1、第二章檢測儀表及傳感器第二章檢測儀表及傳感器1-2自動控制系統的組成自動控制系統的組成1自動化裝置的的三大功能自動化裝置的的三大功能（1）檢測 眼睛（2）運算（思考） 大腦（3）執行 手2自動化裝置的三個部分自動化裝置的三個部分（1）測量元件及變送器（眼睛及神經)（2）自動控制器（大腦分析發出指令）（3）執行器（手動）1-3自動控制系統按工藝過程進行分類自動控制系統按工藝過程進行分類1.模擬控制（定值）模擬控制（定值） 要求控制系統使被控對象的工藝參數保持在一個生產指標上不變2.隨動控制隨動控制 要求所控制的工藝參數準確、快速地跟隨給定值的變化3.順序控制順序控制 要求生產技術指標按一定的時間

2、程序變化1-4化工生產過程主要參數化工生產過程主要參數化工生產過程要檢測的主要參數有：溫度、壓力、流量、化工生產過程要檢測的主要參數有：溫度、壓力、流量、液位等。液位等。過程參數儀表位號的字母代號如下：過程參數儀表位號的字母代號如下： 字母字母 第一位字母第一位字母 后繼字母后繼字母 被測變量或初始變量被測變量或初始變量 修飾詞修飾詞 功能功能 a分析 報警 b噴嘴火焰 取樣冷卻器、冷端補償器 c電導率 控制，調節 d密度或重度 差 e電壓（電動勢） 檢測元件 f流量 比（分數） g尺度（尺寸） 玻璃 h手動 i電流 指示 j功率 掃描 k時間或時間程序 操作器 l物位 燈 m水份或濕度 n濃

3、度 氣源，電源 p壓力或真空 試驗點（接頭） q數量或件數 積分累計 積分累計 r放射性 記錄或打印 s速度或頻率 安全 開關或聯鎖 t溫度 傳送 u多變量 多功能 v拈度 閥，風門 w重量或力 套管 z位置 驅動，執行或未分類的執行器，電磁閥等 第二章檢測儀表及傳感器第二章檢測儀表及傳感器 2-1基本概念基本概念1、誤差誤差分為絕對誤差和相對誤差， 絕對誤差是測量的給出值與被測參數的真值之間的差值，公式表示為：=xixt （絕對誤差，xi指示值，xt 真實值）相對誤差是絕對誤差和這一點標準表的指示值之比：y= /x0 2、精度 精度= 3、變差 變差=4、分辨率5、線性度6、反應時間 max

4、儀表量程x100% 正反行程最大絕對差值 儀表量程x100% 2-2主要工藝參數的檢測方法主要工藝參數的檢測方法一、壓力一、壓力 1、 公式： p=f/s 2、 單位：1pa（帕帕)=1n(牛）/m2（平方米）表1.doc 3、表壓和絕壓 p表壓=p絕對壓力p大氣壓力 p真空度=p大氣壓力p絕對壓力 4、分類按測量壓力的轉換原理分四大類液柱式壓力計液柱式壓力計 如：u型管壓力計、單管壓力計、斜管壓力計彈性壓力計彈性壓力計 如：彈簧管壓力計、波紋管壓力計、膜式壓力計電氣式壓力計電氣式壓力計 如：霍爾微壓傳感器、壓力變送器活塞式壓力計活塞式壓力計 根據水壓機液體傳送壓力的原理制成的校驗儀5、著重介

5、紹：電氣式壓力計、著重介紹：電氣式壓力計組成：壓力傳感器、測量電路、信號處理裝置傳感器四種類、霍爾片式壓力傳感器（利用霍爾元件將由壓力引起的位移轉成霍爾電勢）、應變式壓力傳感器（電阻應變原理）、壓阻式壓力傳感器（單晶硅式的壓阻效應）、力矩平衡式壓力傳感器（力矩平衡矢量負反饋）、電容式壓力傳感器（壓力變化轉化為電容量的變化）智能式壓力傳感器（增加了智能化組態、量程修改、自校準、自診斷）與手操器配合，可遠離生產現場，尤其是危險或不易達到的地方，運行維護帶來方便。膜片波紋管波紋管彈簧管彈簧管 平薄膜 波紋膜波紋管 單圈彈簧管 多圈彈簧管 (2)壓力傳感器 應變片式壓力傳感器壓電式壓力傳感器 壓阻式壓

6、力傳感器電容式壓力傳感器集成式壓力傳感器 彈簧管壓力表 箔式應變片 壓電式壓力傳感器結構示意圖 壓阻式壓力傳感器結構示意圖 電容式壓力傳感器示意圖 壓阻式集成傳感器檢測元件示意圖 二.流量檢測及儀表分類1、速度式流量計（差壓式流量計、轉子式流量計、電磁流量計、渦輪流量計、堰式流量計）2、容量式流量計（橢圓齒輪流量計（羅茨）、活塞式流量計）3、質量流量計4、熱導式流量計節流裝置前后的壓力分布情況 節流裝置與差壓變送器連接 要使儀表的指示值與通過管道的實際流量相符，必須做到以下幾點 差壓變送器的差壓和顯示儀表流量標尺選擇時應與節流裝置孔徑匹配。在測量蒸汽和氣體流量時，遇到工作條件的密度p與設計時的

7、密度pc不相同，必須對示數進行修正。顯示儀表測量值(差壓信號)要經開方運算線性化處理后再送顯示儀表。節流裝置應正確安裝。接至差壓變送器的差壓應該與節流裝置前后差壓相一致，這就需要正確安裝差壓信號管路。（如后面圖示） (3)轉子流量計轉子流量計示意圖 (4)渦輪流量計 渦輪流量計示意圖 (5)電磁流量計 電磁流量計工作原理圖 (6)旋渦流量計q=f/k 旋渦發生原理圖 (7)超聲波流量計t2lv/c2超聲波測速原理圖 (1)差壓式液位計 利用靜壓原理來測量 靜壓式液位測量原理 液位測量的正遷移 正遷移:當差壓式液位計的取壓口低于儲槽底部 p1=pb+ hopg =pa+ hg +hog p2=p

8、a p=p1-p2= hg +hog液位測量的負遷移 負遷移:當差壓式液位計的取壓口高于儲槽底部 p1=pa+ h1g +ho2g p2=pa +h12g p=p1一p2= h1g -（h1-ho）2g利用差壓式液位計還可以測量液體的分界面 p1=h02g+(h1+h2)1g p2=(h2+h1+h0)lg p=pl-p2= 0g(2-1) 用差壓式液位計測分界面原理圖 p1=pa+hg p2=pa p=pl-p2=hg 電容式物位計原理圖(3)超聲波物位計 h=(1/2)vt (126)超聲波液位檢測原理 (4)核輻射式物位計 射線方法檢測物位示意圖 (5)磁翻轉式液位計磁翻轉式液位計示意圖

9、 工業用熱電阻的結構型式有普通型、皚裝型和專用型等型式 a)銅電阻 b)鉑電阻 c)電阻體的外肜 普通熱電阻結構 半導體熱敏電阻半導體熱敏電阻a)珠形 b)棒形 c)管形 半導體熱敏電阻結構 電氣轉換器電氣閥門定位器執行機構控制閥門開度電信號電磁閥氣源液動（氣動）先導閥執行機構電信號控制閥門開關氣動薄膜執行機構圖 (a)l一上膜蓋；2一波紋薄膜；3一下膜蓋；4一支架；5一推桿；6一壓縮彈簧；7一彈簧座；8一調節件；9一螺母；10行程標尺(b)1一上膜蓋；2波紋薄膜；3一下膜蓋；4一密封膜片；5一密封環；6一填塊；7一支架；8一推桿；9一壓縮彈簧；10一彈簧座；ll一襯套；12一調節件；13一行

10、程標尺 (1)薄膜式 傳統型(a）正作用 (b)反作用 側裝式氣動執行機構 (a）正作用氣關 (b)反作用氣開 側裝式氣動執行機構 輕型氣動執行機構 直行程反作用式 采用雙重彈簧的輕型執行機構圖 活塞式執行機構結構圖 電動執行機構一般可以分為直行程、角行程、多轉式三種。 直行程電動執行機構通常用來推動單座、雙座、三通、套筒等控制閥。 角行程電動執行機構常用來推動蝶閥、球閥、偏心旋轉閥等轉角式控制閥。 多轉式電動執行機構通常用于推動問閥或由執行電動機帶動旋轉式的調節機構，如各種泵等。 (2)活塞式（一）控制閥結構 控制閥機構示意 控制閥是一個局部阻力可以改變的節流元件 控制閥的正反作用 由于執行

11、機構有正、反兩種作用方式，控制閥也有正、反兩種作用方式，因此就可以有四種組合方式組成氣開或氣關型式 氣動控制閥氣開、氣關組合方式圖 可組態下拉菜單可組態下拉菜單可組態工具條可組態工具條操作導航區操作導航區報警畫面的調用報警畫面的調用登入不同登入不同的權限的權限最近未確定的最緊急報警最近未確定的最緊急報警標簽式顯示標簽式顯示 3、4緊急停車系統緊急停車系統esd緊急停車系統esd（emergency shutdown device）是一種獨立于生產過程控制系統的用于大型裝置的安全聯鎖保護系統。在正常情況下，通過安全保護系統實時在線監測裝置的安全，當裝置出現緊急情況時直接發出保護聯鎖信號對工藝流程

12、實行聯鎖保護或緊急停車。車，以避免危險擴散造成巨大損失。esd系統是基于三重模塊冗余tmr（three moduleredund）結構的容錯控制器。它將3 路（每路稱為一個分電路）相互隔離、并行的和具有廣泛的自診斷功能的控制系統集成為一個系統，用三取二表決電路來提供高度完善、無差錯、不間斷的過程操作，不會因為單點的故障而導致系統失效。1_tide_dt控制器執行器被控對象測量變送裝置給定值+偏差干擾被控變量compcpu sync cpubuffercompcpu sync cpubuffer控制側控制側備用側備用側inputoutputbufferbuffer3、冗余容錯技術、冗余容錯技術開

13、始（原始狀態）打開打開氮氣加壓關閉是是否否等待計時報警返回鍋爐三沖量控制原理圖 鍋爐給水三沖量控制原理圖鍋爐給水三沖量控制原理圖單位牛頓/米2(帕斯卡)(n/m2)(pa)巴(bar)毫米水柱 4oc(mmh2o) 公斤力/米2(kgf/m2)牛頓/米2(帕斯卡)(n/m2)(pa)1110-50.1019720.101972巴(bar)1105110.197210310197.2毫米水柱4oc (mmh2o)0.1019729.8066510-51110-8公斤力/米2(kgf/m2)9.806659.8066510-5110-81公斤力/厘米2(kgf/cm2)1工程大氣壓(at)98.06651030.980665101031104標準大氣壓(atm)1.013251051.0132510.332310310332.3毫米水銀柱0oc (mmhg)133.3220.0013332213.595113.5951磅/英寸2(lb/in2,psi)6.894761030.0689476703.072703.072常用壓力單位換算表常用壓力單位換算表甲醇及制氣、鍋爐、脫硫甲醇及制氣、鍋爐、脫硫dcs系統硬件配置系統硬件配置管理級過 程 控 制 級 3#操作站 4#操作站 5#操作站 6#操作站 1#操作站 2#操作站 1#操作站 4#上位機