第四章显示仪表
热工测量及仪表_第4章_显示仪表
0
xcz--102
刘玉长
1 5
（2）工作原理
根据电磁感应原理，当有mV信号加在动 圈两端时，形成一个闭合回路，便有电流流过 动圈，载流动圈在磁场中将受到电磁场的作 用。根据左手定则，磁力线穿过手心，四指指 向电流方向，拇指就是导体受力方向，这个力 使动圈转动，使动圈转动的力和绑定动圈的张 丝力相等时，动圈停在某一位置，指针指示出 温度的大小。
R调：
热电偶的连接导线有长有短，为保证R总=常数， 调整R调使R外=15Ω
刘玉长
R热敏 与 R并：
R热敏与R并两个电阻是动圈的温度补偿电阻。 因为动圈是铜导线绕制的，当温度升高时，动圈 的电阻值R动就会增加，在电压信号不变的情况 下，I将减小，动圈显示仪表的指针指示会偏低， 此时，R热敏的电阻值也会随着温度自动减
第四章 显示仪表
第一节 概述 第二节 模拟式显示仪表 第三节 数字式显示仪表 第四节 常用显示仪表简介 第五节 仪表防爆知识
刘玉长
第一节 概述
显示仪表：
凡能将生产过程中各种参数进行指示、记录或 累积的仪表。
一、定义
显示仪表是指接收检测元件(包括敏感元件、传 感器、变送器等)输出信号，通过适当的处理和转换， 以易于识别的形式将被测参数表现出来的装置。
刘玉长
热电阻与动圈表配套使用实际连线
调整电阻的作用与大小
1.R1+R11+R连 1=5Ω 2.R2+R12+R连2=5Ω 3.R13+ R连3 = 5Ω
+
U=220v
—
R3
R4
a
动圈表
b
R2 R1 R11
R13
R12
刘玉长
Rt
化工仪表及自动化第四版答案(终极版)
工仪表及自动化 (自制课后答案终极版)1.什么是化工仪表与自动化？它有什么重要意义？答： 化工自动化是化工、 炼油、 食品、 轻工等化工类型生产过程自动化的简称。
在化工设备上， 配备上一些自动化装置， 代替操作人员的部份直接劳动， 使生产在不同程度上自动地进行， 这 种用自动化装置来管理化工生产过程的方法，称为化工自动化。
它的重要意义如下加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。
减轻劳动强度、改善劳动条件。
能够保证生产安全，防止事故发生或者扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人 身安全的目的。
生产过程自动化的实现， 能根本改变劳动方式， 提高工人文化技术水平， 以适应当代信息技术 革命和信息产业革命的需要。
2.化工自动化主要包括哪些内容？答： ①自动检测系统， 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、 指示或者记录的部份 ②自动信号和联锁保护系统， 对某些关键性参数设有自动信号联锁保护装置， 是生产过程中的 一种安全装置③自动控制及自动开停车系统 自动控制系统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。
自动开停车系统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者 自动停车。
④自动控制系统 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 离正常状态时,能自动地调回到规定的数值范围内。
3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？答；开环控制系统不能自动地觉察被控变量的变化情况， 也不能判断控制变量的校正作用是否 适合实际需要。
也就是最本质的区别是闭环控制系统有负反馈。
开环系统中， 被控变量是不反 馈到输入端的。
闭环控制系统可以及时了解被控对象的情况， 有针对性的根据被控变量的变化 情况而改变控制作用的大小和方向，从而使系统的工作状态始终等于或者接近与所希翼的状态。
4. 自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：主要由测量与变送器 、自动控制器、执行器、被控对象组成。
2013第四章第二节数字显示仪表(2013)
反馈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去补偿 检测元件或传感器的非线性，使输入和输出具有线性 关系特性。 Ui f ( X )
U 0 SX U0 U f Ui f ( X ) f ( ) S
X
传感器
Ui
+
ΔU
_
放大器
U0
Uf
非线性反馈 反馈式线性化原理图
驱动器 EPROM 锁存器 A/D转换器
Ux
K分度号热电偶温度测量范围为0~999℃ ，999℃ 时 的热电势为41.237mV，量化单位为：
Δ= 41.237/999=0.04128≈0.0413mV。
为了节省成本，采用三位LED数码管显示温度值，用 个位数数码管的小数点代表0.5 ℃或0.0 ℃。小数点亮 代表0.5 ℃ ；小数点不亮，代表0.0 ℃。当≤0.25 ℃时， 小数点不亮；当大于0.25 ℃ 并小于0.75 ℃ 时，小数 点亮；当≥ 0.75 ℃ 时，进位显示1 ℃。
数字式检测仪表就是以十进制测量数据形式显示测 量结果的检测仪表。测量数据包括测量数字和测量单位 两部分，二者缺一不可。只有数字，没有单位，这样的 数字只有相对意义没有绝对意义。因此，被测量 X 总是 以其测量数字N(十进制数)和测量单位x1表示：
X x1 N
X N x1
测量单位x1，就是N=1所对应的被测量X。例如，压力数 字的单位是Pa，流量数字的单位是m3/h，温度数字的单 位是℃等。
常
把0~1V的模拟电压量化为三位二进制代码，划分量化电平的两 种方法如图所示。(a)图Δ =1/23，量化误差为Δ ；(b)图Δ = （2×1）/（2× 23 -1），量化误差为Δ /2 。
[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。
4第四章 自动控制仪表
双位控制的特点是：控制器只有最大与最小两个输出值， 调节机构只有开与关两个极限位置。
因此，对象中物料量或能量总是处于严重不平衡状态。 也就是说，被控变量总是剧烈振荡，得不到比较平稳的控 制过程。
怎么办？
25
如何克服在双位控制系统中产生持续的等幅振荡过程？？
为了避免这种情况，应该使控制阀的开度(即控制器 的输出值)与被控变量的偏差成比例，根据偏差的大 小，控制阀可以处于不同的位置， 这样就有可能获得与对象负荷相适应的操纵变量，从 而使被控变量趋于稳定，达到平衡状态。
图4-4 具有中间区的双位控制过程
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具有中间区的双位控制过程
当液位y低于下限值 yL时，电磁阀是开的，流体流入贮槽。 由于进入的流体大于流出的流体，故液位上升。 当升至上限值yH时，阀门关闭，流体停止流入。由于此时 槽内流体仍在流出，故液位下降，直到液位值下降到下限 值yL 时，电磁阀再重新开启，液位又开始上升。 图 中上面的曲线是调节机构（或阀位）的输出变化与时 间的关系；
13
Note:
特别注意
控制器总是按照人们事先规定好的某种规律来动作的， 这些规律都是长期生产实践的总结。 控制器可以具有不同的工作原理和各种各样的结构型 式，但是它们的动作规律不外乎几种类型。 在工业自动控制系统中最基本的控制规律有：双位控 制、比例控制、积分控制和微分控制四种，
下面几节将分别叙述这几种基本控制规律及其对过渡 过程的影响。
4
第一节 概论
自动控制仪表（控制器）在自动控制系统中的作用
控制器是自动控制系统中的核心组成部分。
它的作用是将被控变量的测量值与给定值相比较， 产生一定的偏差，控制器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送往 执行器，以实现对被控变量的自动控制。
DCS基本知识第4章
第四章显示与报警控制组态完成后, 系统已经可以按控制组态中设定的方案对过程进行控制。
I/A 提供了与老的模拟仪表相似的操作面板, 而它的操作方法要比老式仪表面板方便得多, 并且还可显示、修改许多可设定参数, 我们把这种显示称为详细显示。
详细显示不是 I/A 中唯一的显示方法, 它只是提供了一种缺省显示操作方法, 让我们做好控制组态后就能进行显示操作。
它的缺点是每次只能显示一块面板。
组显示组态让你可以在一幅屏幕上同时显示最多八块面板。
显示建立和组态则充分发挥了计算机的优越性，你可以把整个生产过程画成流程图, 这样直接在流程图上进行操作就非常直观，而且操作的方法可以由用户自己设计。
在报警方面除提供了缺省的报警显示，用户也可以通过报警组态为操作员提取报警信息通过方便。
在这一章我们要介绍面板显示和操作、组显示组态流程图的建立和组态以及报警显示和组态。
1 面板的显示与操作1.1 Compound & Block 选择从顶部菜单敲击 [Select] 键，就可以进入如图 4 - 1的 Compound & Block 选择画面。
通过这幅画面上可以直接存取 CP 中的 Compounds 和 Blocks 的详细显示。
4－1*左边列出了 CP 中所有 Compounds 名，及它们的 ON/OFF 状态。
ON/OFF 字符后面的数字表示该组合中当前有最高报警级别为该数值的报警。
如果我们是开机后第一次进入这幅画面，由于还没有指定 CP 名，这里会是空白的，没有组合名列表。
*右边列出了当前选定的那个 Compound 中的模块名列表与它们的工作状态，同样有当前最高报警级别的显示。
在 Compound 名没有确定前，这里也是空白。
*中间的对话框提供了搜索和选取 CP，Compound，Block 的方法。
在 CP NAME 对话框中填入一个你想要的 CP 名，这时左边就列出该 CP 下所有的Compound。
第四章 自动控制仪表
B
0
VT
' 1
1 3 VS VB
' ' 2 3
I I I
VB
0
F
输入电路
1 VO1 V B 2 0 i F F R1 R4 R5 1 1 V F Vi VO1 V B 3 2
比例积分控制器
由于积分控制动作缓慢，一般与 比例控制组合使用，这样既能及 时控制，又能消除余差。 比例积分控制规律可表示为：
p K p (e K I edt) 1 K p (e TI
edt)
积分时间TI的物理意义：在阶跃信号作用下，控制器 积分作用的输出等于比例作用的输出所经历的时间。
什么是控制规律？
在分析自动化系统时，偏差采用e=x-z，但在单 独分析控制仪表时，习惯上采用测量值减去给定 值作为偏差。 控制器的输出信号就是控制器送往执行器（常用 气动执行器）的信号p。 所谓控制器的控制规律就是指p与e之间的函数关 系，即
p f (e) f ( z x)
1—自动-软手动-硬手动切换开关；2—双针垂直指示器；3—内给定设定轮； 4—输出指示器；5—硬手动操作杆；6—软手动操作板键；7—外给定指示 灯；8—阀位指示器；9—输出记录指示；10—位号牌；11—输入检测插孔； 12—手动输出插孔
DDZ-Ⅲ型调节器输入电路
R5 R1 Vi
R2
主要作用:
0.4
0.6
0.8
1 Time (sec)
1.2
1.4
1.6
1.8
2
比例控制
第四章 仪容仪表规范
第四章仪容仪表规范清洁、自然、优雅的仪容仪表不仅使您自身感到精神饱满、精力充沛，而且可以使您的客人和同事受到感染。
它是出色服务不可缺少的组成部分。
因此，请在工作时间内严格遵守以下仪容仪表规范：第一条头部保持头发整齐、清洁、光亮、稳重大方，忌个性张扬。
其标准是：无头屑、头垢，不留怪异发型或剃光头，发色保持本人头发的自然色或染成黑色。
男员工头发前不过眉，侧不遮耳，后不盖颈，鬓角不过耳线，不烫发。
女员工头发前不过眉，后不过领，侧不凌乱，碎发梳起，长发盘起，酒店内同岗位员工的头饰须保持一致（从事食品加工工作的员工另有规定），头饰颜色为黑色或咖啡色。
第二条面部保持面容整洁，清新自然。
其标准是：无灰尘，无污垢，无汗渍，鼻毛、耳毛不外露，保持牙齿卫生、无食品残留物，口腔无异味，不佩戴有色眼镜，眼镜框边须简单、朴素、忌夸张。
一线接待部门员工如需要佩戴眼镜，最好佩戴隐形眼镜。
男员工不留胡须。
女员工要化淡妆，不得浓妆艳抹，彩妆颜色要协调自然，口红颜色为红色（浅不过粉红色，深不过朱红色）。
注意对妆容进行检查和及时补妆，不得以残妆示人。
第三条手部保持手部卫生，不留长指甲，不涂抹有色指甲油（从事食品加工工作的员工另有规定）。
其标准是：手部无灰尘、无污垢、无汗渍，指甲长度不超过指尖，指甲缝内无污垢。
第四条身体勤洗澡，保持身体清洁，确保身体无异味。
第五条服装保持制服整洁、合体、美观。
其标准是：制服平整、无破损、无皱褶、无污迹，袖子、裤腿不挽起，扣子齐全、无松动，按规定扣好（男员工着单排扣西装，最下面的一粒扣子不扣；女员工着西装，衣扣全扣上）。
内衣、内裤等不能外露或卷起。
衬衣下摆不能露在裤子或裙子外面。
制服内一般不穿棉毛衫，如需穿着，领圈和袖口不能外露。
衣裤袋内物品不得外露，不得改变工作制服外形。
腰间不挂钥匙链、手机等物品。
第六条鞋袜穿酒店按岗位配发的工鞋，包括皮鞋、布鞋及特殊工种用鞋（酒店未配发工鞋的，同样遵守以下规定）。
鞋子保持清洁，样式简单、无装饰，高度适宜。
安全仪表系统培训教材
安全仪表系统培训教材【正文】安全仪表系统培训教材第一章介绍1.1 培训目的本教材旨在为工作人员提供安全仪表系统的培训知识，使其能够正确操作和维护安全仪表设备，提高工作效率和安全性。
1.2 培训对象本培训教材适用于所有与安全仪表系统相关的工作人员，包括但不限于工程技术人员、操作人员和维护人员。
第二章安全仪表系统概述2.1 安全仪表系统定义安全仪表系统是指用于监控和控制生产过程中各种参数和信号，并及时报警，保障生产运行安全的一套设备和技术。
2.2 安全仪表系统组成安全仪表系统由传感器、控制器、显示仪表、报警系统等组成。
传感器负责采集参数和信号，控制器负责处理数据并进行控制，显示仪表对数据进行展示，报警系统负责提供报警功能。
第三章安全仪表系统操作3.1 安全仪表系统的开机与关机正确的开机和关机操作可以有效地保护安全仪表系统，并延长其使用寿命。
在开机前，应检查仪表系统连接是否正常，确认电源是否稳定。
在关机前，应先关闭控制器和显示仪表，再关闭电源。
3.2 安全仪表系统参数设置根据生产环境和需求，应设置合适的参数，确保系统能够准确监测和控制生产过程中的各项参数。
参数设置包括但不限于传感器量程、报警阈值和控制模式等。
3.3 安全仪表系统数据采集与处理安全仪表系统通过传感器采集生产过程中各种参数和信号，并将其传输给控制器进行处理。
在数据采集过程中，应确保传感器与控制器的连接良好，并对数据进行正确的校验和处理。
第四章安全仪表系统维护4.1 定期检查和保养为确保安全仪表系统的正常运行，应定期进行检查和保养。
检查内容包括传感器的灵敏度、控制器的程序更新、显示仪表的功能测试等。
4.2 故障排除与维修当安全仪表系统出现故障时，应及时进行排查和维修。
故障排除包括检查设备连接、更换损坏的部件等，维修涉及到相关专业知识和技能。
第五章安全仪表系统应用案例5.1 石化行业安全仪表系统应用石化行业生产过程中存在许多危险因素，安全仪表系统的应用可以及时监测和控制温度、压力、液位等参数，保障生产安全。
化工仪表及自动化--第四章 显示仪表
电气测控工程系
化工仪表及自动化
第四章 显示仪表
内容提要
概述
自动化学院 电气测控工程系
模拟式显示仪表
自动电子电位差计 自动电子平衡电桥
数字式显示仪表(自学)
数字式显示仪表的特点及分类 数字式显示仪表的基本组成
新型显示仪表(自学)
无笔、无纸记录仪 虚拟显示仪表
图4-2 电子电位差计原理图
4
第一节 模拟式显示仪表
3.自动电子电位差计的测量桥路
自动化学院 电气测控工程系
图4-3 电位差计测量桥路原理图
图4-2 电子电位差计原理图
（1）冷端温度补偿问题
举例
用镍铬-镍硅热电偶测量温度，其热端温度不变， 而冷端温度从０℃升高到 25℃，这时热电势将降 低１mV，仪表指针会指示偏低。
6
第一节 模拟式显示仪表
（2）量程匹配问题
自动化学院 电气测控工程系
①R2铜电阻 装在仪表后接线板上以 使其和热电偶冷端处于同一温度。 ②下支路限流电阻 R3 它与 R2 配合， 保证了下支路回路的工作电流为 2mA。
③上支路限流电阻R4 把上支路的工 作电流限定在4mA。
④滑线电阻 RP 仪表的示值误差、 记录误差、变差、灵敏度以及仪 图4-4 XW系列电位差计测量桥路原理图 表运行的平滑性等都和滑线电阻 的优劣有关。 R2—冷端补偿铜电阻；RM—量程 电阻；RB—工艺电阻；RP—滑线 ⑤量程电阻RM 决定仪表量程大小的 电阻；R4—终端电阻（限流电 电阻。 阻）；R3—限流电阻；RG—始端 电阻；E—稳压电源1V；I1—上 ⑥始端（下限）电阻RG 大小取决于 支路电流4mA；I2—下支路电流 测量下限的高低。 7 2mA
自动化仪表工程施工及质量验收规范
5·4、 流量取源部件
5.4.6 节流装置在水平和倾斜的管道上安装时，取压口的方位应符合下列 规定： 1 测量气体流量时，在管道的上半部； 2 测量液体流量时，在管 道的下半部与管道的水平中心线成0～45°夹角的范围内； 3 测量蒸汽流 量时，在管道的上半部与管道水平中心线成0～45°夹角的范围内。 5.4.7 孔板或喷嘴采用单独钻孔的角接取压时，应符合下列规定： 1 上、 下游侧取压孔轴线，分别与孔板或喷嘴上、下游侧端面间的距离应等于取 压孔直径的1/2。 2 取压孔的直径宜在4～10mm之间，上、下游侧取压孔的 直径应相等。 3 取压孔的轴线，应与管道的轴线垂直相交。 5.4.8 孔板采用法兰取压时，应符合下列规定： 1 上、下游侧取压孔的轴 线分别与上、下游侧端面间的距离，当β＞0.6和D＜150mm 时，为 25.4±0.5mm；当β≤0.6或β＞0.6， 但150mm≤D≤1000mm时，为 25.4±lmm。2 取压孔的直径宜在6～12mm之间，上、下游侧取压孔的直径 应相等。 3 取压孔的轴线，应与管道的轴线垂直相交。
第二章：术语
2.0.25 气源管道 air piping 为气动仪表提供气源的管道。 2.0.26 仪表线路 instrumentation line 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。 2.0.27 电缆槽cable tray 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。
2.0.28 保护管 protective tube 敷设和保护电线电缆的管子及其连接件。
2.0.29 回路 1oop 在控制系统中，一个或多个相关仪表与功能的组合。 2.0.30 伴热heat tracing 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。 2.0.31 脱脂 degreasing 除去物体表面油污等有机物的作业。 2.0.32 检验 inspection 对产品或过程等实体，进行度量、测量、检查或试 验并将结果与规定要求进行比较以确定每项特性合格情况所进行的活动。
第四章 电动系仪表讲解
图 4 - 13 功率表的错误接法
第三节 功率表
(3)功率表接线方式的正确选择。 功率表有两种不同的连线方式,即电压线圈前接和 电压线圈后接。如下图。
①电压线圈前接法适用于负载电阻远比电流线圈 电阻大得多的情况。
② 电压线圈后接法适用于负载电阻远比电压支路 电阻小得多的情况。
(4)没有游丝，电路接通前，指针可以再任意位置。
(5)不受外界因素的影响，电源电压、温度、外磁 场等。
第四节 频率表、相位表和功率因数表
二、电动系频率表
测量线路如图 4 - 30 所示。
图 4 - 30 电动系频率表测量线路
当频率表接入电压为 U 的被测电路后指针的偏转 角 与两个动圈的关系是
电感 L1，因此流过动圈 B1
的电流 I1滞后于电压 U 一 个角度 ；
而动圈 B2 支路中串联
的是一个纯电阻，因此
电压 U 同相。
I2与
由此可得：
图 4 - 32 单相相位表的测量线路
cos( ) I1 cos( )
cos
I2 cos( )
(4 – 13)
第四节 频率表、相位表和功率因数表
tan
R0 R0
R
2fC0(2fL
1) 2fC
(4 - 12)
第四节 频率表、相位表和功率因数表
上式说明，仪表指针的偏转角 只与频率 f 有关。
指针的偏转可能出现三种情况： (1)停留在标尺中心位置，支路中 R、L、C 串联 电路谐振，被测频率 f 与串联谐振频率 f0 相等。
三相电路无功功率的测量方法很多，这里介绍最 常用的两种。
(1)用三个有功功率表测量(图 4 – 27)
《化工仪表及其自动化》显示仪表
RP—工艺电阻：由于R是手工 绕制的滑线电阻，阻值难以精确 控制，故需要并联一个碳膜电阻， 并使RP// R =90Ω，整体考虑，统 一生产。
RM—量程电阻：通过改变RM 阻值，达到改变三个电阻并联等 效后的结果阻值。
二、自动电子电位差计
附滑线电阻R’同R（材料、阻值、规格） 同种材料，接触电势相抵消（引出导线的用途） 闭合回路内处处等电位，甩掉小辫子； 平行布置，用滚子作触点时，可以形成轨道。
小选择。
动圈表实质是电流表，仪表指针的偏转角
R串
RB
度所限定的电流值，电流一定时，对应于 不同热电偶的不同测温范围所产生的热电
R动 RT
势，只要成比例改变回路电阻R，就能适应
不同量程范围，R串--- 量程调整电阻。
R调
3、动圈是用铜导线绕制而成的，当环境温度升高时，电阻就 增大，在相同毫伏信号输入的情况下，回路内电流将会减少， 仪表的指示值就偏低。因此，也需要进行温度补偿RT//RB。
二、自动电子电位差计
二、自动电子电位差计
为了弥补仪表工作环境温度（T1>0）,而使热电偶少反映出的热 电势（E(T1,0)）。在下支路设置电阻R2（铜电阻）。
R2-温度补偿电阻 ； R3 -限流电阻
二、自动电子电位差计
暂时把R//RP// RM看作一个电阻。为了能使滑线电阻R的滑动全 范围时，对应热电势的变化全范围，需要在上支路设置两个电阻
同时，它的可动部分容易损坏，怕震动，阻尼时间较长，且 不便于实现自动记录。
利用自动电子电位差计来测量电势，就可以克服以上的缺点， 提高测量精度（“电压平衡原理”）。
为了更好地掌握它的结构和工作原理等问题，下面先从手动 电位差计讲起。
人机工程学 第四章 显示控制
简单明了；c、形象直观。
西安工程大学
人机工程学
第一节 显示器的基本概念
• 二、视觉显示器
• 1、仪表显示
• 仪表是显示装置中使用最多的一种显示器, 按其特征分 为两类:
• （1）数字显示型
•
数字显示型仪表的优点是显示读取快, 准确, 可减
动二种，通常指针可动刻度盘不动形式应用较广。
刻度指针式仪表
类型特性
针运动式
指针固定式
数字式显示仪表
读数效率
中
中
好
相对位置确认
好
差
差
调整
好
中
好
跟踪控制
好
中
差
占地面积
大
小
最小
西安工程大学
人机工程学
第二节 仪表显示设计
• 二、刻度指针式显示器的设计 • 1、刻度盘的设计 • ① 刻度盘形状选择 • 刻度盘形状的选择，主要根据显示功能和人的
① 表盘与刻度之间不能有阴影, 若不能避免时, 也要使数 字和刻度不进入阴影区。
② 表盘的刻度处不能太光滑, 不能有反光影响视力的情况。 ③ 表盘玻璃(塑料)不能有反光刺眼现象。 ④ 表盘面与视线要尽量垂直。 ⑤ 以黑色为表盘色, 刻度及数字为白色为最佳。
西安工程大学
人机工程学
第二节 仪表显示设计
西安工程大学
人机工程学
第三节 控制器设计
• ① 形状编码 • 形状编码是将不同用途的控制器，设计成不同的形
状，以此使各控制器彼此之间不易混淆。这是一种 容易被人的视觉特别是触觉辨认的较好的编码方式。 采用用形状编码应注意以下几点： • a）形状、功能相合 • b）形状简单、易于分辨
车间安全仪表管理制度
车间安全仪表管理制度第一章总则为保障车间生产安全、维护职工身体健康，建立和完善车间安全仪表管理制度，规范仪表设备使用和维护，提高生产效率，确保生产过程安全稳定。
本制度是根据国家有关安全法律法规和企业实际情况制定的。
第二章仪表设备的分类1. 根据用途，将车间仪表设备分为以下几类：(1) 测量类仪表：包括温度计、压力表、流量计等；(2) 控制类仪表：包括温度控制仪表、压力控制仪表、液位控制仪表等；(3) 显示类仪表：包括数字显示仪表、指针显示仪表等。
2. 根据使用场所将仪表设备分为以下几类：(1) 车间常温区域：温度在0-40℃的区域；(2) 车间高温区域：温度在40-100℃的区域；(3) 车间低温区域：温度在-10-0℃的区域；(4) 车间潮湿区域：湿度大于85%的区域。
第三章仪表设备的选用1. 根据生产工艺要求，选用适合的仪表设备，并实行定期检查和校准。
2. 对于关键性仪表设备，应选用品质可靠、精度高的产品，确保生产过程的准确性和稳定性。
3. 对于易损件和易磨损件，应备有足够的备件，以免因故障导致生产中断。
第四章仪表设备的安装和维护1. 仪表设备的安装应由专业人员进行，符合相关规范和要求。
2. 定期对仪表设备进行维护保养，确保其正常运行3. 发现仪表设备故障时，应立即停机维修，确保生产过程的安全和稳定。
第五章仪表设备的使用规范1. 对于不熟悉操作的员工，应进行培训，确保其能熟练操作仪表设备。
2. 严禁擅自改动仪表设备参数，必须经过相关部门批准后方可进行。
3. 对于一些关键性仪表设备，操作人员必须持证上岗，确保其操作符合规范和要求。
第六章仪表设备的维修与保养1. 设立专门的维修保养部门，对仪表设备进行定期的维护保养和检查。
2. 严格按照维修保养计划进行操作，确保设备的正常运行。
3. 对于一些易损件和易磨损件，要做好定期更换和维修，以确保设备的寿命。
第七章废弃仪表设备的处理1. 对于废弃的仪表设备，应统一进行分类运送和处理。
化工仪表及自动化课后习题答案第四
第一章，自动控制系统1、化工自动化主要包括哪些内容。
自动检测，自动保护，自动操纵和自动控制等。
2、闭环控制系统与开环控制系统的区别。
闭环控制系统有负反馈，开环系统中被控变量是不反馈到输入端的。
3、自动控制系统主要有哪些环节组成。
自动化装置及被控对象。
4、什么是负反馈，负反馈在自动控制系统中的意义。
这种把系统的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的做法叫做反馈，当反馈信号取负值时叫负反馈。
5、自动控制系统分类。
定值控制系统，随动控制系统，程序控制系统6、自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有及影响因素。
最大偏差，衰减比，余差，过渡时间，振荡周期对象的性质，主要包括换热器的负荷大小，换热器的结构、尺寸、材质等，换热器内的换热情况、散热情况及结垢程度等。
7、什么是静态和动态。
当进入被控对象的量和流出对象的量相等时处于静态。
从干扰发生开始，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，所以这种状态叫做动态。
第二章，过程特性及其数学模型1、什么是对象特征，为什么要研究它。
1/9对象输入量与输出量之间的关系系统的控制质量与组成系统的每一个环节的特性都有密切的关系。
特别是被控对象的特性对控制质量的影响很大。
2、建立对象的数学模型有哪两类机理建模：根据对象或生产过程的内部机理，列写出各种有关的平衡方程，从而获取对象的数学模型。
实验建模：用实验的方法来研究对象的特性，对实验得到的数据或曲线再加以必要的数据处理，使之转化为描述对象特性的数学模型。
混合建模：将机理建模和实验建模结合起来的，先由机理分析的方法提供数学模型的结构形式，然后对其中某些未知的或不确定的参数利用实测的方法给予确定。
3、反映对象特性的参数有哪些。
各有什么物理意义。
它们对自动控制系统有什么影响。
放大系数K：对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比。
对象的放大系数K越大，就表示对象的输入量有一定变化时对输出量的影响越大。
第四章显示仪表
动＋R
＝常数
K
达到对R动温度补偿之目的。也就保证了R总＝常数
一定的Et便对应一定的弧长L。
R串量程电阻，确定仪表的
R动
R串
量程。 R内
RT RB
• 二、XCZ-102型动圈式仪表
– 与热电阻配套使用 1、线路图和方块图 （1）线路图 组成
• 直流电源 • 动圈仪表 • 不平衡电桥
（2）方块图
t
热电阻
L K Et R总
只有当 R总 =常数时
L＝f ( Et )
R 总＝R内＋R 外
R内采取对动圈的温度补偿,使其为常数；
R外规定＝15 目的是使 R总 =常数。
事实上在实际测量中，很难办到，主要原因有3个
（1） 动圈受温度的影响不可能完全补偿. R内
（2） 热电偶阻值将随被测温度变化而变化。
例如 1米 铂铑－铂热电偶 100℃ R 热 = 1.276
ek (25) 1mv
补偿电压与冷端电压正好相等，相互抵消。 ΔU＝EK－（UAC＋UBC）＝ek ( t) - ek (25) －UAC＋ Δ UBC
ek (t)－UAC 实现冷端温度补偿。
第三节、自动电子平衡电桥
动圈仪XCZ－102与热电阻配套使用，组成测 温系统（即热电阻温度计），虽然能进行远传指 示，但不具有自动记录的功能，且测量精度也不 高，为了满足生产上测量精度及需要记录的要求， 在工业生产中广泛使用电子自动平衡电桥。
当Et＝－10 mv 时，指针应指在最左端
UAC＝UAB－UBC＝I1RG－I2R2＝－10 mv
R
G＝
2
5.33－10＝0.165（） 4
R3＝500－5.33＝494.67（Ω）
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第二节
模拟式显示仪表
一、动圈式显示仪表(XCZ-101、XCZ-102)
动圈式仪表可以与热电偶、热电阻等测量工具配合作为温 度显示和控制用，也可以与其他变送器配合，用来测量、控制 其它参数。 当测量电信号流过 1.动圈式仪表的作用原理 动圈时，动圈在磁 张丝 场中受力转动，装 在动圈(绝缘层的 细铜线)上的指针 即可在刻度标尺上 指示出毫伏或温度 数值。
用可逆电机和一套机 械传动结构代替人手 进行电压平衡操作； 用放大器代替了检流 计来检测不平衡电压 并控制可逆电机的工 作。
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★ 自动电子电位差计的测量桥路
▲ 冷端温度补偿问题 R2来实现
▲ 量程匹配问题
RM—量程电阻 R3—下支路限流电阻 R4—上支路限流电阻 RG—下限电阻
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二、自动平衡式显示仪表
非线性补偿电路：
•
•
许多检测元件（如热电偶、节流元件）具有非线性特性； 用来补偿输入信号和被测参数之间的非线性关系，使显示 值与被测参数之间呈线性关系。
非线性 被测参数 输入信号 非线性 显示值
线性
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模数转换（A/D转换）：
•
•
A/D转换是数字式显示仪表的重要组成部分，主要任务是使 连续变化的模拟量转换成与其成比例的断续变化的脉冲数字 量。 A/D转换电路常见的有双积分型、脉冲宽度调制型、电压/频 率转换型和逐次比较型。 对被测量信号进行量纲的转换，使仪表能以工程量值形式 （如温度、压力等）显示被测参数的大小。 例如，某装置被测温度为1000℃，经A/D转换出1250个脉冲； 温度为1500℃时，输出1875个脉冲。需要将1250→1000； 1875 →1500，要设置一个标度变换环节。 常用发光二极管显示器(LED)和液晶显示器(LCD)等。
数 据 输 入
多 路 切 换 时钟 网络接口或 通讯接口 前置放 大器 A/D转 换
键盘
打印机
• 微处理器CPU：对输入的数据信号进行处理，如非线性补
偿、标度变换零点校正、下限报警和数据传输控制等。
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第四章 显示仪表
第一节 概述 第二节 模拟式显示仪表
第三节 数字式显示仪表
第四节 屏幕显示仪表Biblioteka 1第一节概述
显示仪表接受检测元件、变送器或传感器送来 的信号，然后经过测量线路和显示装置，对被测变 量予以指示、记录、或字、符、图象显示。
显示仪表 模拟式显示仪表
数字式显示仪表 屏幕显示仪表
2
★模拟式显示仪表： 以指针或记录笔的角位移或线位移来模拟显示被测参数连 续变化的情况的仪表，这类仪表的特点是测量速度较慢，精度 低，难以准确读数，但是结构简单，工作可靠，价廉，能直观 反映被测量变量的变化趋势，因而在工业生产中仍然在大量使 用。 ★数字式仪表： 直接以数字形式显示被测变量，其测量速度快，精度高， 读数直观准确，并且可以配以自动打印，便于和计算机等数字 化装置直接配套使用。 ★屏幕显示仪表 与计算机联用的新型显示装置，可以把生产过程中的工艺 参数以文字、符号和图形等形式在屏幕上显示出来，它具有模拟 和数字显示仪表两者的功能，并且具有计算机大存储量的记录能 力和快速处理能力，是计算机检测和控制系统中必不可少的装 置，其应用领域正在不断扩大，是未来控制系统的发展方向。 3
当测温点温度升高时，Rt增大:
R2 R4 R3 (R0 Rt )
在cd间产生电压Ucd，其大小与Rt有关。被测温度越大，桥路 输出的不平衡电压越大，动圈指针的偏转就越大。这样，就可 以根据不平衡电压的大小来测温度。 9
三线制外接调整电阻
★ 三线制接法就是从电阻引出三根 导线，其中两根分别接入桥路的 两个相邻桥臂上，第三根与稳压 电源的负极相连。 ★为了克服连接导线长短不同而引 起的测量误差，一般规定每根连 接导线的电阻值为5 Ω； 实际使用时，若每根连接导线的 电阻不足5 Ω，需用外接调整电 阻来不足。
5
3.动圈的温度补偿
由于动圈本身是铜导线绕制成的，当环境温度升高时，电 阻就增大，在相同的毫伏信号输入的情况下，回路内电流将会 减少，仪表的指示值就偏低，所以需要进行温度补偿。RT是具 有负的温度系数的热敏电阻（热敏电阻一般是半导体材料制成 的，而且大多数半导体热敏电阻具有负的温度系数）。
RT
T
R T Ae
r1 R3 R2 R3 Rt
经整理可得：
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二、自动平衡式显示仪表
2.自动电子平衡电桥与自动电子电位差计的比较
相同处
与这两种仪表配套的测温元件（热电偶、热电阻）在外形结构上十分 相似。 仪表的外形及其组成：如放大器、可逆电机、同步电机及指示记录部 分都是完全相同的。
不同处
输入信号不同 作用原理不同 冷端补偿 测温元件与测量桥路连接方式不同
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第三节
一、数显仪表的分类
1.按输入信号的形式分：
数字式显示仪表
电压型 频率型 电压 电流 频率 脉冲 开关信号
2.按输入信号的点数划分 ：单点和多点 3.按显示位数划分：三位半或几位半等 4.按功能分：数字显示仪，数字显示报警仪等
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二、数显仪表的基本组成
组成：前置放大器、模数转换、非线性补偿、标度变换 以及显示装置等部分。
4
2.外接电阻和外接调整电阻
R调
R铜
动圈式
R补
热 电 偶
R 总 R内 R 外
R外 R热 R补 R铜 R调
在测量时，应让回路电流和热电势有关，R总应保持
不变。在动圈仪表进行测量时，采用规定外线电阻数值 来解决这个问题。配热电偶的动圈仪表统一规定R外为 15Ω，此值标注在仪表面板上，为了达到此目的需要常 改变R调使得R外等于规定值
+ R R串 mV 信 号 RB RT RK
R内 R动
RB
RT
R动 RK t
7
-
4.配热电阻的动圈仪表
•
不平衡电桥 三线制外接调整电阻
•
8
不平衡电桥
作用：完成由电阻到电压信号的 转换。然后再与动圈测量 机构相配合。 在t0时，电桥处于平衡，即动圈 表G中无电流通过，则
R2 R4 R3 ( R0 Rt 0 )
T
1 RT
B
dR T dT
B T
2
T
6
3.动圈式的温度补偿
单靠RT不能对动圈电阻R动进行很好的补偿效果，全国统一采 用一只50Ω的锰铜电阻RB与RT并联，使得并联电阻Rk（RT//RB） 随温度近似为线性关系。 R串是一个改变量程的电阻。当测量大信号时，使流过动圈的 电流减小，保证满刻度时电流不变，扩大测量范围。
记录打印 被测 参数
检测 元件
变送 器
前置 放大
非线 性补 偿
A/D转
换
标度 变换
数字显示 报警系统 数据输出
信号的采集部分
数字仪表部分
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前置放大器：
•
•
输入信号有时很小（如热电偶），必须经放大电路放大至 伏级电压幅度才能供A/D转换电路工作； 有时输入信号夹带干扰信号，因此也可以在前置放大电路 中加一些滤波电路来抑制干扰影响。
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标度变换：
•
数字显示：
第四节
屏幕显示
以微处理器CPU为核心； 采用液晶显示仪表，直接把记录信号转换成数字信号后，送 到随机存储器中保存，并在大屏液晶显示屏上加以显示； 必要时，可以把记录的数据传输到打字机或控制网络中，以 实现网络化监测、监控。
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屏幕显示仪表的原理和组成框图
RAM ROM 液晶 显示 CPU微处理器
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二、自动平衡式显示仪表
分类
电子电位差计 电子平衡电桥
1.电子电位差计
凡是能转换成毫伏级直流电 压信号的工艺变量都能用它来测 量。 ★ 手动电位差计工作原理： 将被测电势与已知电位差进 行比较，当两者之差为零（即达 到平衡）时，被测电势就等于已 知的电位差，故称为平衡原理。
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★自动电子电位差计 的工作原理
2.电子平衡电桥 对于能转换成电阻值的各种 变量显示记录。 当温度在量程起点，即Rt最 小时，触点B在滑线电阻最左端。 根据电桥平衡条件，有
R3 ( Rt 0 R P ) R2 R4
当温度升高后，由于Rt增大，要 使电桥平衡，B点必右移，有
R 3 ( R t 0 R t R P r1 ) R 2 ( R 4 r1 )