過程控制及儀表(1)

1、遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院遼寧科技大學(xué)電信學(xué)院過程控制及儀表過程控制及儀表&參考書目參考書目 1.過程控制過程控制金以慧主編金以慧主編 清華大學(xué)出版社清華大學(xué)出版社 2.過程控制及儀表過程控制及儀表邵裕森主編邵裕森主編 上海交通大學(xué)出版社上海交通大學(xué)出版社 3.工業(yè)過程控制工程工業(yè)過程控制工程王樹清王樹清 化學(xué)工業(yè)出版社化學(xué)工業(yè)出版社課程的作用及地位課程的作用及地位 過程控制及儀表過程控制及儀表是自動化專業(yè)的一門極其重要的專業(yè)課是自動化專業(yè)的一門極其重要的專業(yè)課程，是自動化專業(yè)課程中工程實踐背景強(qiáng)、實用性強(qiáng)的課程之程，是自動化專業(yè)課程中工程實踐背景強(qiáng)、實用性強(qiáng)的課程之一，本課程對學(xué)生專業(yè)能力

2、和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)起主要支撐作用，一，本課程對學(xué)生專業(yè)能力和專業(yè)素質(zhì)的培養(yǎng)起主要支撐作用，可以為今后從事專業(yè)工作打下堅實基礎(chǔ)?？梢詾榻窈髲氖聦I(yè)工作打下堅實基礎(chǔ)。課程考核方式課程考核方式 成績考核方式：成績考核方式：成績考核采取百分制，分平時成績考核和期成績考核采取百分制，分平時成績考核和期末考試成績考核兩部分。其中，平時成績包括出勤率、課堂測末考試成績考核兩部分。其中，平時成績包括出勤率、課堂測驗、實驗成績驗、實驗成績3 3個部分。個部分。出勤率和課堂測驗占總成績的出勤率和課堂測驗占總成績的15%15%，實驗實驗成績占總成績的成績占總成績的15%15%，期末考試成績占總成績的期末考試成績占總成

3、績的70%70%。課程描述及主要內(nèi)容課程描述及主要內(nèi)容 過程控制及儀表過程控制及儀表是自動化本科專業(yè)的一門專業(yè)必修課。本課是自動化本科專業(yè)的一門專業(yè)必修課。本課程以典型生產(chǎn)工藝過程為對象，以過程控制理論為基礎(chǔ)，結(jié)合自動化儀程以典型生產(chǎn)工藝過程為對象，以過程控制理論為基礎(chǔ)，結(jié)合自動化儀表和現(xiàn)代工程控制設(shè)備，全面介紹過程控制自動化系統(tǒng)的基本概念、基表和現(xiàn)代工程控制設(shè)備，全面介紹過程控制自動化系統(tǒng)的基本概念、基本理論、系統(tǒng)分析設(shè)計方法、生產(chǎn)實踐中典型的系統(tǒng)集成實例、以及當(dāng)本理論、系統(tǒng)分析設(shè)計方法、生產(chǎn)實踐中典型的系統(tǒng)集成實例、以及當(dāng)前本學(xué)科最新的發(fā)展趨勢，力求完整體現(xiàn)過程控制的整體內(nèi)容。前本學(xué)科最新

4、的發(fā)展趨勢，力求完整體現(xiàn)過程控制的整體內(nèi)容。本課程主要講授的內(nèi)容：本課程主要講授的內(nèi)容： 1.1.常規(guī)調(diào)節(jié)儀表（常規(guī)調(diào)節(jié)儀表（DDZDDZIIIIII型）型） 調(diào)節(jié)器、乘除器、開方器、電動執(zhí)行器、電調(diào)節(jié)器、乘除器、開方器、電動執(zhí)行器、電氣轉(zhuǎn)換器、氣動閥、氣轉(zhuǎn)換器、氣動閥、氣動閥門定位器。氣動閥門定位器。 2.2.常規(guī)儀表控制系統(tǒng)常規(guī)儀表控制系統(tǒng) 控制過程（對象）動態(tài)特性的描述及求取方法、單回路控制系統(tǒng)、控制過程（對象）動態(tài)特性的描述及求取方法、單回路控制系統(tǒng)、串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、大滯后及解耦控制系統(tǒng)。串級控制系統(tǒng)、比值控制系統(tǒng)、前饋控制系統(tǒng)、大滯后及解耦控制系統(tǒng)。課程描述

5、：課程描述：第一篇第一篇 控制儀表控制儀表 第一章第一章 概論概論主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號和傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號和傳輸方式第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置分類控制儀表及裝置分類第一節(jié)第一節(jié) 控制儀表與控制系統(tǒng)控制儀表與控制系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 安全防爆的基本知識和防爆措施安全防爆的基本知識和防爆措施 工業(yè)中的過程控制是指以溫度、壓力、流量、液位和成分等工藝參數(shù)工業(yè)中的過程控制是指以溫度、壓力、流量、液位和成分等工藝參數(shù)作為被控變量的自動控制。作為被控變量的自動控制。第一章第一章 概論概論第一節(jié)第一節(jié) 控制儀表與控制系統(tǒng)控制儀表與控制系統(tǒng)過程控制的定義：過程控制的定義：控制儀表的定義：控制

6、儀表的定義： 接收檢測儀表的測量信號，控制生產(chǎn)過程正常進(jìn)行的儀表。主要包接收檢測儀表的測量信號，控制生產(chǎn)過程正常進(jìn)行的儀表。主要包括：控制器、變送器、運(yùn)算器、執(zhí)行器等，以及新型控制儀表及裝置。括：控制器、變送器、運(yùn)算器、執(zhí)行器等，以及新型控制儀表及裝置。第一章第一章 概論概論第一節(jié)第一節(jié) 控制儀表與控制系統(tǒng)控制儀表與控制系統(tǒng) 控制儀表的作用：對檢測控制儀表的作用：對檢測儀表的測量信號進(jìn)行運(yùn)算、儀表的測量信號進(jìn)行運(yùn)算、處理，發(fā)出控制信號，對生處理，發(fā)出控制信號，對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。見圖產(chǎn)過程進(jìn)行控制。見圖1-11-1。 由此可見，根據(jù)不同的功由此可見，根據(jù)不同的功能和用途，可將調(diào)節(jié)（控制）能和用

7、途，可將調(diào)節(jié)（控制）儀表分為不同的種類。儀表分為不同的種類。 操縱量調(diào)節(jié)器控制過程變送器執(zhí)行器給定值被控參數(shù)圖1-1. a)簡單控制系統(tǒng)框圖圖1-1. b)單回路液位控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 控制儀表與控制系統(tǒng)控制儀表與控制系統(tǒng)第一章第一章 概論概論 TTTC變送器加熱爐溫度控制器執(zhí)行器原料燃料圖1-1. b) 單回路溫度控制系統(tǒng)第一節(jié)第一節(jié) 控制儀表與控制系統(tǒng)控制儀表與控制系統(tǒng)第一章第一章 概論概論 實時工業(yè)自動控制系統(tǒng)人人機(jī)接口（顯示、機(jī)接口（顯示、鍵盤、打印機(jī)）鍵盤、打印機(jī)） 傳感器 執(zhí)行器計算機(jī)計算機(jī)輸入接口輸入接口 輸出接口輸出接口輸入信號調(diào)理輸入信號調(diào)理輸出信號調(diào)理輸出信號調(diào)理工業(yè)過程

8、常規(guī)儀表控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器控制對象變送器執(zhí)行器給定值被控參數(shù)圖1-1.簡單控制系統(tǒng)框圖第一章第一章 概論概論第一節(jié)第一節(jié) 控制儀表與控制系統(tǒng)控制儀表與控制系統(tǒng) 思考題：控制儀表與檢測儀表的區(qū)別是什么？思考題：控制儀表與檢測儀表的區(qū)別是什么？第一節(jié)第一節(jié) 控制儀表與控制系統(tǒng)控制儀表與控制系統(tǒng)第一章第一章 概論概論第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置的分類控制儀表及裝置的分類第一章第一章 概論概論一、按工作能源形式分一、按工作能源形式分 氣動、電動、液動氣動、電動、液動 常用：氣動、電動常用：氣動、電動 氣動儀表：氣動儀表：4040年代開始應(yīng)用，簡單、穩(wěn)定、便宜，本質(zhì)年代開始應(yīng)用，簡單、穩(wěn)定、便宜，本質(zhì)安全防

9、爆。安全防爆。 適用于石油、化工等場所。適用于石油、化工等場所。 電動儀表：電動儀表：5050年代開始應(yīng)用，信號傳輸、放大、變換容年代開始應(yīng)用，信號傳輸、放大、變換容易，易遠(yuǎn)傳及與計算機(jī)聯(lián)用，用途廣泛。易，易遠(yuǎn)傳及與計算機(jī)聯(lián)用，用途廣泛。 電動儀表電動儀表由于采用了由于采用了防爆防爆措施，也廣泛應(yīng)用于易爆場合。措施，也廣泛應(yīng)用于易爆場合?？刂苾x表及裝置可按控制儀表及裝置可按能源形式能源形式、信號類型信號類型和和結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類進(jìn)行分類 第一章第一章 概論概論第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置的分類控制儀表及裝置的分類二、按信號類型分類二、按信號類型分類 模擬式、數(shù)字式模擬式、數(shù)字式我們這里要學(xué)習(xí)的是

10、主要是模擬式控制儀表（我們這里要學(xué)習(xí)的是主要是模擬式控制儀表（DDZ-型儀表）。型儀表）。 模擬式：信號為連續(xù)變化的模擬量。在我國已多次升級換代。如：模擬式：信號為連續(xù)變化的模擬量。在我國已多次升級換代。如：DDZ-IDDZ-I型、型、DDZ-IIDDZ-II型、型、DDZ-IIIDDZ-III型型。 該類儀表的設(shè)計、使用都積累了豐富的經(jīng)驗，有大量的從事這類該類儀表的設(shè)計、使用都積累了豐富的經(jīng)驗，有大量的從事這類儀表工作的工程技術(shù)人員。儀表工作的工程技術(shù)人員。 數(shù)字式：采用二進(jìn)制信號，以微處理器為核心，隨著計算機(jī)技術(shù)數(shù)字式：采用二進(jìn)制信號，以微處理器為核心，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展而迅速發(fā)展，

11、是自動化儀表發(fā)展的方向之一，如：智能儀的迅速發(fā)展而迅速發(fā)展，是自動化儀表發(fā)展的方向之一，如：智能儀表、各種先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)。他解決了模擬儀表難以解決的問題，表、各種先進(jìn)的計算機(jī)控制系統(tǒng)。他解決了模擬儀表難以解決的問題，如：信號隔離、數(shù)學(xué)運(yùn)算、如：信號隔離、數(shù)學(xué)運(yùn)算、CRTCRT顯示等。滿足了生產(chǎn)中高質(zhì)量控制的要顯示等。滿足了生產(chǎn)中高質(zhì)量控制的要求。代表著當(dāng)今的高新技術(shù)。求。代表著當(dāng)今的高新技術(shù)。 第一章第一章 概論概論第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置的分類控制儀表及裝置的分類三、按結(jié)構(gòu)型式分三、按結(jié)構(gòu)型式分 基地式控制儀表基地式控制儀表、單元組合式控制儀表單元組合式控制儀表、集散控制系統(tǒng)集散控

12、制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 1 1、基地式控制儀表、基地式控制儀表 集測量、指示、記錄、控制于一集測量、指示、記錄、控制于一體，以指示記錄為主、控制機(jī)構(gòu)為輔。結(jié)構(gòu)簡單，一個參數(shù)體，以指示記錄為主、控制機(jī)構(gòu)為輔。結(jié)構(gòu)簡單，一個參數(shù)一套系統(tǒng)。一套系統(tǒng)。 主要用于單機(jī)自動化系統(tǒng)主要用于單機(jī)自動化系統(tǒng) 2 2、單元組合式儀表、單元組合式儀表 根據(jù)控制系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的不同功根據(jù)控制系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的不同功能，將整套儀表分成能獨(dú)立實現(xiàn)某種功能的若干單元，各單能，將整套儀表分成能獨(dú)立實現(xiàn)某種功能的若干單元，各單元之間用統(tǒng)一信號聯(lián)絡(luò)，將這些單元根據(jù)要求進(jìn)行不同的組元之間用統(tǒng)一信號聯(lián)絡(luò)，將這些單元根據(jù)

13、要求進(jìn)行不同的組合，即可構(gòu)成多種多樣的、復(fù)雜程度各異的自動檢測及控制合，即可構(gòu)成多種多樣的、復(fù)雜程度各異的自動檢測及控制系統(tǒng)。系統(tǒng)。 第一章第一章 概論概論第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置的分類控制儀表及裝置的分類例：例： DDZDDZ電動單元組合儀表：電動單元組合儀表：DDZ-IDDZ-I、DDZ-IIDDZ-II、DDZ-IIIDDZ-III。 QDZQDZ氣動單元組合儀表：氣動單元組合儀表：QDZ-IQDZ-I、QDZ-IIQDZ-II。 DDSDDS系列單元組合數(shù)字化儀表系列單元組合數(shù)字化儀表: :模數(shù)組合，數(shù)字為主。模數(shù)組合，數(shù)字為主。單元組合儀表可分為：單元組合儀表可分為：變送單元變送

14、單元、轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換單元、控制單元控制單元、運(yùn)算單元運(yùn)算單元、顯示單元顯示單元、執(zhí)行單元執(zhí)行單元、給定單元給定單元和和輔助單元輔助單元八大類。八大類。第一章第一章 概論概論第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置的分類控制儀表及裝置的分類3 3、 集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（DCSDCS） 集散控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)（Distributed control systemDistributed control system）是以微處）是以微處理器為基礎(chǔ)的對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制理器為基礎(chǔ)的對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱DCSDC

15、S系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺微機(jī)分散系統(tǒng)。該系統(tǒng)將若干臺微機(jī)分散應(yīng)用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計算機(jī)監(jiān)控，應(yīng)用于過程控制，全部信息通過通信網(wǎng)絡(luò)由上位管理計算機(jī)監(jiān)控，實現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計算機(jī)集實現(xiàn)最優(yōu)化控制，整個裝置繼承了常規(guī)儀表分散控制和計算機(jī)集中控制的優(yōu)點，克服了常規(guī)儀表功能單一，人中控制的優(yōu)點，克服了常規(guī)儀表功能單一，人- -機(jī)聯(lián)系差以及單機(jī)聯(lián)系差以及單臺微型計算機(jī)控制系統(tǒng)危險性高度集中的缺點，既實現(xiàn)了在管理、臺微型計算機(jī)控制系統(tǒng)危險性高度集中的缺點，既實現(xiàn)了在管理、操作和顯示三方面集中，又實現(xiàn)了在功能、負(fù)荷和危險性三方面操作和顯示三方面集中，又實現(xiàn)

16、了在功能、負(fù)荷和危險性三方面的分散。特點：的分散。特點：分散控制、集中管理、安全性好。分散控制、集中管理、安全性好。 第一章第一章 概論概論第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置的分類控制儀表及裝置的分類4 4、 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCSFCS） 按照按照IECIEC的解釋：現(xiàn)場總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置的解釋：現(xiàn)場總線是指安裝在制造或過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。簡單與控制室內(nèi)的自動裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線。簡單說，現(xiàn)場總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)說，現(xiàn)場總線就是以數(shù)字通信替代了傳統(tǒng)4-20mA4-20mA

17、模擬信號及普通開關(guān)量模擬信號及普通開關(guān)量信號的傳輸。信號的傳輸?，F(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的現(xiàn)場總線是連接智能現(xiàn)場設(shè)備和自動化系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向、多站的通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)通信系統(tǒng)。主要解決工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。遞問題。 現(xiàn)場總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是現(xiàn)場總線是一種工業(yè)數(shù)據(jù)總線，是自動化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。自動化領(lǐng)域中底層數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 思考題：思考題：DC

18、S系統(tǒng)與現(xiàn)場總線系統(tǒng)有什么區(qū)別？系統(tǒng)與現(xiàn)場總線系統(tǒng)有什么區(qū)別？第一章第一章 概論概論第二節(jié)第二節(jié) 控制儀表及裝置的分類控制儀表及裝置的分類 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式一、聯(lián)絡(luò)信號一、聯(lián)絡(luò)信號 儀表之間應(yīng)由統(tǒng)一的聯(lián)絡(luò)信號來進(jìn)行信號傳輸，以便使同一系列或儀表之間應(yīng)由統(tǒng)一的聯(lián)絡(luò)信號來進(jìn)行信號傳輸，以便使同一系列或不同系列的各類儀表連接起來，組成系統(tǒng)，共同實現(xiàn)控制功能。不同系列的各類儀表連接起來，組成系統(tǒng)，共同實現(xiàn)控制功能。1 1、聯(lián)絡(luò)信號類型：、聯(lián)絡(luò)信號類型： 氣動儀表：氣壓信號氣動儀表：氣壓信號20-100kPa(0.2-1kg/cm2)20-100k

19、Pa(0.2-1kg/cm2) 電動儀表：模擬信號（電流、電壓）、數(shù)字信號、頻率信號。電動儀表：模擬信號（電流、電壓）、數(shù)字信號、頻率信號。 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式 2 2、電模擬信號的確定：、電模擬信號的確定： 國際電工委員會（國際電工委員會（IECIEC）確定：）確定：4-20mA DC4-20mA DC、1-5V DC 1-5V DC 為過程控制系為過程控制系統(tǒng)電模擬控制信號的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。統(tǒng)電模擬控制信號的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。DDZ-IIIDDZ-III型儀表采用。型儀表采用。 其他：其他：0-10mA DC0-10mA DC、0-2V DC0-2V

20、 DC、0-5V DC0-5V DC等等DDZ-IIDDZ-II、DDZ-IDDZ-I型采用。型采用。 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式二、電信號傳輸方式二、電信號傳輸方式 （一）（一） 模擬信號的傳輸模擬信號的傳輸 1.1.電流信號的傳輸電流信號的傳輸（電流信號適合遠(yuǎn)傳電流信號適合遠(yuǎn)傳） 電流傳送電流傳送電流接收的電流接收的串聯(lián)串聯(lián)制方式制方式變送儀表IoRoRcmIi接收儀表圖圖1-2 1-2 電流傳送時儀表的連接電流傳送時儀表的連接DDZ-II型儀表采用該傳輸方式。 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式誤差：誤差

21、：%100nRiRcmRonRiRcmIoIonRiRcmRoRoIoIoIiIo ，n n為接收儀表的臺數(shù)。為接收儀表的臺數(shù)。只有只有RoRcm+nRiRoRcm+nRi時，才可能保證要求。時，才可能保證要求。%100RonRiRcm IoRoIiRcmR1 R2 Rn 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式電流信號的缺點：電流信號的缺點： 1.1.某臺儀表出故障時，影響其他儀表；某臺儀表出故障時，影響其他儀表； 2 2. .無公共地點。各臺儀表應(yīng)浮空工作，如每臺儀表均需接地，無公共地點。各臺儀表應(yīng)浮空工作，如每臺儀表均需接地，則需加隔離。則需加隔離。 第一

22、章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式2.2.電壓信號傳輸電壓信號傳輸 電壓傳送電壓傳送電壓接收的電壓接收的并聯(lián)并聯(lián)制方式制方式iooiocmoiocmiooocmiocmRnVVRRRVVRRn100%RVVRRnRRR,n為為了了小小傳傳輸輸誤誤差差 ，應(yīng)應(yīng)滿滿足足故故有有 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式n n為接收儀表的臺數(shù)。為接收儀表的臺數(shù)。%100RRRnicmoDDZ-IIIDDZ-III采用該傳輸方式。采用該傳輸方式。 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式 電壓傳輸電壓傳輸

23、特點：特點： 1).1).某臺儀表故障時基本不影響其它儀表；某臺儀表故障時基本不影響其它儀表； 2)2). .有公共接地點；有公共接地點； 3).R3).Ri i易受干擾，故電壓信號不適宜遠(yuǎn)傳。易受干擾，故電壓信號不適宜遠(yuǎn)傳。 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式（二）（二） 變送器與控制室儀表間的信號傳輸變送器與控制室儀表間的信號傳輸 1 1、四線制、四線制 2 2、兩線制、兩線制 節(jié)省電纜及安裝費(fèi)用，有利于防爆。活零點，兩條線既是節(jié)省電纜及安裝費(fèi)用，有利于防爆?；盍泓c，兩條線既是信號線又是電源線。信號線又是電源線。 電源與信號分別傳送，對電流信號的零電源

24、與信號分別傳送，對電流信號的零點及元件的功耗無嚴(yán)格要求點及元件的功耗無嚴(yán)格要求 第一章第一章 概論概論第三節(jié)第三節(jié) 聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式聯(lián)絡(luò)信號與傳輸方式 4 20 mA . DC活零點活零點 最大功耗為安全火花型最大功耗為安全火花型 電源供給變送器的功率是通過信電源供給變送器的功率是通過信號電流提供的。在變送器輸出電流為號電流提供的。在變送器輸出電流為下限值時，應(yīng)保證它內(nèi)部的半導(dǎo)體器下限值時，應(yīng)保證它內(nèi)部的半導(dǎo)體器件能正常工作。件能正常工作。第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施 處于爆炸危險場所的控制系統(tǒng)必須使用防爆型控制儀表及其關(guān)聯(lián)設(shè)處于爆炸危險場所的控制系統(tǒng)必須使用防爆型控制儀表

25、及其關(guān)聯(lián)設(shè)備。在備。在石油、化工石油、化工等部門的生產(chǎn)現(xiàn)場，往往要求控制系統(tǒng)具有本質(zhì)安全等部門的生產(chǎn)現(xiàn)場，往往要求控制系統(tǒng)具有本質(zhì)安全的防爆性能。的防爆性能。一、本安防爆系統(tǒng)一、本安防爆系統(tǒng)要使控制系統(tǒng)具有本安防爆性能，應(yīng)滿足兩個條件。要使控制系統(tǒng)具有本安防爆性能，應(yīng)滿足兩個條件。 1、在危險場所使用本質(zhì)安全型防爆儀表。、在危險場所使用本質(zhì)安全型防爆儀表。 本安型變送器本安型變送器、電氣轉(zhuǎn)換器電氣轉(zhuǎn)換器、電氣閥門定位器電氣閥門定位器等。等。 2、在控制室儀表與危險場所儀表之間設(shè)置安全柵，以限制流入危險場、在控制室儀表與危險場所儀表之間設(shè)置安全柵，以限制流入危險場 所的能量。所的能量。本安全防爆

26、系統(tǒng)本安全防爆系統(tǒng)第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施要真正的實現(xiàn)本安防爆要真正的實現(xiàn)本安防爆的要求，還需要注意以下幾點：的要求，還需要注意以下幾點： 1、正確安裝安全柵、正確安裝安全柵,并保證接地良好。并保證接地良好。 2、正確選擇連接電纜的規(guī)格和長度，其分布電容、分布電感應(yīng)、正確選擇連接電纜的規(guī)格和長度，其分布電容、分布電感應(yīng)在限制值之內(nèi)。在限制值之內(nèi)。 3、本安電纜和非本安電纜應(yīng)分槽（管）敷設(shè)，防止回路混接。、本安電纜和非本安電纜應(yīng)分槽（管）敷設(shè)，防止回路混接。詳細(xì)規(guī)程參閱：詳細(xì)規(guī)程參閱：安全柵使用說明和國家有關(guān)電氣安全規(guī)則。安全柵使用說明和國家有關(guān)電氣安全規(guī)則。第四節(jié)第四節(jié)

27、控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施二、安全柵二、安全柵安全柵的作用：安全柵的作用：1、（本安儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備）傳輸信號、（本安儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備）傳輸信號2、控制流入危險場所的能量在爆炸性氣體或混合物的點火能量以下，、控制流入危險場所的能量在爆炸性氣體或混合物的點火能量以下， 以確保系統(tǒng)的本安防爆性能。以確保系統(tǒng)的本安防爆性能。安全柵的種類：安全柵的種類： 齊納式安全柵、隔離式安全柵齊納式安全柵、隔離式安全柵第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施安全柵的品種安全柵的品種:1、齊納式安全柵、齊納式安全柵 現(xiàn)場發(fā)生事故時，如形成短路時，有現(xiàn)場發(fā)生事故時，如形成短路時

28、，有R限制過大電流進(jìn)入危險限制過大電流進(jìn)入危險側(cè)，以保證安全。側(cè)，以保證安全。 當(dāng)安全柵電壓當(dāng)安全柵電壓UI高于額定電壓高于額定電壓U0時，齊納二極管擊穿，進(jìn)入時，齊納二極管擊穿，進(jìn)入危險側(cè)的電壓被限制在危險側(cè)的電壓被限制在U0值。同時安全側(cè)電流急劇增大，使值。同時安全側(cè)電流急劇增大，使FU很很快熔斷，從而使高壓與現(xiàn)場隔離，同時也保護(hù)了快熔斷，從而使高壓與現(xiàn)場隔離，同時也保護(hù)了齊納二極管。齊納二極管。齊納安全柵是基于齊納二極管反向擊穿特性工作的齊納安全柵是基于齊納二極管反向擊穿特性工作的。由。由限壓電路限壓電路,限限流電路流電路和和熔斷器熔斷器三部分組成。其原理電路如圖所示：圖中三部分組成。其

29、原理電路如圖所示：圖中R為限流電為限流電阻，阻，VZ1、VZ2為齊納二極管，為齊納二極管，F(xiàn)U為快速熔斷器。為快速熔斷器。并聯(lián)兩個齊納二極管并聯(lián)兩個齊納二極管是增加安全柵的可靠是增加安全柵的可靠性性。 第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施齊納安全柵齊納安全柵優(yōu)點是：采用的器件非常少，體積小，價格便宜優(yōu)點是：采用的器件非常少，體積小，價格便宜; ; 缺點是：缺點是： 1 1、齊納式安全柵必須本安接地，且接地電阻必須小于齊納式安全柵必須本安接地，且接地電阻必須小于11； 2 2、危險側(cè)本安儀表必須是隔離型的；齊納安全柵對供電電、危險側(cè)本安儀表必須是隔離型的；齊納安全柵對供電電 源電壓響應(yīng)

30、非常大，源電壓響應(yīng)非常大，電源電壓的波動可能會引起齊納二極電源電壓的波動可能會引起齊納二極 管的電流泄漏管的電流泄漏，從而引起信號的誤差或者發(fā)出錯誤電平，從而引起信號的誤差或者發(fā)出錯誤電平， 嚴(yán)重時會使快速熔斷器燒斷。嚴(yán)重時會使快速熔斷器燒斷。 齊納式安全柵的優(yōu)缺點齊納式安全柵的優(yōu)缺點第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施圖中圖中24V DC24V DC的電源一方面通過安全柵向二線制變送器供電，的電源一方面通過安全柵向二線制變送器供電，同時將二線制變送器產(chǎn)生的同時將二線制變送器產(chǎn)生的4-20mADC4-20mADC的信號傳送過來，由的信號傳送過來，由250250精確電阻轉(zhuǎn)換為精確電阻轉(zhuǎn)

31、換為1-5VDC1-5VDC的電壓信號送顯示儀表或控制器，當(dāng)然變的電壓信號送顯示儀表或控制器，當(dāng)然變送器傳送來的信號也可通過信號分配器送器傳送來的信號也可通過信號分配器, ,其輸出的多路信號可分其輸出的多路信號可分別送顯示儀表和調(diào)節(jié)儀表。別送顯示儀表和調(diào)節(jié)儀表。二線制變送器和齊納安全柵的連用二線制變送器和齊納安全柵的連用 第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施二、變壓器隔離式安全柵二、變壓器隔離式安全柵 變壓器隔離式安全柵利用變壓器或電流互感器將供電電源、變壓器隔離式安全柵利用變壓器或電流互感器將供電電源、信號輸入端和信號輸出端進(jìn)行電氣隔離，同時通過電子電路信號輸入端和信號輸出端進(jìn)行電

32、氣隔離，同時通過電子電路( (限限能器能器) )限制進(jìn)入危險場所的能量限制進(jìn)入危險場所的能量。 變壓器隔離式安全柵分為變壓器隔離式安全柵分為檢測端安全柵檢測端安全柵（輸入式安全柵）（輸入式安全柵）和和操作端安全柵操作端安全柵（輸出式安全柵）兩種。（輸出式安全柵）兩種。第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施1.1.檢測端（輸入式）安全柵的作用檢測端（輸入式）安全柵的作用 （1 1）把）把來自現(xiàn)場變送器來自現(xiàn)場變送器的的4 420mADC20mADC電流經(jīng)電流經(jīng)隔離隔離變壓器變壓器1:11:1地轉(zhuǎn)換成地轉(zhuǎn)換成1 15V DC5V DC信號或信號或4 420mA DC20mA DC信號信號輸

33、出至控制輸出至控制室儀表（計算機(jī)）室儀表（計算機(jī)）。（2 2）為現(xiàn)場兩線制變送器提供）為現(xiàn)場兩線制變送器提供24V DC24V DC直流電源。直流電源。（3 3）利用限流、限壓電路使得任何情況下送往危險場所的）利用限流、限壓電路使得任何情況下送往危險場所的電壓不超過電壓不超過30V DC30V DC、電流不超過、電流不超過30mADC 30mADC ，從而保證了危險，從而保證了危險場所的安全。場所的安全。IiVo24V DC12567 8輸入端輸入端輸出端輸出端Io420 mA15 V420 mA第四節(jié)第四節(jié) 控制系統(tǒng)防爆措施控制系統(tǒng)防爆措施有六部分組成：有六部分組成：1.直流直流-交流變換器

34、交流變換器 2.整流濾波電路整流濾波電路 3.整流濾波電路整流濾波電路4.電流電壓限制電路電流電壓限制電路 5.隔離變壓器隔離變壓器 6.共基極放大電路共基極放大電路現(xiàn)場現(xiàn)場變送器變送器調(diào)調(diào)節(jié)節(jié)器器T124V DC電流電壓電流電壓限制電路限制電路共基極共基極放大電路放大電路DC/AC交直交直流變換器流變換器計計算算機(jī)機(jī)整流濾整流濾波電路波電路隔離隔離變壓器變壓器整流濾整流濾波電路波電路e0e1e2IiVOABU-I15 V420 mA+-+-+VC5VC3調(diào)制器調(diào)制器解調(diào)器解調(diào)器隔離隔離電源電源變壓器變壓器T2輸入端輸入端輸出端輸出端結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成1.操作端安全柵的操作端安全柵的 作用作用(二二 )操作端安全柵操作端安全柵（1 1）把來自）把來自