01控制仪表及控制系统
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操作管理装置是操作管理人员与集散控制系统间的界面。生 产过程的各种参数集中在操作管理装置上显示，操作管理人员 可以通过操作管理装置了解生产过程的运行状况，还可操纵生 产过程、组态回路、调整回路参数、检测故障和存储过程数据。
通信系统是分散过程控制装置与操作管理装置之间的桥梁。 集散控制系统各单元之间的数据传输由通信系统构成的网络来 完成，该网络需遵循一定的通信协议。
➢ 它们都经历了I型，II型和III型三个阶段。电动单元组合仪 表中还有模拟和数字技术相结合的DDZ-S型系列仪表。
单元组合式控制仪表
单元组合仪表可分为变送单元、执行单元、控制单元、转换 单元、运算单元、显示单元、给定单元和辅助单元等八类。
转换单元 变送单元 其它系列仪表
显示单元
运算单元
控制单元
给定单元
辅助单元
被控对象
执行单元
单元组合式控制仪表
变送单元：能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等 变换成相应的标准统一信号（4-20mA，0-10mA或20-100kPa） 传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。变送单元的品种有 温度、压力、差压、流量、液位变送器等。
控制单元: 将测量信号与给定信号进行比较，按偏差控制执行 器的动作。控制单元的品种有：PID控制器、PI控制器以及具 有特种功能的控制器等。
单元组合式控制仪表
给定单元：输出标准统一信号，作为被控变量的给定值送到 控制单元，实现定值控制。其输出信号可以供给其它仪表作 为参考基准值。如恒流给定器、定值器、比值给定器和时间 程序给定器等。
辅助单元：是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪
表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。
集散控制系统(DCS)
DCS系统是一种以微型计算机为核心的计算机控制装置。 其基本特点是分散控制、集中管理。 DCS系统通常操C由作RT分站散过程控制装计置管算、理机操作管理集中装操置作和与通管信理装系置统 三大部分组成。
通信系统
过程 控制单元
过程 控制单元
数据 采集单元
分散过程控制装置
集散控制系统的基本结构
分散过程控制装置是集散控制系统与生产过程间的界面。在 分散过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成 各种输入输出数据的处理和控制算法的运算。
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 ➢ 此外，根据需要还可设置转换器、运算器、操作器、 显示装置和各类仪表系统，以完成复杂的控制任务。
简言之，在简单自动控制系统中除了将被控参数变换 成易于传递的物理量的检测元件（如热电偶、热电阻、 孔板等）外，完成其他任务的仪表都属于控制仪表。
❖ 按结构形式
➢ 基地式控制仪表 ➢ 单元组合式控制仪表 ➢ 集散控制系统 ➢ 现场总线控制系统
基地式控制仪表
基地式控制仪表通常以指示、记录仪表为主体，附 加控制、测量、给定等部件。仪表的所有部件之间以不 可分离的机械结构相连接，装在一个箱壳之内。只需配 上控制阀便可构成一个控制系统。
单元组合式控制仪表
本课程主要介绍电动控制仪表 （除执行器外）
❖ 按信号类型：模拟式和数字式
模拟仪表 —— 传输信号为连续变化的模拟量
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。
数字仪表 —— 传输信号为断续变化的数字量
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、可编程控制器、 DCS、 FCS 等。
第一讲
控制仪表与控制系统
主要内容
一、自动控制系统与过程控制仪表 二、控制仪表与装置的分类 三、联络信号和电信号传输方式
一、自动控制系统与过程控制仪表
加热炉温度控制来自百度文库统
给定值 控制器
执行器
被控变量 被控对象
变送器
➢ 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
运算单元：将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、 平方等运算，适用于多种参数综合控制、配比控制、流量信 号的温度压力补偿计算等。运算单元的品种有：加减器、乘 除器和开方器等。
显示单元：对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算， 供操作人员监视控制系统工况之用。显示单元的品种有：指 示仪、指示记录仪、报警器、比例积算器和开方积算器等。
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，将整套仪表划分成能独立实现某种功能 的若干单元，而各个单元之间用统一的标准信号来联系。
➢ 将各种独立仪表进行不同的组合，可以构成适用于各种不同 场合的自动检测或控制系统。
➢ 这类仪表有电动单元组合仪表（DDZ）和气动单元组合仪表 （QDZ）两大类。
气动控制仪表
气源（140kPa）
气压信号
气动元件（气阻、气 容、气动放大器等） 导管，管路板
气动仪表特点： ▪ 结构简单，易于检修 ▪ 性能稳定，可靠性高 ▪ 在本质上是安全防爆的，特别适用于石油、化工等有爆
炸危险的场所 ▪ 需要使用不含油分﹑水分和尘埃的净化气源
电动仪表特点： ▪ 运算精度高﹑动作反应迅速 ▪ 便于实现复杂的控制规律,远距离集中显示和操作 ▪ 采取了安全防爆措施，同样能用于易燃易爆的危险场所 ▪ 能源方便(220VAC或24VDC）
二、控制仪表与装置的分类
❖ 按所用能源形式：气动、电动、液动。工业上主要使用
电动和气动控制仪表。
电动控制仪表和气动控制仪表的比较
能源 传输信号 元、器件
接线
电动控制仪表
电源（220V AC/24V DC）
电信号（电压、电流、数字）
电子元器件（电阻、电容、电子 放大器、集成电路等） 导线，印刷电路板
现场总线控制系统(FCS)
执行单元:按照控制器输出的控制信号或手动操作信号，操作 执行元件，改变控制变量的大小。品种有角行程电动执行器、 直行程电动执行器和气动薄膜控制阀等。
单元组合式控制仪表
转换单元: 将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或 者进行标准统一信号之间的转换。转换单元的品种有直流毫 伏转换器、频率转换器、电-气转换器、气-电转换器等。
通信系统是分散过程控制装置与操作管理装置之间的桥梁。 集散控制系统各单元之间的数据传输由通信系统构成的网络来 完成，该网络需遵循一定的通信协议。
➢ 它们都经历了I型，II型和III型三个阶段。电动单元组合仪 表中还有模拟和数字技术相结合的DDZ-S型系列仪表。
单元组合式控制仪表
单元组合仪表可分为变送单元、执行单元、控制单元、转换 单元、运算单元、显示单元、给定单元和辅助单元等八类。
转换单元 变送单元 其它系列仪表
显示单元
运算单元
控制单元
给定单元
辅助单元
被控对象
执行单元
单元组合式控制仪表
变送单元：能将各种被测参数，如温度、压力、流量、液位等 变换成相应的标准统一信号（4-20mA，0-10mA或20-100kPa） 传送到接收仪表，以供指示、记录或控制。变送单元的品种有 温度、压力、差压、流量、液位变送器等。
控制单元: 将测量信号与给定信号进行比较，按偏差控制执行 器的动作。控制单元的品种有：PID控制器、PI控制器以及具 有特种功能的控制器等。
单元组合式控制仪表
给定单元：输出标准统一信号，作为被控变量的给定值送到 控制单元，实现定值控制。其输出信号可以供给其它仪表作 为参考基准值。如恒流给定器、定值器、比值给定器和时间 程序给定器等。
辅助单元：是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪
表，如操作器、阻尼器、限幅器、安全栅等。
集散控制系统(DCS)
DCS系统是一种以微型计算机为核心的计算机控制装置。 其基本特点是分散控制、集中管理。 DCS系统通常操C由作RT分站散过程控制装计置管算、理机操作管理集中装操置作和与通管信理装系置统 三大部分组成。
通信系统
过程 控制单元
过程 控制单元
数据 采集单元
分散过程控制装置
集散控制系统的基本结构
分散过程控制装置是集散控制系统与生产过程间的界面。在 分散过程控制装置内，进行模拟量与数字量的相互转换，完成 各种输入输出数据的处理和控制算法的运算。
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 ➢ 此外，根据需要还可设置转换器、运算器、操作器、 显示装置和各类仪表系统，以完成复杂的控制任务。
简言之，在简单自动控制系统中除了将被控参数变换 成易于传递的物理量的检测元件（如热电偶、热电阻、 孔板等）外，完成其他任务的仪表都属于控制仪表。
❖ 按结构形式
➢ 基地式控制仪表 ➢ 单元组合式控制仪表 ➢ 集散控制系统 ➢ 现场总线控制系统
基地式控制仪表
基地式控制仪表通常以指示、记录仪表为主体，附 加控制、测量、给定等部件。仪表的所有部件之间以不 可分离的机械结构相连接，装在一个箱壳之内。只需配 上控制阀便可构成一个控制系统。
单元组合式控制仪表
本课程主要介绍电动控制仪表 （除执行器外）
❖ 按信号类型：模拟式和数字式
模拟仪表 —— 传输信号为连续变化的模拟量
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。
数字仪表 —— 传输信号为断续变化的数字量
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、可编程控制器、 DCS、 FCS 等。
第一讲
控制仪表与控制系统
主要内容
一、自动控制系统与过程控制仪表 二、控制仪表与装置的分类 三、联络信号和电信号传输方式
一、自动控制系统与过程控制仪表
加热炉温度控制来自百度文库统
给定值 控制器
执行器
被控变量 被控对象
变送器
➢ 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
运算单元：将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、 平方等运算，适用于多种参数综合控制、配比控制、流量信 号的温度压力补偿计算等。运算单元的品种有：加减器、乘 除器和开方器等。
显示单元：对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算， 供操作人员监视控制系统工况之用。显示单元的品种有：指 示仪、指示记录仪、报警器、比例积算器和开方积算器等。
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，将整套仪表划分成能独立实现某种功能 的若干单元，而各个单元之间用统一的标准信号来联系。
➢ 将各种独立仪表进行不同的组合，可以构成适用于各种不同 场合的自动检测或控制系统。
➢ 这类仪表有电动单元组合仪表（DDZ）和气动单元组合仪表 （QDZ）两大类。
气动控制仪表
气源（140kPa）
气压信号
气动元件（气阻、气 容、气动放大器等） 导管，管路板
气动仪表特点： ▪ 结构简单，易于检修 ▪ 性能稳定，可靠性高 ▪ 在本质上是安全防爆的，特别适用于石油、化工等有爆
炸危险的场所 ▪ 需要使用不含油分﹑水分和尘埃的净化气源
电动仪表特点： ▪ 运算精度高﹑动作反应迅速 ▪ 便于实现复杂的控制规律,远距离集中显示和操作 ▪ 采取了安全防爆措施，同样能用于易燃易爆的危险场所 ▪ 能源方便(220VAC或24VDC）
二、控制仪表与装置的分类
❖ 按所用能源形式：气动、电动、液动。工业上主要使用
电动和气动控制仪表。
电动控制仪表和气动控制仪表的比较
能源 传输信号 元、器件
接线
电动控制仪表
电源（220V AC/24V DC）
电信号（电压、电流、数字）
电子元器件（电阻、电容、电子 放大器、集成电路等） 导线，印刷电路板
现场总线控制系统(FCS)
执行单元:按照控制器输出的控制信号或手动操作信号，操作 执行元件，改变控制变量的大小。品种有角行程电动执行器、 直行程电动执行器和气动薄膜控制阀等。
单元组合式控制仪表
转换单元: 将电压、频率等电信号转换为标准统一信号，或 者进行标准统一信号之间的转换。转换单元的品种有直流毫 伏转换器、频率转换器、电-气转换器、气-电转换器等。