1、自動化儀表裝置四川工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣化教研室張 斌第一章 緒論自動化儀表的概念自動化儀表的發(fā)展自動化儀表的分類儀表的基本技術(shù)指標(biāo)典型的自動化儀表控制系統(tǒng)第一章 緒論自動化儀表的概念自動化儀表不是指電流表、電壓表、示波器這些通用儀表，而是指生產(chǎn)自動化中，特別是連續(xù)生產(chǎn)過程自動化中必需的一類專門的儀器儀表。其中包括對工藝參數(shù)進(jìn)行測量的檢測儀表、根據(jù)測量值對給定值的偏差按一定的調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出調(diào)節(jié)命令的調(diào)節(jié)儀表以及根據(jù)調(diào)節(jié)儀表的命令對進(jìn)出生產(chǎn)裝置的物料或能量進(jìn)行控制的執(zhí)行器等。這些儀表代替人們對生產(chǎn)過程進(jìn)行測量、控制、監(jiān)督和保護(hù)，是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化必不可少的技術(shù)工具。第一章 緒論自動化儀表的發(fā)展(1

2、)儀表化與局部自動化(20 世紀(jì)5060 年代)階段這個階段的主要特點(diǎn)是：采用的過程檢測控制儀表為基地式儀表和部分單元組合式儀表，而且多數(shù)是氣動儀表；過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)絕大多數(shù)是單輸入單輸出系統(tǒng)；被控參數(shù)主要是溫度、壓力、流量和液位四種工藝參數(shù)；控制的目的主要是保持這些工藝參數(shù)的穩(wěn)定、確保生產(chǎn)安全；過程控制系統(tǒng)分析、綜合的理論基礎(chǔ)是以頻率法和根軌跡法為主體的經(jīng)典控制理論。第一章 緒論(2) 綜合自動化(20 世紀(jì)6070 年代中期)階段大量采用單元組合儀表(包括氣動和電動)和組裝式儀表。與此同時，計(jì)算機(jī)開始應(yīng)用于過程控制領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了直接數(shù)字控制(Direct Digital Control，D

3、DC)和設(shè)定值控制(Statistical Process Control，SPC)。在自動化儀表過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案方面，相繼出現(xiàn)了各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如串級控制、前饋反饋復(fù)合控制、Smith 預(yù)估控制以及比值、均勻、選擇性控制等，一方面提高了控制質(zhì)量，另一方面也滿足了一些特殊的控制要求。自動化儀表控制系統(tǒng)的分析與綜合的理論基礎(chǔ)，由經(jīng)典控制理論發(fā)展到現(xiàn)代控制理論。控制系統(tǒng)由單變量系統(tǒng)轉(zhuǎn)向多變量系統(tǒng)，以解決生產(chǎn)過程中遇到的更為復(fù)雜的問題。第一章 緒論(3) 全盤自動化(20 世紀(jì)70年代中期至今)階段開始采用以微處理器為核心的智能單元組合儀表(包括可編程序控制器等)；成分在線檢測與數(shù)據(jù)處理的

4、應(yīng)用也日益廣泛；模擬調(diào)節(jié)儀表的品種不斷增加，可靠性不斷提高，電動儀表也實(shí)現(xiàn)了本質(zhì)安全防爆，適應(yīng)了各種復(fù)雜過程控制的要求。在過程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方面，由單變量控制系統(tǒng)發(fā)展到多變量系統(tǒng)，由生產(chǎn)過程的定值控制發(fā)展到最優(yōu)控制、自適應(yīng)控制，由自動化儀表控制系統(tǒng)發(fā)展到計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)等。 第一章 緒論當(dāng)前，自動化儀表控制已進(jìn)入了計(jì)算機(jī)時代，進(jìn)入了所謂計(jì)算機(jī)集成過程控制系統(tǒng)(Computer Integrated Process System，CIPS)的時代。CIPS 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對整個企業(yè)的運(yùn)作過程進(jìn)行綜合管理和控制，包括市場營銷、生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、原材料選擇、產(chǎn)品分配、成本管理，以及工藝過程的控制、

5、優(yōu)化和管理等全過程。分布式控制系統(tǒng)，先進(jìn)過程控制策略以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等將是實(shí)現(xiàn)CIPS 的重要基礎(chǔ)。第一章 緒論檢測儀表-將檢測元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測儀表。一次儀表-一般為將被測量轉(zhuǎn)換為便于計(jì)量的物理量所使用的儀表，即為檢測元件。二次儀表-將測得的信號變送轉(zhuǎn)換為可計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)電氣信號并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。第一章 緒論儀表的基本技術(shù)指標(biāo)(1)測量范圍、上下限及量程每個用于測量的儀表都有測量范圍，它是該儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行測量的被測變量的范圍。測量范圍的最小值和最大值分別稱為測量下限和測量上限，簡稱下限和上限。儀表的量程可以用來表示其測量范圍的大小，是其測量上限值與

6、下限值的代數(shù)差，即量程= 測量上限值-測量下限值 第一章 緒論(3)精確度儀表的精確度通常是用允許的最大引用誤差去掉百分號(%)后的數(shù)字來衡量的。按儀表工業(yè)規(guī)定，儀表的精確度劃分成若干等級，簡稱精度等級，如0.1 級、0.2級、0.5 級、1.0級、1.5 級、2.5 級等。由此可見，精度等級的數(shù)字越小，精度越高。例：某溫度計(jì)的刻度由-50200，即其測量范圍為250，若在這個測量范圍內(nèi)，最大測量誤差不超過2.5，則其相對百分誤差=2.5/250=1.0%第一章 緒論例：某臺測溫儀表的工作范圍為0500，工藝要求測溫時測量誤差不超過4，試問如何選擇儀表的精度等級才能滿足要求？解 根據(jù)工藝要求，

7、儀表的最大引用誤差為 去掉最大引用誤差的“”號和“%”號，其數(shù)值為0.8，介于0.51.0之間，若選擇精度等級為1.0級的儀表，其最大絕對誤差為5，超過了工藝上允許的數(shù)值，故應(yīng)選擇0.5級的儀表才能滿足要求。第一章 緒論小結(jié)：在確定一個儀表的精度等級時，要求儀表的允許誤差應(yīng)該大于或等于儀表校驗(yàn)時所得到的最大引用誤差；而根據(jù)工藝要求來選擇儀表的精度等級時，儀表的允許誤差應(yīng)該小于或等于工藝上所允許的最大引用誤差。這一點(diǎn)在實(shí)際工作中要特別注意。第一章 緒論典型的自動化儀表控制系統(tǒng)這是電動單元組合儀表構(gòu)成的控制系統(tǒng)第一章 緒論過程控制系統(tǒng)的一般框圖第二章 過程檢測儀表1、溫度與溫標(biāo)溫度：表征物體冷熱程

8、度的物理量 溫標(biāo)：用來量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺 經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)： 攝氏溫標(biāo)、華氏溫標(biāo)溫標(biāo) 熱力學(xué)溫標(biāo)攝氏溫度和華氏溫度的關(guān)系：t( oF)=1.8t()+32 熱力學(xué)溫標(biāo)與攝氏溫度的關(guān)系：t=T273.15 第二章 過程檢測儀表2、測溫的方法接觸式測溫、非接觸式測溫第二章 過程檢測儀表2、測溫的方法普通熱電偶1出線孔密封圈；2出線孔螺母；3鏈條；4面蓋；5接線柱；6密封圈；7接線盒；8接線座；9保護(hù)管；10絕緣子；11熱電偶第二章 過程檢測儀表2、測溫的方法鎧裝熱電偶1接線盒；2金屬套管；3固定裝置；4絕緣材料；5熱電極第二章 過程檢測儀表3、溫度變送器熱電偶、熱電阻是用于溫度信號檢測的一次元件，它需

9、要和顯示單元、控制單元配合，來實(shí)現(xiàn)對溫度或溫差的顯示和控制 。（1）標(biāo)準(zhǔn)電信號顯示和控制都采用標(biāo)準(zhǔn)的電信號，1973 年4月國際電工委員會(I.E.C)通過的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，過程控制系統(tǒng)的模擬信號為DC 4mA20mA，電壓信號為DC 1V5V，我國的DDZ型儀表規(guī)定，現(xiàn)場傳輸信號用DC4mA20mA，控制室內(nèi)各儀表間的聯(lián)絡(luò)信號用DC1V5V。 第二章 過程檢測儀表3、溫度變送器為什么采用直流電流信號？(資料P6)兩線制變送器：所謂兩線制變送器就是將供電的電源線與信號的傳輸線合并起來，一共只用兩根導(dǎo)線 采用兩線制的優(yōu)點(diǎn)? (資料P6)第二章 過程檢測儀表3、溫度變送器DDZ-III型溫度變送器一體化

10、溫度變送器智能型溫度變送器第二章 過程檢測儀表4、溫度檢測儀表的使用 （2）接線方式第二章 過程檢測儀表 變送器的調(diào)整量程調(diào)整、零點(diǎn)調(diào)整 工程應(yīng)用中變送器進(jìn)行零點(diǎn)遷移與量程調(diào)整可以提高其靈敏度 量程調(diào)整（滿度調(diào)整）-目的是使變送器的輸出信號的上限值(型變送器為20mADC)與測量范圍的上限值相對應(yīng)，即提高測量精度。量程調(diào)整相當(dāng)于改變變送器的輸入輸出特性的斜率第二章 過程檢測儀表 變送器的調(diào)整零點(diǎn)調(diào)整和零點(diǎn)遷移-其目的都是使變送器輸出信號的下限值ymin(即標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號下限值)與測量范圍的下限值xmin相對應(yīng)。在xmin 0時為零點(diǎn)調(diào)整；在xmin 0時為零點(diǎn)遷移。正遷移、負(fù)遷移。第二章 過程檢

11、測儀表2.2 壓力檢測儀表壓力的概念和表示方法壓力的檢測方法和壓力檢測儀表壓力檢測儀表的選用和安裝壓力檢測儀表實(shí)例新型檢測儀表(無紙記錄儀、多路巡檢儀）第二章 過程檢測儀表1、壓力的概念和表示方法在工程上將垂直而均勻作用在單位面積上的力稱為壓力，兩個測量壓力之間的差值稱為壓力差或壓差，工程上習(xí)慣叫差壓。壓力單位：牛頓/米2，帕斯卡（Pa）,千帕(kPa)，兆帕(MPa)，巴(bar)，磅/英寸2(psi)絕對壓力、表壓和負(fù)壓（真空度）的關(guān)系絕對壓力是指作用在單位面積上的全部壓力 高于大氣壓的絕對壓力與大氣壓力之差稱為表壓低于大氣壓力的被測壓力稱為負(fù)壓或真空度 第二章 過程檢測儀表2、壓力的檢測

12、方法和壓力檢測儀表目前工業(yè)上常用的壓力檢測方法和壓力檢測儀表很多，根據(jù)敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的不同，一般分為四類：液柱式壓力檢測：彈性式壓力檢測：薄膜式彈性元件和波紋管式彈性元件多用于測量微壓和低壓。尤其是波紋管在壓力作用下易于變形，位移大，它測量的壓力一般不超過1MPa。電氣式壓力檢測 ：活塞式壓力檢測 ：常用壓力計(jì)：彈性壓力計(jì) 電氣式壓力計(jì)（應(yīng)變片式壓力計(jì)、霍爾片式壓力計(jì)）第二章 過程檢測儀表壓力檢測儀表實(shí)物第二章 過程檢測儀表壓力檢測儀表實(shí)物CWSP100 數(shù)字壓力表可以廣泛的使用在：油田采油、回注及污水處理、石油物探、鉆井、車載壓力測量、天然氣石油管道輸送、熱電廠高溫介質(zhì)壓力測量、鐵路列車

13、液壓稱重、煤氣管道施工檢漏、各類計(jì)量室、實(shí)驗(yàn)室。 測量范圍： -0.1MPa00.01MPa260MPa 范圍內(nèi)各種量程 輸出信號： 4-20mA ； RS485 或頻率信號； 精度等級： 0.05 級或 0.1 級或 0.16 級 或 0.2 級或 0.25 級 穩(wěn)定性： 0.05%FS 年 顯示方式：4 位數(shù)字顯示漢字提示(CWSP100精密數(shù)字壓力表) 5 位數(shù)字顯示漢字提示(CWY精密數(shù)字壓力表)供電電源： 3.6V 高能鋰電池， (0.5 級 ) 介質(zhì)溫度： 45 85 工作環(huán)境：溫度： -30 70 ；濕度： 85% 溫度補(bǔ)償范圍： -30 85 防爆級別： ExiaIICT6,

14、ExdIIBT4 電氣接口： M20 1.5 （內(nèi)螺紋） 過程接口： M20 1.5 （外螺紋） 第二章 過程檢測儀表3、壓力檢測儀表的選用和安裝（1）壓力檢測儀表的選用壓力檢測儀表的選擇主要包括儀表的型式、量程范圍、精度與靈敏度、外形尺寸以及是否需要遠(yuǎn)傳和其他功能，如指示、記錄、報(bào)警控制等。確定儀表量程：根據(jù)被測壓力的大小來確定儀表的量程。 選用儀表的精度 ：根據(jù)生產(chǎn)上所允許的最大測量誤差來確定壓力表的精度。選擇時，應(yīng)在滿足生產(chǎn)要求的情況下盡可能選用精度較低、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的壓力表。 儀表類型的選擇：考慮被測介質(zhì)的性質(zhì) ，考慮現(xiàn)場環(huán)境條件 ，必須滿足工藝生產(chǎn)提出的要求 第二章 過程檢測儀表3、壓力

15、檢測儀表的選用和安裝（2）壓力檢測儀表的安裝壓力表正確安裝與否，直接影響到測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和壓力表的使用壽命，因此,安裝壓力表要考慮以下的一些因素:a、 壓力表應(yīng)安裝在易觀察、檢修的地方。b、 安裝地點(diǎn)力求避免振動和高溫影響。c、 測量蒸汽壓力時應(yīng)加凝液管，以防止高壓蒸汽直接和測壓元件接觸。測量有腐蝕性介質(zhì)壓力時，應(yīng)加裝有中性介質(zhì)的隔離管。d、 壓力表的連接處應(yīng)加密封墊片。為安全起見，測量高壓的壓力表除選用有通氣孔的外，安裝時表殼應(yīng)向墻壁或無人通過的地方，以防止發(fā)生意外。第二章 過程檢測儀表無紙記錄儀第二章 過程檢測儀表無紙記錄儀第二章 過程檢測儀表無紙記錄儀KH300彩色無紙記錄儀能輸入十六

16、個通道。儀表具有全隔離萬能輸入功能，集熱電偶信號、熱電阻信號、標(biāo)準(zhǔn)電壓、標(biāo)準(zhǔn)電流、脈沖頻率信號于一體。輸出采用模塊化結(jié)構(gòu)，可提供報(bào)警、饋電、變送、打印、通訊等功能。儀表具有強(qiáng)大的顯示功能，高精度棒圖顯示、實(shí)時曲線顯示、歷史曲線追憶、報(bào)警狀態(tài)顯示，同時可直接查詢某年、月、日、時、分、秒的數(shù)據(jù)，快捷方便。可外接U盤轉(zhuǎn)存功能，大大提高了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移的方便性。直接連接微型打印機(jī)，可打印指定時間的實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)和曲線數(shù)據(jù)；使用RS485通訊，可與組態(tài)王、MCGS等專業(yè)軟件進(jìn)行組態(tài)。 第二章 過程檢測儀表多路巡檢儀可與1-16路相同的熱電阻、熱電偶、壓力、差壓變送器等傳感器配接，適用于溫度、壓力、流量、液

17、位、物位、濕度等各種信號的多通道巡回顯示、變送和報(bào)警。2、功能特點(diǎn)：最多16路巡檢點(diǎn)輸入，對于電流、電壓輸入信號，可對每路巡檢點(diǎn)單獨(dú)設(shè)置量程 對熱電偶輸入信號，自動冷端補(bǔ)償 可任意跳過巡檢點(diǎn)（第一路不可跳過） 在工作中隨時切換為巡檢顯示或定點(diǎn)顯示 可對各路巡檢點(diǎn)的最大值、平均值模擬輸出 可對連續(xù)三路巡檢點(diǎn)分別模擬輸出 16個雙色LED指示燈分別指示每個點(diǎn)的上限報(bào)警狀態(tài)或下限報(bào)警狀態(tài) 高速的巡檢，每路的巡檢采樣速度為60ms 支持RS485通訊 第二章 過程檢測儀表KH105-8路巡檢儀KH105多路巡檢儀適用于多點(diǎn)測量顯示及控制，集多臺儀表功能于一體，可巡回檢測和顯示多路信號，與各類傳感器、變

18、送器配合使用，可對多路溫度、壓力、液位、流量、重量等工業(yè)過程參數(shù)進(jìn)行巡回檢測、報(bào)警控制（報(bào)警方式可任意組態(tài)設(shè)定）、變送輸出、數(shù)據(jù)采集打印及通訊。 具備萬能輸入功能，自動巡檢、手動定檢可自由切換，巡檢通道切換時間及通道有效數(shù)可任意設(shè)定。良好的軟件平臺，具備二次開發(fā)能力，以滿足特殊的功能。先進(jìn)的模塊化結(jié)構(gòu)可安裝四個輸出模塊，配合功能強(qiáng)大的儀表芯片，功能組合、系統(tǒng)升級非常方便。多重保護(hù)、隔離設(shè)計(jì)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高 第三章 過程控制儀表過程控制儀表概述DDZ-型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器）數(shù)字調(diào)節(jié)器 第三章 過程控制儀表1、過程控制儀表概述控制儀表-控制器、執(zhí)行器、運(yùn)算器以及可編程控制器等。按所用能源

19、分類：氣動、電動、液動等。電動儀表和氣動儀表應(yīng)用的最多。按信號類型分類：模擬式和數(shù)字式兩種。氣動單元組合儀表，簡稱QDZ儀表。它采用140kPa壓縮空氣為能源，以20kPa100kPa為標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一聯(lián)絡(luò)信號。由于QDZ 儀表結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜、性能穩(wěn)定、工作可靠，具有安全、防火、防爆等特點(diǎn)，所以特別適用于石油、化工等易燃易爆的場合。電動單元組合儀表，簡稱DDZ 儀表, DDZ型以DC 24V 為電源，以DC 4mA20mA 為現(xiàn)場傳輸信號，以DC 1V5V 和DC 4mA20mA 為控制室聯(lián)絡(luò)信號采取了安全防爆措施，能應(yīng)用于易燃易爆場合，模擬式 傳輸信號通常為連續(xù)變化的模擬量，其線路簡單，操作方便

20、，價(jià)格較低模擬式儀表：基地式單元組合式組件組裝式儀表數(shù)字式 傳輸信號為斷續(xù)變化的數(shù)字量?，F(xiàn)場級數(shù)字儀表可編程調(diào)節(jié)器可編程控制器第三章 過程控制儀表控制器：是控制系統(tǒng)的核心，它在閉環(huán)控制系統(tǒng)中根據(jù)設(shè)定目標(biāo)和檢測信息作出比較、判斷和決策命令，控制執(zhí)行器的動作?？刂破魇褂檬欠竦卯?dāng)，直接影響控制質(zhì)量?？刂破魈匦?是指控制器的輸出與輸入之間的關(guān)系。分析控制器的特性，也就是分析控制器的輸出信號u(t)隨輸入情號e(t)變化的規(guī)律，即控制器的控制規(guī)律?？刂破鞯幕究刂埔?guī)律有比例、積分和微分等幾種。工業(yè)上所用的控制規(guī)律是這些基本規(guī)律之間的不同組合第三章 過程控制儀表2、DDZ-型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器） 是模擬

21、式控制器個較為常見的一種，它以來自變送器或轉(zhuǎn)換器的15V直流測量信號作為輸入信號，與15V直流設(shè)定值早相比較得到偏差信號，然后對此信號進(jìn)行PID運(yùn)算后，輸出l5V或420mA直流控制信號，以實(shí)現(xiàn)對工藝變量的控制。型調(diào)節(jié)器中的基型調(diào)節(jié)器類型：全刻度指示調(diào)節(jié)器、偏差指示調(diào)節(jié)器第三章 過程控制儀表2、DDZ-型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器） 基型全刻度指示調(diào)節(jié)器的原理方框圖 第三章 過程控制儀表2、 DDZ-型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器） 基型全刻度指示調(diào)節(jié)器的原理線路圖 第三章 過程控制儀表2 DDZ-型調(diào)節(jié)器（模擬式控制器） 調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)組成：控制單元、指示單元控制單元：輸入電路(偏差差動和電平移動電路)、PI

22、D運(yùn)算電路(由PD與PI運(yùn)算電路串聯(lián))、輸出電路(電壓、電流轉(zhuǎn)換電路)以及硬、軟手操電路；指示單元：測量信號指示電路、設(shè)定信號指示電路、內(nèi)設(shè)定電路。調(diào)節(jié)器的信號：輸入信號、內(nèi)設(shè)定信號：15V直流電壓；外設(shè)定信號：420mA直流電流，（它經(jīng)過250精密電阻轉(zhuǎn)換成15V直流電壓）第三章 過程控制儀表實(shí)例 DTZ-2100型全刻度指示調(diào)節(jié)器是DDZ-III系列儀表中調(diào)節(jié)單元的基型品種，它接受變送器經(jīng)信號分配器送來的信號與給定信號進(jìn)行比較，對其差值進(jìn)行比例、積分、微分運(yùn)算，以電流輸出控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？蓪囟取毫?、流量、液壓等工藝參數(shù)進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。 第三章 過程控制儀表3、數(shù)字控制儀表微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)

23、技術(shù)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，為數(shù)字控制系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用創(chuàng)造了物質(zhì)條件。作為數(shù)字控制系統(tǒng)的重要組成部分，數(shù)字控制儀表也得到了迅速發(fā)展。根據(jù)控制系統(tǒng)和被控對象的特殊要求，數(shù)字控制儀表正在向著專用化、小型化、靈巧化的方向發(fā)展，逐漸形成了若干主流機(jī)型。它不僅僅是常規(guī)模擬儀表的簡單數(shù)字化，而是根據(jù)要求重新設(shè)計(jì)和制造的新興儀表，具有和常規(guī)儀表區(qū)別很大的新特性。數(shù)字控制系統(tǒng)的常用機(jī)型數(shù)字調(diào)節(jié)器、可編程控制器(PLC)、單片機(jī)第三章 過程控制儀表數(shù)字調(diào)節(jié)器，又稱可編程調(diào)節(jié)器或智能調(diào)節(jié)器，其主要組成部件有微處理器(MPU)單元、過程I/O 單元、通信單元、面板單元、硬手操單元和編程單元等。作為一種儀表化的超小型控

24、制計(jì)算機(jī)，數(shù)字調(diào)節(jié)器采用了傳統(tǒng)儀表面板的人機(jī)界面，使現(xiàn)場人員無需接受大量培訓(xùn)接受就可以順利操作；又能夠發(fā)揮計(jì)算機(jī)在運(yùn)算速度、處理能力方面的優(yōu)勢，采用豐富的算法靈活地構(gòu)成各種過程控制系統(tǒng)。使用數(shù)字調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)可以無需考慮常見的硬件接口問題、信號傳輸和轉(zhuǎn)換問題，軟件調(diào)試問題，使系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程得到很大的簡化。這得益于數(shù)字調(diào)節(jié)器在硬件上采用了標(biāo)準(zhǔn)過程輸入輸出通道、在信號上采用了標(biāo)準(zhǔn)DDZ型信號、在軟件上采用了面向問題的組態(tài)語言。這種組態(tài)語言為用戶提供了幾十種常用的運(yùn)算函數(shù)和控制模塊。用戶只需要通過對運(yùn)算函數(shù)和控制模塊的調(diào)用就能組織成各種復(fù)雜的控制過程第三章 過程控制儀表實(shí)例：SLPC可編程指示控制

25、器是一個基于微處理器的用戶可編程儀器，能夠?qū)?qiáng)大的運(yùn)算功能與控制功能相結(jié)合。SLPC內(nèi)置了一系列包括適應(yīng)自調(diào)整功能在內(nèi)的可供用戶選擇的控制算法。智能自調(diào)整型可以自動優(yōu)化PID參數(shù)。通過將計(jì)算器指令及功能(包括I/O指令如“讀取模擬輸入”、“設(shè)定觸點(diǎn)狀態(tài)輸出”，運(yùn)算功能與信號處理功能如“低電平信號切斷”的平方根，以及線性與死區(qū)補(bǔ)償)與控制模塊相結(jié)合，用戶可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜編程。同時還支持傳統(tǒng)分支程序與子程序。共有六個狀態(tài)I/O點(diǎn)；用戶可以將其自定義為輸入或輸出。支持遠(yuǎn)程設(shè)定，前饋控制與輸出跟蹤等功能。通過可調(diào)節(jié)的設(shè)定點(diǎn)濾波，能夠優(yōu)化對設(shè)定點(diǎn)更改的響應(yīng)。通過通信功能，SLPC控制器可以與中央CRT顯示操

26、作站一起使用。還可以進(jìn)行DDC或SPC操作。SLPC控制器還可以與SCMS可編程運(yùn)算操作器結(jié)合使用。集成了I/O信號電平檢驗(yàn)與自診斷。第三章 過程控制儀表3-2 過程控制儀表的使用控制儀表的選用控制儀表的安裝工程實(shí)例（油田摻稀泵壓力控制）控制儀表的操作第三章 過程控制儀表1、控制儀表的選用被控參數(shù)溫度控制儀表,壓力控制儀表.使用環(huán)境是否要求防爆?室內(nèi)還是戶外?就地安裝還是安裝在儀表盤上?等等電源輸入信號以及測量范圍輸出控制方式儀表精度安裝尺寸:96mm96mm；48mm96mm（豎）；96mm48mm（橫）；160mm80mm（橫）；80mm160mm（豎）；72mm72mm; 48 mm48

27、 mm第三章 過程控制儀表2、控制儀表的安裝戶外安裝室內(nèi)安裝布線:信號線一般都用屏蔽線鋪設(shè)布線管道、接線盒等第三章 過程控制儀表3、工程實(shí)例：油田每一口井都有一臺摻稀泵，要求當(dāng)泵壓達(dá)到11MPa時，泵停止工作。一般一個井場都會有幾口油井。怎么來實(shí)現(xiàn)？用戶要求：（1）壓力達(dá)到11MPa時，泵停止工作；（2）在現(xiàn)場應(yīng)該可以看到壓力顯示；（3）在控制室可以看到壓力顯示，當(dāng)壓力達(dá)到11MPa時，有聲光報(bào)警提示工作人員；（4）在一個井場，有的只有一口井，有的是兩口井，最多的一個井場有8口井。第三章 過程控制儀表工程實(shí)例：方案一：用壓力開關(guān)配現(xiàn)場安裝壓力表方案二：現(xiàn)場安裝壓力顯示表，用壓力變送器將信號傳送

28、到控制室，控制室內(nèi)安裝一個小型的控制屏，安裝顯示儀表，報(bào)警指示燈，蜂鳴器，操作按鈕。思考：這些方案怎么來實(shí)現(xiàn)？第三章 過程控制儀表3、工程實(shí)例：步驟：（1）確定方案，畫出控制原理圖（2）列出元件設(shè)備清單，設(shè)備選型，定貨。壓力變送器、現(xiàn)場顯示儀表、控制室內(nèi)的顯示儀表、指示燈（紅色、綠色）、蜂鳴器、蜂鳴消除開關(guān)、中間繼電器、電源開關(guān)、直流開關(guān)電源、現(xiàn)場的防爆接線盒、信號電纜、控制電纜等。（3）設(shè)計(jì)制作控制箱等其他（三通接頭）附件（4）安裝制作控制箱（5）現(xiàn)場鋪設(shè)控制電纜和信號電纜，接線；（6）通電調(diào)試運(yùn)行。第三章 過程控制儀表控制儀表實(shí)例：LU-906M/906K 智能調(diào)節(jié)儀表技術(shù)指標(biāo)接線圖 第三

29、章 過程控制儀表4、控制儀表的操作面板說明 PAR（SET）鍵: （AUTO/MAN）鍵 鍵： 鍵 上顯示窗 下顯示窗 OUT：主輸出指示燈AUX1：輔助輸出1 指示燈AUX2：輔助輸出2 指示燈AUX3：輔助輸出3 指示燈輸出光柱（20 段） 第三章 過程控制儀表儀表的幾種狀態(tài)正常狀態(tài)給定值設(shè)定狀態(tài)參數(shù)值設(shè)定狀態(tài) 故障狀態(tài)第三章 過程控制儀表操作說明（1）上電自檢（2）給定值的設(shè)定（3）參數(shù)值的設(shè)定開鎖:修改參數(shù)值時，必需先將Loc 參數(shù)設(shè)定為oN，否則只能查看不能修改第三章 過程控制儀表操作說明（2）給定值的設(shè)定例:把設(shè)定值從10.0 改為30.0。按PAR 鍵立即放開，進(jìn)入給定值設(shè)定狀態(tài)

30、，個位閃爍按“ ”鍵，將閃動的光標(biāo)移動到百位按“”鍵修改百位數(shù)值為“3”設(shè)定結(jié)束，按PAR 鍵立即放開，退出設(shè)定狀態(tài)第三章 過程控制儀表操作說明（3）參數(shù)值的設(shè)定可設(shè)置的參數(shù)參見P37開鎖:修改參數(shù)值時，必需先將Loc 參數(shù)設(shè)定為oN，否則只能查看不能修改再對各參數(shù)進(jìn)行設(shè)置以資料上的為例(設(shè)定報(bào)警上限值為500)第四章 控制閥執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)(調(diào)節(jié)閥)兩部分組成。在過程控制系統(tǒng)中，它接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，直接控制能量或物料等被調(diào)介質(zhì)的輸送量，達(dá)到調(diào)節(jié)溫度、壓力、流量等工藝參數(shù)的目的?？刂崎y的選擇，主要是流量特性、流通能力以及氣開、氣關(guān)形式和結(jié)構(gòu)的選擇。選擇時要根據(jù)流體性質(zhì)、工藝條

31、件和控制要求，參考各種控制閥的特點(diǎn)，選擇合適的結(jié)構(gòu)形式。流量特性和氣開、氣關(guān)形式的選擇前面已經(jīng)講過.（氣動薄膜閥動作過程）第四章 控制閥控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇控制閥的多種結(jié)構(gòu)形式直通單座閥直通雙座閥碟閥球閥隔膜閥角形閥三通閥第四章 控制閥控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇控制閥的實(shí)例第四章 控制閥各種控制閥直通雙座閥的閥體內(nèi)有兩個閥芯和兩個閥座,流體對上下兩個閥芯的推力相反,大小近似相等,故允許使用的壓差p較大,流通能力比同口徑的單座閥要大。由于加工的限制，上下閥不易保證同時關(guān)閉，所以關(guān)閉時泄漏量較大；閥內(nèi)流路復(fù)雜，高壓差時流體對閥體沖蝕較嚴(yán)重，故不適用于高粘度和含懸浮顆粒或纖維介質(zhì)的流體直通單座閥：關(guān)閉時泄

32、漏量較小，是雙座閥的1/10左右，壓差對閥芯的作用力較大，故適用于低壓差和對泄漏量要求嚴(yán)格的場合。結(jié)論：在低靜壓、低壓差和小口徑的場合，一般選用單座閥； 在高靜壓、高壓差和大口徑（D25mm）的場合，一般選用雙座閥。第四章 控制閥其余控制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇角形控制閥:結(jié)構(gòu)與單座閥類似,一般為底進(jìn)側(cè)出,穩(wěn)定性好;在高壓差場合,為延長閥芯使用壽命而改用側(cè)進(jìn)底出的流向,但容易發(fā)生振蕩。其流路簡單，阻力較小，不易堵塞，適用于高壓差、高黏度、含有懸浮物和顆粒物質(zhì)流體的控制。蝶閥：又叫翻板閥，具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，價(jià)格便宜、流阻極小的優(yōu)點(diǎn)，但泄漏量大，適用于大口徑、大流量、低壓差的場合。第四章 控制閥其余控

33、制閥結(jié)構(gòu)形式的選擇隔膜閥：采用耐腐蝕襯里的閥體和耐腐蝕隔膜代替閥芯閥座組件，由隔膜位移起控制作用。結(jié)構(gòu)簡單，流路阻力小，流量系數(shù)較同口徑的其他閥大。由于介質(zhì)用隔膜與外界隔離，介質(zhì)不會泄漏，無泄漏。適用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)的控制，也適用于高黏度、含有懸浮物和顆粒物質(zhì)流體或易結(jié)晶介質(zhì)的控制。耐壓、耐溫較低，一般只能在壓力低于1MPa、溫度低于150的情況下使用。三通控制閥：在分流或合流控制時，選用三通控制閥。第四章 控制閥控制閥口徑的選擇1.選擇的目的：正常工作時，要求控制閥開度為15%-85%；口徑選得太大，將使閥門經(jīng)常工作在小開度位置，造成調(diào)節(jié)質(zhì)量不好。流體對閥芯、閥座沖蝕嚴(yán)重；并且在小

34、開度時，閥芯受力不平衡，容易產(chǎn)生振蕩，加重?fù)p害閥芯、閥座，甚至造成控制失靈?？趶竭x得太小，閥門完全打開也不能滿足最大流量的需要，就難以保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。使系統(tǒng)控制失靈。 選擇控制閥的口徑是根據(jù)工藝生產(chǎn)過程提供的常用流量或最大流量、正常流量下控制閥兩端的壓差、介質(zhì)特性等計(jì)算出控制閥全開時的流量系數(shù)C，然后查手冊，得到控制閥的公稱直徑。第四章 控制閥控制閥接管的尺寸用公稱直徑DN和閥座直徑dg來表示。是由流量系數(shù)查表而得。2、流量的計(jì)算Q=AV Q-流量, V-流速, 流體密度；調(diào)節(jié)閥的阻力系數(shù)，與閥門的結(jié)構(gòu)形式及開度有關(guān)。從上式可看出,流量與截面、阻力系數(shù)、閥前后壓差、以及流體的密度有關(guān)。第四

35、章 控制閥3、工程上流通能力C的定義閥門前后壓差為l00kPa，流體密度為1g/cm3或1000kg/m3的條件下，閥門全開時每小時能通過的流體體積(m3)稱為該閥門的流通能力C。 壓差P的單位取kPa，密度 的單位取kg/m3，流量Q 的單位取m3/h 第四章 控制閥例：流過某油管的最大流量為40m3/h，流體密度為0.05g/cm3,閥前后壓差為0.2MPa,選擇調(diào)節(jié)閥的尺寸。求得C為6.32m3/h。查手冊，可選DN=25mm。第四章 控制閥4、控制閥的安裝使用安裝注意事項(xiàng)（1）調(diào)節(jié)閥應(yīng)裝在水平的工藝管道上，即調(diào)節(jié)閥保持垂直。（2）為便于檢修，應(yīng)靠近地面、樓板、平臺等，如在架空管道距地面

36、較高時，應(yīng)設(shè)專用檢修平臺。（3）在調(diào)節(jié)系統(tǒng)失靈或調(diào)節(jié)閥本身發(fā)生故障時，為避免造成停運(yùn)和發(fā)生事故，影響正常生產(chǎn)，一般都應(yīng)安裝旁路管。（4）當(dāng)調(diào)節(jié)閥公稱直徑小于管道直徑時，應(yīng)加變徑接頭，而且變徑接頭不能太短。（5）流體流向應(yīng)與閥座上標(biāo)示的箭頭方向一致，否則C值會發(fā)生變化?？纯刂崎y說明書實(shí)例第四章 控制閥作業(yè)：某流體的最大流量為80m3/h，該流體密度為0.1610-2N/cm3,閥前后壓差為0.1MPa,試選擇調(diào)節(jié)閥的公稱直徑。（要求泄漏量?。┑谖逭?防爆柵防爆(Ex)和防護(hù)(IP)安全火花防爆防爆柵的類型安全火花防爆等級第五章 防爆柵1、防爆(Ex)和防護(hù)(IP)（1）爆炸的概念爆炸是物質(zhì)從一種狀態(tài)，經(jīng)過物理或化學(xué)變化，突然變成另一種狀態(tài)，并放出巨大的能量。急劇速度釋放的能量，將使周圍的物體遭受到猛烈的沖擊和破壞。爆炸必須具備的三個條件：1 ）爆炸性物質(zhì)：能與氧氣（空氣）反應(yīng)的物質(zhì)，包括氣體、液體和固體。（氣體：氫氣，乙炔，甲烷等；液體：酒精，汽油；固體：粉塵，纖維粉塵等。）2 ）氧氣：空氣。3 ）點(diǎn)燃源：包括明火、電氣火花、機(jī)械火花、靜電火花、高溫、化學(xué)反應(yīng)、光能等。 第五章 防爆柵1、防爆(Ex)和防護(hù)(IP)（2）為什么要防爆易爆物質(zhì) : 很多生產(chǎn)場所都會產(chǎn)生某些可燃性物質(zhì)。煤礦井下約有三分之二的場所有存在爆炸性物質(zhì)；化學(xué)工業(yè)中，約有