化工仪表工培训及仪表管理

1、化工仪表专业培训培训内容：1、仪表概述2、仪表基础知识3、现场仪表4、控制仪表一、概述1、化工仪表维修工工种的定义按照化工仪表维修检修规程。使用相应的标准计量器具，测试仪器及专用工具，对化工生产过程中使用的仪表、自动化装置及附属设备进行维护检修。2、主要职责任务负责化工生产过程中在线运行的仪表、自动化装置及其附属设备和维修工用的仪器、仪表的维护保养、定期检修与故障处理，确保其正常运行；负责仪表及自动化装置更新、安装、调试、检定、开表、投用等工作。仪表工在生产过程中对检测与过程仪表进行日常维护和故障处理，涉及知识面十分广泛，不但要精通检测仪表、调节器和执行器等工作原理和结构特点，而且要有一定的过

2、程控制（自动化）知识。在故障现象中不仅有仪表故障，而且混杂有工艺和设备故障，仪表工要分析与判断故障，必须要具有一定的化工工艺知识和化工设备知识。对化工、石化等行业，易燃、易爆和有毒是行业的特点，仪表工在处理故障时，对这类问题绝对不能掉以轻心。除日常维护外，企业生产有不少的技改项目，既有仪表专业技改项目，亦有工艺技改项目，需要仪表配合实施，这些大大小小的项目，需要设计（大项目可以委托设计）、施工准备、安装、开车等一系列工作，仪表施工、安装知识是和日常维护同样重要的知识。3、技术等级初级、中级、高级4、仪表发展随着社会进步和科学技术的发展，自动化装置在生产过程中得到广泛的应用。早期的仪表控制是生产

3、装置的眼睛和耳朵。而对于现代化工厂的自动化装置已不仅仅是工厂的眼睛和耳朵，而已成为工厂的大脑、神经和手、脚。随着电子技术、计算机技术、控制技术、网络技术的发展，自控技术得到了长足的发展，已成为化工企业提高企业效益和工作效益的有效手段，它是经营管理、企业管理，操作管理、运转管理、运转控制等方面的集成，是社会现代化、科学技术进步的重要标志。从化工装置的发展过程可以看出自动化装置的作用。年代自动化程度能耗效率，效益自控系统采用仪表系统备注50很低很高1万吨/500人差无指示60较低较高10万吨/3000人较差50套电动II+气动单元70稍高稍低48万吨/3000人稍高90套电动出+气动单元80高低5

4、2万吨/2000人高160套DCS+PLC90更高很低52万吨/800人很高160套DCS+PLC一体化仪表及自控系统在化工装置中占有重要而关键的地位，工艺介质及装置设备的运行状况如流量、温度、压力、转速、振动等参数都由仪表及自控系统进行自动检测、显示、控制和保护联锁。没有仪表及自控系统，整个装置将无法运转。因此，仪表性能及工作状况的好坏，直接影响到工艺介质及装置设备的运行，以至影响到工艺介质及装置设备的安全运行和经济效益。二、仪表基础知识1、基本概念1.1过程参数检测基本概念过程参数检测-指连续生产过程中的温度、压力、流量、液位和成分等参数的检测。检测仪表-将检测元件、变送器及显示装置统称为

5、检测仪表。一次仪表-一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表，即为检测元件。二次仪表-将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置1.2测量过程与测量误差测量过程-利用一个已知的单位量（即标准量）与被测的同类量进行比较的过程。测量误差-在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度。测量误差的分类：绝对误差与相对误差绝对误差-指测量结果与被测量的真值之差。通常把检定中高一等级的计量标准所测得的量值作为真值（实际值）。相对误差-指绝对误差与真值或测量值之百分比。常见有如下三种表示方式：实际相对误差-是指绝对误差与被测量的

6、真值（实际值）之百分比。标称相对误差-是指绝对误差与仪表示值之百分比。引用相对误差-是指绝对误差与仪表的量程之百分比。系统误差、随机误差和疏忽误差。系统误差-指测量仪表本身或其他原因（如零点没有调整好等）引起的有规律的误差。随机误差-指在测量中所出现的没有一定规律的误差。疏忽误差-指观察人员误读或不正确使用仪器与测试方案等人为因素所引起的误差。基本误差、附加误差和允许误差基本误差-指仪表在规定的正常工作条件下所具有的误差。附加误差-指仪表超出规定的正常工作条件时所增加的误差。允许误差-指仪表的示值或性能不允许超过某个误差范围。1.3检测仪表分类检测与过程控制仪表最通用的分类，是按仪表在测量与控

7、制系统中的作用进行划分，一般分为检测仪表、显示仪表、调节（控制）仪表和执行器4大类。按功能按被测变量按工作原理或结构形式按组合形式按能源其他检测仪表压力温度流量物位成分液柱式、弹性式、电气式、沽塞式膨胀式、热电偶、热电阻、光学、辐射节流式、转子式、容积式、速度式、耙式、电磁、旋涡直读、浮力、静压、电学、声波、辐射、光学PH值、氧分析、色谱、红外、紫外单元组合单元组合单元组合单元组合实验室和流程电、气电、气电、气智能智能智能智能显示仪表模拟和数字指示和记录动圈、自动平衡电桥、电位差计电、气单点、多点、打印、笔录调节（控制）仪表自力式组装式可编程基地式单元组合气动电动执行器执行机构薄膜、活塞、长行

8、程、其他执行机构和阀可以进行各种组合电、气、液阀直通单座、直通双座、套筒（球阀）、蝶阀、隔膜阀、偏心旋转、角形、三通、阀体分离直线、对数、抛物线、快开2、 仪表主要性能指标在工程上仪表性能指标通常用精确度（2.1 仪表精确度简称精度，简言之就是又称精度）、变差、灵敏度来描述。仪表测量值接近真值的准确程度，通常用相对百分误差表示。式中：6一检测过程中相对百分误差（标尺上限-标尺下限）-仪表测量范围Ax一绝对误差，是被测参数测量值x1和被测参数标准值x0之差1.2 变差是指仪表被测变量多次从不同方向达到同一数值时，仪表指示值之间的最大差值。变差大小取最大绝对误差与仪表标尺范围之比的百分比：1.3

9、灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反映能力，是在稳态下，输出变化增量对输入变化增量的比值。3、 仪表的常用术语3.1 自动化仪表automationinstrumentation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。3.2 测量measurement以确定量值为目的的一组操作。3.3 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。3.4 现场site工程项目施工的场所。3.5 就地仪表localinstrument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。3.6 检测仪表detectingandmeasu

10、ringinstrument用以确定被测变量的量值或量的特性、状态的仪表。3.7 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。3.8 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。3.9 变送器transmitter输出为标准化信号的传感器。3.10 显示仪表displayinstrument显示被测量值的仪表。3.11 控制仪表controlinstrument用以对被控变量进行控制的仪表。3.12 执行器actuator在控制系统中通过其机构动作直接改变被控变量的装置。3.13 检测元件senso

11、r传感元件sensor测量链中的一次元件，它将输入变量转换成宜于测量的信号。3.14 取源部件tap在被测对象上为安装连接检测元件所设置的专用管件、引出口和连接阀门等元件。3.15 检测点measuringpoint对被测变量进行检测的具体位置，即检测元件和取源部件的现场安装位置。3.16 6测温点temperaturemeasuringpoint温度检测点。3.17 取压点pressuremeasuringpoint压力检测点。3.18 系统system由若干相互联系和相互作用的要素组成的具有特定功能的整体。3.19 控制系统controlsystem通过精密制导或操纵若干变量以达到既定状态

12、的系统。仪表控制系统由仪表设备装置、仪表管线、仪表动力和辅助设施等硬件，以及相关的软件所构成。3.20 综合控制系统comprehensivecontrolsystem采用数字技术、计算机技术和网络通信技术，具有综合控制功能的仪表控制系统。3.21 管道piping用于输送、分配、混合、分离、排放、计量、控制或截止流体的管子、管件、法兰、紧固件、垫片、阀门和其他组成件及支承件的总成。3.22 仪表管道instrumentationpiping仪表测量管道、气动和液动信号管道、气源管道和液压管道的总称。3.23 测量管道measuringpiping从检测点向仪表传送被测介质的管道。3.24 信

13、号管道signa1piping用于传送气动或液动控制信号的管道。3.25 气源管道airpiping为气动仪表提供气源的管道。3.26 仪表线路instrumentationline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。3.27 电缆槽cabletray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。3.28 保护管protectivetube敷设和保护电线电缆的管子及其连接件。3.29 回路1oop在控制系统中，一个或多个相关仪表与功能的组合。3.30 伴热heattracing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

14、行跟踪加热的措施。3.31 脱脂degreasing除去物体表面油污等有机物的作业。3.32 检验inspection对产品或过程等实体，进行度量、测量、检查或试验并将结果与规定要求进行比较以确定每项特性合格情况所进行的活动。3.33 试验testing对产品或过程等实体的额定值（或极限值）或特性、指标、质量进行验证。3.34 检定verification由法制计量部门或法定授权组织按照检定规程，通过试验，提供证明来确认测量器具的示值误差满足规定要求的活动。3.35 校准calibration在规定条件下，为确定测量仪器仪表或测量系统的示值、实物量具或标准物质所代表的值与相对应的由参考标准确定

15、的量值之间关系的一组操作。3.36 调整adjustment为使测量器具达到性能正常、偏差符合规定值而适于使用的状态所进行的操作。3.37 防爆电气设备explosion-protectedelectricalappatatus在规定条件下不会引起周围爆炸性环境点燃的电气设备。3.38 爆炸性环境explosiveatmosphere在大气条件下，气体、蒸汽、薄雾、粉尘或纤维状的可燃物质与空气形成混合物，点燃后，燃烧传至全部未燃混合物的环境。3.39 39危险区域hazardousarea爆炸性环境大量出现或预期可能大量出现，以致要求对电气设备的结构、安装和使用采取专门措施的区域。3.40 本

16、质安全电路intrinsically-safecircuit在规定的试验条件下，正常工作或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定的爆炸性气体或蒸汽的电路。3.41 本质安全型设备intrinsically-safeapparatus全部电路均为本质安全电路的电气设备。3.42 关联设备associatedapparatus设备内的电路或部分电路并非全是本质安全电路，但有可能影响本质安全电路安全性能的电气设备。4、 仪表位号的表示方法4.1 仪表位号的组成在测量、控制系统中，构成一个回路的每一个仪表都有自己的仪表位号，仪表位号由字母代号和回路编号两部分组成。第一个字母表示被测变量，后

17、继字母表示仪表的功能；回路编号可以按装置或工段（区域）进行编制，一般用三至五位数字表示，如下例所示：4.2 被测变量和仪表功能的字母代号字母第一位字母后继字母被测变量修饰词读出功能输出功能修饰词A分析报警B烧嘴、火焰供选用供选用供选用C电导率控制D密度差E电压（电动势）检测元件F流里比（分数）G供选用视镜、观察H手动高I电流批示J功率扫描K时间、时间程序变化速率操作器L物位灯低M水分或湿度瞬动中、中间N供选用供选用供选用供选用O供选用节流孔P压力、真空连接点、测试点Q数量积算、累计R核辐射记录S速度、频率安全开关、联锁T温度传送U多变量多功能多功能多功能V振动、机械监视阀、阀门、百叶窗W重量、

18、力X未分类X轴未分类未分类未分类Y事件、状态Y轴继动哭、计算器、转换器Z位置、尺寸Z轴驱动器、执行机构未分类的最终执行元件三、现场仪表介绍1、在化工生产过程中，控制的主要工艺参数有温度、压力、流量、物位、成份等。1.1 液位的单回路控制的例子1.2简单控制系统的组成X给定 e测量、冷妇Ki* 拴市11希贮槽执行机构这一部份在1绿场由各种变送器组成列几类:变送器101控制器3*被控对象测量、变送般分为下A.温度传感器、变送器B、压力/压差变送器C流量变送器D、液位变送器E、分析仪表一如：可燃性气体检测探头、氧量分析仪、浊度仪、PHh执行机构这一部分也在现场，常见的执行机构是调节阀，还有变频器（如

19、恒压供水）、交、直流调速电机，等等。显示、运算、控制、管理显示、运算、控制、管理是核心，功能最多、技术性最强、技术进步最快的部分，DCS和PLC就是这一部分。2、常规仪表2.1 温度仪表2.1.1 基本概念温度是表征物体冷热程度的物理量。温度只能通过物体随温度变化的某些特性来间接测量，而用来量度物体温度数值的标尺叫温标。它规定了温度的读数起点（零点）和测量温度的基本单位。目前国际上用得较多的温标有华氏温标、摄氏温标、热力学温标和国际实用温标。华氏温标（oF）规定：在标准大气压下，冰的熔点为32度，水的沸点为212度，中间划分180等分，每第分为报氏1度，符号为oF。摄氏温度（）规定：在标准大气

20、压下，冰的熔点为0度，水的沸点为100度，中间划分100等分，每第分为报氏1度，符号为。摄氏温度值t和华低温度值tF有如下关系：热力学温标又称开尔文温标，或称绝对温标，它规定分子运动停止时的温度为绝对零度，记符号为K。国际实用温标是一个国际协议性温标，它与热力学温标相接近，而且复现精度高，使用方便。目前国际通用的温标是1975年第15届国际权度大会通过的1968年国际实用温标1975年修订版，记为：IPTS68（Rev75）。但由于IPTS68温示存在一定的不足，国际计量委员会在18届国际计量大会第七号决议授权予1989年会议通过了1990年国际温标ITS90，ITS90温标替代IPTS68。

21、我国自1994年1月1日起全面实施ITS90国际温标。温度检测仪表的分类：温度测量仪表按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。通常来说接触式测温仪表测温仪表比较简单、可靠，测量精度较高；但因测温元件与被测介质需要进行充分的热交换，故需要一定的时间才能达到热平衡，所以存在测温的延迟现象，同时受耐高温材料的限制，不能应用于很高的温度测量。非接触式仪表测温是通过热辐射原理来测量温度的，测温元件不需与被测介质接触，测温范围广，不受测温上限的限制，也不会破坏被测物体的温度场，反应速度一般也比较快；但受到物体的发射率、测量距离、烟尘和水气等外界因素的影响,其测量误差较大。测温方式温度计种类常用测温范围，c

22、优点缺点非接触式测温仪表辐射式辐射式4002000测温时，不破坏被测温度场低温段测量不准，环境条件会影响测温准确度光学式7003200比色式9001700红外线热敏探测-503200测温时，不能破坏被测温度场，响应快，测温范围大，适于测温度分布易受外界干扰，标定困难光电探测03500热电探测2002000接触式测温仪表膨胀式玻璃液体-50600结构简单，使用方便，测量准确，价格低廉测量上限和精度受玻璃质量的限制，易碎，不能记录和远传双金属-80600结构紧凑，牢固可靠精度低，量程和使用范围有限压力式液体-30600耐震，坚固，防爆，价格低廉精度低，测温距离短，滞后大气体-20350蒸汽0250

23、热电偶钳铐-钳01600测温范围广，精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制需冷端温度补偿，在低温段测量精度较低银貉-银铝0900银貉-考铜0600热电阻钳-200500测温精度高，便于远距离、多点、集中测量和自动控制不能测高温，须注意环境温度的影响铜-50150热敏-503002.1.2 工业上常用的温度测量热电偶热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是：测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。测量范围广。常用的热电偶从-50+1600C均可连续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269C（如金铁银铭），最高可达+2800C（如鸨-铢）。构造简单，使用方便。热电偶

24、通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。1.热电偶测温基本原理t.0将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图2-1-1所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一定大小的电流，这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。如图2-1-1所示，热电偶的一端将A、B两种导体焊在一起，置于温度为t的被测介中称为自由端，放在温度为t0的恒定温度下。当工作端的被测介质温度发生变化时，热电势随之发生变化，将热电势送入显示仪表进行指示或记录，或送入微机进行处理，即可获得温度值。(2

25、-1-3 )热电偶两端的热电势差可以用下式表示：Et=eABt-eABt0式中：Et一热电偶的热电势;eAB(t)温度为t时工作端的热电势;eAB(t。)一温度为t。时自由端的热电势当自由端温度t。恒定时，热电势只与工作端的温度有关，即Et=f(t)。热电偶热端补偿导线注意：1。不同型号的热电偶配相应的补偿导线热电阻补偿导线热电阻是位幽m逋性能稳定。其中钳热是阻的测量精确度是最高的;冷端延长而且被制成标准的基准仪。现场显示仪表 工控机I/O卡DCS的I/O卡PLC的模块的主要特点是测量精度高,的二种温度检测器。用不仅广书热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的

26、。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是钳和铜压力是工业生产中的重要参数之一，为了保证生产正常运行，必须对压力进行监测和控制，但需说明的是，这里所说的压力，实际上是物理概念中的压强，即垂直作用在单位面积上的力。法定计量单位是帕斯卡（简称帕），符号为Pa.在压力测量中，常用绝对压力、表压力、负压力或真空度之分。所谓绝对压力是指被测介质作用在容器单位面积上的全部压力，用符号pj表示。用来测量绝对压力的仪表称为绝对压力表。地面上的空气柱所产生的平均压力称为大气压力，用符号pq表示。用来测量大气气压力的仪表叫气压表。绝对压力与大气压力之差。称为表压力，用符号Pb表示。即Pb=Pj-Pq。当绝对压

27、力值小于大气压力值时，表压力为负值（即负压力），此负压力值的绝对值，称为真空度，用符号Pz表示。用来测量真空度的仪表称为真空表。既能测量压力值又能测量真空度的仪表叫压力真空表。2.2.2 单位转换1mmH2O=9.81Pa1kgf/cm2=0.981x105Pa1mmHg=133.2Pa1bar=105Pa1atm=101325Pa1Psi=6.895kPa2.2.3 压力检测方法与测压仪表?按信号原理不同分四类：?液柱式压力计?弹性式压力计?电气式压力计：霍尔压力变速器?活塞式压力计2.2.4 压力表的选择?应根据被测压力的种类（正压、负压或压差）、被测介质的物理、化学性质（腐蚀等）和用途（

28、是否远传）以及生产过程所提的技术要求，本着既要满足测量准确度，又经济的原则，合理地选择压力表的型号、量程和精度等级。?为了保护压力表，一般在被测压力较稳定的情况下，其最高压力值不应超过仪表量程的2/3；若被测压力波动较大，其最高压力值应低于仪表量程的1/2。?为了保证实际测量的精度，被测压力的最小值不应仪表量程的1/3。?对某些特殊的介质，如氧气、氨气等有专用的压力表。?在测量一般介质时，压力在-40040kPa寸，宜选用膜盒式压力表；40kPa以上，宜选用弹簧管压力表或波纹管压力表；-1MP钎02.4MPa寸，宜选用压力真空表。2.2.5 压力表的安装?取压管口应与工质流动方向垂直。测点要选

29、在其前后有足够长直管段的地方，以保证仪表所测的是介质的静压。?防止仪表传感器与高温或有害的被测介质直接接触。如：测量高温蒸汽时，应加装冷凝盘管；测量含尘气体时，应装设灰尘捕集器；对于有腐蚀性的介质，应加装充有中性介质的隔离容器；对于测量温度高于60的介质，一般要加环形圈（冷凝）。?取压口的位置，对于测量气体介质的，一般位于工艺管道的上部；测量蒸汽的，应位于工艺管道的两侧偏上。（这样可以防止工艺管道底部的固体介质进入测量管道和仪表。）?对于测量液体的，取压口应位于工艺管道的下部，这样可以让液体内析出的少量气体不进入测量管和仪表。?取压口与压力表间应装隔离阀，检修用。?对于水平敷设的压力信号导管应

30、有3%的坡度，以便排除导管内积水或积汽。2.2.6压力表的检验?常用标准仪器是活塞式压力表。2.3物位仪表在化工工业生产过程中，常遇到大量的液体物料和固体物料，它们占有一定的体积，堆成一定的高度，把生产过程中罐、塔、槽等容器中存放的液体表面位置称为液位；把料斗、堆场仓库等储存的固体块，颗粒、粉粒等的堆积高度和表面位置称为料位；两种互不相溶的物质的蛇面位置叫作蛇位。液位、料位以及相界面总称为物位。对物位进行测量的仪表被称为物位检测仪表。物位测量的主要目的有两个；一是通过物位测量来确定容器中的原料，产品或半成品的数量，以保证连续供应生产中各个五一节所需的物料或进行经济核算；另一个是通过物位测量，了

31、解物位是否在规定的范围内，以便使生产过程政党进行，保证产品的质量、产量和生产安全。物位测量仪表的种类很多，如果按液位、料位、界面可分为：测量液位的仪表：玻璃管（板）式、称重式、浮力式（浮筒、浮球、浮标）、静压式（压力式、差压式）电容式、电阻式、超声波式、放射性式、激光式及微波式等测量界面的仪表：浮力式、差压式、电极式和超声波式等；测量料位的仪表：重锤探测式、音叉式、超声波式、激光式、放射性式等。表中所列为常用的连续测量型的物位仪表类型基本原理代表产品特点浮力式液位计应用浮力原理测量液位浮球式液位计浮筒式液位计以机械结构为主，体积笨重，但维护简单。测量的量程有限适合于粘度小、无结晶、无腐蚀的介质

32、。静压式液位计液柱的高度与液柱产生的静压成正比差压变送器单/双法兰式差压变送器投入式液位变送器使用最广泛安装方便适合于腐蚀性介质价格适中超声波式用压电晶体作探头发射声波，声波遇到两相界面被反射回来又被探头所吸收，根据声波来回时间而测出物体高度。超声波物位计非接触式测量测量范围宽，液体、粉末、块体的物位均可。受被测介质温度、压力、密度变化的影响。价格较高微波式物位计天线发射微波，微波遇到物料界面被反雷达物位计非接触式测量测量范围宽，液体、粉末、块体射，雷达系统接收反射信号，根据微波的行程时间而测出物位高度。的物位均可。不受被测介质温度、压力、密度变化的影响。测量精度高，价格高昂2.4流量仪表工业

33、生产过程中另一个重要参数就是流量。流量就是单位时间内流经某一截面的流体数量。流量可用体积流量和质量流量来表示。其单位分别用m3/h、L/h和kg/h等。流量计是指测量流体流量的仪表，它能指示和记录某瞬时流体的流量值；计量表(总量表)是指测量流体总量的仪表，它能累计某段时间间隔内流体的总量，即各瞬时流量的累加和，如水表、煤气表等等。工业上常用的流量仪表可分为两大类。(1)速度式流量计以测量流全在管道中的流速作为测量依据来计算流量的仪表。如差压式流量计、变面积流量计、电磁流量计、漩涡流量计、冲量式流量计、激光流量计、堰式流量计和叶轮水表等。(2)容积式流量计它以单位时间内所排出的流体固定容积的数目

34、作为测量依据，如椭圆齿轮流量计、腰轮流量计、乔板式流量计和活塞式流量计等等。流量测量以孔板测量为主，还有文丘里、喷咀、皮托管、电磁流量计、涡轮流量计、质量流量计、转子流量计等流量仪表。2.5 分析仪表分析仪表是检测化工生产中化学成分不可缺少的工具，随着电子技术发展和生产要求，分析仪表的作用越来越明显。在线分析仪表在一期装置中得到广泛的使用，有氧分析仪、硫分析仪、工业色谱仪、红外线仪、PH仪、电导仪等40多台套。合成氨和氨加工生产中，采用气相色谱仪等分析仪器分析原料气、转化气、合成气的各种组分含量，控制氢氮比、水碳比、氨碳比，把设定值保持在最佳值上，达到增产、节能、环保要求。2.6 调节阀简介2

35、.6.1 基本概念调节阀在调节系统是必不可少的，它是组成化工自动化系统的重要环节，被称为生产过程自动化的“手脚”。调节阀是直接安装在工艺管道上，使用条件恶劣，如高温高压、深冷、有毒、易燃、易爆、易结晶、易腐蚀等，它的好坏直接影响到系统的品质。如果使用不当或维修不善，就会发生问题，影响生产的正常运行。国际电工委员会IEC对调节阀（国外称控制阀CONTROLVALVE）的定义为“工业控制系统中由动力操作的装置形成的终端元件，电脑包括一个阀体部件，内部有一个改变过程流体流率的组件，阀体部件又与一个或多个执行机构相连。执行机构用来响应控制元件送来的信号。”可见，调节阀由执行机构和阀体部件两部分组成。2

36、.6.2 分类调节阀按其驱动方式可分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀调节阀按其行程可分为直行程、角行程两大类2.6.3 气动调节阀附件定位器、过滤减压阀、阀位开关、保位阀、电磁阀、手轮机构等四、控制仪表4.1、DCS空制系统DCS1分布式控制系统的英文缩写（DistributedControlSystem）,在国内自控行业又称之为集散控制系统。DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCSS常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DC

37、S勺主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。DCS：致经历了四个发展阶段，相应地有四代的基本结构：.第一阶段（初创期），1975年一1980年第二阶段成熟期），1980年一1985年第三阶段（扩展期），1985年一2000年DCSJ计算机网络控制扩展，将过程控制、监督控制和管理调度进一步结合起来，并且加强断续系统功能，采用专家系统，制造自动化协议MAP（ManufactureAutomationProtocol）标准，以及硬件上诸多新技术。这一代的典型产品中，有的是在原有基础上扩展，如美国Honeywell公司扩展后的TDCS3000横河电机的CENTUM-LUXL美国西屋公司的WDPFI

38、I等，也有的是新发展的系统，如Foxboro公司的I/ASeries等。这一代产品的进一步发展就是计算机集成制造（生产）系统CIM（ComputerIntegratedManufacturing），即将企业行政事务信息与工厂控制系统集成为一体的计算机系统。这一代产品结构层次有了进一步发展，它自下而上一般可分为过程控制级，控制管理级，生产管理级和经营管理级这四个层次，第四阶段：第四代DC繇统，2000年以后第四代DCS勺体系结构主要分为四层结构：现场仪表层、控制装置单元层、工厂（车间）层和企业管理层。一般DC阴商主要提供除企业管理层之外的三层功能，而企业管理层则通过提供开放的数据库接口，连接第三

39、方的管理软件平台（ERP,CRM,SC懈）。所以说，当今DCSt要提供工厂（车间）级的所有控制和管理功能，并集成全企业的信息管理功能。例如以Honeywell公司最新推出的ExperionPKS（过程知识系统）、Emerson司的P1antWeb（EmersonProcessManagement）,Foxboro公司A2、横河公司的R3（PRM-_-C厂资源管理系统）和ABB公司的IndustrialIT系统。第四代DCS勺特点主要体现在以下三个方面：1）DCS充分体现信息化和集成化。信息和集成基木描述了当今DC藻统正在发生的变化。用户已经可以采集整个工厂车间和过程的信息数据，但是用户希望这些

40、大量的数据能够以合适的方式体现，并帮助决策过程，让用户以其他明白的方式，在方便的地方得到真正需要的数据。信息化体现在各DC藻统已经不是一个以控制功能为主的控制系统，而是一个充分发挥信息管理功能的综合平台系统。DCSI供了从现场到设备，从设备到车间，从车间到工厂，从土厂到企业集团整个信息通道。这些信息充分体现了全面性、准确性、实时性和系统性。大部分DCSI供了过去常规DC动能、SCADA（£控和数据采集）功能以及MES(制造执行系统)的大部分功能。与ER不同，MESE集了车间中用以管理和优化、从下订单到产成品的生产活动全过程的相关硬件或软件组件，它控制和利用实时准确的制造信息来指导、传

41、授、响应并报告车间发生的各项活动，同时向企业决策支持过程提供有关生产活动的任务评价信息。MESJ功能包括车间的资源分配、过程管理、质量控制、维护管理、数据采集、性能分析和物料管理等功能模型，与DCS目关的各功能模块有资源配置与状态(ResourceAllocationandStatus)、派遣生产单元(DispatchingProductionUnits)、文档控制(DocumentControl)、数据收集/获取(DataCollection/Acquisition)、劳工管理(LaborManagement质量管理(QualityManagement)、维护管理(MaintenanceMa

42、nagement)产品跟踪(ProductTracking),性能分析(PerformanceAnalysis)DCS勺集成性则体现在两个方面：功能的集成和产品的集成。过去的DCST商基本土是以自主开发为主，提供的系统也是自己的系统。当今的DCT商更强调的系统集成性和方案能力，DC阱除保留传统DCSf实现的过程控制功能之外，还集成了PLC可编程逻辑控制器)、RTU集集发送器)、FCS各种多回路调节器、各种智能采集或控制单元等。止匕外，各DCST商不再把开发组态软件或制造各种硬件单元视为核心技术，而是纷纷把DCS勺各个组成部分采用第三方集成方式或OEMT式。例如，多数DCS商自己不再开发组态软件

43、平台，而转入采用兄弟公司(如Foxbor。用Wonderwar欹件为基础)的通用组态软件平台的软件平台(Emerson用Intellution的软件平台做基础)。止匕外，或其它公司提供许多DCS!I/0组件也采用OEMT式(Foxboro采用Eurothem的I/0模块，横河的一家甚R睬用富士电机的ProcessIO作为I/。单元基础，Honeywell公司的PKSR统则采用Rockwell公司的PLCI元作为现场控制站。2 )DCS变成真正的混合控制系统。过去DCS口PL3要通过被控对象的特点(过程控制和逻辑控制)来进行划分。但是，第四代的DCS1经将这种划分模糊化了。几乎所有的第四代DC都

44、包容了过程控制、逻辑控制和批处理控制，实现混合控制。这也是为了适应用户的真正控制需求。因为多数的工业企业绝不能简单地划分为单一的过程控制和逻辑控制需求，而是由过程控制为主或逻辑控制为主的分过程组成的。我们要实现整个生产过程的优化，提高整个工厂的效率，就必须把整个生产过程纳入统一的分布式集成信息系统。例如，典型的造纸过程、冶金系统、水泥生产过程、制药生产过程和食品加工过程、发电过程，大部分的化工生产过程都是由部分的连续调节控制和部分的逻辑连锁控制构成。第四代的DC藻统几乎全部采用工EC61131-3g准进行组态软件设计。该标准原为PLC言设计提供的标准。同时一些DCS口口Honeywell公司的

45、PKS）S直接采用成熟的PLC乍为控制站。多数的第四代DC都可以集成中小型PLC乍为底层控制单元。今天的小型和微型PL卬仅具备了过去大型PLC勺所有基本逻辑运算功能，而且高级运算、通信以及运动控制也能实现。3 ）DCS包含FC助能并进一步分散化。过去一段时间，一些学者和厂商把DCS口FCS寸立起来。其实，真正推动FCSS步的仍然是世界主要几家。C6T商。所以，DC麻会被FCSf代替，而是DC篌包容FCS实现真正的DCS如今，这一预测正在被现实所验证。所有的第四代DC都包含了各种形式的现场总线接口，可以支持多种标准的现场总线仪表、执行机构等。止匕外，各DCS5改变了原来机柜架式安装1/0模件、相

46、对集中的控制站结构，取而代之的是进一步分散的1/0模块（导轨安装），或小型化的1/0组件（可以现场安装）或中小型的PLC.分布式控制的一个重要优点是逻辑分割，1:程师可以方便地把不同设备的控制功能按设备分配到不同的合适控制单元上，这样操作工可以根据需要对单个控制单元进行模块化的功能修改、下装和调试。另一个优点是，各个控制单元分布安装在被控设备附近，既节省电缆，又可以提高该设备的控制速度。一些DCSE包括分布式HM就地操作站，人和机器将有机地融合在一起，共同完成一个智能化工厂的各种操作。例如EmersonDeltaV,Foxboro的A2中的小模块结构、Ovation的分散模块结构等。可以说，现

47、在的DC分商己经越过炒作概念的误区，而是突出实用性。DCS1以适应多种现场安装模式：或用现场总线智能仪表，或采用现场1/0智能模块就地安装（既节省信号电缆，又不用昂贵的智能仪表），或采用柜式集中安装（特别适合改造现场）。一切由用户的现场条件决定，充分体现为用户设想这个理念。4 .2可编程控制器PLC（ProgrammableLogicController）一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC有一块CPUB、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC有CPU真块、I/O模块、内存、电源模块、底

48、板或机架。无任哪种结构类型的PLC都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。PLC的基本结构框图如下：它按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路，与通用计算机一样，主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，还有外围芯片、总线接口及有关电路。它确定了进行控制的规模、工作速度、内存容量等。

49、内存主要用于存储程序及数据，是PLC不可缺少的组成单元。CPU勺控制器控制CPUX作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。CPU的运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。CPU的寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU虽然划分为以上几个部分，但PLC中的CPUS片实际上就是微处理器，由于电路的高度集成，对CPLft部的详细分析已无必要，我们只要弄清它在PLC中的功能与性能，能正确地使用它就够了。CPU莫块的外部表现就是它的工作状态的种种显示、种种接口及设定或控制开关。一般讲，CPU莫块总要有相应的状态指示灯，如电源显示、运行显示、

50、故障显示等。箱体式PLC的主箱体也有这些显示。它的总线接口，用于接I/O模板或底板，有内存接口，用于安装内存，有外设口，用于接外部设备，有的还有通讯口，用于进行通讯。CPU莫块上还有许多设定开关，用以对PLC作设定，如设定起始工作方式、内存区等。2) 、I/O模块：PLC的对外功能，主要是通过各种I/O接口模块与外界联系的，按I/O点数确定模块规格及数量，I/O模块可多可少，但其最大数受CPUf能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架梢数限制。I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。3) 、电源模块：有些PLC中的电源，是与CPU模块合二

51、为一的，有些是分开的，其主要用途是为PLC各模块的集成电路提供工作电源。同时，有的还为输入电路提供24V的工作电源。电源以其输入类型有：交流电源，加的为交流220VACK110VAC直流电源，加的为直流电压，常用的为24V。4) 、底板或机架：大多数模块式PLC使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使CPU能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。5) 、PLC的外部设备外部设备是PLC系统不可分割的一部分，它有四大类1. 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC

52、开发应用、监测运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。2. 监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数据。3. 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROMEEPROM入器等。4. 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟量的电位器，打印机等。6)、PLC的通信联网PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有RS-

53、232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。4.3 、紧急停车系统(ESD)紧急停车系统ESD(EmergencyShutdownSystem)是生产过程中的一种自动安全保护系统(ProcessSafeguarding)。它对装置(或独立单元)可能发

54、生的危险(超出安全范围)及不采取措施会继续恶化的状态进行及时地响应和保护，使其进入预定的安全停车工况，以保证人员、设备及工厂周边设施的安全。这种生产过程的自动安全保护系统亦称为：安全连锁系统(SISSafetyInterlockSystem)；安全仪表系统(SISSafetyInstrumentedSystem)；安全停车系统(SSDSafetyShutdownSystem)等，以下统称ESD。ESD由检测单元(如各类开关、变送器等)、安全控制装置和执行单元(如电磁阀、电动门等)组成，其核心部分是安全控制装置。机电设备(继电器)、固态电子设备、可编程电子设备(Electrical/Electronic/ProgrammableEl