工业自动化仪表认识
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。
工业自动化仪表的应用
工业自动化仪表的应用工业自动化仪表是机电一体化和信息化技术的重要组成部分，广泛应用于各个工业领域。
它是研究工业自动化、工业制造和工业信息化的基础设施，对提高生产效率、优化工艺流程、保障产品质量和安全生产起到了重要的作用。
本文将从工业自动化仪表的定义、特点及其在工业生产中的应用等方面进行介绍。
工业自动化仪表是用来测量、监控和控制工业过程中各种参数和信号的设备和系统。
它通过感应器、检测器、传感器等各种检测元件获取过程中的数据，然后经过信号调理、放大处理、转换等一系列操作，再将处理后的信号传输给控制系统或显示设备，实现对工业过程的测量、监控和控制。
工业自动化仪表具有以下特点：1. 高精度：工业自动化仪表可以实现对工业过程中各种参数的高精度测量，如温度、压力、液位、流量等，可以满足工艺过程对精度和稳定性的要求。
2. 多功能：工业自动化仪表可以同时实现多种功能，如测量、控制、显示、报警等，可以满足不同工业过程的需求。
3. 实时性强：工业自动化仪表具有快速响应的特点，可以实时监测并控制工业过程的参数，及时采取相应的措施确保工业过程的安全和稳定。
4. 强抗干扰能力：工业自动化仪表可以通过各种技术手段来提高其抗干扰能力，如滤波、屏蔽等，能够减少外部干扰对测量结果的影响，保证测量的准确性和可靠性。
工业自动化仪表在工业生产中有着广泛的应用，具体包括以下几个方面：2. 质量控制：工业自动化仪表可以对产品质量参数进行实时监测和控制，如产品尺寸、重量、颜色等，通过对质量参数的监测和控制，可以及时发现和纠正生产过程中的问题，保证产品质量的稳定性和一致性。
3. 安全监测：工业自动化仪表可以实时监测和控制工业过程中的安全参数，如气体浓度、火焰、压力等，通过对安全参数的监测和控制，可以及时发现和处理安全隐患，避免事故的发生，保障生产和工作环境的安全。
5. 数据采集和分析：工业自动化仪表可以实现对工业过程中的数据进行采集和分析，通过对数据的分析，可以优化工艺流程，提高生产效率，为决策提供科学依据，实现工业生产的智能化和信息化。
仪表基本知识
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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。
工业自动化中的自动化仪表与计量技术
是指对各种物理量进行测量、记录、分析和管理的技术，在工业自动化中，计 量技术是实现精确控制和高效生产的重要手段。
工业自动化的发展历程
01
萌芽阶段
工业自动化最早可以追溯到蒸汽机的发明和应用，但真正的工业自动化
萌芽是在20世纪初，随着电气技术和控制理论的发展，人们开始尝试将
各种自动化元件应用到工业生产中。
集成化和微型化
为了满足现代工业生产 的需求，计量技术将趋 向于集成化和微型化， 实现多参数、多功能的 综合测量，同时减小设 备体积和重量，降低成
本和能耗。
无线化和远程化
无线通信技术和物联网 技术的不断发展，使得 计量技术趋向于无线化 和远程化，实现远程数 据采集、传输和处理， 提高了测量的灵活性和
可靠性。
工业自动化中的自动 化仪表与计量技术
目 录
• 工业自动化概述 • 自动化仪表的种类与功能 • 计量技术在工业自动化中的应用 • 自动化仪表与计量技术的发展趋势与展望
01
工业自动化概述
工业自动化的定义与特点
自动化仪表
是指在工业自动化中使用的各种仪表，如压力仪表、温度仪表、流量仪表、物 位仪表等，用于检测和控制系统中的各种参数，保证生产过程的稳定和安全。
04
自动化仪表与计量技术 的发展趋势与展望
自动化仪表的发展趋势
智能化
集成化
随着人工智能和物联网技术的不断发展， 自动化仪表将更加智能化，能够自主完成 更复杂的操作和控制任务。
为了提高生产效率和降低成本，自动化仪 表将趋向于集成化，实现多功能的综合控 制。
无线化
高精度和高可靠性
无线通信技术的广泛应用使得自动化仪表 趋向于无线化，降低了布线成本和难度， 提高了系统的灵活性和可靠性。
自动化仪表基础知识(高端培训)
自动化仪表基础知识(高端培训)一、教学内容本节课主要讲授自动化仪表的基础知识，包括自动化仪表的定义、分类、基本原理及其在工业生产中的应用。
具体内容包括：1. 自动化仪表的定义及作用2. 自动化仪表的分类：压力仪表、流量仪表、温度仪表、物位仪表等3. 自动化仪表的基本原理：传感器、变送器、显示器、执行器等4. 自动化仪表在工业生产中的应用：石油、化工、电力、冶金等二、教学目标1. 了解自动化仪表的定义、分类及其在工业生产中的应用。
2. 掌握自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等。
3. 能够分析并解决实际工程中的自动化仪表问题。
三、教学难点与重点重点：自动化仪表的分类、基本原理及其在工业生产中的应用。
难点：自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等的工作原理及其相互之间的关系。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT、自动化仪表模型、实物仪表等。
2. 学具：笔记本、笔、教材等。
五、教学过程1. 实践情景引入：介绍工业生产中自动化仪表的应用实例，如炼油厂、化工厂等，让学生了解自动化仪表在实际生产中的重要性。
2. 理论知识讲解：详细讲解自动化仪表的定义、分类、基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等的工作原理及其相互之间的关系。
3. 例题讲解：分析实际工程中的自动化仪表问题，如压力仪表的选用、流量仪表的校准等，引导学生运用所学知识解决实际问题。
4. 随堂练习：布置一些与本节课内容相关的练习题，让学生现场解答，检验学习效果。
5. 互动环节：鼓励学生提问，解答学生疑问，加强师生之间的互动。
六、板书设计1. 自动化仪表的定义、分类及其在工业生产中的应用。
2. 自动化仪表的基本原理，包括传感器、变送器、显示器、执行器等。
七、作业设计1. 请简述自动化仪表的定义及其作用。
2. 列举至少三种自动化仪表的分类，并简要说明其原理。
3. 分析实际工程中自动化仪表的应用，以压力仪表和流量仪表为例，说明其在工程中的具体应用。
仪表基础知识培训
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压力变送器的应用
当今时代各行业应用的压力变送器，其测量范围很宽，从几十帕的微压到上百兆帕都可以测量；并且可以测量差压，作为差压式的液位计和流量计的使用。 可以满足各种苛刻工况的要求，能达到很好的防爆标准，且精度很高。很多品牌的压力变送器精度可达千分之一。 比较先进的智能压力变送器，有专用的通讯协议，使用通讯器可进行在线组态，并且有故障自诊断功能。
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工业仪表广义概念： 是为了工业生产服务的一类仪器仪表的统称。按仪表的功能可分为检测仪表、显示仪表、报警仪表、调节仪表等。 下面我们只对化工自动化仪表进行初步学习： 1、什么是化工过程自动化？ 在化工设备上装配仪表自动装 置，代替操作人员的全部或部分直接劳动，使生产在不同程度上实现自动的进行。这种管理生产过程的方法，就是化工生产自动化。 2、化工过程自动化的作用(了解） ① 改善劳动条件，减轻劳动强度； ② 提高生产效率，提高产品产量与质量； ③ 提高装置运行安全性，保证装置使用寿命。
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（重点介绍）自动控制系统的构成
结合各单元的作用来介绍一下系统的构成，通常包含三部分：
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仪表基础培训
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工程上的几个概念： 一次元件：现场直接与工艺介质接触的用于测量的机械元件，比如孔板。 一次仪表：现场直接与工艺介质接触的仪表，独立完成测量显示任务。如压力表 二次仪表：仪表示值信号不直接来自工艺介质，而是经过变送器送来的。 测量仪表按测量参数主要分温度、压力、液位、流量仪表。 结合实际图片，让大家认识一下焦油加氢装置区的一些测量仪表：
节流式流量检测仪表
仪表基础培训
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节流式流量计的构成
节流元件 2导压管
排放阀 4 平衡法 5差压变送器
工业自动化仪表的应用
工业自动化仪表的应用随着科学技术的不断进步，工业自动化技术得到了广泛的应用和发展，成为工业生产中不可或缺的一部分。
在工业自动化领域中，仪表是非常重要的一环，它是实现工业自动化过程中需要的各种参数检测、监控和控制的重要工具。
本文将对工业自动化仪表的应用进行详细介绍，包括其基本概念、常见类型以及在工业生产中的具体应用。
一、工业自动化仪表的基本概念工业自动化仪表是指用来测量、检测、监控和控制工业生产过程中的各种参数的装置。
它可以用来测量温度、压力、流量、液位、PH值等多种参数，并将这些参数转换成电信号或数字信号，然后传输给控制系统，以实现对生产过程的自动控制。
工业自动化仪表通常包括传感器、变送器、控制器和执行器等组成部分，其工作原理是利用各种物理原理和传感技术，将被测参数转换成电信号或数字信号，然后经过处理和传输，最终实现对生产过程的监控和控制。
工业自动化仪表根据其功能和参数测量对象的不同，可以分为多种类型。
其中包括温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、PH仪表等。
这些仪表通常由传感器和变送器两部分组成，传感器负责采集被测参数的信号，变送器负责将信号转换成标准信号，并进行传输和处理。
根据测量原理的不同，这些仪表还可以分为接触式仪表和非接触式仪表两种类型。
接触式仪表需要直接接触被测对象，而非接触式仪表可以通过无线、光电等方式实现对被测对象的测量。
三、工业自动化仪表在工业生产中的具体应用1. 温度仪表的应用温度是工业生产中常用的一个参数，对于许多工艺过程来说，温度的控制非常重要。
温度仪表可以用来测量和监控各种工业设备和生产环境中的温度。
在化工生产中，反应釜、管道等部件的温度控制是至关重要的，需要使用温度传感器和变送器来实现对温度的监控和控制。
在电力、冶金、电子、食品等行业中，温度仪表也广泛应用于各种工艺过程中。
仪表基本知识介绍
（3）流量仪表（线性刻度）
最大流量不应超过满刻度的90％
正常流量应为满刻度的50％～70％
最小流量不应小于满刻度的10％
（4）物位仪表
实际操作液位应为量程的10％～90％
给仪表专业提条件时，可以考虑上述仪表量程选择原则，提出合适的条件范围。
2仪表条件表的填写说明
发展方向。
4安全控制仪表
早期的安全控制仪表；
现在的安全控制仪表。
5数字仪表
数字仪表的适用场合。
6模拟仪表
适用场合；记录仪（模拟无笔）和基地式仪表。
（二）现场仪表
1温度仪表
目前常用的温度仪表有：压力式温度计、双金属温度计、热电偶/热电阻等。
2压力仪表
目前常用的压力仪表有：压力表、U型管、压力变送器和各类压力开关等。
低报警10~15%Φ
C)、测量范围H=Φ-H1
高报警85~90%H
低报警10~15%H
H1是死区，越小越好，但要符合设备的要求。
D)、测量范围H=桶体高度
H1和H2仪表迁移掉，高低报警根据实际情况确定。
要注意液位口尽量不要放在出口管线上。
E)、测量范围=H
H1和H2仪表迁移掉，H1是死区尽量小，但要符合设备的要求。
（一）控制室仪表与控制系统
1集散型控制系统DCS（DISTRIBUTE CONTROL SYSTEM）
（1）DCS的概念：操作站、控制站
（2）九十年代的DCS特点和功能
（3）当前新一代DCS特点和功能
2现场总线技术（FOUN DATION FIELDBUS）
（1）现场总线的概念：是下一代过程控制的基础。
l第15栏：≥20CP（mPa·s）提出来。
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XXX学院
自动化仪表
之工业自动化仪表的认识
院（系）：
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学号：
2013年 5月15 日
自动化仪表之工业自动化仪表认识
引言
自动化仪表是用以实现信息的获取、传输、变换、存储、处理与分析，并根据处理结果对生产过程进行控制的重要技术工具。
自动化仪表是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。
它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。
自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。
自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。
信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。
为了深入了解自动化仪器仪表技术的发展，详细分析了自动化仪表及其发展历程、介绍近来自动化仪表行业的巨大进步。
简单讨论了自动化仪表在未来工业应用的发展方向以及中国仪器仪表行业发展所遇到难题。
发展历史
工业仪表在我国出现较早，刚开始出现时主要运载在冶金、热能动力、石油炼制以及化工等热力生产行业中，所以在当时工业仪表被称作是热工表。
最早生产出的工业仪表主要有液动式以及机械式两种，而且体积也较大，主要作用是进行检测记录与简单的控制，运用起来极不灵活而且功能较少，不能够在工业生产中发挥很大的作用。
后来人们对这种工业仪表进行了发展与优化，针对其不能进行远程控制的问题研制除了气动仪表，这种仪表具备了压力信号与远程发送器，可以进行远距离的检测记录与控制，在这个基础上有出现了可调节的电子仪表。
在二十世纪五十年代左右，首次出现了电动式仪表，它主要是利用各种电子仪器对工业仪表进行控制。
再后来，集成电路与半导体技术得到了一定的发展出现了计算机信息技术，这才逐渐出现了自动化技术，计算机技术的发展带动了自动化技术的发展，并开始在化工行业中得到运用。
工业自动化仪表的真正出现是在二十世纪的八十年代，人们通过一种控制装置把自动化技术与工业仪表进行了有效结合，然后通过组装的电子设备进行综合控制，后来随着控制技术的不断发展，自动化技术逐渐成为了工业仪表发展的主要工具，也就出现了真正的工业自动化仪表。
随着自动化仪表技术的不但发展，其体积越来越来，功能越来越全，在工业生产中发挥的作用也越来越明显，成为现代工业发展必不可少的一个重要工具。
发展方向
工业自动化仪表重点发展基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪
表、特种和专用自动化仪表。
从市场需求看，我国工业自动化市场需求日旺。
据中国仪器仪表协会预测，到十一五末，工业自动化市场需求将超过1000亿元。
另随着国家对民生关注的大大提高，一些与民生相关的需求也提到日程上来，也对仪器仪表提出新的要求和市场需求。
信息技术的进步推动了工业自动化仪表与控制系统的向前发展，现就以下几个方向，简述于下：
智能化
从工业自动化仪表的发展趋势看，智能化是其核心部分，所谓智能化表现在其具有多种新功能。
例如过去当流量仪表需要进行温度，压力的补偿时需要分别测量流量，温度和压力的三台变送器，并且需要运算器来计算，而现在一台智能化的流量变送器就可以包揽这一任务；又如一台智能化执行器，由于具有多种的自诊断功能，使维修预报成为可能。
如当执行器调节阀的阀杆行程累计超过一定长度时，就会发出信号通知维修人员进行密封填料的更换；又当阀门的动作过于频繁时也可通知工作人员进行干预，以免发生事故；当用于具有腐蚀性介质时，如超过一定流量及工作时间时，也能发出信号，以便及时更换，因为绝不会发生腐蚀的材质是没有的。
在工业控制控方面，过去控制的算法，只能由调节器或DCS来完成，如今一台智能化的变送器或者执行器，只要植入PID模块，就可以与有关的现场仪表在一起，在现场实现自主调节；从而实现控制的彻底分散，从而减轻了DCS主机的负担，使调节更加及时，并提高了整个系统的可靠性。
无线化
现场总线本来是一种非常有前途的技术，理应得到迅速的发展和推广，但由于国际标准的过多，影响了推广，例如第一代总线型的现场总线的国际标准已达到10多种，到年低，加上第二代的实时工业以太网，其国际标准可能会有20多种，而第三代的总线通信方案又在兴起，而且各大跨国公司和有关组织都在制定各自的标准，目前知道的就有HART无线、ISA的SP100、IEC、还有艾默生、西门子等一些大公司都在制定各自的无线标准。
标准过多，对用户来讲，实在不是一个好兆头，用户希望能够通过努力，制订出单一的国际的标准。
工业生产要求高产，稳定，优质，低耗，安全，环保。
随着生产规模越来越大，如火电机组已有100万KW的超临界机组；炼油企业达到了1000万吨级，乙烯装置也达到了100万吨的规模，测量和控制的点数不断增加，一般已达万点以上。
如果现场仪表能够实现通信无线化，电缆和维护的工人量都会大大减少，施工设计部门和最终用户都是会欢迎的，因此研发近距离，低功耗可靠的无线通信是当前的一个亮点。
安全仪表系统（SIS）
随着生产规模的日益扩大，一旦发生事故，不但在经济上会造成巨大的损失，而且人员伤亡和对环境的影响均非同小可，因此生产的安全问题日益受重视。
目前，一些化工或石化企业的安全系统，如ESD紧急停车是由专门的PLC
如TRICONES来负责管理，这样企业的控制系统就由两大部分组成，即DCS与专门的PLC。
由于新型DCS的功能不断扩大，已经有了安全仪表系统（SIS），因此也可以用一套具有SIS功能的DCS来统一管理，这样业主当然欢迎。
但保险公司需要第三方的认证，而认证就要有量化的概念，因此IEC 制定了标准，将安全等能分为四级。
所谓SIL全名为安全完整性等级。
根据目前的制造水平，变送器的安全等级仅为SIL2，若要满足SIL3的要求，可采取冗余措施，至于DCS，目前一些大的DCS制造商都已通过了TUV认证，达到了SIL3。
按照目前的社会的生产水平，只要符合SIL3的标准就可以满足化工及重石化行业的安全要求了。
因此越来越多的仪表制造厂商使其产品具有SIS的功能，这是当前的一个热点。
高精度化
由于工业生产对成品质量的要求日益提高，国家的政策和法令对节能减排也有具体的要求和规定，因此提高测量仪表与控制系统的精度就被提上了议事日程。
例如变送器的精度，普遍从百分之零点七五提高到百分之零点零四。
用于贸易交换计量的科氏质量流量计，精度已达到百分之零点零五，部分气体超声波流量计的准确度已达到百分之零点五，同时新一代的DCS也以此作为一个重要的指标。
当前一些新建的大型项目，在招标时，对有关产品的精度已提出明确的要求。
这既是一个门槛，也是一种对制造厂商的资源的要求。
结论
随着科学技术的进步，自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产得到广泛的应用。
然而，工业自动化仪表的发展也受到很多方面的制约。
例如：科技含量的欠缺，创新能力较差，市场较为混乱等问题。
自动化仪表尤其在在工业自动化现场仪表的发展进程，不难看出计算机技术对现代自动化仪表技术发展起到了十分积极的促进作用，计算机网络与工业生产局域网的融合又大大丰富和发展了现代自动化控制技术。
针对目前国内自动化仪表行业发展所遇到一些问题，相信在行业逐渐成熟的背景下，这些问题能逐一解决。
新一代自动化仪表在计算机网络技术支持下，在工业生产中得到越来越广泛的应用。
参考文献
1 陈毅静王再英刘淮霞过程控制系统与仪表
2 赵茂泰智能仪器原理应用。