过程控制及仪表(1)

Io Ii Io Rcm nRi 100% ，n为接收仪表的台数。 Ro Rcm nRi
Rcm
Io
Ro Io Ro Rcm nRi Io
只有Ro>>Rcm+nRi时，才可能保证要求。

Rcm nRi 100% Ro
R1
R2
Rn
Io
Ro
Ii
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式 电流信号的缺点：
第四节 控制系统防爆措施
二线制变送器和齐纳安全栅的连用 图中24V DC的电源一方面通过安全栅向二线制变送器供电， 同时将二线制变送器产生的4-20mA DC的信号传送过来，由250Ω 精确电阻转换为1-5V DC的电压信号送显示仪表或控制器，当然 变送器传送来的信号也可通过信号分配器,其输出的多路信号可 分别送显示仪表和调节仪表。
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式 （二） 变送器与控制室仪表间的信号传输 1、四线制 电源与信号分别传送，对电流信号的零 点及元件的功耗无严格要求 2、两线制
节省电缆及安装费用，有利于防爆。活零点，两条线既是 信号线又是电源线。
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式 4 ~ 20 mA . DC
该类仪表的设计、使用都积累了丰富的经验，有大量的从事这类 仪表工作的工程技术人员。
数字式：采用二进制信号，以微处理器为核心，随着计算机技术 的迅速发展而迅速发展，是自动化仪表发展的方向之一，如：智能仪表、 各种先进的计算机控制系统。他解决了模拟仪表难以解决的问题，如： 信号隔离、数学运算、CRT显示等。满足了生产中高质量控制的要求。 代表着当今的高新技术。 我们这里要学习的是主要是模拟式控制仪表（DDZ-Ⅲ型仪表）。
为了小传输误差ε，应满足
Ri R o R cm , 故有 n
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式
R o R cm ε n 100 % Ri
n为接收仪表的台数。 DDZ-III采用该传输方式。
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式 电压传输特点： 1). 某台仪表故障时基本不影响其它仪表； 2). 有公共接地点； 3). Ri易受干扰，故电压信号不适宜远传。
1.常规调节仪表（DDZ—III型）
基型调节器、乘除器、开方器、电动执行器、电—气转换器、气动 阀、气动阀门定位器。 2.常规仪表控制系统 控制过程（对象）动态特性的描述及求取方法、单回路控制系统、 串级控制系统、比值控制系统、前馈控制系统、大滞后及耦合控制系统。
课程的作用及地位
《过程控制及仪表》是自动化专业的一门极其重要的专业课 程，是自动化专业课程中工程实践背景强、实用性强的课程之 一，本课程对学生专业能力和专业素质的培养起主要支撑作用，
齐纳式安全栅的优缺点 齐纳安全栅优点是：采用的器件非常少，体积小，价格便宜; 缺点是： 1、齐纳式安全栅必须本安接地，且接地电阻必须小于1Ω； 2、危险侧本安仪表必须是隔离型的；齐纳安全栅对供电电源电 压响应非常大，电源电压的波动可能会引起齐纳二极管的电流泄漏， 从而引起信号的误差或者发出错误电平，严重时会使快速熔断器烧断。
第一章 概论
第二节 控制仪表及装置的分类 单元组合仪表可分为：变送单元、转换单元、控制单元、运算单元、 显示单元、执行单元、给定单元和辅助单元八大类。 例： DDZ电动单元组合仪表：DDZ-I、DDZ-II、DDZ-III。 QDZ气动单元组合仪表：QDZ-I、QDZ-II。
DDS系列单元组合数字化仪表:模数组合，数字为主
人—机接口（显示、 键盘、打印机）
给定值 调节器 变送器 执行器 控制对象
计算机
输入接口
输出接口
被控参数
输入信号调理 输出信号调理
图1-1.简单控制系统框图
传感器
执行器
工业过程
实时工业自动控制系统
第一章 概论
第一节 控制仪表与控制系统 思考题：控制仪表与检测仪表的区别是什么？
第一章 概论
第二节 控制仪表及装置的分类 控制仪表及装置可按能源形式、信号类型和结构进行分类 一、按工作能源形式分
活零点 最大功耗为安全火花型
电源供给变送器的功率是通过信 号电流提供的。在变送器输出电流为 下限值时，应保证它内部的半导体器 件能正常工作。
第四节 控制系统防爆措施
处于爆炸危险场所的控制系统必须使用防爆型控制仪表及其关联设 备。在石油、化工等部门的生产现场，往往要求控制系统具有本质安全 的防爆性能。 一、本安防爆系统 要使控制系统具有本安防爆性能，应满足两个条件。 1、在危险场所使用本质安全型防爆仪表。 本安型变送器、电气转换器、电气阀门定位器等。 2、在控制室仪表与危险场所仪表之间设置安全栅，以限制流入危险场 所的能量。
第四节 控制系统防爆措施
二、安全栅 安全栅的作用： 1、本安仪表的关联设备。传输信号 2、控制流入危险场所的能量在爆炸性气体或混合物的点火能量以下， 以确保系统的本安防爆性能。 安全栅的种类： 齐纳式安全栅、隔离式安全栅
安全栅的品种:
控制系统防爆措施
第四节 控制系统防爆措施
1、齐纳式安全栅
齐纳安全栅是基于齐纳二极管反向击穿特性工作的。由限压电路,限 流电路和熔断器三部分组成。其原理电路如图所示：图中R为限流电 阻，VZ1、VZ2为齐纳二极管，FU为快速熔断器。
. 某台仪表出故障时，影响其他仪表；
.无公共地点。各台仪表应浮空工作，如每台仪表均需接地， 则需加隔离。
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式
2.电压信号传输
电压传送—电压接收的并联制方式
Vo ε Vo Vi Vo Ri n R R o R cm i n Vo Vo R o R cm R R o R cm i n 100%
第一章 概论
第二节 控制仪表及装置的分类 三、按结构型式分
基地式控制仪表、单元组合式控制仪表、集散控制系统、 现场总线控制系统。
1、基地式控制仪表 集测量、指示、记录、控制于一 体，以指示记录为主、控制机构为辅。结构简单，一个参数 一套系统。 主要用于单机自动化系统 2、单元组合式仪表 根据控制系统各个环节的不同功 能，将整套仪表分成能独立实现某种功能的若干单元，各单 元之间用统一信号联络，将这些单元根据要求进行不同的组 合，即可构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测及控制 系统。
第一节 控制仪表与控制系统
储液罐
半成品
h
差压变送器 调节器
H
执行器
去下一工序
图1-1. b)单回路液位控制系统
第一章 概论
第一节 控制仪表与控制系统 加热炉
温度 变送器 控制器
TT TC
原料 执行器 燃料 图1-1. b) 单回路温度控制系统
第一章 概论
第一节 控制仪表与控制系统 常 规 仪 表 控 制 系 统
第一章 概论
第二节 控制仪表及装置的分类 3、 集散控制系统（DCS） 集散控制系统（Distributed control system）是以微处 理器为基础的对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制 的集中分散控制系统，简称DCS系统。该系统将若干台微机分散 应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控， 实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集 中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人-机联系差以及单 台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、 操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面 的分散。 特点：分散控制、集中管理。安全性好。
气动、电动、液动
常用：气动、电动 气动仪表：40年代开始应用，简单、稳定、便宜，本质 安全防爆。 适用于石油、化工等场所。 电动仪表：50年代开始应用，信号传输、放大、变换容 易，易远传及与计算机联用，用途广泛。 电动仪表由于采用了防爆措施，也广泛应用于易爆场合。
第一章 概论
第二节 控制仪表及装置的分类 二、按信号类型分 模拟式、数字式 模拟式：信号为连续变化的模拟量。在我国已多次升级换代。如： DDZ-I型、DDZ-II型、DDZ-III型。
第一章 概论
第二节 控制仪表及装置的分类 4、 现场总线控制系统（FCS） 现场总线是一种工业数据总线，是 自动化领域中底层数据通信网络。 按照IEC的解释：现场总线是指安装在制造或过程区域的现场装置 与控制室内的自动装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。简 单说，现场总线就是以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关 量信号的传输。 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站 的通信系统。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构 等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的 信息传递问题。
第三节 联络信号与传输方式 二、电信号传输方式 （一） 模拟信号的传输 1.电流信号的传输（电流信号适合远传） 电流传送—电流接收的串联制方式 DDZ-II型仪表采用该传输方式。
Rcm Ii Io Ro
图1-2 电流传送时仪表的连接 接收仪表
变送仪表
第一章 概论
第三节 联络信号与传输方式 误差：

可以为今后从事专业工作打下坚实基础。
课程考核方式
成绩考核方式：成绩考核采取百分制，分平时成绩考核和期
末考试成绩考核两部分。其中，平时成绩包括出勤率、课堂测
验、实验成绩3个部分。出勤率和课堂测验占总成绩的15%，实验
成绩占总成绩的15%；期末考试成绩占总成绩的70%。
第一篇 控制仪表
第一章 概论 主要内容：
第四节 控制系统防爆措施
本安全防爆系统
第四节 控制系统防爆措施
要真正的实现本安防爆的要求，还需要注意以下几点： 1、正确安装安全栅,并保证接地良好。 2、正确选择连接电缆的规格和长度，其分布电容、槽（管）敷设，防止回路混接。