仪表自动化基础知识
中石油仪表自动化基础知识培训
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2、压力表
工作原理: 当弹簧管内受到介质压力时， 它的活动端就向外伸张，经传 动机构带动指针转动，由刻度 盘上指示出介质的压力。。
1.表壳 2.弹簧管 3.指针 4.机芯 5.连杆 6. 刻度盘 7.接头
3、一体化温度变送器
温度变送器是现场安装式温变送单元，变送器可以安装于热 电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构，也可单独安装于仪 表盘内作转换单元，该仪表以十分简捷的方式把-200～1300℃的温 度信号转换为标准4～20mA电流信号实现对温度的精确测量与控制。 温度变送器可与显示仪、控制系统等调节器配套使用，并被广泛应 用于石化、发电、医药、锅炉等工业领域。
7、磁性翻板液位计
它通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器；根 据浮力原理和磁性耦合作用研制而成, 当被测容器中 的液位升降时,液位计主测量管中的浮子也随之升降
浮子内的永久磁钢通过磁耦合传递到现场指示器, 驱动红、白翻柱翻转180°当液位上升时，翻柱由白 色转为红色，当液位下降时，翻柱由红色转为白色， 指示器的红、白界位处为容器内介质液位的实际高度， 从而实现液位的指示。
中石油度计
工作原理:利用不同金属膨胀系数不同的原理。用绕制成螺旋管状的双金属片一 端被固定，另一自由端与指针连接，随着温度的变化而转动，并带动指针 旋转。
主要特点:现场显示温度，直观方便 ；安全可靠，使用寿命长；方便维 护或更换 ； 可以満足各种现场安装的需要。可以直接测量各种 生产过程中的-80℃-+500℃范围内液体蒸汽和气体介质温度。
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识1. 介绍1.1 定义：仪表自动化是指利用计算机技术和控制理论，对各种工业过程中的物理量进行测量、监视、调节和控制的一种系统。
1.2 目的：提高生产效率、降低成本，并确保产品质量稳定可靠。
2. 基本原理2.1 测量原理：- 模拟信号与数字信号转换；- 温度传感器及其应用；- 压力传感器及其应用；- 流体流速测量方法等。
3. 自动控制系统3.1 控制回路类型：a) 开环控制回路：输出不受反馈影响，无法校正误差。
b) 关闭环（反馈）控制回路：通过比较实际值与期望值来修正误差并达到目标状态。
常见闭环调节方式有PID调节等。
4 .主要组成部分4 .l 变送器/执行元件:a ) 数字变送器: 将模拟输入电压或电流转换为数字形式处理,如A/D 转换;b ) 数字执行元件 :将数位命令(开关型数据),经过D/A 转换,转化为模拟信号输出给执行机构;c ) 模拟变送器 :将被测量的物理信息(如温度、压力等)转换成标准电流或电压形式以便传输和处理。
4 .2 控制装置:a ) 可编程控制器 (PLC): 是一种数字运算能力强大的专用微型计算机，可对输入/ 输出进行逻辑判断与运算，并根据用户程序来实现各种功能；b ) 仪表调节系统: 对于精密要求较高且需要人工干预时使用。
5. 常见问题及解决方法5.1 测试数据异常：- 校验传感器是否正常工作；- 检查连接线路是否松动或损坏。
6. 应用领域6.1 工业自动化：包括生产线上的监测与控制、设备状态检测等。
6.2 环境监测：例如空气质量检测、水质分析等。
7.附件8.法律名词及注释：- 自动化技术相关法规条例说明：A）《中华人民共和国劳动合同法》（2013年修订）B）《中华人民共和国劳动法》（1994年修订）C）《中华人民共和国专利法》（2008年修订）。
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
自动化讲义1-仪表基础知识
利用浮子随液位变化而上下浮动的原理来 测量物位。
超声波物位计
雷达物位计
利用超声波在气体中传播速度不同来测量 物位。
利用雷达波在气体中传播速度不同来测量 物位。
04
自动化技术在仪表中应用
传感器技术
01
02
03
传感器类型
根据测量原理和应用领域， 传感器可分为温度、压力、 流量、物位、位移、加速 度等多种类型。
信号处理算法
03
应用各种数字信号处理技术，如傅里叶变换、滤波、相关分析
等，对信号进行特征提取和降噪处理。
控制技术
控制原理
根据被控对象的特性和控制要求，选择合适的控制策略，如PID控 制、模糊控制、神经网络控制等。
控制器设计
设计控制器的结构和参数，以满足系统的稳定性、快速性和准确性 要求。
控制技术应用
可维护性
选择易于维护、校准和更换的仪表，减少后期维护成本 。
安装要求和步骤
安装位置
选择便于观察、操作和维护的位置，避 免安装在振动、潮湿、高温或腐蚀性环
境中。
连接方式
根据测量需求和管道特点，选择合适 的连接方式，如法兰连接、螺纹连接
等。
安装方式
根据仪表的特点和安装环境，选择合 适的安装方式，如壁挂式、盘装式等。
密封措施
确保仪表与管道连接处密封良好，防 止泄漏和外界干扰。
调试过程及注意事项
调试前准备
熟悉仪表的使用说明书，了解仪表的 工作原理、性能参数和调试方法。
02
外观检查
检查仪表的外观是否完好，有无损坏 或变形。
01
03
零位调整
对于需要调整的仪表，进行零位调整， 确保测量准确。
记录与报告
仪表自动化基础知识ppt课件
仪表自动化基础知识
1
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
2
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
上指示或记录被测参数的数值。
6
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
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5 调节器
仪表自动化基础知识
电Ⅲ型系统仪表的主要特点：
● 采用国际标准信号
电Ⅲ型，按照国际电工委员会（IEC）的规定，远传信号
采用4～20mA DC，控制室内联络信号采用1～5V DC和4～20mA
DC作为辅助信号，便于构成大型复杂控制系统又可与进口仪表
兼容。是扩展性非常广泛的设备。
● 本质安全防爆结构
微分时间：在阶跃输入偏差作用下，取微分作用输出等于比例作用的输 出的一段时间。用Td表示。
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5 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
5.1.2变送单元
DDZ-Ⅲ型差压变送器由四个部分组成,即:测量部分,杠杆
系统,位移检测放大器,电磁反馈装置,其构成方框图如下:
程中的
Rp
R2
温度、压力、流量、物位及成分等各种参－ E数＋。
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
2024年自动化仪表培训(全)(多场景)
自动化仪表培训(全)(多场景)自动化仪表培训（全）一、引言随着我国经济的快速发展和科技的不断进步，自动化仪表在各行各业中的应用越来越广泛。
自动化仪表是一种利用传感器、执行器、计算机等技术实现自动检测、控制、调节和监控的设备。
为了提高自动化仪表的使用效果和维护水平，对相关人员进行专业培训显得尤为重要。
本文将详细介绍自动化仪表培训的内容、目的、方法和效果评估。
二、培训内容1.自动化仪表基础知识（1）自动化仪表的定义、分类及特点（2）自动化仪表的组成及工作原理（3）常用自动化仪表的选型与应用2.自动化仪表安装与调试（1）自动化仪表的安装方法及注意事项（2）自动化仪表的调试步骤及方法（3）自动化仪表的校准与标定3.自动化仪表维护与故障处理（1）自动化仪表的日常维护与保养（2）自动化仪表的故障诊断与处理方法（3）自动化仪表的维修技巧与注意事项4.自动化仪表管理与技术发展（1）自动化仪表的管理制度与规范（2）自动化仪表的技术发展趋势与创新（3）自动化仪表在行业中的应用案例与经验分享三、培训目的1.提高参训人员对自动化仪表的认识和了解，掌握自动化仪表的基本知识和应用技能。
2.培养参训人员具备自动化仪表安装、调试、维护和故障处理的能力，提高工作效率。
3.传播自动化仪表管理与技术发展方面的知识，促进参训人员综合素质的提升。
4.加强企业内部技术交流，提升企业整体自动化水平。
四、培训方法1.理论讲授：邀请具有丰富实践经验和理论水平的专家进行授课，确保培训内容的科学性和实用性。
2.实践操作：组织参训人员进行现场操作，使理论与实践相结合，提高动手能力。
3.案例分析：通过分析典型自动化仪表应用案例，使参训人员更好地理解自动化仪表在实际工作中的运用。
4.互动交流：鼓励参训人员提问、分享经验，促进知识共享和技能提升。
五、效果评估1.考试考核：培训结束后，对参训人员进行书面考试，检验培训效果。
2.实践操作考核：组织参训人员进行实际操作考核，评估动手能力。
仪表基础知识培训ppt(共107张PPT)精选全文
灵敏度：测量的反应时间
仪 表
显
反应时间：显示值变化相 示
值
对于实际值变化的滞后时间。
被测变量
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检测系统的构成图
被
敏
信
信
测 参 数
感
号
元 件
变 换
号 传 输
+ -
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显示
信
号
测
记录
量
控制
A/D
PLC
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仪表的分类
自动化控制仪表可简单的分为 检测仪表 显示仪表 控制仪表 执行器
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检测仪表的性能
5. 可靠性
仪表可靠性是化工企业仪表专业重点关心的另一重要性能指标 ，仪表可靠性和仪表维护量是成反比的，仪表可靠，则仪表维
护量就小。通常用平均无故障时间（MTBF）来描述仪表可靠 性，MTBF越大，仪表可靠性越高。
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检测仪表的性能
6. 灵敏度与反应时间
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检测仪表的性能
3. 重复性
重复性是指在不同测量条件下，如不同方法，不同观测者， 在不同的测量环境对同一被测的量进行检测时，得到测量结 果的一致程度。与变差相反，随着智能仪表的发展，重复性 将成为仪表的重要性能指标。
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检测仪表的性能
4. 稳定性
在规定工作条件下，仪表某些性能随时间保持不变的能力称未 稳定性。仪表稳定性在我们化工仪表中是一个需重点关心的指 标，由于化工企业的环境比较恶劣，压力、稳定及腐蚀性因素 会使仪表部件随应用时间变长而保持稳定能力降低，仪表稳定 性也会下降。
仪表基础知识
标准仪器仪表
• 精密压力表、 台式压力表 、补偿式微压计、 标准测力 仪、 直流电位差计、 直流电阻箱 、直流电桥、 标准电 三表、 数字多用表、 数字标准信号源、 数字压力校验 仪 、手持式红外测温仪、 其它工作标准器
标准信号发生器
衡器 的设备名称选择范围
• 地中衡,轨道衡,电子汽车衡,电子轨道衡,配 料电子秤,皮带电子秤,称重传感器,天车电子 秤 其它秤
工业热电偶的型号、分度号、测量范围
• • • • • • • • • （1）铂铑10-铂热电偶，分度号Ｓ，可在0～1300℃长期工作，短时可到1600℃。 （2）铂铑30-铂铑6热电偶，分度号Ｂ，可在0～1600℃长期工作，短时可到1800℃。 （3）镍铬-镍硅(镍铬-镍铝)热电偶，分度号K，测量范围0～1300℃，分度曲线更接近线性，热电动 势高。 （4）铜-康铜热电偶，分度号Ｔ，可工作在-200～400℃，特点是精度高，稳定性好，低温时灵敏度 高。 （5）镍铬-铜镍热电偶，分度号为Ｅ，测量范围-200～900℃，特点是稳定性好，灵敏度高和价格低 廉等。 （6）铁-铜镍热电偶，分度号J，使用温度-40～750℃。在700℃以下线性好，灵敏度高。 （7）铂铑13-铂热电偶，分度号R，使用温度0～1300℃，短时可到1600℃ 补偿导线 答案：由于过程控制技术的发展，需要把热电偶的热电极延长接入控制室，但直接延长热电极很不 经济，所以人们找到了在一定温度范围内热电特性与所配热电偶相同而且价格便宜的一对导线，叫 做补偿导线。 热电偶测温时为什么需要进行冷端温度补偿？ 答案：热电偶热电动势的大小与其两端的温度有关，其温度—热电动势关系曲线是在冷端温度为 0℃时分度的。在实际应用中，由于热电偶冷端暴露在空间受到周围环境温度的影响，所以测温中 的冷端温度不可能保持在0℃不变，也不可能固定在某个温度不变，而热电偶电势既决定于热端温 度，也决定于冷端温度。所以如果冷端温度自由变化，必然会引起测温误差。为了消除这种误差必 须进行冷端温度补偿。
仪表自动化控制基础知识
脉冲量信号：
脉冲量常用于转速测量、流量测量和记数。 脉冲输入的测量分为以测量频率为目的、以测量脉冲 个数为目的和频率、脉冲个数都需要的三种应用场合。 频率测量范围：0.1Hz-25KHz,高于25KHz的信号需 要选择仪表内部的预分频单元 频率测量精度:0.100Hz~45.000Hz范围:±0.01Hz 45.00Hz~450.00Hz范围:±0.02Hz 450.0Hz~4500.0Hz范围:±0.2Hz 4500Hz~25000Hz范围:±2Hz 计数测量一般用于用于过程计数，事件计数，位移 测量等。
位式PID控制是仪表按一定的周期，通过控
制接点的通断对系统进行控制。在一个周期内，
接点的接通和断开的时间长短反映控制量的大小，
操作量为100%时，接点在整个周期内完全接通，
操作量为0%时，接点在整个周期内完全断开。
3．6程序给定 ① 模拟量输出（方式1）：输出信号的大小 及变化斜率可以通过编程设定，编程通过设置参
1/45000。
信号类型： 仪表能接收的模拟量信号有：
1、标准电流信号
2、准电压信号 3、mV信号
标准电流信号：
4mA~20mA DC、0mA~10mA DC、 0mA~20mA DC。其它直流电流信号，需要在订货 时注明，但最大不能超过5A，大于5A的信号应在仪 表外使用分流器或变送器进行处理。 多数变送器的输出信号都是4m A~20m A标准 电流信号，传送到控制室供各类仪表接收，特点时
的过程参数控制，可能需要加进出量进行修正，使控制过程尽快回到 原来的控制状态，微分时间表示微分作用强度的单位，仪表设定的 微分时间越长，则以微分作用进行的修正越强。
• 3．5位式PID控制
一般的PID控制是以连续的电流或电压输出
1-3 自动化仪表基础知识
在测量系统中，当被测量随 时间变化时，在测量信号的转换 和传递过程中，会遇到各种运动 惯性和时间上的滞后，使得表示 值（输出量）在时间上不能与被 测量的实际值（输入量）精确吻 合。
3-4 基本技术指标
1 量程 量程：该仪表按规定的精度进行测量 的被测变量的范围。 测量下限：测量范围的最小值，简称 下限。 测量上限：测量范围的最大值，简称 上限。
按使用能源分：
液动仪表、气动仪表和电动仪表 按结构形式分：
基地式仪表、单元组合式仪表和 组装式仪表等
按信号类型分： 模拟式仪表和数字式仪表
按单元组合方式分： 气动单元组合仪表和电动单元组 合仪表
标准信号:
气动控制仪表：0.02～0.1MPa 的模拟气压信号，作为仪表间
的标准联络信号。
电动控制仪表：
2 1 100% 2% 100 0 2 2 100% 1% 300 100
一台仪表的精度等级为2.5级，而另一 台仪表的精度等级为1级。
去掉最大引用误差的“%”号， 其数值分别为2和1，由于国家规定 的精度等级中没有2级仪表，同时该 仪表的误差超过了1.5级仪表所允许 的最大误差，所以这台仪表的精度 等级为2.5级，而另一台仪表的精度 等级正好为1级。
3-3 测量基本知识
1、分类 （1）直接测量 （2）间接测量 （3）组合测量
按被测量在测量过程中的状态 （1）动态测量 （2）静态测量
2、组成
（1）传感器 （2）变送器 （3）传输通道 （4）显示装置
3、误差
(1) 绝对误差和相对误差
绝对误差：测量结果与被测量的 真值之间的差值。 绝对误差=测量值－真值 相对误差：测量的绝对误差与约 定值的百分比。
max
自动化仪表基础知识
表结构。
考虑环境因素
02
如环境温度、湿度、腐蚀性、振动等，选择适应环境条件的仪
表。
了解仪表的性能指标
03
如测量范围、精度等级、重复性、稳定性等，确保所选仪表满
足工艺要求。
安装步骤和规范要求
安装步骤 1. 熟悉图纸和资料，了解安装要求和注意事项。 2. 准备工具和材料，检查仪表及附件是否齐全、完好。
应用领域与重要性
应用领域
自动化仪表广泛应用于石油、化工、电力、冶金、制药、造 纸等工业领域，以及环保、水处理、食品加工等民用领域。
重要性
自动化仪表是实现工业自动化和生产过程自动化的重要工具 ，能够提高生产效率、降低能耗和减少环境污染，对于推动 工业转型升级和实现可持续发展具有重要意义。
02
自动化仪表工作原理
数字显示
通过数码管、液晶显示屏 等数字显示器件，将被测 量以数字量的形式显示出 来。
图形显示
通过计算机图形界面或专 用图形显示仪表，将被测 量以图形或曲线的形式显 示出来。
03
自动化仪表主要类型及特 点
温度测量仪表
热电偶温度计
利用热电效应原理测量温 度，具有测量精度高、响 应速度快等特点。
热电阻温度计
信号调理
将连续变化的模拟量（如电压、电流）转 换为数字量，以便进行数字处理和分析。
将离散的数字量转换为模拟量，以便进行 显示、记录或控制等操作。
对输入信号进行放大、滤波、隔离等处理 ，以满足后续电路的要求。
显示原理
01
02
03
模拟显示
通过指针式仪表、记录仪 等模拟显示器件，将被测 量以模拟量的形式显示出 来。
自动化仪表基础知识
目录
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
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
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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；
仪表及自动化知识课件
仪表及自动化知识课件引言随着科技的不断发展，仪表及自动化技术在各个领域中的应用越来越广泛。
本课件旨在向大家介绍仪表及自动化知识，帮助大家了解仪表的基本原理、分类及自动化技术的应用，从而提高大家对仪表及自动化技术的认识和应用能力。
一、仪表的基本原理仪表是一种用于测量、显示和控制各种物理量的设备。
仪表的基本原理是利用各种传感器将物理量转换成电信号，然后通过信号处理电路对信号进行处理，通过显示装置将测量结果展示给用户。
二、仪表的分类根据测量对象的不同，仪表可以分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表等。
根据工作原理的不同，仪表可以分为机械式仪表、电子式仪表、数字式仪表等。
三、自动化技术的基本原理自动化技术是利用自动控制理论，通过计算机、PLC、DCS等设备对生产过程进行自动控制的技术。
自动化技术的基本原理是利用传感器对生产过程中的各种物理量进行检测，然后通过计算机、PLC、DCS等设备对检测到的信号进行处理，通过执行器对生产过程进行控制。
四、自动化技术的应用自动化技术在各个领域中的应用越来越广泛。
在工业生产中，自动化技术可以提高生产效率、降低生产成本、提高产品质量。
在交通运输中，自动化技术可以提高交通运输的安全性和效率。
在医疗领域，自动化技术可以提高医疗设备的精度和可靠性。
在家庭生活中，自动化技术可以提高家庭生活的便利性和舒适度。
五、发展趋势1.智能化：未来的仪表及自动化技术将更加智能化，能够实现自我诊断、自我修复等功能。
2.网络化：未来的仪表及自动化技术将更加网络化，能够实现设备之间的互联互通。
3.集成化：未来的仪表及自动化技术将更加集成化，能够实现多种功能的集成。
4.绿色化：未来的仪表及自动化技术将更加绿色化，能够实现节能环保。
结论本课件对仪表及自动化知识进行了系统的介绍，希望大家能够通过学习，提高对仪表及自动化技术的认识和应用能力。
随着科技的不断发展，仪表及自动化技术在各个领域中的应用将越来越广泛，希望大家能够紧跟科技的发展，不断学习新知识，提高自己的综合素质。
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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。
……
测量误差
（二）误差的分类
1、系统误差 在同一条件下，多次测量同一被测参数时，测量结果的误差大小
与符号均保持不变或在条件变化时按某一确定规律变化的误差。 2、随机误差
在相同条件下，对某一参数进行重复测量时，测量结果的误差大 小与符号均不固定，且无一定规律的误差。 3、疏忽误差
测量结果显著偏离被测量的真实值所对应的误差。产生的原因是 由于工作人员在读取或记录测量数据时的疏忽大意造成的。
二、自动控制系统分类
FC
流量控制系统
液位控制系统
二、自动控制系统分类
给定值 LT LC
图中，检测变送器
检测到水位高低， 当水位高度与正常 给定水位之间出现 偏差时，调节器就 会立刻根据偏差的 大小去控制出水阀， 使水位回到给定值 上。从而实现水位 的自动控制。
（一）按控制规律分类
二、自动控制系统分类
测量过程与测量误差
测量误差
绝对误差
xI xt
xI：仪表指示值, xt：被测量的真值
由于真值无法得到 x x0
x：被校表的读数值，x0 ：标准表的读数值
相对误差
x x0 或 xI xt
x0
x0
xt
三、测量仪表
测量仪表的品质指标
测量仪表是进行测量的基本工具之一。
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）。
分析仪
流量表
压力表
物位计
一、仪表分类
DCS系统控制的部分现场设备
温度测量仪表
一、仪表分类
DCS系统控制的部分现场设备
智能一体化孔板流量计
一、仪表分类
DCS系统控制的部分现场设备
自动控制（调节）阀门（执行机构）
二、自动控制系统分类
二、自动控制系统分类
自动控制系统有多种分类方法： 一、按被控变量分类 二、按控制规律分类 三、按给定值变化规律分类
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
定值控制系统 给定值x恒定不变的系统称为定值控制系统。
给定值变化
随动控制系统（自动跟踪控制）
给定值x随机变化的系统称为随动控制系统， 又称自动跟踪控制。
程序控制系统（顺序控制系统）
测量仪表的品质指标
2.检测仪表的恒定度
变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被 测量在仪表全部测量范围内进行正反行程（即被测参数逐渐 由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所 得到的两条特性曲线之间的差值。
变差
最大绝对差值 标尺上限值 标尺下限值
100 %
仪表的变差不能超出仪表的允 许误差，否则应及时检修。
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。
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。
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%
第二节 自动化仪表与系统
一、仪表分类
（一）按仪表使用的能源分类
气动仪表 电动仪表 液动仪表
以压缩空气为动力源 ；信号标准：0.020.1MPa；本安防爆；气动调节阀
以电为能源 ；信号标准：Ⅰ、Ⅱ型：0-10mADC； Ⅲ：4-20mADC;结构较复杂；适宜于远距离传送 和集中控制，便于与计算机连用。
二、自动控制系统分类Leabharlann 给定值蒸 汽蒸
汽
TC
加 热
器
TT
温
度
控
制
系
统
流量控制系统
它由管路、孔板和差压变送 器、流量调节器和流量调节 阀。控制目标是保持流量恒 定。当管道其他部分阻力发 生变化或有其他扰动时，流 量将偏离设定值。利用孔板 作为检测元件，把孔板上、 下游的差压引至差压变送器， 将流量差压值转换成电流信 号；该信号送至调节器与给 定值进行比较，流量控制器 根据偏差信号进行运算后将 控制信号送至调节阀，改变 阀门开度，就改变了流量， 使流量维持在设定值上。
由于石油化工参数种类繁多，生产条件各有不同，应用的各种测 量仪表工作原理结构也各有不同。但是，从化工测量仪表的的组成来 看，基本上是有检测环节、传送放大环节和显示环节三部分组成。各 部分之间的关系如下图：
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
仪表的准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。
准确度等级数值越小，就表征该仪表的准确度等级越高， 仪表的准确度越高。工业现场用的测量仪表，其准确度大多 在0.5级以下。
仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在仪表面 板上。
举例
如： 1.5 1.0
测量仪表的品质指标
注意
在工业上应用时,对检测仪表准确度的要求, 应根据生产操作的实际情况和该参数对整个工艺 过程的影响程度所提供的误差允许范围来确定, 这样才能保证生产的经济性和合理性。
一、仪表分类
一、仪表分类
（三）按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类
检测仪表 显示仪表 控制仪表
执行器
获取信息，并进行适当的转换；测量工艺参数 将由检测仪表获得的信息进行显示 对信号进行各种运算，并把控制信号传给执行器。 接受信号对生产过程进行操作或控制
一、仪表分类
检测仪表根据其被测变量不同
温度表
⑵间接测量。通过测量与被测量有函数关系的其他量, 才能得到被测量值的测量方法。如求矩形面积S=长X宽。
测量的方法
测量是用实验的方法,求出某个量的大小。
举例
测一段导线的长度
直接测量
间接测量
Q qV
Q为气体燃料全部燃烧释放的热量；q为燃料热值；v气体 燃料的体积。
测量实质：是将被测参数与其相应的测量单位进行比 较的过程。
以油压为动力 ，主要用于需要大功率输出的场 合，液动仪表现在已很少用。
一、仪表分类
（二）电动仪表按仪表的防爆能力分类
一、仪表分类
普通型仪表 隔爆型仪表
未采取任何防爆措施的仪表，只能应用在非危 险场所。
采取隔离措施以防止引燃引爆事故的仪表。
安全火花型仪表
采用本质安全型防爆措施的仪表；是电动仪表 中防爆能力最好的一类。
二、仪表自动化基础知识
第一节 概 述
一、测量过程
（一）测量的概念 所谓测量，是指用实验的方法，将被测量（未知量）
与已知的标准量进行比较，以得到被测量大小的过程；是 对被测量定量认识的过程。
测量的方法
（二）测量的方法
测量方法从不同的角度出发，有不同的分类方法。 1、按测量方式分类
⑴直接测量。将被测量与标准量（测量单位）直接进 行比较或用预先按标准量定度好的仪器直接得出测量值的 方法。例如用尺子量长度，用温度计测体温等。