检测仪表分类PPT课件

1、图1-1陶瓷隧道窑温度、压力 图1-2超声波探伤 图1-3容器液位的检测监测控制系统 第1页/共39页 测量的概念测量是人们借助专门的技术和设备，通过实验的方法，把被测量与单位标准量进行比较，以确定出被测量是标准量的多少倍数的过程，所得的倍数就是测量值。测量过程的核心就是比较。测量方法实现被测量与标准量比较得出比值的方法，称为测量方法。针对不同测量任务进行具体分析以找出切实可行的测量方法，对测量工作是十分重要的。第2页/共39页下面介绍几种常用的分类方法。1. 按测量手续分类按测量手续不同可分为直接测量、间接测量和联立测量。（1）直接测量 （2）间接测量 间接测量多用于科学实验中的实验室测量。

2、（3）联立测量 联立测量又叫组合测量。如果被测量有多个，而被测量又与其他量存在一定的函数关系，则可先测量这几个量，再求解函数关系组成的联立方程组，从而得到多个被测量的数值。第3页/共39页 例如：在研究热电阻Rt随温度变化的规律时在一定的温度范围内有下列关系式Rt=R20+（20）（20）2 式中，R20、是三个待测的量，R20是电阻在20时的数值，、是电阻的温度系数。依据此关系式，测出在t1、t2、t3三个不同测试温度时导体的电阻Rt1、Rt2、Rt3，得到联立方程组，通过求解联立方程组便可得到R20、的数值。第4页/共39页 2. 按测量时是否与被测对象接触分类（1）接触式测量 （2）非接

3、触式测量 例如用辐射式温度计测量温度，用光电转速表测量转速等。非接触测量法不干扰被测对象，既可对局部点检测，又可对整体扫描。特别是对于运动对象、腐蚀性介质及危险场合的参数检测，它更方便、安全和准确。第5页/共39页 3. 按被测信号的变化情况分类根据被测信号的变化情况不同分为静态测量和动态测量。（1）静态测量 静态测量是测量那些不随时间变化或变化很缓慢的物理量。（2）动态测量 动态测量是测量那些随时间而变化的物理量。如地震仪测量振动波形则属于动态测量。第6页/共39页 4. 按输出信号的性质分类根据输出信号的性质不同分为模拟式测量和数字式测量。（1）模拟式测量 模拟式测量是指测量结果可根据仪表

4、指针在标尺上的定位进行连续读取的测量方式，如指针式电压表测电压。（2）数字式测量 数字式测量是指以数字的形式直接给出测量结果的测量方式，如数字式万用表的测量。第7页/共39页自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置（称为过程控制仪表或装置），使被控对象的工作状态或参数（压力、物位、流量、温度、PH值等）自动地按照预定的规律运行。 回顾:什么是自动控制?第8页/共39页例:一贮罐液位控制系统。要求贮罐液位保持一定，以满足生产需要；图中液位变送器、控制器和执行器构成了一个单回路控制系统。分析:贮罐液位由液位变送器转换成相应的标准信号送到控制器，与给定值相比较，控制器按比较得到的偏

5、差，以一定的控制规律发出控制信号，控制执行器的动作，通过改变贮罐液体出料的流量，从而使贮罐液位保持在与给定值基本相等的数值上。第9页/共39页控制器被控对象 变送器zxe = x-z-pqy干扰通常安装于控制室通常安装于 现场显示仪表控制阀第10页/共39页过程控制系统是实现生产过程自动化的平台,而过程控制仪表与装置是过程控制系统不可缺少的重要组成部分。 关系：第11页/共39页二、过程控制仪表的发展概况50年代60年代70年代80年代 90年代21世纪至今QDZ QDZ QDZ DDZ DDZ DDZ 数字式（智能式）控制仪表 DCS系统 （PLC）现场总线以太网第12页/共39页三、过程控

6、制仪表的分类及特点（一）按能源形式分： 1.气动控制仪表 2.电动控制仪表 3.液动控制仪表 （二）结构形式分： 1.基地式控制仪表 2.单元组合式控制仪表 3.组装式综合控制装置 4.数字化控制仪表 5.集散控制系统 6.现场总线控制系统。（三）按信号形式分： 1.模拟控制仪表 2.数字控制仪表 第13页/共39页电动控制仪表的特点： 信号传送速度快、传送距离远、易于与计算机联用。 气动控制仪表的特点： 结构简单、性能稳定、安全防爆、易于维修。第14页/共39页1.基地式控制仪表 以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构。2.单元组合控制仪表 电动单元组合仪表： DDZ型 ；DDZ型 ；DD

7、Z型电源：220V AC ；24V DC ；电信号：电流010mA DC ； 420mA DC； Vo：15V DC气动单元组合仪表：气源：140 kPa；气信号：20100 kPa第15页/共39页3. 组装式控制仪表 一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。工程实际中已很少使用。4 .数字控制仪表 以数字计算机为核心的数字控制仪表。其外形结构、面板布置保留了模拟式仪表的一些特征，但其运算、控制功能更为丰富，通过组态可完成各种运算处理和复杂控制。可和计算机配合使用，以构成不同规模的分级控制系统。第16页/共39页5.集散型控制系统 将集中一台计算机完成的任务分派给各个微型过程控制计算机，再配

8、上数字总线以及上一级过程控制计算机，组成各种各样的、能适应于不同过程的积木式分级分布计算机控制系统。实现了“控制分散”或“危险分散”，管理高度集中。6.现场总线控制系统 是计算机网络技术、通信技术、控制技术和现代仪器仪表技术的最新发展成果。它将具有数字通信能力的现场智能仪表连成网络系统，并同上一层监控级、管理级联系起来成为全分布式的新型控制网络。第17页/共39页（三）模拟式控制仪表 传输信号通常为连续变化的模拟量。这类仪表线路较简单，操作方便，价格较低使用上均有较成熟的经验。数字式控制仪表 传输信号通常为断续变化的数字量。这些仪表和装置是以微型计算机为核心，其功能完善，性能优越，它能解决模拟

9、式仪表难以解决的问题，满足现代化生产过程的高质量控制要求。第18页/共39页压力变送器压力变送器常用的控制仪表及装置 第19页/共39页双法兰差压送器第20页/共39页第21页/共39页输出百分值第22页/共39页 第23页/共39页直通单、双座控制阀第24页/共39页球阀第25页/共39页计算机控制系统的发展过计算机控制系统的发展过程程 DDC控制始于50末期本质：用一台计算机取代一组模拟调节器，构成闭环控制回路特点：具有里程碑意义问题：价格、性能集中型计算机控制本质：一台计算机取代尽可能多的模拟调节器特点：控制集中 信息集中 危险集中问题：性能DCS控制始于70年代本质：采用过程控制过程管

10、理生产管理等多层结构特点：控制分散 信息集中半数字，半分散FCS本质：支持双向、多节点、总线式的全数字通讯，将全厂最基础的现场级仪表和装置均通过现场总线连接起来特点：把控制任务下移到智能现场设备，全分散控制分布式IO DCS现场信号根据传输距离或功能不同连接到现场I/O设备上，各现场I/O设备与控制站间通过网络（现场总线）连接。过渡型结构第26页/共39页 直接数字量控制直接数字量控制用一台计算机取代一组模拟调节器，构成闭环控制回路，用数字控制技术简单地取代模拟控制技术。过程控制计算机SPAI、DIAO、DO 检测仪表 执行器 被控过程（对象） 计算灵活，精度高，PID控制规律，分时处理多个控

11、制回路 此外，DDC也很快发展到PID以外的多种复杂控制。价格昂贵，运算速度不高第27页/共39页集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统由于当时的计算机体积庞大，价格非常昂贵，为了使计算机控制能与常规仪表控制相竞争，企图用一台计算机来控制尽可能多的控制回路。外设过程控制计算机AIDIAODO 被控过程（对象）被控变量操作变量输入子系统输出子系统优越性： 从表面上看信息集中，集中型计算机控制可以实现各种更复杂控制功能；便于实现优化控制和优化生产。问 题：由于当时计算机总体性能低，容量小，容易出现负荷过载，控制集中直接导致危险集中，高度集中使系统变得十分“脆弱”。第28页/共39页 集散控制系统

12、集散控制系统 DCS(1)不能采取控制回路高度集中的设计思想，需要把控制功能分散到若干个控制站实现，以提高系统的可靠性；(2)考虑到整个生产过程的整体性，各个控制系统（回路）的运行应当服从工业生产管理的总体目标。根本特征:和第29页/共39页 控制层网络管理层网络远程节点Web服务器Internet 现场设备层 操作站 工程师站DCSDCS的物理层次示意的物理层次示意第30页/共39页现场总线控制系统（现场总线控制系统（FCS）第31页/共39页是连接智能现场装置和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。 支持双向、多节点、总线式的通讯双向数据通信能力避免了反复进行A/D、D/A的转换 把控制任务下移到现场设备，以实现测量控制一体化 已成为全世界范围自动化技术发展的热点涉及整个自动化和仪表的工业“革命” 第32页/共39页 计算机控制系统的发展特征计算机控制系统的发展特征随着局域网、Internet、IT技术迅速发展，计算机控制系统向集成化、网络化、智能化、信息化发展成为一种趋势 系统结构向网络化、网络扁平化方向发展