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控制仪表及装置第二章PPT课件

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化工仪表及自动化第二章ppt

化工仪表及自动化第二章ppt

帕
1
兆帕
1×106
工程大 9.807×104 气压
1×106 1
1.0197×10 9.869×10-6
-5
10.197
9.869
9.807×
1
10-2
0.9678
7.501 ×10-3
7.501 ×103
735.6
1.0197 ×10-4
1.0197 ×102
10.00
1.450×10-4 1×10-5
化工自控仪表识用与操作
主讲人: 周寅飞 扬州工业职业技术学院化学工程系
化工自控仪表识用与操作
第二章 压力检测
目录：
❖ 压力单位及测压仪表
❖ 弹性式压力计
❖ 弹性变片式压力传感器 ❖ 压阻式压力传感器 ❖ 电容式压力传感器
❖ 智能式变送器
❖ 智能变送器的特点 ❖ 智能变送器的结构原理
智能压力变送器
HAKK-3851高精度智能变送器46
第五节 压力计的选用及安装
一、压力计的选用
压力计的选用应根据工艺生产过程对压力测量的要求， 结合其他各方面的情况，加以全面的考虑和具体的分析， 一般考虑以下几个问题。
仪表类型的选用 仪表测量范围的确定 仪表精度级的选取
47
第五节 压力计的选用及安装
④具有数字、模拟两种输出方式,能够实现双向数据通 讯,可以与现场总线网络和上位计算机相连。
⑤可以进行远程通讯,通过现场通讯器,使变送器具有自 修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能, 简化了调整、校准与维护过程,使维护和使用都十分 方便。
41
第四节 智能式变送器
二、智能变送器的结构原理 从整体上来看,由硬件和软件两大部分组成。 从电路结构上来看,包括传感器部件和电子部件两部 分。

《控制仪表及装置》课件

《控制仪表及装置》课件
仪表分辨率是指仪表能够识别和 显示的最小变化量，较高的分辨 率可以提高测量的准确性。
智能仪表的原理及应用
原理 数字信号处理 通信接口 自动化控制
应用
用于对信号进行数字滤波、增益和校准，提高测 量的准确性。
通过现代通信技术，实现仪表与计算机系统的数 据交互和远程监控。
智能仪表具备自动调节和控制功能，提高控制系 统的稳定性和响应速度。
2 传感器与信号处理
了解传感器的原理和分类以及信号的传输和处理方式，是理解仪表及测量系统的关键。
3 校准与故障诊断
仪表的校准方法和技术以及故障诊断与处理方法，能够确保仪表的长期稳定性和可靠性。
电气式测量仪表的工作原理
电压测量仪表
电压测量仪表利用电压分压原理 测量电路中的电压信号，并通过 合适的电路进行放大和显示。
电流测量仪表
电流测量仪表通过测量电路中的 电流信号，采用电流互感器、霍 尔元件等原理实现精确的电流测 量。
电阻 利用电阻分压和电流测量原理来 测量电路中的电阻值。
机械式测量仪表的工作原理
1
压力测量仪表
压力测量仪表通过传感器测量压力信号，并将其转换为标准信号，用于控制系统 中的压力调节和监测。
《控制仪表及装置》PPT 课件
控制仪表及装置是现代自动化控制系统中不可或缺的重要组件。本课程将介 绍仪表及测量系统的基本原理和分类，控制系统的基本概念和分类，以及未 来的发展与前景。
仪表及测量系统的基本原理
1 准确度与稳定性
仪表的精度及稳定性在测量过程中起着关键作用，它们决定了测量的可靠性和准确性。
2
流量测量仪表
流量测量仪表通过不同的测量原理，如涡街、电磁、超声波等，准确测量流体的 流速和流量。

过程控制仪表与装置概述ppt课件

过程控制仪表与装置概述ppt课件

器（显示仪表根据需要阀可门选：）调节阀、电磁阀、
气动蝶阀……
通常安装
泵：通开常安关装泵、变频泵
于控制室
x e = x-z 控制器
于 现场
干扰
p
q
y
控制阀
被控对象
-
z
显示 仪表
变送器
温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪
（通常输出：4~20mA、1～5V等标准信号）液位开关
、料位开关、接近开关 (通常输出on/off信号)传感器（
单元组合仪表类型
19
附图： 一、DDZ之变送单元类
(温度、压力、差压、流量、物位、成分等)
温度变送器 20
二、DDZ之转换单元类
(阻抗、电流、毫伏、气/电与电/气、频率、脉冲/电 压、峰值检测器等)
电流转换器 直流毫伏转换器 电/气转换器
21
三、DDZ之显示单元类
(比例或开方积算器、各种指示仪与警报器等)
配电器
隔离器
操作器 27
DDZ之辅助单元类
电源箱
28
分类及特点
（一）按安装场地分： 1.现场类仪表 2.控制室类仪表
（二）按能源形式分： 1.气动控制仪表 2.电动控制仪表 3.液动控制仪表
（三）结构形式分： 1.基地式控制仪表 2.单元组合式控制仪表 3.组装式
综合控制装置 4.数字化控制仪表 5.集散控制系统 6. 现场总线控制系统。 （四）按信号形式分：
11
计算机控制系统的发展特征
随着局域网、Internet、IT技术迅速发展，计算 机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化 发展成为一种趋势
系统结构向网络化、网络扁平化方向发展 系统功能向综合化方向发展 系统设备向多样化方向发展

自动化仪表与装置第二章 第一节 ppt课件

自动化仪表与装置第二章 第一节 ppt课件

自动化仪表与装置第二章 第一节
上页 目 录 下页
11
南华大学自动化教研室
—控制仪表和计算机控制装置—
图示法
P: PI:
PD:
PID:
自动化仪表与装置第二章 第一节
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12
南华大学自动化教研室
—控制仪表和计算机控制装置—
五种表示方法
5、离散化表示法 用离散化的形式表示控制 器特性，它用于数字控制器以及各种计算机控 制装置。
YKP(XT 1I Xd )tYPYI
南华大学自动化教研室
—控制仪表和计算机控制装置—
二、控制器的基本控制规律
比例控制规律 比例积分控制规律 比例微分控制规律 比例积分微分控制规律
自动化仪表与装置第二章 第一节
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14
南华大学自动化教研室
—控制仪表和计算机控制装置—
(一)比例控制规律
1、定义：只具有比例控制规律的控制器 为比例控制器，其输出与输入成比例关 系
自动化仪表与装置第二章 第一节
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6
南华大学自动化教研室
—控制仪表和计算机控制装置—
五种表示方法
1、微分方程表示法 用微积分的形式表示控
制器特性，它常用于测定控制器参数。
P: YKPX
PI: YKP(XT1I Xd)t
PD:
YKP(XTD
dX) dt
PID: YKP(XT 1I XdT tDddX t)
这个规律常常称为控制器的特性。
自动化仪表与装置第二章 第一节
上页 目 制仪表和计算机控制装置—
须注意：
(△X = Xm – Xs)
在研究控制器特性时

控制仪表与装置课件 概论讲解49页PPT

控制仪表与装置课件 概论讲解49页PPT

1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
控制仪表与装置课 概论讲解
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。

控制仪表PPT课件

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3
3. 不可靠度F(t)＝1－R(t) 4. 故障密度函数f(t)＝－dR(t)/dt，反映的是
在一定时间段Δt内，设备可靠度的下降 情况，按模糊概念如“可靠度下降很大/ 快”、“可靠度基本不下降” 等。 问题：指数分布的可靠度的故障密度函 数形状为？ 5. 故障率λ(t) ： 在时刻t尚未失效的产品在t ＋Δt时间内发生失效的概率。 λ(t)＝-R’(t)/R(t)＝f(t)/ R(t)
9
控制仪表的抗干扰问题
1 干扰的来源：外扰、内扰
——经过漏电电阻耦合
——经过公共阻抗耦合
——电厂耦合
2 干扰的形式：串模干扰、共模干扰
3 抗干扰措施：消除或抑制干扰源、消除干扰进入的途径、 增强仪表自身的抗干扰能力
4 ——隔离（变压器、光电）
5 ——屏蔽
6 ——滤波
7 ——接地
10
自动化仪表的抗干扰（1）
12
自动化仪表的抗干扰（3）
—— 抗干扰措施 串模干扰：
电路屏蔽； 信号导线使用双绞线、屏蔽线、同轴电缆（带屏蔽层！）； 信号滤波（硬件与软件滤波器）；
共模干扰：
信号隔离（磁隔离与光电隔离）； 浮空； 良好的接地（接地电阻 < 0.5 欧姆）；
13
自动化仪表的抗干扰（4）
—— 同轴电缆实例
14
自动化仪表的抗干扰（5）
5
例：一个系统在连续运行了1万小时以后出现故障，在故障 排除后又运行了2万小时出现第二次故障，则该系统的 MTTF为（2＋1）/2=1.5万小时
8. 平均故障恢复时间MTTR(Mean Time To Recovery)
又称“平均恢复时间”
MTTR=故障定位时间＋故障修复时间＋系统重新投运时间 ＝总维修时间/总维修次数

控制装置与仪表PPT课件

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二、硬件抗干扰措施
(1)变压器隔离（图2-3-5） (2)光电隔离（图2-3-6） (3)隔离放大器（图2-3-7） 2.中和变压器（图2-3-8） 3.浮空（图2-3-9） 4.屏蔽
6.滤波（图2-3-10） 7.隔离器件（图2-3-12和图2-3-13） 8.飞渡电容技术（图2-3-14）
图2-3-5 变压器隔离示意图
第二节 电容式差压/压力变送器
3) 测量气体流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便液体排入流程管道。 4) 测量蒸汽流量时，取压口应开在流程管道的顶部或侧面，而变送 器应装在取压口下方，以便冷凝液体流入引压管。 5) 使用侧面有排气/排液阀的变送器时，取压口应开在流程管道的侧 面。 6) 工作介质为液体时，排气/排液阀在上面，以便排除气体。 7) 工作介质为气体时，排气/排液阀在下面，以便排除积液，将法兰 旋转180°可以改变排气/排液阀的上、下位置。 8) 测量蒸汽或其他高温介质时，不应使变送器的工作温度超过极限 温度。
四、电压信号的辅助作用 五、活零点的含义 六、四线制与二线制
1.四线制（图2-2-1） 2.二线制（图2-2-2）
七、数字控制装置与仪表信号的标准化
图2-2-1 四线制传输
图2-2-2 二线制传输
第三节 控制装置与仪表的干扰及抑制
一、干扰的来源与形式
(1)经过漏电电阻耦合 (2)经过公共阻抗耦合 (3)电场耦合（图2-3-1） (4)磁场耦合（图2-3-2） 2.干扰的形式 (1)串模干扰（图2-3-3） (2)共模干扰（图2-3-4）
图1-4-4 叠加在4～20mA模拟信号上的HART数字信号
第四节 全数字控制装置与仪表间的通信方式
通信协议的特点

控制仪表及装置第二章

控制仪表及装置第二章

M0 l0F0
组成：主、副杠杆，调零机构，零点迁移机构，静压调整和过载
④ 调护装零置和，零平衡 点锤迁，移矢机量机构构。见图2 5。
a.调零和零点迁移机构：
零点由调零弹簧调整；
零点迁移由迁移弹簧调整。
设迁移力Fo'到主杠杆支点的距离为lo' ,则有
I0
l3 (l1APi
l' 0
F' 0
)tg
l2Kf lf
D1、D2 可以提供偏置电 压，使三极管BG1正常工 作。 两个二极管D1、D2就相 当于一个稳压管。 R2起负反馈作用, 从而稳 定了BG1的工作点。
低频振荡器的起振条件
相位条件 － s < /2 时， uCD与 uAB相位相同，则 电路就形成正反馈。
振幅条件－ K F = 1, 选 择合适的电路参数，可 满足这一条件。
平衡带 拉条
电磁反馈装置 作用：把变送器的输出电流I0转换成作用于副杠杆的 电磁反馈力Ff
Ff =πBDcWI0 设 Kf =πBDcW 则 Ff = KfI0 改变反馈动圈的匝数， 可以改变 Kf 的大小
W1=725 匝 ， W2=1450匝
1-3短接、2-4短接： W = W1=725匝
1-2短接： W = W1+W2=2175匝
当输出电流超过允许值时，R18上压降变大，使VT2 的集电极电位降低，从而使该管处于饱和状态，流 过VT2(也即VT4)的电流受到限制(Io不超过30mA)。
其它元件的作用
R38、R39、C22和RP4构成阻尼电路，抑制变送器的输 出波动，RP4用来调整阻尼时间。 VD12在指示仪表未接同时，为输出电流提供通路, 同 时起反向保护作用。
l0 Kf lf
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1-3短接、2-4短接： W = W1=725匝
1-2短接： W = W1+W2=2175匝
可实现3:1的量程调整
（三）低频位移检测放大器
作用：把副杠杆上位移检测片（衔铁）的微小位移 S转换成4~20mA的直流输出电流。
由差动变压器、低频振荡器、整流滤波电路、功率 放大器组成。
构成方框图
1.差动变压器
F1
l1 l2
Fi
① 主杠杆
——将输入力Fi转换为
l 作用于矢量机构上的力
1 F1 ：
F1 l2 Fi F2F1tan
② 矢量机构
—— 将 输 入 力 F1
Mf lfFf 转换为作用于副杠
杆上的力F2 ：
改变tan，可改变差 压变送器的量程 ：4－15，量程比为 tan15/tan4=3.83
控制仪表及装置
第二章 变送器和转换器
第二章 变送器和转换器
第一节 变送器的构成 第二节 差压变送器 第三节 温度变送器 第四节 电/气转换器
变送器的构成
➢ 构成原理
调零、零点迁移
x
测量部分 Zi Z0
C
Zf
放大器 K
反馈部分 F
y
ymax
y
ymin
0
xmin
变送器的构成原理和输入输出特性
xmax x
作 用 ： 把 被 测 差 压 ΔP 转 换 成 作用于主杠杆下端的输入力Fi
Fi= A1P1 -A2P2
因: A1= A2= A
故: Fi= A (P1 -P2) = AΔPi
杠杆系统
作用：进行力的传递和 力矩比较。
组成： 主杠杆1、矢量机 构2和副杠杠4，以及调零 机构、零点迁移机构、静 压调整和过载保护、平衡 锤。
零点调整使变送器测量起始点为零；零点迁移是把测量起 始点由零迁移到某一数值。当测量起始点由零变为某一正 值，称正迁移；而由零变为某一负值，称为负迁移。 实现方法：改变调零信号Z0
差压变送器
用来将差压、流量、液位等被测参数转换为统一标准的 信号，以实现对这些参数的显示、记录或自动控制。
一、力平衡式差压变送器
Fo
Mi
+
lo
Mo -
Mf
K1 S
K2
Io
lf Ff Kf
护 装 置 ， 平 衡 锤 ， 矢 量 机 构 。 见 图2 5。
a.调 零 和 零 点 迁 移 机 构 ： 零点由调零弹簧调整； 零点迁移由迁移弹簧调整。
I0
l1l3 A tan
l2l f K f
pi
l0 lf K
f
F0
设 迁 移 力 Fo'到 主 杠 杆 支 点 的 距 离 为 lo' ,则 有
（一）概述
pi
测量部分
Fi
杠杠系统
Ff
位移检测
I0
放大器
电磁反馈 机构系统
变送器构成方框图
（二）工作原理和结构
1. 工作原理
△Pi A Fi l1/l2 F1 tan
l3
(2)杠 杆 系 统 ： 作 用 ： 把 输 入 力 Fi与 电 磁 反 馈 力 Ff比 较 ， 然 后 转 换 成 检 测 片 的 位 移 。 组成：主、副杠杆，调零机构，零点迁移机构，静压调整和过载保
2. 结构
测量部分
静压调整和过载保护装置： 作用：克服变送器的静压误差和过载时起保护作用。 静压误差：属系统误差。 静压误差产生的原因： 1.测 量 膜 片 有 效 面 积 不 等 ； 2.拉 条 装 配 不 正 解决办法：调静压调整螺钉。
平衡锤： 作用：使负杠杆的重心和支点M重合，提高仪表的耐冲 击、耐振动性能，而且在仪表不垂直安装时也不影响精度。
相位条件－ s < /2 时，
K y1KF(Cxz0)
V
F
R 17
R 16
R 17
R 1 6
R 19 R t
R 16
R 17
Vz
It
I0
l1l3 A tan l2l f K f
pi
l0 lf Kf
F0
K ppi
l0 lf Kf
F0
➢ 量程调整、零点调整和零点迁移
量程调整（即满度调整）的目的是使变送器的输出信 号上限值ymax与测量范围的上限值xmax相对应。
③ 副杠杆
——进行力矩的比较
Mi l3F2
M
C
MMi Mf
S lS M0 l0F0
F1
l1 l2
Fi
b.静 压 调 整 和 过 载 保 护 装 置 ：
④ 调作 用零：和克零服点变 送迁器移的机静 压构误 差 和 过 载 时 起 保 护 作 用 。
静压误差：属系统误差。 静 压 误 差 产 生 的 原 因 ：1.测 量 膜 片 有 效 面 积 不 等 ；2.拉 条 装 配 不 正 。 见 图 2-9。 解决办法：调静压调整螺钉。 过 载 保 护 装 置 ： 见 图 2 9。 c.平 衡 锤 ： 作 用 ： 见 图 2 5， 使 负 杠 杆 的 重 心 和 支 点 M 重 合 ， 提 高 仪 表 的 耐 击、耐振动性能，而且在仪表不垂直安装时也不影响精度。
⑤ 静压调整和过载保护装置、平衡锤
I2 I1
I I 平衡带 拉条 21
电磁反馈装置 作用：把变送器的输出电流I0转换成作用于副杠杆的 电磁反馈力Ff
Ff =πBDcWI0 设 Kf =πBDcW 则 Ff = KfI0 改变反馈动圈的匝数， 可以改变 Kf 的大小
W1=725 匝 ， W2=1450匝
量程调整相当于改变变 送器的输入输出特性的 斜率，也就是改变变送 器输出信号y与输入信号 x之间的比例系数。
方法：改变反馈部分反馈系数
改变测量部分转换系数
零点调整和零点迁移都是使变送器的输出信号下限值 ymin与测量范围的下限值xmin相对应，在xmin= 0时，称 为零点调整，在xmin≠ 0时，称为零点迁移。
I0
l3
(l1
A
Pi
l
'
0
F' 0
l2K flf
)tg
l0 K flf
F0
K
P
Pi
l'
0
l1A
F' 0
l0 K flfБайду номын сангаас
F0
K ppi
l0 lf K
f
F0
(2-6)
几点结论
(1)在满足深度负反馈的条件下,输出电流Io与输入 差压△Pi成正比。 (2)改变调零弹簧作用力Fo可调整变送器的零点。 (3)调整变送器的量程可通过改变tan和Kf来实现。 (4)零点和满度应反复调整。
检测片
S
C
A
上罐形磁芯
D
B
下罐形磁芯
差动变压器的结构
差动变压器原理图
2.低频振荡器
C i2 C i1 C i2 C i1
振荡器电路
D1、D2 可以提供偏置电 压，使三极管BG1正常工 作。 两个二极管D1、D2就相 当于一个稳压管。 R2起负反馈作用, 从而稳 定了BG1的工作点。
低频振荡器的起振条件

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