自动化基础知识自动化基础知识 安全经验分享一、事件经过一、事件经过 3月2号星期一约14：50某联合站加热岗的燃烧器燃烧不好发出“呜呜”的声音，值班员张某找来原岗位工人柳某询问原因，柳某告诉张某是天然气燃烧不好造成的，放空后可以解决。随后柳某就拿着工具来到真空炉旁的放空口进行放空，大概十分钟左右，他们听到嘭的一声，放空口随即燃烧起来。柳某立即跑到生产指挥间向站领导作了汇报，站长崔某等立即赶到现场，关掉了气源并用灭火器扑灭了明火。 22021/6/16二、事故原因二、事故原因 现场检查发现，电缆沟盖板跷起，值班室两扇窗户震碎，配电盘面板变形的严重。作业区安全副大队长，生产办泵站管理干部随后赶到现场。大家经过现场勘查认为，产生此次事故的原因是由于地面下沉导致电缆沟和炉体下面的排放口联通，在风的作用，放空时使部分天然气进入到电缆沟内，由于室内的配电盘都不是防爆电器，运行过程中，某一点温度较高，当空气中的天然气浓度达到一定比例时，产生爆燃。安全经验分享32021/6/16三、预防措施三、预防措施1、加强天然气放空口的安全措施。放空口不应在室内、设备操作间等通风条件差的环境内，避免天然气高度聚集引长火灾。 2、地面、墙体坍塌会导致防爆环境变化，对出现地面、墙体坍塌的地方应安排专人进行落实，对坍塌的危害进行评价，并提出整改要求。 3、操作员工在操作时要按照要求穿戴好劳保用品。安全经验分享42021/6/16目目 录录一、自动化仪表分类一、自动化仪表分类二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识三、自控仪表简介三、自控仪表简介四、自动控制基础知识四、自动控制基础知识五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介52021/6/16一、自动化仪表分类一、自动化仪表分类 检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方检测与过程控制仪表（通常称自动化仪表）分类方法很多，根据不同原则可进行相应分类。法很多，根据不同原则可进行相应分类。v按仪表所使用的能源可分为气动仪表、电动仪表、液动仪按仪表所使用的能源可分为气动仪表、电动仪表、液动仪表；表；v按是否带微处理器分为智能仪表、非智能仪表；按是否带微处理器分为智能仪表、非智能仪表；v根据仪表信号形式分为模拟仪表、数字仪表。根据仪表信号形式分为模拟仪表、数字仪表。 自动化仪表最通用的分类，是按仪表在测量与控制系自动化仪表最通用的分类，是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分，一般分为统中的作用进行划分，一般分为检测仪表、显示仪表、调检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器节仪表、执行器4 4类。类。62021/6/16（一）误差（一）误差 误差是在正确测量的前提下，所测得的数值和真实值之间的差异。误差是在正确测量的前提下，所测得的数值和真实值之间的差异。 按误差数值表示的方法，误差可以分为绝对误差、相对误差、引用误差。按误差数值表示的方法，误差可以分为绝对误差、相对误差、引用误差。绝对误差：绝对误差：是指仪表的测量值与被测变量真实值之差。是指仪表的测量值与被测变量真实值之差。 绝对误差测量值绝对误差测量值- -真值。真值。相对误差：相对误差：是绝对误差与实际值之比的百分数。是绝对误差与实际值之比的百分数。 相对误差绝对误差相对误差绝对误差/ /实际值实际值100%100%引用误差：引用误差：是指绝对误差与测量表量程的比值，以百分比表示。是指绝对误差与测量表量程的比值，以百分比表示。 引用误差绝对误差引用误差绝对误差/ /量程量程100%100%按误差的测试条件分为：基本误差、附加误差按误差的测试条件分为：基本误差、附加误差基本误差：基本误差：是在规定的条件下是在规定的条件下( (如温度、压力、湿度、密度、电源电压、频率等如温度、压力、湿度、密度、电源电压、频率等 一定），仪表本身具有的误差。一定），仪表本身具有的误差。附加误差：附加误差：是当仪表的工作条件偏离正常范围时所引起的误差（如密度、温度、是当仪表的工作条件偏离正常范围时所引起的误差（如密度、温度、 压力等条件的变化）。压力等条件的变化）。二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识72021/6/16 （二）仪表主要性能指标（二）仪表主要性能指标 精确度精确度 仪表精确度简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度，精仪表精确度简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度，精度等级是根据度等级是根据引用误差引用误差来划分的来划分的, , 仪表引用误差去掉百分数就是仪表引用误差去掉百分数就是我们通常说的仪表精度。我们通常说的仪表精度。 精度精度= =（最大误差（最大误差/ /测量范围）测量范围）* *100%100% 我国生产的仪表常用的精确度等级有：我国生产的仪表常用的精确度等级有：0.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.00.005,0.02,0.05,0.1,0.2,0.4,0.5,1.0,1.5,2.5,4.0等。等。 二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识82021/6/16 例：一台压力表例：一台压力表, ,量程是量程是0-1.0MPa,0-1.0MPa,精度为精度为1.61.6级级. .测量测量0.5MPa0.5MPa压力时压力时, ,该表显示该表显示0.49MPa,0.49MPa,计算相关误差，判断此表是否合格？计算相关误差，判断此表是否合格？ 绝对误差绝对误差=0.49-0.5=-0.01MPa=0.49-0.5=-0.01MPa 相对误差相对误差=0.01/0.5*100%=2.0%=0.01/0.5*100%=2.0% 基本误差基本误差=1.0*1.6%=0.016MPa=1.0*1.6%=0.016MPa 引用误差引用误差=0.01/1.0*100%=1.0%=0.01/1.0*100%=1.0%因为因为0.010.010.0160.016，（，（1.0 1.0 1.61.6）所以此表合格。）所以此表合格。二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识92021/6/16字母字母第一位字母第一位字母第二位字母第二位字母分析变量或引发变量分析变量或引发变量修饰词修饰词读出功能读出功能输出功能输出功能修饰词修饰词A分析分析报警报警B烧喷，火焰烧喷，火焰供选用供选用供选用供选用供选用供选用C电导率电导率控制控制D密度或比重密度或比重差差差差E电压，电动势电压，电动势检测元件检测元件F流量流量比值比值G表表视镜，观察视镜，观察H手动手动高高I电流电流指示指示J功率功率K时间或时间顺序时间或时间顺序操作器操作器L物位物位灯灯低低M水分或湿度水分或湿度中，中间中，中间N供选用供选用供选用供选用供选用供选用供选用供选用O供选用供选用节流孔节流孔P压力或真空压力或真空连接点测试点连接点测试点Q数量数量积算或累计积算或累计R核辐射核辐射记录记录S速度或频率速度或频率安全安全开关，联锁开关，联锁T温度温度传送传送U多变量多变量多变量多变量多变量多变量多变量多变量多变量多变量V振动，机械监视振动，机械监视阀，风门，百叶窗阀，风门，百叶窗W重量或力重量或力套管套管X未分类未分类X轴未分类未分类未分类未分类未分类未分类Y供选用供选用Y轴继动器或计算器继动器或计算器Z位置位置驱动器执行机构或未分类的最终驱动器执行机构或未分类的最终执行元件执行元件(三）被测变量和仪表功能的字母代号二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识 英文名称英文名称 英文缩写英文缩写 中文名称中文名称 TEMPERATURE INDICATOR TI 温度表温度表 TEMPERATURE TRANSMITTER TT 温度变送器温度变送器 TEMP INDICATOR CONTROLLER TIC 温度显示控制器温度显示控制器 TEMPERATURE CONTROL VALVE TCV 温度控制阀温度控制阀 TEMPERATURE SWITCH HIGH TSH 温度高开关温度高开关 TEMPERATURE SWITCH HIGH HIGH TSHH 温度高高开关温度高高开关 TEMPERATURE SWITCH LOW TSL 温度低开关温度低开关 TEMPERATURE SWITCH LOW LOW TSLL 温度低低开关温度低低开关 TEMPERATURE ALARM HIGH TAH 温度高报警温度高报警 TEMPERATURE ALARM HIGH HIGH TAHH 温度高高报警温度高高报警 TEMPERATURE ALARM LOW TAL 温度低报警温度低报警 TEMPERATURE ALARM LOW LOW TALL 温度低低报警温度低低报警 PRESSURE INDICATOR PI 压力表压力表 PRESSURE TRANSIMITTER PT 压力变送器压力变送器 PRESSURE INDICATOR CONTROLLER PIC 压力显示控制器压力显示控制器 PRESSURE CONTROL VALVE PCV 压力控制阀压力控制阀 PRESSURE SWITCH HIGH PSH 压力高开关压力高开关 PRESSURE SWITCH HIGH HIGH PSHH 压力高高开关压力高高开关 PRESSURE SWITCH LOW PSL 压力低开关压力低开关 PRESSURE SWITCH LOW LOW PSLL 压力低低开关压力低低开关 PRESSURE ALARM HIGH PAH 压力高报警压力高报警 PRESSURE ALARM HIGH HIGH PAHH 压力高高报警压力高高报警 PRESSURE ALARM LOW PAL 压力低报警压力低报警 PRESSURE ALARM LOW LOW PALL 压力低低报警压力低低报警 PRESSURE DIFFERENT SWlCH HIGH PDSH 差压高开关差压高开关 PRESSURE DIFFERENT SWICH LOW PDSL 差压低开关差压低开关 PRESSURE DIFFERENT ALARM LOW PDAL 差压低报警差压低报警 PRESSURE DIFFERENT ALARM HIGH PDAH 差压高报警差压高报警 仪表常用缩写字母二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识 英文名称英文名称 英文缩写英文缩写 中文名称中文名称 LEVEL INDICATOR LI 液位计液位计 LEVEL GLASS TUBE LG 液位玻璃管液位玻璃管 LEVEL TRANSIMITTER LT 液位变送器液位变送器 LEVEL INDICATOR CONTROLLER LIC 液位显示控制器液位显示控制器 LEVEL CONTROL VALVE LCV 液位控制阀液位控制阀 LEVEL SWITCH HIGH LSH 液位高开关液位高开关 LEVEL SWITCH HIGH H1GH LSHH 液位高高开关液位高高开关 LEVEL SWITCH LOW LSL 液位低开关液位低开关 LEVEL SWITCH LOW LOW LSLL 液位低低开关液位低低开关 LEVEL ALARM HIGH LAH 液位高报警液位高报警 LEVEL ALARM LOW LOW 液位低报警液位低报警 LEVEL ALARM HIGH HIGH LAHH 液位高高报警液位高高报警 LEVEL ALARM LOW LOW LALL 液位低低报警液位低低报警 FLOW INDICATOR Fl 流量表流量表 FLOW TRNSIMITTER FT 流量变送器流量变送器 FLOW INDICATOR CONTROLLER FIC 流量显示控制器流量显示控制器 FLOW CONTROL VALVE FCV 流量控制阀流量控制阀 PRESSURE SAFETY VALVE PSV 压力安全阀压力安全阀 SHUT DOWN VALVE SDV 关断阀关断阀 BLOW DOWN VALVE BDV 排空阀排空阀 UNIT SHUT DOWN USD 单元关断单元关断 PROCESS SHUT DOWN PSD 系统关断系统关断 EMERGENCY SHUT DOWN ESD 紧急关断紧急关断 PROGRAMALOGICAL CONTROLLER PLC 可编程逻辑控制器可编程逻辑控制器仪表常用缩写字母二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识仪表常用的电信号包括：n420mA DC信号n15VDC信号n脉冲信号nRTD（热电阻）PT100信号nmV信号(热电偶)仪表常用的电信号字母表示：nAI (Analog Input)模拟量输入信号nAO (Analog Output)模拟量输出信号nDI (Digital Input)数字量输入信号nDO (Digital Output)数字量输入信号（四）仪表信号和接线方式（四）仪表信号和接线方式二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识 两线制： 两根线既传输电源又传输信号，也就是传感器输出的负载和电源是串联在一起的，电源是从外部引入的，和负载串联在一起来驱动负载。（四）仪表信号和接线方式（四）仪表信号和接线方式二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识 三线制： 三线制传感器就是电源正端和信号输出的正端分离，但它们共用一个COM端。（四）仪表信号和接线方式（四）仪表信号和接线方式二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识 四线制： 电源两根线，信号两根线。电源和信号是分开工作的。（四）仪表信号和接线方式（四）仪表信号和接线方式二、自动化仪表基础知识二、自动化仪表基础知识 变送器基本概念变送器基本概念 将将物理测量信号物理测量信号或或普通电信号普通电信号转换为转换为标准标准电信号电信号输出或能够以通讯协议方式输出的设备。输出或能够以通讯协议方式输出的设备。一般分为：温度变送器，压力变送器，差压变一般分为：温度变送器，压力变送器，差压变送器，液位变送器，电流变送器，电量变送器，送器，液位变送器，电流变送器，电量变送器，流量变送器，重量变送器等。流量变送器，重量变送器等。 三、自控仪表简介三、自控仪表简介压力压力垂直作用在物体表面上的力垂直作用在物体表面上的力单位：帕斯卡（单位：帕斯卡（a a）1.1.压力变送器、压力开关压力变送器、压力开关即即1N1N的力垂直均匀作用在的力垂直均匀作用在1m1m2 2的面积上所形成的压的面积上所形成的压力值为力值为1Pa1Pa。1Pa=1N/m2（1 1）压）压 力力 测测 量量三、自控仪表简介三、自控仪表简介 在压力测量中，常有在压力测量中，常有表压、绝对压力、负压或真空度表压、绝对压力、负压或真空度之分，之分，工业上所用的压力指示值多数为工业上所用的压力指示值多数为表压表压，即压力表的指示值是，即压力表的指示值是绝绝对压力和大气压力之差对压力和大气压力之差，所以绝对压力为表压和大气压力之和。，所以绝对压力为表压和大气压力之和。如果被测压力低于大气压，称为负压或真空度。如果被测压力低于大气压，称为负压或真空度。 （1 1）压）压 力力 测测 量量三、自控仪表简介三、自控仪表简介表压、绝对压力、负压（真空度）关系图P绝压绝压(以绝对零压为基准来表示的压力以绝对零压为基准来表示的压力)P表压表压(以大气压为基准来表示的压力以大气压为基准来表示的压力)P负压（真空度）被测流体的绝对压负压（真空度）被测流体的绝对压力低于大气压时压力表测得的压力力低于大气压时压力表测得的压力P绝压绝压1大气压力线大气压力线绝对零压绝对零压(绝对真绝对真空下的压力空下的压力)三、自控仪表简介三、自控仪表简介 压力变送器最常见的分为压力变送器最常见的分为电容式电容式压力变送器和压力变送器和单晶硅单晶硅压力变送器。其它还有压力变送器。其它还有扩撒扩撒硅硅压力变送器。目前主流压力变送器几乎都采用了智能协议。压力变送器。目前主流压力变送器几乎都采用了智能协议。1.1.差压变送器差压变送器 差压变送器两侧分别接不同的压力，根据压力差来测量液位的高度以及和孔板配差压变送器两侧分别接不同的压力，根据压力差来测量液位的高度以及和孔板配合测量管道流量等。合测量管道流量等。2.2.绝压变送器绝压变送器 绝压变送器其一侧抽真空，另一侧所受压力就为绝对压力，适用于绝压场合。绝压变送器其一侧抽真空，另一侧所受压力就为绝对压力，适用于绝压场合。3.3.微差压变送器微差压变送器 微差压变送器选用微差压变送器选用2E2E膜盒膜盒(0.0-1.5KPA)(0.0-1.5KPA)，提高测量小压力的精度。，提高测量小压力的精度。4.4.高静压差压变送器高静压差压变送器 高静压差压变送器选用高静压膜盒，所谓静压就是当压力变送器两侧所加压力相高静压差压变送器选用高静压膜盒，所谓静压就是当压力变送器两侧所加压力相同时其输出电流应同时其输出电流应4.00mA4.00mA，但普通差压变送器当两侧压力同时增大到，但普通差压变送器当两侧压力同时增大到25MPA25MPA以上其输以上其输出难以保证在出难以保证在4.00mA4.00mA。故高静压差压变送器多用于流量、液位测量且压力较高的场合。故高静压差压变送器多用于流量、液位测量且压力较高的场合。（2）压力变送器）压力变送器三、自控仪表简介三、自控仪表简介u3051C型表压与绝压变送器u3051T型表压与绝压变送器u3051L型液位变送器u3051H型高温压力变送器可测过程温度高达可测过程温度高达375F375F（191C191C），且），且不需使用远传膜片密封不需使用远传膜片密封或毛细管或毛细管 。三、自控仪表简介三、自控仪表简介 一般使用来测量阻力、液位或者与流量节流元件配套使用测量流量仪表。 该类型仪表往往与三阀组或者五阀组配套使用。目前国内应用三阀组较为普遍。 使用时应注意问题：开启表时： 应先打开正压阀1,再关闭平衡阀2，最 后打开负压阀3。停表时： 应先关闭负压阀3,再打开平衡阀2，最后关闭正压阀1。（3 3）差压变送器）差压变送器 132P1P2PiP1P2平衡阀正压阀负压阀I0Q流向三、自控仪表简介三、自控仪表简介 1 1、压力开关是一种简单的压力控制装置，当被测压力达到额、压力开关是一种简单的压力控制装置，当被测压力达到额定值时，压力开关可发出警报或控制信号。定值时，压力开关可发出警报或控制信号。2 2、压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性、压力开关的工作原理是：当被测压力超过额定值时，弹性元件的自由端产生位移，直接或经过比较后推动开关元件，改元件的自由端产生位移，直接或经过比较后推动开关元件，改变开关元件的通断状态，达到控制被测压力的目的。变开关元件的通断状态，达到控制被测压力的目的。 3.3.压力开关采用的弹性元件有单圈弹簧管、膜片、膜盒及波纹压力开关采用的弹性元件有单圈弹簧管、膜片、膜盒及波纹管等。管等。 开关元件有磁性开关、水银开关、微动开关等。开关元件有磁性开关、水银开关、微动开关等。 4.4.压力开关的开关形式有常开式和常闭式两种。压力开关的开关形式有常开式和常闭式两种。 5.5.压力开关的调节方式有两位式和三位式两种。压力开关的调节方式有两位式和三位式两种。6.6.压力开关的参数可调，依实际使用压力范围调节。压力开关的参数可调，依实际使用压力范围调节。 （4 4）压力开关）压力开关三、自控仪表简介三、自控仪表简介（1 1）热电阻）热电阻 热电阻测温原理： 基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜。 PT100型号的铂热电阻分为单支、双支。Pt100类型热电阻对应 0时阻值为100。 Cu50类型热电阻对应即0时阻值为50。标准的热电阻回路国内一般采用三线制，采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。热电阻将铂热电阻体的电阻信号直接转换为420mADC的标准信号一体化仪表就是温度变送器中比较常见的一种。2、温度仪表三、自控仪表简介三、自控仪表简介热电阻接线方式热电阻接线方式三、自控仪表简介三、自控仪表简介（2 2）热电偶）热电偶 热电偶是中高温区最常用的一种温度检测元件。它的主要特点是测量精度高，热电偶是中高温区最常用的一种温度检测元件。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。性能稳定。 工作原理：两种不同材料的导体或半导体工作原理：两种不同材料的导体或半导体A A和和B B焊接起来，构成一个闭合回路。焊接起来，构成一个闭合回路。当导体当导体A A和和B B的两个接合点之间存在的两个接合点之间存在温差温差时，两者之间便产生时，两者之间便产生电动势电动势, ,因而在回路因而在回路中形成中形成电流电流, ,这种现象称为这种现象称为热电效应热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。热电偶就是利用这一效应来工作的。 热电偶名称代号分度号热电极材料测温范围/新旧正热电极负热电极长期使用短期使用铂铑30-铂铑6铂铑10-铂镍铬-镍硅镍铬-铜镍铁-铜镍铜-铜镍WRRWRPWRNWREWRFWRCBSKEJTLL-2LB-3EU-2-CK铂铑30合金铂铑10合金镍铬合金镍铬合金铁铜铂铑6合金纯铂镍硅合金铜镍合金铜镍合金铜镍合金3001600-201300-501000-40800-40700-400300180016001200900750350三、自控仪表简介三、自控仪表简介 如图所示，两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路。置于被测温度为t的介质 中，称为称为工作端工作端或热端或热端，另一端与导线相连，称为冷端或自由端冷端或自由端，放在温度为t0的恒定温度下，当工作段的被测介质温度发生变化时，热电势也随温度发生一定规律的变化。 热电偶产生热电势的条件是两热电极材料相异、两接点温度两热电极材料相异、两接点温度相异相异。热电动势大小只与电极材料与两端的温差有关与电极材料与两端的温差有关，而，而与热电与热电极的长度和直径的粗细无关极的长度和直径的粗细无关。 三、自控仪表简介三、自控仪表简介补偿导线补偿导线 ：虽然在理论上热电偶可以直接虽然在理论上热电偶可以直接连接到仪器，但它们之间长距离连接时使布连接到仪器，但它们之间长距离连接时使布线成本过高，并且在测量回路中容易出现问线成本过高，并且在测量回路中容易出现问题。因此，使用在常温下可使用和热电偶有题。因此，使用在常温下可使用和热电偶有相同或相近特性的相同或相近特性的补偿导线，将热电偶的冷补偿导线，将热电偶的冷端延伸出来。端延伸出来。三、自控仪表简介三、自控仪表简介 温度变送器是现场安装式温变送单元，包括测温元件，A/D转换模块，显示模块。 变送器可以安装于热电偶、热电阻的接线盒内与之形成一体化结构，其作用是将检测的热电偶或热电将检测的热电偶或热电阻等温度信号转变为标准的仪表信号阻等温度信号转变为标准的仪表信号4 420mA20mA电流信电流信号号或者或者1-5VDC1-5VDC.实现对温度的精确测量与控制。（3 3）一体化温度变送器）一体化温度变送器三、自控仪表简介三、自控仪表简介（4 4）温度开关）温度开关 温度开关是一种用双金属片作为感温元件，正常工作时，双金属片处于自由状态，触点处于闭合/断开状态，当温度升高至动作温度值时，双金属元件受热产生内应力而迅速动作，打开/闭合触点,切断/接通电路，从而起到热保护作用。当温度降到设定温度时触点自动闭合/断开，恢复正常工作状态。 三、自控仪表简介三、自控仪表简介流量流量: :流体在单位时间内通过管道某一截面的数量，按计算流体流体在单位时间内通过管道某一截面的数量，按计算流体数量的方法的不同流量可分为数量的方法的不同流量可分为质量流量和体积流量。质量流量和体积流量。 Q Qm m = = Q Qv v瞬时流量瞬时流量: :是指单位时间内流过管道横截面介质的体积或质量数。是指单位时间内流过管道横截面介质的体积或质量数。累积流量累积流量: :是指在一定时间间隔内流过某管道截面的介质总量。是指在一定时间间隔内流过某管道截面的介质总量。 3.3.流量仪表流量仪表根据测量原理分类：根据测量原理分类：节流式、速度式、容积式、电磁式、质量式、超声式等。节流式、速度式、容积式、电磁式、质量式、超声式等。 三、自控仪表简介三、自控仪表简介节流式流量计：测量过程节流式流量计：测量过程 充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以可以通过在节流件前后产生的压差就越大，所以可以通过测量压差测量压差来衡量流来衡量流体流量的大小。体流量的大小。三、自控仪表简介三、自控仪表简介差压流量计测量原理差压流量计测量原理三、自控仪表简介三、自控仪表简介节流式流量计节流式流量计: : 节流装置节流装置标准孔板(Orifice Plate)三、自控仪表简介三、自控仪表简介标准喷嘴标准喷嘴(Nozzle)(Nozzle)三、自控仪表简介三、自控仪表简介文丘里管(Venturi Tube)三、自控仪表简介三、自控仪表简介涡轮流量计涡轮流量计 当被测流体流过涡轮流量计传感器当被测流体流过涡轮流量计传感器时，在流体作用下，叶轮受力旋转，时，在流体作用下，叶轮受力旋转，其转速与管道平均流速成正比，叶轮其转速与管道平均流速成正比，叶轮的转动周期地改变磁电转换器的磁阻的转动周期地改变磁电转换器的磁阻值。检测线圈中磁通随之发生周期性值。检测线圈中磁通随之发生周期性变化，产生周期性的感应电势，即电变化，产生周期性的感应电势，即电脉冲信号，经放大器放大后，送至显脉冲信号，经放大器放大后，送至显示仪表显示。示仪表显示。 三、自控仪表简介三、自控仪表简介质量流量计质量流量计 流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科流体在旋转的管内流动时会对管壁产生一个力，它是科里奥利在里奥利在18321832年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量流年研究水轮机时发现的，简称科氏力。质量流量计以量计以科氏力科氏力为基础，在传感器内部有两根平行的为基础，在传感器内部有两根平行的T T型振管，型振管，中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励中部装有驱动线圈，两端装有拾振线圈，变送器提供的激励电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周在振管周期振动，电压加到驱动线圈上时，振动管作往复周在振管周期振动，工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会上产生科氏工业过程的流体介质流经传感器的振动管，就会上产生科氏力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈力效应，使两根振管扭转振动，安装在振管两端的拾振线圈将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的将产生相位不同的两组信号，这两个信号差与流经传感器的流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流流体质量流量成比例关系。计算机解算出流经振管的质量流量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此量。不同的介质流经传感器时，振管的主振频率不同，据此解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测解算出介质密度。安装在传感器器振管上的铂电阻可间接测量介质的温度。量介质的温度。三、自控仪表简介三、自控仪表简介转子流量计转子流量计 转子流量计转子流量计, ,是变是变面积式流量计面积式流量计的一种的一种 , , 在在一根由下向上扩大的垂直锥管中一根由下向上扩大的垂直锥管中 , , 圆形横截面圆形横截面的浮子的重力是由液体动力承受的的浮子的重力是由液体动力承受的 , , 浮子可以浮子可以在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用在锥管内自由地上升和下降。在流速和浮力作用下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传下上下运动，与浮子重量平衡后，通过磁耦合传到刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流到刻度盘指示流量。一般分为玻璃和金属转子流量计。金属转子流量计是工业上最常用的，对于量计。金属转子流量计是工业上最常用的，对于小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃材小管径腐蚀性介质通常用玻璃材质，由于玻璃材质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等质的本身易碎性，关键的控制点也有用全钛材等贵重金属为材质的转子流量计。贵重金属为材质的转子流量计。 三、自控仪表简介三、自控仪表简介涡街流量计涡街流量计 在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使在流体中安放一个非流线型旋涡发生体，使流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规流体在发生体两侧交替地分离，释放出两串规则地交错排列的旋涡，且在一定范围内则地交错排列的旋涡，且在一定范围内旋涡分旋涡分离频率与流量成正比离频率与流量成正比的流量计。的流量计。三、自控仪表简介三、自控仪表简介旋进漩涡流量计旋进漩涡流量计 当流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生器后，当流体通过由螺旋形叶片组成的旋涡发生器后，流体被迫绕着发生体轴剧烈旋转，形成旋涡。当流流体被迫绕着发生体轴剧烈旋转，形成旋涡。当流体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作体进入扩散段时，旋涡流受到回流的作用，开始作二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。该进动频率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的率与流量大小成正比，不受流体物理性质和密度的影响。影响。三、自控仪表简介三、自控仪表简介超声波流量计超声波流量计超声波流量计依据测量原理超声波流量计依据测量原理常见的有两类：常见的有两类： 时间差计量（传播速度差法）时间差计量（传播速度差法） 多普勒原理计量多普勒原理计量三、自控仪表简介三、自控仪表简介电磁流量计电磁流量计 电磁流量计的工作原理是基于电磁流量计的工作原理是基于法拉第法拉第电磁感应定律电磁感应定律。在电磁流量计中，测量管。在电磁流量计中，测量管内的导电介质相当于法拉第实验中的导电内的导电介质相当于法拉第实验中的导电金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒金属杆，上下两端的两个电磁线圈产生恒定磁场。当定磁场。当有导电介质有导电介质流过时，则会产生流过时，则会产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生感应电压。管道内部的两个电极测量产生的感应电压。测量管道通过不导电的内衬的感应电压。测量管道通过不导电的内衬（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电（橡胶，特氟隆等）实现与流体和测量电极的电磁隔离。极的电磁隔离。三、自控仪表简介三、自控仪表简介腰轮流量计腰轮流量计Roots Flow MeterRoots Flow Meter三、自控仪表简介三、自控仪表简介椭齿流量计椭齿流量计Elliptic Gears Flow meterElliptic Gears Flow meter三、自控仪表简介三、自控仪表简介气体腰轮流量计气体腰轮流量计三、自控仪表简介三、自控仪表简介 物位液位料位界面4.4.物位仪表物位仪表三、自控仪表简介三、自控仪表简介浮球液位计浮球液位计UFB系列磁浮球液位变送器三、自控仪表简介三、自控仪表简介浮筒液位计浮筒液位计 根据阿基米德原理进行液位测量的液位计。可用于测量开口和压力容器内的液位，尤其适合在高温高压条件下使用。三、自控仪表简介三、自控仪表简介浮子杠杆液位计浮子杠杆液位计三、自控仪表简介三、自控仪表简介静压式液位计静压式液位计 三、自控仪表简介三、自控仪表简介差压式液位变送器差压式液位变送器 三、自控仪表简介三、自控仪表简介电容式液位计电容式液位计三、自控仪表简介三、自控仪表简介超声波液位计超声波液位计三、自控仪表简介三、自控仪表简介智能雷达液位计智能雷达液位计三、自控仪表简介三、自控仪表简介5.5.执行器执行器 执行器是自动控制系统中的一个重要的组成部分。它的作用执行器是自动控制系统中的一个重要的组成部分。它的作用是是接收控制器送来的控制信号接收控制器送来的控制信号, , 产生相应动作来产生相应动作来控制被控变量控制被控变量。 执行器按其使用能源形式可分为执行器按其使用能源形式可分为气动、电动、液动气动、电动、液动三大类。三大类。 气动执行器用压缩空气做为能源，简单、可靠、推力大、防气动执行器用压缩空气做为能源，简单、可靠、推力大、防火防爆、价格低廉。火防爆、价格低廉。 电动执行器的能源取用方便，信号传递迅速。电动执行器的能源取用方便，信号传递迅速。三、自控仪表简介三、自控仪表简介气动执行器气动执行器 三、自控仪表简介三、自控仪表简介电动执行器电动执行器Electrical actuator三、自控仪表简介三、自控仪表简介 调节阀由调节阀由执行机构执行机构和和阀体阀体部件两部分组成。部件两部分组成。 其中执行机构是调节阀的推动装置，它按其中执行机构是调节阀的推动装置，它按信号压力的大小产生相应的推力。是推杆产生信号压力的大小产生相应的推力。是推杆产生相应的位移。阀体是调节阀的调节部分，它直相应的位移。阀体是调节阀的调节部分，它直接与介质接触，由于调节阀的阀芯作用，改变接与介质接触，由于调节阀的阀芯作用，改变调节阀的节流面积，达到调节目的。调节阀的节流面积，达到调节目的。调节阀调节阀三、自控仪表简介三、自控仪表简介气动调节阀的执行机构气动调节阀的执行机构气动薄膜阀 气动活塞阀三、自控仪表简介三、自控仪表简介 调节阀阀体一般情况下介质流动方向调节阀阀体一般情况下介质流动方向是下进上出。是下进上出。 常用的阀体种类有直通单座、直通双常用的阀体种类有直通单座、直通双座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋座、角形、隔膜、小流量、三通、偏心旋转、蝶形、套筒式、球形等。转、蝶形、套筒式、球形等。调节阀阀体的结构调节阀阀体的结构三、自控仪表简介三、自控仪表简介阀门定位器阀门定位器Value Positioner三、自控仪表简介三、自控仪表简介 调节阀的作用方式只是在选用气动调节阀的作用方式只是在选用气动执行机构时才有，其作用方式通过执行执行机构时才有，其作用方式通过执行机构正反作用和阀门的正反作用组合形机构正反作用和阀门的正反作用组合形成。组合形式有成。组合形式有4 4种即正正种即正正( (气关型气关型) )、正、正反反( (气开型气开型) )、反正、反正( (气开型气开型) )、反反、反反( (气关气关型型) )，通过这四种组合形成的调节阀作用，通过这四种组合形成的调节阀作用方式有气开和气关两种。方式有气开和气关两种。气动调节阀的作用方式气动调节阀的作用方式三、自控仪表简介三、自控仪表简介当气信号增加时阀杆向下移动，则为正作用。反之为反作用。 上进气为正作用 下进气为反作用执行机构的正反作用执行机构的正反作用三、自控仪表简介三、自控仪表简介调节机构作用形式例：直通单座阀正作用 反作用 三、自控仪表简介三、自控仪表简介气动调节阀气开气关形式气动调节阀气开气关形式序号执行机构调节机构执行器1+/正+/正+/气关2+/正-/反-/气开3-/反+ /正-/气开4-/反-反/+/气关 气开和气关是针对整个执行器所说的，就是执行机构调节阀的这个气开和气关是针对整个执行器所说的，就是执行机构调节阀的这个系统。气动信号增加，执行器流通量口径增加为气开。反之，为气关。系统。气动信号增加，执行器流通量口径增加为气开。反之，为气关。三、自控仪表简介三、自控仪表简介电动调节阀电动调节阀三、自控仪表简介三、自控仪表简介电动阀执行机构电动阀执行机构直行程调节阀角行程调节阀多圈行程调节阀电磁阀三、自控仪表简介三、自控仪表简介气动执行器选择原则安全安全在事故条件下（如气动阀门气源中断），应尽量使其动作不会引起严重事故。对于调节阀作用方式的选择，主要从三方面考虑: a)a)工艺生产安全工艺生产安全; ; b)b)介质的特性介质的特性; ; c)c)保证产品质量，经济损失最小。保证产品质量，经济损失最小。三、自控仪表简介三、自控仪表简介例1：加热炉燃油系统供油阀为防止高温事故，应选气开式三、自控仪表简介三、自控仪表简介例2：工业锅炉汽包水位给水阀在事故条件下需保证有冷水进入汽包，应选气关（闭）式三、自控仪表简介三、自控仪表简介调节阀的流量特性调节阀的流量特性阀芯相对位移和相对流量变化的关系阀芯相对位移和相对流量变化的关系 Qmax：阀门最大流量L：阀芯最大行程Q：实际流量l：实际行程三、自控仪表简介三、自控仪表简介四、自动控制基础知识四、自动控制基础知识被控对象：被控对象：自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产过程、设备或机器等。设备或机器等。被控变量：被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。设定值：设定值：被控变量的预定值。被控变量的预定值。偏差：偏差：被控变量的设定值与实际值之差。被控变量的设定值与实际值之差。系统的过渡过程：系统的过渡过程：调节系统在受干扰作用后，在调节器的控制下，调节系统在受干扰作用后，在调节器的控制下，被调参数随时间而变化的过程。被调参数随时间而变化的过程。系统性能指标系统性能指标最大偏差：A余差：C超调量：B衰减比；N峰值时间 衰减率：过渡时间（调整时间）： Ts 振荡周期：T四、自动控制基础知识四、自动控制基础知识调节器：调节器：根据偏差，按一定的运算规律产生输出信号。根据偏差，按一定的运算规律产生输出信号。比例比例P P：有两种表示方式有两种表示方式: :比例度比例度%和增益和增益K K，K=1/% ,K=1/% , K K越大控制作用越强，随着越大控制作用越强，随着K K 的增加的增加( (比例度比例度减小减小) ) ，余差，余差下降，最大偏差减小，但稳定性变差。下降，最大偏差减小，但稳定性变差。积分积分I I：积分时间以积分时间以TiTi（分）来表示，积分作用的基本目的是（分）来表示，积分作用的基本目的是 在系统经受干扰后使系统输出返回设定值（即消除余差）。在系统经受干扰后使系统输出返回设定值（即消除余差）。 TiTi系统稳定性系统稳定性， TiTi积分作用越强。积分作用越强。微分微分D D：微分时间以微分时间以TdTd（分）来表示，微分作用的基本目的（分）来表示，微分作用的基本目的 是是能补偿容量的滞后，使系统稳定性改善，从而允许使用高的能补偿容量的滞后，使系统稳定性改善，从而允许使用高的增益，并提高响应速度。增益，并提高响应速度。 Td Td 作用强，太强会振荡。作用强，太强会振荡。四、自动控制基础知识四、自动控制基础知识单回路控制系统单回路控制系统 单回路控制系统通常是指由单回路控制系统通常是指由被控对象被控对象、检测元件检测元件、调节调节器器和和执行器执行器所构成的单所构成的单闭环闭环控制系统。控制系统。四、自动控制基础知识四、自动控制基础知识闭环回路：闭环回路：闭环回路是指既有输出控制，又有反馈信号的回路。闭环回路是指既有输出控制，又有反馈信号的回路。系统被控对象的输出系统被控对象的输出( (被控制量被控制量) )会反送回来影响控制器的输出，会反送回来影响控制器的输出，形成一个或多个闭环。形成一个或多个闭环。开环回路：开环回路：开环回路是指只有输出控制，开环回路是指只有输出控制，没有反馈信号的回路。没有反馈信号的回路。四、自动控制基础知识四、自动控制基础知识实例实例四、自动控制基础知识四、自动控制基础知识联合站三相分离器工艺控制流程图五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介 DCS DCS是是分散控制系统分散控制系统(Distributed Control System)(Distributed Control System)的简称，的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机计算机(Computer)(Computer)、通讯、通讯(Communication)(Communication)、显示、显示(CRT)(CRT)和控制和控制(Control)(Control)等等4C4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。管理、配置灵活、组态方便。 控制站控制站是系统的核心部件，它负责直接处理现场的是系统的核心部件，它负责直接处理现场的I/OI/O信号、信息交信号、信息交换、控制算法、逻辑控制，以及实现工业过程的实时控制功能。控制站换、控制算法、逻辑控制，以及实现工业过程的实时控制功能。控制站任一组成部分都能根据用户的要求实现冗余配置。任一组成部分都能根据用户的要求实现冗余配置。操作站操作站是一套由是一套由PCPC机、机、CRTCRT显示器、键盘、鼠标、打印机等组成的人显示器、键盘、鼠标、打印机等组成的人机界面。它使得操作者能够完成对生产过程的监控和管理。高性能的工机界面。它使得操作者能够完成对生产过程的监控和管理。高性能的工业业PCPC、友好的工艺画面、多窗口图形显示，更好的实现控制过程的集中、友好的工艺画面、多窗口图形显示，更好的实现控制过程的集中显示、操作和管理。显示、操作和管理。工程师站工程师站是专门为专业工程师设计的，安装了组态软件和系统维护是专门为专业工程师设计的，安装了组态软件和系统维护工具，对系统进行组态和维护。工具，对系统进行组态和维护。过程控制网过程控制网是实现工程师站、控制站、操作站的连接，完成信息、是实现工程师站、控制站、操作站的连接，完成信息、控制指令的传输，可采用双重化冗余化配置，使得信息传输更加安全、控制指令的传输，可采用双重化冗余化配置，使得信息传输更加安全、高速。高速。DCSDCS硬件构成硬件构成五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介集散控制系统集散控制系统DCS：Distributed Control System五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介分散的过程控制装置分散的过程控制装置集中的操作管理装置集中的操作管理装置数字通信网络数字通信网络DCS系统结构的三个主要部分 五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介集散控制系统特点集散控制系统特点集中管理，控制分散。主要优点：算法先进、精度高、响应速度快；监控操作方便；系统安全可靠、维护方便。五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介同轴电缆电源1电源2电源1电源2服务器1(RSView SE Server)服务器2(RSView SE Server)工程师站(RSView SE Studio)1#操作员站(RSView SE Client)2#操作员站(RSView SE Client)电源1电源2电源1电源2主站DCS（Active/hot stand by交换机交换机分离器终端器分离器分离器终端器终端器分离器终端器光纤连接上位机网络下位机网络1#RI/O分站2#RI/O分站现场仪表、调节阀，MODBUS等联合站DCS系统结构图五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介同轴电缆电源1电源2电源1电源2工程师站(组态王组态王5.6)1#操作员站(组态王组态王5.6)2#操作员站(组态王组态王5.6)电源1电源2电源1电源2主站PLC（Active/hot stand by交换机交换机分离器终端器分离器分离器终端器终端器分离器终端器光纤连接上位机网络下位机网络1#RI/O分站2#RI/O分站现场仪表、调节阀，MODBUS等牛东接转站DCS系统结构图 五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介PLCPLC简介简介 PLC（Programmable Logic Controller）是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介 PLCPLC的分类的分类按结构形式分类按结构形式分类1.1.固定式：包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体 。2.模块式 ：包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。按按I IO O点数和程序容量分类点数和程序容量分类分分 类I0点数点数程序容量程序容量超小型机超小型机64点以内点以内2561000字字节小型机小型机6425613.6K字字节中型机中型机25620483.613K字字节大型机大型机2048以上以上13K字字节以上以上 五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介 梯形图是在原继电器接触器控制系统的继电器梯形图基础上演变而来的一种图形语言。它是一种图形语言，它将PLC内部的各种编程元件和各种具有特定功能的命令用专用图形符号定义，并按控制要求将有关图形符号按一定规律连接起来，构成描述输入、输出之间控制关系的一种图形。 目前用得最多的PLC编程语言。 梯形图语言梯形图语言五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介PLC梯形图与继电器接触器线路图区别梯形图与继电器接触器线路图区别 继电器触接器线路图中的电气符号代表的是一个实际的物理器件，如继电器、接触器的线圈或触点等，连线是“硬接线”，线路图两端有外接电源，连线中有真实的物理电流 PLC梯形图表示的并不是一个实际电路，而是一个控制程序。图中的继电器线圈以及触点实际是存储器中的一位，因此称为“软继电器”。相应位状态为“1”，带动自己的触点动作,常开触点闭合,常闭触点断开。相应位状态为“”，表示该继电器线圈断电，其常开、常闭触点保持原状态。PLC梯形图两端没有电源，连线上并没有真实电流流过，仅是“概念”电流。 五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介 “与”、“或”、“非”是逻辑函数的最基本的表达形式，用逻辑符号描述的PLC梯形图为逻辑功能图。逻辑功能图逻辑功能图五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介PLCPLC的特点的特点(1)(1)可靠性高，抗干扰能力强可靠性高，抗干扰能力强 (2)(2)编程简单，使用方便编程简单，使用方便(3)(3)控制程序可变，具有很好的柔性控制程序可变，具有很好的柔性(4)(4)功能完善功能完善(5)(5)扩充方便，组合灵活扩充方便，组合灵活(6)(6)减少了控制系统设计及施工的工作量减少了控制系统设计及施工的工作量(7)(7)体积小、重量轻，是体积小、重量轻，是“机电一体化机电一体化”特有的产品特有的产品五、五、DCSDCS与与PLCPLC简介简介 结束语结束语若有不当之处，请指正，谢谢！若有不当之处，请指正，谢谢！