自动化仪表1
自动化仪表知识大全
1.测量仪表的概念在工业生产过程中，为了有效地进行生产操作和自动控制，需要对工艺生产中的一些主要参数进行自动测量。
用来测量这些参数的仪表称为测量仪表。
2.参数检测的基本过程3.传感器与变送器传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于靠着的输出信号，如mV、V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。
由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要经过变送环节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0~10mA、4~20mA等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为变送器。
4.测量误差由于真值在理论上是无法真正被获取的，因此，测量误差就是指检测仪表(精度较低)和标准表(精度较高)在同一时刻对同一被测变量进行测量所得到的2个读数之差。
即：Δ＝x i－x0也即绝对误差。
5.测量仪表的精确度在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度，定义仪表的精度等级。
由于仪表的绝对误差在测量范围内的上是不相同的，因此在工业上通常将绝对误差中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差：δ＝最大绝对误差/量程＝Δmax/(X max-X min)*100%仪表的精度等级(精确度等级)是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“%”号，便可以用来确定仪表的精度等级。
目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。
所谓的0.5级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为±0.5%，以此类推。
精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上。
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。
精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。
精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级数值一般大于等于0.5。
仪表自动化基础知识
仪表自动化基础知识1. 介绍1.1 定义：仪表自动化是指利用计算机技术和控制理论，对各种工业过程中的物理量进行测量、监视、调节和控制的一种系统。
1.2 目的：提高生产效率、降低成本，并确保产品质量稳定可靠。
2. 基本原理2.1 测量原理：- 模拟信号与数字信号转换；- 温度传感器及其应用；- 压力传感器及其应用；- 流体流速测量方法等。
3. 自动控制系统3.1 控制回路类型：a) 开环控制回路：输出不受反馈影响，无法校正误差。
b) 关闭环（反馈）控制回路：通过比较实际值与期望值来修正误差并达到目标状态。
常见闭环调节方式有PID调节等。
4 .主要组成部分4 .l 变送器/执行元件:a ) 数字变送器: 将模拟输入电压或电流转换为数字形式处理,如A/D 转换;b ) 数字执行元件 :将数位命令(开关型数据),经过D/A 转换,转化为模拟信号输出给执行机构;c ) 模拟变送器 :将被测量的物理信息(如温度、压力等)转换成标准电流或电压形式以便传输和处理。
4 .2 控制装置:a ) 可编程控制器 (PLC): 是一种数字运算能力强大的专用微型计算机，可对输入/ 输出进行逻辑判断与运算，并根据用户程序来实现各种功能；b ) 仪表调节系统: 对于精密要求较高且需要人工干预时使用。
5. 常见问题及解决方法5.1 测试数据异常：- 校验传感器是否正常工作；- 检查连接线路是否松动或损坏。
6. 应用领域6.1 工业自动化：包括生产线上的监测与控制、设备状态检测等。
6.2 环境监测：例如空气质量检测、水质分析等。
7.附件8.法律名词及注释：- 自动化技术相关法规条例说明：A）《中华人民共和国劳动合同法》（2013年修订）B）《中华人民共和国劳动法》（1994年修订）C）《中华人民共和国专利法》（2008年修订）。
仪表自动化基础知识
其中第三种分类方法最普遍
二、自动控制系统分类
（一）按被控变量分类
被控变量
温度控制系统 T
压力控制系统 P
液位控制系统 L
流量控制系统 F
……
温度控制系统
它由蒸汽加热器、温 度变送器、调节器和蒸 汽流量阀组成。控制目 标是保持出口温度恒定。 当进料流量或温度等因 素的变化引起出口物料 的温度变化时，通过温 度仪表测得的变化，并 进料 将其信号送至调节器与 给定值进行比较，调节 器根据其偏差信号进行 运算后将控制命令送至 调节阀，改变蒸汽量维 持出口温度。
测量仪表的品质指标
举例
例1-1 某台测温仪表的测温范围为200~700℃，校验该表 时得到的最大绝对误差为±4℃，试确定该仪表的相对百分 误差与准确度等级。 解 该仪表的相对百分误差为
4 100% 0.8%
700 200
如果将该仪表的δ去掉“±”号与“％”号，其数值为0.8。 由于国家规定的精度等级中没有0.8级仪表，同时，该仪表的误 差超过了0.5级仪表所允许的最大误差，所以，这台测温仪表的 精度等级为1.0级。
图1-1 测量仪表的变差
测量仪表的品质指标
3.灵敏度与灵敏限
仪表的灵敏度是指仪表指针的线位移或角位移，与引 起这个位移的被测参数变化量的比值。
仪表的灵敏限是指能引起仪表指针发生动作的被测参 数的最小变化量。通常仪表灵敏限的数值应不大于仪表允 许绝对误差的一半。
测量仪表的品质指标
4.反应时间
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快反映出参数变 化的品质指标。反应时间长，说明仪表需要较长时间才能 给出准确的指示值，那就不宜用来测量变化频繁的参数。
给定值x按照已知规律(时间函数)变化的系统 称为程序控制系统，又称顺序控制系统。
一建【机电】第32讲-自动化仪表工程安装技术1
1H413060 自动化仪表工程安装技术【本节知识框架】1H413061 自动化仪表设备安装要求1H413062 自动化仪表线路及管路安装要求1H413063 自动化仪表的调试要求1H413061 自动化仪表设备安装要求一、自动化仪表工程的划分1.2.例如，仪表工程按仪表类别和安装工作内容可划分为取源部件安装、仪表盘柜箱安装、仪表设备安装、仪表单台试验、仪表线路安装、仪表管道安装、脱脂、接地、防护等分项工程。
主控制室的仪表分部工程可划分为盘柜安装、电源设备安装、仪表线路安装、接地、系统硬件和软件试验等分项工程。
二、自动化仪表工程施工程序3.调试工作（1）仪表试验。
包括：单台仪表的校准和试验、仪表电源设备的试验、综合控制系统的试验、回路试验和系统试验。
（2（3调。
4.验收工作（1（2，这些隐蔽工程记录和办理验收手续，纳入技术档案。
（3）交接验收前，仪表工程应连续开通投入运行1H413062 自动化仪表线路及管路安装要求【真题分布数据统计】（2007单/2012单/2013单/2014单/2016多/2017单/2019单、案）一、自动化仪表线路安装要求1.值不应小于腐蚀性物质排放、潮湿、强磁场和强静电场干扰的位置。
管道检修的位置，应避开运输、人行通道和吊装孔。
【例题·单选】自动化仪表线路敷设完毕后，应测量电缆电线的（）。
A.绝缘电阻B.额定电流C.击穿电压D.线路电阻【答案】A2.支架制作与安装（2）安装支架应符合下列要求：、管道（3二、自动化仪表管路安装要求2.测量管道安装（2（3（43.气动信号管道安装（1（2应配装可拆卸的活动连接件。
4.气源管道安装（1入管内。
（2（3（45.液压管道安装（1（2）应留有便于操作的空间。
（3（4（6源部件安装等。
取源部件1.（1（2（4（5【例题·单选】关于自动化仪表取源部件的安装要求，正确的是（）。
A.合金钢管道上取源部件的开孔采用气割加工B.取源部件安装后应与管道同时进行压力试验C.绝热管道上安装的取源部件不应露出绝热层D.取源阀门与管道的连接应采用卡套式接头【答案】B2.温度取源部件安装（13.压力取源部件安装（1（3（4①测量气体压力时，应在管道的上半部；测量液体压力时，应在管道的下半部与管道水平中心线成0°~45°夹角范围内。
自动化仪表规范[1]
![自动化仪表规范[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/470c442483c4bb4cf7ecd1bf.png)
1 总则1.0.1 为了提高自动化仪表(以下简称仪表)工程施工技术和管理水平,确保工程质量,制订本规范.1.0.2 本规范适用于工业和民用仪表工程的施工及验收.本规范不适用于制造、贮存、使用爆炸物质的场所以及交通工具、矿井井下、气象等仪表安装工程。
1.0.3 仪表工程施工应符合设计文件及本规范的规定，并应符合产品安装使用说明书的要求。
对设计的修改必须有原设计单位的文件确认。
1.0.4 对直接安装在设备上和管道上的仪表和仪表取源部件，应按设计文件对专业分界的规定施工。
1.0.5 仪表工程所采用的设备及材料应符合国家现行的有关规定。
1.0.6 仪表工程中的焊接工作，应符合现行国家标准《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98中的有关规定。
1.0.7 仪表工程的施工除应按本规范执行外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
2 术语2.0.1 自动化仪表automation instrumentation对被测变量和被控变量进行测量和控制的仪表装置和仪表系统的总称.2.0.2 测量measurement以确定量值为目的的一组操作。
2.0.3 控制control 为达到规定的目标，在系统上或系统内的有目的的活动。
2.0.4 现场site 工程项目施工的场所。
2.0.5 就地仪表local instrument 安装在现场控制室外的仪表，一般在被测对象和被控对象附近。
2.0.6 检测仪表detecting and measuring instrument作以确定被测变量的量值可量的特性、状态的仪表。
2.0.7 传感器transducer接受输入变量的信息，并按一定规律将其转换为同种或别种性质输出变量的装置。
2.0.8 转换器converter接受一种形式的信号并按一定规律转换为另一种信号形式输出的装置。
2.0.9 变送器transmitter 输出为标准化信号的传感器。
2.0.10 显示仪表display instrument 显示被测量值的仪表。
仪表自动化第一章
给定值 C
四、影响控制系统过渡过程品质的主要因素
给定值 偏差 x e 控制器 z 操纵 变量 执行器 q f 干扰作用 被控对象 被控变量 y
p
测量元件与变送器
• 控制效果取决于控制对象（内因）和控制系统 （外因）两个方面。 • 外因只有通过内因起作用，内因是最终效果的 决定因素。
的静态
二、控制系统的过渡过程
设系统原处于平衡状态 干扰
给定值变化
y变化
负反馈 作用
恢复平衡
定义：由一个平衡状态（静态）过渡到另一个平衡状态 （新的静态）的过程。
干扰f
过渡过程
负反馈作用
研究 Y-t的变化规律
阶跃干扰： 突然、剧烈 易实现 好分析
衡量： 衡量： 在阶跃干扰作用 下的过渡过程。 下的过渡过程。
控制流程图符号意义
序号 安装位置 图形符号 备注 序号 安装位置 图形符号 备注
1
就地安装仪表 嵌在管道中
4
集中仪表盘后 安装仪表
2
集中仪表盘面 安装仪表 5 就地仪表盘后 安装仪表
3
就地仪表盘面 安装仪表
控制流程图字母意义
字 母 A C D E F I K L M 第一位字母 被测变量 分析 电导率 密度 电压 流量 电流 时间 物位 水分 比 指示 差 修饰词 后继字母 功能 报警 控制 字 母 P Q R S T V W Y Z 位置 执行机构 第一位字母 被测变量 压力 数量 放射性 速度 温度 粘度 力 安全 积分 累积 记录 开关 传送 阀 修饰词 后继字母 功能
Qi 要 求 观 察 思考 调 节
人工操作
(1)检测 检测 (2)运算 运算 (3)执行 执行
仪表基本知识
• • • •
自动控制系统通则
• 2 自动控制系统的调试 • 控制系统调试过程中需断开控制回路中的一点，形成开环系统， 其方块图如下： • 2.1 将操作器切换到“手动”位置，全部仪表投入运行被测信号 准确无误。 • 2.2 手动操作维持工况正常 • 2.3 断开控制回路，比如断开执行器与调节机构的联系，[见上 图]使系统处于开环状态。 • 2.4 将操作器开关无扰动地切换到“自动”位置。 • 2.5 改变给定值或施加一些扰动信号[如动──动变送器内部杠杆 机构或瞬时断开调节器与执行器间的连接]。 • 2.6 检查系统各环节间信号传递的极性，检查记录、指示、报警 等仪表是否正常工作。如系统各环节工作正常，则闭合控制回路 进入下一步调节器参数整定。
仪表维护检修技术规程
• 维护检修人员应具备如下条件： • a.熟悉本规程及相应仪表的产品使用说明书或技术手 册等有关技术资料； • b.了解工艺流程及该仪表在其中的作用； • c.掌握电工技术基础、电子技术基础、化工测量仪表 及维修、化工仪表机械基础等有关方面的基础理论知 识； • d.掌握该仪表维护、检修、投运及常见故障处理的基 本技能； • e.掌握常用测试仪器和有关的标准仪器的使用方法。
仪表专业术语
• 25 气源管道 ：为气动仪表提供气源的管道。 • 26 仪表线路 ：仪表电线、电缆、补偿导线、光缆和 电缆槽、保护管等附件的总称。 • 27 电缆槽 ：敷设和保护电线电缆的槽形制成品，包 括槽体、盖板和各种组成件。 • 28 保护管 ：敷设和保护电线电缆的管子及其连接件。 • 29 回路 ：在控制系统中，一个或多个相关仪表与功 能的组合。 • 30 伴热 ：为使生产装置和仪表设备、管道中的物料 保持规定的温度，在设备、管道旁敷设加热源，进行 跟踪加热的措施。
自动化仪表系统中的控制技术分析
自动化仪表系统中的控制技术分析摘要：我国经济水平和科技水平的快速发展，我国工业发展也十分快速。
仪器仪表自动化控制技术充分融合了信息技术、微电子技术和传感技术等先进技术，通过与整个工业网络相结合，真正实现以技术为驱动的人机交互，实现产业模式的转型发展，为工业生产及运作提供有效助力。
石化行业所涉及的原料多具有易燃易爆等特点，时刻威胁着员工的人身安全和生产的进度。
加之时代不断进步，行业内竞争激烈，石化企业必须不断更新自身设备，引入仪器仪表自动化控制技术，转变先进技术应用模式，确保数据的精度，提高生产效率，推进企业向集成化、高控制方向发展。
关键词：电气自动化；仪器仪表；控制技术；应用策略引言在传统的管理中，如果电力设施系统出现故障，工作人员必须根据自身经验逐一进行排除，直到找到故障点后再维修。
而目前的电气系统设备中都有仪表，如果出现故障，只需要查看仪表的运行状态是否正常就能够准确找到故障点，从而快速进行维修。
电气仪表的智能化有效提升了电力设备的完好率以及电气系统的运行效率，并且可以利用计算机信息技术对电气仪表的运行数据进行采集和分析，从而实现智能化控制，可以减少故障发生率，有利于增加企业的经济效益。
1电气自动化仪器仪表控制技术的主要功能首先，电气自动化仪器仪表控制是工业生产中的基础工作，只有保证电气设备良好的运行状态，才能提高工业生产的效率及质量。
一旦电流过大或高压，就会造成设备故障，导致生产停止，甚至出现安全事故，造成经济损失，威胁生产人员的人身安全。
而仪器仪表能够起到保护电气设备的作用，减少设备出现故障的概率，保证工业生产的稳定性。
其次，仪器仪表控制技术还能实现对电气设备的实时监控，其核心是传感器，通过对接收到的信号进行分析，生产人员可及时掌握设备的运行状态。
如果出现信号中断的现象，系统就会及时发出警报提醒工作人员，从而杜绝和减少安全事故，保证工业生产的安全性及稳定性。
2仪表中的自动化控制技术应用2.1应用人机交互技术人机交互是指通过电脑交互界面，由系统自主部署和设计完成指令的输入，进而将相关数据参数传输到用户终端，确保操作人员能随时查看仪器仪表的工作状态，实现生产效率的提高。
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第二节 自动化仪表简介
B、单元组合式仪表：
根据控制系统各组成环节的不同功能和使用要求，将仪表做成能实现一定 功能的独立仪表（称为单元），各个仪表之间用统一的标准信号进行联系。
将各种单元进行不同组合，可以构成多种多样、适用于各种不同场合需要 的自动检测或控制系统。
有电动单元组合仪表（DDZ）和气动单元组合仪表（QDZ）两大类。都经 历了I型、II型(010mA) 、III型(420mA, 15v)的三个发展阶段。
A、 电动仪表信号标准的使用
现场与控制室仪表之间采用直流电流信号
优点：直流比交流干扰少
现场
控制室
直流信号对负载的要求简单
变送器
r
负载
2、直流集中供电
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第三节 自动化仪表信号与供电
二、信号制：即信号标准，是指仪表之间采用的传输信
号的类型和数值。
目的：达到通用性和相互兼容性的要求，以便不同系列或
不同厂家生产的仪表能够共同使用在同一控制系统 中，实现系统的功能。
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第三节 自动化仪表信号与供电
操作站（上位机） 过程通信网络
过程信息的集中显示、操作和管理
由工业控制计算机、监视器、打印机、鼠标、 键盘、通信网卡等组成 实现操作站与控制站的连接 提供与企业管理网络的连接
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第二节 自动化仪表简介
E、现场总线控制系统（FCS系统） 现场控制和双向数字通信 将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中，实现现场控制 现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通信。
优质量为指标的最优控制。
B、控制方法由模拟的反馈控制发展为数字式的开环预测 控制；由传统的手动定值调节器、PID调节器以及各 种顺序控制装置，发展为以微型机构成的数字调节器 和自适应调节器。
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第三节 自动化仪表信号与供电
一、自动化仪表的供电：
1、交流供电 220V 工频交流
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第二节 自动化仪表简介
一、自动化仪表在控制系 控制策略 统中的地位
测量元件 执行元件
控制决策
通信元件 安全元件
自动化仪表
自动控制系统
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第二节 自动化仪表简介
二、自动化仪表的分类 1、按能源形式分类
可分为电动、气动、液动等几种。 工业上普遍使用电动控制仪表和气动控制仪表。
元
具有特种功能的控制器
行器
组
合
加减器
仪 表 运算单元
乘除器 开方器
显示单元
指示仪 指示记录仪 报警器
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第二节 自动化仪表简介
单 元 组 合 仪 表
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给定单元
输出统一标准信号，作为被控变量的给定值送到控制 单元，实现定值控制。
给定单元的输出也可以供给其他仪表作为参考基准值。
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过程控制系统组成
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过程控制系统组成
测量元件与变送器
自动化装置 组 成
被控对象
控制器 执行器
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过程控制系统组成
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过程控制系统组成
v 常规仪表过程控制系统由以下部分组成：
被控对象：（被控对象与被控变量的关系） 传感器和变送器：（标准统一信号问题） 控制器：（扰动） 执行器： （分类） 控制阀： （输出特性）
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第二节 自动化仪表简介
A、基地式控制仪表
相当于把单元组合仪表的几个单元组合在一起，构成一个仪表。
通常以指示、记录仪表为主体，附加控制、测量、给定等部件而构成；
其控制信号输出一般为开关量，也可以是标准统一信号； 一个基地式仪表具有多种功能，与执行器联用或与变速器联用，便可构成一 个简单的控制系统； 性能价格比高，适用于单参数的控制系统。
二、过程控制系统的组成及分类
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过程控制系统组成
v 1．液位人工控制 ： 检测—眼； 运算（思考）、命令—脑； 执行—手。
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过程控制系统组成
v 2、液位自动控制： 测量元件及变送器—眼； 控制器—脑； 执行器—手。
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实例
3、命名
单元组合仪表命名分为二部分，二部分之间用横线隔开。
□□□-□□□-□□
A、第一部分：由三个汉语拼音大写字母组成 第一个字母为D或Q，代表电动或气动组合仪表 第二个字母代表仪表大类： 变送单元（B）：W（温度或温差）Y（压力）C（差压） L（液位）F（流量） 转换单元（Z）：J（交流毫伏） P（频率）Z（直流毫伏） Q（气电） 调节单元（T）：L（连续） D（断续） 运算单元（J）：J（加减） S（乘除） K（开方） 显示单元（X）：Z（指标） J（记录） B（报警） S（积算） 给定单元（G）：A（恒流） F（分流） 执行单元（K）：J（角行程） Z（直行程） 辅助单元（F）：D（电动操作） Q（气动操作） Z（阻尼） F（限幅） C（选择）
III型电动单元组合仪表：能源为DC 24V， 统一信号懔DC 4-20mA
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2、分类：
变送单元
温度变送器
单
压力变送器
元
差压变送器
组 合
流量变送器
将各种被测参数变换成相应的 标准统一信号传送到接收仪表 或装置，以供显示、记录或控
制
仪
液位变送器
表
直流毫伏转换器 将电压、频率等电信号转
能源 传输信号
构成 接线
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电动仪表 电源(220VAC，24VDC) 电信号(电流、电压或数字)
电子元器件 导线、印刷电路板
气动仪表 气源（140kPa）
气压信号 气动元件 导管、管路板
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第二节 自动化仪表简介
2、按结构形式分类
A、基地式仪表
B、单元组合式仪表 C、组件组装式 D、集散型计算机控制系统 E、现场总线控制系统
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第二节 自动化仪表简介
D、集散控制系统（DCS系统）：分散控制、集中管理
控制站（下位机）
数据采集、处理及控制
由DCS系统的基本控制器（包括控制
卡、信号输入输出卡、电源等）构成
或由可编程序控制器PLC（包括CPU、I/O、 电源等模块）或带有微处理器的数字式控制仪 表构成
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过程控制系统分类
按结构特点分： 单回路负反馈控制系统，串接控制系统，前馈控制系统，复合控 制系统等；
按信号特点分： 定值控制，随动控制，顺序（程序）控制；
按被控参数分： 温度控制系统，压力控制系统， 流量控制系统，液位控制系统， 成分控制系统等
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第一节 过程控制系统
一、概念 过程控制（process control）通常是指石油、化工、电力、冶金，轻工建材、
核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自 动化技术的重要组成部分。
连续型、离散型、混合型
习惯上，把连续型的工业称为过程工业（process industries) 有时为突出其流动的性质也称为流程工业（fluid process industries)
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2020/12/17
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第一章 概论
前言 过程控制系统 自动化仪表简介
自动化仪表的信号与供电 自动化仪表与装置间的通信方式
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前言
一、彼此认识 二、关于社会需求 三、关于本课程及与之相关性的体系说明 四、参考书目 五、教授内容（分章节） 六、要求（平时、实验、考试）
C、以微处理器为基本组成部分的控制装置阶段（1970年代初） 灵活，价廉、可靠、性能好，广泛用于工业、国防、家庭等领域 主要途径：DCS、PLC、微计算机系统（PC、单板机、单片机）
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第二节 自动化仪表简介
5、自动化仪表发展趋势 A、控制目标由实现过程工艺参数的稳定运行发展为以最
执行单元
角行程电动执行器 直线行程电动执行器 气动薄膜调节阀
按控制器输出的控制 信号和手动操作信号， 改变控制变量
辅助单元
操作器：手动操作及手动/自动的切换作用 阻尼器：压力或流量等信号的平滑、阻尼 限幅器：限制信号的上、下限值 安全栅：将危险场所与非危险场所隔开，起安全防爆 作用
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第二节 自动化仪表简介
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第二节 自动化仪表简介
4、按防爆能力分类 普通型：只能用在非危险场所 隔爆型：采取隔离措施以防止引燃引爆事故 安全火花型：这种仪表防爆性能最好
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第二节 自动化仪表简介
附：自动化仪表内涵及分类：
自动化仪表
模拟式仪表
数字式仪表
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控制器 变送器 转换器 运算器
再如：DBY-110B （请说出仪表类型及性能指标）
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第二节 自动化仪表简介
4、过程仪表与装置的发展概况：三个阶段
A、基地式仪表阶段（1930-40年代） 优点：简单、价廉、实用 缺点：只能用于简单控制系统，无法或不便于复杂控制系统