【正文】 過程控制與自動化儀表 湖南大學電氣與信息工程學院 涂春鳴 主要內(nèi)容 ? 緒論 ? 檢測儀表 ? 調(diào)節(jié)器 ? 執(zhí)行器和防爆柵 ? 調(diào)節(jié)對象的特性及實驗測定 ? 單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)設(shè)計及調(diào)節(jié)器參數(shù)整定 ? 復雜調(diào)節(jié)系統(tǒng) ? 自動化儀表概述 ? 溫度檢測儀表 ? 壓力檢測儀表 ? 流量檢測儀表 ? 液位檢測儀表 ? 成分分析儀表 檢測儀表主要內(nèi)容 自動化儀表概述 ?自動化儀表概念 ?單元組合式儀表特點 ?檢測儀表功能、原理性組成 ?測量誤差、真值、精度 ?零點遷移與量程調(diào)整 自動化儀表概念 自動化儀表主要類型 ?檢測儀表 —— 對工藝參數(shù)進行測量 ?調(diào)節(jié)儀表 —— 調(diào)節(jié)器，根據(jù)測量值與給定值的偏差，按一定調(diào)節(jié)規(guī)律發(fā)出調(diào)節(jié)命令 ?執(zhí)行器 —— 根據(jù)調(diào)節(jié)儀表的命令對生產(chǎn)裝置的物料或能量進行控制 輔助單元 —— 完成計算、變換、顯示、安全操作等功能 單元組合式儀表特點 ?將儀表按其功能分成若干單元 ?各個單元之間以統(tǒng)一的標準信號相互聯(lián)系 ?具有高度的靈活性和通用性，各個單元可以適當組合，也可與計算機等設(shè)備配合，組合各種復雜的、新型的控制系統(tǒng) ?有氣動組合儀表和電動單元組合儀表（ QDZ和 DDZ儀表）兩類 過程控制發(fā)展概況 氣動單元組合儀表（ QDZ） ?采用 140kPa壓縮空氣為能源，以 20～100kPa標準統(tǒng)一信號輸出 ?結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、性能穩(wěn)定、工作可靠、安全防火防爆 ?特別適用于石油、化工等易燃易爆場合 過程控制發(fā)展概況 電動單元組合儀表（ DDZ） ?采用 010mA 或 420mA標準統(tǒng)一信號 ?體積小、重量輕、安裝維護方便、便于計算機接口 ?部分儀表（如 DDZⅢ 型）采取了先進的安全防爆措施，能構(gòu)成本質(zhì)安全防爆系統(tǒng)，同樣能應用于易燃易爆場合 過程控制發(fā)展概況 ? DDZ： DDZⅠ ：電子管式， 0~10 mA DC DDZⅡ ：晶體管式， 0~10 mA DC DDZⅢ ：集成電路式， 4~20 mA DC 傳輸、放大、變換、測量方便，易與計算機配合使用，但防爆性能只能是安全火花型防爆，內(nèi)部設(shè)安全單元 ? QDZ： 20~100kPa，低于 1標準大氣壓 本質(zhì)安全型防爆，信號傳輸慢，傳輸距離短，管線安裝不方便 QDZ與 DDZ比較 直流優(yōu)點 ： 1. 不受線路感抗影響，易與交流感應干擾區(qū)分； ，不受線路負載性質(zhì)影響。 電流優(yōu)點 ： ，不受線路及負載電阻影響； ，便于用力平衡原理構(gòu)成儀表； ，只需在回路中串電阻即可得電壓信號。 DDZⅢ 聯(lián)絡信號特點 零信號和滿刻度 ： 零信號和滿刻度分別為 4mA和 20mA，取其 20%，而不是 0mA，便于識別儀表斷電、斷線等故障； 采用兩線制（將供電電源線與信號傳輸線合二為一），節(jié)省電纜，布線方便，利于防爆，稱為 “ 活零點 ” DDZⅢ 聯(lián)絡信號特點 智能儀表 ?自動化儀表及裝置向著智能化、數(shù)字化、模塊化、高精度化和小型化的方向發(fā)展，智能化是最重要的特點。 ?與常規(guī)儀表相比，智能儀表： ?測量精度高 ?自動校準 ?自動修正誤差 ?自診斷的能力 ?允許靈活地改變功能，實現(xiàn)高級控制 。 檢測儀表功能及組成 ?檢測： 利用適當?shù)奈锢磙D(zhuǎn)換手段和信號形式的變換，并以數(shù)量方式實現(xiàn)對被測物理量的確切認識。 是確定被測對象測量值的實驗過程。 ?組成： ?傳感器（含敏感元件）：檢測儀表中的首要部件，它直接與被測對象發(fā)生聯(lián)系（但不一定直接接觸）。感受被測參數(shù)的變化，并發(fā)出與之相適應的信號（壓力變化、電阻變化等）。 ?變送器：能輸出標準信號的傳感器。將敏感元件參數(shù)響應變量轉(zhuǎn)換成便于應用和傳送的標準信號。 對傳感器的三個要求 ?高準確性，傳感器的輸出信號與被測參數(shù)成嚴格的單值函數(shù)關(guān)系。 ?高穩(wěn)定性，不受時間或環(huán)境溫度變化等因素的影響。 ?高靈敏度，被測參數(shù)微小變化時，輸出量變化明顯。 DDZⅢ 儀表輸出與被測量關(guān)系 )4(1600 ???? IGGGG m0 4mA m 20mA G 被測量 例：儀表量程 200~1000℃ ，則 G0=200 ℃ ，對應 4mA， Gm=1000 ℃ ，對應 20mA。若儀表輸出 I=12mA，被測溫度為？ CG 0600)412(16202200 0200 ?????? 測量誤差、真值、精度 ?測量誤差：測量值與真實值之間存在的差別 ?真值：一個變量本身所具有的真實值，它是一個理想的概念，一般是無法得到的。 ?在計算誤差時，一般用約定真值或相對真值來代替。 約定真值與相對真值 ?約定真值：一個接近真值的值，它與真值之差可忽略不計。 ?實際測量中以在沒有系統(tǒng)誤差的情況下，足夠多次的測量值之平均值作為約定真值。 ?相對真值：指當高一級標準器的誤差僅為低一級的 1/3以下時，可認為高一級的標準器或儀表示值為低一級的相對真值。 儀表讀數(shù)誤差 ?讀數(shù)誤差的實質(zhì)，是儀表讀數(shù)與被測參數(shù)真實值之差。 ?儀表的讀數(shù)誤差只能是讀數(shù)與約定真值或相對真值之差。 ?△ =MA ?△ —— 讀數(shù)絕對誤差； ? M—— 儀表讀數(shù)； ? A—— 約定真值或相對真值。 儀表絕對誤差與相對誤差 ?絕對誤差：在測量范圍內(nèi)，各讀數(shù)誤差的最大值。 ?相對誤差：儀表的絕對誤差與真值的百分比。 ?引用誤差：絕對誤差與儀表量程的百分比，去掉正負號和百分比號，即為儀表的精度等級。 %10 0X m????%100Ar m???儀表精度等級 ?又稱準確度級，是按國家統(tǒng)一規(guī)定的允許誤差大小劃分成的等級。 ?我國儀表精度等級有： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、。 ?級數(shù)越小，精度（準確度）就越高。 ?科學實驗用的儀表精度等級在 ；工業(yè)檢測用儀表多在 ～ ，其中校驗用的標準表多為 ，現(xiàn)場用多為 ～ 。 例題 ?某壓力表刻度 0～ 100kPa，在 50kPa處測量值為 ，求在 50kPa處儀表示值的絕對誤差、相對誤差和精度等級？ k ?????儀表的絕對誤差： ?儀表的相對誤差： ?儀表的精度等級