工业自动化仪表及过程控制之检测仪表
工业中的温度检测仪表自动化控制
ｔ 热力学摄 氏温 标℃ ， Ｔ一 热力学温标 Ｋ 一
热点 阻的特点是在低 温端测量精度高 、性能稳定 ，便于远距离传 输和集 中控制 。缺点是感温元件存在传感滞后 ，连接导线线路电阻受
环境温度影 响。工作原理为热点 阻测量是基于金属导体的电阻值随温 度 的增加而增加这一特性来进行温度测量的 ，要求阻丝在整个测量范 围内具有稳定的理化性质 ，而且 电阻和温度之间的关 系复现性要好 。
理 论 广 角
Ｌ
—
＿
—
ｌ ｎ ｆｌ ａ ｓｃ ｅ ｃ ａ ｅｃ ｎ ｉ ｎ ｅ ｎ ｄ ｉ ｏ ａ
Ｊ 焉ｙ ｖｗ —＿ Ｉ ｌ＿ ＿ 帽 ＿ ｏ ｌｌ ■ ｇｉ ｅ ｅ
＿
工业中的温度检测仪表 自动化控制
卫来
（ 钢 自动化公 司 唐
【 摘
河北 唐山 ０３０ ６００）
中圈分类号 ： Ｈ Ｔ 文献标识码 ：Ａ 文章编号：１ ０ － １ Ｘ（ ０ ２ ６ ２ １ 们 ０ ９ ９ ４ ２ １ ）０ — ４ 一
一
、
温度测量 的基本概念
下 。当工作端的被测介质温度发生变化时 ，热电势随之发 生变化 ， 将 热电势送人变送 、显示 、记录仪表和现在的 Ｄ Ｓ Ｃ 等卡件 中进行处理 ，
ｔ Ｔ 一２ ３ １ ＝ ７ ．６
①所谓 标准热电偶 是指国家标准规定了其热 电势与温度 的关系 ，
允许误差并 有统一 的标 准分度表 的热 电偶 ，它有配套的仪表供选用。
②非标 准热 电偶使用 范围或数量上 均不及标准偶 ，一般没有统一
的分度表 。它主要用 于特殊 的场合测量 。
的温度为绝对零度 ， 由于没有任何一种物体的物理性质符合上述要求 ，
过程控制及自动化仪表总结
自动化仪表在制药行业中的应用如温度、压力、流量等参数的监测和控制。 自动化仪表在制药行业中的优势如提高生产效率、降低能耗、保证产品质量等。 自动化仪表在制药行业中的具体应用案例如某制药公司的生产流程控制、自动化配料系统等。 自动化仪表在制药行业中的未来发展趋势如智能化、网络化、高精度化等。
自动化仪表的分类 与特点
定义：温度仪表是用于测量温度的仪表通过热膨胀、热电阻、热电偶等原理实现温度的测量。
分类：温度仪表可分为接触式和非接触式两类。接触式温度仪表需要与被测物体直接接触而非接触 式温度仪表则通过红外线、微波等非接触方式测量温度。
特点：温度仪表具有测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点广泛应用于工业生产、科研实验等领 域。
自动化仪表：用于自动 测量、显示、记录和控 制的仪表是实现过程控 制的重要工具。
分类：按测量参数可 分为温度、压力、流 量、液位等仪表；按 工作原理可分为电动 、气动、液压等类型 。
应用领域：石油、 化工、电力、冶金 、制药等工业生产 领域。
监测生产过程确保稳定运 行
提高生产效率降低能耗
及时发现异常预防事故发 生
添加项标题
连续控制系统：通过连续检测和调节实现控制稳定性好适用于 温度、压力等参数的控制
添加项标题
离散控制系统：采用离散的控制器或计算机实现控制精度高适 用于大规模、复杂的过程控制
添加项标题
分布式控制系统：采用多台计算机分别控制不同的设备和系统 具有较高的灵活性和可扩展性
添加项标题
集散控制系统：集中管理、分散控制通过通讯网络实现数据传 输和信息共享适用于大规模、复杂的工业自动化系统
优化工艺流程提升产品质 量
添加项标题
机械式仪表：早期的工业仪表采用机械结构实现测量和显示功 能。
自动化仪表与过程控制
参考书
3
自动检测技术与装置. 张宏建等. 化学工业出版社. 2004.7
4
自动化仪表与过程控制. 施仁等. 电子工业出版社. 2009.2
5
自动检测技术及仪表控制系统. 张毅等. 化学工业出版社. 2005.3
6
过程控制及仪表. 邵裕森. 上海交大出版社
7
参考书
点名作业20%
1
Hale Waihona Puke 试验成绩10%2期末考试70%
3
考核方式
过程控制的特点
第一章 过程控制与自动化仪表概述
系统由被控过程和检测控制仪表组成 过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数转换为电信号或气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。 被控过程的多样性 生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构性、动态特性多样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延特征，还有非线性与时变特性。（锅炉、热交换器、精馏塔） 控制方案的多样性 被控对象复杂导致控制方案多样性。单/多变量控制系统、常规仪表控制/计算机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统，还有先进过程控制系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。
02
过程控制
自动化仪表----- 用于生产过程自动化的仪器或设备，是实现工业企业自动化的必要手段和技术工具。
特点----- 兼容性、统一标准
自动化仪表
连续生产过程主要有以下几种形式：
．传热过程 通过冷热物流之间的热量传递，达到控制介质温度、改变介质相态或回收热量的目的。典型设备：换热器
工业自动化仪表及过程控制(0)
Industrial Automation Instrumentations and Process Control1）•课程的主要内容：•工业自动化仪表：•实现生产过程自动化的电子电气设备•过程控制：•实现生产自动化的理论和技术2）•过程控制系统(process control systems)以表征生产过程的参量为被控制量使之接近给定值或保持在给定范围内的自动控制系统。
这里“过程”是指在生产装置或设备中进行的物质和能量的相互作用和转换过程。
表征过程的主要参量有温度、压力、流量、液位、成分、浓度等。
一般的过程控制系统通常采用反馈控制的形式。
过程控制在石油、化工、电力、冶金等部门有广泛的应用。
3） 过程控制系统的组成4）例1：热交换器温度控制5）例2：热交换器自动调节系统6） 典型过程控制系统框图7）•自动调节系统组成：•调节对象(object)或称过程(process)•控制设备•传感器/变送器(sensor/transmitter)•调节器(controller)•执行器(actuator)8）●课程性质：限选课●考核方式：考试课●学时：569）主要参考书●历玉鸣.《化工仪表自动化》.第三版. 化学工业出版社●吴九辅.《仪表控制系统》.石油工业出版社●刘巨良.《过程控制仪表》.化学工业出版社●侯志林.《过程控制及自动化仪表》.机械工业出版社●天津大学化工学院主编.注册化工工程师执业资格考试基础考试(下)复习教程与模拟试题. 天津大学出版社.10） 自动化仪表的发展•发展的三个阶段•基地式仪表•单元组合式仪表•计算机控制系统11）基地式仪表：简单、实用12） 单元组合仪表（1）：电动单元组合仪表：DDZ13） 单元组合仪表（2）：电动单元组合仪表控制室14） 单元组合仪表（3）：电动单元组合仪表控制现场15） 单元组合仪表（4）：气动单元组合仪表：QDZ16） 计算机控制系统（1）DSC：集散控制系统17） 计算机控制系统（2）PLC：可编程控制器18）计算机控制系统（3）FCS ：现场总线控制系统局域网NT 服务器Internet监控工作站其它工作站现场总线接口差压变送器调节阀差压变送器差压变送器温度变送器企业管理层（数据网络）过程监控层（数据网络）现场控制层（控制网络）现场总线网段19）•计算机控制系统（4）•计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacturing Systems，CIMS)和计算机集成过程系统(CIPS)•管理信息分系统•设计自动化分系统•制造自动化分系统•质量保证分系统•计算机网络分系统•数据库分系统20）•课程重点：•自动化仪表：•基本工作原理及其应用•课程举例典型仪表：•检测仪表：常用温度、压力、流量和液位检测仪表•模拟仪表：DDZIII型•数字仪表：YS-80系列•DCS：CENTUNM系统•FCS：Fieldbus Foundation21）•课程重点：•过程控制技术：•单回路调节系统的结构、工作原理及应用。
[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。
化工仪表及自动化课件
ph = p0 − pa
负压 受 的压力 大气压力 表所指 的压力
是表压或
表压或 真空度。 真空度。
是 大气 压力的大
除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。 除特殊说明之外，以后所提及的压力均指表压。
6
高 教 育 出 版 社
（2）常用压力检测仪表
高 教 育 出 版 社
—检测仪表—
化 工 仪 表 及 自 动 化
1 过程检测仪表
1
高 教 育 出 版 社
—检测仪表—
1 过程检测仪表
教学内容： 教学内容： 1.1 过程检测仪表的分类 1.2 压力、物位检测仪表 压力、 1.3 检测仪表 1.4 检测仪表 1.5
2
高 教 育 出 版 社
1 过程检测仪表
仪表的量程等级：1、1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它们10n倍。 1.6、2.5、4.0、6.0kPa以及它们 以及它们10 仪表的量程等级： 这只是一 个一般经 验要求， 验要求， 不是绝对 的！！ 在选用仪表量程时，应采用相应规程或者标准中的数值。 在选用仪表量程时，应采用相应规程或者标准中的数值。
—检测仪表—
1.1.1 过程检测仪表的结构：相应的测量仪表由三部分组成如图所示：
被测 被测对象 变量 传感器
变送器
显示装置
测量的基本过程
又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量， 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 mA、 Hz、位移、 一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号， mV、 一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号，如mV、V、mA、 、Hz、位移、 力等等。 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， 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 20mA等标准统一的模拟量 节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0 10mA、 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， 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。 变送器。 有些时候，传感器可以不经过变送环节， 有些时候，传感器可以不经过变送环节，直接通过显示装置把被测量显示出来。
自动化仪表与过程控制考试总结-1
前言+第一章1、自动化仪表：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，自动化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。
2、过程控制仪表包括：检测仪表、调节仪表（也叫控制器）、执行器，以及可编程调节器等各种新型控制仪表及装置。
3、过程控制系统的主要任务是：对生产过程中的重要参数（温度、压力、流量、物位、成分、湿度等）进行控制，使其保持恒定或按一定规律变化。
4、标准信号制度：国际电工委员会规定：过程控制系统的模拟标准信号为直流电流4-20mA，直流电压1-5V。
我国DDZ型仪表采用的标准信号：DDZ-Ⅰ型和DDZ-Ⅱ型仪表：0-10mA。
DDZ-Ⅲ型仪表：4-20mA。
5、我国的DDZ型仪表采用的是直流电流信号作为标准信号。
6、采用电流信号的优点：电流不受传输线及负载电阻变化的影响，适于远距离传输。
动单元组合仪表很多是采用力平衡原理构成，使用电流信号可直接与磁场作用产生正比于信号的机械力。
对于要求电压输入的受信仪表和元件，只要在回路中串联电阻便可得到电压信号。
7、采用直流信号的优点：a.直流信号传输过程中易于和交流感应干扰相区别，且不存在移相问题；b.直流信号不受传输线中电感、电容和负载性质的限制。
8、热电偶是以热电效应为原理的测温元件，能将温度信号转换成电势信号（mV）。
特点：结构简单、测温准确可靠、信号便于远传。
一般用于测量500～1600℃之间的温度。
9、热电偶的测温原理：将两种不同的导体或半导体连接成闭合回路，若两个连接点温度不同，回路中会产生电势。
此电势称为热电势，并产生电流。
10、对于确定的热电偶，热电势只与热端和冷端温度有关。
11、热电偶的基本定律:均质导体定律、中间导体定律、中间温度定律。
12、热电阻：对于500℃以下的中、低温，热电偶输出的热电势很小，容易受到干扰而测不准。
工业自动化控制四大仪表是什么？四大仪表出现故障原因及解决办法
工业自动化控制四大仪表是什么？四大仪表出现故障原因及解决办法为实现工业生产的自动化，需要对生产过程中温度、压力、流量、物位等数据进行全面监控，这些功能通过相应的检测仪表来实现，仪表一旦发生故障，将对工业生产的正常进行造成严重影响。
因此，工控人员必须熟练掌握四大仪表的物理构造、测量原理以及性能指标等，能够准确地对仪表故障进行诊断和处理，从而保证工业生产的正常进行。
一、工业自动化控制四大仪表
1温度仪表
石油化工生产中所进行的化学反应及变化需要在特定的温度及压力环境下才能顺利进行，为实时监测温度变化、精密掌控温度范围，必须在生产中布设一定数量的温度仪表。
目前对于生产温度主要采取接触测量，通过热电偶、热电阻等测温元件来测量温度数据，并借助现场总线技术来达到自动化温控效果。
热电偶与热电阻的识别
工业用热电偶和热电阻保护套管的外形几乎是一样的，有的测温元件外形很小，如铠装型的，两者外形又基本相同。
1、在有铭牌，知道型号的情况下，可采通过铭牌识别。
热电偶：原理为热电效应，其分度号为S、B、E、K、R、J、T七种标准化型号。
热电阻：原理为电阻的热效应（导体或半导体的电阻值随温度变化而变化这一特性），其分度号为Pt10、Pt100、Pt1000、Cu50和Cu100。
其中Pt100和Cu50的应用最为广泛。
2、在没有铭牌，又不知道型号的情况下，可采用以下方法识别。
（1）看测温元件的引出线，通常热电偶只有两根引出线，如果有三根引出线就是热电阻了。
但对于有四根引出线的，需要测量电阻值来判断是双支热电偶，还是四线制的热电阻。
先。
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 )
过程控制与自动化仪表
第一章绪论1、过程控制概述过程控制是生产过程自动化的简称。
它泛指石油、化工、电力、冶金、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，是自动化技术的重要组成部分。
在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。
过程控制通常是对生产过程中的压力、液位、流量、温度、PH值、成分和物性等工艺参数进行控制，使其保持为定值或按一定规律变化，以确保产品质量和生产安全，并使生产过程按最优化目标自动尽行。
2、过程控制的特点（1）系统由被控过程和检测控制仪表组成；（2）被控过程复杂多样，通用控制系统难以设计；（3）控制方案丰富多彩，控制要求越来越高；（4）控制过程大多属于慢变过程与参量控制；（5）定值控制是过程控制的主要形式。
3、过程控制的要求与任务要求：（1）安全性：针对易燃易爆特点设计；参数越线报警、链锁保护；故障诊断，容错控制。
（2）稳定性：抑制外界干扰，保证正常运行。
（3）经济性：降低成本提高效率。
掌握工艺流程和被控对象静态、动态特性，运用控制理论和一定的技术手段（计算机、自动化仪表）设及合理系统。
任务：指在了解、掌握工艺流程和被控过程的静态与动态特性的基础上，应用控制理论分析和设计符合上述三项要求的过程控制系统，并采用适宜的技术手段（如自动化仪表和计算机）加以实现。
4、过程控制的功能测量变送与执行功能；操作安全与环境保护功能；常规控制与高级控制功能；实时优化功能；决策管理与计划调度功能。
5、过程控制系统的组成被控参数（亦称系统输出）y(t)：被控过程内要求保持稳定的工艺参数；控制参数（亦称操作变量控制介质）q(t)：使被控参数保持期望值的物料量或能量；干扰量f(t)：作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因数；设定值r(t)：与被控参数相对应的设定值；反馈值z(t)：被控参数经测量变送后的实际测量值；偏差e(t)：设定值与反馈值之差；控制作用u(t)：控制器的输出值。
化工仪表自动化 【第三章】概述及压力检测及仪表
3.1 概述
测量工具不够准确
测量者的主观性
周围环境的影响等
3.1 概述
1.测量误差的定义 由仪表读得的被测值与被测量真值之间的差距。 2.测量误差的表示方法
绝对误差
相对误差
xi：仪表指示值, xt：被测量的真值 由于真值无法得到 x：被校表的读数值， x x0 x0 ：标准表的读数值
导体也有霍尔效应，不过它们的霍尔电势远比半导 体的霍尔电势小得多。
3.2 压力检测及仪表
将霍尔元件与弹簧管配合，就组成了霍尔片式弹 簧管压力传感器，如图3-10所示。 当被测压力引入后，在 被测压力作用下，弹簧管自由 端产生位移，因而改变了霍尔 片在非均匀磁场中的位置，使 所产生的霍尔电势与被测压力 成比例。 利用这一电势即可实 图3-10 霍尔片式压力传感器 现远距离显示和自动控制。
将检测的参数转换为一定的便 于传送的信号的仪表
变送器
传感器的输出为单元组合仪表 中规定的标准信号
3.1 概述
测量过程的实质： 将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 测量仪表： 将被测参数经过一次或多次的信号能量变换，最终获得 一种便于测量的信号能量形式，并由指针位移或数字形式 显示。
第三章 检测仪表及传感器 3.2 压力检测及仪表
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1.压力的单位
压力是指均匀垂直地作用在单位面积上的力。
F S 式中，p表示压力；F表示垂直作用力；S表示受力面积。 p
压力的单位为帕斯卡，简称帕（Pa）
1Pa 1 N m2
1MPa 1106 Pa
3.2 压力检测及仪表
工程上除了（帕）外使用的压力单位还有：工 程大气压、物理大气压、汞柱、水柱等。 帕与汞柱和物理大气压的换算关系为：
检测仪表概述
• 其他物位计
1
流量检测仪表
• 差压式流量计 • 转子流量计 • 漩涡流量计
– 节流现象与流量基本方程式 – 标准节流装置 – 工作原理 – 电远传式转子流量计
1
• 质量流量计
– 微动质量流量计
– 总量测量及计量表
– 容积式流量计 燃气表 水表
显示仪表
对被测变量作 出响应,把它转 换为适合测量的 物理量。
对检测元件输 出的物理量信号 作进一步信号转 换
将检测结果以 指针位移、数字、 图像等形式,准确 地指示、记录或 储存。
工业生产过程系统的分类
2.自动信号联锁保护系统
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。
检测是化工生产过程的眼睛，通过
仪表来获取生产的物流、能流信息，以
便对化工生产过程进行有效的控制。
测量：被测变量与其相应的标准单
位进行比较，从而获得一个确定的量值。
工业生产过程仪表的分类
按功能不同，分四类：
检测仪表 (包括各种参数的 测量和变送)
显示仪表 (包括模拟量显示 和数字量显示) 控制仪表 (包括气动、电动 控制仪表及数字式控制器)
自动信号联锁保护电路按主要构成元件不同分类：
有触点式 无触点式两类
工业生产过程系统的分类
3.自动操纵及自动开停车系统
自动操纵系统可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备 进行某种顺序或周期性操作。 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。
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。
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非常重要的一部分。
通过使用自动化仪表，可以实现对工业过程的监测、控制和调整，从而实现生产过程的自动化。
本文将介绍过程控制与自动化仪表的基本概念、分类、应用场景以及相关技术。
2. 过程控制与自动化仪表的基本概念过程控制是指通过对工业过程的监测和调整来实现目标产量或质量。
自动化仪表是过程控制的关键组成部分，通过测量各种物理量，并将其转换为电信号，进而控制工业过程的运行。
过程控制与自动化仪表可分为两个基本部分：测量和控制。
测量部分主要涉及采集、转换和传输过程中产生的各种信号，如压力、温度、流量等。
控制部分则是根据测量到的信号进行反馈控制，通过对工业过程的调整来实现预定的目标。
3. 过程控制与自动化仪表的分类根据功能和应用场景的不同，过程控制与自动化仪表可分为以下几类：3.1. 测量仪表测量仪表是用于测量工业过程中各种物理量的仪器。
根据测量原理和测量范围的不同，测量仪表可分为压力仪表、温度仪表、流量仪表等。
其主要功能是对工业过程中各个物理量进行准确的测量。
3.2. 控制仪表控制仪表是用于调节和控制工业过程的仪器。
根据控制方式的不同，控制仪表可分为手动控制仪表和自动控制仪表。
手动控制仪表需要人工干预进行操作和调整，而自动控制仪表则能根据测量到的信号自主进行控制策略的调整。
3.3. 信号传输和处理仪表信号传输和处理仪表是用于采集、传输和处理过程中产生的各种信号的仪器。
根据信号传输方式的不同，信号传输和处理仪表可分为模拟仪表和数字仪表。
模拟仪表通过模拟电信号进行传输和处理，而数字仪表则将信号转换为数字形式进行传输和处理。
4. 过程控制与自动化仪表的应用场景过程控制与自动化仪表广泛应用于各个行业的工业生产过程中。
以下是一些常见的应用场景：•石油化工行业：用于控制反应器温度、压力和流量等参数，确保生产过程的稳定和安全。
•电力行业：用于监测和控制发电机的电压、电流和频率等参数，保证电力系统的稳定运行。
工业自动化仪表(工业生产用仪表)
“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。
过程控制仪表
热点偶温度计的外观
23
工业电气自动化——过程控制
一个实际问题：A、B加了导线后，两接点处温度不 同，产生电势。应使冷端的温度不变。实际的热电偶 很短。为使得冷端温度保持恒定，把热电偶做的很长？ 采用方法：补偿导线和热电偶冷端连接
补偿导线
工业电气自动化——过程控制
24
工业上常用的热电偶的类型
1 y (Cx Z 0 ) F
F↑，量程↑ F↓，量程↓
变送器量程调整前后的输入输出特性
工业电气自动化——过程控制
16
（2）零点调整和零点迁移
零点调整和零点迁移的目的——使变送器输出信号的 下限值ymin与测量范围的下限值xmin相对应。 xmin＝0 零点调整 y y xmin≠0 零点迁移
一、热电偶的测温原理 热电效应：热电偶产生的热电势E随被测温度θ的变化 而变化——热电势作为温度测量的信息
什么是热电效应？ 公式证明，温度越高→自由电子的活动越活跃→从 金属A迁移到金属B的电子越多→电势越高。 金属A、B确定后，接触点的电势只和温度有关—— 热电势。
eAB ＋ －
A B
p表压力=p绝对压力-p大气压力 真空压：指大气压力与低于大气压力的绝对压力之 差。
p真空压= p大气压力- p绝对压力
工业电气自动化——过程控制
31
表压 绝 对 压 力 大气压力线 负压 真空压 绝对压力 绝对压力零线
p表压力=p绝对压力-p大气压力 p真空压=p大气压力- p绝对压力
工业电气自动化——过程控制
P0(KPa) 100
20
0
1 (100)
xmax
3 (300)
化工仪表及自动化课件第五节 温度检测及仪表
室外温度传感器 装配式热电偶
一、 膨胀式温度计
膨胀式温度计是基于物体受热时体积膨胀的
性质制成的，测温敏感元件在受热后尺寸或体积
发生变化，采取一些简便方法，测出它的尺寸或
体积变化的大小。
分类：液体膨胀式、固体膨胀式
一、玻璃管温度计
（一）工作原理
4
利用玻璃管内液体的体积随温度
的升高而膨胀的原理。
化进行测量。
温包：传热、容纳膨
抗 震 压 力 表
胀介质；
毛细管：传递压力； 弹簧管：显示压力
（温度）。
（二）使用方法与特点
对毛细管采取保护措施，防
止损坏；注意安装方式与位
置对精度的影响。
特点：结构简单，价格便宜， 刻度清晰，防爆。精度差， 示值滞后时间长，毛细管易 损坏。
河北凯瑞贺仪表厂压力式温度计
注意
当A、B材料相同时， E(t、t0)= 0 当t=t0， E(t、t0)= 0
四、插入第三根导线的问题
在热电偶回路中引入第三种 导体，只要第三种导体两端 的温度相同，则此第三种导 体的引入不会影响热电偶的 热电势。
t A t
0
B
t0
t
0
t0
t
t0 t
t0 t
C
实用价值：可在热电 偶回路中接入连接导 线和测量仪表。 可采用分立的热电偶 测量固态金属表面温 度和 液态金属温度。
（2）华式温标（F）
华式温标规定在标准大气压下，水的冰点为32度，水的沸 点为212度，在这两个固定点之间划分180等份，每一份称为 华式一度。华式温标与摄氏温标有如下的关系： m=1.8n+32(F) 式中，m、n分别表示华式温度值和摄氏温度值。
过程控制与自动化仪表介绍
过程控制与自动化仪表介绍过程控制与自动化仪表的工作原理是通过传感器采集各种生产参数，如温度、压力、流量、液位等，然后将这些参数转换成电信号，并送到控制器进行处理。
控制器根据预设的控制算法，可以自动地调节各种执行器，如阀门、电机等，来达到控制生产过程的目的。
这样就能够实现对生产过程的自动化控制。
过程控制与自动化仪表的种类多种多样，根据其功能可以分为传感器、控制器、执行器等多种类型。
传感器可以根据所测量的参数种类分为温度传感器、压力传感器、流量传感器等；控制器可以分为PID控制器、PLC控制器、DCS控制器等不同类型；执行器可以分为阀门执行器、电机执行器等多种类型。
在工业生产中，过程控制与自动化仪表的应用可以帮助实现对生产过程的精确控制，提高生产效率，降低能耗成本，提高产品质量，减少人为因素对生产过程的影响，从而使得生产过程更加稳定和可靠。
同时，过程控制与自动化仪表还可以实现远程监测和操作，方便管理人员对生产过程的监控和调整。
总的来说，过程控制与自动化仪表是工业生产中不可或缺的重要设备，它能够帮助实现生产过程的自动化、稳定和高效运行，是提高工业生产质量和效率的重要手段。
过程控制与自动化仪表在工业生产中扮演了至关重要的角色。
它们不仅能够确保生产设备的稳定运行和生产质量的一致性，还可以实现高效的生产过程，节约能源并降低成本。
在本文中，我们将深入探讨过程控制与自动化仪表的工作原理、类型、应用以及未来发展趋势。
## 工作原理过程控制与自动化仪表的工作原理基于控制系统的闭环反馈原理。
首先，传感器可以通过各种不同的检测方法，如电阻、电容、光电、超声波等，来实时获取生产过程中的各种参数。
接下来，传感器将这些参数转换成电信号，并通过电缆或者wifi等传输方式传送给控制器。
控制器是过程控制与自动化仪表的核心部件，它接收传感器传来的信息，并通过预设的算法来处理这些信息。
比如，通过PID控制算法，控制器可以根据实际测量到的参数值与设定的目标值之间的差异，来调节执行器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第1章 检测仪表（12）
液位测量
智能雷达液位仪
第1章 检测仪表（13）
成分测量（analyzer）
• 气体成分分析仪 • 液体成分分析仪 • 酸碱度分析仪表 • 密度计 • 湿度计、水分仪 • 粘度计 • 尘量计、烟量计及雾量计 • 石油产品的成分及特性测定仪表 • 金属分析仪器
第1章 检测仪表（14）
第1章 检测仪表（21）
流量测量
练习：当仪表安装高度与容器最低液位不在同一水 平位置上时，静压式液位测量读数需要正迁移 修正。下列哪个为正确的修正公式 ？
a. Δp = Hρg + h b. Δp = Hρg－h c. Δp = （H＋h）ρg d. Δp = （H－h）ρg
第1章 检测仪表（22）
热导式气体分析仪
n
ici i 1
if i 2 1c1 2c2 c1 c2 1 2 (1 2 )c1
第1章 检测仪表（14）
成分测量（analyzer）
C1
1
2 2
q R c 1 I0
第1章 检测仪表（15）
成分测量（analyzer）
红外线气体分析仪
不同组分对不同波长的 红外线具有选择性吸 收的特性
第1章 检测仪表（10）
液位测量
电容式液位计
C 2 L ln D d
第1章 检测仪表（11）
液位测量
超声液位计
第1章 检测仪表（11）
液位测量
超声液位计 （反射式）
H
H 1 vt 2
第1章 检测仪表（11）
超声液位计（阻尼式、遮断式）
类似原理液位计：核辐射式、激光式、雷达式、光电式、红外式
硫化氢在线分析仪、露点仪
第1章 检测仪表（19）
流量测量
练习：利用热导式气体分析仪可以在线检测下列哪 个参数 ？
a. 混合气体温度； b. 混合气体流量 c. 混合气体色谱 d. 混合气体组分
第1章 检测仪表（20）
流量测量
练习：利用热导式气体分析仪可以在线检测下列哪 个参数 ？
a. 混合气体温度； b. 混合气体流量 c. 混合气体色谱 d. 混合气体组分 答：d
流量测量
练习：当仪表安装高度与容器最低液位不在同一水 平位置上时，静压式液位测量读数需要正迁移 修正。下列哪个为正确的修正公式 ？
a. Δp = Hρg + h b. Δp = Hρg－h c. Δp = （H＋h）ρg d. Δp = （H－h）ρg 答： c
第1章 检测仪表（2） 浮力式液位计
浮 标 标尺
平衡重物
第1章 检测仪表（2） 变浮力液位计
第1章 检测仪表（2） 浮球钢带液位计(Float and tape)
第1章 检测仪表（8）
差压式液位变送器
1.工作原理 2.零点迁移问题
PP P H g
第1章 检测仪表（2） 差压液位计
第1章 检测仪表（2） 差压液位计
工业自动化仪表及过程控制之检测仪表
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
第1章 检测仪表（1）
物位测量(Level Measuring)
物位
液位 料位 界面
第1章 检测仪表（1）
第1章 检测仪表（3）
液位测量
玻璃液位计
第1章 检测仪表（4）
液位测量
玻璃液位计 (Tubular gage glass)
第1章 检仪表（5）
液位测量
磁翻板液位计
第1章 检测仪表（5）
磁翻板液位计
第1章 检测仪表（6）
液位测量
浮球液位计
UFB系列磁浮球液 位变送器
第1章 检测仪表（7）
液位测量
BW25浮筒液 位计
❖ BW25是一种根据阿 基米德原理进行液位 测量的液位计。可用 于测量开口和压力容 器内的液位，尤其适 合在高温高压条件下 使用
第1章 检测仪表（15）
成分测量（analyzer）
第1章 检测仪表（16）
成分测量（analyzer）
色谱分析仪
移动相是液态的称为液相 色谱；移动相是气态的 则称为气相色谱。
样品 取样
分离
检测
记录 显示
第1章 检测仪表（17）
成分测量（analyzer）
红外气体分析仪
氧气分析仪
第1章 检测仪表（18）