过程控制仪表ppt课件

过程控制仪器和设备，电子邮件：提拉米苏女孩811216，朱婷，湖北科技学院，1，1。过程控制仪表和控制系统之间关系的自动控制：指使用附加设备或装置(称为过程控制仪表或装置)来自动操作工作状态或参数(压力、液位、流量、温度、酸碱度等)。)在没有直接参与的情况下，根据预定的程序来控制对象。过程控制仪表：是实现工业生产过程自动化的重要工具。它广泛应用于石油、化工和其他工业部门。在自动控制系统中，过程检测仪表将受控变量转换成电信号或气压信号后，送至显示仪表进行指示和记录，同时送至控制仪表进行自动控制，以实现生产过程的自动化，使受控变量达到预期要求。2.过程控制仪器包括变送器、调节器(也称为控制器)、致动器、操作器、可编程调节器和其他新的控制仪器和设备。进料、液位变送器、控制器、显示、出料、给定值、执行器、自动化装置，图1储罐液位自动控制系统，生产生活过程控制自动化3例：卷烟厂防潮系统、家用空调、4、2。过程控制仪表的发展和分类1)20世纪60年代的发展：通常使用局部分散控制检测和控制仪表、基础仪表和一些单元组合仪表(主要是气动仪表)。目的：实现工艺参数的稳定运行。70年代：集中控制(一些工厂和企业实现了车间或大型装置)。所用仪表：DDZ一号、DDZ二号、DDZ三号、电气单元组合仪表、qdz、QDZ一号、QDZ二号、QDZ三号、5、80年代至今：分布式控制系统(DCS全称分布式控制系统)。特点：集中管理，分散控制。仪表用途：微处理器、微型计算机和传统仪表相结合的过程控制仪表(数字调节器或可编程调节器)。6，2)分类控制仪表可根据能源、信号类型和结构形式进行分类(1)根据应用的能源进行分类：气动、液压、液压等。气动控制仪表具有结构简单、性能稳定可靠、维护方便、价格低廉、本质安全防爆的特点，特别适用于石油、化工等有爆炸危险的场所。电控仪表的特点：可以实现无延迟的远程传输，同时具有能源简单、与计算机配合方便的特点。由于采用安全火花防爆措施来解决防爆问题，电气仪表也可以应用于易燃易爆的危险场所，因此它们在工业生产中得到了越来越广泛的应用。8，(2)信号类型分类：模拟、数字、数字它以微型计算机为核心，功能完善，性能优越，能解决模拟仪器难以解决的问题，满足现代生产过程中高质量控制的要求。它可以实现连续生产过程和间歇生产过程的控制，也可以通过在PLC中加入PID等控制功能来实现批量控制。模拟传输信号通常是一个连续变化的模拟量，电路简单，操作方便，价格低廉。9.基础仪表，(3)根据结构形式分类：基础型、单元组合型、组装型、数字控制型、分布式控制和现场总线控制。为了指示，记录仪器作为主体，带有一些附加的控制机构。基础型控制仪表的特点：总体结构相对简单，价格低廉。它不仅能指示或记录一些过程变量，而且具有控制功能，因此更适用于单变量局部控制系统。目前常用的XCT系列动圈控制仪表和TA系列简单调节器就是这样的仪表。单元组合控制仪表将整个仪表分成几个单元，这些单元可以独立实现某些功能，所有单元通过统一的信号连接。使用时，可以根据需要选择和组合每个单元广泛使用的单元组合控制仪表包括电动单元组合仪表(DDZ型)和QDZ (QDZ型)。组装式综合控制装置：在单元组合仪表基础上开发的成套仪表装置，结构上由控制柜和显示操作面板组成。其主要特点是功能分离和结构组装，特别适用于需要各种复杂控制和集中显示操作的大中型企业的过程控制系统。以数字计算机为核心的数字控制仪表。其外部结构和面板布置保留了模拟仪表的一些特点，但其操作和控制功能更加丰富，通过组态可以完成各种操作处理和复杂控制。分布式控制系统DCS:以中央处理器为核心，是在4C技术(即控制、计算机、通信和阴极射线管成像技术)飞速发展的基础上发展起来的。将由一台计算机完成的任务分配给每台微过程控制计算机，并与数字总线和上层过程控制计算机耦合，以形成各种积木式分层分布式计算机控制系统，该系统可适应不同的过程。现场总线控制系统是基于计算机网络技术、通信技术、控制技术和现代仪器技术的最新发展成果。现场总线控制系统的出现给传统的技术结构和设备带来了根本性的变化。它将具有数字通信能力的现场智能仪表连接成一个网络系统，成为一种具有同等监控和管理水平的新型全分布式控制网络。3.本课程的任务和学习方法1)本课程的任务2)本课程的学习方法14。第一章过程控制仪表的基本知识1.1过程控制仪表的信号标准1.2使用电气仪表信号标准的基本知识1.3过程控制仪表防爆的基本知识1.4过程控制仪表的型号设计1.5过程控制仪表的分析方法15。1.1过程控制仪表的信号标准1.1.1信号标准：是指仪表之间使用的传输信号的类型和数值。1.1.2信号标准1。气动仪表信号标准2。电气仪表信号标准。1.2电气仪表信号标准的使用1 . 2 . 1 4 20毫安电流信号传输1。DC电流信号的优点(1) DC电流信号比交流电流信号干扰小。交流电流信号容易产生交变电磁场的干扰，影响附近的仪器和电路，如果混合的外部交流干扰信号和有用信号形式相同，则很难滤波。另外，电流源的内阻是无限的，回路中的导体电阻串联不影响精度，可以在普通双绞线上传输几百米。(2) DC电流信号对负载要求简单。交流电流信号存在频率和相位问题，对负载的感抗和容抗敏感，从而增加了影响因素。(3)电流比电压更有利于信息的远程传输。如果信息以电压的形式传输，当负载电阻很小时，进行长距离传输时，导体上的电压降会引起误差。20mA的上限是由于防爆要求：20mA电流中断产生的火花能量不足以点燃气体。下限不是0mA的原因是为了检测断开：在正常运行期间，它不会低于4mA。当输电线路因故障而断开时，回路电流降至0。2mA通常作为断开报警值。(2)现场使用两线制变送器，不仅节省电缆，方便接线，而且便于使用安全栅，有利于安全和防爆。两线制系统的基本知识两线制系统是指现场变送器与控制室仪表之间仅使用两条线连接。这两条线既是电源线又是信号线。与三线制(一条正电源线，两条信号线，其中一条是GND)和四线制(两条正、负电源线，两条信号线，其中一条是GND)相比，双线制具有以下优点：1 .它不容易受到寄生热电偶和沿导线的电压降和温度漂移的影响，并且可以使用非常便宜的较细的导线；可以节省大量电缆和安装费用；2.当电流源的输出电阻足够大时，磁场耦合引起的导体回路中的电压不会有明显的影响，因为干扰源引起的电流非常小，通常使用双绞线可以减少干扰。两线制和三线制必须使用屏蔽线，屏蔽线的屏蔽层应适当接地。19，3。容性干扰会导致与接收器电阻相关的误差。对于4 20mA双线回路，接收器电阻通常为250(采样UOUT=1 5V)。该电阻足够小，会导致显著的误差。因此，允许的导线长度比电压遥测系统更长更远。4.每个单个读取装置或记录装置可以在不同长度的导线的不同通道之间切换，从而避免了不同长度的导线导致的精度差异，实现了分散采集。分散采集的优点是：分散采集，集中控制5，零电平用4mA，非常方便判断开路、短路或传感器损坏(0mA状态)。6.双线输出端口很容易增加一到两个防雷和防浪涌装置，有利于安全防雷和防爆。使用DC电流信号时应注意的问题(1)使用电流传输信息时，接收端的仪器必须是低阻抗的。如果有多个电表接收相同的电流信息，它们必须串联。(2)任何串联的仪表在脱离信号电路前，应先将仪表两端短路，否则其它仪表会因电流中断而失去信号。(3)各接收仪器一般应暂停，否则会造成信号混乱。、21、1.2.2用1-5VDC电压信号实现控制室仪表间的通信(1)电压信号传输的信息可以并联，使同一电压信号可以被多个仪表接收。在控制室里，仪器之间的距离并不远。仪表间互连信号宜采用1-5V直流电压。(2)任何仪器的断开信号电路都不会影响其他仪器的运行。(3)由于所有仪器并联在同一条信号线上，当信号源的负极接地时，所有仪器的内部电路对地电位相同，不仅解决了接地问题，而且所有仪器可以共用一个DC电源。22、1.2.3控制系统仪表之间的典型连接模式。现场控制系统仪表与控制室之间的典型连接方式，图1.1，过程控制仪表防爆的基本知识，防爆：在石油化工等工业部门的意义等。一些生产场所存在易燃易爆固体粉尘、气体或蒸汽。它们与空气混合形成具有火灾或爆炸危险的混合物，使周围空间成为具有不同程度爆炸危险的地方。如果产生的火花点火效应能量点燃危险混合物，安装在这些场所的检测仪器和致动器将导致火灾或爆炸。因此，这些场所使用的仪表和控制系统必须具有防爆性能。1.3.1防爆仪表的标准防爆仪表必须符合国家标准GB3836.12000 爆炸性气体环境用电气设备第一部分：通用要求的规定。防爆仪表的分类根据国家标准的规定，防爆电气设备分为两类。煤矿用一级：电气设备。煤矿以外的爆炸性气体环境用二级：电气设备。其中，二类电气设备分为八种类型。这八种类型及其标记为：d-隔爆型；电子安全型；I-本质安全型；P-正压型；o充油型；Q-填砂类型；无火花型；特殊类型。电气仪表主要有两种类型：隔爆型(D)和本质安全型(I)。25，2。防爆表：(1)的分类和分组导致爆炸的原因。仪表产生的电火花能量过高，或仪表因故障产生的火焰通过表壳间隙点燃仪表外的气体或蒸汽。(2)仪器表面温度过高。二级防爆仪表按原因分类分组(表1.1)。防爆电气设备的易燃易爆气体或蒸汽根据最大试验间隙进行分类。对于本质安全型，应根据实验室用甲烷的最小点火电流与小点火电流之比进行分类。26、最大试验安全间隙；maximumexperimentalsafetygap(MESG)在规定的试验条件下，通过25毫米长的间隙连通的两个容器之间的最大开口间隙不会在一个容器中引起内燃爆炸。中国规定，根据最大试验安全间隙，气体和蒸汽中的危险物质分为IIA级、IIB级和IIC级。甲烷(一类爆炸性危险物质)的最大试验安全间隙为1.14毫米，最大试验安全间隙1.14毫米，0.0毫米为A级；B级0.9毫米和0.5毫米；级C为 0.5毫米，最小点火电流比27；minimumignitioncurrentratio在规定的试验条件下，气体和蒸汽的爆炸性混合物的最小点火电流与甲烷的爆炸性混合物的最小点火电流的MICR比。中国规定，气体和蒸汽等有害物质根据最小点火电流比分为IIA级、IIB级和IIC级。最小点火电流比1.0和0.8为IIA级；对于0.8和0.45的，为B级；如果0.45，则为c级。例如，乙烷、乙烯和乙炔分别被划分为2A类、2B类和2C类危险物质。28，3。防爆表标志防爆表的防爆标志为“防爆”；仪器防爆等级标志的顺序为：防爆类型、类别、等级和温度组。例如， iaCT5表明该仪器为本质安全型A，易燃易爆气体等级为C，且最高控制系统中仪表之间采用4 20m模数转换器的直流信号传输，现场变送器与控制室仪表之间采用串联连接。电流信号便于远距离传输，不仅节省了电缆和电线，而且方便了安全栅的使用，有利于安全和防爆。控制室仪表间的通信由1 5V DC电压信号实现。由电压信号传输的信息可以并联，以便同一电压信号可以被多个仪表接收。在控制室中，仪表之间的距离不远，仪表之间的相互接触信号宜采用1 5V DC DC电压。任何仪器与信号电路的断开不会影响其他仪器的运行；由于所有仪器并联在同一条信号线上，当信号源的负极接地时，所有仪器的内部电路对地电位相同，不仅解决了接地问题，而且所有仪器可以共用一个DC电源。(3)防爆仪表与易燃易爆气体或蒸汽有什么对应关系？答：防爆仪表的分类和分组对应易燃易爆气体或蒸汽的分类和分组。仪器的防爆等级和组别是仪器能适应的某种爆炸性气体混合物的等级和组别，即在相应等级的左边和上面的气体或蒸汽的混合物，教科书表1.3中的组别可以是防爆的。30、1.3.2仪表1防爆措施的控制。隔爆防爆仪表也称耐压防爆。它们将能够点燃爆炸混合物的仪器部件封装在一个外壳中。壳体特别坚固，能够承受内部爆炸混合物的爆炸压力，并防止爆炸混合物扩散到壳体外部。也就是说，爆炸可能发生在隔爆型仪器的外壳内部，但不会传递到外壳外部。因此，仪器所有部件的结合面，如仪器盖的圈数、螺纹精度、零点、量程调节螺钉与外壳之间的间隙、变送器的检测部分和转换部分以及接线端口，都有严格的防火要求。除了重量大之外，隔爆型仪器相对简单，不需要相关设备，如安全栅。但是，在打开表盖之前，必须关闭电源，否则一旦出现火花，就会暴露在大气中，从而造成危险。本质安全防爆仪表本质安全防爆仪表又称安全火花防爆仪表。