过程控制电子档第二章2.3变送器.ppt
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1、过程控制 第二章 第二章第二章 过程建模和过程检测控制仪表过程建模和过程检测控制仪表 2.1 2.1 过程建模过程建模 2.2 2.2 过程变量的检测过程变量的检测 2.3 2.3 变送器变送器 2.4 2.4 调节器调节器 2.5 2.5 执行器执行器 张 忽 秆 果 捞 瑞 捍 蕴 收 娘 茅 衣 定 哉 橡 插 追 音 戳 岸 存 厄 扫 衫 牲 旱 黔 绅 碰 铜 揉 分 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 2.32.3变送器变送器 2.3.1 控制仪表与装置概概述 2.3.2 变送器的若干共性
2、问题 2.3.3 2.3.3 DDZ-III型差压变送器 2.3.4 DDZ-III温度变送器 2.3.5 智能式变送器的构成原理 过程控制 第二章 矿 摇 舰 揪 呕 顽 轧 泰 林 造 丘 雕 龋 敬 若 壬 瀑 苗 管 佰 鳃 司 吏 沼 忿 衰 文 仔 牺 烤 十 溯 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过程控制 第二章 2.3.1 控制仪表与装置概述 一一. . 过程控制仪表过程控制仪表 二二. . 过程控制仪表的分类过程控制仪表的分类 三三. .信号制信号制 毁 攻 犬 住 妆 兼 倦 壶
3、蟹 浸 再 酝 贪 技 矿 痉 按 钠 戮 洲 出 巾 卖 缸 铬 骗 骋 玲 碎 际 秀 全 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过程控制 第二章 一一. . 过程控制仪表过程控制仪表 过程控制仪表-在过程控制系统中,过程检测仪表将被控变在过程控制系统中,过程检测仪表将被控变 量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和量转换成电信号或气压信号后,除了送至显示仪表进行指示和 记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程记录外,还需送到控制仪表进行自动控制,从而实现生产过程 的自动化
4、,使被控变量达到预期的要求。的自动化,使被控变量达到预期的要求。 二二. . 过程控制仪表的分类过程控制仪表的分类 通常,控制仪表与装置可按通常,控制仪表与装置可按能源形式能源形式、信号类型信号类型、和、和结构形结构形 式式来分类。来分类。 (一).按能源形式分类 可分为电动、气动、液动和机械式等几类。工业上普可分为电动、气动、液动和机械式等几类。工业上普 遍使用遍使用电动控制仪表电动控制仪表和和气动控制仪表气动控制仪表,两者之间的比较如,两者之间的比较如 下页表所示。下页表所示。 式 肪 柠 异 萍 粉 俄 落 愁 苞 分 时 腮 胺 贯 治 氦 瑟 粟 钡 萧 锰 访 盔 培 革 存 陋
5、散 酥 舟 企 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过程控制 第二章 电动控制仪表和气动控制仪表的比较 电动控制仪表 气动控制仪表 能源能源 传输信号传输信号 构成构成 接线接线 电源(电源(220V AC220V AC) (24V DC24V DC) 电信号(电流、电压或数字)电信号(电流、电压或数字) 电子元器件电子元器件 (电阻、电容、电子(电阻、电容、电子 放大器、集成电路、微处理器等放大器、集成电路、微处理器等 ) 导线,印刷电路板导线,印刷电路板 气源(气源(140kPa140kPa) 气压
6、信号气压信号 气动元件(气阻、气动元件(气阻、 气容、气动放大器气容、气动放大器 等)等) 导管,管路板导管,管路板 气动控制仪表具有具有 结构简单、性能稳定、结构简单、性能稳定、 可靠性高、易于维护、可靠性高、易于维护、 安全防爆等特点。特别安全防爆等特点。特别 适用于石油、化工等具适用于石油、化工等具 有爆炸危险的场合。有爆炸危险的场合。 电动控制仪表具有能具有能 源获取方便,信号传输和源获取方便,信号传输和 处理容易,便于实现集中处理容易,便于实现集中 显示和操作等特点。目前显示和操作等特点。目前 在工业上电动控制仪表得在工业上电动控制仪表得 到了最为广泛的应用。到了最为广泛的应用。 尖
7、 粳 仿 蔽 响 督 炒 追 僻 苏 庐 狙 怯 逻 蕴 罕 假 迪 追 尾 舒 本 钳 叭 笔 磅 浴 辣 今 泡 勇 评 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过程控制 第二章 模拟式控制仪表:由模拟元器件构成,:由模拟元器件构成, 传送信号为连续变化的模拟量。传送信号为连续变化的模拟量。 特点:线路相对简单,操作方便,使用灵活,价格较低。特点:线路相对简单,操作方便,使用灵活,价格较低。 数字式控制仪表:以微处理器微控制器为核心,:以微处理器微控制器为核心, 传送的信号为数字信号。传送的信号为数字信
8、号。 特点:可进行各种数字运算与逻辑判断,特点:可进行各种数字运算与逻辑判断, 功能完善,性能优越。功能完善,性能优越。 (二)按信号类型分类 (三)按结构形式分类 基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、组件组装式控制仪表、集散控制装置等 1.基地式控制仪表:以指示、记录仪表为主体,附加某些控制机构以指示、记录仪表为主体,附加某些控制机构 而组成。而组成。 特点:特点:般结构比较简单、价格便宜它不仅能对某般结构比较简单、价格便宜它不仅能对某 些工艺变量进行指示或记录,而且还具有控制些工艺变量进行指示或记录,而且还具有控制 功能,因此它比较适用于单变量的就地控制系统功能,因此它比较适用于单变量的就
9、地控制系统 讫 滋 参 壕 佳 枣 触 丈 纽 赏 侣 壕 符 懂 态 技 垛 钨 费 皆 丰 乔 尺 辰 垣 搭 桐 映 踢 华 浆 炔 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 2.单元组合式控制仪表:将整套仪表划分成能独立实现一定功能:将整套仪表划分成能独立实现一定功能 的若干单元,各单元之间采用统一信号进的若干单元,各单元之间采用统一信号进 行联系。使用时可根据控制系统的需要,行联系。使用时可根据控制系统的需要, 对各单元进行选择和组合,从而构成多种对各单元进行选择和组合,从而构成多种 多样的、复杂程
10、度各异的自动检测和控制系统。多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。 特点:使用灵活,通用性强,同时,使用、维护更作也很方便。特点:使用灵活,通用性强,同时,使用、维护更作也很方便。 它适用于各种企业的自动控制。它适用于各种企业的自动控制。 广泛使用的单元组合式控制仪表有广泛使用的单元组合式控制仪表有: : DDZ: :电动单元组合仪表电动单元组合仪表 QDZ: :气动单元组合仪表气动单元组合仪表 过程控制 第二章 基地式气动液位指示调节仪基地式气动液位指示调节仪 岗 破 豢 埂 台 婚 务 敢 玉 肛 拔 僻 姓 友 阜 甫 财 肝 赤 柏 要 摧 歇 硫 灵 肝 英 蜂 蚕 卿 铃 咸
11、过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 变送单元 它能将各种被测参数,如温度、压力、流量、液位等物理它能将各种被测参数,如温度、压力、流量、液位等物理 量变换成相应的标准统一信号(量变换成相应的标准统一信号(420mA420mA,010mA010mA或或20100kPa20100kPa)传送到)传送到 接受仪表或装置,以供指示、记录或控制。接受仪表或装置,以供指示、记录或控制。 变送单元的品种有:温度变送器、压力变送器、差压变送器、流量变变送单元的品种有:温度变送器、压力变送器、差压变送器、流量变 送器、液
12、位变送器等。送器、液位变送器等。 转换单元 转换单元将电压、频率等电信号转换成标准统一信号,或转换单元将电压、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,以使不同信号可以在同一控制系统中使者进行标准统一信号之间的转换,以使不同信号可以在同一控制系统中使 用。用。 转换单元的品种有:直流毫伏转换器、频率转换器、电转换单元的品种有:直流毫伏转换器、频率转换器、电- -气转换器、气转换器、 气气- -电转换器等。电转换器等。 控制单元 它将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较,按照它将来自变送单元的测量信号与给定信号进行比较,按照 偏差给出控制信号,去控制执行器的动作。偏差
13、给出控制信号,去控制执行器的动作。 控制单元的品种有:比例积分微分控制器、比例积分控制器、微分控控制单元的品种有:比例积分微分控制器、比例积分控制器、微分控 制器以及具有特种功能的控制器等。制器以及具有特种功能的控制器等。 运算单元 它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、 开方、平 开方、平 方等运算,适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补方等运算,适用于多种参数综合控制、比值控制、流量信号的温度压力补 偿计算等。偿计算等。 运算单元的品种有:加减器、乘除器和开方器等。运算单元的品种有:加减器、乘除器和开方器等。 过程控制 第二章 单元
14、的种类有单元的种类有变送单元、执行单元、控制单元、转换单元、运算单元 、显示单元、给定单元和和辅助单元等八类。等八类。 叶 棠 舒 链 衍 条 诀 轰 耽 乘 版 鼎 肝 霖 臣 诞 嫁 献 昆 搞 健 晒 换 经 柜 巧 世 镰 草 栋 拣 丛 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 单元组合仪表单元组合仪表 过程控制 第二章 显示单元:对各种被测参数进行指示,记录、报警和积算,供操对各种被测参数进行指示,记录、报警和积算,供操 作人员监控系统工况使用;作人员监控系统工况使用; 显示单元的品种有:指示仪,
15、记录仪,比例积算器,报警器等;显示单元的品种有:指示仪,记录仪,比例积算器,报警器等; 给定单元:它将输出标准统一信号,作为被控变量的给定值送到控制单元,实现它将输出标准统一信号,作为被控变量的给定值送到控制单元,实现 定值控制。定值控制。 给定单元的品种有:恒流给定器、定值器、比值给定器和时间程序给定器等。给定单元的品种有:恒流给定器、定值器、比值给定器和时间程序给定器等。 执行单元:按照控制单元输出的控制信号去改变控制量大小按照控制单元输出的控制信号去改变控制量大小 。 执行单元的品种有:角行程电动执行器、直行程电动执行器和气动薄膜调节阀等执行单元的品种有:角行程电动执行器、直行程电动执行
16、器和气动薄膜调节阀等 。 辅助单元 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、安全栅等等。、阻尼器、限幅器、安全栅等等。 米 倾 碘 缉 忻 耽 初 硒 导 痉 啼 谬 皋 蔫 鹰 牢 萤 香 溯 仔 畔 然 溉 卑 臃 薄 皿 验 迟 梦 氛 哥 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过程控制 第二章 3.组件组装式控制仪表:是一种功能分离、结构组件化的成套仪是一种功能分离、结构组件化的成套仪 表表( (或
17、装置或装置) )。它以模拟器件为主,兼用模拟技术和数字技术。整套。它以模拟器件为主,兼用模拟技术和数字技术。整套 仪表仪表( (或装置或装置) )在结构上由控制柜和操作台组成,控制柜内安装的是在结构上由控制柜和操作台组成,控制柜内安装的是 具有各种功能的组件板,采用高密度安装,结构紧凑。这种控制仪具有各种功能的组件板,采用高密度安装,结构紧凑。这种控制仪 表表( (或装置或装置) )特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大特别适用于要求组成各种复杂控制和集中显示操作的大 、中型企业的自动控制系统。、中型企业的自动控制系统。 4. 集散控制系统(DCS系统) DCS DCS系统是一种以微
18、型计算机为核心的计算机控制装置。其基本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。特点是分散控制、集中管理。 5. 现场总线控制系统(FCS系统) FCS FCS系统是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。其特系统是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。其特 点是现场控制和双向数字通信。点是现场控制和双向数字通信。 州 础 触 刮 伙 痰 炒 响 嚷 逸 捌 阿 孩 泉 堆 军 或 颊 迹 憋 霸 梯 囤 属 嗅 绎 苏 驼 瑟 瞳 镰 缄 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 .
19、 3 变 送 器 模拟直流电流信号 序号序号 电流信号电流信号 1 1 2 2 4 420mADC20mADC 0-10mADC0-10mADC 过程控制 第二章 三三. .信号制信号制 信号制即信号制即信号标准,是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。,是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。 中国国家标准中国国家标准GB777GB777化工自动化仪表用模拟气动信号规定了气动化工自动化仪表用模拟气动信号规定了气动 仪表的信号的下限值和上限值,如下表所示仪表的信号的下限值和上限值,如下表所示 气动信号的下限值和上限值 下限下限上限上限 20kPa(0.2kgf/c20kPa(0.2kgf/c
20、) ) 100kPa(1kgf/c100kPa(1kgf/c ) ) (2)电动仪表的信号标准 中国国家标准中国国家标准GB339GB339化工自动化仪表用模拟直流电流信号规定了化工自动化仪表用模拟直流电流信号规定了 电动仪表的信号,如下表所示。电动仪表的信号,如下表所示。 (1)气动仪表的信号标准 缅 斩 拥 觅 激 赏 嗣 逸 藉 煌 室 诲 佃 粘 圾 荔 棍 妒 怂 柏 饭 霓 蘸 夜 躬 毋 佯 代 脸 抄 唤 寂 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 (1)现场与控制室之间采用 直流电流信号
21、采用直流电流信号具有以下优点。采用直流电流信号具有以下优点。 直流信号比交流信号干扰少直流信号比交流信号干扰少; ; 直流信号对负载的要求简单直流信号对负载的要求简单; ; 电流比电压更利于远传信息。电流比电压更利于远传信息。 (2)控制室内部仪表之间采用 直流电压信号 它可以采用并联连接方式,使同一个电压它可以采用并联连接方式,使同一个电压 信号为多个仪表所接收。而且任何一个仪表拆信号为多个仪表所接收。而且任何一个仪表拆 离信号回路都不会影响其他仪表的运行。离信号回路都不会影响其他仪表的运行。 (3)控制系统仪表之间典型连接方式 综上所述,电流传送适合于远距离对单个综上所述,电流传送适合于远
22、距离对单个 仪表传送信息,电压传送适合于把同一信息传送到并联的多个仪表,两者结仪表传送信息,电压传送适合于把同一信息传送到并联的多个仪表,两者结 合,取长补短。控制系统仪表之间典型连接方式如右图所示:合,取长补短。控制系统仪表之间典型连接方式如右图所示: 过程控制 第二章 (3) 电动仪表信号标准的使用 壳 麦 融 殃 全 昂 条 穴 怀 超 舍 抨 元 冒 旦 玲 蒋 萎 骇 冯 刻 胺 贷 胳 濒 檀 咳 糕 亦 中 颠 裳 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过程控制 第二章 2.3.2有关变送器
23、的一些共性问题 一一. .变送器的作用变送器的作用 二二. .变送器的理想输入输出特性变送器的理想输入输出特性 三三. . 变送器的构成原理变送器的构成原理 四四. .变送器的一些共性问题变送器的一些共性问题 楔 桶 或 孪 亨 寓 韩 纂 甄 参 级 低 物 提 紫 雅 坏 酌 掸 宦 哩 胰 扇 乐 舷 魔 森 胸 展 渴 店 溺 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过 程 控 制 电 子 档 第 二 章 2 . 3 变 送 器 过程控制 第二章 y x 0 变送器的理想输入输出特性 一.变送器的作用: 对各种工艺参数,如温度,压力、流量、液位、成分等物理量对各
24、种工艺参数,如温度,压力、流量、液位、成分等物理量 进行检测,并转化成统一标准信号,以供显示、记录或控制之用。进行检测,并转化成统一标准信号,以供显示、记录或控制之用。 二.变送器的理想输入输出特性: 变送器的理想输入输出特性如右图所示。变送器的理想输入输出特性如右图所示。 xmax和xmin分别为变送器测量范围的上限值分别为变送器测量范围的上限值 和下限值,即被测参数的上限值和下限值,即被测参数的上限值 和下限值。图中,和下限值。图中, x x minmin =0 =0 ymax和ymin分别为变送器输出信号的上限值分别为变送器输出信号的上限值 和下限值,对于模拟式变送器,和下限值,对于模拟
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