自动化仪表及装置第0章-2概论.ppt
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此外，根据需要还可设有显示、转换、计算、 辅助、给定装置。
6
概论
第二节 控制仪表及装置分类、发展
7
> 控制仪表及装置的分类
❖按所用能源形式
工业上主要使用电动和气动控制仪表。
气
电
液
混
动
动
动
和
仪
仪
仪
仪
表
表
表
表
自动化装置按采用的能源形式不同
8
电动控制仪表和气动控制仪表的比较
电动控制仪表
气动控制仪表
能源
主要产品
Spec-200 (美国福克斯波罗公司)
TF系列 (上海自动化仪表厂)
MZ-Ⅲ系列 (西安仪表厂)
16
时间
名称
结构
特点
操作、
第四阶段 20世纪70
集 散 控
分散监测控制装置, 人-机接口装置,
显示、 管理 集中.
~90年代 (1975)
制 系 统
通信网络, 上位机接口装置
控制、 负荷、 危险
给定值
控制器
变送器
执行器
被控参数
被控对象
被控介质
简单控制系统方框图
被控变量首先由检测元 件变换为易于传递的物 理量，再经变送器转换 成标准的电信号，该信 号送到控制器(调节器) 中，与给定值相比较得 出的偏差，以一定的控 制（调节）规律发出控 制信号，控制执行器的 动作，从而改变被控介 质物料或能量的大小， 直至被控变量与给定值 相等。
5
➢ 被控对象 － 需要调节其工艺参数的生产设备。
➢ 变送器 － 把工艺参数转换成标准统一信号的装 置。
➢ 控制器 － 将来自变送器的测量值与给定信号相 比较后产生的偏差信号， 按照预先设定好的控 制规律进行运算后，输出一个控制信号去执行器。
➢ 执行器 － 把控制器的输出信号转换成直线位移 或角位移，以控制阀门的开度。
某些调节机构)
特点
主要产品
结构简单, 适于单参数
就地控制
KF系列气动基地 式仪表(日本山武 -霍尼威尔公司)
带PID调节的电 子电位差计(上海 自动化仪表厂)
14
时间
名称
结构
第二阶段
20世纪40~50 年代(1955)
单 元 组 合 式 仪 表
将整套仪表划分成 若干个单元，各单 元之间采用统一的 标准信号连接。使 用时根据需要，经 过不同的搭配，就 可组成各种各样的 检测及控制系统。
信能力的现场仪表相连接, 并同上层监控管理级一起构
成分布式控制网络。如FF总线控制系统（FCS）。
13
> 控制仪表及装置的发展
发展史大约有70年，大体可分成五个阶段。
时间
名称
结构
第一阶段
20世纪30~40 年代(1935)
将测量、显示、 基 纪录、调节都 地 放在一个表壳 式 里的仪表. 仪 (以指示记录仪 表 表为中心，附加
➢模拟式仪表
传输信号为连续变化的模拟量,这类仪表线路较简单, 操作方便，价格较低。
如，气动仪表，电动单元组合仪表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等。
➢数字式仪表
传输信号为断续变化的数字量，这类仪表与装置以 微型计算机为核心，功能完善，性能优越，能解决模拟 仪表难以解决的问题。
如，可编程调节器、控制器、 DCS（集散控制系 统）、 FCS（现场总线控制系统） 等。
传输（供电24VDC 、输入信号1~5V、输出 信号4~20mA） 四线制和两线制传输
概论
第一节 控制仪表与控制系统 第二节 控制仪表及装置的分类与发展 第三节 联络信号和传输方式 第四节 安全防爆的基本知识和防爆措施
1
本章重点内容介绍
控制仪表与控制系统 仪表的分类和发展 联络信号定义、类型、电信号传输方式
（供电24VDC 、输入信号1~5V、输出信 号4~20mA） 防爆电气设备的分类、分组和防爆标志 常用防爆型控制仪表类型和特点 控制系统实现本安防爆的要求
2
概论
第一节 控制仪表与控制系统
3
> 控制仪表与控制系统
控制仪表指自动控制系统中广泛使用的控制器、变送 器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表和装置。 自动控制系统一般由被控对象、变送器、控制器和执 行器构成。其方框图如下所示：
给定值
控制器
变送器
执行器
被控参数
被控对象
被控介质
简单控制系统方框图
4
电源（220V AC/24V DC） 气源（140kPa）
传输信号
电信号（电压、电流、数字）气压信号
元器件
电子元器件
气动元件
接线
导线
导管
电磁干扰与防爆 受电磁干扰影响 须采取抗干扰、防爆措施
不受电磁干扰影响 本质上安全防爆
9
❖ 按信号类型
模
数
拟
字
式
式
仪
仪
表
表
自动化装置按采用的信号形式不同
10
❖ 按信号类型
➢组装式仪表：在单元组合仪表的基础上发展起来的一 种成套仪表装置，包含控制柜和操作台两部分。
➢集散控制系统（DCS）：以微型计算机为核心, 集4C 技术为一体的计算机控制装置, 实现分散控制和集中管 理。如TPS、PCS 7、ECS、Hollias等。
➢现场总线控制系统（FCS）: 现场总线将具有数字通
11
❖ 按结构形式
基组 组集总 地合 装散线 式式 式式式 仪仪 仪仪仪 表表 表表表
自动化装置按采用的结构形式不同
12
❖ 按结构形式
➢基地式仪表：包含多种功能部件（传感、指示、记录、 控制、执行等部分），设计成一个整体，结构较简单。 如带控制机构的指示记录仪。
➢单元组合式仪表：仪表划分成能独立实现某种功能的 若干单元，单元间用标准信号联系。如电动、气动单元 组合仪表。
分散
主要产品
TDC-2000、 TDC-3000、 TPS、S9000 (美国霍尼威尔公司) CENTUM-CS 、 XL 、CS1000、
CS3000 (日本横河公司) PCS7、PCS7-BOX (德国西门子公司)
17Baidu Nhomakorabea
时间 名称
结构
特点
第五阶段 20世纪95 ~07年代
(2019)
现场 总线 控制 系统
特点
主要产品
应用 灵活， 通用 性强
Ⅰ系列、EK系列仪表 (日本横河公司)
国产DDZ-Ⅱ、DDZ -Ⅲ系列仪表(北京、 上海、西安、大连、 天津、吉林、重庆
等仪表厂)
15
时间
名称
结构
特点
第三阶段 20世纪60 ~70年代
(1972)
组装式 综合 控制 装置
运算调节 机柜,
显示操作 机柜
装配灵活， 功能分离 （调节与 显示操作 分离）
现场总线仪表 通信网络
操作、显示、 管理一体化, 危险分散， 控制分散 到一个回路
主要产品
FF基金会现场总线 (美国费歇尔罗斯蒙特公司)
PROFIBUS 过程现场总线 (德国西门子公司)
18
概论
第三节 联络信号和传输方式
19
本节重点内容介绍
联络信号定义、类型 电信号传输方式：电流信号传输、电压信号
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概论
第二节 控制仪表及装置分类、发展
7
> 控制仪表及装置的分类
❖按所用能源形式
工业上主要使用电动和气动控制仪表。
气
电
液
混
动
动
动
和
仪
仪
仪
仪
表
表
表
表
自动化装置按采用的能源形式不同
8
电动控制仪表和气动控制仪表的比较
电动控制仪表
气动控制仪表
能源
主要产品
Spec-200 (美国福克斯波罗公司)
TF系列 (上海自动化仪表厂)
MZ-Ⅲ系列 (西安仪表厂)
16
时间
名称
结构
特点
操作、
第四阶段 20世纪70
集 散 控
分散监测控制装置, 人-机接口装置,
显示、 管理 集中.
~90年代 (1975)
制 系 统
通信网络, 上位机接口装置
控制、 负荷、 危险
给定值
控制器
变送器
执行器
被控参数
被控对象
被控介质
简单控制系统方框图
被控变量首先由检测元 件变换为易于传递的物 理量，再经变送器转换 成标准的电信号，该信 号送到控制器(调节器) 中，与给定值相比较得 出的偏差，以一定的控 制（调节）规律发出控 制信号，控制执行器的 动作，从而改变被控介 质物料或能量的大小， 直至被控变量与给定值 相等。
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➢ 被控对象 － 需要调节其工艺参数的生产设备。
➢ 变送器 － 把工艺参数转换成标准统一信号的装 置。
➢ 控制器 － 将来自变送器的测量值与给定信号相 比较后产生的偏差信号， 按照预先设定好的控 制规律进行运算后，输出一个控制信号去执行器。
➢ 执行器 － 把控制器的输出信号转换成直线位移 或角位移，以控制阀门的开度。
某些调节机构)
特点
主要产品
结构简单, 适于单参数
就地控制
KF系列气动基地 式仪表(日本山武 -霍尼威尔公司)
带PID调节的电 子电位差计(上海 自动化仪表厂)
14
时间
名称
结构
第二阶段
20世纪40~50 年代(1955)
单 元 组 合 式 仪 表
将整套仪表划分成 若干个单元，各单 元之间采用统一的 标准信号连接。使 用时根据需要，经 过不同的搭配，就 可组成各种各样的 检测及控制系统。
信能力的现场仪表相连接, 并同上层监控管理级一起构
成分布式控制网络。如FF总线控制系统（FCS）。
13
> 控制仪表及装置的发展
发展史大约有70年，大体可分成五个阶段。
时间
名称
结构
第一阶段
20世纪30~40 年代(1935)
将测量、显示、 基 纪录、调节都 地 放在一个表壳 式 里的仪表. 仪 (以指示记录仪 表 表为中心，附加
➢模拟式仪表
传输信号为连续变化的模拟量,这类仪表线路较简单, 操作方便，价格较低。
如，气动仪表，电动单元组合仪表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等。
➢数字式仪表
传输信号为断续变化的数字量，这类仪表与装置以 微型计算机为核心，功能完善，性能优越，能解决模拟 仪表难以解决的问题。
如，可编程调节器、控制器、 DCS（集散控制系 统）、 FCS（现场总线控制系统） 等。
传输（供电24VDC 、输入信号1~5V、输出 信号4~20mA） 四线制和两线制传输
概论
第一节 控制仪表与控制系统 第二节 控制仪表及装置的分类与发展 第三节 联络信号和传输方式 第四节 安全防爆的基本知识和防爆措施
1
本章重点内容介绍
控制仪表与控制系统 仪表的分类和发展 联络信号定义、类型、电信号传输方式
（供电24VDC 、输入信号1~5V、输出信 号4~20mA） 防爆电气设备的分类、分组和防爆标志 常用防爆型控制仪表类型和特点 控制系统实现本安防爆的要求
2
概论
第一节 控制仪表与控制系统
3
> 控制仪表与控制系统
控制仪表指自动控制系统中广泛使用的控制器、变送 器、运算器、执行器等，以及新型控制仪表和装置。 自动控制系统一般由被控对象、变送器、控制器和执 行器构成。其方框图如下所示：
给定值
控制器
变送器
执行器
被控参数
被控对象
被控介质
简单控制系统方框图
4
电源（220V AC/24V DC） 气源（140kPa）
传输信号
电信号（电压、电流、数字）气压信号
元器件
电子元器件
气动元件
接线
导线
导管
电磁干扰与防爆 受电磁干扰影响 须采取抗干扰、防爆措施
不受电磁干扰影响 本质上安全防爆
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❖ 按信号类型
模
数
拟
字
式
式
仪
仪
表
表
自动化装置按采用的信号形式不同
10
❖ 按信号类型
➢组装式仪表：在单元组合仪表的基础上发展起来的一 种成套仪表装置，包含控制柜和操作台两部分。
➢集散控制系统（DCS）：以微型计算机为核心, 集4C 技术为一体的计算机控制装置, 实现分散控制和集中管 理。如TPS、PCS 7、ECS、Hollias等。
➢现场总线控制系统（FCS）: 现场总线将具有数字通
11
❖ 按结构形式
基组 组集总 地合 装散线 式式 式式式 仪仪 仪仪仪 表表 表表表
自动化装置按采用的结构形式不同
12
❖ 按结构形式
➢基地式仪表：包含多种功能部件（传感、指示、记录、 控制、执行等部分），设计成一个整体，结构较简单。 如带控制机构的指示记录仪。
➢单元组合式仪表：仪表划分成能独立实现某种功能的 若干单元，单元间用标准信号联系。如电动、气动单元 组合仪表。
分散
主要产品
TDC-2000、 TDC-3000、 TPS、S9000 (美国霍尼威尔公司) CENTUM-CS 、 XL 、CS1000、
CS3000 (日本横河公司) PCS7、PCS7-BOX (德国西门子公司)
17Baidu Nhomakorabea
时间 名称
结构
特点
第五阶段 20世纪95 ~07年代
(2019)
现场 总线 控制 系统
特点
主要产品
应用 灵活， 通用 性强
Ⅰ系列、EK系列仪表 (日本横河公司)
国产DDZ-Ⅱ、DDZ -Ⅲ系列仪表(北京、 上海、西安、大连、 天津、吉林、重庆
等仪表厂)
15
时间
名称
结构
特点
第三阶段 20世纪60 ~70年代
(1972)
组装式 综合 控制 装置
运算调节 机柜,
显示操作 机柜
装配灵活， 功能分离 （调节与 显示操作 分离）
现场总线仪表 通信网络
操作、显示、 管理一体化, 危险分散， 控制分散 到一个回路
主要产品
FF基金会现场总线 (美国费歇尔罗斯蒙特公司)
PROFIBUS 过程现场总线 (德国西门子公司)
18
概论
第三节 联络信号和传输方式
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本节重点内容介绍
联络信号定义、类型 电信号传输方式：电流信号传输、电压信号