過程控制儀表及裝置（第4版）高職全套教學(xué)課件

過程控制儀表的基本知識第一章過程控制儀表及裝置（第4版）【ch01】過程控制儀表的基本知識.pptx【ch02】變送器.pptx【ch03】控制器.pptx【ch04】執(zhí)行器.pptx【ch05】輔助儀表.pptx【ch06】集散控制系統(tǒng).pptx【ch07】智能式現(xiàn)場儀表.pptx【ch08】過程控制儀表及裝置應(yīng)用系統(tǒng)案例分析.pptx全套可編輯PPT課件01過程控制儀表的信號制式信號制式信號制式即信號標(biāo)準(zhǔn)，是指儀表之間采用的傳輸信號的類型和數(shù)值。控制儀表及裝置在設(shè)計時，應(yīng)力求做到具有通用性和兼容性，以便不同系列或不同廠家生產(chǎn)的儀表能夠共同使用在同一控制系統(tǒng)中，彼此相互配合，共同實現(xiàn)系統(tǒng)的功能。過程控制儀表的信號制式要實現(xiàn)通用性和兼容性，首先必須統(tǒng)一儀表的信號制式。在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場儀表與控制室儀表或裝置之間采用雙向數(shù)字通信方式，其標(biāo)準(zhǔn)將在第9章中介紹，這里僅介紹模擬信號標(biāo)準(zhǔn)。過程控制儀表的信號制式信號標(biāo)準(zhǔn)：氣動儀表的信號標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T777-2008《工業(yè)自動化儀表用模擬氣動信號》規(guī)定了氣動儀表信號范圍為20~100kPa，該標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)IEC60382是一致的。過程控制儀表的信號制式電動儀表的信號標(biāo)準(zhǔn)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T3369.1-2008《過程控制系統(tǒng)用模擬信號第1部分：直流電流信號》規(guī)定了電動儀表的信號范圍為4~20mADC，負(fù)載電阻為250~750Ω，該標(biāo)準(zhǔn)與國際標(biāo)準(zhǔn)IEC381A是一致的。DDZ-II系列單元組合式儀表的信號范圍為0~10mADC，負(fù)載電阻為0~1000Ω或0~3000Ω，目前隨著DDZ-II系列單元組合式儀表的逐漸淘汰，這種信號標(biāo)準(zhǔn)已很少使用。過程控制儀表的信號制式02電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用01采用4~20mADC電流信號傳送：采用直流電流信號的優(yōu)點直流電流信號比交流電流信號的干擾小。03電流比電壓更利于遠(yuǎn)傳信息。02直流電流信號對負(fù)載的要求簡單。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用采用4~20mADC電流信號的理由儀表的電氣零點為4mA，不與機(jī)械零點重合。這種“活零點”的安排有利于識別儀表斷電、斷線等故障，且為現(xiàn)場變送器實現(xiàn)兩線制提供了可能。在現(xiàn)場使用兩線制變送器不僅節(jié)省電纜，布線方便，而且便于使用安全柵，有利于安全防爆。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用01采用直流電流信號要注意的問題采用電流傳送信息，接收端的儀表必須是低阻抗的。03各個接收儀表一般應(yīng)懸空工作，否則會引起信號混亂。02串聯(lián)連接的任何一個儀表在拆離信號回路之前首先要把該儀表的兩端短接，否則其他儀表將會因電流中斷而失去信號。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用采用1~5∨DC電壓信號實現(xiàn)控制室內(nèi)部儀表間聯(lián)絡(luò)用電壓信號傳送的信息可以采用并聯(lián)連接方式，使同一個電壓信號為多個儀表所接收。在控制室內(nèi)部，各儀表之間的距離不遠(yuǎn)，適合采用1~5VDC電壓作為儀表之間的聯(lián)絡(luò)信號。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用任何一個儀表拆離信號回路都不會影響其他儀表的運行。各個儀表既然并聯(lián)在同一信號線上，當(dāng)信號源負(fù)極接地時，各儀表內(nèi)部電路對地有同樣的電位，這不僅解決了接地問題，而且各儀表可以共用一個直流電源。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用但需要注意：用電壓傳送信息的并聯(lián)方式要求各個接收儀表的輸入阻抗要足夠高，否則將會引起誤差，其誤差大小與接收儀表輸入電阻高低及接收儀表的個數(shù)有關(guān)。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用控制系統(tǒng)儀表之間的典型連接方式電流傳送適用于遠(yuǎn)距離對單個儀表傳送信息，電壓傳送適用于把同一信息傳送到并聯(lián)的多個儀表。在實際應(yīng)用中，4~20mADC電流信號主要在現(xiàn)場儀表與控制室儀表相連時應(yīng)用；在控制室內(nèi)，各儀表的互相聯(lián)絡(luò)采用1~5VDC電壓信號。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用控制系統(tǒng)儀表之間的典型連接方式如圖1.1所示。電動儀表信號標(biāo)準(zhǔn)的使用03過程控制儀表防爆的基本知識在石油、化工等工業(yè)部門中，某些生產(chǎn)場所存在著易燃易爆的固體粉塵、氣體或蒸氣。它們與空氣混合成為具有火災(zāi)或爆炸危險的混合物，使其周圍空間成為具有不同程度爆炸危險的場所。過程控制儀表防爆的基本知識安裝在這些場所的儀表和執(zhí)行器，如果產(chǎn)生的火花或熱效應(yīng)能量點燃危險混合物，則會引起火災(zāi)或爆炸。因此，用于這些危險場所的儀表和控制系統(tǒng)，必須具有防爆性能。過程控制儀表防爆的基本知識防爆儀表的標(biāo)準(zhǔn)：防爆儀表的分類按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB3836.1-2000規(guī)定，防爆電氣設(shè)備分為兩大類。I類：煤礦用電氣設(shè)備。II類：除煤礦外的其他爆炸性氣體環(huán)境用電氣設(shè)備。過程控制儀表防爆的基本知識防爆儀表的分級和分組①儀表產(chǎn)生能量過高的電火花或儀表內(nèi)部因故障產(chǎn)生的火焰通過表殼的縫隙引燃儀表外的氣體或蒸氣。②儀表過高的表面溫度。過程控制儀表防爆的基本知識I類易燃易爆氣體或蒸氣分為A、B、C三級，如表1.1所示。過程控制儀表防爆的基本知識根據(jù)最高表面溫度，防爆儀表的最高表面溫度分為T1~T6。六組，如表1.2所示。過程控制儀表防爆的基本知識易燃易爆氣體或蒸氣的分級和分組如表1.3所示。過程控制儀表防爆的基本知識防爆儀表的標(biāo)志防爆儀表的防爆標(biāo)志為“Ex”；儀表的防爆等級標(biāo)志的順序為：防爆型式、類別、級別、溫度組別。控制儀表常見的防爆等級有iaIICT5和dIIBT3兩種。過程控制儀表防爆的基本知識控制儀表防爆措施：隔爆型防爆儀表采用隔爆型防爆措施的儀表稱為隔爆型防爆儀表。其特點是儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi)，其表殼強(qiáng)度足夠大，接合面間隙深度足夠大，最大的間隙寬度又足夠小。過程控制儀表防爆的基本知識這樣，即使儀表因事故在表殼內(nèi)部產(chǎn)生燃燒或爆炸，在火焰穿過縫隙過程中，受縫隙壁吸熱及阻滯作用。將大大降低其外傳能量和溫度，從而不會引起儀表外部規(guī)定的易爆性氣體混合物的爆炸。過程控制儀表防爆的基本知識隔爆型防爆結(jié)構(gòu)的具體防爆措施是采用耐壓800~1000kPa以上的表殼；表殼外部的溫升不得超過由易爆性氣體或蒸氣的引燃溫度所規(guī)定的數(shù)值；表殼接合面的縫隙寬度及深度，應(yīng)根據(jù)它的容積和易爆性氣體的級別采用規(guī)定的數(shù)值等。隔爆型防爆儀表在安裝及維護(hù)正常時能達(dá)到規(guī)定的防爆要求，但是在揭開儀表表殼后，它就失去了防爆性能，因此不能在通電運行的情況下打開表殼進(jìn)行檢修或調(diào)整。過程控制儀表防爆的基本知識本質(zhì)安全型防爆儀表采用本質(zhì)安全型防爆措施的儀表稱為本質(zhì)安全型防爆儀表，簡稱本安儀表，也稱安全火花型防爆儀表。所謂“安全火花”是指這種火花的能量很低，它不能使爆炸性氣體混合物發(fā)生爆炸。過程控制儀表防爆的基本知識采用這種防爆結(jié)構(gòu)的儀表，在正常狀態(tài)下或規(guī)定的故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)能量均不會引起規(guī)定的易爆性氣體混合物爆炸。正常狀態(tài)是指在設(shè)計規(guī)定條件下的工作狀態(tài)；故障狀態(tài)是指電路中非保護(hù)性元件損壞或產(chǎn)生短路、斷路、接地及電源故障等情況。過程控制儀表防爆的基本知識安全火花防爆系統(tǒng)的構(gòu)成02在控制室儀表與危險場所儀表之間設(shè)置安全柵。01在危險場所使用本安儀表；過程控制儀表防爆的基本知識這樣構(gòu)成的系統(tǒng)就能實現(xiàn)安全火花防爆，如圖1.2所示。過程控制儀表防爆的基本知識04過程控制儀表的型號及命名變送單元溫度變送器、差壓變送器、液位變送器、壓力變送器等。調(diào)節(jié)單元基型控制器、特種控制器。給定單元恒流給定器、比值給定器。轉(zhuǎn)換單元電/氣轉(zhuǎn)換器、電流轉(zhuǎn)換器。過程控制儀表的型號及命名輔助單元安全柵、配電器、操作器等。執(zhí)行單元氣動執(zhí)行器、電/氣閥門定位器。計算單元加減器、乘除器、開方器等。顯示單元積算器、記錄儀等。過程控制儀表的型號及命名01DDZ-III型儀表的型號及命名第一部分由3個漢語拼音大寫字母組成。03第三部分由一個或數(shù)個漢語拼音大寫字母組成，標(biāo)志產(chǎn)品的特殊用途。02第二部分由4位阿拉伯?dāng)?shù)字組成，這4位數(shù)字代表產(chǎn)品的種類、規(guī)格和結(jié)構(gòu)特征。過程控制儀表的型號及命名QDZ型儀表的型號及命名QDZ型儀表型號格式為Q囗口-口。第一個字母Q表示屬于氣動單元組合儀表；第二個字母代表儀表大類，字母含義同DDZ-II型儀表；第三個字母表示測量參數(shù)或儀表品種；最后一個部分是阿拉伯?dāng)?shù)字，用以表示產(chǎn)品系列、規(guī)格、結(jié)構(gòu)特征等編號。過程控制儀表的型號及命名05過程控制儀表的分析方法過程控制儀表的總體分析思路對于模擬式控制儀表，要用框圖的形式分析其結(jié)構(gòu)功能，掌握儀表的外部特性，內(nèi)部電路要根據(jù)功能的要求分析其“核心”。對于數(shù)字式儀表，要熟悉其硬件和軟件資源，掌握其編程方法和操作方法，通過工程案例分析，掌握工程方案實現(xiàn)和功能分配方法。本節(jié)主要介紹模擬式控制儀表的分析方法。過程控制儀表的分析方法從儀表的整體結(jié)構(gòu)看，模擬式控制儀表有兩種構(gòu)成形式。02儀表整機(jī)由數(shù)目不等的運算放大器電路以不同形式組裝而成，如DDZ-II型系列、A系列和EK系列儀表等。01表整機(jī)采用單個放大器，其放大器可由若干級放大電路或不同的放大器串聯(lián)而成，如DDZ-II型儀表、大部分的變送器及氣動儀表等。過程控制儀表的分析方法采用單個放大器的儀表的分析方法：采用單個放大器的儀表特點采用單個放大器的儀表一般具有如圖1.3所示的典型結(jié)構(gòu)。過程控制儀表的分析方法采用單個放大器的儀表的分析方法將實際儀表劃分出輸入轉(zhuǎn)換、放大和反饋這三個部分的關(guān)鍵在于找出比較環(huán)節(jié)和引出負(fù)反饋的取樣環(huán)節(jié)。對于氣動儀表，一般依據(jù)力或力矩平衡原理找出這兩個環(huán)節(jié)，比較環(huán)節(jié)一般是膜片或杠桿，取樣環(huán)節(jié)是儀表輸出；電動儀表的比較環(huán)節(jié)一般從放大器的輸入端去找，取樣環(huán)節(jié)從儀表的輸出端去找。過程控制儀表的分析方法串聯(lián)比較是輸入部分的電壓U和反饋部分的輸出電壓U串聯(lián)，其差值為放大器的凈輸入ε，如圖1.4所示。過程控制儀表的分析方法并聯(lián)比較是輸入部分的電壓U和反饋部分的輸出電壓U分別通過電阻并聯(lián)到放大器的輸入端，如圖1.5所示。過程控制儀表的分析方法電流取樣如圖1.6所示，取樣電阻串聯(lián)在輸出信號回路中。過程控制儀表的分析方法電壓取樣如圖1.7所示，取樣電壓是輸出電壓的全部或一部分。過程控制儀表的分析方法采用集成運算放大器的儀表的分析方法：運算放大器的基本特征運算放大器可以用如圖1.8所示的模型來表示。過程控制儀表的分析方法運算放大器典型電路通常，運算放大器電路都是帶有負(fù)反饋的閉環(huán)電路。即信號從輸入端加入，經(jīng)放大后輸出，輸出電壓又通過反饋電路引回到輸入端。這時，整個運算放大器電路的特性主要取決于反饋電路的形式和參數(shù)。過程控制儀表的分析方法單電源供電的運算放大器電路運算放大器通常都由正、負(fù)電源供電，但過程控制儀表出于總體設(shè)計的需要。采用集成運算放大器的儀表的分析方法對于采用集成運算放大器的儀表，應(yīng)把整個儀表線路劃分成一個個運算放大器電路單獨進(jìn)行分析，最后綜合得到整機(jī)的特性。過程控制儀表的分析方法06思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖感謝觀看變送器第二章過程控制儀表及裝置（第4版）01概述變送器的構(gòu)成原理不同的變送器其構(gòu)成是不同的，但變送器都是基于負(fù)反饋的原理工作的。通常來說，變送器由輸入轉(zhuǎn)換部分、放大器和反饋部分組成。概述變送器的工作原理如圖2.1所示。概述輸入轉(zhuǎn)換部分的作用是檢測工藝參數(shù)x，并把參數(shù)x轉(zhuǎn)換成一個中間模擬量，如電壓、電流、位移、作用力、力矩等，作為放大器的輸入信號Z。放大器的作用是將a（輸入信號Z與調(diào)零信號乙的代數(shù)和同反饋信號進(jìn)行比較后的差值）轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的輸出信號。概述結(jié)論一變送器的特性與輸入部分和反饋部分有關(guān)。結(jié)論二若F、C是常數(shù)，則變送器輸出與輸入將保持良好的線性關(guān)系。概述變送器輸出與輸入的關(guān)系如圖2.2所示。概述變送器的量程調(diào)整、零點調(diào)整和零點遷移：量程調(diào)整圖2.3所示為變送器量程調(diào)整前后的輸入輸出特性。概述零點調(diào)整和零點遷移：由圖2.4可見，零點遷移的實質(zhì)是變送器的量程不變，輸入輸出特性曲線沿x軸向左或向右平移一段距離。概述02電容式差壓變送器電容式差壓變送器的結(jié)構(gòu)與工作原理電容式差壓變送器由美國羅斯蒙特公司于1959年研制成功，并于1969年正式發(fā)布，隨后各國相繼開始研制。我國于20世紀(jì)70年代末開始生產(chǎn)電容式差壓變送器，如西安儀表廠的1151系列（引進(jìn)美國羅斯蒙特公司技術(shù)）、蘭州煉油廠儀表廠的FC系列（引進(jìn)日本富士公司技術(shù)）均屬于此類儀表。電容式差壓變送器電容式差壓變送器是微位移式變送器，它以差動電容膜盒作為檢測元件，并且采用全密封熔焊技術(shù)。因此整機(jī)的精度高、穩(wěn)定性好、可靠性高、抗振性強(qiáng)，其基本誤差一般為±0.2%或±0.25%。電容式差壓變送器輸入差壓△P，作用于測壓部件的感壓膜片上，使其產(chǎn)生位移S，從而使感壓膜片（可動電極）與兩弧形電極（固定電極）組成的差動電容的電容量發(fā)生變化。此電容變化量由電容/電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成直流電流信號，該電流信號與調(diào)零信號的代數(shù)和與反饋信號進(jìn)行比較，其差值送入放大電路和輸出限制電路，得到變送器整機(jī)的輸出電流信號1。電容式差壓變送器差壓變送器的選用、安裝和維護(hù)：差壓變送器的選用選用差壓變送器時，一般應(yīng)考慮量程（或測量范圍）、工作壓力、防爆等級、防腐與安裝要求等因素。差壓變送器的安裝差壓變送器與差壓源之間導(dǎo)壓管的長度應(yīng)盡可能短，一般在3~50m范圍內(nèi)，其內(nèi)徑不宜小于8mm。電容式差壓變送器導(dǎo)壓管應(yīng)保持有不小于1：10的傾斜度，即水平方向敷設(shè)10m時，其兩端高度差不小于1m。導(dǎo)壓管的坡向應(yīng)滿足：當(dāng)被測介質(zhì)為氣體時，應(yīng)能使氣體中的冷凝液自動順著導(dǎo)壓管流回工藝管道或設(shè)備中去，因此，變送器安裝位置最好高于取壓源。若在實際安裝中做不到這一點，則應(yīng)在導(dǎo)壓管路的最低點裝設(shè)液體收集器和排液閥門。電容式差壓變送器當(dāng)被測介質(zhì)為液體時，應(yīng)能使液體中析出的氣體自動順著導(dǎo)壓管流回工藝管道或設(shè)備中去，因此變送器安裝位置最好低于取壓源，否則應(yīng)在導(dǎo)壓管路的最高點裝設(shè)氣體收集器和放氣閥門?？傊?，導(dǎo)壓管的坡度和坡向均要保證在導(dǎo)壓管和差壓變送器中只有單相介質(zhì)（氣相或液相）存在，以保證測量的穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生附加誤差。電容式差壓變送器01差壓變送器的使用注意事項差壓變送器在使用前必須對其測量范圍、零點漂移量、精度、靜壓誤差等進(jìn)行復(fù)校。03開啟和停用差壓變送器時，應(yīng)避免儀表承受單向靜壓。02變送器安裝后，開車之前還需檢查一次變送器的工作壓力、工作溫度、測量范圍、零點漂移量等，看是否和實際情況相符，若有不符之處，則必須查明原因并糾正后才能開車。電容式差壓變送器03其他差壓變送器擴(kuò)散硅式差壓變送器擴(kuò)散硅式差壓變送器也是微位移式兩線制差壓變送器。它采用硅杯壓阻傳感器作為檢測元件，由于單晶硅材質(zhì)純凈、功耗小、滯后和漸變極小、機(jī)械穩(wěn)定性好、體積小、質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)簡單和精度高，且傳感器的制造工藝與硅集成電路工藝有很好的兼容性，所以以擴(kuò)散硅壓阻傳感器作為檢測元件的變送器得到了越來越廣泛的使用。其他差壓變送器測量部件：測量部件的結(jié)構(gòu)如圖2.21所示。其他差壓變送器電路原理：擴(kuò)散硅式差壓變送器的電路原理圖如圖2.22所示。其他差壓變送器振弦式差壓變送器振弦式差壓變送器的基本原理是將壓力或差壓的變化轉(zhuǎn)換成振弦張力的變化。從而使振弦的固有諧振頻率變化，并通過振弦去改變諧振電路的諧振頻率。檢測出這個電信號的頻率就檢測到了差壓的大小。實際使用中可以將這個頻率直接輸出，也可以變換成電流輸出。其他差壓變送器檢測器的結(jié)構(gòu)：如圖2.23所示為振弦式差壓變送器的檢測器結(jié)構(gòu)示意圖。其他差壓變送器圖2.24所示為膜盒型檢測器斷面圖。其他差壓變送器信號變換過程：如圖2.25所示為壓力或差壓變換成電振蕩頻率，再轉(zhuǎn)變成電流的過程。其他差壓變送器DELTAPIK系列電感式變送器DELTAPIK系列（下稱K系列）電感式變送器是由英國肯特公司使用先進(jìn)的測量技術(shù)設(shè)計而成的。它以單元組合方式用于過程控制系統(tǒng)中，能在各種危險或惡劣的工業(yè)環(huán)境中，為差壓、壓力、流量、液位和料位提供精確可靠的測量。其他差壓變送器K系列電感式變送器采用統(tǒng)一的4~20mADC標(biāo)準(zhǔn)輸出信號，在系統(tǒng)中以兩線制傳輸，兼容所有兩線制儀表。該變送器采用現(xiàn)場安裝方式，在設(shè)計中考慮了安全火花防爆和防腐等特殊要求。K系列電感式變送器的品種規(guī)格齊全，基本上滿足了工業(yè)過程檢測和控制的要求。其他差壓變送器01特點采用微位移式電平衡工作原理，沒有機(jī)械傳動、轉(zhuǎn)換部分。03調(diào)整方便，零點、滿量程、阻尼均在儀表外部調(diào)整，且調(diào)整零點和滿量程時互不影響。02外形美觀，結(jié)構(gòu)小巧，質(zhì)量小。其他差壓變送器除測量頭部分外，零部件通用性高，均可互換。各項技術(shù)指標(biāo)多數(shù)優(yōu)于DDZ-I型變送器（如精度為0.25%，平均無故障時間≥15年）。具有獨特的電感檢測元件，敏感檢測元件所在的測量頭部分采用全焊接密封結(jié)構(gòu)；計算機(jī)進(jìn)行溫度、壓力補(bǔ)償，不需要調(diào)整靜壓誤差。調(diào)整、維修方便。其他差壓變送器工作原理：測量部分。測量部分如圖2.27所示。其他差壓變送器結(jié)構(gòu)組成。K系列電感式變送器的組成部件如圖2.28所示。其他差壓變送器04溫度變送器熱電偶溫度變送器熱電偶溫度變送器與熱電偶配合使用，可以把溫度信號轉(zhuǎn)換為4~20mA、1~5V的標(biāo)準(zhǔn)信號。熱電偶溫度與毫伏信號間是非線性關(guān)系，為了保證輸入溫度T與整機(jī)輸出1或U間的線性關(guān)系，熱電偶溫度變送器采用了非線性負(fù)反饋回路來實現(xiàn)。溫度變送器它由量程單元和放大單元兩部分組成，如圖2.30所示。溫度變送器放大單元熱電偶溫度變送器的放大單元包括放大器和DC/AC/DC轉(zhuǎn)換器兩部分。放大器由集成運算放大器、功率放大器、隔離輸出和隔離反饋電路組成，后者由變換器和整流、濾波、穩(wěn)壓電路組成。溫度變送器量程單元：熱電偶溫度變送器的量程單元原理圖如圖2.34所示。溫度變送器電路的特點是①在輸入回路增加了由Rc電阻組成的熱電偶冷端補(bǔ)償電路，同時在電路安排上把調(diào)零電位器RP，移到了反饋回路的支路上；②在反饋回路中增加了運算放大器構(gòu)成的線性化電路。溫度變送器如圖2.37所示，由4段折線來近似表示某非線性特性所組成的曲線。溫度變送器一體化熱電偶溫度變送器一體化熱電偶溫度變送器由測溫元件和變送器模塊兩部分構(gòu)成。變送器模塊把測溫元件的輸出信號E，或R轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號，主要是4~20mA的直流電流信號。溫度變送器熱電阻溫度變送器熱電阻溫度變送器與各種測溫?zé)犭娮枧浜鲜褂?，可以將溫度信號轉(zhuǎn)換為4~20mADC電流信號或1~5VDC電壓信號輸出，它也是由量程單元和放大單元兩部分組成的。溫度變送器一體化熱電阻溫度變送器由AD693構(gòu)成的熱電阻溫度變送器的電路原理圖如圖2.46所示。溫度變送器05思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖感謝觀看控制器第三章過程控制儀表及裝置（第4版）01控制器的控制規(guī)律基本控制規(guī)律在自動控制系統(tǒng)中，由于擾動作用的結(jié)果使被控參數(shù)偏離給定值。從而產(chǎn)生偏差，控制器將偏差信號按一定的數(shù)學(xué)關(guān)系，轉(zhuǎn)換為控制作用，將輸出作用于被控過程，以校正擾動作用所造成的影響。控制器的控制規(guī)律被控參數(shù)能否回到給定值上，以怎樣的途徑、經(jīng)過多長時間回到給定值上，即控制過程的品質(zhì)如何，不僅與被控過程的特性有關(guān)，而且與控制器的特性，即控制器的控制規(guī)律有關(guān)。所謂控制器的控制規(guī)律，就是指控制器的輸出信號與輸入信號之間隨時間變化的規(guī)律。這種規(guī)律反映了控制器本身的特性?？刂破鞯目刂埔?guī)律在研究控制器的特性時，要將控制器從系統(tǒng)中斷開，單獨研究它的輸出信號與輸入信號隨時間變化的關(guān)系。在這種研究中，通常在控制器的輸入端加一個階躍信號，即突然出現(xiàn)人為偏差時，研究輸出信號隨階躍輸入信號的變化規(guī)律。控制器的控制規(guī)律控制器的控制規(guī)律實際上反映的是控制器的動態(tài)特性，常用微分方程、傳遞函數(shù)和階躍響應(yīng)曲線來表示。控制器的基本控制規(guī)律有比例（P）、積分（D、微分（D）三種，這三種控制規(guī)律各有特點?？刂破鞯目刂埔?guī)律工程上常用的控制規(guī)律由前面的分析可知，基本控制規(guī)律有比例（P）、積分（l）、微分（D）三種，這三種控制規(guī)律各有特點。但實際上，除了比例控制規(guī)律，單純的積分控制規(guī)律和微分控制規(guī)律都不能用來控制生產(chǎn)過程?？刂破鞯目刂埔?guī)律因此，工程上常用的控制規(guī)律是比例（P）、比例積分（PI）、比例微分（PD）以及比例積分微分（PID）控制規(guī)律，由此產(chǎn)生相應(yīng)的四種常用控制器。控制器的控制規(guī)律后面三種控制器的階躍響應(yīng)特性如圖3.4所示?？刂破鞯目刂埔?guī)律02DDZI—III型控制器主要功能控制器在自動控制系統(tǒng)中的地位和作用是十分重要的。當(dāng)干擾作用于被控過程時，其被控參數(shù)將發(fā)生變化，使相應(yīng)的測量值偏離給定值而產(chǎn)生偏差。DDZI—III型控制器控制器則根據(jù)偏差大小，按照一定的規(guī)律使其輸出變化，并通過執(zhí)行器改變控制參數(shù)，使被控參數(shù)回到給定值，從而消除干擾對被控參數(shù)的影響?？梢?，控制器具有把在干擾作用下偏離給定值的被控參數(shù)重新拉回到給定值上的功能。DDZI—III型控制器DDZ-I型控制器的作用是將變送器送來的1~5VDC測量信號與1~5VDC給定信號進(jìn)行比較得到偏差信號。然后將偏差信號進(jìn)行PID運算，輸出4~20mADC信號，最后通過執(zhí)行器，實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制。DDZI—III型控制器01DDZ-III型控制器還具有如下一些特點。由于采用了線性集成電路固體組件，不僅提高了控制器的技術(shù)指標(biāo)，降低了功耗，而且擴(kuò)大了控制器的功能，進(jìn)一步提高了儀表在長期運行中的穩(wěn)定性和可靠性。03DDZ-III型控制器中還設(shè)有各種附加機(jī)構(gòu)，如偏差報警、輸入報警、限制器、隔離器、分離器、報警燈等。02DDZ-III型控制器的品種很多，有基型控制器。DDZI—III型控制器基型控制器的構(gòu)成常用的DDZ—III型基型控制器的組成如圖3.5所示。DDZI—III型控制器圖3.6為其電路原理圖。DDZI—III型控制器由圖35和圖3.6可知，基型控制器由控制單元和指示單元兩部分組成?？刂茊卧ㄝ斎腚娐贰D電路與PI電路、軟手動與硬手動操作電路和輸出電路等，指示電路包括測量信號指示電路和給定信號指示電路。DDZI—III型控制器控制器的測量輸入信號為1~5VDC信號，給定信號有內(nèi)給定和外給定兩種。內(nèi)給定信號為1~5VDC信號，而外給定信號為4~20mADC信號。用切換開關(guān)S，選擇內(nèi)給定或外給定。外給定時面板上外給定指示燈亮。DDZI—III型控制器手動/自動無擾動切換通常，在自動控制系統(tǒng)投運之前，總是先進(jìn)行手動操作，然后切換到自動運行。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障或控制器發(fā)生故障（或停用檢修）時，系統(tǒng)由自動切換到手動。DDZI—III型控制器無平衡、無擾動切換所謂無平衡切換，是指在自動、手動切換時，不需要事先調(diào)平衡，可以隨時切換至所需要位置。所謂無擾動切換，是指在切換時控制器的輸出不發(fā)生變化，對生產(chǎn)過程無擾動。DDZI—III型控制器有平衡、無擾動切換凡是向硬手動方式的切換，從自動到硬手動或從軟手動到硬手動（A、M-H），均為有平衡、無擾動切換。若要做到無擾動切換，必須事先平衡。因為硬手動操作撥盤的刻度（即Un值）不一定與控制器的輸出電流相對應(yīng)。DDZI—III型控制器綜上所述，DDZ-III型控制器的切換過程可描述如下：DDZI—III型控制器03基型控制器的操作基型控制器的外部結(jié)構(gòu)DDZI型基型控制器的外部結(jié)構(gòu)如圖3.7所示?；涂刂破鞯牟僮骰涂刂破鞯氖褂梅椒ǎ褐饕阅苤笜?biāo)測量信號：1~5V

DC；外給定信號：4~20mA

DC（250Ω±0.5%）；內(nèi)給定信號：1~5V

DC；輸出信號：4~20mA

DC；輸出保持特性：0.1%/h；測量及給定指示：0~100%，雙針，±1%；輸出指示：0~100%，±2.5%。控制器參數(shù)如下。比例度：2%500%；積分時間：0.01~2.5min或0.1~25min；基型控制器的操作基型控制器的使用方法：主要性能指標(biāo)微分時間：0.04~210min；軟手動操作：100s/滿量程或6s/滿量程；硬手動設(shè)定精度：±5%切換特性如下。自動軟手動：<±0.25%；軟手動一硬手動：預(yù)調(diào)后<±5%；硬手動一軟手動：<±0.25%；閉環(huán)跟蹤相對誤差：±0.5%；供電電壓：24VDC±10%；負(fù)載電阻：250~750Ω?；涂刂破鞯牟僮?1使用方法：使用DDZ-I型控制器時，應(yīng)首先進(jìn)行通電前的檢查及準(zhǔn)備。通電前，應(yīng)檢查電源端子接線極性是否正確。03按照控制閥的作用方式，確定閥門指示器的方向。02根據(jù)工藝和系統(tǒng)要求，設(shè)置正/反作用開關(guān)的位置。基型控制器的操作04XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器適用于對溫度、壓力、液位、流量等各種工業(yè)過程參數(shù)的測量、顯示和精確控制，儀表外形如圖3.8所示。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器功能：萬能信號輸入只需做相應(yīng)的按鍵設(shè)置和硬件跳線設(shè)置，即可在以下所有輸入信號之間任意切換，即設(shè)即用。熱電阻：Pt100、Pt100.0、Cu50、Cu100、Pt10。熱電偶：K、E、S、B、T、R、N。標(biāo)準(zhǔn)信號：0~10mA、4~20mA、0~5V、1~5V?；魻杺鞲衅鳎簃V輸入信號，0~5∨以內(nèi)任意信號按鍵即設(shè)即用。遠(yuǎn)傳壓力表：30~350Ω，信號誤差通過現(xiàn)場按鍵修正。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器多種給定方式時間程序給定（TSP）：時間程序給定曲線如圖3.9所示。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器多種控制輸出方式0~10mA、4~20mA、0~5V、1~5V控制輸出。時間比例控制繼電器輸出（1A/220VAC阻性負(fù)載）：時間比例控制5~30VSSR控制信號輸出；時間比例控制雙向可控硅輸出（3A，600V）；單相2路可控硅過零或移相觸發(fā)控制輸出（可觸發(fā)3~1000A可控硅）；三相6路可控硅過零或移相觸發(fā)控制輸出（可觸發(fā)3~1000A可控硅）；外掛三相SCR觸發(fā)器。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器專家自整定算法獨特的PID參數(shù)專家自整定算法將先進(jìn)的控制理論和豐富的工程經(jīng)驗相結(jié)合，使得調(diào)節(jié)器可適應(yīng)各種現(xiàn)場。對一階慣性負(fù)載、二階慣性負(fù)載、三階慣性負(fù)載、一階慣性加純滯后負(fù)載、二階慣性加純滯后負(fù)載、三階慣性加純滯后負(fù)載這6種有代表性的典型負(fù)載的全參數(shù)測試表明，PID參數(shù)專家自整定的成功率達(dá)95%以上。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器可帶RS485/RS232/Modem隔離通信接口或串行標(biāo)準(zhǔn)打印接口；單片機(jī)智能化設(shè)計；零點、滿度自動跟蹤，長期運行無漂移，全部參數(shù)按鍵可設(shè)定FBBUS-ASCII碼協(xié)議與MODBUS-RTU協(xié)議可選（MODBUS-RTU協(xié)議僅用于Modbus選項，接線方式與RS485相同）。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器的面板操作XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器的接線圖如圖3.10所示。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器顯示說明主顯示器（PV）：上電復(fù)位時，第一顯示表型“HnR”。正常工作時，顯示測量值PV；參數(shù)設(shè)定操作時，顯示被設(shè)定參數(shù)名或被設(shè)定參數(shù)當(dāng)前值。信號斷線時，顯示“brot”；信號超量程時，顯示“HoFL”。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器按鍵說明SET鍵：自動或手動工作狀態(tài)下，按SET鍵進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)。參數(shù)設(shè)定狀態(tài)下，按SET鍵確認(rèn)參數(shù)設(shè)定操作。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器操作說明給定值設(shè)置：單設(shè)定點（本機(jī)設(shè)定點）的SP設(shè)定操作。自動工作狀態(tài)下，按厶鍵和v鍵可修改給定值（SP），在副顯示屏顯示。上電復(fù)位后，將調(diào)出停電前的SP值作為上電后的初始SP值。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器時間程序給定t.SP：在時間程序給定工作狀態(tài)下，SP將按預(yù)先設(shè)定好的程序運行，鍵、鍵操作無效。上電復(fù)位時，具有SP跟蹤PV功能，即從時間程序曲線中最接近當(dāng)前PV值點開始程序運行。用時間程序控制程序啟動，在本機(jī)定值給定狀態(tài)下，同時按SET和鍵，將切換到時間程序控制運行并保持切換前后SP和MV不變。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器用時間程序控制停止，在時間程序給定控制狀態(tài)下，同時按SET和叉鍵，將切換到本機(jī)單值給定運行并保持切換前后SP和MV不變。時間程序給定和單值給定控制的切換是雙向無擾的。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器手動輸出操作：不論本機(jī)單值給定工作狀態(tài)，還是時間程序給定工作狀態(tài)，按A/M鍵均進(jìn)入手動工作狀態(tài)，可通過厶鍵和叉鍵直接修改MV值在副顯示屏顯示。在手動工作狀態(tài)下，按A/M鍵均回到原來自動工作狀態(tài)，手動/自動狀態(tài)的切換是控制輸出MV雙向無擾的。XMA5000系列通用PID調(diào)節(jié)器05思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖感謝觀看執(zhí)行器第四章過程控制儀表及裝置（第4版）01概述執(zhí)行器的種類及特點它們的特點及應(yīng)用場合如表4.1所示。概述電動執(zhí)行器的能源取用方便，動作靈敏，信號傳輸速度快，適用于遠(yuǎn)距離的信號傳送，便于與計算機(jī)配合使用。但電動執(zhí)行器一般不適用于防火防爆的場合，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格貴。氣動執(zhí)行器是以壓縮空氣作為動力能源的執(zhí)行器，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、輸出力大、成本較低、安裝維修方便和防火防爆等優(yōu)點，在過程控制中獲得廣泛的應(yīng)用。概述執(zhí)行器的構(gòu)成執(zhí)行器由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（又稱控制閥）兩部分組成。各類執(zhí)行器的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的種類和構(gòu)造大致相同，主要差別是執(zhí)行機(jī)構(gòu)不同。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均采用各種通用的控制閥，這對生產(chǎn)和使用都有利。概述執(zhí)行機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的推動裝置，它根據(jù)控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的推力，推動調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動作。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)推力的作用下，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一定的位移或轉(zhuǎn)角，直接調(diào)節(jié)流體的流量。概述執(zhí)行器的作用方式執(zhí)行器的執(zhí)行機(jī)構(gòu)有正作用式和反作用式兩種，控制閥有正裝和反裝兩種。因此，執(zhí)行器的作用方式可分為氣開和氣關(guān)兩種形式，實現(xiàn)氣動調(diào)節(jié)的氣開、氣關(guān)時，有四種組合方式。概述氣開閥隨著信號壓力的增加而開度增大，無信號時，氣開閥處于全關(guān)狀態(tài)；反之，氣關(guān)閥隨著信號壓力的增加而開度減小，無信號時，氣關(guān)閥處于全開狀態(tài)。對于一個控制系統(tǒng)，究竟選擇氣開作用方式還是氣關(guān)作用方式是由生產(chǎn)工藝要求來決定的。概述02執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動執(zhí)行器的推動部分，它按控制信號的大小產(chǎn)生相應(yīng)的輸出力，通過執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推桿，帶動控制閥的閥芯產(chǎn)生相應(yīng)的位移（或轉(zhuǎn)角）。執(zhí)行機(jī)構(gòu)電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)接收0~10mADC或4~20mADC信號的電動執(zhí)行器，都是以兩相異步伺服電動機(jī)為動力的位置伺服機(jī)構(gòu)，根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同。輸出方式有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，各種電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)成及工作原理完全相同，差別僅在于減速器不一樣。執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖4.4所示為電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的組成框圖，它由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩部分組成。執(zhí)行機(jī)構(gòu)伺服放大器的作用是綜合輸入信號和反饋信號，并將該結(jié)果信號加以放大，使之有足夠大的功率來控制伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動。根據(jù)綜合后結(jié)果信號的極性，放大器應(yīng)輸出相應(yīng)極性的信號，以控制電動機(jī)的正、反向旋轉(zhuǎn)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)03調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)是執(zhí)行器的調(diào)節(jié)部分，它與被控介質(zhì)直接接觸，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推動下，閥芯產(chǎn)生一定的位移（或轉(zhuǎn)角），改變閥芯與閥座間的流逋面積。從而達(dá)到調(diào)節(jié)被控介質(zhì)流量的目的。控制閥是一種主要調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，它安裝在工藝管道上，直接與被控介質(zhì)接觸，使用條件比較惡劣，它的好壞直接影響控制質(zhì)量。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和特點從流體力學(xué)的角度來看，控制閥是一個局部阻力可以變化的節(jié)流元件，由于閥芯在閥體內(nèi)移動，改變閥芯與閥座之間的流通面積。即改變閥的阻力系數(shù)，使被控介質(zhì)的流量相應(yīng)改變，從而達(dá)到調(diào)節(jié)工藝參數(shù)的目的。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制閥的流量系數(shù)反映控制閥的工作特性和結(jié)構(gòu)特征的參數(shù)有很多，如流量系數(shù)C、公稱直徑D、閥座直徑小、閥芯行程工、流量特性、公稱壓力P和薄膜有效面積等。在這些參數(shù)中，流量系數(shù)C具有特別重要的意義，因為C的大小直接反映了控制閥的容量。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制閥的尺寸通常用公稱直徑D和閥座直徑d來表示。主要依據(jù)計算出的流通能力C來進(jìn)行選擇，各種尺寸控制閥的C值如表4.3所示。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制閥的可調(diào)比理想可調(diào)比：理想可調(diào)比等于最大流通能力與最小流通能力之比，它反映了控制閥調(diào)節(jié)能力的大小，是由結(jié)構(gòu)設(shè)計決定的。實際可調(diào)比：控制閥在實際工作時，總與管路系統(tǒng)相串聯(lián)或與旁路閥相并聯(lián)，隨著管路系統(tǒng)的阻力變化或旁路閥開啟程度的不同，控制閥的可調(diào)比也發(fā)生相應(yīng)的變化，此時的可調(diào)比就稱為實際可調(diào)比。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)綜上所述，串聯(lián)或并聯(lián)管道都將使實際可調(diào)比下降，所以在選擇控制閥和組成系統(tǒng)時不應(yīng)使S值太小，要盡量避免打開并聯(lián)旁路閥，以保證控制閥有足夠的可調(diào)比。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)控制閥的流量特性從過程控制的角度來看，流量特性是控制閥的主要特性，它對整個過程控制系統(tǒng)的品質(zhì)有很大影響?？刂葡到y(tǒng)工作不正常，往往是由控制閥的特性特別是流量特性選擇不合適，或者是閥芯在使用中受腐蝕、磨損使特性變壞引起的。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)當(dāng)控制閥兩端壓差不變時，流量特性只與閥芯形狀有關(guān)，這時的流量特性就是控制閥生產(chǎn)廠家提供的特性，稱為理想流量特性或固有流量特性。而控制閥在現(xiàn)場工作時，兩端壓差是不可能固定不變的，因此，流量特性也要發(fā)生變化，把控制閥在實際工作中所具有的流量特性稱為工作流量特性或安裝流量特性。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)04閥門定位器閥門定位器是與氣動執(zhí)行器配套使用的。它接收控制器的輸出信號，用它的輸出信號去控制控制閥動作。顧名思義，閥門定位器的功能是使控制閥按控制器的輸出信號實現(xiàn)正確的定位作用。工業(yè)企業(yè)中自動控制系統(tǒng)的執(zhí)行器大都采用氣動執(zhí)行器，其閥桿的位移是由薄膜上的氣壓推力與彈簧反作用力平衡來確定的。閥門定位器氣動閥門定位器閥門定位器與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的連接如圖4.15所示。閥門定位器電/氣閥門定位器如圖4.17所示為氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)與電/氣閥門定位器配用框圖。閥門定位器由圖4.17可以看出，電/氣閥門定位器與氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套使用時，具有機(jī)械反饋部分。電/氣閥門定位器將來自控制器或其他單元的4~20mADC電流信號轉(zhuǎn)換成氣壓信號去驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時，從閥桿的位移取得反饋信號，構(gòu)成具有閥位移負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，因而不僅改善了執(zhí)行器的靜態(tài)特性。閥門定位器05執(zhí)行器的選擇執(zhí)行器結(jié)構(gòu)形式的選擇在工業(yè)生產(chǎn)中，被控介質(zhì)的特性是千差萬別的。有的屬于高壓，有的屬于高黏度，有的具有腐蝕作用。流體的流動狀態(tài)也各不相同，有的被控介質(zhì)流量很小，有的流量很大，有的是分流，有的是合流。執(zhí)行器的選擇因此，必須適當(dāng)?shù)剡x擇執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)形式去滿足不同的生產(chǎn)過程控制要求。首先應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝要求選擇控制閥的結(jié)構(gòu)形式，然后選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式。執(zhí)行器的選擇控制閥流量特性的選擇目前，控制閥的流量特性有直線、等百分比、快開和拋物線四種。拋物線流量特性介于直線與等百分比特性之間，一般用等百分比流量特性來代替拋物線流量特性。這樣，控制閥的流量特性在生產(chǎn)中常用的是直線、等百分比和快開三種。而快開特性主要用于兩位式控制及程序控制中執(zhí)行器的選擇因此，在選擇控制閥流量特性時通常是指如何合理選擇直線和等百分比流量特性。控制閥流量特性的選擇有數(shù)學(xué)分析法和經(jīng)驗法。前者還在研究中，目前較多采用經(jīng)驗法。執(zhí)行器的選擇控制閥口徑的選擇控制閥的口徑選擇對控制系統(tǒng)的正常運行影響很大。若控制閥口徑選擇過小，當(dāng)系統(tǒng)受到較大擾動時，控制閥即使運行在全開狀態(tài)，也會使系統(tǒng)出現(xiàn)暫時失控現(xiàn)象。執(zhí)行器的選擇若口徑選擇過大，運行中閥門會經(jīng)常處于小開度狀態(tài)，容易造成流體對閥芯和閥座的頻繁沖蝕，甚至使控制閥失靈。因此，對控制閥口徑的選擇應(yīng)該給予充分的重視。控制閥口徑的大小取決于流通能力C。C值的大小取決于閥門全開時的最大流量和壓差的數(shù)值。執(zhí)行器的選擇06氣動薄膜控制閥性能測試氣動薄膜控制閥主要技術(shù)指標(biāo)氣動執(zhí)行器的主要技術(shù)指標(biāo)有非線性偏差、正反行程變差、靈敏限、始點偏差、終點偏差、全行程偏差、流通能力誤差、流量特性誤差、薄膜氣室或汽缸的氣密性、控制閥的密封性、閥座關(guān)閉時允許的泄漏量等。氣動薄膜控制閥性能測試氣動薄膜控制閥的主要技術(shù)指標(biāo)如表4.5所示。氣動薄膜控制閥性能測試技術(shù)指標(biāo)的測試方法非線性偏差：測試裝置如圖4.19所示。氣動薄膜控制閥性能測試07執(zhí)行器的安裝與維護(hù)執(zhí)行器的安裝旁路組合的形式較多，現(xiàn)舉常用的四種方案進(jìn)行比較，如圖4.21所示。執(zhí)行器的安裝與維護(hù)執(zhí)行器的維護(hù)執(zhí)行器的正常工作與維護(hù)、檢修有很大關(guān)系。日常維護(hù)工作主要是觀察閥的工作狀態(tài)，使填料密封部分保持良好的潤滑狀態(tài)。定期檢修能夠及時發(fā)現(xiàn)問題。執(zhí)行器的安裝與維護(hù)閥體內(nèi)壁閥座當(dāng)控制閥用于高壓差和腐蝕性介質(zhì)的場合時，閥體內(nèi)壁、隔膜閥的隔膜經(jīng)常受到介質(zhì)的沖擊和腐蝕，必須重點檢查耐壓、耐腐蝕的情況?？刂崎y在工作時，因介質(zhì)滲入，固定閥座用的螺紋內(nèi)表面易受腐蝕而使閥座松弛，檢查時應(yīng)予以注意。執(zhí)行器的安裝與維護(hù)閥芯閥芯是控制閥工作時的活動部分，受介質(zhì)的沖擊最為嚴(yán)重。膜片和“O”形密封圈檢查執(zhí)行機(jī)構(gòu)的膜片和“O”形密封圈是否有老化或斷裂損壞情況。執(zhí)行器的安裝與維護(hù)密封填料檢查聚四氟乙烯填料是否老化，檢查配合面是否損壞。執(zhí)行器的安裝與維護(hù)07思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖感謝觀看輔助儀表第五章過程控制儀表及裝置（第4版）01安全柵齊納式安全柵：齊納式安全柵的工作原理齊納式安全柵是基于齊納二極管（又稱穩(wěn)壓管）反向擊穿特性工作的。由限壓電路、限流電路和熔斷器三部分組成。安全柵其原理電路如圖5.1所示。安全柵統(tǒng)正常工作時，安全側(cè)電壓U低于齊納二極管的擊穿電壓U，齊納二極管截止，安全柵不影響正常的工作電流。但現(xiàn)場發(fā)生事故時，如短路，利用電阻R進(jìn)行限流，避免進(jìn)入危險場所的電流過大。安全柵齊納式安全柵的優(yōu)點是采用的器件非常少，體積小，價格便宜。缺點是必須本安接地，且接地電阻必須小于1Ω。危險側(cè)本安儀表必須是隔離型的；齊納式安全柵對供電電源電壓響應(yīng)非常大，電源電壓的波動可能會引起齊納二極管的電流泄漏，從而引起信號的誤差或者發(fā)出錯誤電平，嚴(yán)重時會使熔斷器快速燒斷。安全柵齊納式安全柵的應(yīng)用用齊納式安全柵組成安全火花防爆系統(tǒng)時，一定要注意安全柵和儀表是否能夠配套使用，對安全柵和儀表有沒有什么特殊的要求。安全柵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、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（限能器）限制進(jìn)入危險場所的能量。變壓器隔離式安全柵分為檢測端安全柵（輸入式安全柵）和操作端安全柵（輸出式安全柵）兩種。安全柵變壓器隔離式安全柵的工作原理檢測端安全柵：檢測端安全柵一方面為現(xiàn)場兩線制變送器進(jìn)行隔離供電。另一方面將現(xiàn)場變送器送來的4~20mADC信號按1：1轉(zhuǎn)換成與之隔離的4~20mADC信號或1~5VDC信號送給安全側(cè)指示儀表或調(diào)節(jié)儀表等。安全柵其原理框圖如圖5.5所示。安全柵隔離式操作端安全柵原理框圖如圖5.6所示。安全柵變壓器隔離式安全柵的應(yīng)用：安全火花型單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖5.7所示。安全柵02信號分配器信號分配器主要是將一路輸入轉(zhuǎn)換成兩路或多路輸出，實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換、分配和隔離等功能。因具體使用要求不同，其功能不盡相同。有的信號分配器還可對多路信號進(jìn)行處理。信號分配器圖5.8是一種信號分配器原理圖。信號分配器它將4~20mADC輸入信號經(jīng)250Ω的精密電阻轉(zhuǎn)換為兩路以上1~5VDC信號輸出。其中A端為輸入，B端和C端為輸出，D端作為輸入信號和輸出信號的公共負(fù)端。它最多處理5路輸入信號，常用于盤裝儀表的信號連接及配線。信號分配器有時會遇到一個信號向兩個設(shè)備（如顯示儀表和控制儀表）同時輸送信號的情況，若這兩個設(shè)備不共地，就有可能在兩個設(shè)備之間產(chǎn)生干擾，甚至使儀表不能工作。針對此類情況必須使用隔離式信號分配器。信號分配器圖5.9是隔離式信號分配器的一個應(yīng)用例子。信號分配器03變頻器變頻器即變頻調(diào)速器，是通過改變電動機(jī)電源的頻率來調(diào)整電動機(jī)轉(zhuǎn)速的。變頻調(diào)速器是20世紀(jì)80年代開始使用并迅速發(fā)展起來的，目前已應(yīng)用到各個生產(chǎn)領(lǐng)域。變頻器在自動化領(lǐng)域，變頻調(diào)速器可以作為系統(tǒng)的執(zhí)行部件，接收來自控制器的控制信號。并根據(jù)控制信號的大小改變輸出電源的頻率來調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速；也可作為系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)部件，單獨完成系統(tǒng)的調(diào)節(jié)和控制工作。變頻器變頻調(diào)速器的結(jié)構(gòu)框圖如圖5.10所示。變頻器電源輸入回路將輸入的電源信號進(jìn)行整流變成直流信號，然后由逆變電路根據(jù)主控電路發(fā)來的控制命令，將整流后的直流電源信號調(diào)制成某種頻率的交流電源信號輸出給電動機(jī)。輸出頻率可在0~50Hz之間變化。電源頻率降低，電源電壓也隨之降低，使得電動機(jī)的瞬時功率下降，從而減少了電源消耗。變頻器主控電路以CPU為核心，接收從鍵盤或輸入控制端來的給定頻率值的控制信號以及從傳感器來的運行參數(shù)，進(jìn)行必要的運算，輸出SPWM波的調(diào)制信號至逆變器的驅(qū)動電路，使逆變器按要求工作。同時把需要顯示的信號送顯示器，把用戶通過功能預(yù)置所要求的狀態(tài)信息送輸出控制電路。變頻器下面以三菱FR-D700變頻器（如圖5.11所示）為例說明變頻器接線回路、操作面板和參數(shù)設(shè)置。變頻器04電源箱及電源分配器電源箱電源箱是為電動單元組合儀表集中供電的穩(wěn)壓電源裝置，作用是將220V的交流電轉(zhuǎn)換為24V的直流電。下面以DFY型電源箱為例說明其工作原理。電源箱及電源分配器DFY型電源箱有過壓、欠壓、過載和短路保護(hù)等功能。當(dāng)接有備用電源時，若出現(xiàn)過壓或欠壓故障，DFY型電源箱會立即切斷本電源，并把備用電源自動接上，保證儀表正常供電，同時有報警信號輸出。當(dāng)出現(xiàn)短路故障時，DFY電源箱切斷電源輸出并發(fā)出報警，此時不會接上備用電源。待短路故障排除后，無須人工干預(yù)，自動恢復(fù)正常電壓輸出，對儀表系統(tǒng)繼續(xù)供電。電源箱及電源分配器DFY型電源箱原理框圖如圖5.17所示。電源箱及電源分配器主要由電源變壓器、整流濾波器、穩(wěn)壓電路和保護(hù)電路等組成。其中，采樣電路、比較放大電路和調(diào)整元件構(gòu)成穩(wěn)壓電路。電源箱及電源分配器工作原理是220VAC電壓經(jīng)變壓器降壓后由整流濾波器將其轉(zhuǎn)換為直流電。穩(wěn)壓電路通過采樣電路取出輸出電壓的一部分和基準(zhǔn)電壓相比較，其差值經(jīng)放大后去控制調(diào)整元件，使輸出電壓保持穩(wěn)定。電源箱及電源分配器電源分配器圖5.18所示為10回路電源分配器原理圖。電源箱及電源分配器現(xiàn)場總線儀表電源普通的直流電源不能直接給現(xiàn)場總線儀表供電。因為直接連接會使數(shù)字通信信號通過直流電源而短路，為此，應(yīng)在電源與現(xiàn)場總線之間接入一電感線圈。電源箱及電源分配器考慮到電感與終端器的電容可能形成振蕩電路，因此要串聯(lián)一個電阻，用電阻與電感串聯(lián)形成無源電源阻抗器。無源電源阻抗器在使用中有一個很大的缺點，就是儀表的靜態(tài)電流（直流）在50Ω電阻上將引起一個高熱量消耗，更壞的情況是引起電源電壓降低，而有源電源阻抗器能較好地解決這一問題。電源箱及電源分配器PSI302的組成框圖如圖5.19所示。電源箱及電源分配器現(xiàn)場總線儀表與PS302的連接如圖5.20所示。電源箱及電源分配器現(xiàn)場總線終端器（BI302）。在傳輸線路中，當(dāng)傳輸介質(zhì)在某點特征阻抗發(fā)生變化時，信號的一部分能量會在此被反射，另一部分能量會透過此點，如圖5.21所示。電源箱及電源分配器Smar公司的BT302是一個為工業(yè)用戶應(yīng)用而設(shè)計的特殊終端器，它完全遵守FF標(biāo)準(zhǔn)，并符合本質(zhì)安全防爆標(biāo)準(zhǔn)，可以使用在安全和危險區(qū)域。BT302的構(gòu)成極其簡單，由一個RC電路組成，用100Ω的電阻和1μF的電容相串聯(lián)。它使用高精度元件，以免因溫度變化而引起漂移。電源箱及電源分配器05思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖感謝觀看集散控制系統(tǒng)第六章過程控制儀表及裝置（第4版）01概述集散控制系統(tǒng)的基本概念分散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem，DCS）又稱集中分散控制系統(tǒng)。簡稱集散控制系統(tǒng)，是一種集計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)和CRT技術(shù)為一體的新型控制系統(tǒng)。概述集散控制系統(tǒng)通過控制站對工藝過程各部分進(jìn)行分散控制，通過操作站對整個工藝過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作和管理。它采用分層多級、合作自治的結(jié)構(gòu)形式，體現(xiàn)了控制分散、危險分散，而操作、管理集中的基本設(shè)計思想。目前，在石油、化工、冶金、電力、制藥等行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用。概述集散控制系統(tǒng)的特點集散控制系統(tǒng)采用層次化體系結(jié)構(gòu)：集散控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分為四個層次，如圖6.1所示。概述直接控制級直接控制級直接與現(xiàn)場各類設(shè)備（如變送器、執(zhí)行器等）相連，對所連接的裝置實施監(jiān)測和控制；同時，它還向上傳遞裝置的特性數(shù)據(jù)和采集到的實時數(shù)據(jù)，并接收上一層發(fā)來的管理信息。過程管理級這一級主要有操作站、工程師站和監(jiān)控計算機(jī)。過程管理級監(jiān)視各站的所有信息，功能包括集中顯示和操作、控制回路組態(tài)、參數(shù)修改和優(yōu)化過程處理等。概述生產(chǎn)管理級經(jīng)營管理級生產(chǎn)管理級也稱產(chǎn)品管理級。這是集散控制系統(tǒng)的最高級，與辦公自動化系統(tǒng)相連接，可實施全集團(tuán)公司的綜合性經(jīng)營管理和決策。概述集散控制系統(tǒng)具有多樣化的控制功能集散控制系統(tǒng)的現(xiàn)場控制站，一般都具有多種運算控制算法及其他數(shù)學(xué)和邏輯功能。集散控制系統(tǒng)操作簡便，系統(tǒng)擴(kuò)展靈活集散控制系統(tǒng)具有功能強(qiáng)大且操作靈活方便的人機(jī)接口，操作員通過CRT和功能鍵可以對過程進(jìn)行集中監(jiān)視和操作。概述集散控制系統(tǒng)的可靠性高，維護(hù)方便集散控制系統(tǒng)的控制分散，因而局部故障的影響面小，并且在設(shè)計制造時已考慮到元器件的選擇，采用冗余技術(shù)、故障診斷、故障隔離等措施，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。集散控制系統(tǒng)采用局部網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)通過高速數(shù)據(jù)通信總線，把檢測、操作、監(jiān)視和管理等部分有機(jī)地連接成一個整體，進(jìn)行集中顯示和操作，使系統(tǒng)操作和組態(tài)更為方便。概述集散控制系統(tǒng)配備有不同模式的通信接口，可方便地與其他計算機(jī)連接，組成工廠自動化綜合控制和管理系統(tǒng)。隨著DCS向開放式系統(tǒng)發(fā)展，符合開放式系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的各制造廠商的產(chǎn)品可以相互連接與通信，并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，第三方的應(yīng)用軟件也能應(yīng)用于系統(tǒng)中，從而使DCS的功能更加強(qiáng)大。概述集散控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢隨著集散控制系統(tǒng)的發(fā)展及其在工業(yè)控制領(lǐng)域越來越多的應(yīng)用，集散控制系統(tǒng)充分表現(xiàn)出比模擬控制儀表更優(yōu)越的性能。但是，目前廣泛使用的傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)，用于對工業(yè)生產(chǎn)過程實施監(jiān)視、控制的過程監(jiān)控站仍然是集中式的；現(xiàn)場信號的檢測、傳輸和控制與常規(guī)模擬儀表相同，即通過傳感器或變送器檢測信號。概述并將其轉(zhuǎn)換成4~20mA信號以模擬方式傳輸?shù)郊⒖刂葡到y(tǒng)。這種方式精度低、動態(tài)補(bǔ)償能力差、無自診斷功能。同時，各集散控制系統(tǒng)制造廠商開發(fā)和使用各自的專用平臺，使得不同集散控制系統(tǒng)制造廠商的產(chǎn)品之間相互不兼容，互換性差。概述向開放式系統(tǒng)發(fā)展采用智能儀表，使控制功能下移對于傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)，不同制造廠商的產(chǎn)品不兼容。在集散控制系統(tǒng)中，廣泛采用智能儀表、遠(yuǎn)程I/O和現(xiàn)場總線等，使現(xiàn)場測控功能進(jìn)一步下移，實現(xiàn)真正的分散控制。概述集散控制系統(tǒng)與PLC功能相互融合傳統(tǒng)的集散控制系統(tǒng)主要用于連續(xù)過程控制中，而PLC則常用于邏輯控制、順序控制中。在實際應(yīng)用時，有些較大的、復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)既需要連續(xù)過程控制功能，也需要邏輯和順序控制功能。現(xiàn)場總線集成于集散控制系統(tǒng)現(xiàn)場總線的出現(xiàn)促進(jìn)了現(xiàn)場設(shè)備向數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并且使現(xiàn)場儀表的控制功能更加強(qiáng)大。概述01現(xiàn)場總線集成于集散控制系統(tǒng)有以下三種方式現(xiàn)場總線與集散控制系統(tǒng)I/O總線上的集成。03現(xiàn)場總線通過網(wǎng)關(guān)與集散控制系統(tǒng)并行集成。02現(xiàn)場總線與集散控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)層的集成。概述集散控制系統(tǒng)將采用智能化儀表和現(xiàn)場總線技術(shù)，從而徹底實現(xiàn)分散控制；OPC標(biāo)準(zhǔn)的出現(xiàn)將解決控制系統(tǒng)的共享問題，使不同系統(tǒng)間的集成更加方便?；赑C的解決方案將使控制系統(tǒng)更具開放性；Internet在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，將使數(shù)據(jù)訪問更加方便。概述02JX-300XPDCSJX-300XP控制系統(tǒng)由工程師站、操作員站、控制站、過程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。工程師站是為專業(yè)工程技術(shù)人員設(shè)計的，內(nèi)裝有相應(yīng)的組態(tài)乎臺和系統(tǒng)維護(hù)工具。通過系統(tǒng)組態(tài)平臺生成適合于生產(chǎn)工藝要求的應(yīng)用系統(tǒng)，具體功能包括：系統(tǒng)生成、數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)定義、操作組態(tài)、流程圖畫面組態(tài)、報表程序編制等。使用系統(tǒng)的維護(hù)工具軟件可實現(xiàn)過程控制網(wǎng)絡(luò)調(diào)試、故障診斷、信號調(diào)校等。JX-300XPDCS操作員站是由工業(yè)PC、CRT、鍵盤、鼠標(biāo)、打印機(jī)（可選）等組成的人機(jī)系統(tǒng)，是操作人員完成過程監(jiān)控管理任務(wù)的環(huán)境。高性能工控機(jī)、卓越的流程圖機(jī)能、多窗口畫面顯示功能可以方便地實現(xiàn)生產(chǎn)過程信息的集中顯示、集中操作和集中管理。JX-300XPDCS控制站是系統(tǒng)中直接與現(xiàn)場打交道的輸入/輸出（I/O）處理單元，完成整個工業(yè)過程的實時監(jiān)控功能?？刂普究扇哂嗯渲茫`活、合理。在同一系統(tǒng)中，任何信號均可按冗余或不冗余連接。對于系統(tǒng)中重要的公用部件，如主控制卡、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和電源箱等，一般采用100%冗余。JX-300XPDCSJX-300XP控制系統(tǒng)采用三層通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖6.2所示。JX-300XPDCS現(xiàn)場控制站（FCS）現(xiàn)場控制站的功能：現(xiàn)場控制站是系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和過程控制的重要站點，一般安裝在靠近現(xiàn)場的地方，以消除長距離傳輸存在的干擾。主要完成數(shù)據(jù)采集、工程單位變換、控制和聯(lián)鎖算法、控制輸出、通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)和診斷結(jié)果傳送到系統(tǒng)服務(wù)器等功能。JX-300XPDCS現(xiàn)場控制站的構(gòu)成JX-300XP控制系統(tǒng)控制站內(nèi)部以機(jī)籠為單位。機(jī)籠固定在機(jī)柜的多層機(jī)架上，每只機(jī)柜最多配置5只機(jī)籠：1只電源箱機(jī)籠和4只卡件機(jī)籠（可配置控制站各類卡件）。卡件機(jī)籠根據(jù)內(nèi)部所插卡件的型號不同分為兩類：主控機(jī)籠（配置主控制卡）和IO機(jī)籠（不配置主控制卡）。JX-300XPDCS主控制卡必須插在機(jī)籠最左端的兩個槽位。在一個控制站內(nèi)，主控制卡通過SBUS網(wǎng)絡(luò)可以掛接8個I/O或遠(yuǎn)程I/O單元（即8個機(jī)籠），8個機(jī)籠必須安裝在兩個或者兩個以上的機(jī)柜內(nèi)。主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保證實時過程控制的完整性。主控制卡采用高度模件化結(jié)構(gòu)，用簡單的配置方法實現(xiàn)復(fù)雜的過程控制。JX-300XPDCS操作員站（OPS）：操作員站的功能操作員站顯示并記錄來自各控制單元的過程數(shù)據(jù)，是操作人員與生產(chǎn)過程的操作接口。通過人機(jī)接口，實現(xiàn)適當(dāng)?shù)男畔⑻幚砗图械纳a(chǎn)過程操作。JX-300XPDCS操作員站的結(jié)構(gòu)組成操作員站的硬件組成包括：工控PC（IPC）、彩色顯示器、鼠標(biāo)、鍵盤、SCnetII網(wǎng)卡、專用操作員鍵盤（可選）、操作臺、打印機(jī)等。工程師站硬件配置與操作員站硬件配置基本一致，無特殊要求，它們的區(qū)別僅在于系統(tǒng)軟件的配置不同，工程師站除了安裝有操作、監(jiān)視等基本功能的軟件外，還裝有相應(yīng)的系統(tǒng)組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)等應(yīng)用工具軟件。JX-300XPDCSIPC的背部朝后，以便接線，如圖6.10所示。JX-300XPDCS過程控制網(wǎng)絡(luò)（SCnetII網(wǎng)絡(luò)）JX-300XP系統(tǒng)采用雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)SCnetII作為其過程控制網(wǎng)絡(luò)。它直接連接系統(tǒng)的控制站、操作站、工程師站、通信接口單元等，是傳送過程控制實時信息的通道，具有很高的實時性和可靠性，通過掛接網(wǎng)橋，SCnetII可以與上層的信息管理網(wǎng)或其他廠家設(shè)備連接。JX-300XPDCS各節(jié)點的通信接口均采用了專用的以太網(wǎng)控制器，數(shù)據(jù)傳輸遵循TCP/IP和UDP/IP協(xié)議。在其中任意一條通信線發(fā)生故障的情況下，另一條信息通道將負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的通信任務(wù)，使通信仍然暢通，通信網(wǎng)絡(luò)仍保持正常的數(shù)據(jù)傳輸。JX-300XPDCSSCnetII網(wǎng)絡(luò)采用雙重化冗余結(jié)構(gòu)，如圖6.11所示。JX-300XPDCS對于數(shù)據(jù)傳輸，除專用控制器所具有的循環(huán)冗余校驗、命令/響應(yīng)超時檢查、載波丟失檢查、沖突檢測及自動重發(fā)等功能外。應(yīng)用層軟件還提供路由控制、流量控制、差錯控制、自動重發(fā)（對于物理層無法檢測的數(shù)據(jù)丟失）、報文傳輸時間順序檢查等功能，保證了網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)特性，使響應(yīng)時間小于1s。JX-300XPDCSJX-300XPDCS的軟件系統(tǒng)JX-300XPDCS軟件包可分成兩大部分，一部分為系統(tǒng)組態(tài)軟件，包括用戶組態(tài)軟件（SCSecurity）、系統(tǒng)組態(tài)軟件（SCKey）圖形化編程軟件（SCControl、語言編程軟件（SCLang）流程圖制作軟件（SCDrawEx）、報表制作軟件（SCFormEx）、二次計算組態(tài)軟件（SCTask）、ModBus協(xié)議外部數(shù)據(jù)組態(tài)軟件（AdvMBLink）等。JX-300XPDCS系統(tǒng)運行監(jiān)控軟件構(gòu)架如圖6.12所示。JX-300XPDCS系統(tǒng)組態(tài)軟件通常安裝在工程師站，各功能軟件之間通過對象鏈接與嵌入技術(shù)，動態(tài)地實現(xiàn)模塊間各種數(shù)據(jù)、信息的通信、控制和管理。這部分軟件以SCKey系統(tǒng)組態(tài)軟件為核心，各模塊彼此配合，相互協(xié)調(diào)，共同構(gòu)成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組態(tài)的軟件平臺。JX-300XPDCS系統(tǒng)組態(tài)軟件構(gòu)架如圖6.13所示。JX-300XPDCS03DCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)方法系統(tǒng)組態(tài)是指集散控制系統(tǒng)實際應(yīng)用于生產(chǎn)過程控制時，需要根據(jù)設(shè)計要求，預(yù)先將硬件設(shè)備和各種軟件功能模塊組織起來，以使系統(tǒng)按特定的狀態(tài)運行。具體來講，就是用集散控制系統(tǒng)所提供的功能模塊、組態(tài)軟件以及組態(tài)語言，組成所需要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和操作畫面，完成所需要的功能。DCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)方法此處以JX-300XPDCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)為例，介紹基于組態(tài)軟件的工業(yè)控制系統(tǒng)的一般組建過程，如圖6.14所示。DCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)方法總體信息設(shè)置：DCS系統(tǒng)架構(gòu)如圖6.15所示。DCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)方法操作站組態(tài)：操作站組態(tài)采用樹形結(jié)構(gòu)，如圖6.27所示。DCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)方法編譯、下載、傳送編譯主要進(jìn)行位號處理、邏輯檢查，把組態(tài)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為操作站數(shù)據(jù)和控制站數(shù)據(jù)；編譯時除了調(diào)用系統(tǒng)組態(tài)部分的編譯程序。還將調(diào)用流程圖、報表、語言編程和圖形編程部分的編譯程序，只有在編譯結(jié)果正確的情況下，才能進(jìn)行數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)傳送和數(shù)據(jù)下載。DCS應(yīng)用系統(tǒng)組態(tài)方法04思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖思維導(dǎo)圖感謝觀看智能式現(xiàn)場儀表第七章過程控制儀表及裝置（第4版）01現(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展自1983年Honeywell公司推出智能化現(xiàn)場儀表ST3000100系列變送器后。全世界越來越多的廠商都相繼推出各具特色的智能儀表。為解決開放性資源的共享問題，從用戶到廠商都強(qiáng)烈要求形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這促進(jìn)了現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展?，F(xiàn)場總線技術(shù)目前，有影響力的現(xiàn)場總線技術(shù)包括基金會現(xiàn)場總線、LonWorks、ProfiBus、CAN、HART等，除HART外均為全數(shù)字化現(xiàn)場總線協(xié)議。從現(xiàn)場總線技術(shù)的形成來看，它是控制、計算機(jī)、通信、網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)發(fā)展的必然結(jié)果，而智能儀表為現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線技術(shù)全數(shù)字化意味著取消模擬信號的傳送方式，要求每一個現(xiàn)場設(shè)備都具有智能及數(shù)字通信能力，使操作人員或其他設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行器等）能向現(xiàn)場發(fā)送指令。同時也能實時地得到現(xiàn)場設(shè)備各方面的情況（如測量值、環(huán)境參數(shù)、設(shè)備運行情況、設(shè)備校準(zhǔn)與自診斷情況、報警信息、故障數(shù)據(jù)等〉此外，原來由主控制器完成的控制運算也分散到了各個現(xiàn)場設(shè)備上，大大提高了系統(tǒng)的可靠性和靈活性?，F(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線技術(shù)的關(guān)鍵在于系統(tǒng)的開放性，強(qiáng)調(diào)對標(biāo)準(zhǔn)的共識與遵從，打破了傳統(tǒng)生產(chǎn)廠商各自標(biāo)準(zhǔn)獨立的局面，保證了來自不同廠商的產(chǎn)品可以集成到同一個現(xiàn)場總線系統(tǒng)中，并且可以通過網(wǎng)關(guān)與其他系統(tǒng)共享資源。目前，一方面現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)正處在完善和發(fā)展階段，另一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的基于4~20mA的模擬設(shè)備還在廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制各個領(lǐng)域，因此，立即全數(shù)字化是不現(xiàn)實的?，F(xiàn)場總線技術(shù)HART協(xié)議HART協(xié)議簡介：可尋址遠(yuǎn)程傳感器高速通信（HighwayAddressableRemoteTransducer，HART）開放通信協(xié)議。是美國Rosemount公司于1985年推出的一種用于現(xiàn)場智能儀表和控制室設(shè)備之間的通信協(xié)議JHART裝置提供具有相對低的帶寬和適度響應(yīng)時間的通信，經(jīng)過30多年的發(fā)展，HART技術(shù)己經(jīng)十分成熟，并已成為全球智能儀表的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)場總線技術(shù)HART協(xié)議采用基于Bell202標(biāo)準(zhǔn)的FSK頻移鍵控信號，在低頻的4~20mA模擬信號上疊加幅度為0.5mA的音頻數(shù)字信號進(jìn)行雙向數(shù)字通信。數(shù)據(jù)傳輸速率為1.2Mbits。由于FSK信號的平均值為0，故不影響傳送給控制系統(tǒng)模擬信號的大小，保證了與現(xiàn)有模擬系統(tǒng)的兼容性?，F(xiàn)場總線技術(shù)現(xiàn)場總線協(xié)議現(xiàn)場總線是用于過程控制現(xiàn)場儀表與控制室之間的一個標(biāo)準(zhǔn)的、開放的、雙向的多站數(shù)字通信系統(tǒng)。隨著計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、集成電路技術(shù)的發(fā)展，以全數(shù)字式現(xiàn)場總線（FieldBus）為代表的互連規(guī)范，正在迅猛發(fā)展和擴(kuò)大?，F(xiàn)場總線技術(shù)采用現(xiàn)場總線可以使控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單。系統(tǒng)安裝費用減少且易于維護(hù)；用戶可以自由選擇不同廠商、不同品牌的現(xiàn)場設(shè)備，以達(dá)到最佳的系統(tǒng)集成，基于上述一系列的優(yōu)點，現(xiàn)場總線技術(shù)正越來越受到人們的重視?，F(xiàn)場總線技術(shù)由于現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)未能建立，目前現(xiàn)場總線的種類較多。工業(yè)上常用的現(xiàn)場總線有基金會現(xiàn)場總線FF、LonWorks、ProfiBus和CAN等。現(xiàn)場總線技術(shù)02智能式差壓變送器EJA智能式差壓變送器1994年日本橫河電機(jī)公司推出了EJA智能式差壓變送器，其外形如圖7.3所示。智能式差壓變送器1998年年初又在此基礎(chǔ)上推出了改進(jìn)型EJA×XXA系列智能式差壓變送器。兩個系列的變送器結(jié)構(gòu)原理是一樣的，只是后者的性能比前者有了較大的提高。智能式差壓變送器構(gòu)成原理：EJA智能式差壓變送器原理框圖如圖7.4所示。智能式差壓變送器3051智能式差壓變送器羅斯蒙特3051智能式差壓變送器是由美國艾默生公司生產(chǎn)的，其外形如圖7.10所示。智能式差壓變送器3051智能式差壓變送器的組成3051智能式差壓變送器的主要組件是傳感器模塊和電子裝置外殼。傳感器模塊包含充油傳感器系統(tǒng)（隔膜、充油系統(tǒng)和傳感器）和傳感器電子裝置。傳感器電子裝置安裝在傳感器模塊內(nèi)，包括溫度傳感器（RTD）、存儲器以及電容/數(shù)字轉(zhuǎn)換器（C/D轉(zhuǎn)換器）。智能式差壓變送器3051智能式差壓變送器的組成框圖如圖7.11所示。智能式差壓變送器當(dāng)壓力施加在隔膜上時，油使中央膜發(fā)生偏斜，從而改變電容。此電容信號在C/D轉(zhuǎn)換器中被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。然后，微處理器從熱電阻溫度傳感器獲取信號，并由C/D轉(zhuǎn)換器計算變送器的正確輸出。隨后，此信號被發(fā)送給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器把信號轉(zhuǎn)回模擬信號，并把HART信號疊加在4~20mA輸出上。智能式差壓變送器ST3000智能式差壓變送器ST3000智能式差壓變送器由美國Honeywell公司開發(fā)，其外形如圖7.15所示。智能式差壓變送器它是帶微處理器的智能式差壓變送器，具有優(yōu)良的性能和出色的穩(wěn)定性。它能測量氣體、液體和蒸氣的流量、壓力和液位。對于被測量的差壓輸出4~20mA模擬量信號和數(shù)字量信號。智能式差壓變送器LSII-PA智能式差壓變送器LSII-PA智能式差壓變送器是由蘭州煉油化工儀表廠引進(jìn)西門子公司技術(shù)開發(fā)的，外形如圖7.18所示。智能式差壓變送器將圓蓋用螺釘分別固定在變送器的前面和后面，其中，前蓋安裝一個觀察玻璃窗，以便在數(shù)字表頭上直接讀取所測得的數(shù)值。電氣接線盒的入口既可以安裝在左側(cè)，也可以安裝在右側(cè)，方便現(xiàn)場接線。智能式差壓變送器既可以使用三個輸入鍵進(jìn)行本地編程，又可以通過ProfiBus接口進(jìn)行遠(yuǎn)程編程。對于特殊應(yīng)用場合的參數(shù)可通過ProfiBus-PA接口獲取；符合本安和隔爆類型要求的變送器，可以安裝在有潛在爆炸危險的區(qū)域內(nèi)。智能式差壓變送器03智能式溫度變送器智能式溫度變送器的特點智能式溫度變送器有采用HART協(xié)議通信方式的，也有采用現(xiàn)場總線通信方式的。前者技術(shù)比較成熟，產(chǎn)品的種類也比較多；后者的產(chǎn)品近幾年才問世，國內(nèi)尚處于研究開發(fā)階段。智能式溫度變送器通常來說，智能式溫度變送器具有如下特點。02使用方便靈活。通過上位機(jī)或手持終端可以對智能式溫度變送器所連接的傳感器的類型、規(guī)格以及量程進(jìn)行任意組態(tài)，并可對變送器的零點和滿度值進(jìn)行遠(yuǎn)距離調(diào)整。01通用性強(qiáng)。智能式溫度變送器可以與各種熱電阻或熱電偶配合使用，并可接收其他傳感器輸出的電阻或毫伏信號，量程可調(diào)范圍很寬，量程比大。智能式溫度變送器具有控制功能?？梢詫崿F(xiàn)現(xiàn)場就地控制。具有自診斷功能。具有各種補(bǔ)償功能。具有通信功能。智能式溫度變送器TT302智能式溫度變送器概述：TT302智能式溫度變送器是Smar公司生產(chǎn)制造的符合FF通信協(xié)議的第一代現(xiàn)場總線智能儀表，其外形如圖7.21所示。智能式溫度變送器它主要通過熱電阻（RTD）或熱電偶測量溫度，也可以使用其他具有電阻或毫伏輸出的傳感器，如高溫計、負(fù)載傳感器、電阻位置指示器等。由于采用數(shù)字技術(shù)，它能夠使用多種傳感器，量程范圍寬，可進(jìn)行單值或差值測量，現(xiàn)場與控制室之間接口簡單，并可大大減少安裝、運行及維護(hù)的費用。智能式溫度變送器TT302智能式溫度變送器的硬件構(gòu)成：TT302智能式溫度變送器的硬件構(gòu)成原理框圖如圖7.22所示。智能式溫度變送器TT302智能式溫度變送器的軟件構(gòu)成TT302智能式溫度變送器的軟件由系統(tǒng)程序和功能模塊兩部分構(gòu)成。系統(tǒng)程序使變送器各部分電路能正常工作并實現(xiàn)規(guī)定功能，同時完成各組成部分之間的管理。功能模塊提供了各種功能，用戶可以按要求的功能選擇所需要的功能模塊。智能式溫度變送器04智能式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能式閥門定位器智能式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)智能式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的構(gòu)成原理與第4章介紹的模擬式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)相同，但是智能式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)采取了新穎的結(jié)構(gòu)部件。伺服放大器中采用了微處理器系統(tǒng)，所有控制功能均可通過編程實現(xiàn)，而且還具有數(shù)字通信接口，從而具有HART協(xié)議或現(xiàn)場總線通信功能，成為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的一個節(jié)點。智能式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能式閥門定位器有的伺服放大器中還采用了變頻技術(shù)，可以有效控制伺服電動機(jī)的動作。減速器采用新穎的傳動結(jié)構(gòu)，運行平穩(wěn)、傳動效率高、無爬行、摩擦小。智能式電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能式閥門定位器位置發(fā)送器采用了新技術(shù)和新方法，有的采用霍爾傳感器，直接感應(yīng)閥桿的縱向或旋轉(zhuǎn)動作，實現(xiàn)了非接觸式定位檢測。有的采用特殊的電位器，電位器中裝有球軸承和特種導(dǎo)電塑料材質(zhì)做成的電阻薄片；還有的采用磁阻效應(yīng)的非接觸式旋轉(zhuǎn)角度傳感器。智能