【文章內(nèi)容簡介】 ? 1985年在美國成立，其樓宇自控系統(tǒng) Metasys采用開放式結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)用戶需求集成不同廠商的軟、硬件產(chǎn)品，滿足整個樓宇自控系統(tǒng)的優(yōu)化需求。 ? Metasys系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)、模塊化設(shè)計，具有高效、可靠、運行穩(wěn)定等特點。 Metasys集成支持目前樓宇自動化及信息產(chǎn)業(yè)中絕大多數(shù)的標準，因此其在系統(tǒng)集成、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)庫整合等方面也具備了相當?shù)撵`活性與互操作性。 ? Metasys系統(tǒng)的模塊化結(jié)構(gòu)由一個或多個現(xiàn)場控制器、網(wǎng)絡(luò)控制器和操作站組成，系統(tǒng)可以不斷滿足受控設(shè)備擴展的需要，無論是現(xiàn)場控制器或是網(wǎng)絡(luò)控制器都可以根據(jù)項目的需求不斷擴展。 56 Johnson Controls Metasys ADS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 網(wǎng)絡(luò)控制引擎 現(xiàn)場總線 57 Metasys系統(tǒng)組成 ? 操作員站：主要由帶鼠標及彩色顯示器的計算機和打印機組成，運行圖形 ADS系統(tǒng)軟件和實時監(jiān)控操作軟件，是管理整個系統(tǒng)及實施操作的主要人－機界面。 ? 網(wǎng)絡(luò)控制引擎 NAE：和操作站共同構(gòu)成系統(tǒng)的管理層，其功能主要是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)匹配和信息傳遞，具有總線控制， I/O控制功能，操作站以高速通信方式與下一級智能網(wǎng)絡(luò)控制單元進行信息交換。 ? 現(xiàn)場控制器（ DDC）：主要功能是接收安裝于各種機電設(shè)備內(nèi)的傳感器、檢測器的信息，按 DDC內(nèi)部預(yù)先設(shè)置的參數(shù)和執(zhí)行程序自動實施對相應(yīng)機電設(shè)備的監(jiān)控。智能網(wǎng)絡(luò)控制單元與 DDC之間可以通過 N2總線RS485方式或 LON方式通信。 58 施耐德電氣 TAC公司 ? TAC（ Schneider electric tac）是一家專注于樓宇自控、安全防范產(chǎn)品以及能源解決方案的瑞典公司，具有超過80年行業(yè)歷史。 2022年， TAC加入法國施耐德電氣集團，并先后收購了安德沃自控（ Andover Control）、英維思樓宇系統(tǒng)（ Invensys Building System）、派爾高（ Pelco）等多家樓宇自控及安全防范產(chǎn)品公司。目前業(yè)務(wù)已涵蓋了完整的樓宇自控、門禁控制、視頻監(jiān)控、入侵防范及末端產(chǎn)品線。 ? TAC Vista是施耐德電氣 TAC旗下的 LonWorks樓宇自控解決方案。此系統(tǒng)最大的特點在于其 Building IT設(shè)計理念。所謂 Building IT就是將 IT的技術(shù)、理念充分應(yīng)用于樓宇自控，從而實現(xiàn)開放、友好、集成與安全。 59 施耐德電氣 TAC Vista系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 60 ? 檢測儀表控制系統(tǒng) ? 溫度檢測 ? 壓力檢測 ? 流量監(jiān)測 ? 物位檢測 ? 執(zhí)行器 61 檢測儀表控制系統(tǒng)組成 ? 檢測單元 直接測量：溫度、壓力、流量、液位、成份； 間接測量 ? 變送單元 測量信號轉(zhuǎn)換與傳輸 1~5V DC 、 4~20mA DC模擬信號和數(shù)字信號 ? 顯示單元 數(shù)字、曲線、圖像 ? 調(diào)節(jié)單元 實現(xiàn) PID（比例、積分、微分）調(diào)節(jié) ? 執(zhí)行單元 氣動、液動、 電動 62 溫度測量 ? 溫度：國際單位制（ SI） 7個基本物理量之一，重要參數(shù)。 m Kg s A mol cd ? 測溫原理 通過溫度敏感元件與被測對象熱交換，測量相關(guān)物理量，確定被測對象的溫度。 ? 測溫方式 ?接觸式 ：傳熱和對流，有熱接觸，精度高，破壞被測對象熱平衡，存在置入誤差，對測溫元件要求高。 ?非接觸式：接受熱輻射，響應(yīng)快，對被測對象干擾小，可測高溫、運動對象，適應(yīng)強電磁干擾、強腐蝕。 63 熱電阻式傳感器 ? 金屬熱電阻 ? 半導(dǎo)體熱敏電阻 ? 熱電阻式傳感器的應(yīng)用 ?基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度而變化的特性。 ?優(yōu)點：信號可以遠傳、靈敏度高、無參比溫度。 ?金屬熱電阻穩(wěn)定性好、準確度高，可作為基準儀表。 ?缺點：電源激勵、自熱現(xiàn)象，影響精度。 64 金屬熱電阻 作為熱電阻的材料要求： ? 電阻溫度系數(shù)要大 ， 以提高熱電阻的靈敏度； ? 電阻率盡可能大 ， 以便減小電阻體尺寸； ? 熱容量要小 ， 以便提高熱電阻的響應(yīng)速度； ? 在測量范圍內(nèi) ， 應(yīng)具有穩(wěn)定的物理和化學性能； ? 電阻與溫度的關(guān)系最好接近于線性； ? 應(yīng)有良好的可加工性 ， 且價格便宜 。 熱電阻＝電阻體（最主要部分）＋絕緣套管＋接線盒 使用最廣泛的熱電阻材料是鉑和銅 65 常用熱電阻 ? 鉑熱電阻 主要作為標準電阻溫度計 ， 廣泛應(yīng)用于溫度基準 、標準的傳遞 。 ? 銅熱電阻 測量精度要求不高且溫度較低的場合，測量范圍一般為 ―50 ～ 150℃ 。 66 鉑熱電阻 目前最好材料 ? 長時間穩(wěn)定的復(fù)現(xiàn)性可達 104 K ， 是目前測溫復(fù)現(xiàn)性最好的一種溫度計 。 鉑電阻的精度與鉑的提純程度有關(guān) 1000( 1 0 0 ) RW R?? 百度電阻比 W（ 100）越高，表示鉑絲純度越高， ? 國際實用溫標規(guī)定，作為基準器的鉑電阻， W（ 100） ≥ ? 目前技術(shù)水平已達到 W（ 100）＝ ，相當于 % ? 工業(yè)用鉑電阻的純度 W（ 100）為 ～ 。 o0o1000C1 0 0 CRR： 電 阻 阻 值: 電 阻 阻 值67 鉑絲的電阻值與溫度之間的關(guān)系，即特性方程如下 : 230 [ 1 ( 10 0 ) ]tR R A t B t C t t? ? ? ? ?當溫度 t 在 0℃ ≤ t ≤650℃ 時： 20 [ 1 ]tR R A t B t? ? ?國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計的工業(yè)用標準鉑電阻， W（ 100） ≥， R0分為 10Ω、 100Ω、 1000Ω，分度號分別為 Pt Pt100， Pt1000并給出其分度表（給出阻值和溫度的關(guān)系） 當溫度 t 在－ 200℃ ≤ t ≤0℃ 時： 68 銅熱電阻 ? 應(yīng)用：測量精度要求不高且溫度較低的場合 測量范圍： ― 50～ 150℃ ? 優(yōu)點：溫度范圍內(nèi)線性關(guān)系好 ， 靈敏度比鉑電阻高 ， 容易提純 、 加工 ， 價格便宜 ， 復(fù)制性能好 。 ? 缺點：易于氧化 ， 一般只用于 150℃ 以下的低溫測量和沒有水分及無侵蝕性介質(zhì)的溫度測量 。 與鉑相比 ， 銅的電阻率低 ， 所以銅電阻的體積較大 。 69 銅電阻的阻值與溫度之間的關(guān)系為 工業(yè)上使用的標準化銅熱電阻的 R0按國內(nèi)統(tǒng)一設(shè)計取 50Ω和 100Ω兩種，分度號分別為 Cu50和Cu100，相應(yīng)的分度表可查閱相關(guān)資料。 A、 B、 C為常數(shù)，常取 A＝ (～ ) 103/℃ …. ? ? 230 1R t R At Bt Ct??? ? ? ???銅熱電阻 70 熱電阻的結(jié)構(gòu) 普通工業(yè)用熱電阻式溫度傳感器 71 熱電阻的結(jié)構(gòu) 電阻絲采用無感繞法（兩線圈電流流向相反，電感互相抵消）繞在絕緣支架上，圖 b所示。 1— 電阻體； 2— 瓷絕緣套管； 3— 不銹鋼套管； 4— 安裝固定件； 5— 引線口； 6— 接線盒； 7— 芯柱； 8— 電阻絲； 9— 保護膜； 10— 引線端 72 小型鉑熱電阻 73 半導(dǎo)體熱敏電阻 ? 利用半導(dǎo)體的電阻值隨溫度顯著變化的特性制成 ? 由金屬氧化物和化合物按不同的配方比例燒結(jié) ? 優(yōu) 點： ? 熱敏電阻的溫度系數(shù)比金屬大 （ 4～ 9倍 ） ? 電阻率大 ， 體積小 ， 熱慣性 小 ， 適于測量點溫 、 表面溫度及快速變化的溫度 。 ? 結(jié)構(gòu)簡單 、 機械性能好 。 ? 缺點：線性度較差 ， 復(fù)現(xiàn)性和互換性較差 。 74 熱敏電阻特點與類型 正溫度系數(shù) (PTC) 負溫度系數(shù) (NTC) 臨界溫度系數(shù) (CTR) 熱敏電阻典型特性 只有 NTC用于測溫 75 PTC熱敏電阻 －正溫度系數(shù) 用途： 各種電器設(shè)備的過熱保護 ， 發(fā)熱源的定溫控制 ， 限流元件 。 CTR熱敏電阻 －臨界溫度系數(shù) 在某個溫度上電阻值急劇變化 ,具有開關(guān)特性。 用途：溫度開關(guān) NTC熱敏電阻 －很高的負電阻溫度系數(shù) 應(yīng)用：點溫、表面溫度、溫差、溫場等測量 自動控制及電子線路的熱補償線路 熱敏電阻分類 76 熱敏電阻的結(jié)構(gòu) ? 構(gòu)成：熱敏探頭 、 引線 、 殼體 ? 二端和三端器件： 為直熱式 ， 即熱敏電阻直接由連接的電路獲得功率； ? 四端器件：旁熱式 ? 體積達到小型化與超小型化 。 77 21 TTdR BR d T T? ? ? ? B和 α值是表征熱敏電阻材料性能的兩個重要參數(shù)，熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)比金屬絲的電阻溫度系數(shù)高很多，所以它的靈敏度很高。 熱敏電阻的電阻溫度系數(shù) 熱敏電阻在其本身溫度變化 1℃ 時，電阻值的相對變化量 78 熱敏電阻的線性化 NTC的幾種組合電路及其熱電特性 熱敏電阻的電阻 溫度特性呈指數(shù)關(guān)系，有較大 非線性 ，一般 處理 方法是與溫度系數(shù)小的電阻進行串并聯(lián)，使其等效電阻在一定溫度范圍內(nèi)是線性的。 79 金屬熱電阻傳感器 ? 工業(yè)廣泛使用 ， － 200～ +500℃ 范圍溫度測量 。 在特殊情況下 ， 測量的低溫端可達 ， 甚至更低 ， 1K左右 。高溫端可測到 1000℃ 。 ? 溫度測量的特點：精度高 、 適于測低溫 。 ? 傳感器的測量電路：經(jīng)常使用電橋 ， 精度較高的是自動電橋 。 ? 為消除由于連接導(dǎo)線電阻隨環(huán)境溫度變化而造成的測量誤差 ， 常采用三線制和四線制連接法 。 80 兩線制 ? 這種引線方式簡單、費用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會帶來附加誤差。 ? 兩線制適于引線不長、測溫精度要求較低的場合。 tRrrA?sE 3R2R 1R圖 9 . 1 7 兩 線 制2r/R≤103時， 誤差才可忽略 不平衡電橋，輸出電壓正比于 Rt（溫度） 81 三線制 熱電阻測溫電橋的三線制接法 工業(yè)用熱電阻一般采用三線制， 消除引線電阻影響，提高測量精度 G——檢流計， R1 ， R2 ， R3——固定電阻， R a——零位調(diào)節(jié)電阻， R t —— 熱電阻 82 四線制接法 熱電阻測溫電橋的四線制接法 精密測量中，采用四線制接法 ，有效消除線路寄生電勢。 調(diào)零電位器 83 測溫實例 ? 管道內(nèi)流體溫度的測量 ? 接觸式測溫 ?測點位置：代表性地點，避免溫度死角，避免電磁干擾 ?插入深度：保證一定插入深度，流速足夠大 ?避免高溫管道測點的熱損失誤差 幾種常見測溫元件安裝方式 84 壓力檢測 ? 定義：垂直均勻地作用在單位面積上的力，用 p表示。 ? 即物理學中定義的壓強。 ? 1牛頓力垂直均勻地作用在 1平方米面積上所形成的壓力為 1“帕斯卡”，簡稱“帕”，符號為 Pa。 ? Pa帕斯卡為壓力法定單位，還用有千帕（ k Pa）、兆帕（ M Pa ） ? 其他壓力單位有工程大氣壓、標準大氣壓、毫米水銀柱、毫米水柱等，需進行換算。 85 常用壓力檢測儀表 ? 彈性壓力計 ? 原理：彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓變形，其變形大小與外力成比例。 彈性壓力計的組成框圖 受力變形 位移信號變換 顯示 調(diào)整儀表零點和量程 86 彈性壓力計 ? 測壓彈性元件 ? 工作原理：感受液體或氣體的壓力或壓力差，輸出位移 ? 1）彈性膜片：外緣固定，圓形片狀，中心位移與壓力的關(guān)系表示，彈性特性具有良好線性關(guān)系。 ? 2）波紋管：壁面具有多個同心環(huán)狀波紋，一端封閉，封閉端的位移和壓力在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系 ? 3）彈簧管：圓弧狀，不等軸截面金屬管，自由端位移 87 彈簧管放大圖 當被測壓力 p 增大時，彈簧管撐直，通過齒條帶動齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動指針角位移。 88 結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，價格低；測壓范圍寬，可測量負壓、微壓、低壓、中壓和高壓， 應(yīng) 用廣泛；精確度可達177。 。 彈簧管壓力計 優(yōu)點： 缺點： 只能就地指示，是現(xiàn)場直讀式儀表。 彈性測壓計信號的遠傳方式 ? 彈性元件的變形或位移轉(zhuǎn)換為電信號輸出，即可實現(xiàn)遠距離信號傳送。 ? 電位器式：結(jié)構(gòu)簡單，線性化好， 電位器易磨損， 可靠性差。 ? 霍爾元件式：霍爾效應(yīng)，通電導(dǎo)體在磁場中產(chǎn)生電動勢，在不均勻磁場中運動，輸出電勢對應(yīng)位移。結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，壽命長，但易受外部磁場干擾。