过程控制03.pptVIP

第二章 过程检测仪表 温度、压力、液位、流量、成分等参数测量的基础知识； 了解仪表的组成和信号标准； 测量的接线方式和相互关联和区别； 过程控制中仪表的防爆知识； 测量误差和数字滤波的方法； 软测量技术的基本概念； 尽量避免和检测技术课程内容的交叉和重叠。 本次课主要内容 检测仪表功能及组成 气动和电动仪表信号标准 测量误差、真值、精度 测量变送中的几个主要问题 测量信号的处理 数字滤波 本节内容在整个课程中的位置 过程控制的“眼睛”； 许多过程控制系统不能长期使用的主要原因就在于传感器故障！ 检测仪表功能及组成 功能：用于确定被控变量的当前值。 组成： 1.传感器（sensor）：检测仪表中的首要部件，它直接与被测对象发生联系（但不一定直接接触）。感受被测参数的变化，并发出与之相适应的电量或非电量信号 ，也称为一次仪表 。 2.变送器（transmitter）：将传感器送来的检测信号进行转换、放大、整形、滤波等处理后，调制成相应的标准信号，并输出给控制器采样或进行模拟、数字显示，也称为二次仪表 。有时也将传感器和变送电路统称为传感器。 变送器的信号标准 电动仪表：4-20mA，DC（远距离）；1-5V，DC（柜内传输） 气动仪表：20-100Kpa 除变送器外，控制器和执行器的信号标准也如此！ 对传感器的三个要求 1.高准确性，传感器的输出信号与被测参数成严格的对应关系。 2.高稳定性，不受时间或环境温度变化等因素的影响。 3.高灵敏度，被测参数微小变化时，输出量变化明显。 过程检测仪表的接线方式 电流二线制和四线制 电阻三线制 现场总线方式 电流二线制、四线制 二线制线路简单，节省电缆； 四线制仪表的工作电源可为直流，也可为交流。 电阻三线制 若仅采用两根导线将热电阻接入电桥，将会由于远距离连接导线的电阻而引入误差。为防止由于远距离接线而造成桥臂不平衡，工程中大量采用三线制： 接两根电桥线和一根电源线（左图） 或接三根电桥线 （右图） 现场总线（Field Bus)方式 以HART为例，在一条电缆上同时传输直流4～20mA的模拟信号和数字信号。 在直流4～20mA基础上叠加幅值为±0.5mA的正弦调制波作为数字信号，1200Hz频率代表逻辑“1”,2200Hz频率代表逻辑“0”。 详见第九章。 检测仪表的发展方向 目前，自动化仪表及装置向着数字化、模块化、高精度化、小型化和智能化的方向发展，智能化是最重要的特点。 与常规仪表相比，智能仪表： 测量精度高； 通信功能（现场总线）； 远程标定； 自诊断功能等。 测量误差与真值 测量误差：测量值与真值之间存在的差别。 真值：一个变量本身所具有的真实值，它是一个理想的概念，一般是无法得到的。 在计算误差时，一般用约定真值或相对真值来代替。 约定真值与相对真值 约定真值：一个接近真值的值，它与真值之差可忽略不计。实际测量中以在没有系统误差的情况下，足够多次的测量值之平均值作为约定真值。 相对真值：指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3以下时，可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。 仪表绝对误差 绝对误差的实质，是仪表读数与被测参数真实值之差。 仪表的绝对误差只能是读数与约定真值或相对真值之差。 仪表相对误差与引用误差 相对误差：仪表的绝对误差与真值的百分比。 引用误差：绝对误差与仪表量程的百分比： 仪表的基本误差和附加误差 基本误差指在仪表制造厂规定使用条件下的相对误差。规定使用条件包括：温度、相对湿度、电源电压、安装方式等。 附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差，如电源波动附加误差，温度附加误差等。 仪表精度等级 又称准确度级，是按国家统一规定的允许误差大小划分成的等级。 我国仪表精度等级有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。级数越小，精度（准确度）就越高。 工业控制用仪表多在0.1～4.0级，控制用仪表对精度要求较计量用仪表低。 仪表的精度等级应视工艺需求而定，不能片面追求高精度。 例题1 某压力表刻度0～100kPa，在50kPa处测量值为49.5kPa，求在50kPa处仪表示值的绝对误差、相对误差和引用误差？ 例题1 仪表的绝对误差： 仪表的相对误差： 仪表的引用误差： 例题2 某换热器的温度控制系统方块图如图。系统的被控参数为出口物料温度，要求保持在（200±20）℃，控制参数为加热蒸汽的流量。 说明图中R、E、Q、C、F所代表的专业术语内容。 说明Z、I、P的信号范围。 气动执行器的输入、输出各是什么物理量？ 例题2 R为给定值，E为偏差（E=R-Z），Q为控制参数，C为被控参数