过程控制第2章01(仪表组成、误差、安全栅2013).pptVIP

本节主要内容 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 安全防爆基础 本节内容在系统中的位置 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（Present Value）。 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信号（电量或非电量）。 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。有时也将传感器和变送电路统称为变送器。 变送器的信号标准 电动仪表：4-20mA（可达数km，视带载能力、输入阻抗和线径）；1-5V（近距离传输）。 气动仪表：20-100Kpa（100m）。 除变送器外，控制器和执行器的信号标准也如此！ 电动单元组合仪表构成控制系统 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 通信方式 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： 电阻三线制 电阻三线制 通信方式 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： 测量精度较高； 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。 最大引用误差（满度误差）：最大绝对误差与仪表量程的百分比： 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，。 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、Y、F所表示的专业术语； 说明U、P 、Z的信号范围； 气动执行器的输入、输出各是什么物理量？ 例题1 说明图中R、E、Q、Y、F所表示的专业术语； 例题1 说明U、P 、Z的信号范围； 例题1 气动执行器的输入、输出各是什么物理量？ 传感器使用中需注意的问题 信号滞后问题 传输距离问题 信号抗干扰处理 信号滞后问题 纯滞后问题，由于测量元件安装位置不当及测量仪表本身特性等容易引入纯滞后，应力求避免。 测量滞后问题，主要由测量元件本身的特性造成。在系统设计中应尽可能选用快速测量元件。 测量信号的滤波处理 过程控制系统中，测量信号往往带有噪声； 除传感器本身需考虑抗干扰处理外，还可以采用控制系统软件进行数字滤波处理。 数字滤波 数字滤波即程序滤波，通过计算机软件（运算与判断）滤去干扰信号，提高信号的真实性。 常用的数字滤波有如下几种： 1.算术平均值滤波 2.程序判断滤波 3.中位值法滤波 4.一阶惯性滤波 算术平均值滤波 又称为递推平均滤波，对周期性等幅振荡的干扰有较明显的滤波效果。 程序判断滤波 当 时，将Xi作为第i次采样值。 当 时，应将Xi-1作为第i次采样值。 B值的选择主要决定于对象的