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自动化仪表与装置 机电工程学院自动化系 王 力 li.wang@ 010第五教学楼1003室 被控对象 － 需要调节其工艺参数的生产设备。 变送器 － 把工艺参数转换成标准统一信号的装置。 控制器 － 将来自变送器的测量值与给定信号相比较后产生的偏差信号, 按照预先设定好的控制规律进行运算后，输出一个控制信号去执行器。 执行器 － 把控制器的输出信号转换成直线位移或角位移，以控制阀门的开度。 此外，根据需要还可设有显示、转换、计算、辅助、给定装置。 课时安排 本课程共32学时 24学时为课堂教学 8学时实验、上机 实验一：认识各种变送器的结构、特点及校验实验（2学时） 实验二：认识各种执行器的结构、特点及校验实验（2学时） 实验三：液位控制系统（包含执行器、变送器和PID调节器）实验，重点学习PID调节器的调节原理（2学时） 上机实验一次：DCS系统的模拟演示实验（2学时） 教材及考试 教材：吴勤勤编，《控制仪表与装置》，化学工业出版社，2002 参考书：向婉成 《控制仪表与装置》，机械工业出版社，2002 阳宪惠 《现场总线技术及其应用》清华大学出版社 ，2000年 考核形式为开卷考试，占总成绩的50?，平时作业及实验占总成绩的50?。 一、联络信号 信号制 电动控制仪表 二、电信号传输方式 ： 4.变送器与控制室仪表间的信号传输 （1）四线制传输 （2）两线制传输 知识补充： DDZ-III型仪表的命名规则 控制仪表的分析方法 在变送单元中： W-温度和温差；Y-压力； C-差压。 在调节单元中：L-连续； D-断续。 在运算单元中： J-加减； S-乘除；K-开方。 在显示单元中： Z-指示； J-记录；B-报警； S-积算。 在执行单元中： Z-直行程；J-角行程。 　　对于一只仪表，可以采用由整体到局部的方法分析，即首先对仪表作总体概貌性了解，然后将仪表划分成几个部分，再对各划分部分逐一进行分析，最后综合出整机的特性。其具体步骤可以如下： 1.了解仪表作用和结构框图； 　 2.按照结构框图将整机线路划分成相应的部分； 3.根据信号的传递方向，对各部分逐一进行分析； 　　4.综合仪表的整机特性； 电压传输的特点 优点 增加或取消某个接收仪表不影响其他仪表的工作。 各接收仪表可设置公共接地点，可和计算机联用。 缺点 要在引线电阻上产生电压降, 信号受一定损失, 且因接收仪表输入阻抗很高，易于引入干扰，所以电压信号不适于远距离传输。 ? 现场与控制室仪表之间采用直流电流信号， 控制室内部仪表之间采用直流电压信号。 3.电动仪表的供电方式 电动仪表都需要电源供给能量，供电方式在电动 仪表中也是一个重要问题。主要有以下两种： （1）交流供电 在各个仪表中分别引入工频220V的 交流电压，在用变压器降压，然后进行整流、滤波及 稳压作为各自的电源。这种方式需要在每块表中附加 电源变压器、整流器及稳压电路。 （2）直流集中供电 是指各个仪表统一由一个直流 低电压电源供电。 直流集中供电的优势 （1）每块表省去了变压器变压器、整流器及稳压电 路部分，缩小了仪表体积，减少了发热元部件。 （2）由于采用了直流低电压集中供电，可以采用防 停电措施（能够直接投入备用电源）。 （3）没有220V交流电进入仪表，为仪表的防爆提供 了有利的条件。 变送器是现场仪表，其输出信号送至控制室中，而它的供电又来自控制室。变送器的信号传送和供电方式通常有如下两种： 两线制 电源 装置 变送器 现场 控制室 四线制 接收 仪表 变送器 现场 电源 装置 控制室 接收 仪表 要实现两线制，必须采用活零点的电流信号。因电源线和信号线公用，电源供给变送器的功率是通过信号电流提供的。变送器输出电流为下限值时，应保证它内部的半导体器件仍能正常工作。故信号电流下限值不能过低。 （二）数字通信方式 在数字控制装置发展初期以及传统的DCS系统中， 虽然在控制装置与计算机之间采用了数字通信技术， 但是在现场仪表与控制室之间仍然采用模拟通信技 术，随着智能仪表的发展，将双向数字通信一直延 伸到现场仪表创造了条件。 数字通信比模拟信号有如下优点： 1、简化了控制仪表与装置的硬件结构（A/D,D/A），减少了装置的结构复杂性和体积。 2、提高了信号的传输精度。 3、传输的信息更加丰富：测量值、状态信息、 控制信息 4、减少了布线的复杂性和费用。采用模拟信号 一对电缆上只能传输单一信息，而数字通信可使 许多现场仪表和控制室间在同一总线上进行双向 多信息串行数字通信。 第四节、防爆安全基本知识 一、防爆安全的基