工业自动化仪表与系统.pptx
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最新化工仪表及自动化第1章自动控制系统概述ppt课件
设定值：工艺参数所要求 保持的数值
偏 差：被控变量的设定 值与实际值之差
负反馈：将被控变量送回 输入端并与输入变量相减
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
加热炉的温度控制系统
TT
TC
被加热原料
T 出口温度
燃料油
被控对象：加热炉 被控变量：物料出口温度 操纵变量：燃料油流量 扰动： 原料温度、燃料油热值等
修饰词
差 比（分数）
低 中间 积分、累积
R=R+I
安全
高
后继字母 功能
报警 Alarm 控制（调节）Control
检测元件
指示 Indicate 自动-手动操作器
灯 Lamp
积分、累积 记录或打印 Record 开关、联锁 传送 Transfer 阀、挡板、百叶窗 套管 继动器或计算器 驱动、执行或未分类的终端执行机构
人工操作与自动控制比较图
图1-2 人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
图1-3 液位自动控制系统图
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
自动控制系统的组成
测被量元控件对与象变送器
自动化装置 组 成 控制器
被控对象
自动控制器 执行器执行检器测变送
自动化装置
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
表1-2 被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
被测变量
分析 Analyze
电导率Conductivity 密度 电压 流量 Flow 电流 Current Intensity 时间或时间程序 物位 Level 水分或湿度 压力或真空 Press 数量或件数 放射性 Radioactivity 速度或频率 温度 Temperature 黏度 力 供选用 位置
偏 差：被控变量的设定 值与实际值之差
负反馈：将被控变量送回 输入端并与输入变量相减
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
加热炉的温度控制系统
TT
TC
被加热原料
T 出口温度
燃料油
被控对象：加热炉 被控变量：物料出口温度 操纵变量：燃料油流量 扰动： 原料温度、燃料油热值等
修饰词
差 比（分数）
低 中间 积分、累积
R=R+I
安全
高
后继字母 功能
报警 Alarm 控制（调节）Control
检测元件
指示 Indicate 自动-手动操作器
灯 Lamp
积分、累积 记录或打印 Record 开关、联锁 传送 Transfer 阀、挡板、百叶窗 套管 继动器或计算器 驱动、执行或未分类的终端执行机构
人工操作与自动控制比较图
图1-2 人工操作图
控制速度和精度不能满足大型 现代化生产的需要
图1-3 液位自动控制系统图
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
自动控制系统的组成
测被量元控件对与象变送器
自动化装置 组 成 控制器
被控对象
自动控制器 执行器执行检器测变送
自动化装置
第二节 自动控制系统的基本组成及表示形式
表1-2 被测变量和仪表功能的字母代号
第一位字母
被测变量
分析 Analyze
电导率Conductivity 密度 电压 流量 Flow 电流 Current Intensity 时间或时间程序 物位 Level 水分或湿度 压力或真空 Press 数量或件数 放射性 Radioactivity 速度或频率 温度 Temperature 黏度 力 供选用 位置
2024版化工仪表及自动化ppt课件
THANKS
感谢您的观看
确定安装位置和方式，准 备好安装工具和材料。
安装完成后，进行调试和 校验，确保仪表正常工作。
化工仪表的维护与保养
01
日常维护
02
保持仪表清洁，定期清理灰尘和污垢。
03
定期检查仪表的接线是否松动或损坏，及时进行紧 固或更换。
化工仪表的维护与保养
• 定期检查仪表的测量准确性和稳定性，发现问题及时处理。
文档齐全
保留完整的系统设计文档 和实施记录，便于后期维 护和升级。
培训操作人员
对操作人员进行专业培训， 确保他们熟练掌握系统操 作和维护技能。
自动化控制系统的优化与改进
控制算法优化
针对特定应用场景，优化控制算法以提高控 制精度和响应速度。
系统结构优化
改进系统结构，提高系统稳定性和可靠性。
自动化控制系统的优化与改进
分类
根据测量原理和使用功能，化工仪 表可分为温度仪表、压力仪表、流 量仪表、物位仪表、分析仪表等。
化工仪表的发展历程
01
02
03
早期阶段
以机械式仪表为主，如压 力表、温度计等。
中期阶段
随着电子技术的发展，出 现了电子式仪表，如电子 电位差计、电子温度计等。
现代阶段
随着计算机技术和自动化 技术的发展，化工仪表向 智能化、网络化、集成化 方向发展。
化方向发展。
02
自动化基础知识
自动化的概念与原理
自动化的定义
指机器设备、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。
自动化的原理
采用各种检测仪表对工艺参数进行测量，将测量结果送入控制 器与给定值比较得到偏差，按一定规律（算法）产生控制作用， 通过执行器对被控对象（如阀门开度）进行控制，使工艺参数 稳定在给定值上。
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
工业自动化仪表(工业生产用仪表)
罗克韦尔、ABB、施耐德电气、霍尼韦尔、艾默生等国际巨头都在全球包括中国市场大力推广自己的综合解 决方案。而原来的元器件供应商、DCS厂商都不得不推出针对性的解决方案，以便将自己的产品也一起打包进去。
“针对客户的需求，大家都在打不同的大大小小的包，但实际上这只是中国市场现阶段的特点。”图尔克中 国运营总监李泓说，“在德国和美国市场，图尔克能够以专业的元件供应商身份活得很好。”
种类
工业仪表虽然种类繁多，但都基于平衡原理，包括力平衡、力矩平衡和电平衡等。仪表的感受部分—传感器 将被测参数(如温度、压力、流量等)，经变送器转换成容易放大的测量量(如电压量、电流量和机械量等)，再经 过放大。放大后的量值，一部分传入显示部件，一部分经反馈部件与测量量进行比较，以达到平衡的目的。
与此同时，相关技术的发展为自动化产业的升级提供了技术保证。业内巨头们则早已依靠其技术和产业优势， 推出了各具特色的平台理念。西门子自动化与驱动集团推出的全集成自动化（TIA）理念，是近年来西门子A&D在 自动化领域的一个核心理念和主要特色。在TIA为核心的解决方案中，西门子目前所提供的8万多种产品涵盖了整 个过程自动化领域、制造自动化领域，输配电、智能楼宇领域，TIA集高度的集成统一性和前所未有的开放性于 一身，标准化的网络体系结构，统一的编程组态环境和高度一致的数据集成，成功地实现了整个自动化系统在生 产过程的水平和垂直方向上的集成。
到了30年代末和40年代初，出现了气动仪表，并使用了统一的压力信号，遂有了带远程发送器的仪器。它能 在远距离外的二次仪表上重现读数，从而能集中在中心控制室进行检测、记录和控制。50年代又出现电动式的动 圈式毫伏计、电子电位差计电气机械式调节器和整套的电子管调节仪表。
80年代出现的组装式电子综合控制装置，将仪表和生产自动控制系统有机地结合在了一起。工业仪表的发展 促进工业生产的自动化，已成为工业生产中不可缺少的自动化工具。
“针对客户的需求，大家都在打不同的大大小小的包，但实际上这只是中国市场现阶段的特点。”图尔克中 国运营总监李泓说，“在德国和美国市场，图尔克能够以专业的元件供应商身份活得很好。”
种类
工业仪表虽然种类繁多，但都基于平衡原理，包括力平衡、力矩平衡和电平衡等。仪表的感受部分—传感器 将被测参数(如温度、压力、流量等)，经变送器转换成容易放大的测量量(如电压量、电流量和机械量等)，再经 过放大。放大后的量值，一部分传入显示部件，一部分经反馈部件与测量量进行比较，以达到平衡的目的。
与此同时，相关技术的发展为自动化产业的升级提供了技术保证。业内巨头们则早已依靠其技术和产业优势， 推出了各具特色的平台理念。西门子自动化与驱动集团推出的全集成自动化（TIA）理念，是近年来西门子A&D在 自动化领域的一个核心理念和主要特色。在TIA为核心的解决方案中，西门子目前所提供的8万多种产品涵盖了整 个过程自动化领域、制造自动化领域，输配电、智能楼宇领域，TIA集高度的集成统一性和前所未有的开放性于 一身，标准化的网络体系结构，统一的编程组态环境和高度一致的数据集成，成功地实现了整个自动化系统在生 产过程的水平和垂直方向上的集成。
到了30年代末和40年代初，出现了气动仪表，并使用了统一的压力信号，遂有了带远程发送器的仪器。它能 在远距离外的二次仪表上重现读数，从而能集中在中心控制室进行检测、记录和控制。50年代又出现电动式的动 圈式毫伏计、电子电位差计电气机械式调节器和整套的电子管调节仪表。
80年代出现的组装式电子综合控制装置，将仪表和生产自动控制系统有机地结合在了一起。工业仪表的发展 促进工业生产的自动化，已成为工业生产中不可缺少的自动化工具。
一)工业自动化仪表及控制系统
一）工业自动化仪表及控制系统1、主控系统（1）全开放式管、控一体化系统（TCS）；年需100套。
（2）现场总线控制系统（FCS）；年需500套。
（3）低成本分散控制系统（DCS）；年需1000套以上。
2、智能变送器系列；年需10万台（件）智能压力、差压、温度、流量、物位变送器，主要用于TCS及FCS系统。
3、智能执行器系列；年需5万台（件）；智能阀门定位器，智能电动执行机构，智能电/液执行机构。
4、特种检测仪表系列；年需50万台（件）（1）复合参数温度计；（2）高精度液体密度计（用于油码头）；（3）非园截面管道气体流量计；（4）高精度大口径双转子流量计；（5）大口径、耐高温涡街流量计；（6）插入式电磁流量计；（7）标准表法气体流量计校验装置系列；（8）小型活塞式油流在线标定装置系列；（9）气液流量开关装置系列；（10）两相/多相流量装置系列；（11）本质安全防爆检测仪表系列；（12）高温（低温）、高粘度、强腐蚀体系检测仪表系列；（13）冶金专用测力装置系列5、特种执行器，调节阀系列；年需50万台（件）（1）快速电动执行机构系列；（2）防爆电液执行器系列；（3）核电站专用执行器系列；（4）高温、高压差调节阀系列；（5）快速切断调节阀系列；（6）耐腐蚀和防爆节阀系列；（7）大口径、大功率调节阀系列；（8）特种球阀、蝶阀、闸阀。
6、主控系统其它关键配套设备，年需数万台（件）（1）主控系统通信配套系列设备；（2）主控系统记录设备系列；（3）新型连锁保护装置系列；（4）远程诊断系统装置系列；（5）智能数字显示调节器系列；7、大型工程装置自动化分析系统；年需上千套（1）转炉煤气回收分析系统（年需20套）；（2）工业锅炉水、汽分析系统（年需500套）；（3）煤气发生分析系统（年需100套）；（4）水泥窑尾气分析系统（年需200套）；（5）30万吨乙烯装置分析系统（年需20套）；（6）30万吨合成氨分析系统（年需20套）；（7）大型电除尘器采样、分析系统（年需50套）。
工业自动化仪表与系统PPT文档47页
工业自动化仪表与系统
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
51、 天 下 之 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
谢谢！
51、 天 下 之 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
“仪表与自动控制系统”PPT教案课件
量
处理并将之转换为一个开关信号。 故障现象及处理方法：发生误报警，主要原因是
由于该音叉液位开关采用220伏供电电源失电造
成。处理方法是检查音叉液位开关供电电源。
物位测量仪表
3、振动式物位开关
功能：用于固体罐中高低料位的显示和检测。
原理：振动棒是一个机械共振系统，它由一个电子线路进
位 行激励并保持共振，被测介质达到并部分覆盖住探头时，
流量测量仪表
3、电磁流量计 功能：用于导电液体流量测量。 原理：在传感器内部有磁线圈，通电后产生磁场，导电液体在 磁场中做切割磁力线运动，在垂直于磁场及流速的方向上产生 电动势，其大小与流速成正比。经放大转换成开关信号和标准 电信号输出。 故障现象及处理方法： （1）现象：管道中无流量，但显示不为0。主要原因：管道 空管造成。解决方法：将管道充满液体。 （2）现象：流量计显示的瞬时流量与工控机显示的数据不同。 主要原因：流量计的量程与工控机量程设置不同。解决方法： 更改流量计或工控机的量程使其数值一致。 （3）现象：管道中有流量，但显示为0。主要原因：传感器 电极附着层过厚。解决方法：将传感器电极上的附着物清除。
流量计标校装置
物位测量仪表
物位测量仪表在配制站、注入站、中转站、联 合站中具有非常重要的作用。应用物位测量仪表能 够准确的监测液位、油水界面，为正常生产提供可 靠依据，减轻工人的劳动强度，因此物位测量仪表 一直受到人们的普遍重视。
物位测量分为位式测量和连续测量 位式测量是物位达到某一高度时，仪表发出信 号，这个物位高度被确定为一个固定的检测点，并 被转换为开关信号。 连续测量用于指示在某一范围内的任意检测点。
泵，另有一个控制液位下限用于停止排污泵。注
意事项是在浮动开关所波及到的位置不能有障碍
工业自动化仪表与系统47页PPT
工业自动化仪表与系统
41、实际上，我们பைடு நூலகம்要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
Thank you
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
41、实际上，我们பைடு நூலகம்要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
Thank you
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
自动化仪表培训(全)ppt课件
⑤ 精度高 计量级：±1mm，±0.5mm，特殊的可达±0.1mm
罐区管理级：±3mm
一般控制级：±5mm，±10mm
⑥ 分辩率高 计量级：1mm，0.1mm
工业级：10～20mm
说明：目前雷达液位计的测量范围为： 0～20m， 0～35m （E+H）， 0～
40m
整理版课件
18
四、音叉液位开关
4、雷达液位计的基本设置 ① 基本设定 ② 安全设置 ③ 输出 ④ 显示
整理版课件
17
5、雷达液位计的特点
① 测量部分无位移、无传动部件。
② 与介质不直接接触。
③ 测量不受温度、压力、蒸汽、烟雾、粉尘的限制，适用于 粘度大、有毒、 有腐蚀性介质的液位测量。
④ 使用、维护费用低。
D sin C V cos
声波在流体中逆流传时播间：
t2
L C Vp
D sin C V cos
t
t2
用的场合不同可以分为普通压力表和耐震压力表等。乌首站管线主要使用1.5 级全不锈钢压力弹簧管压力表和耐震全不锈钢压力弹簧管压力表两种。
（二）工作原理 压力表弹簧管在压力和真空作用下，产生弹性变形引起管端位移，其位移
通过机械传动机构进行放大，传递给指示装置，再由指针在刻有法定计量单 位的分度盘上指出被测压力或真空量值。
整理版课件
8
（三）使用中注意事项
1、在测量范围内,示值误差,不应大于允许误差,（允许误差 =±精度×量程 ％ ）。
2、在测量范围内，回程误差应不大于允许误差绝对值。 3、轻敲位移，轻敲表壳后,指针示值变动量应不大允许误差绝对值的1/2。 4、外观： （1） 压力表的零部件装配应牢固,无松动现象。 （2）压力表安全孔上应有防尘装置，当发现防尘橡胶盖脱落时要重新安好。 （3）压力表按其所测量介质不同,在压力表上应有下表中规定的色标,并注名特
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液动仪表
2、信号类型分类
模拟式
特点：线路较简单，操作方便，价格较低，在设计、 制造、使用上有较成熟的经验。
数字式
特点：以微型计算机为核心，功能完善，性能优越， 编程灵活。
3、结构分类
基地式控制仪表
以指示、记录为主体，附加控制机构组成。
单元组合式控制仪表
根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使用 要求，将整套仪表划分成独立实现某种功能的若干 单元，各单元之间用统一的标准信号来联系。
包括主机电路、过程输入通道、过程输出通 道、人机联系部分和通信部件等。
单回路数字控制器
单回路数字控制器简介
概述
单回路数字控制器是以微处理机为核心， 接收和输出都可以是4~20mA DC标准的、 连续的电模拟量信号；内部处理信号为数字 量，可由用户编制程序，可组成多种控制规 律的一种数字式过程控制装置。
组装式综合控制装置ห้องสมุดไป่ตู้
在单元组合仪表的基础上发展起来的一种功能分 离、结构组件化的成套仪表装置。
集散控制系统
计算机控制装置。特点“集中管理、分散控制。
现场总线控制系统
全分布式的新型控制网络，特点”结构网络化和 全分散性，系统的开放性，现场仪表的互可操作性 和功能自治性，以及对环境的适应性。
二、常用工业自动化仪表的工作原 理
积分时间TI是一个常数，它可以用来表示积分速度的大小和积分作用的强弱。 ３．比例微分调节
比例微分的输出与输入信号的关系为：
y
Kpe
KpTD
de dt
通常称微分控制为“超前控制”。比例微分输出的大小与偏差变化速度及微分时间Ｔ Ｄ成正比。微分作用的强弱用微分时间来衡量。微分时间越长，微分作用越强。
（2）数字调节器
DDZ-Ⅲ型电动单元调节器
是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的 1～5V直流测量信号作为输入信号，与1～5V直流设定信号相比 较得到偏差信号，然后对此信号进行PID运算后，输出1～5V或 4～20mA直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。
整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全栅， 实现控制室与危险场所之间的能量限制和隔离。
上与偏差成比例地变化）
２．比例积分调节
比例积分作用的数学表达式为：
y Kp(e 1
t
edt)
TI 0
只要存在偏差，积分控制器的输出就会不断地随时间积分而增大，只有当偏差为零时，
控制器才会停止积分，保持在一定的输出值不变。
积分作用的一个重要优点是能够消除余差， TI：积分时间，积分时间是指在阶跃信号作 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。
有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具
有双向无平衡无扰动特性，提高了控制器的操作性能。这是因为 在自动与软手动之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不 变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。
采用国际标准信号制，现场传输信号为4～20mA直流电流， 控制室联络信号为1～5V直流电压，信号电流和电压的转换电阻 为250Ω。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断 线等故障。信号传输采用电流传送-电压接受的并联方式，即进出 控制室的传输信号为直流电流信号（4～20mA），将此电流信 号转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。
比较环节 将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器是在
输入电路中进行电压或电流信号的比较。 反馈环节
控制器的PID控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过 电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。 放大器
放大器实质上是一个稳态增益很大的比例环节。在电动控制器中可 采用高增益的集成运算放大器。
工业自动化仪表与系统
工业自动化仪表的分类 常用工业自动化仪表的工作原理 典型工业过程测控系统的构建
一、工业自动化仪表的分类
能源分类 结构分类 信号类型
1、能源分类
气动仪表
特点：结构简单、性能稳定、可靠性高、价格便 宜，且在本质上是安全防爆的。
电动仪表
特点：信号的传输、放大、变换处理比气动仪表 容易，便于远距离监视和操作，还易于与计算机等 现代技术工具联用。
变送器 调节器 执行器
1、变送器
概念：
将各种工艺变量和电气信号转换成相应的统一标 准信号。包括测量部分（输入转换部分）、放大器 和反馈部分。
模拟变送器 数字变送器
（1）模拟变送器的构成
（2）数字变送器组成
传感器部件 电子部件
由微处理器、A/D转换器、D/A转换器、通信器 件等组成。
控制器的工作状态有“自动”、“软手动”、“硬 手动”及“保持”四种。
DDZ-Ⅲ型电动单元调节器调节规律
１.比例调节 比例控制的输出与输入的关系为：y＝Kpe KP是比例增益，它决定了比例控制作用的强弱。KP越大，比例控制作用越强。 KP越小，
比例控制作用越弱。
特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马
电动执行器（角行程和直行程）
它将输入的直流电流信号线性地转换成位移量。均是以两 相交流电机为动力的位置伺服机构，两者电气原理完全相同， 只是减速器不一样。
气动执行器（薄膜式和活塞式）
接受电/气转换器输出的气压信号，并将其转换为相应的推 杆直线位移，以推动调节机构工作。
（1）电动执行器
特点： ①由于工频电源取用方便，不需增添专门装置，特别是执行
结构原理:
数据
设定器
面板开关输入
•••
输入 接口
数字输入
ROM
RAM
CPU
用户 ROM
电源
输出 接口
••• 数字输出
通讯口
显示器
模
多
拟 •路 输 •开 入 •关
•
A/D 及 D/A
•
多 路
开
关
手操电路
模
•拟 •输 •出
单回路数字控制器的基本组成
3、执行器
概念
执行器由执行机构和调节机构组成，执行机构产生推力或位 移的装置，调节机构直接改变能量或物料输送量的装置，通常 称调节阀。
2、调节器
概念
调节器接收偏差信号后，按一定的运算规律输出控制信号， 作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响，从而使被控 变量回到给定值上来。
模拟调节器
采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。模拟 式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基本结构包 括比较环节、反馈环节放大器等。比较环节
2、信号类型分类
模拟式
特点：线路较简单，操作方便，价格较低，在设计、 制造、使用上有较成熟的经验。
数字式
特点：以微型计算机为核心，功能完善，性能优越， 编程灵活。
3、结构分类
基地式控制仪表
以指示、记录为主体，附加控制机构组成。
单元组合式控制仪表
根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使用 要求，将整套仪表划分成独立实现某种功能的若干 单元，各单元之间用统一的标准信号来联系。
包括主机电路、过程输入通道、过程输出通 道、人机联系部分和通信部件等。
单回路数字控制器
单回路数字控制器简介
概述
单回路数字控制器是以微处理机为核心， 接收和输出都可以是4~20mA DC标准的、 连续的电模拟量信号；内部处理信号为数字 量，可由用户编制程序，可组成多种控制规 律的一种数字式过程控制装置。
组装式综合控制装置ห้องสมุดไป่ตู้
在单元组合仪表的基础上发展起来的一种功能分 离、结构组件化的成套仪表装置。
集散控制系统
计算机控制装置。特点“集中管理、分散控制。
现场总线控制系统
全分布式的新型控制网络，特点”结构网络化和 全分散性，系统的开放性，现场仪表的互可操作性 和功能自治性，以及对环境的适应性。
二、常用工业自动化仪表的工作原 理
积分时间TI是一个常数，它可以用来表示积分速度的大小和积分作用的强弱。 ３．比例微分调节
比例微分的输出与输入信号的关系为：
y
Kpe
KpTD
de dt
通常称微分控制为“超前控制”。比例微分输出的大小与偏差变化速度及微分时间Ｔ Ｄ成正比。微分作用的强弱用微分时间来衡量。微分时间越长，微分作用越强。
（2）数字调节器
DDZ-Ⅲ型电动单元调节器
是模拟式控制器中较为常见的一种，它以来自变送器或转换器的 1～5V直流测量信号作为输入信号，与1～5V直流设定信号相比 较得到偏差信号，然后对此信号进行PID运算后，输出1～5V或 4～20mA直流控制信号，以实现对工艺变量的控制。
整套仪表可以构成安全火花型防爆系统，而且增加了安全栅， 实现控制室与危险场所之间的能量限制和隔离。
上与偏差成比例地变化）
２．比例积分调节
比例积分作用的数学表达式为：
y Kp(e 1
t
edt)
TI 0
只要存在偏差，积分控制器的输出就会不断地随时间积分而增大，只有当偏差为零时，
控制器才会停止积分，保持在一定的输出值不变。
积分作用的一个重要优点是能够消除余差， TI：积分时间，积分时间是指在阶跃信号作 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。
有软、硬两种手动操作方式，软手动与自动之间相互切换具
有双向无平衡无扰动特性，提高了控制器的操作性能。这是因为 在自动与软手动之间有保持状态，此时控制器输出可长期保持不 变，所以即使有偏差存在，也能实现无扰动切换。
采用国际标准信号制，现场传输信号为4～20mA直流电流， 控制室联络信号为1～5V直流电压，信号电流和电压的转换电阻 为250Ω。由于电气零点不是从零开始，因此容易识别断电、断 线等故障。信号传输采用电流传送-电压接受的并联方式，即进出 控制室的传输信号为直流电流信号（4～20mA），将此电流信 号转换成直流电压信号后，以并联形式传输给控制室各仪表。
比较环节 将被控变量的测量值与设定值进行比较得到偏差。电动控制器是在
输入电路中进行电压或电流信号的比较。 反馈环节
控制器的PID控制规律是通过反馈环节进行的。输出的电信号通过 电阻和电容构成的无源网络反馈到输入端。 放大器
放大器实质上是一个稳态增益很大的比例环节。在电动控制器中可 采用高增益的集成运算放大器。
工业自动化仪表与系统
工业自动化仪表的分类 常用工业自动化仪表的工作原理 典型工业过程测控系统的构建
一、工业自动化仪表的分类
能源分类 结构分类 信号类型
1、能源分类
气动仪表
特点：结构简单、性能稳定、可靠性高、价格便 宜，且在本质上是安全防爆的。
电动仪表
特点：信号的传输、放大、变换处理比气动仪表 容易，便于远距离监视和操作，还易于与计算机等 现代技术工具联用。
变送器 调节器 执行器
1、变送器
概念：
将各种工艺变量和电气信号转换成相应的统一标 准信号。包括测量部分（输入转换部分）、放大器 和反馈部分。
模拟变送器 数字变送器
（1）模拟变送器的构成
（2）数字变送器组成
传感器部件 电子部件
由微处理器、A/D转换器、D/A转换器、通信器 件等组成。
控制器的工作状态有“自动”、“软手动”、“硬 手动”及“保持”四种。
DDZ-Ⅲ型电动单元调节器调节规律
１.比例调节 比例控制的输出与输入的关系为：y＝Kpe KP是比例增益，它决定了比例控制作用的强弱。KP越大，比例控制作用越强。 KP越小，
比例控制作用越弱。
特点：及时、迅速（控制器的输出与输入成正比，只要有偏差存在，控制器输出就会马
电动执行器（角行程和直行程）
它将输入的直流电流信号线性地转换成位移量。均是以两 相交流电机为动力的位置伺服机构，两者电气原理完全相同， 只是减速器不一样。
气动执行器（薄膜式和活塞式）
接受电/气转换器输出的气压信号，并将其转换为相应的推 杆直线位移，以推动调节机构工作。
（1）电动执行器
特点： ①由于工频电源取用方便，不需增添专门装置，特别是执行
结构原理:
数据
设定器
面板开关输入
•••
输入 接口
数字输入
ROM
RAM
CPU
用户 ROM
电源
输出 接口
••• 数字输出
通讯口
显示器
模
多
拟 •路 输 •开 入 •关
•
A/D 及 D/A
•
多 路
开
关
手操电路
模
•拟 •输 •出
单回路数字控制器的基本组成
3、执行器
概念
执行器由执行机构和调节机构组成，执行机构产生推力或位 移的装置，调节机构直接改变能量或物料输送量的装置，通常 称调节阀。
2、调节器
概念
调节器接收偏差信号后，按一定的运算规律输出控制信号， 作用于被控对象，以消除扰动对被控变量的影响，从而使被控 变量回到给定值上来。
模拟调节器
采用模拟技术，以运算放大器等模拟器件为基本部件。模拟 式控制器所传送的信号形式为连续的模拟信号，其基本结构包 括比较环节、反馈环节放大器等。比较环节