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1、第三节第三节 化工自动化仪表简介化工自动化仪表简介手动控制手动控制 自动控制自动控制公元公元1788年年 J.瓦特将离心式调速器与蒸汽机的阀门瓦特将离心式调速器与蒸汽机的阀门连接起来，构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统连接起来，构成蒸汽机转速的闭环自动调速系统.o自动化仪表的分类o常用的自动化仪表 1.基地式仪表 2.单元组合仪表 气动单元组合仪表（QDZ） 电动单元组合仪表（DDZ） 3.组件组装式控制仪表 4.总体分散型控制装置内容提要内容提要一、自动化仪表的分类 自动化仪表自动化仪表 又称过程检测、控制仪表，它是又称过程检测、控制仪表，它是实现化工生产过程自动化实现化工生产过程自动化的主要
2、工具。的主要工具。 按其功能不同，大致分成四大类；按其功能不同，大致分成四大类；o 检测仪表检测仪表（各种变量的检测元件和变送器）（各种变量的检测元件和变送器）o 显示仪表显示仪表（用模拟量显示和数字量显示）（用模拟量显示和数字量显示）o 调节仪表调节仪表（气动、电动调节仪表）（气动、电动调节仪表）o 执行器执行器 （气动、电动、液动等执行器（气动、电动、液动等执行器二、常用的自动化仪表二、常用的自动化仪表特特征征1.基地式控制仪表基地式控制仪表基地式控制仪表是基地式控制仪表是将测量、变送、显示及控制将测量、变送、显示及控制等功能集于一身等功能集于一身的一种控制仪表。的一种控制仪表。 各类仪表
3、之间以不可分离的机械结构，把各类仪表之间以不可分离的机械结构，把变送器、调节、显示等部分装在一个表壳内，变送器、调节、显示等部分装在一个表壳内，形成一个犹如形成一个犹如“基地基地”的整体。这样不但可的整体。这样不但可以直接显示被测变量，而且可以同时对一个以直接显示被测变量，而且可以同时对一个或几个变量进行检测、显示、调节。或几个变量进行检测、显示、调节。优优点点 结构简单、价格低廉、常适用于中小企结构简单、价格低廉、常适用于中小企业的局部自动化。业的局部自动化。 不适用于组成复杂的控制系统，限制不适用于组成复杂的控制系统，限制了它的使用范围。了它的使用范围。缺点缺点2.单元组合式仪表单元组合式
4、仪表o单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用要求，分成若干独立作用的单元，各单元之间要求，分成若干独立作用的单元，各单元之间用统一的标准信号联系。用统一的标准信号联系。o使用时，针对不同的要求使用时，针对不同的要求,将将各单元以不同的各单元以不同的形式组合形式组合，可以组成各种各样的自动检测和控，可以组成各种各样的自动检测和控制系统。制系统。 仪表由若干个具有相同独立功能的，相互间采用仪表由若干个具有相同独立功能的，相互间采用统一的标准联络信号的单元组合而成统一的标准联络信号的单元组合而成。它是我国目前化工生产过程变量检测和控它是我国目前化工生产过程变
5、量检测和控制中制中广为应用广为应用的仪表之一。的仪表之一。特特征征 可以用有限的单元组成各种各样的控制系统可以用有限的单元组成各种各样的控制系统, 具有高度的通用性和灵活性。具有高度的通用性和灵活性。 可以通过转换单元可以通过转换单元,把气动表、电动表把气动表、电动表,甚至甚至液动表联系起来液动表联系起来,混合使用。混合使用。 由于各单元独立作用由于各单元独立作用,所以在布局、安装、维所以在布局、安装、维护上也更合理、更方便。护上也更合理、更方便。 仪表大都采用力平衡或力矩平衡原理仪表大都采用力平衡或力矩平衡原理,工作位工作位移小、无机械摩擦、精度高、使用寿命长、性移小、无机械摩擦、精度高、使
6、用寿命长、性能较好。能较好。 由于零部件的标准化、系列化由于零部件的标准化、系列化,有利于大规模有利于大规模生产生产,降低了成本降低了成本,提高了产量和质量。提高了产量和质量。 有利于发展新品种有利于发展新品种,采用新工艺、新技术。采用新工艺、新技术。优点优点 根据根据,单元组合仪表主要分为单元组合仪表主要分为气动单元组合仪表气动单元组合仪表和和电动单元组合仪表电动单元组合仪表。变送单元变送单元(B)(B)显示单元显示单元(X)(X)给定单元给定单元(G)(G)辅助单元辅助单元(F)(F)控制单元控制单元(T)(T)计算单元计算单元(J)(J)转换单元转换单元(Z)(Z)在电动单元组合仪表中还
7、包括执行单元在电动单元组合仪表中还包括执行单元(K)。分分类类采用经过净化处理的采用经过净化处理的压力为压力为0.14MPa压缩空气为能源压缩空气为能源,各个单各个单元之间用元之间用 0.020.1MPa统一标准的气压统一标准的气压信号相互联系信号相互联系,整套仪表的整套仪表的精度为精度为1级级。：o DDZ-型型除膜片式调节单元至今除膜片式调节单元至今还在使用外，基本已经淘汰。还在使用外，基本已经淘汰。o DDZ-型型采用波纹管对顶式结构，采用波纹管对顶式结构，变送器为单杠杆式。变送器为单杠杆式。o DDZ-型型可实现无扰动切换，在可实现无扰动切换，在操作上更为方便，并能实现高密度安装。操作
8、上更为方便，并能实现高密度安装。气动单元组合仪表的特点：气动单元组合仪表的特点：o 采用力（或力矩）平衡原理，精确采用力（或力矩）平衡原理，精确度、灵敏度高，寿命长。度、灵敏度高，寿命长。o 仪表按组合原则设计，各单元分别仪表按组合原则设计，各单元分别起着独立的作用，对发展新品种和选起着独立的作用，对发展新品种和选择最佳安装地点很有利。择最佳安装地点很有利。o 采用了统一的标准联络信号，根据采用了统一的标准联络信号，根据工艺流程要求不同，可以组成各种简工艺流程要求不同，可以组成各种简单或复杂的控制系统。因此具有较大单或复杂的控制系统。因此具有较大的通用性和灵活性。的通用性和灵活性。o 输出功率
9、和快速作用方面都比基地输出功率和快速作用方面都比基地式仪表有所提高，适应了集中控制的式仪表有所提高，适应了集中控制的要求。要求。气动单元组合仪表的气动单元组合仪表的统一性能指标：统一性能指标：o 气源压力气源压力 140kPao 信号压力信号压力 20100kPao 精确度等级精确度等级 整套仪表的精确度为整套仪表的精确度为1.0级级o 灵敏度灵敏度 工作范围的工作范围的0.050.2%b.电动单元组合仪表 电动单元组合仪表采用电动单元组合仪表采用220V、50Hz交流电为交流电为能源，各个单元之间用能源，各个单元之间用010mA直流电流直流电流（ DDZ-型型）或直流）或直流24V电源和电源
10、和420mA直流直流电流（电流（ DDZ-型型）的统一标准信号联络。）的统一标准信号联络。： DDZ-型型以电子管器件为基本元件以电子管器件为基本元件 已停产并被淘汰已停产并被淘汰 DDZ-型型以晶体管为基本元件以晶体管为基本元件 仍在一些中小型工厂中使用仍在一些中小型工厂中使用 DDZ-型型以集成电路作为核心器件以集成电路作为核心器件 采用了新型元件和新的结构，采用了新型元件和新的结构，使之较使之较型仪表具有更多优点而被广泛使用。型仪表具有更多优点而被广泛使用。3.组件组装式控制装置组件组装式控制装置o组件组装式控制装置是在电动单元组合仪表基础上发组件组装式控制装置是在电动单元组合仪表基础上
11、发展起来的一种展起来的一种功能分离、结构组件化功能分离、结构组件化的新型成套仪表。的新型成套仪表。o它密切结合系统工程，能与工业控制机、程控装置、它密切结合系统工程，能与工业控制机、程控装置、图像显示等相配合，对生产过程实现综合控制。图像显示等相配合，对生产过程实现综合控制。 特别适用于大型、高效率的新型生产过程的自动化。特别适用于大型、高效率的新型生产过程的自动化。 组件组装式控制装置的基本组成如图组件组装式控制装置的基本组成如图1-9所示所示 组件组装式控制装置的基本组成；组件组装式控制装置的基本组成； 它由一块块功能分离的组件插接装配而成，它由一块块功能分离的组件插接装配而成，整套装置可
12、分为控制机柜（又称运算控制整套装置可分为控制机柜（又称运算控制柜）和集中控制台（又称显示操作盘）两柜）和集中控制台（又称显示操作盘）两大部分。大部分。控制机柜控制机柜 用来承装各种功能组件，是整个控制装用来承装各种功能组件，是整个控制装置的主体，他接受来自生产过程的各种信号，并置的主体，他接受来自生产过程的各种信号，并进行各种运算、控制处理、同时把处理后的信号进行各种运算、控制处理、同时把处理后的信号送至生产过程及集中控制台。送至生产过程及集中控制台。集中控制台集中控制台是用来进行人是用来进行人-机联系必须的显示、操机联系必须的显示、操作部件。它具有监视生产过程运行情况所必须的指作部件。它具有
13、监视生产过程运行情况所必须的指示和记录功能，还具有送出设定值和进行手动示和记录功能，还具有送出设定值和进行手动-自自动切换等功能。动切换等功能。o组件组装式控制装置以成套仪表的形式组件组装式控制装置以成套仪表的形式提供给用户，使得整套自动控制系统在提供给用户，使得整套自动控制系统在仪表制造厂就预先插接装配完毕。仪表制造厂就预先插接装配完毕。在机柜里，同一组件箱里的组件之间，以及不在机柜里，同一组件箱里的组件之间，以及不同组件箱之间信号交换和导线连接全部集中在同组件箱之间信号交换和导线连接全部集中在接线箱里，并采用矩阵端子接线方式进行接线。接线箱里，并采用矩阵端子接线方式进行接线。大大方便了用户对系统的安装。大大方便了用户对系统的安装。4.总体分散型控制装置总体分散型控制装置o总体分散型控制装置也称分散型控制总体分散型控制装置也称分散型控制系统（简称集散型控制系统），它是系统（简称集散型控制系统），它是利用计算机技术、控制技术、通讯技利用计算机技术、控制技术、通讯技术以及图形显示技术实现过程控制、术以及图形显示技术实现过程控制、过程管理过程管理的现代化控制系统。的现代化控制系统。集散型控制系统具有直接数字控制、顺序控集散型控制系统具有直接数字控制、顺序控制、批量控制、数据采集与处理、多变量相制、批量控制、数据采集与处理、多变量相关控制及最佳控制等功能。关控制及最佳控制等功能。
