电仪仪表基础知识培训

仪表基础知识 过程控制一般是指冶金 石油 化工 电力 轻工 建材等工 业部门生产过程的自动化 即通过采用各种自动化仪表 计算机等 自动化技术工具 对生产过程中的某些物理参数进行自动检测 监 督和控制 以达到最优化的技术经济指标 提高经济效率和劳动生 产力 节约能源 改善劳动条件和保护环境卫生等目的 过程控制系统是指自动控制生产过程中的温度 压力 流量 液位 成分分析等这样的一些变量 并且使这些变量稳定在某一范 围 或按预定的规律变化的系统 自动控制系统由三个部分组成 第一部分 检测仪表 检测仪表是用来检测工艺过程参数的仪表 也叫一次仪表 它 是工人的眼睛 它能检测工艺过程的大部分参数 这是人所做不到 的 例如 物质的成份分析 如 酸浓 SO2 O2 PH 等 流量 液 位 湿度 压力 转速 温度 重量 位移 振动等 这些测量有 的是直接测量出来的 但是大部分参数是不可能直接测量出来的 要用间接测量的方法才能测量出来 第二部分 指示 调节仪表 指示 调节仪表是控制系统的核心 相当于人的大脑 一般称 为 二次仪表 现在大多数用 DCS 系统 PLC 系统 可编程序控制 器 一套 DCS 系统或 PLC 系统可以完成以前单体仪表所有的功能 PLC 控制系统的特长是用于开关控制 故现在很多电气设备都 随机带来 PLC 控制系统 最小的控制系统甚至只有几个检测点 但 是若模拟信号太多 则用 PLC 系统就不太合适 成本太高 模拟卡 较贵 DCS 系统是一种综合控制系统 即能进行模拟控制 又能进行 数字控制 系统可大可小 大到几万点 小到几十点 自从微软公 司开发出 WINDOWS 系统以后 组态又方便 故 DCS 系统得到了广 泛的应用 一般新上一个项目都会采用 DCS 系统 第三部分 执行机构 执行机构的种类 执行机构的种类有各种各样的 除了常用的 各种气动和电动调节阀外 很多电气设备都可以作为执行机构 例 如风机 泵 搅拌机 加热器等 作为执行机构用的最多的还是各 种各样的调节阀 所有的调节阀都由两部分组成 驱动部分和执行 部分 驱动部分有 气动簿膜 气缸 电磁阀 还有电气驱动系统 执行部分有 单座阀 双座阀 蝶阀 球阀 隔膜阀 三通阀等 仪表工位号的说明 就象每一个人都有一个名子一样 每一个仪表检测控制系统都 有一个名称 我们称之为工位号 TAG 这个工位号在一个 DCS 系 统中是唯一的 绝对不能重复 仪表工位号由几个英文字母及阿拉 伯数字组成 一般最多 8 位 如 PICA1301 LICA1402 TICA1503 等 第一个字母是参数符号 代表生产过程中的各种参数 如 温 度 压力 流量等 后面的英文字母叫功能符号 代表该仪表系统 的各种功能 如 记录 调节 报警等 前面 2 位阿拉伯数字一般 代表生产工序 工厂总图布置分配的子项号 祥光铜业的子项清单 如 熔炼蒸汽干燥系统是 04 硫酸净化系统是 26 制氧站 系统是 37 等等 后面 2 位阿拉伯数字一般代表该工序该参数的 序号 在要超过 8 位时 可以去掉某些功能符号 参数符号说明 A 成份分析 包括所有分析仪表 如 酸浓 SO2 O2 PH 等 B 烧嘴 火焰 C 电导率 E 电压 F 流量 G 可燃气体 H 手操 I 电流 J 功率 K 时间 L 液位 M 水分 湿度 P 压力 Pd 压力差 R 电阻 核辐射 S 转速 频率 T 温 度 Td 温差 V 振动 阀门 W 重量 X 位移 Z 振动等 功能符号说明 A 报警 C 调节 E 检测元件 G 现场监视 I 指示 Q 累积 R 记录 S 联锁 T 变送器 X 任意 Y 运算 Z 紧急 CV 自力式等 不光仪表检测控制系统有工位号 设备也有工位号 设备的工 位号大多用于 DI DO 类型点 一般用该设备英文名称的第一个字母 表示 例如 P 泵 B 风机 A 搅拌机 E 换热器等 为了图方便 也有只用 DI DO 等后边加序号表示的 如 DI0001 DI0016 DI0017 DI0032 DI0033 DI0048 等 D00001 D00016 D00017 D00032 D00033 D00048 等 这样编方便 简单 但不容易记 工位号的后缀 主要是用于设备的 DI DO 有些设备有多种工作状态 都要在 DCS 系统里体现出来 而在 DCS 系统里 工位号又不能相同 故在 原工位号后面加后缀 以示区别 以贵溪冶炼厂亚砷酸车间 DCS 系 统的一个风机为例 B60302 1 还原风机 由于该还原风机在 DCS 系统中有多种状态 并都要参加各种程 序运算 故要在后面加上后缀 B60302A 1 还原风机手动运转 DI B60302B 1 还原风机手动停止 DI B60302C 1 还原风机运转应答 DI B60302D 1 还原风机主开关送电 DI B60302E 1 还原风机故障 DI B60302G 1 还原风机变频器故障 DI B60302F 1 还原风机运转 DO 1 2 电缆号的说明 从仪表室到现场的电缆都有一个名称 就是电缆号 以示区别 一般电缆号和仪表的工位号差不多 只是在后面加了一个后缀 C 1 4 仪表图形符号说明 就地安装仪表 如 PG TG XE XT XV 等 室内盘装仪表 现场盘装仪表 DCS 系统 PLC 系统 可编程序控制器及联锁回路 1 5 线条说明 直线 一般代表工艺管线 虚线 一般代表仪表的信号线 直线上加两短斜杠 一般代表气动信号 1 6 常用符号说明 I O 输入 输出 A M 自动 手动切换 L R 本机 远方切换 机旁 中控室切换 AI 模拟输入信号 AO 模拟输出信号 DI 开关 数字 输入信号 DO 开关 数字 输出信号 PV 仪表的测量值 SP 仪表的设定值 OP 仪表的输出值 LSP 本机设定值 平时只写 SP RSP 远方设定值 DA 正作用 RA 反作用 调节器和阀门都适用 PO 气开式 PC 气关式 阀门 FC 故障关 FO 故障开 阀门 H 上限 HH 上上限 HHH 上上上限 L 下限 LL 下下限 LLL 下下下限 P 气源 电源 E 电信号 P 气信号 E P I P 电 气转换器 P E P I 气 电转换器 P 盘面安装 PB 盘后安装 L 现场安装 LB 现场盘安装 P 比例调节 PI 比例积分调节 PID 比例积分微分调节 1 7 仪表的标准信号 1 7 1 电动仪表的标准信号 4 20mADC 1 5VDC 1 7 2 气动仪表的标准信号 0 02 0 1MPa 20KPa 100KPa 0 2 1 0Kg cm2 老的 温度仪表 测量原理 金属的电阻随着温度的增高而加大 结构组成 将金属丝绕在玻璃或云母骨架上 用引线接在接线 端子排上 在外面套上不锈钢套管就成了热电阻温度计 接线方法有 2 线制和 3 线制 接 3 根线的目的是为了减少线路 误差 通常用 1 2 3 或 A B C 或 a b c 表示 一般后两根线接 在端子排的一个接线端子上 没有正 负之分 連接到二次仪表时用普通 3 芯电缆就可以了 但为了减少线路 误差 其电缆应选不小于 1 5mm2的 判断电阻温度计好坏的方法是用万用表测量其电阻值 热电偶 测量原理 在两种不同的导体组成的闭合回路中 如果使其两 个接点处于不同的温度 该回路就会出现电动势 这就是热电偶的 测温原理 结构组成 将两根不同的金属丝的一端焊在一起 在该金属丝 上套上绝缘瓷套管 用引线接到接线端子排上 在外面套上不锈钢 套管就成了热电偶温度计 接线方法只有 2 线制 要区分 不能搞错了 否则 仪表指示有很大的误差 連接到二次仪表时一定要用相应的专用补偿导线 判断热电偶温度计好坏的方法是用电子电位差计 mV 计 或 万用表的直流电压档 测量其 mV 值 与其标准值进行对照来判断 好坏 为了使用方便 有时将两支热电偶装在一个套管内 组成双支 热电偶温度计 在接线时 1 和 2 和 不能接错了 其它温度计 另外 还有双金属温度计 膨胀式温度计 水银温度计等 2 2 压力仪表 单位 Pa KPa MPa Kg cm2 bar mbar mmH2O mmHg mmAg 等 1Mpa 10 公斤气压 高于大气压力的表压力 叫正压 简称压力 低于大气压力的 表压力 叫负压或真空 在测量差压时 习惯上将较高的一侧的压 力称为 正压 将较低的一侧的压力称为 负压 这个负压并不 是低于大气压力的那个 负压 有时 两边都是负压 负的小些的 一端 就叫正压 用 H 表示 负的大些的一端 就叫负压 用 L 表 示 测量仪表有压差变送器 压力变送器 电接点压力表 压力表等 可编程控制器 PROGRAMMABLE CONTROLLER 简称 PC 与个 人计算机的 PC 相区别 用 PLC 表示 PLC 是在传统的顺序控制器 的基础上引入了微电子技术 计算机技术 自动控制技术和通讯技 术而形成的一代新型工业控制装置 目的是用来取代继电器 执行 逻辑 记时 计数等顺序控制功能 建立柔性的程控系统 国际电 工委员会 IEC 颁布了对 PLC 的规定 可编程控制器是一种数字运 算操作的电子系统 专为在工业环境下应用而设计 它采用可编程 序的存贮器 用来在其内部存贮执行逻辑运算 顺序控制 定时 计数和算术运算等操作的指令 并通过数字的 模拟的输入和输出 控制各种类型的机械或生产过程 可编程序控制器及其有关设备 都应按易于与工业控制系统形成一个整体 易于扩充其功能的原则 设计 PLC 具有通用性强 使用方便 适应面广 可靠性高 抗干 扰能力强 编程简单等特点 目前 在工业控制领域中 PLC 控制 技术的应用非常普及 随着计算机技术的发展 今后 PLC 将会朝着以下两个方向发展 1 灵活和小型化 2 高功能和大型化 梯形图语言 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 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 逻辑功能图 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 DCS 是分布式控制系统的英文缩写 Distributed Control System 在国内自控行业又称之为集散控制系统 即所谓的分布式控制系统 或在有些资料中称之为集散系统 是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统 它是在 集中式控制系统的基础上发展 演变而来的 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 了计算机 通信 显示和控制等 4C 技术 其基本思想是分散控制 集中操作 分级管理 配置灵活以及组态方便 在系统功能方面 DCS 和集中式控制系统的区别不大 但在系统功能的实现方法上却 完全不同 1 高可靠性 由于 DCS 将系统控制功能分散在各台计算机上实 现 系统结构采用容错设计 因此某一台计算机出现的故障不会导 致系统其它功能的丧失 此外 由于系统中各台计算机所承担的任 务比较单一 可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的 专用计算机 从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高 2 开放性 DCS 采用开放式 标准化 模块化和系列化设计 系统中各台计算机采用局域网方式通信 实现信息传输 当需要改 变或扩充系统功能时 可将新增计算机方便地连入系统通信网络或 从网络中卸下 几乎不影响系统其他计算机的工作 3 灵活性 通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件 组态 即确定测量与控制信号及相互间连接关系 从控制算法库选 择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控 和报警画面 从而方便地构成所需的控制系统 4 易于维护 功能单一的小型或微型专用计算机 具有维护简 单 方便的特点 当某一局部或某个计算机出现故障时 可以在不 影响整个系统运行的情况下在线更换 迅速排除故障 5 协调性 各工作站之间通过通信网络传送各种数据 整个系 统信息共享 协调工作 以完成控制系统的总体功能和优化处理 6 控制功能齐全 控制算法丰富 集连续控制 顺序控制和批 处理控制于一体 可实现串级 前馈 解耦 自适应和预测控制等 先进控制 并可