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过程控制仪表讲述.ppt

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第 三 章 过 程 控 制 仪 表 3.1 总体概述 一、过程控制仪表的分类及特点 1、按能源形式分类 可分为电动、气动、液动和机械式等几种。工业上普遍使用电动控制仪表和气动控制仪表。 2、按信号类型分类 模拟式 数字式 由模拟元件构成 传输信号通常为连续变化的模拟量,如电流信号,电压信号,气压信号等 线路较简单,操作方便,使用灵活,价格较低 以微处理器、单片机等大规模集成电路芯片为核心 传输信号通常为断续变化的数字量,如脉冲信号 可以进行各种数字运算和逻辑判断,其功能完善,性能优越,能解决模拟式仪表难以解决的问题 3、按结构形式分类 单元组合式仪表 基地式仪表 集散型计算机控制系统 现场总线控制系统 单元组合式仪表: 将各种单元进行不同组合,可以构成多种多样、适用于各种不同场合需要的自动检测或控制系统。 有电动单元组合仪表(DDZ)和气动单元组合仪表(QDZ)两大类。都经历了I型、II型(0?10mA) 、III型(4?20mA, 1?5v)的三个发展阶段。 根据控制系统各组成环节的不同功能和使用要求,将仪表做成能实现一定功能的独立仪表(称为单元),各个仪表之间用统一的标准信号进行联系。 单元组合仪表 变送单元 温度变送器 压力变送器 差压变送器 流量变送器 液位变送器 将各种被测参数变换成相应的标准统一信号传送到接收仪表或装置,以供显示、记录或控制 转换单元 直流毫伏转换器 频率转换器 电-气转换器 气-电转换器 将电压、频率等电信号转换成标准统一信号,或者进行标准统一信号之间的转换,以使不同信号在同一控制系统中使用 单元组合仪表 控制单元 运算单元 比例积分微分控制器 比例积分控制器 比例微分控制器 具有特种功能的控制器 将变送单元的测量信号与给定信号比较,按偏差给出控制信号,去控制执行器 加减器 乘除器 开方器 显示单元 指示仪 指示记录仪 报警器 单元组合仪表 给定单元 执行单元 辅助单元 输出统一标准信号,作为被控变量的给定值送到控制单元,实现定值控制。 给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。 角行程电动执行器 直线行程电动执行器 气动薄膜调节阀 按控制器输出的控制信号和手动操作信号,改变控制变量 操作器:手动操作及手动/自动的切换作用 阻尼器:压力或流量等信号的平滑、阻尼 限幅器:限制信号的上、下限值 安全栅:将危险场所与非危险场所隔开,起安全防爆作用 基地式控制仪表 相当于把单元组合仪表的几个单元组合在一起,构成一个仪表。 通常以指示、记录仪表为主体,附加控制、测量、给定等部件而构成; 其控制信号输出一般为开关量,也可以是标准统一信号; 一个基地式仪表具有多种功能,与执行器联用或与变速器联用,便可构成一个简单的控制系统; 性能价格比高,适用于单参数的控制系统。 集散控制系统(DCS系统):分散控制、集中管理 控制站(下位机) 操作站(上位机) 过程通信网络 数据采集、处理及控制 由DCS系统的基本控制器(包括控制卡、信号输入输出卡、电源等)构成 或由可编程序控制器PLC(包括CPU、I/O、电源等模块)或带有微处理器的数字式控制仪表构成 实现操作站与控制站的连接 提供与企业管理网络的连接 过程信息的集中显示、操作和管理 由工业控制计算机、监视器、打印机、鼠标、键盘、通信网卡等组成 现场总线控制系统(FCS系统) 现场控制和双向数字通信 将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中,实现现场控制 现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通信。 二、信号制 信号制即信号标准,是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。 气动仪表的信号标准:20kPa ? 100kPa 电动仪表的信号标准 :4?20maADC DDZII型电动仪表的信号标准 : 0?10maADC 1、检测元件和变送器的作用 模拟仪表:标准信号通常采用4?20mA、0?10mA、1?5v电流或电压信号,20?100kPa 气压信号; 将工业生产过程的参数(流量、压力、温度、物位、成分等)经检测、变送单元转换为标准的电或气信号。 变送器输出的是被控变量的测量值,它被送到显示和控制装置,用于显示和控制。 现场总线仪表:标准信号是数字信号 3.2 检测变送环节 一、检测变送环节的性能 2、对检测变送单元的基本要求 准确:检测元件和变送器能正确反映被控或被测变量,误差小; 迅速:及时反映被控或被测变量的变化; 可靠:能在环境工况下长期稳定运行。 3、选用时的基本考虑 首先考虑元件能否适应工业生产过程中的高低温、高压、腐蚀性、粉尘和爆炸性环境,能否长期稳定运行; 仪表精度和量程的选择 选用仪
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