過程自動化基本概念課件

§6變送器§6變送器變送器是單元組合儀表中不可缺少的單元，其作用是將檢測元件的輸出信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，送到顯示儀表或控制裝置進(jìn)行顯示、記錄或控制由于變量種類多，因此，變送器的類型也較多溫度變送器壓力變送器液位變送器流量變送器變送器是單元組合儀表中不可缺少的單元，其作用是將檢測元件的輸按工作能源可分為：電動變送器氣動變送器生產(chǎn)過程最常用的變送器是溫度變送器差壓變送器有些變送器測量與變送單元做在一起，如差壓變送器，有些變送器則只有變送功能，如溫度變送器按工作能源可分為：生產(chǎn)過程最常用的變送器是有些變送器是基于反饋原理工作的組成：測量（輸入轉(zhuǎn)換）放大反饋如圖3－45所示輸入輸出關(guān)系：變送器是基于反饋原理工作的圖3－45變送器原理圖和輸入、輸出特性

圖3－45變送器原理圖和輸入、輸出特性當(dāng)時，變送器的輸出和輸入之間的關(guān)系為：即變送器的輸出和輸入特性只取決于測量部分和反饋部分，而與放大器特性幾乎無關(guān)，如果C和F是常數(shù)，則變送器的輸出和輸入特性將保持好的線性特性。當(dāng)時，變送器的輸出和輸入之間的關(guān)一、變送器的量程遷移和零點(diǎn)遷移實(shí)際使用中，由于測量要求或測量條件發(fā)生變化，需要根據(jù)輸入信號的下限值和上限值調(diào)整變送器的零點(diǎn)和量程。1、量程遷移量程遷移的目的是使變送器的輸出信號的上限值與測量范圍的上限值相對應(yīng)。一、變送器的量程遷移和零點(diǎn)遷移實(shí)際使用中，由于量程遷移后，變送器輸出和輸入特性曲線的斜率要發(fā)生變化。量程遷移是靠調(diào)整反饋系數(shù)F或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)C來實(shí)現(xiàn)的。通常是改變反饋系數(shù)F實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整，F(xiàn)大，量程就大；F小，量程就小。量程遷移相當(dāng)于改變圖3－46變送器輸入和輸出特性曲線的斜率。量程遷移后，變送器輸出和輸入特性曲線的斜率要發(fā)生變圖3－46變送器量程遷移

圖3－46變送器量程遷移零點(diǎn)遷移圖3－47變送器零點(diǎn)遷移

零點(diǎn)遷移圖3－47變送器零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移的目的是使變送器的輸出信號的下限值（即標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號下限值）與測量范圍的下限值相對應(yīng)。稱為零調(diào)整稱為零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移時，變送器的輸出和輸入特性曲線作平行移動，其斜率不變，即量程不變。零點(diǎn)遷移的目的是使變送器的輸出信號的下限值（即二、溫度變送器作用：將熱電偶、熱電阻的檢測信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(直流)0~10mA4~20mA1~5V溫度變送器還可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，將其他能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工藝參數(shù)也變換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號溫度變送器廣泛使用二、溫度變送器作用：將熱電偶、熱電阻的檢測信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)溫度變送器有四線制和兩線制之分，它們各有三個品種直流毫伏變送器熱電偶溫度變送器熱電阻溫度變送器

四線制：供電電源與輸出信號分別用兩根導(dǎo)線傳輸。由于電源與信號分別傳送，因此對電流信號的零點(diǎn)及元器件的功耗均無嚴(yán)格要求。溫度變送器有四線制和兩線制之分，它們各有三個兩線制

兩線制是指變送器與控制室之間僅用兩根導(dǎo)線傳輸。這兩根導(dǎo)線既是電源線又是信號線，節(jié)省了大量電纜費(fèi)用，又有利于安全防爆。兩線制兩線制是指變送器與控制室之間僅用兩根導(dǎo)圖3－48四線制與兩線制傳輸示意圖

圖3－48四線制與兩線制傳輸示意圖四線制溫度變送器總體結(jié)構(gòu)如圖3－49所示，對不同類型，只是輸入回路和反饋回路有所變化。四線制溫度變送器總體結(jié)構(gòu)如圖3－49所示，對圖3－49四線制溫度變送器結(jié)構(gòu)示意圖

圖3－49四線制溫度變送器結(jié)構(gòu)示意圖溫度變送器的正確使用要選用與輸入信號類型相符的溫度變送器，并注意分度號匹配、接線等熱電偶與溫度變送器配接時，要注意冷端溫度補(bǔ)償。變送器的輸入回路是冷端溫度自動補(bǔ)償電橋，為了使得熱電偶冷端溫度與變送器上的補(bǔ)償電阻感受同樣的溫度，通常將熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線連接到溫度較為穩(wěn)定的變送器的接線端上溫度變送器的正確使用要選用與輸入信號類型相符熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入回路，輸入回路是不平衡電橋，熱電阻即為電橋的一個橋臂。如果是金屬熱電阻，由于連接導(dǎo)線電阻阻值隨環(huán)境溫度變化，因此為了減小誤差，實(shí)際測量時采用三線制接法。熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入回路，輸入回路是不平衡電三、差壓變送器通用性強(qiáng)，可以連續(xù)測量差壓、正壓、負(fù)壓、液位、密度等變量，將測量信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，作為顯示儀表、控制器或運(yùn)算器的輸入信號，實(shí)現(xiàn)對以上變量的顯示、記錄或控制，三、差壓變送器通用性強(qiáng)，可以連續(xù)測量差壓、正壓、負(fù)壓、液位、三類差壓變送器力矩平衡式電容式擴(kuò)散硅式三類差壓變送器力矩平衡式差壓變送器原理：力矩平衡組成：測量部分、杠杠系統(tǒng)、位移檢測放大、電磁反饋機(jī)構(gòu)（電動差壓變送器）或波紋管反饋機(jī)構(gòu)（氣動差壓變送器）。力矩平衡式差壓變送器原理：力矩平衡測量部分將被測差壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的作用力，該力與反饋機(jī)構(gòu)輸出的作用力一起作用于杠杠，引起杠杠發(fā)生微小偏移，再經(jīng)過位移檢測放大器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電流（或氣壓）輸出。如圖3－50方框圖所示。測量部分將被測差壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的作用力，該力與反圖3－50力矩平衡式差壓變送器方框圖

圖3－50力矩平衡式差壓變送器方框圖電動差壓變送器也是根據(jù)杠杠平衡原理，與氣動差壓變送器檢測原理類似，只是將杠杠偏移位移信號感應(yīng)放大成電流信號并反饋。電動差壓變送器也是根據(jù)杠杠平衡原理，與氣動差壓四、智能變送器

為適應(yīng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的要求，近年來出現(xiàn)了采用微處理器和先進(jìn)傳感器技術(shù)的智能變送器。智能溫度變送器智能壓力變送器智能差壓變送器

四、智能變送器為適應(yīng)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的要求國內(nèi)常用的兩種智能變送器ST3000（引進(jìn)Honeywell技術(shù)）3051C（引進(jìn)Fisher-Rosement技術(shù)）這兩種變送器都是兩線制智能變送器，輸出為4～20mA直流電流或數(shù)字信號。國內(nèi)常用的兩種智能變送器一、組成智能變送器由硬件和軟件兩大部分組成。硬件部分微處理器電路輸入輸出電路人機(jī)接口軟件部分系統(tǒng)程序用戶程序不同廠家或不同品種的智能變送器的組成基本相似，只是在器件類型、電路形式、程序編寫和軟件功能上有所差異。一、組成智能變送器由硬件和軟件兩大部分組成。二、特點(diǎn)測量精度高，基本誤差僅為0.1%，而且性能穩(wěn)定、可靠；具有較寬的零點(diǎn)遷移范圍和較大的量程比；具有溫度、靜壓補(bǔ)償功能（差壓變送器）和非線性校正能力（溫度變送器），以保證儀表精度；具有數(shù)字、模擬兩種輸出方式，能夠?qū)崿F(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊；通過現(xiàn)場通訊器能對變送器進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)調(diào)零、調(diào)量程和自診斷，維護(hù)和使用十分方便。二、特點(diǎn)測量精度高，基本誤差僅為0.1%，而且性能穩(wěn)定、可靠§6變送器§6變送器變送器是單元組合儀表中不可缺少的單元，其作用是將檢測元件的輸出信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，送到顯示儀表或控制裝置進(jìn)行顯示、記錄或控制由于變量種類多，因此，變送器的類型也較多溫度變送器壓力變送器液位變送器流量變送器變送器是單元組合儀表中不可缺少的單元，其作用是將檢測元件的輸按工作能源可分為：電動變送器氣動變送器生產(chǎn)過程最常用的變送器是溫度變送器差壓變送器有些變送器測量與變送單元做在一起，如差壓變送器，有些變送器則只有變送功能，如溫度變送器按工作能源可分為：生產(chǎn)過程最常用的變送器是有些變送器是基于反饋原理工作的組成：測量（輸入轉(zhuǎn)換）放大反饋如圖3－45所示輸入輸出關(guān)系：變送器是基于反饋原理工作的圖3－45變送器原理圖和輸入、輸出特性

圖3－45變送器原理圖和輸入、輸出特性當(dāng)時，變送器的輸出和輸入之間的關(guān)系為：即變送器的輸出和輸入特性只取決于測量部分和反饋部分，而與放大器特性幾乎無關(guān)，如果C和F是常數(shù)，則變送器的輸出和輸入特性將保持好的線性特性。當(dāng)時，變送器的輸出和輸入之間的關(guān)一、變送器的量程遷移和零點(diǎn)遷移實(shí)際使用中，由于測量要求或測量條件發(fā)生變化，需要根據(jù)輸入信號的下限值和上限值調(diào)整變送器的零點(diǎn)和量程。1、量程遷移量程遷移的目的是使變送器的輸出信號的上限值與測量范圍的上限值相對應(yīng)。一、變送器的量程遷移和零點(diǎn)遷移實(shí)際使用中，由于量程遷移后，變送器輸出和輸入特性曲線的斜率要發(fā)生變化。量程遷移是靠調(diào)整反饋系數(shù)F或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)C來實(shí)現(xiàn)的。通常是改變反饋系數(shù)F實(shí)現(xiàn)量程調(diào)整，F(xiàn)大，量程就大；F小，量程就小。量程遷移相當(dāng)于改變圖3－46變送器輸入和輸出特性曲線的斜率。量程遷移后，變送器輸出和輸入特性曲線的斜率要發(fā)生變圖3－46變送器量程遷移

圖3－46變送器量程遷移零點(diǎn)遷移圖3－47變送器零點(diǎn)遷移

零點(diǎn)遷移圖3－47變送器零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移的目的是使變送器的輸出信號的下限值（即標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號下限值）與測量范圍的下限值相對應(yīng)。稱為零調(diào)整稱為零點(diǎn)遷移零點(diǎn)遷移時，變送器的輸出和輸入特性曲線作平行移動，其斜率不變，即量程不變。零點(diǎn)遷移的目的是使變送器的輸出信號的下限值（即二、溫度變送器作用：將熱電偶、熱電阻的檢測信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(直流)0~10mA4~20mA1~5V溫度變送器還可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，將其他能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工藝參數(shù)也變換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號溫度變送器廣泛使用二、溫度變送器作用：將熱電偶、熱電阻的檢測信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)溫度變送器有四線制和兩線制之分，它們各有三個品種直流毫伏變送器熱電偶溫度變送器熱電阻溫度變送器

四線制：供電電源與輸出信號分別用兩根導(dǎo)線傳輸。由于電源與信號分別傳送，因此對電流信號的零點(diǎn)及元器件的功耗均無嚴(yán)格要求。溫度變送器有四線制和兩線制之分，它們各有三個兩線制

兩線制是指變送器與控制室之間僅用兩根導(dǎo)線傳輸。這兩根導(dǎo)線既是電源線又是信號線，節(jié)省了大量電纜費(fèi)用，又有利于安全防爆。兩線制兩線制是指變送器與控制室之間僅用兩根導(dǎo)圖3－48四線制與兩線制傳輸示意圖

圖3－48四線制與兩線制傳輸示意圖四線制溫度變送器總體結(jié)構(gòu)如圖3－49所示，對不同類型，只是輸入回路和反饋回路有所變化。四線制溫度變送器總體結(jié)構(gòu)如圖3－49所示，對圖3－49四線制溫度變送器結(jié)構(gòu)示意圖

圖3－49四線制溫度變送器結(jié)構(gòu)示意圖溫度變送器的正確使用要選用與輸入信號類型相符的溫度變送器，并注意分度號匹配、接線等熱電偶與溫度變送器配接時，要注意冷端溫度補(bǔ)償。變送器的輸入回路是冷端溫度自動補(bǔ)償電橋，為了使得熱電偶冷端溫度與變送器上的補(bǔ)償電阻感受同樣的溫度，通常將熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線連接到溫度較為穩(wěn)定的變送器的接線端上溫度變送器的正確使用要選用與輸入信號類型相符熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入回路，輸入回路是不平衡電橋，熱電阻即為電橋的一個橋臂。如果是金屬熱電阻，由于連接導(dǎo)線電阻阻值隨環(huán)境溫度變化，因此為了減小誤差，實(shí)際測量時采用三線制接法。熱電阻溫度變送器輸入熱電阻信號給輸入回路，輸入回路是不平衡電三、差壓變送器通用性強(qiáng)，可以連續(xù)測量差壓、正壓、負(fù)壓、液位、密度等變量，將測量信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，作為顯示儀表、控制器或運(yùn)算器的輸入信號，實(shí)現(xiàn)對以上變量的顯示、記錄或控制，三、差壓變送器通用性強(qiáng)，可以連續(xù)測量差壓、正壓、負(fù)壓、液位、三類差壓變送器力矩平衡式電容式擴(kuò)散硅式三類差壓變送器力矩平衡式差壓變送器原理：力矩平衡組成：測量部分、杠杠系統(tǒng)、位移檢測放大、電磁反饋機(jī)構(gòu)（電動差壓變送器）或波紋管反饋機(jī)構(gòu)（氣動差壓變送器）。力矩平衡式差壓變送器原理：力矩平衡測量部分將被測差壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的作用力，該力與反饋機(jī)構(gòu)輸出的作用力一起作用于杠杠，引起杠杠發(fā)生微小偏移，再經(jīng)過位移檢測放大器轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的電流（或氣壓）輸出。如圖3－50方框圖所示。測量部分將被測差壓轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的作用力，該力與反圖3－50力矩平衡式差壓變送器方框圖

圖3－50力矩平衡式差壓變送器方框圖電動差壓變送器也是根據(jù)杠杠平衡原理，與氣動差壓變送器檢測原理類似，只是將杠杠偏移位移信號感