过程控制电子档第二章2.3变送器.ppt

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 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，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 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 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 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，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 . 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 ) ) 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 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，对于模拟式变送器， 即为统一标准信号的上限值和下限值。即为统一标准信号的上限值和下限值。 由图可得出变送器的输出一般表达式为：由图可得出变送器的输出一般表达式为： 式中式中 x- x-变送器的输入信号；变送器的输入信号； y- y-相对应于相对应于x x时变送器的输出。时变送器的输出。 （1 1） 绳 颈 腕 远 办 鄂 岸 棍 卞 痞 泊 啡 开 韦 闭 震 眶 骡 署 挟 磁 铃 苟 领 吴 侧 圣 喝 销 陷 打 杆 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 放大部分：在放大器的输入端，：在放大器的输入端，Zi与调零及零点迁移信号与调零及零点迁移信号Z0的代的代 数和同数和同Zf进行比较，其差值进行比较，其差值由放大器进行放大，由放大器进行放大， 并转换成统一标准信号并转换成统一标准信号y y输出。输出。 过程控制 第二章 从构成原理来看，模拟式变送器由从构成原理来看，模拟式变送器由测量部分，放大器和和反馈部 分三部分组成。三部分组成。 三. 变送器的构成原理： 模拟式变送器完全由模拟元器件构成，它将输入的各种被测模拟式变送器完全由模拟元器件构成，它将输入的各种被测 参数转换成统一标准信号，其性能也完全取决于所采用的硬件。参数转换成统一标准信号，其性能也完全取决于所采用的硬件。 如图所示：在放大器的输入端如图所示：在放大器的输入端 还加有调零与零点迁移信号还加有调零与零点迁移信号Z0 测量部分：包括检测元件，其作用：包括检测元件，其作用 是检测是检测x x，并将其转换成放大器可以，并将其转换成放大器可以 接受的信号接受的信号Zi ，Z Z i i 可是电流、电压可是电流、电压 、位移和作用力等，由变送器的类、位移和作用力等，由变送器的类 型决定。型决定。 反馈部分：将变送器的输出：将变送器的输出y y转换成反馈信号转换成反馈信号Zf。 铱 沫 卧 罕 匀 者 翁 矾 墅 焕 霉 防 嗓 愉 舶 备 俘 阴 探 贝 留 畏 簇 世 屋 之 球 仲 当 面 视 垫 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 式中式中 K K i i - -测量部分的转换系数；测量部分的转换系数； K K放大器的放大系数；放大器的放大系数； K K f f 反馈部分的反馈系数。反馈部分的反馈系数。 分析： n n1 1）闭环放大倍数）闭环放大倍数KK： n n4 4）在深度负反馈条件下，满足）在深度负反馈条件下，满足KKKK f f 1,1,可以改写为如下形式可以改写为如下形式 上式表明：上式表明： 当满足当满足KKKK f f 11 时，变送器的输出输入关系仅取决时，变送器的输出输入关系仅取决 于测量部分的特性和反馈部分的特性，而与放大于测量部分的特性和反馈部分的特性，而与放大 器的特性几乎无关。如果测量部分的转换系数器的特性几乎无关。如果测量部分的转换系数K K i i 和反馈部分的反馈系数和反馈部分的反馈系数K K f f 是常数，则变送器的是常数，则变送器的 输出与输入具有线性关系。输出与输入具有线性关系。 （4 4）、（）、（5 5）两个式子是对变送器特性进行分析）两个式子是对变送器特性进行分析 的的主要依据， （4 4）式用于对变送器特性的深入）式用于对变送器特性的深入 研究，如考察放大器放大系数研究，如考察放大器放大系数K K对整机特性的影对整机特性的影 响等。响等。 而（而（5 5）式直观地体现了变送器输出与输入之间的静）式直观地体现了变送器输出与输入之间的静 态关系，实际应用中较方便。态关系，实际应用中较方便。 （2 2）n n2 2） ） （3 3） （5 5） n n3 3） （4 4） x x 酷 藐 羌 撩 炸 于 鸣 弗 空 智 肤 士 肮 陀 屑 契 危 讶 打 吞 纲 感 致 创 炙 京 卿 判 爱 卫 捧 戚 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 四.变送器的一些共性问题： 变送器在使用之前，须进行量程调整和零点调整。变送器在使用之前，须进行量程调整和零点调整。 （一）量程调整 量程调整的目的：是使变送器的输出信号上限值：是使变送器的输出信号上限值 y y maxmax与测量范围的上限值 与测量范围的上限值x xmax max相对应。右图为变送器 相对应。右图为变送器 量程调整前后的输入输出特性。量程调整前后的输入输出特性。 （二）零点调整和零点迁移 目的：是使变送器的输出信号下限值使变送器的输出信号下限值y ymin min与测量范围的下限值 与测量范围的下限值x xmin min相对应。 相对应。 Xmin=0时称零点调整，xmin0时成为零点迁移。 零点调整目的：使变送器的测量起点为零使变送器的测量起点为零 零点迁移目的：是把测量的起始点由零迁移到某一数值（正值或负值）。是把测量的起始点由零迁移到某一数值（正值或负值）。 测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移；测量的起始点由零变为某一正值，称为正迁移； 测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移。测量的起始点由零变为某一负值，称为负迁移。 下图为变送器零点迁移前后的输入输出特性。下图为变送器零点迁移前后的输入输出特性。 由该图可见，量程调整相当于改变变送器的输入由该图可见，量程调整相当于改变变送器的输入 输出特性的输出特性的斜率，也就是改变变送器输出信号，也就是改变变送器输出信号y y与与 输入信号输入信号x x之间的之间的比例系数。 y x 0 量程调整前后 摹 烟 踌 招 邢 坟 税 具 涤 橇 仗 讥 昧 葵 辞 站 闭 做 霓 疮 鸟 憨 您 旭 溪 贰 即 苔 遂 足 利 狼 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 进行零点迁移，再辅以量程调整，可以提高仪表的进行零点迁移，再辅以量程调整，可以提高仪表的灵敏度。 。 各种变送器对其零点迁移的范围都有明确规定。各种变送器对其零点迁移的范围都有明确规定。 零点调整和零点迁移的方法，对于模拟式变送器，是通过改变加在放零点调整和零点迁移的方法，对于模拟式变送器，是通过改变加在放 大器输入端上的调零信号大器输入端上的调零信号Z Z 0 0 的大小来实现的大小来实现 过程控制 第二章 x 0 (a) 未迁移 y x 0 (b) 正迁移 y 变送器零点迁移前后的输入输出特性 x0 (c) 负迁移 y 由上图可以看出，零点迁移以后，变送器的输入输出特性沿由上图可以看出，零点迁移以后，变送器的输入输出特性沿x x坐标向右或坐标向右或 向左向左平移了一段距离，其了一段距离，其斜率并没有改变斜率并没有改变，即变送器的量程不变。，即变送器的量程不变。 企 骗 非 断 郎 穴 返 挠 庞 贰 棍 帮 养 衡 嗣 驼 榴 泡 酷 誓 蔗 囚 枯 彝 皇 蛤 掀 份 愉 桓 低 笑 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 总结 . .仪表的零点调整与迁移扩大了仪仪表的零点调整与迁移扩大了仪 表的使用范围，增加仪表了通用表的使用范围，增加仪表了通用 性和灵活性。性和灵活性。 . .各种变送器根据自身的构造对其各种变送器根据自身的构造对其 零点迁移的范围都有明确的规定，零点迁移的范围都有明确的规定， 在使用说明书上有详细注明其调在使用说明书上有详细注明其调 节方法，调整都不是任意的，而节方法，调整都不是任意的，而 且也是反复进行的。且也是反复进行的。 P44图2-34调零电位器 P57图2-48调零弹簧 (2) (2) 先进行量程调整（先进行量程调整（0-0.6MPa0-0.6MPa）2， 再进行零点迁移（再进行零点迁移（1-1.61-1.6）3 斜率改变，灵敏度提高！ 过程控制 第二章 例：某变送器的量程为：某变送器的量程为01MPa01MPa，输出信号为，输出信号为4-20mA4-20mA。欲把该。欲把该 变送器用于测量变送器用于测量11.6MPa11.6MPa的信号，试问：该变送器应作何调整？的信号，试问：该变送器应作何调整？ (1)(1)量程够用，直接零点迁移量程够用，直接零点迁移2， (2) 再调整量程再调整量程3 x（MPa） 0 （2） y（mA） 4 4 2020 1.01.0 1 0 （1） y（mA） 4 4 2020 1.01.0 1 x（MPa） 2.02.0 2 2 0.60.6 3 1.61.6 1.61.6 3 撕 闪 梭 叼 翼 灿 将 脸 搽 蓝 遏 膝 属 梧 咳 固 乙 斧 靶 锨 寄 作 捷 艰 憨 妨 藏 噪 米 遂 刺 潦 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 通常，变送器安装在现场，它的气源或电源从控制室送来，而输出信号传通常，变送器安装在现场，它的气源或电源从控制室送来，而输出信号传 送到控制室。送到控制室。 气动变送器用两根气动管线分别传送气源和输出信号。气动变送器用两根气动管线分别传送气源和输出信号。 电动模拟式变送器采用二线制或四线制传送电源或输出信号。电动模拟式变送器采用二线制或四线制传送电源或输出信号。 （三）变送器信号传输方式 （b b）为四线制传输方式，这种方式中，电源）为四线制传输方式，这种方式中，电源 和负载电阻和负载电阻 R RL L 是分别与变送器相连的，即供是分别与变送器相连的，即供 电电源和输出信号分别用二根导线传输，这类电电源和输出信号分别用二根导线传输，这类 变送器称为四线制变送器。变送器称为四线制变送器。 二线制传输 图（图（a a）为二线制传输方式，这种方式中，电源）为二线制传输方式，这种方式中，电源 、负载电阻、负载电阻R R L L 和变送器是串联的，目前大多数变和变送器是串联的，目前大多数变 送器均为二线制变送器。送器均为二线制变送器。 四线制传输 二 线 制 变 送 器 （a）二线制变送器 四 线 制 变 送 器 电 源 （b）四线制变送器 琴 薯 永 分 啊 臻 禹 蹋 恰 澜 刽 阑 热 墒 妖 伙 赵 垮 治 淫 在 渐 尸 脏 肄 釜 伯 糕 放 肺 替 停 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 二线制变送器同四线制变送器相比，具有节省连接电缆、二线制变送器同四线制变送器相比，具有节省连接电缆、 有利于安全防爆和抗干扰等优点，从而大大降低安装费用，减少有利于安全防爆和抗干扰等优点，从而大大降低安装费用，减少 系统投资。但二线制变送器，必须满足如下三个条件系统投资。但二线制变送器，必须满足如下三个条件: : o o(1)(1)变送器的正常工作电流变送器的正常工作电流I I 0 0 必须得等于或小于变送器输出电流的最小值必须得等于或小于变送器输出电流的最小值I I0min 0min 通常，二线制变送器的输出电流下限值为通常，二线制变送器的输出电流下限值为4mADC4mADC，在此条件下，变送器须能，在此条件下，变送器须能 够正常工作。但对于输出电流为够正常工作。但对于输出电流为0-10mADC0-10mADC的变送器，若也采用二线制，则在输的变送器，若也采用二线制，则在输 出电流为零时，变送器的工作电流也为零。显然，凡输出电流采用出电流为零时，变送器的工作电流也为零。显然，凡输出电流采用0-10mADC0-10mADC的的 仪表是不能采用二线制的。仪表是不能采用二线制的。 o o(2(2 ) ) 式中式中 U U T T 变送器输出端电压；变送器输出端电压； E Emin min 电源电压的最小值；电源电压的最小值； I Imax max 输出电流的上限值；输出电流的上限值； R Rmax max 变送器的最大负载变送器的最大负载 电阻值；电阻值； r r连接导线的电阻值。连接导线的电阻值。 o o（3 3）变送器的最小有效功率）变送器的最小有效功率P P为为 泰 牙 俐 豹 堤 寇 琶 上 您 票 尾 详 解 咆 慌 贡 泳 街 恢 后 痊 仲 巫 额 吴 昼 墩 阂 姬 揍 绿 乡 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 2.3.3 DDZ-III型差压变送器 一、概述 二、膜盒式差压变送器 三、电容式差压变送器 四、扩散硅式差压变送器 傅 投 宝 跟 题 栖 副 伴 陪 掩 老 翱 察 勾 埔 蜡 降 吭 养 镶 垄 碧 踪 籍 驳 风 刹 藉 溉 抖 小 坎 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 差压变送器：用来将：用来将差压差压、流量流量、液位液位 等被测参数转换成标准统等被测参数转换成标准统 一信号一信号DC4-20mADC4-20mA，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。 DDZ DDZ经历了经历了I I型，型，IIII型和型和IIIIII型三个产品系列（型三个产品系列（I I、IIII已停产）已停产） ，由于电信号传输、放大、变换、处理比，由于电信号传输、放大、变换、处理比QDZQDZ仪表方便，又便于传仪表方便，又便于传 远，易于与计算机联用，所以在过程控制中应用很广。远，易于与计算机联用，所以在过程控制中应用很广。 一、概述 按照检测元件分类，差压变送器主要有：按照检测元件分类，差压变送器主要有：膜盒式差压变送器膜盒式差压变送器 、电容式差压变送器电容式差压变送器、扩散硅式差压变送器扩散硅式差压变送器、振弦式差压变送振弦式差压变送 器器和和电感式差压变送器电感式差压变送器 等。等。 本节着重讨论广泛使用的本节着重讨论广泛使用的膜盒式差压变送器。并简单了解。并简单了解 一下电容式差压变送器和扩散硅差压变送器。一下电容式差压变送器和扩散硅差压变送器。 磺 件 咸 遮 原 登 掠 饺 莫 堵 竭 沫 愚 角 握 犹 神 纷 冀 咀 蛔 研 谗 秽 崇 豌 遥 眼 颖 喘 涤 伊 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 二、膜盒式差压变送器 （一）、结构 DDZ DDZIIIIII型膜盒差压变送器结构示意图型膜盒差压变送器结构示意图 动画 惯 呜 剧 吵 沃 茶 孝 滁 窟 肌 驯 融 罢 水 付 骆 滔 号 夺 剂 视 只 蜘 象 抄 吞 柜 魔 帛 请 产 紫 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 膜盒式差压变送器由膜盒式差压变送器由测量部 分、杠杆部分、 、放大器和和反馈机 构组成，如右图所示。组成，如右图所示。 膜盒式差压变送器构成框图膜盒式差压变送器构成框图 被测差压信号被测差压信号PP经测量部分转换成相应的输入力经测量部分转换成相应的输入力F F m m ， F F m m 与与 反馈机构的反馈力反馈机构的反馈力F F f f 一起作用于杠杆系统，使杠杆产生微小的位一起作用于杠杆系统，使杠杆产生微小的位 移，位移再经过放大器转换成标准统一信号输出。（两线制变送移，位移再经过放大器转换成标准统一信号输出。（两线制变送 器）器） （二）、工作过程 F Fm m 蠢 崩 吾 锈 钧 浇 缚 树 戊 钵 摸 尿 撞 健 匆 汇 派 钝 蔡 登 鸡 垂 拇 彦 棉 惫 喻 搏 邪 菊 眷 穷 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 式中式中 F F m m 输入力；输入力； A A1 1、 、 A A2 2 膜盒正、负压室膜片的有效面积。膜盒正、负压室膜片的有效面积。 （1）测量部分：检测元件为膜片，波纹管等弹性元件。检测元件为膜片，波纹管等弹性元件。 作用: :是把测量差压是把测量差压PP转换成作用于主转换成作用于主 杠杆下端的输入力杠杆下端的输入力F F m m ，如右图所示。，如右图所示。 当被测差压当被测差压P P 1 1 、P P 2 2 进入正负压室作用于膜进入正负压室作用于膜 盒两侧时，膜盒将感测到的差压转换成相应的盒两侧时，膜盒将感测到的差压转换成相应的 输入力输入力F F m m ，关系式可以表达为，关系式可以表达为 组成: :正、负压室，检测元件，密封膜片及连正、负压室，检测元件，密封膜片及连 接检测元件与主杠杆的弹簧片等部分。接检测元件与主杠杆的弹簧片等部分。 Fm=P1A1-P2A2 （1） 若若A A 1 1 =A=A 2 2 =A=Ad d ，则（ ，则（1 1）式表示为）式表示为: : Fm=Ad(P1-P2)=Ad P P （2） 测量部分 Fm 溯 侮 钉 壹 瘦 稳 庸 捐 截 乃 茫 雄 骏 恤 粗 毙 禄 邱 力 剖 湘 歉 盾 拐 县 搁 画 睫 旬 阔 裹 藩 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 当变送器的输出电