仪表自动化基础知识.ppt

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1、测量测量是用实验的方法,求出某个量的大小。 qVQ 举例测一段导线的长度直接测量直接测量间接测量间接测量测量实质：测量实质：是将被测参数与其相应的测量单位进行比较的过程。 Q为气体燃料全部燃烧释放的热量；q为燃料热值；v气体燃料的体积。绝对误差ttIxxxxxxx或000tIxx xI：仪表指示值, xt：被测量的真值0 xx由于真值无法得到 x：被校表的读数值，x0 ：标准表的读数值 相对误差测量过程与测量误差说明：说明：仪表的测量误差可以用绝对误差来表示。但是，仪表的绝对误差在测量范围内的各点不相同。因此，常说的“绝对误差”指的是绝对误差中的最大值max。 两大影响因素绝对误差和仪表的标尺

2、范围%100标尺下限值标尺上限值差值仪表允许的最大绝对误允%100max标尺下限值标尺上限值 仪表的允越大，表示它的精确度越低；反之，仪表的允越小，表示仪表的精确度越高。将仪表的允许相对百分误差去掉“”号及“”号，便可以用来确定仪表的精确度等级。目前常用的精确度等级有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小结小结%8 . 0%1002007004举例例1-1某台测温仪表的测温范围为200700，校验该表时得到的最大绝对误差为4，试确定该仪表的相对百分误差与准确度等级。 解解 该仪表的相对百分误差为 如果将该仪表的去掉“”号与“”号，其

3、数值为0.8。由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的精度等级为1.0级。 仪表的准确度等级仪表的准确度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。 准确度等级数值越小，就表征该仪表的准确度等级越高，仪表的准确度越高。工业现场用的测量仪表，其准确度大多在0.5级以下。 仪表的精度等级一般可用不同的符号形式标志在仪表面板上。举例举例1.51.0如：注意注意 在工业上应用时,对检测仪表准确度的要求,应根据生产操作的实际情况和该参数对整个工艺过程的影响程度所提供的误差允许范围来确定,这样才能保证生

4、产的经济性和合理性。 %100标尺下限值标尺上限值最大绝对差值变差 变差变差是指在外界条件不变的情况下，用同一仪表对被测量在仪表全部测量范围内进行正反行程（即被测参数逐渐由小到大和逐渐由大到小）测量时，被测量值正行和反行所得到的两条特性曲线之间的差值。 图1-1 测量仪表的变差 仪表的灵敏度仪表的灵敏度是指仪表指针的线位移或角位移，与引起这个位移的被测参数变化量的比值。 仪表的灵敏限仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允许绝对误差的一半。 反应时间反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时

5、间才能给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。 仪表反应时间的长短，实际上反映了仪表动态特性的好坏。 %100max仪表量程ff 线性度线性度是表征线性刻度仪表的输出量与输入量的实际校准曲线与理论直线的吻合程度。通常总是希望测量仪表的输出与输入之间呈线性关系。 式中式中，f为线性度（又称非线性误差）；fmax为校准曲线对于理论直线的最大偏差（以仪表示值的单位计算）。 图1-2 线性度示意图电动仪表电动仪表气动仪表气动仪表液动仪表液动仪表以压缩空气为动力源以压缩空气为动力源 ；信号标准：；信号标准：0.02-0.02-0.1MPa0.1MPa；本安防爆；气动调节阀；本安防爆；气动调节阀

6、以油压为动力以油压为动力 ，主要用于需要大功率输出的场，主要用于需要大功率输出的场合，液动仪表现在已很少用。合，液动仪表现在已很少用。（一）按仪表使用的能源分类（一）按仪表使用的能源分类以电为能源以电为能源 ；信号标准：；信号标准：、型：型：0-10mADC0-10mADC；：4-20mADC;4-20mADC;结构较复杂；适宜于远距离传送结构较复杂；适宜于远距离传送和集中控制，便于与计算机连用。和集中控制，便于与计算机连用。第二节第二节 自动化仪表与系统自动化仪表与系统一一仪表分类仪表分类未采取任何防爆措施的仪表，只能应用在非危未采取任何防爆措施的仪表，只能应用在非危险场所。险场所。 （二）

7、电动仪表按仪表的防爆能力分类（二）电动仪表按仪表的防爆能力分类普通型仪表普通型仪表隔爆型仪表隔爆型仪表安全火花型仪表安全火花型仪表采取隔离措施以防止引燃引爆事故的仪表。采取隔离措施以防止引燃引爆事故的仪表。采用本质安全型防爆措施的仪表；是电动仪表采用本质安全型防爆措施的仪表；是电动仪表中防爆能力最好的一类。中防爆能力最好的一类。 一一仪表分类仪表分类一一仪表分类仪表分类（三）按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类（三）按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类检测仪表检测仪表获取信息，并进行适当的转换；测量工艺参数获取信息，并进行适当的转换；测量工艺参数 显示仪表显示仪表将由检测仪表获得的信息

8、进行显示将由检测仪表获得的信息进行显示 控制仪表控制仪表对信号进行各种运算，并把控制信号传给执行器。对信号进行各种运算，并把控制信号传给执行器。 执行器执行器接受信号对生产过程进行操作或控制接受信号对生产过程进行操作或控制 一一仪表分类仪表分类一一仪表分类仪表分类检测仪表根据其被测变量不同温度表温度表流量表流量表分析仪分析仪物位计物位计压力表压力表一一仪表分类仪表分类温度测量仪表DCS系统控制的部分现场设备一一仪表分类仪表分类智能一体化孔板流量计DCS系统控制的部分现场设备一一仪表分类仪表分类自动控制（调节）阀门（执行机构）DCS系统控制的部分现场设备一一仪表分类仪表分类 自动控制系统有多种分

9、类方法：自动控制系统有多种分类方法： 一、按被控变量分类一、按被控变量分类 二、按控制规律分类二、按控制规律分类 三、按给定值变化规律分类三、按给定值变化规律分类 其中第三种分类方法最普遍其中第三种分类方法最普遍 二二自动控制系统分类自动控制系统分类二二自动控制系统分类自动控制系统分类温度控制系统温度控制系统 T T压力控制系统压力控制系统 P P液位控制系统液位控制系统 L L流量控制系统流量控制系统 F F 被控变量被控变量（一）按被控变量分类（一）按被控变量分类二二自动控制系统分类自动控制系统分类温度控制系统 它由蒸汽加热器、温度变送器、调节器和蒸汽流量阀组成。控制目标是保持出口温度恒定

10、。当进料流量或温度等因素的变化引起出口物料的温度变化时，通过温度仪表测得的变化，并将其信号送至调节器与给定值进行比较，调节器根据其偏差信号进行运算后将控制命令送至调节阀，改变蒸汽量维持出口温度。进料蒸汽TTTC给定值蒸汽加热器温度控制系统二二自动控制系统分类自动控制系统分类流量控制系统 它由管路、孔板和差压变送器、流量调节器和流量调节阀。控制目标是保持流量恒定。当管道其他部分阻力发生变化或有其他扰动时，流量将偏离设定值。利用孔板作为检测元件，把孔板上、下游的差压引至差压变送器，将流量差压值转换成电流信号；该信号送至调节器与给定值进行比较，流量控制器根据偏差信号进行运算后将控制信号送至调节阀，改

11、变阀门开度，就改变了流量，使流量维持在设定值上。FC流量控制系统二二自动控制系统分类自动控制系统分类液位控制系统 图中，检测变送器检测到水位高低，当水位高度与正常给定水位之间出现偏差时，调节器就会立刻根据偏差的大小去控制出水阀，使水位回到给定值上。从而实现水位的自动控制。LTLC给定值二二自动控制系统分类自动控制系统分类控制规律控制规律比例控制比例控制 P比例积分控制比例积分控制 PI比例微分控制比例微分控制 PD比例微分积分控制比例微分积分控制 PID二二自动控制系统分类自动控制系统分类（一）按（一）按控制规律控制规律分类分类定值控制系统定值控制系统 给定值给定值x恒定不变的系统称为定值控制系统。恒定不变的系统称为定值控制系统。随动控制系统（自动跟踪控制）随动控制系统（自动跟踪控制） 给定值给定值x随机变化的系统称为随动控制系统，随机变化的系统称为随动控制系统，又称自动跟踪控制。又称自动跟踪控制。程序控制系统（顺序控制系统）程序控制系统（顺序控制系统） 给定值给定值x按照已知规律按照已知规律(时间函数时间函数)变化的系统变化的系统称为程序控制系统，又称顺序控制系统。称为程序控制系统，又称顺序控制系统。 给定值变化给定值变化二二自动控制系统分类自动控制系统分类（三）按给定值变化规律分类（三）按给定值变化规律分类