第2章計算機控制系統(tǒng)中的檢測設備和執(zhí)行機構過程控制中的檢測設備運動控制中的檢測設備過程控制中的執(zhí)行器運動控制中的執(zhí)行機構控制器執(zhí)行器對象測量變送x(t)e(t)u(t)q(t)y(t)z(t)＋－過程控制：關注的參數：溫度、流量、壓力、液位、成份；執(zhí)行機構：調節(jié)閥運動控制：關注的參數：位移、速度、角度、電流、功率、頻率等；執(zhí)行機構：電動機、液壓缸、液壓閥2.1過程控制中的檢測設備溫度檢測設備壓力檢測設備流量檢測設備物位檢測設備成分分析設備2.1.1傳感器和變送器傳感器（Sensor）是指能把物理、化學量轉變成便于利用和輸出的電信號，用于獲取被測信息，完成信號的檢測和轉換的器件。傳感器的輸出信號:電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號的形式由傳感器的原理確定。變送器（Transducer）:將工藝變量（如溫度、壓力、流量、液位、成分等）和電氣信號（如電流、電壓、頻率、氣壓信號等）調理并轉換成統(tǒng)一的標準信號的設備。變送器安裝在現場，它的氣源或電源從控制室送來，而輸出信號送到控制室。氣動變送器用兩根氣動管線分別傳送氣源和輸出信號。電動模擬式變送器采用二線制或四線制傳輸電源和輸出信號。

變送器的信號傳輸及供電二線制：儀表的信號傳輸與供電共用兩根導線四線制：儀表的信號傳輸與供電用四根導線智能式變送器采用雙向全數字量傳輸信號，即現場總線通訊方式；HART(HighwayAddressableRemoteTransducer)協(xié)議通訊方式:過渡方式，即在一條通訊電纜中同時傳輸4~20mA電流信號和數字信號。電源也由通信電纜傳輸。HART協(xié)議定義：是數字式儀表實現數字通信的一種協(xié)議特點：具有HART通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上同時傳輸4~20mADC的模擬信號和數字信號簡化并引用國際標準化組織(ISO)的開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型的其中三層：物理層規(guī)定了信號的傳輸方法和傳輸介質數據鏈路層規(guī)定了數據幀的格式和數據通訊規(guī)程應用層規(guī)定了通訊命令的內容2.1.2壓力檢測及變送

壓力檢測的主要方法和分類電容式差壓變送器智能型差壓變送器大氣壓力--是地球表面大氣層對地球表面物體所產生的壓力,隨大氣條件和地點而變化。“標準狀態(tài)”的大氣壓力參考值是101.325kPa相對壓力或表壓--相對于大氣壓力測定的壓力負壓--是指相對低于大氣壓的測量值，用低于大氣壓的數值表示差壓--兩個壓力的差值絕對壓力--相對于真空（0壓）測量的壓力幾種常用壓力表述形式1、壓力檢測的主要方法和分類按敏感元件和轉換原理的特性不同，一般分為以下幾類：液注式壓力檢測：依據流體靜力學原理彈性式壓力檢測：依據彈性形變原理負荷式壓力檢測：依據靜力平衡原理電氣式壓力檢測：利用敏感元件其它壓力檢測方法：彈性振動、壓磁式U形管壓力計(液柱式壓力計)彈簧管壓力計(彈性元件受力變形原理)

1.金屬彈簧管2.指針3.連桿4.扇型齒輪5.彈簧6.底座7.測壓接頭8.小齒輪9.外殼2、電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件，是目前工業(yè)上普遍使用的一種壓力（差壓）變送器。電容式差壓變送器結構框圖在差壓下的位移變化：電容變化：電容/電流轉換電路：差動電容的相對變化量通過電容/電流轉換電路，轉換為差動電流信號Id，差動電流信號Id，經放大后轉換成4-20mA輸出電流Io。

3、智能式壓力變送器區(qū)別：增加微處理器電路。特點：可進行遠程通信。具有溫度補償功能、精確度高，使用與維護方便。通過編制各種程序，使變送器具有自修正、自補償、自診斷及錯誤方式報警等多種功能變送器與計算機、控制系統(tǒng)直接對話。

3051C智能式差壓變送器原理圖2.1.3溫度檢測和變送熱電偶熱電阻模擬式溫度變送器智能式溫度變送器測溫方法的分類根據測量方法不同：接觸式測溫：基于物體的熱交換原理，優(yōu)點：直觀、可靠、結構相對簡單、精度高。缺點是測溫時有較大的滯后，破壞被測對象的溫度場分布，不能測量移動的或太小的物體；所測溫度不能太高。非接觸式測溫：基于物體的熱輻射特性與溫度之間的對應關系。其優(yōu)點是測溫范圍廣；測溫過程中不破壞被測對象的溫度場分布；能測運動的物體；測溫響應速度快。缺點是所測溫度受物體發(fā)射率、中間介質和測量距離等的影響。接觸式測溫儀表主要有：基于物體受熱膨脹原理制成的膨脹式溫度檢測儀表。基于密閉容積內工作介質隨溫度升高而壓力升高的性質制成的壓力式溫度檢測儀表。基于導體或半導體電阻值隨溫度變化而變化熱電阻溫度檢測儀表。基于熱電效應的熱電偶溫度檢測儀表。

非接觸式溫度計主要有：輻射溫度計光學高溫計光電高溫計比色溫度計

熱電偶測溫原理熱電偶溫度計利用不同導體或半導體的熱電效應來測溫的。兩種不同的導體材料（或半導體）A，B組成的閉合回路。相接觸時，存在電子的遷移，達到平衡時，在接觸的兩端形成電勢。熱電偶冷端溫度補償熱電偶的熱電勢是兩個接點溫度的函數表,只有當冷端溫度不變（一般取0度）時,熱電勢才是熱端溫度的單值函數。實際應用中,熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動,從而使測量得不到正確結果,必須采取補償措施.冷端溫度補償辦法有以下幾種:

1.冰浴法2.冷端溫度修正法3.校正儀表零點法4.補償法。工業(yè)上常用的(已標準化)熱電偶有：

1）鉑銠30-鉑銠6熱電偶(分度號位B)

2）鉑銠10-鉑熱電偶(分度號為S)

3）鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)熱電偶(分度號位K)等。序號

計

量

器

具

名

稱

準

確

度

等

級

測

量

范

圍

R-001-304標準組鉑銠10-鉑熱電偶

標準組標準組300～1300℃R-002-305標準鉑銠10-鉑熱電偶

一等300～1300℃二等300～1300℃工作鉑銠10-鉑熱電偶

0級0～1600℃0級0～1600℃R-003-306標準鉑銠30-鉑銠6熱電偶

一等1200～1600℃二等1200～1600℃工作用鉑銠30-鉑銠6熱電偶

0級1200～1600℃R-004-307工作用鎳鉻-鎳硅熱電偶

0級0～1300℃R-005-308標準銅-康銅熱電偶±2℃0級0～200℃工作用銅-康銅熱電偶

0級0～200℃273、熱電阻測溫原理原理：利用導體或半導體的電阻值隨溫度變化的性質。Rt=Rt0[1+a(t-t0)]目前應用最廣泛的是鉑電阻（WZP）（－２００－＋６５０度，穩(wěn)定性好，準確度高）和銅電阻（WZC）（-５０－＋１５０度，價格便宜，電阻與溫度關系的線性度較好）。熱電阻信號通過引線傳遞到計算機控制裝置或者其他二次儀表上常用的引線方式：兩線制、三線制和四線制三種。29兩線制：兩端各連一根導線。特點：簡單、費用低缺點：引線電阻、引線電阻的變化會帶來附加誤差。應用：適用于引線不長，測溫準確度要求較低的場合。四線制：兩端各連接兩根引線特點：兩根引線提供恒流源I，壓降通過另兩根引線引至電位差計進行測量。優(yōu)點：完全消除引線電阻對測量的影響，且在連接導線阻值相同時，還可以消除連接導線的影響。應用：這種方式主要用于高精度溫度檢測。三線制：在熱電阻感溫元件一端連接兩根引線，另一端連接一根引線，此種引線方式稱為三線制。這種引線形式可以較好的消除引線電阻的影響，測量準確度高于兩線制。分度號根據IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號銅熱電阻按WZC標準,代號有Cu50和Cu100兩種。IEC：國際電工委員會（InternationalElectroTechnicalCommission），成立于1906年成月，是世界上成立最早的專門國際標準化機構

分度號根據IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號銅熱電阻按WZC標準,代號有Cu50和Cu100兩種。℃Pt100℃Pt100℃Pt100-5080.3110103.9080130.90-4084.2720107.8090134.70-3088.2230111.67100138.50-2092.1640115.54150157.31-2092.1650119.40200175.84-1096.0960123.240100.0070127.07分度號銅熱電阻按WZC標準,代號有Cu50和Cu100兩種。3334電廠專用熱電阻和隔爆型熱電阻35套管式熱電阻傳感器與顯示儀表配套直接測量過程中氣體，液體和蒸汽的溫度。裝配式熱電阻工業(yè)用鉑電阻和電子調節(jié)器配套使用。

耐腐型、耐磨型熱電阻特殊材料，特殊場合使用：化工廠、冶煉廠、火電廠等4、模擬式溫度變送器和熱電阻或熱電偶配合使用，將溫度信號轉換成統(tǒng)一標準信號。主要由測量部分和放大部分組成5、智能式溫度變送器智能式變送器具有通用性強、使用靈活、各種補償功能、控制功能、通信功能和自診斷功能等特點。SMART公司的TT302溫度變送器2.1.4流量檢測及變送流量檢測原理有很多，有許多分類方法：按按測量流體的質量流量還是體積流量分類分：質量流量計與體積流量計按測量流體運動原理分：容積式、速度式、動量式和質量流量式按測量方法分：直接測量式和間接測量式差壓流量計轉子流量計速度式流量計容積式流量計靶式流量計電磁流量計渦街流量計超聲波流量計量熱式流量計質量流量計其它流量計按測量原理細分文丘利式差壓流量計轉子流量計轉子流量計又稱浮子流量計應用：工業(yè)上或實驗室常用的一種流量計。組成：一根錐形的玻璃管和一個能上下移動的浮子1、卡曼渦街流量計在流體中放置一非線性柱狀物(如圓柱或三角形等),則在某一雷諾數范圍內,在柱狀物的下游就會產生兩列不對稱且又有規(guī)律的漩渦。像街燈一樣，故稱“渦街”。此現象首先被卡曼（Karman）發(fā)現，也稱作“卡曼渦街。實驗和研究表明，當h/l=0.281時，渦街將表現出穩(wěn)定的周期現象，其渦街頻率f與管道內障礙柱體兩側介質流速vl之間的關系為f=stvl/dSt為“斯特拉哈爾數”，與障礙物形狀和雷諾數有關。當障礙物形狀以及管道都確定后，可以導出體積流量QV

與頻率f成正比，即QV=kf2、電磁式流量計基于電磁感應原理，測量具有一定電導率的液體的體積流量。優(yōu)點：①準確度不受被測液體粘度、密度、溫度及電導率變化影響。②測量管中沒有任何阻礙被測液體流動的部件，所以幾乎沒有壓力損失。適當選用測量管中絕緣內襯和測量電極材料，就可以測量各種腐蝕性溶液的流量，尤其在測量含有固體顆粒溶液如泥漿、紙漿、礦漿或纖維液體流量時，更顯示出其優(yōu)越性。電磁流量計原理電磁流量計超聲波流量計常用方法：傳播速度差法、多普勒法等。傳播速度差法：測量超聲波脈沖順水流和逆水流時速度之差來反映流體的流速，從而測出流量；多普勒法：應用聲波中的多普勒效應測得順水流和逆水流的頻差來反映流體的流速從而得出流量。應用：超聲波流量計可用于測量任何液體流量,尤其適用于測量腐蝕性液體,高粘度液體和非導電液體的流量。也可用于測量大口徑管道的水流量或各種水渠,河流,海水的流速和流量。超聲波流量計2.1.5物位檢測及變送物位儀表的分類差壓式液位變送器電容式物位傳感器1、物位儀表分類（1）直讀式物位測量儀表：玻璃管液位計、玻璃板液位計。浮力式物位測量儀表：利用浮子高度隨液位變化而改變或液體對浸沉于液體中的浮子（或稱沉筒）的浮力隨液位高度而變化的原理來工作。靜壓式物位測量儀表：利用液柱或物料堆積對某定點產生壓力，測量該點壓力或測量該點與另一參考點的壓差而間接測量物位的儀表。2、物位儀表分類（2）電磁式物位測量儀表：將物位的變化轉換為電量的變化，進行間接測量物位的儀表。電容式物位儀表：通過測量物料和電極之間的電容變化來確定物位高度，適用于液體和固體物料的測量。射頻導納物位儀表：通過測量射頻信號在傳感器上的阻抗變化來確定物位高度，適用于液體和固體物料。3、物位儀表分類（3）核輻射式物位儀表：利用核輻射透過物料時，其強度隨物質層的厚度而變化的原理而工作，目前應用較多的是γ射線。聲波式物位測量儀表：物位的變化可引起聲阻抗的變化、聲波的遮斷和聲波反射距離的不同，通過測量這些變化就可測出物位。4、物位儀表分類（4）光學式物位測量儀表：利用物位對光波的遮斷和反射原理進行測量，可利用的光源有普通白熾燈光或激光等。雷達物位儀表：通過發(fā)射和接收雷達波的時間差來測量物位，適用于惡劣環(huán)境下的液體和固體物料的測量。還有一些其他形式的物位測量儀表，如射流式、稱重式、熱敏式、音叉式等多種類型。磁性液位控制器◎磁性液位控制器利用磁性浮子隨液位變化升或降，使檢測管內的干簧管開關動作，送出接點信號。結構簡單，易于安裝維修。應用廣泛，價格低廉。

浮球液位控制器液位浮動開關利用重力與浮力的原理設計。主要包括浮標和微動開關，當液位變化，浮標內的開關通、斷。浮球液位控制器浮球液位控制器由測量和輸出兩部分組成，當液位變化時，浮球隨之上下移動，從而使磁鋼擺動。根據磁性同性相斥原理，使觸點接通或斷開59頂裝式磁翻柱液位計液位計根據浮力原理和磁性耦合作用研制而成。當液位上升時,翻柱由白色轉為紅、白界位處為容器內介質液位的實際高度，從而實現液位的指示。

602、差壓式液位變送器利用差壓或壓力變送器可以很方便的測量液位，且能輸出標準的電流或氣壓信號。差壓式液位變送器是利用容器內的液位改變時，由液柱產生的靜壓也相應變化的原理而工作的61p3、電容式物位傳感器不同介質時，介電系數不同可檢測液位、料位和兩種不同液體的分界面622.1.6成分分析設備成分分析設備:用于檢測、分離、識別和定量分析樣品中各成分的儀器.離線成分分析設備:在生產過程中不直接參與實時監(jiān)測的設備。樣品需要在特定時間和地點采集后，送往實驗室或分析區(qū)域進行分析。在線成分分析設備是在生產或處理過程中實時監(jiān)測和分析樣品成分的設備。1、成分分析設備的分類常用的成分分析設備主要依據工作原理分類，主要有以下幾種類型：色譜類設備：通過物質在固定相和流動相之間的分配系數差異進行分離和分析質譜類設備：通過測量離子的質荷比分析物質成分。光譜類設備:通過測量樣品對光的吸收分析樣品成分。電化學分析設備：電位滴定儀、PH計、電導率儀等。其他分析設備2、成分分析設備的應用領域成分分析設備的應用領域非常廣泛，涵蓋化學、環(huán)境、食品、醫(yī)藥、生物科學、材料科學和工業(yè)等多個領域。化學分析環(huán)境監(jiān)測食品安全醫(yī)藥研究生命科學工業(yè)過程控制材料科學2.2運動控制中的檢測設備檢測開關測速發(fā)電機光電編碼器測厚儀表662.2.1檢測開關概念：機械位移變?yōu)殡娦盘枒茫弘娐纷詣忧袚Q、限位保護、行程控制等分類：行程開關、接近開關和光電開關等。67接近開關行程開關行程開關也稱為限位開關或位置開關，是一種用于監(jiān)控機械設備中某個部件運動位置的電氣控制元件。主要用于檢測或控制物體的位置或移動情況，通過機械部件的碰撞來實現電路的接通或斷開，從而實現對機械運動的控制和保護。68接近開關接近開關是一種無觸點電子開關。當被檢測的物體接近到一定距離時,不需要接觸就能發(fā)出開關動作信號。接近開關的特點是非接觸動作、不損傷檢測對象，因而可靠性高、壽命長，而且可以高速動作。但它只能檢測金屬體，且易受周圍金屬或外部磁場的影響。69光電開關組成：投光器、受光器和電源組成。

投光器常用發(fā)光二極管

受光器常用光敏二極管或光敏三極管工作原理：使投光器和受光器相對，當被測物體擋住從投光器發(fā)射出的光線時，受光器就輸出相應的控制信號。7071722.2.2測速發(fā)電機測速發(fā)電機是一種專門用來測量轉速的微型發(fā)電機，其輸出電動勢與轉速成比例。測速發(fā)電機主要用于測量旋轉物體的速度，并將其轉換成電信號輸出。E＝kn，其中k是常數。測速發(fā)電機有直流和交流兩種。73直流測速發(fā)電機：直流測速發(fā)電機輸出電壓和轉速有較好的線性關系，并且直流的極性可以反映出轉動的方向，應用方便。直流測速發(fā)電機有電刷、換向器等接觸裝置，使它的可靠性變差，精度也受到影響交流測速發(fā)電機：交流測速發(fā)電機的輸出頻率與轉速嚴格對應，輸出信號可經放大整形變換電路轉換成標準的電壓或電流信號。它不需要電刷和換向器，結構簡單，不產生干擾火花，但是輸出特性隨負載性質（電阻、電感、電容）變化而變化。

742.2.3光電編碼器定義：是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器。特點：精度高、耗能低、非接觸無磨損、穩(wěn)定可靠測量：對運動機械的直線位移、角位移、速度、相位等進行測量或其他間接

75按機械位移量的類型分類：旋轉式光電編碼器和直線式光電編碼器兩類旋轉式光電編碼器：也稱為轉動型編碼器，是一種用于測量旋轉物體相對位置的位置傳感器。它通過測量固定旋轉軸在旋轉時的位移和方向，將旋轉運動轉換為數字信號輸出。直線式光電編碼器：也稱為位移型編碼器，是一種用于測量直線運動物體位置變化的位置傳感器。它通過物體沿直線方向移動時在位移感應元件上產生的信號變化來測量位置。76按輸出信號特征分類：增量式光電編碼器和絕對式光電編碼器兩類增量式光電編碼器：增量式光電編碼器的輸出軸轉角被分成一系列位置的增量，敏感元件對這些增量響應，每當出現一個單位增量時，敏感元件就向計數器發(fā)出一個脈沖，計數器把這些計數脈沖累加起來，并以各種進制的代碼形式在輸出端給出所需要的輸入角度瞬時值的信息，這種光電編碼器的最大優(yōu)點是結構簡單、價格低廉；缺點是無固定零位，遇到停電等故障所有信息全部丟失，為避免這個缺點，又研制出一種帶固定零位的增量式光電編碼器。77絕對值式式光電編碼器：絕對式光電編碼器的轉角的代碼是由一個多圈同心碼道的碼盤給出的，具有固定零位，對于一個轉角位置，只有一個確定的數字代碼。其優(yōu)點是具有固定的零位，角度值的代碼單位化，無累計誤差，抗干擾能力強；缺點是敏感件多，碼盤圖案、制造工藝復雜，成本也高。782.2.4測厚儀表79定義：運動物體厚度的連續(xù)測量。類型：接觸式、非接觸式射線式、電渦流式、微波式、激光式、電容式、電感式例：輪胎內襯層（0.5-1.5mm），精度±0.05mm紅外測厚：反射回光束射線式：穿透式改變射線強度激光測厚：反射脈沖2.3過程控制中常用的執(zhí)行器80執(zhí)行器的作用:接收控制器送來的控制信號，改變被控介質的流量，從而將被控變量維持在所要求的數值上或一定的范圍內。執(zhí)行器的組成:執(zhí)行機構與調節(jié)機構構成執(zhí)行器的控制方式：三種執(zhí)行器的分類（1）：按動力能源分類氣動執(zhí)行器：利用壓縮空氣作為能源，特點：結構簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，價格較低電動執(zhí)行器：利用電作為能源，特點：能源獲得比較方便，精度較高，防火防爆相對困難液動執(zhí)行器：輸出推動力高于氣動和電動。特點：傳動更平穩(wěn)、可靠。要配備液壓站和輸油管路。電液動執(zhí)行器：將電機、油泵、電液伺服閥集成于一體81按動作極性分類正作用、反作用按動作行程分類：角行程、直行程按動作特性分類：比例式、積分式82執(zhí)行器的分類（2）：2.3.1氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行器（氣動調節(jié)閥、控制閥）由氣動執(zhí)行機構和控制機構組成。83圖.

氣動執(zhí)行器氣動執(zhí)行機構常見的氣動執(zhí)行機構分為：薄膜式輸出力較小、精度較高的場合薄膜式執(zhí)行機構最為常用，它可以用作一般調節(jié)閥的推動裝置，組成氣動薄膜式執(zhí)行器活塞式輸出力較大，大口徑、高壓降控制、蝶閥等84氣動執(zhí)行機構接收的信號標準為0.02～0.1MPa。氣動薄膜執(zhí)行機構

正作用和反作用兩種形式正作用：壓力↑閥桿向↓反作用：壓力↑閥桿向↑85行程：行程規(guī)格：10mm、16mm、25mm、60mm、100mm氣動活塞執(zhí)行機構

86組成氣缸活塞推桿特性兩位式：根據輸入活塞兩側操作壓力的大小，活塞從高壓側被推向低壓側比例式：比例式是在兩位式基礎上加以閥門定位器，使推桿位移和信號壓力成比例關系。控制機構控制機構即調節(jié)閥：一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。組成：閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下閥蓋。調節(jié)閥直接與被控介質接觸，為適應各種使用要求，閥芯、閥體的結構、材料各不相同調節(jié)閥的閥芯：直行程閥芯、角行程閥芯

8788直通單座閥：一個閥芯、閥座；小口徑、低壓直通雙座閥：兩個閥芯、閥座；上、下閥芯的推力大小相等、方向相反，可抵消，不平衡力小。調節(jié)閥的結構形式89隔膜閥：耐腐蝕襯里的閥體、隔膜；隔離、無泄漏；適于強酸、強堿、高粘度、有懸浮顆粒等介質。三通閥：合流型（配比）、分流型（旁路控制）角型閥：底進側出，適于高粘度、高壓差、有少量懸浮物和固體顆粒等介質。90套筒式調節(jié)閥（籠式閥）：閥芯在套筒內上下移動，可調比大、振動小、不平衡力小、套筒互換性好，適于低噪聲、壓差較大場合。蝶閥：簡單、便宜、流阻極小。泄露大，適于大口徑、大流量、低壓差場合。球閥：結構簡單、密封可靠凸輪撓曲閥（偏心旋轉閥）：密封性好、體積小、重量輕，適于高粘度、有懸浮物等介質。調節(jié)閥的流量特性調節(jié)閥就是通過改變閥芯行程，調節(jié)阻力系數，來實現流量調節(jié)的。調節(jié)閥流量特性：介質流過調節(jié)閥的相對流量Q/Qmax與相對位移(即閥芯的相對開度)l/L之間的關系，即理想流量特性：閥前后的壓差ΔP不隨閥的開度變化的流量特性；工作流量特性：閥前后的壓差ΔP隨閥的開度變化的流量特性。91921、快開型：平板型閥芯，有效位移為閥座的1/4，適于快速啟閉或雙位控制。2、直線型：小開度時，流量相對變化大、靈敏度高、控制作用強，易產生振蕩。大開度時，流量相對變化小、靈敏度低、控制作用弱，控制緩慢。不同的閥芯形狀，具有不同的理想流量特性：933、拋物線型：相對位移30%及相對流量20%以下為拋物線特性，以上為線性特性。4、等百分比：放大倍數隨流量增大。開度小時平穩(wěn)，大時靈敏有效。電/氣轉換器和電/氣閥門定位器94電氣轉換器電氣閥門定位器電氣轉換器它是基于力矩平衡的工作原理

95電氣閥門定位器96電氣閥門定位器97智能型電/氣閥門定位器98以微處理器為核心采用的數字定位技術先進性在于：控制精度高能耗低調整方便可任意選擇流量閥的流量特性故障報警與其它現場總線用戶實現通信。2.3.2電動執(zhí)行器（1）接收來自控制器的4~20mA或0~10mA的信號轉換成相應的角位移或直行程位移類型：直行程、角行程、多轉式等99組成：伺服放大器和執(zhí)行機構原理：伺服放大器接收控制器發(fā)來的控制信號（1～3路），將其同電動執(zhí)行機構輸出位移的反饋信號If進行比較，若存在偏差，則差值經過功率放大后，驅動兩相伺服電動機轉動。1002.3.2電動執(zhí)行器（2）伺服電動機：伺服電動機是電動控制閥的動力部件，其作用是將伺服放大器輸出的電功率轉換成機械轉矩。101伺服放大器：將輸入信號和反饋信號進行比較，得到差值信號，并根據差值的極性和大小，控制晶閘管交流開關Ⅰ、Ⅱ的導通或截止。2.3.2電動執(zhí)行器（3）2.3.3現場總線執(zhí)行器組成：執(zhí)行機構、傳感器、控制單元和通信接口。工作原理：現場總線執(zhí)行器通過通信接口與控制系統(tǒng)連接，接收來自控制系統(tǒng)的指令。控制單元根據這些指令，結合傳感器的反饋信息，計算出控制信號，驅動執(zhí)行機構完成相應的動作。特點：智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能，一體化的結構，智能化的通信功能，智能化的自診斷功能，靈活的組態(tài)功能。102公司名稱閥門執(zhí)行器產品及類型總線類型推出年代EIM美國MOV1224（電動執(zhí)行器）Modbus1985Keystone美國ElectricalActuators（電動執(zhí)行器）Modbus1985Rotork英國PakscanIIE（智能電動執(zhí)行器）Modbus1986Limitorque美國DDC—100TM（電動執(zhí)行器）BITBUSModbus1989AUMA美國Matic（電動執(zhí)行器）Profibus1991Siemens德國SIPARTPS2（閥門定位器）HART1995Valtek美國Starpac（智能調節(jié)器）HART1996Masoneilan美國SmartValvePositioner（閥門定位器）HART1996Neles美國ND800（調節(jié)閥）HART1997Jordan美國ElectricActuators（電動執(zhí)行器）HART1998ElsagBailey德國Contract（電動執(zhí)行器）HART1998FisherRosmount美國DVC5000fSeriesDigital（調節(jié)閥）FF1998Flowserve美國Logix14XX（閥門定位器）FF1999BUSwitch（離散型調節(jié)閥）FF1999Yokogawa日本YVP（閥門定位器）FF1999Yamatake日本SVP3000AlphaplusAVP303（閥門定位器）FF1999Rotork英國FF—01NetworkInterface（電動執(zhí)行器）FF20001032.4運動控制中常用的執(zhí)行機構交流伺服電機直流伺服電機步進電機液壓缸液壓閥液壓泵104電動機（控制電機）主要任務：電信號→角、線位移或速度液壓設備:液壓缸、液壓閥和液壓泵統(tǒng)稱液壓設備，是利用液壓的能源，實現上述電動機的功能。液壓設備的主要優(yōu)點是結構簡單、可靠性高、壽命長、力矩大，缺點是動作比較緩慢，控制精度較低。2.4.1交流伺服電機將控制信號快速地轉換為轉軸轉動的一個執(zhí)行元件。幾點要求：①轉速和轉向方便地受控制信號控制，調速范圍要大②整個運行范圍內特性具有線性關系，運行穩(wěn)定性③當控制信號消除時，伺服電動機應立即停轉，也就是要求伺服電動機無“自轉”現象；④控制功率要小，啟動轉矩應大；⑤機電時間常數要小，始動電壓要低。當控制信號變化時，反應應快速靈敏

105106非磁性材料：鋁、銅等接收伺服放大器送來的電壓信號定值交流電壓勵磁107控制方法108起動：控制電壓不為0停止：控制電壓為0轉速：改變控制電壓的幅值方向：改變控制電壓的相位180°(1)幅值控制：即保持控制電壓的相位不變，僅僅改變其幅值來控制。(2)相位控制：即保持控制電壓的幅值不變，僅僅改變其相位來控制。(3)幅-相控制：同時改變的幅值和相位來控制。109接線方法110可以用于位置的設定值2.4.2直流伺服電機定子：產生磁場永磁式電磁式：勵磁繞組（通直流電流）轉子（鐵芯、線圈）：產生電磁轉矩電樞繞組加直流電壓，產生電樞電流換向器(整流子、電刷)：改變電樞線圈的電流方向111組成勵磁或電樞繞組，一個斷電，立即停轉，不存在自轉現象。特點改變電樞電壓：改變電樞電流時間常數小、響應快、輸出轉矩大、線性較好改變勵磁電流：改變磁通（弱磁調速）匝數多、電感大、電壓變化電流變化慢，響應速度慢112控制方法理想空載轉速堵轉轉矩1132.4.3步進電機步進電機又稱為脈沖電機：將脈沖電信號轉換成相應的角位移或直線位移。即給一個脈沖信號，電動機就轉動一個角度或前進一步。角位移θ(線位移s)∝脈沖數k；轉速n(線速度v)∝脈沖頻率f。114結構（三相反應式步進電機）定子:6個等分磁極，每個5個齒,磁極上有繞組轉子：40個齒，夾角：360o/40=9o，無繞組，工作原理（三相反應式步進電機）115AA′-BB′-CC′-AA′在磁場作用下，轉子齒與定子齒對齊(AA′-0號齒)A-B之間:120o/9o=13.3齒BB′：120o-13*9o=3o錯齒是促使步進電機旋轉的根本原因三相反應式步進電機三相單三拍：A-B-C-A,每改變一次通電方式為1拍,步距角30°116三相單、雙六拍:A-AB-B-BC-C-CA-A，雙極通電，穩(wěn)定性好;每改變一次通電方式為1拍:步距角15°117驅動電源118定