及自动化仪表总结
练习题
一台具有比例积分控制规律的DDZ-III型控制器， 其比例度δ为200%时，稳态输出为5mA。在某瞬 间，输入突然变化了0.5 mA，经过30s后，输出由 5mA变为6mA，试问该控制器的积分时间TI为多 少？
比例积分控制器，列写出PI控制算式。KP =1， TI=2分钟，当输入是幅值为A的阶跃信号时，2分 钟后输出的变化量是多少？
练习题
什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？
练习题
什么是仪表的测量范围及上、下限和量程？彼此 有什么关系？ 用于测量的仪表都有测量范围，测量范围的最 大值和最小值分别称为测量上限和测量下限， 量程是测量上限值和测量下限值的差，用于表 示测量范围的大小。 已知上、下限可以确定量程，但只给出量程则 无法确定仪表的上、下限以及测量范围。
4、简单控制系统
n 了解简单控制系统的结构、组成及作用 n 掌握简单控制系统中被控变量、操纵变量选择的一般 原则 n 了解各种基本控制规律的特点及应用场合 n 掌握控制器正、反作用确定的方法 n 掌握控制器参数工程整定的方法
主要内容
★分析给定的系统 ★制定控制方案 被控对象、被控变量、操纵变量、执行器、控制器 ★画出控制系统的方框图 ★选择执行器的气开、气关 ★选择控制器的控制规律
差压式液位计的工作原理是什么？当测量密闭 有压容器的液位时，差压计的负压室为什么一定 要与气相相连接？
练习题
差压计三阀组的安装示意图如图所示， 它包括两个切断阀和一个平衡阀。 安装三阀组的主 要目的是为了在开 停表时，防止差压计单向受到很大的 静压力，使仪表产生附加误差，甚至 损坏。为此，必须正确地使用三阀组。 具体步骤是：
★选择控制器的正作用、反作用
仪表及自动化-3、常用仪表
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
热电阻温度计是由热电阻（感温元件），显示仪表以及连接 导线所组成。在中、低温区，一般是使用热电阻温度计来进 行温度的测量较为适宜。
热电阻温度计示意图
温度检测及仪表 温度检测常用几类
四、热电阻温度计
测温原理 利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性（电阻温度 效应）来进行温度测量的。 热电阻温度计适用于测量200～+500℃范围内液体、气体、蒸汽及固体表面的温度。
温度检测及仪表 温度检测常用几类
二、压力式温度计 压力式温度计的原理是基于密闭测温系统内蒸发液体 的饱和蒸汽压力和温度之间的变化关系，而进行温度测量的。 当温包感受到温度变化时，密闭系统内饱和蒸汽产生相应的 压力，引起弹性元件曲率的变化，使其自由端产生位移，再 由齿轮放大机构把位移变为指示值，这种温度计具有温包体 积小，反应速度快、灵敏度高、读数直观等特点。
化工仪表及自动化
常用仪表
常用现场仪表
温度检测及仪表 压力检测及仪表 流量检测及仪表 物位检测及仪表 调节阀 开关阀
温度检测及仪表
定义
温度是表示物体冷热程度的物理量，微观上讲是物体 分子热运动的剧烈程度。 温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两 大类。通常来说接触式测温仪表比较简单、可靠，测量精度 较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故 需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温延迟现象， 同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。 非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的， 测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限 的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比 较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界 因素的影响，其测量误差较大。
过程控制与自动化仪表PPT
图1-9 过渡过程品质指标示意图
假定自动控制系统在阶跃输入作用下，被控变量的 变化曲线如上图所示，这是属于衰减振荡的过渡过程
过程控制与自动化仪表
37
五种重要品质指标之一
1. 最大动态偏差或超调量
最大动态偏差是指在过渡过程中，被控变量偏 离稳态值的幅度。在衰减振荡过程中，最大偏差 就是第一个波的峰值。特别是对于一些有约束条 件的系统，如化学反应器的化合物爆炸极限、触 媒烧结温度极限等，都会对最大偏差的允许值有 所限制。
发散震荡过程
X
过程控制与自动化仪表
34
预备知识
○、数学模型的基本概念 一、控制系统的运动微分方程 二、非线性数学模型的线性化
微分方程 传递函数 脉冲响应函数
三、拉氏变换和拉氏反变换 四、传递函数
五、系统方框图和信号流图
六、控制系统传递函数推导举例
11/19/2019 过程控制与自动化仪表
自动化仪表 与
过程控制
1
概念
自动化：机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没
有人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、 信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
电力
过程控制 石油
煤炭
自动化钢铁运动控制Fra bibliotek冶金 化工
过程控制与自动化仪表
2
过程控制
过程控制----泛指石油、化工、电力、冶金、核能
态，这种状态就是静态。
过程控制与自动化仪表
29
动态——被控变量随时间变化的不平衡状态 。
从干扰作用破坏静态平衡，经过控制，直到系统 重新建立平衡，在这一段时间中，整个系统的各个环 节和信号都处于变动状态之中，这种状态叫做动态。
[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表
![[第4讲]-自动化仪表及过程控制-第四章-过程控制仪表](https://img.taocdn.com/s3/m/908249a56529647d272852bc.png)
第四章过程控制仪表⏹本章提要1.过程控制仪表概述2.DDZ-Ⅲ型调节器3.执行器4.可编程控制器⏹授课内容第一节概述✧过程控制仪表---是实现工业生产过程自动化的重要工具，它被广泛地应用于石油、化工等各工业部门。
在自动控制系统中，过程检测仪表将被控变量转换成电信号或气压信号后，除了送至显示仪表进行指示和记录外，还需送到控制仪表进行自动控制，从而实现生产过程的自动化，使被控变量达到预期的要求。
过程控制仪表包括调节器（也叫控制器）、执行器、操作器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
过程控制仪表的分类：●按能源形式分类：液动控制仪表、气动控制仪表和电动控制仪表。
●按结构形式分类：基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等。
[基地式控制仪表]以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构而组成。
基地式控制仪表特点：—般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。
目前常使用的XCT系列动圈式控制仪表和TA系列简易式调节器即属此类仪表。
[单元组合式控制仪表]将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。
使用时可根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。
特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。
它适用于各种企业的自动控制。
广泛使用的单元组合式控制仪表有电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QD2型)。
[组件组装式控制仪表]是一种功能分离、结构组件化的成套仪表(或装置)。
它以模拟器件为主，兼用模拟技术和数字技术。
整套仪表(或装置)在结构上由控制柜和操作台组成，控制柜内安装的是具有各种功能的组件板，采用高密度安装，结构紧凑。
这种控制仪表(或装置)特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大、中型企业的自动控制系统。
化工仪表及自动化之温度检测及仪表
测温 方式
接 触 式 测 温 仪 表
温度计 种类
玻璃液体 温度计 双金属温 度计
压力式温 度计
电阻温度 计
热电偶温 度计
优点
缺点
结构简单、使用方便、测量 容易破损、读数麻烦、一般只
准确、价格低廉
能现场指示 ,不能记录与远传
结构简单、机械强度大、价 精度低、不能离开测量点测量
格低、能记录、报警与自控 ,量程与使用范围均有限
优点：准确度高，稳定性好，测温温区和使用寿命 长，物理化学性能良好，在高温下抗氧化性能好， 适用于氧化和惰性气氛中。
缺点：热电率较小，灵敏度低，高温下机械强度下 降，对污染敏感，贵金属材料昂贵，因此一次性投 资较大。
3、镍铬-镍硅热电偶（K型）
使用量最大的廉金属热电偶，用量为其他热电偶的 总和 正极（KP）的名义化学成分为：Ni:Cr=90:10， 负极（KN）的名义化学化学成分为Ni:Si=97:3。 其使用温度为-50～1000℃。
所产生的热电势数值并无影响。不过必须保证引入线两 端的温度相同。
二、热电偶温度计
3.常用热电偶的种类
工业 上对 热电 极材 料的 要求
在测温范围内其热电性质要稳定,不随时间变化;
在测温范围内要有足够物理、化学稳定性,不易 被氧化或腐蚀;
电阻温度系数要小,电导率要高,组成热电偶后产 生的热电势要大,其值与温度成线性关系或有简单 的函数关系;
汤姆逊电势大小为：
T
eA (T ,T0 )
dT
T0
δ —— 汤姆逊系数，它表示温度为1℃时所产生 的电动势值，它与材料的性质有关。
（3） 热电偶回路的总热电势
EAB ( T ,T0 ) e AB ( T ) eA( T ,T0 ) eAB ( T0 ) eB ( T ,T0 )
自动化仪表与过程控制课程设计
自动化仪表与过程控制课程设计引言自动化是现代科学技术的重要分支之一，是制造业和生产过程中提高企业自动化水平的重要手段。
而在自动化过程中，仪表的作用愈发重要，是自动化控制的重要组成部分。
因此，在工科专业中，自动化仪表与过程控制课程的设计至关重要。
本文将介绍一份适用于大学本科工科专业的自动化仪表与过程控制课程设计，主要针对课程设置、课程内容及教学方法进行说明。
课程设置本课程适用于大学自动化、机电、电子等工科专业及相关专业的本科生。
设置为必修课程。
课时数：64学时，分为48学时的理论课和16学时的实验课。
课程内容第一章仪表基础知识1.1 仪表的定义及分类1.2 量的概念1.3 误差及其类型1.4 仪表的精度1.5 温度补偿技术1.6 信号变换与传输第二章传感器2.1 传感器的概述2.2 压力传感器2.3 温度传感器2.4 液位传感器2.5 光电传感器2.6 传感器的选择和应用第三章过程控制基础3.1 进程控制的基本概念3.2 线性控制系统3.3 非线性控制系统3.4 离散控制系统3.5 工艺数学模型3.6 控制系统的组成要素第四章模拟控制技术4.1 信号的超前/滞后、反向作用及校正4.2 模拟控制系统的组成4.3 PID控制器4.4 模拟控制器的调节4.5 工业过程控制的典型应用第五章数字控制技术5.1 数字控制系统的组成5.2 采样定理及信号处理5.3 数字控制器5.4 数字化控制系统的参数调节5.5 数字化控制器的应用第六章实验6.1 传感器基本实验及性能测试6.2 测量实验6.3 PID控制实验6.4 数字化控制实验教学方法本课程采用理论授课与实验相结合的教学方法。
理论授课重点讲解基础理论知识，注重理论与实际应用的结合，引导学生了解自动化及仪表测控原理，为后续应用理论打下基础。
实验课重点围绕课程内容，从器件的使用、检测及调整、故障分析与处理等角度进行讲解，让学生实际操作并获得实际经验。
在平时教学过程中，老师应设置互动环节，引导学生思考、发问、交流，以达到更好的教学效果。
自动化仪表培训
温度检测中旳远传仪表—— 1、温度变送器
（防爆型铂电阻） 2、平均温度计
（一）概述
各站选用旳是美国罗斯蒙特企业生产旳智能型温度变送器。主要安装在部分阀门
后、进出站等工艺管线上，用以测量油品温度值，温度变送器一般都是垂直安装
在输油管线上。另外，在现场还安装一种温变用于测量站内地温。 有关性能参数： 型号：SQ-PT-Z-80E-0205 精度：±0.1％ 量程±0.1℃ 量程：0----50℃； -10---30℃ 环境温度：-40—85℃ 输出：4—20mA和HART信号 电源：12—42.4Vdc 传感器：PT100，A级，四线制
D sin
D sin
D
2V cos
t t 2 t1 C V cos
C V cos
sin
(
)
C 2 V 2 cos 2
V t (C 2 V 2 cos 2 ) sin C 2tg t
2D
cos
2D
∴ 声波顺流时旳传播时间： T1 = t1+τ
1，构造 压变主要有传感器、信号放大器、模-数转换器、微处理器、数-模转换器、操作 键、显示屏等几部分构成。
2，原理
传感器产生旳信号被信号放大器放大后，经模-数转换器转换成数字信号，在微处理 器中经线性和温度校正后，在经数-模转换器转换成直流4-20mA输出信号。涉及测量元件 旳电子数据和变送器功能参数数据都被存储在两个EEPROM中，经过3个输入调整键直接 在测量点进行参数调整。也能够在数字显示中读取测量成果、故障信息和工作方式。
电源→按MEAS/SOURCE键，选择“SOURCE”→按TC/RTD键两次→按▽键，选择
“Pt100(385)”→按SETUP键→按ENTER键→按▽键，选择“24VDC”→按ENT ER键→
过程控制与自动化仪表
第一章1、不设反馈环节的，称为开环控制系统；设有反馈环节的，称为闭环控制系统。
2、开环控制是最简单的一种控制方式。
它的特点是，仅有从输入益到输出端的前向通路，而没有从输出端到输入端的反馈通路。
3、开环控制系统的特点是：操纵情度取决于组成系统的元器件的精度，因此对元器件的要求比较高。
4、开环控制系统普通是根据经验来设计的。
5、为了实现系统的自动控制,提高控制精度，可以改变控制方法，増加反馈回路来构成闭环控制系统。
6、系统的输岀量通过测量变送元件返回到系统的输入端，并和系统的输入量作比较的过程就称反馈。
7、如果输入量和反馈量相减则称为负反馈；反之若二者相加，则成为正反馈。
8、闭环控制系统的自动控制或者自动调节作用是基于输出信号的负反馈作用而产生的，所以经典控制理论的主要研究对象是负反馈的闭环控制系统，研究目的是得到它的普通规律，从而可以设计岀符合要求的、满足实际需要的、性能指标优良的控制系统。
9、由人工来直接进行的控制称为人工控制。
10、人在控制过程中起到了祖测、比较、判断和控制的作用，而这个调基过程就是n栓测偏差、纠正偏差”的过程。
11、液位变送器代替玻璃管液位计和人眼；控制器代替人脑；调节阀代替人手。
过程控制系统普通由自动化装置及生产装置两部份组成。
生产装置包括：被控对象；自动化装置包括：变送器，控制器，执行器。
12、系统的各种作用虽:①被控变量②设定值③测量值④控制变量⑤扰动量⑥偏差13、在生产过程中,如果要求控制系统使被控变量保持在一个生产指标上不变，或者说要求工艺参数的设定值不变，则将这种控制系统称为定值控制系统。
14、该定值是一个未知变化虽的控制系统称为随动控制系统,又称为自动跟踪系统。
15、程序控制系统的设定直也是变化的，但它是时间的已知函致，即頑定直按一定的时间顺序变化。
16、过程控制系统有两种状态:①系统的稳态②系统的动态。
17、过程控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程称为过程控制系统的过渡过程。
过程控制与自动化仪表
过程控制与自动化仪表1. 引言过程控制与自动化仪表是现代工业生产中不可缺少的一部分，它们在监测、控制和优化工业过程中起着重要的作用。
过程控制与自动化仪表技术的应用可以提高工业生产的效率、质量和安全性，减少人力资源的消耗，实现工业自动化。
本文将介绍过程控制与自动化仪表的基本概念、发展历程以及在工业生产中的应用。
同时还会讨论一些常见的过程控制与自动化仪表的类型和工作原理，以及它们在不同行业中的具体应用案例。
2. 过程控制与自动化仪表基本概念过程控制与自动化仪表是指一系列用于监测、控制和调节工业过程的设备和系统。
它们可以通过测量和分析过程变量，控制工艺参数并实现自动化控制。
通过使用合适的传感器、执行器和控制算法，可以实现对工业过程的精密控制和优化。
过程控制与自动化仪表主要由以下几个组成部分构成：•传感器：用于测量各种物理量，如温度、压力、流量等；•控制器：根据传感器测量值和设定值进行逻辑运算，生成控制信号；•执行器：接收控制信号，并执行相应的动作，如开关、阀门等；•监控系统：用于监视和记录工业过程中的各种参数和状态；•人机界面：提供工业过程的可视化显示和人机交互界面。
3. 过程控制与自动化仪表的发展历程过程控制与自动化仪表的发展可以追溯到工业革命时期。
在工业革命之前，工业生产主要依靠人工操作，效率低下且易出错。
随着机械设备和工业化的发展，工业生产越来越复杂，对自动化控制的需求也越来越迫切。
20世纪初，工程师们开始研究和开发过程控制与自动化仪表技术。
最早的控制系统是基于机械和电气设备的。
随着电子技术的发展，电子仪表逐渐取代了机械仪表，实现了对工业过程更加精确的控制。
到了20世纪中叶，随着计算机技术的进一步发展，数字化控制系统开始应用于工业生产。
数字化控制系统通过采集和处理大量数据，实现了对工业过程的智能化控制，并提高了系统的可靠性和稳定性。
近年来，随着互联网和物联网技术的快速发展，过程控制与自动化仪表也越来越趋向于网络化和智能化。
2024版自动化仪表与过程控制培训教材
01
反馈控制原理
将被控变量的测量值与设定值进 行比较，根据偏差进行调节，使
被控变量稳定在设定值附近。
02
前馈控制原理
根据扰动量的大小和方向，提前 对系统进行调节，以减小或消除
扰动对被控变量的影响。
03
过程控制方法
包括PID控制、模糊控制、神经 网络控制等，根据被控对象的特 点和控制要求选择合适的控制方
制定维护保养计划表
将维护保养内容按照周期进行排列， 形成计划表，方便执行和检查。
明确维护保养内容
包括仪表的清洁、润滑、紧固、调整 以及防腐等。
常见故障类型及诊断方法
01
仪表无指示或指示异常
检查电源、信号线路、传感器 等是否正常，判断是否为仪表
内部故障。
02
仪表控制失灵
检查控制阀门、执行器等是否 正常，判断是否为控制系统故
自动化仪表与过程控制培训教 材
目录
• 自动化仪表概述 • 过程控制基本原理 • 自动化仪表选型与安装 • 过程控制系统设计与实施 • 自动化仪表维护与故障排除
目录
• 过程控制系统优化与升级 • 培训教材编写与使用方法
01
自动化仪表概述
自动化仪表定义与分类
01
自动化仪表定义
02
自动化仪表分类
自动化仪表是一种能够自动完成测量、控制、显示、记录等功能的设 备，广泛应用于各种工业自动化领域。
性能评估模型构建
03
基于数据分析，构建性能评估模型，对系统性能进行量化评估。
优化策略制定及实施效果评估
1 2
瓶颈分析 针对系统性能瓶颈，进行深入剖析，找出制约因 素。
优化方案制定 根据瓶颈分析结果，制定针对性的优化方案。
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
过程控制与自动化仪表
过程控制与自动化仪表简介过程控制是指通过测量与调节技术来实现对工业过程的控制，以达到预定的工艺要求。
而自动化仪表则是过程控制中不可或缺的一部分，它用来测量、记录和控制各种过程变量，为过程控制提供准确的数据与反馈信息。
本文将对过程控制与自动化仪表进行详细介绍。
过程控制过程控制是指对工业过程进行监测与调节，以实现所需的工艺要求。
过程控制可以分为两种类型：开环控制和闭环控制。
开环控制开环控制是一种基本的控制方式，它仅通过设置一组固定的控制参数来实现对工业过程的控制。
开环控制没有反馈机制，因此无法对过程中的变化进行实时调节。
这种控制方式适用于对过程中变化不大的情况，例如温度或压力稳定的控制。
闭环控制闭环控制是一种更为高级的控制方式，它通过测量过程变量并与设定值进行比较，然后根据比较结果进行调整。
闭环控制能够实时监测过程中的变化，并通过反馈机制来调整控制参数，使得过程保持稳定。
这种控制方式适用于对过程变化较大的情况，例如温度、液位或流量等。
自动化仪表自动化仪表是过程控制中的核心设备，用于测量、记录和控制各种过程变量。
自动化仪表通常由传感器、执行器和控制器组成。
传感器传感器是自动化仪表中最基本的部件，用于将物理量转换为电信号。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、液位传感器等。
传感器的选择需要根据需要测量的物理量和工艺要求来确定。
执行器执行器是用于控制过程变量的设备，它根据控制器的指令进行动作。
常见的执行器包括电动阀、电动调节阀、气动执行器等。
执行器的选择需要考虑控制要求、工作环境和应用场景等因素。
控制器控制器是自动化仪表的核心，用于接收传感器的信号并根据设定值进行控制。
常见的控制器有PID控制器、PLC控制器等。
控制器的选择需要根据控制要求和控制策略来确定。
过程控制与自动化仪表的应用领域过程控制与自动化仪表广泛应用于各个工业领域，包括石化、制药、电力、冶金等。
以下是一些典型的应用领域：石化工业在石化工业中，过程控制与自动化仪表用于监测与控制各个工艺单元，例如蒸馏塔、反应器、炉窑等。
(完整版)《自动化仪表与过程控制》课程标准
《自动化仪表与过程控制》课程标准课程代码课程类别专业课程课程类型理实一体课程课程性质必修课程课程学分3学分课程学时48学时修读学期第4学期适用专业电气自动化技术合作开发企业一汽轿车有限公司、长春轨道客车股份有限公司执笔人杨华、陈刚审核人杨华1．课程定位与设计思路1．1课程定位自动化仪表与过程控制课程是电气自动化技术专业的一门专业核心课程，专业必修课程。
本课程的作用是通过学习性的工作任务教学方式，采取情境教学方法培养学生具有相应的构建过程控制系统和综合分析能力。
本课程通过前修课程高等数学、电工基础、传感器与自动检测的学习，将传感器在过程控制系统中应用和电学相关的简单电路知识融合在本课程的教学中，使复杂的理论知识变的简单，便于学生理解和掌握；通过前修课程自动控制系统中反馈控制系统、前馈控制系统等控制方案的学习，应使学生了解自动控制系统方框图的原理，并能进行初步设计。
为后续的生产过程自动控制实训、毕业设计的学习打下必要的理论知识和实践基础。
1．2设计思路整个课程设计一个大的总体项目——电加热锅炉自动控制系统开发与实施。
设计自动化仪表与过程控制系统的认识与描述、检测变送仪表、控制仪表、执行器及安全栅、被控过程的数学模型、简单控制系统的设计、提高控制质量的控制系统、满足特定要求的过程控制系统共计六个教学环节，通过“教、学、做”一体化的教学方法，熟悉过程控制系统组成原理、学会仪表的使用、掌握系统调试方法，综合应用知识与各种方法，最终具备能够分析设计符合各种要求的综合过程控制系统的能力。
学习项目一预计参考学时为4学时，学习项目二预计参考学时为12学时，学习项目三预计参考学时为4学时，学习项目四预计参考学时为12学时。
学习项目五预计参考学时为10学时，学习项目六预计参考学时为6学时。
达到本学习领域的能力培养目标可获3学分。
2．课程目标在掌握过程控制基本理论和常用控制仪表知识的基础上，能熟练地使用与维护常用控制仪表，能熟练地运行与维护常用过程控制系统，较熟练地掌握简单控制系统的开发与组织实施能力。
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组成：
传感器（含敏感元件）：检测仪表中的首要部件， 它直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触）。 感受被测参数的变化，并发出与之相适应的信号 （压力变化、电阻变化等）。
变送器：能输出标准信号的传感器。将敏感元件参 数响应变量转换成便于应用和传送的标准信号。
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机接口 部分仪表（如DDZ-Ⅲ型）采取了先进的安全
防爆措施，能构成本质安全防爆系统，同样 能应用于易燃易爆场合
编
DDZ： DDZ-Ⅰ：电子管式，0~10 mA DC DDZ-Ⅱ：晶体管式，0~10 mA DC DDZ-Ⅲ：集成电路式，4~20 mA DC 传输、放大、变换、测量方便，易与计算机配合使用，
过程控制与自动化仪表
湖南大学电气与信息工程学院 涂春鸣
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1
主要内容
绪论 检测仪表 调节器 执行器和防爆栅 调节对象的特性及实验测定 单回路调节系统设计及调节器参数整定 复杂调节系统
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2
检测仪表主要内容
自动化仪表概述 温度检测仪表 压力检测仪表 流量检测仪表 液位检测仪表 成分分析仪表
便于用力平衡原理构成仪表； 3.灵活，只需在回路中串电阻即可得电压信号。
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DDZ-Ⅲ联络信号特点
零信号和满刻度： 零信号和满刻度分别为4mA和20mA，取 其20%，而不是0mA，便于识别仪表断电、 断线等故障； 采用两线制（将供电电源线与信号传输线合 二为一），节省电缆，布线方便，利于防爆， 称为“活零点”
执行器——根据调节仪表的命令对生产装置 的物料或能量进行控制
辅助单元——完成计算、变换、显示、安全操 作等功能
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5
2.1.2 单元组合式仪表特点
将仪表按其功能分成若干单元 各个单元之间以统一的标准信号相互联系 具有高度的灵活性和通用性，各个单元可以
适当组合，也可与计算机等设备配合，组合 各种复杂的、新型的控制系统 有气动组合仪表和电动单元组合仪表（QDZ 和DDZ仪表）两类
r m100% A
m100%
X
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仪表精度等级
又称准确度级，是按国家统一规定的允许误差大小 划分成的等级。
我国仪表精度等级有：0.001、0.005、0.02、 0.05、0.1、0.2、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、 4.0等。
级数越小，精度（准确度）就越高。 科学实验用的仪表精度等级在0.05级以上；工业检
G 20 100 2 00 0 (10 2 4 )60 0 C0
16
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15
2.1.4 测量误差、真值、精度
测量误差：测量值与真实值之间存在的差别 真值：一个变量本身所具有的真实值，它是
一个理想的概念，一般是无法得到的。 在计算误差时，一般用约定真值或相对真值
来代替。
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约定真值与相对真值
但防爆性能只能是安全火花型防爆，内部设安全单 元 QDZ：20~100kPa，低于1标准大气压 本质安全型防爆，信号传输慢，传输距离短，管线安 装不方便
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9
DDZ-Ⅲ联络信号特点
直流优点： 1. 不受线路感抗影响，易与交流感应干扰区分； 2.不存在相移，不受线路负载性质影响。
电流优点： 1.可远距离传输，不受线路及负载电阻影响； 2.可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力，
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对传感器的三个要求
高准确性，传感器的输出信号与被测参数成 严格的单值函数关系。
高稳定性，不受时间或环境温度变化等因素 的影响。
高灵敏度，被测参数微小变化时，输出量变 化明显。
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DDZ-Ⅲ仪表输出与被测量关系
GG0Gm 1G 60(I4)
G 被测量 0 4mA m 20mA
例：仪表量程200~1000℃，则G0=200 ℃， 对应4mA，Gm=1000 ℃，对应20mA。若仪 表输出I=12mA，被测温度为？
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过程控制发展概况6
气动单元组合仪表（QDZ）
采用140kPa压缩空气为能源，以20～ 100kPa标准统一信号输出
结构简单、价格便宜、性能稳定、工作可靠、 安全防火防爆
特别适用于石油、化工等易燃易爆场合
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过程控制发展概况7
电动单元组合仪表（DDZ）
采用0-10mA 或4-20mA标准统一信号 体积小、重量轻、安装维护方便、便于计算
仪表的读数误差只能是读数与约定真值或相 对真值之差。
△=M-A △——读数绝对误差； M——仪表读数； A——约定真值或相对真值。
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仪表绝对误差与相对误差
绝对误差：在测量范围 内，各读数误差的最大 值。
相对误差：仪表的绝对 误差与真值的百分比。
引用误差：绝对误差与 仪表量程的百分比，去 掉正负号和百分比号， 即为仪表的精度等级。
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智能仪表
自动化仪表及装置向着智能化、数字化、模块化、 高精度化和小型化的方向发展，智能化是最重要的 特点。
与常规仪表相比，智能仪表：
测量精度高 自动校准 自动修正误差 自诊断的能力 允许灵活地改变功能，实现高级控制。
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2.1.3 检测仪表功能及组成
检测：
利用适当的物理转换手段和信号形式的变换，并以数量方 式实现对被测物理量的确切认识。
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3
2.1 自动化仪表概述
自动化仪表概念 单元组合式仪表特点 检测仪表功能、原理性组成 测量误差、真值、精度 零点迁移与量程调整
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4
2.1.1 自动化仪表概念
自动化仪表主要类型
检测仪表——对工艺参数进行测量
调节仪表——调节器，根据测量值与给定值 的偏差，按一定调节规律发出调节命令
测用仪表多在0.1～4.0级，其中校验用的标准表多 为0.1或0.2级，现场用多为0.5～4.0级。
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例题
某压力表刻度0～100kPa，在50kPa处测量值为 49.5kPa，求在50kPa处仪表示值的绝对误差、 相对误差和精度等级？
约定真值：一个接近真值的值，它与真值之 差可忽略不计。
实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多 次的测量值之平均值作为约定真值。
相对真值：指当高一级标准器的误差仅为低 一级的1/3以下时，可认为高一级的标准器 或仪表示值为低一级的相对真值。
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仪表读数误差
读数误差的实质，是仪表读数与被测参数真 实值之差。