过程控制 第一章04 过程控制仪表与装置总体概述.ppt

第一章 概 论 过程控制仪表与装置总体概述 第一节 过程控制仪表与装置总体概述 一、自动控制系统和过程控制仪表 　　 过程控制仪表与装置是实现生产过程自动化必不可少的工具。 基本要求： 1.掌握控制仪表的构成原理和基本概念； 2.能够选用合适的仪表构成所需的控制系统。 二、过程控制仪表与装置的分类及特点 　按能源形式分类 　按信号类型分类 　按结构形式分类 按能源形式分类 按信号类型分类 　 模拟式控制仪表由模拟元器件构成，其传输信号为连续变化的模拟量，如电流、电压、气压信号等。 　　数字式控制仪表以微处理器，单片机芯片为核心。其传输信号为断续变化的数字量，由于可以进行各种数字运算和逻辑判断，能解决模拟式控制仪表难以解决的问题。。 按结构形式分类 单元组合式控制仪表 单元组合式控制仪表 　　各个仪表之间用统一的标准信号进行联系，将各种独立仪表进行不同的组合，可以构成适用于各种不同场合的自动检测或控制系统。这类仪表有电动单元组合仪表（DDZ）和气动单元组合仪表（QDZ）两大类。 单元组合式控制仪表 　　单元组合仪表可分为变送单元，执行单元，调节单元，转换单元，运算单元，显示单元，给定单元和辅助单元等八类。 　 单元组合式控制仪表 2.转换单元: 将电压，频率等电信号转换为标准统一信号，或者进行标准统一信号之间的转换。 　 转换单元的品种有：直流毫伏转换器、频率转换器、电-气转换器、气-电转换器等。 单元组合式控制仪表 4.运算单元:它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多种参数综合控制、配比控制、流量信号的温度压力水补偿计算等。 　　运算单元的品种有：加减器、乘除器和开方器等。 单元组合式控制仪表 6.给定单元:输出标准统一信号，作为被控变量的给定值送到调节单元，实现定值控制。其输出信号可以供给其它仪表作为参考基准值。 　　给定单元的品种有：恒流给定器、定值器、比值给定器和时间程序给定器等。 单元组合式控制仪表 8.辅助单元:辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表。 基地式控制仪表 基地式控制仪表相当于把单元组合仪表的几个单元组合在一起，构成一个仪表。通常以指示、记录仪表为主体，附加控制、测量、给定等部件，其控制信号输出一般为开关量，也可以是标准统一信号。也有在数字式变送器或执行器附带的数字式转换器中带有调节器功能。 集散型控制系统(DCS系统) 　 DCS系统是一种以微型计算机为核心的计算机控制装置。其基本特点是分散控制、集中管理。 DCS系统通常由控制站（下位机）、操作站（上位机）和过程通讯网络三部分组成：控制站完成数据采集、处理及控制的作用；操作站完成生产过程信息的集中显示、操作和管理等作用；过程通讯网络用于实现操作站与控制站的连接，完成信息、控制命令等传输。DCS系统可以实现单元组合仪表中变送和执行单元之外所有的功能，但DCS的功能是单元组合仪表无法比拟。 现场总线控制系统(FCS系统) 　　FCS系统是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。其特点是现场控制和双向数字通讯，即将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制，而现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。 　　现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。其中现场设备是指系统最底层的监测、执行和计算设备，如智能化的变送器、执行器或控制器等。 　　FCS系统具有全数字化、全分散式、可互操作、开放式以及现场设备状态可控等优点。FCS系统中还可能出现以以太网技术和以无线通信技术为基础的计算机控制系统。 三、信号制 　　信号制即信号标准，是指仪表之间采用的传输信号的类型和数值。 　　目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统中，实现系统的功能。 信号标准 　　我国国家标准GB777《化工自动化仪表模拟气动信号》规定了气动仪表信号的下限值和上限值，如表1-2所示，该标准与国际IEC382是一致的。 　　 信号标准 　 序号1的规定与国际标准IEC381 A一致。序号2考虑到DDZ-Ⅱ系列单元组合仪表当时仍在广泛使用而设置的。 电动仪表信号标准的使用 1、现场与控制室仪表之间采用直流电流信号 优点： 直流比交流干扰少 直流信号对负载的要求简单 电流比电压更利于远传信息 　要求：接收仪表输入电阻小。 缺点：多个仪表接收同一电流信息，它们必须串联。 2、控制室内部仪表之间采用直流电压信号 优点： △ 任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。 △各个仪表具有公共接地点，可以共用一个直