工业自动化仪表与系统课件PPT(共 45张)
化工自动化及仪表培训课程PPT(共 46张)
闭环控制的缺点：控制不够及时；如果系统内部各 环节配合不当，系统会引起剧烈震荡，甚至会使系统 失去控制。
开环控制： 开环控制的特点（优点）：不需要对被控变量进 行测量，只根据输入信号进行控制，控制及时。
设定值 r(t)
机构 e(t)
-
控制装置 u(t)
被控变量
执行器
过程
q(t)
c(t)
测量值 y(t)
检测元件、变送器
闭环控制系统组成
•检测元件和变送器的作用是把被控变量c(t)转化为测 量值y(t)。
•比较机构的作用是比较设定值r(t)与测量值y(t)并输 出其差值。
•控制装置的作用是根据偏差的正负、大小及变化情况， 按某种预定的控制规律给出控制作用u(t)。比较机构 和控制装置通常组合在一起，称为控制器。
负反馈：将被控 变量送回输入端 并与输入变量相 减（负反馈闭环 的才可以独立工
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
被控过程：加热炉 被控变量：物料出口温度 操纵变量：燃料油流量 扰动：被加热原料油温度、燃料油热值等
1.2.2闭环控制与开环控制
闭环控制：
在反馈控制系统中，被控变量送回输入端，与设 定值进行比较，根据偏差控制被控变量，这样，整个 系统构成了一个闭环。
它是以传递函数为基础，在频率域对单输入单输出控 制系统进行分析与设计。PID控制规律是经典控制理论 最辉煌的成果。
2）现代控制理论:20世纪60年代得到迅猛发 展。
其主要内容为：
线性系统理论，最优控制理论，最佳估计理论， 系统辨识。
自动化仪表ppt课件
K=t℃+273.15 ℉=9/5℃+32
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。
4、可靠性 仪表的可靠性直接关系到仪表人员的维护量,在济济条件
允许等条件下,尽可能的选用高可靠性仪表。
第五节 自动化调节系统的基本概念
仪表自动化的主要内容一般包括： 自动检测系统？利用各种检测仪表对工艺参数进行检测指示
或记录。 自动信号和连锁保护系统？当参数超过允许范围，信号系统
发出声光告戒操作人员。如工况已达到危险状态连锁系统立 即自动打开安全阀或紧急停机防止事故进一步发生。 自动操作系统？根据预先规定的步骤自动的使生产进行周期 性的操作。 自动调节系统？由于各种工艺条件是不断变化的，生产中的 参数就可能偏离或波动，这就需要一些自动调节装置对某些 偏离的参数进行调节。
膜片式弹性元件：膜片式弹性元件根据结构的不同可分为膜片 和膜盒。
波纹管式弹性元件：是一个周围为波纹状的薄壁金属圆桶。
弹簧管压力表：
其用途不同，可分为普通压力表、耐腐蚀 氨用压力表、禁油的氧气压力表。
弹簧管压力表的结构：弹簧管、拉杆、扇 形齿轮、中心齿轮、指针、面板、游丝、 调整螺钉、接头。
工业自动化仪表与系统.pptx
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
自动化仪表培训(全)ppt课件
CHAPTER 05
自动化仪表在工业生产中的 应用案例
石油化工行业应用案例
原油储罐液位测量
采用雷达液位计进行连续测量，实现 高精度、高可靠性的液位监测。
化学反应釜温度控制
采用温度变送器和控制器实现精确控 温，确保产品质量和生产安全。
石油管道流量测量
采用质量流量计进行贸易交接计量， 确保计量准确、公正。
CHAPTER 04
自动化仪表选型与使用注意 事项
选型原则及步骤
明确测量需求
根据工艺要求，确定测量参数（如压力、温 度、流量等）及测量范围。
选择合适型号
根据测量需求和仪表性能，选择适合的型号 和规格。
了解仪表性能
熟悉不同类型自动化仪表的测量原理、精度 等级、稳定性等性能指标。
考虑环境因素
根据安装环境和使用条件，选择具有相应防养建议
使用注意事项
遵守操作规程，避免超量程使用；保持仪表清洁干燥，防止腐蚀和损 坏。
日常维护
定期检查仪表显示是否正常，接线是否松动；清理表面积尘和油污等 杂物。
定期保养
按照厂家推荐的保养周期和方法进行保养，包括更换易损件、清洗内 部管路等。
故障处理
发现故障时及时停机检查，根据故障代码或现象判断故障原因并排除 ；若无法自行解决，请联系厂家或专业维修人员进行维修。
自动化仪表培训(全 )ppt课件
目 录
• 自动化仪表概述 • 自动化仪表基本原理 • 自动化仪表组成结构 • 自动化仪表选型与使用注意事项 • 自动化仪表在工业生产中的应用案例 • 自动化仪表市场前景与发展趋势
CHAPTER 01
自动化仪表概述
定义与分类
定义
自动化仪表是用于测量、显示、 记录和控制各种工业过程参数的 设备，具有自动化、智能化、高 精度等特点。
2024版年度自动化仪表培训全课件
自动化仪表培训全课件contents •自动化仪表概述•自动化仪表基本原理•自动化仪表选型与安装•自动化仪表操作与维护•自动化仪表在工业生产中应用•自动化仪表发展趋势与挑战目录自动化仪表概述01自动化仪表定义与分类自动化仪表定义自动化仪表是一种能够自动测量、记录和显示各种过程参数的仪表，广泛应用于工业、能源、环保等领域。
自动化仪表分类根据测量原理和应用领域不同，自动化仪表可分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表等。
早期自动化仪表早期的自动化仪表主要采用机械式和电子管式结构，功能相对简单，精度和稳定性较低。
现代自动化仪表随着微电子技术、计算机技术和通信技术的发展，现代自动化仪表逐渐向数字化、智能化和网络化方向发展，具有更高的测量精度、更强的数据处理能力和更广泛的应用范围。
工业领域01自动化仪表在工业领域应用广泛，如石油化工、电力、钢铁、有色金属等，用于监测和控制生产过程中的各种参数，确保生产安全和产品质量。
能源领域02自动化仪表在能源领域也有重要应用，如火力发电、核能发电、风能发电等，用于监测和控制能源生产过程中的温度、压力、流量等参数，提高能源利用效率。
环保领域03自动化仪表在环保领域的应用也日益增多，如污水处理、废气处理等，用于监测和控制环保设施的运行状态和处理效果，保护环境安全。
自动化仪表基本原理02通过仪表直接读取被测参数的数值，如温度计、压力计等。
直接测量通过测量与被测参数有一定关系的物理量，再经过计算求得被测参数的数值，如流量测量中通过测量差压来求得流量。
间接测量将多个直接或间接测量结果进行组合运算，得出更复杂的参数值。
组合测量测量原理及方法传感器工作原理利用电阻应变片将应变转换为电阻变化，再通过测量电路转换为电压或电流信号。
将被测参数的变化转换为电容量的变化，再通过测量电路转换为电压或电流信号。
利用压电效应将机械能转换为电能，实现非电量电测技术。
利用光电效应将光信号转换为电信号，实现光电信号的转换与传输。
2024版化工仪表及自动化ppt课件教学教程
课件教学教程•化工仪表概述•自动化基础知识•化工仪表测量原理与技术•化工仪表选型与安装维护目•化工自动化控制系统设计与实践•化工仪表及自动化技术应用拓展录化工仪表概述定义作用分类特点化工仪表具有高精度、高可靠性、防爆防腐、适应性强等特点，能够满足化工生产过程中的各种特殊要求。
化工仪表发展趋势网络化智能化化工仪表正逐渐向着网络化的方向发展，实现远程监控和数据共享，提高生产效率和安全性。
集成化自动化基础知识自动化概念及原理自动化定义自动化原理自动化系统组成要素控制器传感器与变送器执行器被控对象石油化工自动化技术在石油化工行业应用广泛，包括炼油、化肥、乙烯等生产过程的自动化控制。
冶金工业冶金工业中的高炉、转炉、连铸等生产过程的自动化控制，以及轧钢过程的自动化电力工业机械制造自动化技术应用领域化工仪表测量原理与技术压力单位与测量方法介绍压力的国际单位制单位以及常用测量方法，如直接测量法和间接测量法。
压力仪表分类及特点阐述不同类型压力仪表的工作原理、结构特点以及适用场景，如弹性式压力计、电气式压力计等。
压力传感器技术介绍压力传感器的种类、工作原理及其在化工生产中的应用，如压阻式传感器、压电式传感器等。
压力测量系统组成及调试详细讲解压力测量系统的组成部分，包括传感器、变送器、显示仪表等，并介绍系统调试方法和注意事项。
温度单位与测量方法温度测量系统组成及调试温度仪表分类及特点温度传感器技术介绍温度的国际单位制单位以及常用测量方法，如接触式测量法和非接触式测量法。
介绍温度传感器的种类、工作原理及其在化工生产中的应用，如热敏电阻传感器、红外传感器等。
流量单位与测量方法流量测量系统组成及调试流量仪表分类及特点流量传感器技术物位单位与测量方法物位测量系统组成及调试物位仪表分类及特点物位传感器技术化工仪表选型与安装维护选型原则及注意事项选型原则注意事项安装前准备安装步骤调试方法030201安装调试方法与步骤维护保养策略及周期维护保养策略维护保养周期化工自动化控制系统设计与实践确保系统安全、稳定、可靠，满足生产工艺要求，提高生产效率和产品质量。
《自动化仪表》PPT课件
选择经过实践证明性能稳定、可靠性高的仪表。
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2024/1/26
经济性：在满足工艺和可靠性要求的前提下，尽量选用价格合理、维护方便的仪表。
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2024/1/26
考虑环境条件
根据安装环境选择适合的防护等级和温度范围的仪表。
了解仪表性能
熟悉仪表的工作原理、测量范围、精度等级等技术参数。
了解供应商资质
校验仪表参数
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Байду номын сангаас2024/1/26
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2024/1/26
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2024/1/26
06
CHAPTER
自动化仪表在工业生产中的应用案例
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03
自动化仪表在石油化工环保治理中的应用
实时监测和治理废气、废水等污染物排放，降低环境污染。
01
自动化仪表在石油化工原料储运中的应用
实现原料的自动计量、混合、输送和存储，提高储运效率和安全性。
信号处理
对转换后的电信号进行放大、滤波、线性化等处理，以提高信号的信噪比和抗干扰能力。常见的信号处理方法有模拟电路处理、数字电路处理以及微处理器处理等。
信号输出
将处理后的信号以适当的形式输出，如模拟量输出、数字量输出、开关量输出等，以便与后续控制系统或显示装置进行接口。
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2024/1/26
自动化仪表的误差来源主要包括原理误差、制造误差、使用误差等。其中，原理误差是由于测量原理不完善引起的；制造误差是由于仪表制造过程中的因素（如材料、工艺等）引起的；使用误差则是由于仪表使用过程中的因素（如环境条件、操作方法等）引起的。
选择有良好信誉和售后服务的供应商。
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2024/1/26
工业自动化仪表与系统PPT文档47页
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
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。
工业自动化仪表与系统47页PPT
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
化工仪表及自动化资料ppt课件
化工仪表及自动化资料ppt课件目录CATALOGUE•化工仪表概述•化工仪表的基本原理•化工仪表的选型与安装•化工自动化概述•化工仪表与自动化的关系•化工仪表及自动化的应用案例01CATALOGUE化工仪表概述用于测量、显示、记录和控制工业生产过程中各种工艺参数的装置或系统。
仪表的定义温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表等。
按测量对象分类机械式仪表、电子式仪表、智能式仪表等。
按工作原理分类实验室仪表、工业用仪表、过程控制仪表等。
按使用场合分类仪表的定义与分类高精度测量化工生产对工艺参数的精度要求较高，因此化工仪表需要具备高精度测量的能力。
宽测量范围化工生产过程中工艺参数的变化范围较大，要求化工仪表具有较宽的测量范围。
•高可靠性：化工生产环境恶劣，要求化工仪表能够在高温、高压、腐蚀等环境下稳定工作。
测量工艺参数实时测量并显示生产过程中的温度、压力、流量、物位等工艺参数。
控制生产过程根据工艺要求，通过控制阀等执行机构对生产过程进行自动控制。
保障生产安全及时发现并处理生产过程中的异常情况，保障生产安全。
化工仪表的发展历程早期阶段以机械式仪表为主，如弹簧管压力表、浮子流量计等。
这些仪表结构简单，但精度较低，功能单一。
电子化阶段随着电子技术的发展，电子式仪表逐渐取代机械式仪表。
电子式仪表具有更高的精度和更多的功能，如数字显示、远程传输等。
智能化阶段近年来，随着计算机技术和人工智能技术的发展，智能式仪表开始得到广泛应用。
智能式仪表具有自学习、自适应、自诊断等功能，能够进一步提高生产过程的自动化水平和生产效率。
02CATALOGUE化工仪表的基本原理利用弹性元件受压变形的原理，将压力转换为位移或应变进行测量。
压力测量温度测量流量测量物位测量基于热电偶、热电阻等测温元件，将温度转换为电信号进行测量。
通过测量流体流过管道截面的面积和流速，计算得到流量值。
利用浮力、静压等原理，检测容器内液体或固体的位置高度。
测量原理传输原理模拟信号传输将测量信号转换为标准模拟信号（如4-20mA），通过电缆进行传输。
仪表及自动化-自动控制系统基本概念(共 46张PPT)
自动控制系统基本概念
内容提要
▪ 化工自动化的主要内容
▪ 自动控制系统的基本组成及方块图 ▪ 自动控制系统的分类 ▪ 自动控制系统的过渡过程和品质指标
– – – – 控制系统的静态与动态 控制系统的过渡过程 控制系统的品质指标 影响控制系统过渡过程品质的主要因素
内容提要
▪ 工艺管道及控制流程图
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 五种重要品质指标之四 4. 过渡时间
从干扰作用发生的时刻起，直到系统重新 建立新的平衡时止，过渡过程所经历的时间叫过 渡时间。一般在稳态值的上下规定一个小范围， 当被控变量进入该范围并不再越出时，就认为被 控变量已经达到新的稳态值，或者说过渡过程已 经结束这个范围一般定为稳态值的±５％（也有 的规定为±２％）。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 五种重要品质指标之二 2. 衰减比
衰减比是衰减程度的指标，它是前后相邻两个峰值的 比。习惯表示为 n:1，一般 n 取为4～10之间为宜。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 五种重要品质指标之三
3. 余差
当过渡过程终了时，被控变量所达到的新 的稳态值与给定值之间的偏差叫做余差，或者说 余差就是过渡过程终了时的残余偏差。有余差的 控制过程称为有差调节，相应的系统称为有差系 统。反之就为无差调节和无差系统。
第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标
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。 结论：在自动化工作中，了解系统的静态是必要的，但是了 解系统的动态更为重要。因为在生产过程中，干扰是客观存 在的，是不可避免的，就需要通过自动化装置不断地施加控 制作用去对抗或抵消干扰作用的影响，从而使被控变量保持 在工艺生产所要求控制的技术指标上。
2024版化工仪表及自动化全套课件完整ppt课件完整版
通过采用各种检测仪表对工艺参数进行测量，变送器将测量值转换为标准信号，输入到 控制器中，与设定值进行比较，得到偏差信号。控制器根据偏差信号的大小和方向，输 出控制信号到执行器，执行器动作改变被控对象的参数，从而实现对被控对象的控制。
自动化系统组成要素
变送器
将测量元件输出的信号转换为标 准信号，以便输入到控制器中。
在化工生产中，PLC被广泛应用于各种 自动化控制系统中，如反应釜温度控 制、压力控制、流量控制等。通过编 程实现复杂的控制逻辑，提高生产过 程的自动化程度。
PLC与DCS比较
PLC与DCS在功能和应用上有所重叠， 但也有所区别。PLC更侧重于逻辑控制， 而DCS更侧重于过程控制。在化工生 产中，两者常常配合使用，实现全面 的自动化控制。
网络化
网络化技术能够实现化工仪表之 间的互联互通，方便远程监控和 管理。
绿色化
环保意识的提高将促使化工仪表 向绿色化方向发展，采用环保材
料和低能耗技术。
02
自动化基础知识
自动化概念及原理
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。
安装调试流程规范
01
准备安装工具和材料。
02
安装过程
03
按照安装图纸和技术要求进行安装。
安装调试流程规范
注意保护仪表的测量元件和显示部分， 避免损坏。
确保仪表安装牢固、稳定，防止振动 和松动。
安装调试流程规范
调试与验收
01
02
观察仪表显示是否正常， 检查测量误差是否在允 许范围内。
03
2024自动化仪表课件ppt大纲
自动化仪表课件ppt大纲目录•自动化仪表概述•自动化仪表分类与特点•自动化仪表工作原理及结构•自动化仪表选型与安装•自动化仪表维护与故障排除•自动化仪表在工业生产中的应用•自动化仪表发展趋势与展望CONTENTSCHAPTER01自动化仪表概述定义与作用自动化仪表定义自动化仪表是一种能够自动完成测量、控制、显示、记录等功能的仪表设备，广泛应用于工业、农业、交通、医疗等领域。
自动化仪表作用自动化仪表能够实现对各种物理量的精确测量和控制，提高生产过程的自动化程度和效率，减少人工干预和操作成本，保证产品质量和生产安全。
发展历程及趋势发展历程自动化仪表经历了机械式仪表、电子式仪表、智能化仪表等多个阶段，不断向着高精度、高可靠性、高集成度、智能化等方向发展。
发展趋势随着物联网、云计算、大数据等技术的不断发展，自动化仪表将更加注重与其他设备和系统的互联互通，实现更加智能化的测量、控制和优化。
应用领域与市场前景应用领域自动化仪表广泛应用于石油、化工、电力、冶金、制药、食品等工业领域，以及农业、交通、医疗等非工业领域。
市场前景随着工业自动化程度的不断提高和智能制造的快速发展，自动化仪表市场需求将不断增长，同时对于仪表的精度、稳定性、可靠性等性能要求也将不断提高。
CHAPTER02自动化仪表分类与特点包括压力传感器、变送器、压力表等种类能够测量并指示压力值，具有高精度、高稳定性、可靠性强等特点特点广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业领域应用种类包括热电偶、热电阻、温度变送器等特点能够测量并指示温度值，具有测量范围广、精度高、响应速度快等特点应用适用于各种工业场合的温度测量和控制包括差压式流量计、转子流量计、电磁流量计等种类特点应用能够测量流体流量，具有测量准确、可靠性高、稳定性好等特点广泛应用于石油、化工、冶金、电力等领域的流体流量测量030201包括浮球式物位计、超声波物位计、雷达物位计等种类能够测量容器中液体或固体的物位高度，具有测量准确、稳定性好、可靠性高等特点特点适用于各种工业场合的物位测量和控制应用物位仪表特点能够在线分析生产过程中物质的成分和含量，具有高精度、高灵敏度、实时性强等特点种类包括pH 计、氧分析仪、气相色谱仪等应用广泛应用于化工、环保、食品等领域的生产过程分析和控制过程分析仪表CHAPTER03自动化仪表工作原理及结构工作原理传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。
工业自动化仪表与系统课件(PPT 45页)
测量信号 指示电路
给定信号 指示电路
硬手操电路
输出指示
Ui 1~5V
Is 4~20mA
250Ω
U01 输入电路
U02 PD电路
PI电路
U03 输出电路
S6
外
内 1~5V
软手操电路
基型调节器方框图
I0 4~20mA
• 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
• 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。
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。
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
调零、零点迁移
Z0
X
Zi +
测量部分
e 放大部分
y
C
K
_
Zf
反馈部分 F
K y 1 KF (Cx Z0 )
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比例微分的输出与输入信号的关系为：
de
yKpeKpDTdt
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
• 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。
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
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：
yKp(e1
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。
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• 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。
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。
调零、零点迁移
Z0
X
Zi +
测量部分
e 放大部分
y
C
K
_
Zf
反馈部分 F
y1KKF(CxZ0)
（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。
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。
测量信号 指示电路
给定信号 指示电路
硬手操电路
输出指示
Ui 1~5V
Is 4~20mA
250Ω
U01 输入电路
U02 PD电路
PI电路
U03 输出电路
S6
外
内 1~5V
软手操电路
基型调节器方框图
I0 4~20mA
• 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。
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
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。
• 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。
• 组装式综合控制装置
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。
• 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
• 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。
二、常用工业自动化仪表的工作原 理
• 变送器 • 调节器 • 执行器
给定值x
偏差e
调节器
测量值z
执行器 测量变送
干扰
对象
被控对象y
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
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。
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。
• 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。
结构原理:
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