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检测技术及仪表（自动化专业） 梁 伟 第一章 绪论 控制系统的发展过程 测量误差 传感器、敏感器与变送器 仪表的防爆与防护 * 成绩评定---请牢记！ 平时成绩10分；每旷课1次或者不交作业1次扣1分！ 实验成绩20分； 期末考试70分。闭卷考试！ 课程性质：专业基础课（必修） 学时：36+10 课程教学处理： 一、以教材为主线 没有永远不变的工程技术，永远在提高、发展才是真理；书本一般都是有一些落后的；必威体育精装版的工程知识和技术在工厂。 二、辅助较新内容，来自应用和网络。 三、欢迎课堂交流 1、老师绝不可能永远是对的； 2、交流才能互相提高。 四、关于相互尊重 1、师道尊严是应该也必须要有的； 2、对学生的尊重也是必须有的； 3、遵守游戏规则----考试约定、课堂纪律、作业。 课程的教学目的和任务 检测技术是信息技术的核心之一，仪表则是自动化控制系统的重要组成部分。本课程以过程检测与控制为对象，从信息的获取（传感器）、信息的转换与处理（检测电路和变送器）、信息的显示（显示仪表）、目标的控制（调节仪表），一直到综合系统（DCS、FCS）这样一条教学链路，系统介绍了检测的概念、误差理论、各类过程检测参数和传感器、电动单元组合仪表及计算机测控系统的知识。 通过本课程的学习，应能深入掌握测量的基础理论知识；掌握温度、压力、液位和流量这四个在过程控制系统中常用参数的检测传感器、检测方法、检测电路和变送器原理；掌握电动单元组合仪表的基础知识；掌握各种过程控制仪表的基本原理、仪表实现和实际应用技术，建立一定的仪表开发基础，理解计算机控制装置的本质。同时了解部分机械量测量方法。 通过本课程的学习，能够为后续的《过程控制工程》及《计算机控制》等课程打下良好的基础。 1 控制系统的发展过程 从系统复杂程度及功能，可以划分为四代：电动单元组合仪表、 DDC （直接数字控制系统）、DCS、FCS。 1.1 电动单元组合仪表 系统由一块块独立（系列）的仪表组成，典型的是DDZ-Ⅲ型表。使用统一24V供电，采用4～20mA或者1～5V信号。系列仪表中有：变送器、显示仪表、记录仪表、调节器、电气转换器等。必威体育精装版为DDZ-S系列，也有称第四代的。目前在一些简单系统中仍大量应用，多数仪表已经智能化了。难以构造大型复杂系统，集中管理功能差；价格便宜。 图1.1 常规仪表（变送器与数字显示仪表） 1.2 DDC（直接数字控制系统） 直接数字控制DDC系统（Direct Digigtal Control）是工业生产计算机控制系统中用得比较多的一种系统应用形式，这类系统中的计算机除了经过输入通道对多个工业过程参数进行检测采集外，它还代替模拟调节系统中的模拟调节器,按预定的调节规定进行调节运算，然后将运算结果通过过程输出通道输出并作用于执行机构，以实现多回路调节的目的。特点是功能集中，性价比高；但功能完全集中于一台主机，风险大。 下图画出了DDC的基本结构，它仅画出一个控制回路，实际能够完成多个回路。 图1.2 DDC框图 1.3 DCS（集散控制系统） 主要由操作站、通讯控制、控制站组成，集中管理，分散控制。 （1）分散控制系统DCS与集散控制系统TDCS是集4C（Communication，Computer，?Control、CRT）技术于一身的监控技术。（2）从上到下的树状拓扑大系统，其中通信（Communication）是关键。（3）PID在中断站中，中断站联接计算机与现场仪器仪表与控制装置。（4）是树状拓扑和并行连续的链路结构，也有大量电缆从中继站并行到现场仪器仪表。（5）模拟信号，A/D—D/A、带微处理器的混合。（6）一台仪表一对线接到I/O，由控制站挂到局域网LAN。（7）DCS是控制（工程师站）、操作（操作员站）、现场仪表（现场测控站）的3级结构。（8）缺点是成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。（9）用于大规模的连续过程控制，如石化等。（10）制造商：SIEMENS（德）、Foxboro（美）、ABB（瑞士）、Yokogawa（日）、Honewell（美国）等。 图1.3 DCS系统框图 1.4 FCS（现场总线控制系统） （1）基本任务是：本质（本征）安全、危险区域、易变过程、难于对付的 非常环境。（2）全数字化、智能、多功能取代模拟式单功能仪器、仪表、控制装置。（3）用两根线联接分散的现场仪表、控制装置、PID与控制中心，取代每台仪器两根线。（4）在总线上PID与仪器、仪表、控制装置都是平等的。（5）多变量、多节点、串行、数字通信系统取代单变量、单点、并行、模