檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)

1、2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)1第2章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)2第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測(cè)設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 傳感器和變送器傳感器和變送器 過(guò)程控制中常用的執(zhí)行器過(guò)程控制中常用的執(zhí)行器 運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)32.1 傳感器和變送器 傳感器傳感器是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律是能感受規(guī)定的被測(cè)量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器的轉(zhuǎn)換成可用輸出信號(hào)的器件或裝置。傳感器的輸出信號(hào)有多種形式，如電壓、電流、頻率、輸出信號(hào)有多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號(hào)的形式

2、由傳感器的原理確定。脈沖等，輸出信號(hào)的形式由傳感器的原理確定。 變送器變送器在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它將工藝變量將工藝變量(如溫度、壓力、流量、液位、成如溫度、壓力、流量、液位、成份等份等)和電、氣信號(hào)和電、氣信號(hào)(如電流、典壓、頻率、氣如電流、典壓、頻率、氣壓信號(hào)等壓信號(hào)等)轉(zhuǎn)換成該系統(tǒng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因轉(zhuǎn)換成該系統(tǒng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。因此，變送器的性能、精度等指標(biāo)對(duì)控制系統(tǒng)影此，變送器的性能、精度等指標(biāo)對(duì)控制系統(tǒng)影響重大。響重大。 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)42.1 傳感器和變送器主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 信號(hào)傳輸及供電的四線(xiàn)制與兩線(xiàn)制信號(hào)傳輸及供電

3、的四線(xiàn)制與兩線(xiàn)制 壓力壓力檢測(cè)及變送檢測(cè)及變送 溫度溫度檢測(cè)和變送檢測(cè)和變送 流量流量檢測(cè)及變送檢測(cè)及變送 物位物位檢測(cè)及變送檢測(cè)及變送 其它檢測(cè)儀表和裝置其它檢測(cè)儀表和裝置2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)52.1.1 信號(hào)傳輸及供電的四線(xiàn)制與信號(hào)傳輸及供電的四線(xiàn)制與兩線(xiàn)制兩線(xiàn)制 變送器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，它的氣源或電源從控制變送器安裝在現(xiàn)場(chǎng)，它的氣源或電源從控制室送來(lái)，而輸出信號(hào)送到控制室。氣動(dòng)變送室送來(lái)，而輸出信號(hào)送到控制室。氣動(dòng)變送器用兩根氣動(dòng)管線(xiàn)分別傳送氣源和輸出信號(hào)。器用兩根氣動(dòng)管線(xiàn)分別傳送氣源和輸出信號(hào)。 電動(dòng)模擬式變送器采用二線(xiàn)制或四線(xiàn)制傳輸電動(dòng)模擬式變送器采用二線(xiàn)制或四線(xiàn)制傳輸電源和輸

4、出信號(hào)。電源和輸出信號(hào)。 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)62022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)7HART協(xié)議 智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳輸信號(hào)，即現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊方式；目輸信號(hào)，即現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通訊方式；目前廣泛采用一種過(guò)渡方式，即在一前廣泛采用一種過(guò)渡方式，即在一條通訊電纜中條通訊電纜中同時(shí)傳輸同時(shí)傳輸420mA電流電流信號(hào)信號(hào)和和數(shù)字信號(hào)數(shù)字信號(hào)，這種方式稱(chēng)為，這種方式稱(chēng)為HART協(xié)議通訊方式。智能式變送器協(xié)議通訊方式。智能式變送器的電源也由通信電纜傳輸。的電源也由通信電纜傳輸。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)8HART協(xié)議 HART(Highway Addressa

5、ble Remote Transducer)通信協(xié)議是數(shù)字式儀表通信協(xié)議是數(shù)字式儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信通信的一種協(xié)議，具有的一種協(xié)議，具有HART通信協(xié)議的變送通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上同時(shí)傳輸器可以在一條電纜上同時(shí)傳輸420mADC的的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 HART通信協(xié)議是依照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織通信協(xié)議是依照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開(kāi)放式系統(tǒng)互連的開(kāi)放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型，簡(jiǎn)化并引參考模型，簡(jiǎn)化并引用其中三層：用其中三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層而制定的。物理層規(guī)定了信號(hào)的傳輸方法和而制定的。物理層規(guī)定了信號(hào)的傳輸方法和傳輸介質(zhì)

6、；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式傳輸介質(zhì)；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容。內(nèi)容。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)92.1.2壓力檢測(cè)及變送壓力檢測(cè)及變送壓力檢測(cè)的主要方法和分類(lèi)壓力檢測(cè)的主要方法和分類(lèi)電容式差壓變送器電容式差壓變送器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)10壓力檢測(cè)的主要方法和分類(lèi)壓力檢測(cè)的主要方法和分類(lèi)按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性不同，一般按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性不同，一般分為以下幾類(lèi)：分為以下幾類(lèi)： 液注式壓力檢測(cè)液注式壓力檢測(cè) ： 依據(jù)依據(jù)流體靜力學(xué)原理流體靜力學(xué)原理，把被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成液柱高，把被測(cè)壓力

7、轉(zhuǎn)換成液柱高度來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。度來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的。 U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、補(bǔ)償微壓計(jì)等。型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、補(bǔ)償微壓計(jì)等。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，但其精度受工作液的毛細(xì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便，但其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響。管作用、密度及視差等因素的影響。 一般用于一般用于測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差測(cè)量較低壓力、真空度或壓力差。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)11 彈性式壓力檢測(cè)彈性式壓力檢測(cè) ：根據(jù)根據(jù)彈性元件受力變形原理彈性元件受力變形原理，將被測(cè)壓力，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成位移來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。轉(zhuǎn)換成位移來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。主要有彈簧管、膜片和波紋管等主要有彈簧管、膜片和波紋管等

8、 負(fù)荷式壓力檢測(cè)負(fù)荷式壓力檢測(cè) ：利用利用靜壓平衡原理靜壓平衡原理進(jìn)行壓力測(cè)量。進(jìn)行壓力測(cè)量。典型儀表：活塞式、浮球式和鐘罩式。典型儀表：活塞式、浮球式和鐘罩式。普遍用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)壓力儀表進(jìn)行標(biāo)定。普遍用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對(duì)壓力儀表進(jìn)行標(biāo)定。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)12 電氣式壓力檢測(cè)電氣式壓力檢測(cè) ：利用利用敏感元件敏感元件將被測(cè)將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換成各種電量壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電阻、電感、電容、電位差等。如電阻、電感、電容、電位差等。具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，特性量程范圍大，具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，特性量程范圍大，線(xiàn)形好，便于進(jìn)行線(xiàn)形好，便于進(jìn)行壓力的自動(dòng)控制壓力的自動(dòng)控制。 其它壓力檢測(cè)方法其它壓力檢

9、測(cè)方法 ：彈振式壓力計(jì)、壓磁式壓力計(jì)。彈振式壓力計(jì)、壓磁式壓力計(jì)。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)13電容式差壓變送器 電容式差壓電容式差壓變送器采用變送器采用差動(dòng)電容差動(dòng)電容作作為檢測(cè)元件，為檢測(cè)元件，是目前工業(yè)是目前工業(yè)上普遍使用上普遍使用的一種變送的一種變送器器 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)142022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)15 測(cè)量部分的作用是通過(guò)測(cè)量部分的作用是通過(guò)電容式壓力傳感器及相電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把關(guān)電路把被測(cè)差壓被測(cè)差壓p成成比例的轉(zhuǎn)換成為比例的轉(zhuǎn)換成為差動(dòng)電差動(dòng)電流信號(hào)流信號(hào)Id。 差動(dòng)電容的相對(duì)變化量差動(dòng)電容的相對(duì)變化量再通過(guò)電容再通過(guò)電容/電流轉(zhuǎn)換電電流轉(zhuǎn)

10、換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動(dòng)電路比例的轉(zhuǎn)換成差動(dòng)電流信號(hào)流信號(hào)Id，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成換成420mA輸出電流。輸出電流。 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)16智能式壓力變送器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)172022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)182.1.3 溫度檢測(cè)和變送溫度檢測(cè)和變送 測(cè)溫方法分類(lèi)測(cè)溫方法分類(lèi) 熱電偶熱電偶 熱電阻熱電阻 模擬式溫度變送器模擬式溫度變送器 智能式溫度變送器智能式溫度變送器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)19測(cè)溫方法分類(lèi)測(cè)溫方法分類(lèi) 接觸式測(cè)量接觸式測(cè)量基于物體的基于物體的熱交換原理熱交換原理設(shè)計(jì)而成。設(shè)計(jì)而成。優(yōu)點(diǎn)：較直觀(guān)、可靠，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，優(yōu)點(diǎn)：較直

11、觀(guān)、可靠，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，測(cè)量準(zhǔn)確度高。測(cè)量準(zhǔn)確度高。缺點(diǎn)：測(cè)溫有較大滯后，在接觸過(guò)程中易破缺點(diǎn)：測(cè)溫有較大滯后，在接觸過(guò)程中易破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布，從而造成測(cè)量誤差，不能測(cè)量移動(dòng)或太小的物體。測(cè)溫上限差，不能測(cè)量移動(dòng)或太小的物體。測(cè)溫上限受到溫度計(jì)材料的限制，故所測(cè)溫度不能太受到溫度計(jì)材料的限制，故所測(cè)溫度不能太高高。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)20測(cè)溫方法分類(lèi)測(cè)溫方法分類(lèi)接觸式測(cè)量主要儀表：接觸式測(cè)量主要儀表： 基于物體受熱膨脹原理制成的基于物體受熱膨脹原理制成的膨脹式膨脹式溫溫度檢測(cè)儀表；度檢測(cè)儀表； 基于密閉容器內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而基于

12、密閉容器內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而壓力升高的性質(zhì)制成的壓力升高的性質(zhì)制成的壓力式壓力式溫度檢測(cè)溫度檢測(cè)儀表；儀表； 基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化而變基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化而變化的化的熱電阻熱電阻溫度檢測(cè)儀表溫度檢測(cè)儀表 基于熱電效應(yīng)的基于熱電效應(yīng)的熱電偶熱電偶溫度檢測(cè)儀表。溫度檢測(cè)儀表。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)21測(cè)溫方法分類(lèi) 非接觸測(cè)量非接觸測(cè)量 基于物體的基于物體的熱輻射特性熱輻射特性與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系而與溫度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫過(guò)程中不破壞被測(cè)對(duì)象的測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫過(guò)程中不破壞被測(cè)對(duì)象的溫度場(chǎng)分布；能測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體；測(cè)溫響應(yīng)速度快。溫

13、度場(chǎng)分布；能測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體；測(cè)溫響應(yīng)速度快。 缺點(diǎn)：所測(cè)溫度受物體發(fā)射率、中間介質(zhì)和測(cè)溫缺點(diǎn)：所測(cè)溫度受物體發(fā)射率、中間介質(zhì)和測(cè)溫距離的影響。距離的影響。 主要儀表：輻射溫度計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫主要儀表：輻射溫度計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、比色溫度計(jì)等。計(jì)、比色溫度計(jì)等。 其他測(cè)量技術(shù)：光纖測(cè)溫技術(shù)、集成溫度傳感器測(cè)其他測(cè)量技術(shù)：光纖測(cè)溫技術(shù)、集成溫度傳感器測(cè)溫技術(shù)等溫技術(shù)等2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)22熱電偶測(cè)溫原理熱電偶測(cè)溫原理 熱電偶溫度計(jì)利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)熱電偶溫度計(jì)利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的體的熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)來(lái)測(cè)溫的來(lái)測(cè)溫的 工業(yè)上常用的工業(yè)上常用的(已標(biāo)準(zhǔn)化已標(biāo)準(zhǔn)化)熱電偶有

14、：熱電偶有：鉑銠鉑銠30-鉑銠鉑銠6熱電偶熱電偶(分度號(hào)為分度號(hào)為B)、鉑銠鉑銠10-鉑熱電偶鉑熱電偶(分度號(hào)為分度號(hào)為S)、鎳鉻、鎳鉻-鎳硅鎳硅(鎳鉻鎳鉻-鎳鋁鎳鋁)熱電偶熱電偶(分度號(hào)為分度號(hào)為K)等。等。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)23熱電阻測(cè)溫原理熱電阻測(cè)溫原理 熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的的電阻值隨溫度變化電阻值隨溫度變化的性質(zhì)來(lái)測(cè)量的性質(zhì)來(lái)測(cè)量溫度的溫度的 熱電阻引線(xiàn)的功能是使感溫元件能熱電阻引線(xiàn)的功能是使感溫元件能與外部測(cè)量線(xiàn)路相連接。熱電阻引與外部測(cè)量線(xiàn)路相連接。熱電阻引線(xiàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在線(xiàn)對(duì)測(cè)量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在常用的引線(xiàn)

15、方式有兩線(xiàn)制、三線(xiàn)制常用的引線(xiàn)方式有兩線(xiàn)制、三線(xiàn)制和四線(xiàn)制三種。和四線(xiàn)制三種。 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)24智能式溫度變送器圖圖 . 智能溫度變送器智能溫度變送器TT302構(gòu)成框圖構(gòu)成框圖2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)25模擬式溫度變送器 以以DDZ-型為例，它可以和熱電阻或熱型為例，它可以和熱電阻或熱電偶配合使用，將電偶配合使用，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)； 它也可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來(lái)使用，它也可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來(lái)使用，也將其它能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號(hào)的工也將其它能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號(hào)的工藝變量也變成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)藝變量也變成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 2022

16、-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)26模擬式溫度變送器圖 . 模擬式溫度變送器原理框圖2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)272022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)282.1.4 流量檢測(cè)及變送流量檢測(cè)及變送流量檢測(cè)原理有很多，有許多分類(lèi)方法：流量檢測(cè)原理有很多，有許多分類(lèi)方法： 按測(cè)量的單位分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流按測(cè)量的單位分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流量計(jì)；量計(jì)； 按測(cè)量流體運(yùn)動(dòng)的原理分：容積式、速按測(cè)量流體運(yùn)動(dòng)的原理分：容積式、速度式、動(dòng)量式和質(zhì)量流量式；度式、動(dòng)量式和質(zhì)量流量式； 按測(cè)量方法分：直接測(cè)量式和間接測(cè)量按測(cè)量方法分：直接測(cè)量式和間接測(cè)量式。式。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)29渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)又

17、稱(chēng)為漩渦流量計(jì)，渦街流量計(jì)又稱(chēng)為漩渦流量計(jì)，是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來(lái)測(cè)是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來(lái)測(cè)量流體流量的儀表量流體流量的儀表。 dhDl112022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)30電磁式流量計(jì) 電磁流量計(jì)是基于電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理來(lái)測(cè)量流量的儀表，來(lái)測(cè)量流量的儀表，它能測(cè)量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。它能測(cè)量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。 由于它測(cè)量的準(zhǔn)確度不受被測(cè)液體的粘度、密度、由于它測(cè)量的準(zhǔn)確度不受被測(cè)液體的粘度、密度、溫度以及電導(dǎo)率溫度以及電導(dǎo)率(在允許最低限以上在允許最低限以上)變化的影響，變化的影響，測(cè)量管中沒(méi)有任何阻礙被測(cè)液體流動(dòng)的部件，所以測(cè)量

18、管中沒(méi)有任何阻礙被測(cè)液體流動(dòng)的部件，所以幾乎沒(méi)有壓力損失。幾乎沒(méi)有壓力損失。 適當(dāng)選用測(cè)量管中絕緣內(nèi)襯和測(cè)量電極的材料，就適當(dāng)選用測(cè)量管中絕緣內(nèi)襯和測(cè)量電極的材料，就可以測(cè)量各種腐蝕性可以測(cè)量各種腐蝕性(酸、堿、鹽酸、堿、鹽)溶液的流量，尤溶液的流量，尤其是在測(cè)量含有固體顆粒的溶液如泥漿、紙漿、礦其是在測(cè)量含有固體顆粒的溶液如泥漿、紙漿、礦漿或纖維液體的流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性漿或纖維液體的流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性 。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)31 電磁流量計(jì)用于測(cè)量導(dǎo)電液體的體電磁流量計(jì)用于測(cè)量導(dǎo)電液體的體積流量，也適用于含或不含懸浮顆積流量，也適用于含或不含懸浮顆粒物的液體，或淤泥、

19、漿料等粘稠粒物的液體，或淤泥、漿料等粘稠的介質(zhì)。的介質(zhì)。 質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、孔板質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、孔板流量計(jì)流量計(jì)2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)32系列電磁流量計(jì)系列電磁流量計(jì)2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)332.1.5 物位檢測(cè)及變送物位檢測(cè)及變送物位儀表的分類(lèi)物位儀表的分類(lèi)差壓式液位變送器差壓式液位變送器電容式物位傳感器電容式物位傳感器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)34分類(lèi)分類(lèi) 直讀式直讀式物位測(cè)量?jī)x表物位測(cè)量?jī)x表 浮力式浮力式物位測(cè)量?jī)x表物位測(cè)量?jī)x表 靜壓式靜壓式物位測(cè)量?jī)x表物位測(cè)量?jī)x表 電磁式電磁式物位測(cè)量?jī)x表物位測(cè)量?jī)x表 核輻射式核輻射式物位儀表物位儀表 聲波式

20、聲波式物位測(cè)量?jī)x表物位測(cè)量?jī)x表 光學(xué)式光學(xué)式物位測(cè)量?jī)x表物位測(cè)量?jī)x表 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)35差壓式液位變送器 利用差壓或壓力變送利用差壓或壓力變送器可以很方便的測(cè)量器可以很方便的測(cè)量液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流或氣壓信號(hào)。的電流或氣壓信號(hào)。 差壓式液位變送器是差壓式液位變送器是利用容器內(nèi)的利用容器內(nèi)的液位改液位改變變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化靜壓也相應(yīng)變化的原的原理而工作的理而工作的 p2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)36電容式物位傳感器 在電容器的極板在電容器的極板之間，充以不同之間，充以不同介質(zhì)時(shí)，電容量介質(zhì)時(shí)，電容量的大小也有所不的大小也有

21、所不同同 因此可通過(guò)因此可通過(guò)測(cè)量測(cè)量電容量的變化電容量的變化來(lái)來(lái)檢測(cè)液位、料位檢測(cè)液位、料位和兩種不同液體和兩種不同液體的分界面的分界面 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)372.1.6 其它檢測(cè)儀表和裝置其它檢測(cè)儀表和裝置 接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān)接近開(kāi)關(guān)、光電開(kāi)關(guān) 測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī) 光電編碼器光電編碼器 測(cè)厚儀表測(cè)厚儀表2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)38行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān) 行程開(kāi)關(guān)、接近行程開(kāi)關(guān)、接近開(kāi)關(guān)主要將開(kāi)關(guān)主要將機(jī)械機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?hào)位移變?yōu)殡娦盘?hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制，廣泛的應(yīng)控制，廣泛的應(yīng)用在機(jī)電一體化用在機(jī)電一體化的設(shè)備上，作為的設(shè)備上，作為電路自動(dòng)切換、電路自動(dòng)

22、切換、限位保護(hù)、行程限位保護(hù)、行程控制等應(yīng)用控制等應(yīng)用 圖 . 行程開(kāi)關(guān)圖 . 接近開(kāi)關(guān)2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)39光電開(kāi)關(guān) 光電開(kāi)關(guān)也是一種常用的開(kāi)關(guān)型檢測(cè)元件。光電開(kāi)關(guān)也是一種常用的開(kāi)關(guān)型檢測(cè)元件。它有它有投光器、受光器和電源投光器、受光器和電源組成，投光器常組成，投光器常用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管或光用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管或光敏三極管。敏三極管。 其工作原理是使投光器和受光器相對(duì)，當(dāng)被其工作原理是使投光器和受光器相對(duì)，當(dāng)被測(cè)物體擋住從投光器發(fā)射出的光線(xiàn)時(shí)，受光測(cè)物體擋住從投光器發(fā)射出的光線(xiàn)時(shí)，受光器就輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。光電開(kāi)關(guān)按檢測(cè)器就輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。光

23、電開(kāi)關(guān)按檢測(cè)方式可分為反射式、對(duì)射式兩種類(lèi)型方式可分為反射式、對(duì)射式兩種類(lèi)型 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)40圖 . 光電開(kāi)關(guān)2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)41測(cè)速發(fā)電機(jī)測(cè)速發(fā)電機(jī) 測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種專(zhuān)門(mén)用來(lái)測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型測(cè)量轉(zhuǎn)速的微型電機(jī)電機(jī)，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和交流兩種交流兩種 。 直流測(cè)速發(fā)電機(jī)直流測(cè)速發(fā)電機(jī)輸出電壓和轉(zhuǎn)速有較好的線(xiàn)輸出電壓和轉(zhuǎn)速有較好的線(xiàn)性關(guān)系，并且電流的極性反映出轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，性關(guān)系，并且電流的極性反映出轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，應(yīng)用方便。由于直流測(cè)速發(fā)電機(jī)有電刷、換應(yīng)用方便。由于直流測(cè)速發(fā)電機(jī)有電刷、換向器等

24、接觸裝置，使它的可靠性變差，精度向器等接觸裝置，使它的可靠性變差，精度也受到影響。也受到影響。 交流測(cè)速發(fā)電機(jī)交流測(cè)速發(fā)電機(jī)的輸出頻率與轉(zhuǎn)速?lài)?yán)格對(duì)應(yīng)，的輸出頻率與轉(zhuǎn)速?lài)?yán)格對(duì)應(yīng)，輸出信號(hào)可經(jīng)放大整形變換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號(hào)可經(jīng)放大整形變換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào)的電壓或電流信號(hào) 。輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)變。輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)變化而變化。化而變化。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)42光電編碼器 光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、非接觸無(wú)磨損非接觸無(wú)磨損、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 尤其是它以尤其是它以數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出，具有與計(jì)算

25、機(jī)容易聯(lián)機(jī)，具有與計(jì)算機(jī)容易聯(lián)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。 編碼器的應(yīng)用對(duì)象，就其所測(cè)量的物理量的性質(zhì)，編碼器的應(yīng)用對(duì)象，就其所測(cè)量的物理量的性質(zhì)，它可對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的它可對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的直線(xiàn)位移、角位移、速度、相直線(xiàn)位移、角位移、速度、相位位等進(jìn)行測(cè)量，也可間接地對(duì)能變換成這些量的，等進(jìn)行測(cè)量，也可間接地對(duì)能變換成這些量的，例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測(cè)量，并給出例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測(cè)量，并給出相應(yīng)的電學(xué)量輸出。相應(yīng)的電學(xué)量輸出。 在自動(dòng)化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測(cè)元件組成自在自動(dòng)化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測(cè)元件組成自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，也可作為檢測(cè)反饋元件，組成閉環(huán)動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，也可作為檢測(cè)反饋元件，組成閉環(huán)

26、或半閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng)或半閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng) 光電編碼器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)43 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)442022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)45測(cè)厚儀表 厚度測(cè)量屬于長(zhǎng)度測(cè)量范疇，但它是一種特厚度測(cè)量屬于長(zhǎng)度測(cè)量范疇，但它是一種特殊的長(zhǎng)度測(cè)量。目前常用的厚度測(cè)量一般屬殊的長(zhǎng)度測(cè)量。目前常用的厚度測(cè)量一般屬于于運(yùn)動(dòng)物體厚度的連續(xù)測(cè)量運(yùn)動(dòng)物體厚度的連續(xù)測(cè)量，而對(duì)于非連續(xù)，而對(duì)于非連續(xù)測(cè)量則多用一般簡(jiǎn)單機(jī)械式測(cè)量?jī)x測(cè)量則多用一般簡(jiǎn)單機(jī)械式測(cè)量?jī)x 按檢測(cè)方式分為按檢測(cè)方式分為接觸式和非接觸式接觸式和非接觸式兩大類(lèi)；兩大類(lèi)；按其變換原理分為射線(xiàn)式、電渦流式、微波按其變換原理分為射線(xiàn)

27、式、電渦流式、微波式、激光式、電容式、電感式等。式、激光式、電容式、電感式等。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)462.2 過(guò)程控制中常用的執(zhí)行器過(guò)程控制中常用的執(zhí)行器 執(zhí)行器在過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)執(zhí)行器在過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。重要組成部分。 它的作用是接收控制器送來(lái)的控制信號(hào)，它的作用是接收控制器送來(lái)的控制信號(hào)，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)47 執(zhí)行器有各種不同的分類(lèi)方法，其分類(lèi)如下：執(zhí)行器有各種不同的分類(lèi)方法，其分類(lèi)如下： 按

28、動(dòng)力能源分類(lèi)按動(dòng)力能源分類(lèi) 分為分為氣動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器、執(zhí)行器、電動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器、執(zhí)行器、液動(dòng)液動(dòng)執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器利用壓縮空氣作為能源，執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器利用壓縮空氣作為能源，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，而且價(jià)格較低；它可以大、維修方便、防火防爆，而且價(jià)格較低；它可以方便的與氣動(dòng)儀表配套使用，即使是采用電動(dòng)儀表方便的與氣動(dòng)儀表配套使用，即使是采用電動(dòng)儀表或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過(guò)電或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過(guò)電/氣轉(zhuǎn)換器或電氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥氣閥門(mén)定位器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為門(mén)定位器，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為0.020.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣

29、的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號(hào)，仍然可用氣動(dòng)執(zhí)行器。壓信號(hào)，仍然可用氣動(dòng)執(zhí)行器。 按動(dòng)作極性分類(lèi)按動(dòng)作極性分類(lèi) 分為分為正作用正作用執(zhí)行器和執(zhí)行器和反作用反作用執(zhí)執(zhí)行器。行器。 按動(dòng)作行程分類(lèi)按動(dòng)作行程分類(lèi) 分為分為角行程角行程執(zhí)行器和執(zhí)行器和直行程直行程執(zhí)執(zhí)行器。行器。 按動(dòng)作特性分類(lèi)按動(dòng)作特性分類(lèi) 分為分為比例式比例式執(zhí)行器和執(zhí)行器和積分式積分式執(zhí)執(zhí)行器。行器。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)48氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器 氣動(dòng)執(zhí)行器又稱(chēng)為氣動(dòng)執(zhí)行器又稱(chēng)為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由氣氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥閥(控制機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu))組成。組成。 執(zhí)行器上有標(biāo)尺，執(zhí)行器上有標(biāo)尺，用以指示執(zhí)行器的用以指示

30、執(zhí)行器的動(dòng)作行程動(dòng)作行程 行 程 標(biāo) 尺控制機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖 . 氣動(dòng)執(zhí)行器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)49氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 常見(jiàn)的氣動(dòng)常見(jiàn)的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式薄膜式和和活活塞式塞式兩大類(lèi)兩大類(lèi) 其中薄膜式其中薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)最執(zhí)行機(jī)構(gòu)最為常為常 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)50控制機(jī)構(gòu) 控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實(shí)際上是一個(gè)局部阻控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實(shí)際上是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件力可以改變的節(jié)流元件 調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸，閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸，為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的

31、結(jié)構(gòu)、為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的結(jié)構(gòu)、材料各不相同材料各不相同 調(diào)節(jié)閥的閥芯有直行程閥芯與角行程閥芯調(diào)節(jié)閥的閥芯有直行程閥芯與角行程閥芯 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)51電/氣轉(zhuǎn)換器 電氣轉(zhuǎn)換器 電氣閥門(mén)定位器 壓縮空氣過(guò)濾器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)52電動(dòng)執(zhí)行器2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)53電動(dòng)執(zhí)行器 電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器一樣，是控制電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器一樣，是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它接收接收來(lái)自控來(lái)自控制器的制器的420mA或或010mA直流電流信號(hào)直流電流信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，

32、去操縱閥門(mén)、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以移，去操縱閥門(mén)、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 電動(dòng)執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式等類(lèi)型等類(lèi)型 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)54 電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成成 ，如下圖：，如下圖：0-900-10mA或4-20mAI iI fmA執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大器減速器位置發(fā)送器伺服電機(jī)電動(dòng)操作器伺服放大器圖 . 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)55現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)執(zhí)行器現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的智能執(zhí)行器由現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有、含有微處理器的

33、微處理器的控制器控制器以及可與以及可與PC或或PLC雙向通雙向通信的模件及軟件信的模件及軟件組成，具有與上位機(jī)或控制組成，具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能系統(tǒng)通信的功能 智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能 一體化的結(jié)構(gòu)一體化的結(jié)構(gòu) 智能化的通信功能智能化的通信功能 智能化的自診斷功能智能化的自診斷功能 2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)562.3 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)電磁閥和液壓閥電磁閥和液壓閥2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)57直流伺服電機(jī) 直流伺服電機(jī)是控制系統(tǒng)中具有特殊用途的電

34、動(dòng)機(jī)。直流伺服電機(jī)是控制系統(tǒng)中具有特殊用途的電動(dòng)機(jī)。 它的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電磁關(guān)系和一般用途它的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電磁關(guān)系和一般用途的電動(dòng)機(jī)相同。的電動(dòng)機(jī)相同。 一般分為一般分為永磁式永磁式和和電磁式電磁式兩種基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型。兩種基本結(jié)構(gòu)類(lèi)型。 電磁式直流伺服電機(jī)按勵(lì)磁方式不同又分為它勵(lì)、并電磁式直流伺服電機(jī)按勵(lì)磁方式不同又分為它勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種；勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種； 永磁式直流伺服電機(jī)也可看作是一種它勵(lì)式直流電動(dòng)永磁式直流伺服電機(jī)也可看作是一種它勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)。機(jī)。 直流伺服電機(jī)具有啟動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍廣，機(jī)械特直流伺服電機(jī)具有啟動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍廣，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線(xiàn)

35、性度好，控制方便等特點(diǎn)。一般把直性和調(diào)節(jié)特性線(xiàn)性度好，控制方便等特點(diǎn)。一般把直流電機(jī)的電樞電壓作為控制信號(hào)，流電機(jī)的電樞電壓作為控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制。控制。2022-6-19計(jì)算機(jī)控制技術(shù)58交流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中也常被用來(lái)作為執(zhí)行元件交流伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中也常被用來(lái)作為執(zhí)行元件 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是將在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是將控制信號(hào)控制信號(hào)快速地轉(zhuǎn)換為快速地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)執(zhí)行元件轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)執(zhí)行元件，因此，自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)它主要提，因此，自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)它主要提出以下幾點(diǎn)要求：出以下幾點(diǎn)要求： 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制信號(hào)的控制，調(diào)速范圍要大；轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制信號(hào)的控制，調(diào)速范圍要大； 整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的特性應(yīng)具有線(xiàn)性關(guān)系，保證運(yùn)行的穩(wěn)定整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的特性應(yīng)具有線(xiàn)性關(guān)系，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性；性； 當(dāng)控制信號(hào)消除時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)立即停轉(zhuǎn)，也就是要求當(dāng)