控制系统中的检测设备和执行装置

2021/4/9
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
• 二线制：仪表的
信号传输与供电 共用两根导线
• 四线制：仪表的
信号传输与供电 用四根导线
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
智能式变送器
• 智能式变送器采用双向全数字量传输信 号，即现场总线通讯方式；目前广泛采 用一种过渡方式，即在一条通讯电缆中 同时传输4~20mA电流信号和数字信号， 这种方式称为HART协议通讯方式。智 能式变送器的电源也由通信电缆传输。
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
HART协议
• HART(Highway Addressable Remote Transducer) 通信协议是数字式仪表实现数字通信的一种协议， 具有HART通信协议的变送器可以在一条电缆上 同时传输4~20mADC的模拟信号和数字信号。
第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
智能型压力变送器
• 智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压 传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能
检测仪表 。
• 智能型变送器的特点是可进行远程通信。其精确 度高，使用与维护方便。通过编制各种程序，使 变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式 报警等多种功能，因而提高了变送器的精确度， 简化了调整、校准与维护过程，促使变送器与计 算机、控制系统直接对话。
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
智能式压力变送器
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
电容式差压变送器
• 电容式差压变 送器采用差动 电容作为检测 元件，是目前 工业上普遍使 用的一种变送 器
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
电容式差压变送器结构框图
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• 相对压力或表压--相对于大气压力测定的压力。 • 负压--负的相对压力，因此它低于大气压力 • 过压--正的相对压力。 • 差压--两个压力的差值。 • 绝对压力--相对于真空（0压）测量的压力
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
压力检测的主要方法和分类
按敏感元件和转换原理的特性不同，一般 分为以下几类：
• 液注式压力检测 ：依据流体静力学原理 • 弹性式压力检测 ：依据弹性形变原理 • 负荷式压力检测 ：依据静力平衡原理 • 电气式压力检测 ：利用敏感元件
• 其它压力检测方法 ：弹性振动、压磁式
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
• 变送器在控制系统中起着至关重要的作用，它 将工艺变量(如温度、压力、流量、液位、成 份等)和电、气信号(如电流、电压、频率、气 压信号等)转换成统一的标准信号。
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
2.1 传感器和变送器
主要内容： • 信号传输及供电的四线制与两线制 • 压力检测及变送 • 温度检测和变送 • 流量检测及变送 • 物位检测及变送 • 其它检测仪表和装置
第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
第2章 计算机控制系统中的 检测设备和执行机构
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
第2章计算机控制系统中的检测设备和执行机构
• 传感器和变送器 • 过程控制中常用的执行器 • 运动控制中常用的执行机构
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
2.1.1 信号传输及供电的四线制与 两线制
• 变送器安装在现场，它的气源或电源从 控制室送来，而输出信号送到控制室。 气动变送器用两根气动管线分别传送气 源和输出信号。
• 电动模拟式变送器采用二线制或四线制 传输电源和输出信号。
• HART通信协议是依照国际标准化组织(ISO)的开 放式系统互连(OSI)参考模型，简化并引用其中 三层：物理层、数据链路层、应用层而制定的。 物理层规定了信号的传输方法和传输介质；数据 链路层规定了数据帧的格式和数据通讯规程；应 用层规定了通讯命令的内容。
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
x (t) e (t)
u (t)
q (t)
y (t)
调节器
执行器
对象
＋
－ z (t)
测量变送
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
• 传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律 转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的 输出信号有多种形式，如电压、电流、频率、 脉冲等，输出信号形式由传感器原理确定。
2.1.2压力检测及变送
• 压力检测的主要方法和分类 • 电容式差压变送器 • 智能型差压变送器
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
几种压力表述形式
• 大气压力--用气压计测定的压力,随大气条件和地点而变化. 确定为"标准状态"的大气压力参考值等于是101325Pa。
U形管压力计(根据流体静力学原理)
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
弹簧管压力计(弹性元件wenku.baidu.com力变形原理)
• 1.金属弹簧管 • 2.指针 • 3-连杆 • 4.扇型齿轮 • 5.弹簧 • 6-底座 • 7.测压接头 • 8.小齿轮 • 9.外壳
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第2章 计算机控制系统中的检测设备和执行装置
• 测量部分的作用是通过 电容式压力传感器及相
关电路把被测差压∆p成
比例的转换成为差动电
流信号Id。
• 差动电容的相对变化量 再通过电容/电流转换电 路比例的转换成差动电
流信号Id，经放大后转
换成4-20mA输出电流。
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