工业控制及自动化仪表基础知识.ppt

1、工业控制及自动化仪表基础知识，英达康华之滨，主要内容，常用控制电器继电器接触器控制系统的设计原则，继电器接触器控制电路设计中应注意的问题，可编程控制器简介(组成、特点、应用领域)，可编程控制器与其他工业控制系统的比较，电气单元组合仪表简介，测试仪表调节器执行器及防爆电网分散控制系统简介，常用控制电器简介， 接触器继电器主命令电气保护电器、组合电器和接触器适用于频繁接通和断开主电路或大容量控制用电，主要用于控制电机和其他电力负荷。 根据工作原理，可分为电磁式、气动式和液压式。这里主要介绍电磁接触器。电磁接触器的主要部件有接触系统、电磁系统、灭弧装置、支架和外壳。根据主电路通断时负载电流的性质，可

2、分为DC接触器和交流接触器。交流接触器，主电路断开和连接交流负载，控制线圈可以是交流或DC，通常交流接触器的控制线圈是交流线圈。交流接触器断开交流负载，灭弧装置相对简单。使用交流线圈时，线圈芯由硅钢片层叠而成，以减少涡流损耗，就像变压器一样。因为线圈的电磁力波动，所以通常会有噪音。由于励磁电流与励磁线圈的电抗有关，而电抗又与磁路的气隙大小有关，不平整或脏污的接触面会增加励磁电流，增加接触器温升，甚至烧坏交流接触器。DC接触器，主电路断开并连接DC负载，控制线圈可以是交流或DC，通常交流接触器的控制线圈是DC线圈。交流接触器断开DC负载，灭弧装置相对复杂。当使用DC励磁线圈时，线圈芯通常由整块软

3、铁组成。因为线圈的电磁力是稳定的，所以噪音通常很小。由于励磁线圈的电感较大，当励磁线圈断开时会产生较高的感应电势，因此应注意线圈的绝缘和能量耗散。接触器的主要技术参数、额定工作电压(主触头的额定电压)、额定工作电流(主触头的额定电流)、电磁线圈的额定工作频率、触头数量(主触头和辅助触头)、通断能力、继电器、继电器是根据某些物理量的变化而改变其接触状态的控制元件。当继电器的输入电压、电流、频率等电量或温度、压力、转速等非电量达到规定值时，继电器触点接通或断开受控或受保护电路。继电器一般由输入传感机构和输出执行器组成。前者用于反映输入电平，而后者用于打开或关闭电路。普通继电器类型、电压继电器、电流

4、继电器、时间继电器、热继电器、主指令器、主指令器是根据特定生产过程要求发出控制指令的操作设备，用于闭合或断开接触器、继电器和其他电器的线圈电路，以控制生产机械。在控制电路中，由于它是一种专门发出指令的电器，所以被称为主指令电器。主命令装置不允许打开或关闭主电路。常见的主电器包括：控制按钮、凸轮开关、主控制器、行程开关、保护电器和组合电器、保险丝：又称保险丝、带短路保护功能的自动开关：又称空开关，具有过载、短路和欠压保护功能，可用于启动不频繁的电机控制。磁力启动器：它是一种组合电器，由接触器、隔离开关、保险丝、热继电器和按钮组成。什么是隔离开关？继电器接触器控制系统的设计原则，正确设计功能正确的

5、控制电路，力求控制电路简单、布局合理、设备选择正确、操作方便然而，保护越完整越好，因为保护越多，线路越复杂，故障概率越大，这可能会降低系统的可靠性。正确选择电气设备时，应考虑工作方式、线路电压和电流等级、触头的灭弧能力(串联双触头可提高灭弧能力)以及辅助触头的数量。故障安全原则当系统发生设备损坏或故障时，不会发生误操作和故障扩大。例如，操作制动器的电磁铁指示接通状态，紧急停止开关和拉绳被选择以确保控制电路的可靠性和安全性。正确连接到电器的触点正确连接到电器的线圈。设计中应注意的问题，控制电源一端接地时应防止事故发生。以防止寄生环路，KM1，km2，为防止电气元件触点“竞争”、“先开后合”、“先

6、开后合”，并联和合上继电器触点的功能，电气联锁和机械联锁，以及控制电路是否跳闸：当控制电路因供电而断电或控制器崩溃时，是否发出命令使主机跳闸取决于具体的系统设计。通常要求控制电路的重启不影响主系统的运行。尽量减少触点数量，缩短连接线的数量和长度。控制电路工作时，除必要的电器元件需要通电外，其他电器不应长时间通电，以延长电器元件的使用寿命，节约电能，减少发热。应采用标准部件，应尽可能选择相同型号的部件，并应尽可能使用标准的、常用的或实际测试的电路和链路。控制电路应该简单而经济。短路保护(开路时可提供短路保护和过载保护)、过流保护(一种电机保护，通常由继电器完成)、过载保护(热继电器)、电压损失保

7、护(当电源电压恢复时防止电机自身启动，典型的启动和停止电路)和欠压保护(电压继电器)为电机提供基本保护，如过载保护、断相保护和短路保护等。通常在一个保护装置中完成。国际电工委员会定义的可编程序控制器(PLC)简介(组成、特点和应用领域):可编程序控制器是一种数字操作的电子系统，是专门为工业环境中的应用而设计的。它采用可编程存储器存储逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算的命令，并通过数字和模拟输入输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器和相关设备的设计应遵循易于与工业控制系统集成和易于扩展功能的原则。1968年，通用汽车公司提出了10项公开招标的技术指标，1969年，通用汽车公司根据要

8、求开发了第一台可编程控制器，并中标。构成、可编程控制器、存储器、中央处理器模块、输入模块、输出模块、编程器、辅助触点、限位开关、按钮、电源、该系统设计和施工工作量小、维护方便、易于修改、体积小、重量轻、能耗低、应用领域广、开关逻辑控制(顺序控制)、闭环过程控制、位置控制、监控系统、分布式控制系统、可编程控制器与其他工业控制系统的比较、继电器控制与个人计算机控制的比较， 单板计算机控制与集散控制系统控制的比较与继电器控制相比，控制逻辑(硬连线和软连线)工作模式(硬连线全联动和顺序扫描)控制速度和时间控制技术控制设计、施工和改造的可靠性和可维护性价格。 与个人计算机控制相比，个人计算机和可编程控制

9、器本质上是面向不同应用领域的计算机系统。个人电脑最大的特点是运算速度快，功能强，应用范围广。如果用PC机作为某一设备的控制器，必须根据实际需要考虑抗干扰和软硬件设计，以满足设备控制的需要。因此，有必要将普通的PC机改造成具有特殊功能的控制器，并称之为专用机。因此，从本质上讲，可编程控制器是一种用于工业自动化控制的专用微机控制系统，它具有结构简单、抗干扰能力强、价格比普通微机系统低的特点。与单板计算机控制相比，单板计算机不如可编程控制器。它不像可编程逻辑控制器那么简单。它不如单板计算机灵活。它不像可编程逻辑控制器那样可靠？与集散控制系统相比，可编程控制器由继电器控制逻辑发展而来，集散控制系统由回

10、路仪表控制发展而来。两者都是计算机控制技术发展的直接体现。可编程控制器在开关控制和顺序控制方面有一定的优势，而分布式系统在回路调节和模拟控制方面有一定的优势。两者相互渗透、相互补充，可编程控制器与集散控制系统的区别不明显。两者都可以构成复杂的层级控制。从趋势来看，所有权和统一性都是完全分布式的计算机控制系统。你听说过DDC吗？自动仪器作为一种特殊的仪器，最早出现于20世纪40年代。由于石油、化工、电力等行业自动化的需要，出现了一种集测量、记录和调整仪器于一体的多功能自动化仪器。后来发现多功能仪器的结构不够灵活。最好将仪器分成几个可以独立完成某些功能的标准单元，这些单元通过标准接触信号相互连接。

11、通过这种方式，通过选择特定的单元，这些仪器被组合成积木，以形成具有不同复杂性的各种控制系统。这种积木式仪器称为单元组合仪器。这种方法有利于仪器工厂的大规模生产和用户的选择与维护。近年来，随着计算机技术的发展，仪器的功能结构又向多功能转变。60年代的国产仪器、电子管和磁放大器、70年代的ddz-I、0-10ma、晶体管、80年代的DDZ-II、010ma、线性集成电路、火花防爆、DDZ-III、4-20mA、过程介质、调节对象、调节量、检测给定单元、操作单元、单元组合仪表、检测仪表、温度检测仪表、压力检测仪表、液位检测仪表、成分分析仪表、温度检测仪表、热电偶热电阻半导体热敏电阻(热电阻使用方便、

12、价格便宜、热容量大、响应慢、 并且在温度测量范围上没有热电偶大)尺寸小，并且适合于设备、压力测量仪器、力平衡压力(压差)变送器、位移压差(压力)变送器、固体压力测量仪器(压电效应、压阻效应、压磁效应)(主流)。流量检测仪表、节流流量计(孔板、靶式、转子)、正位移(椭圆齿轮)涡轮流量计(精度在上述之间)、电磁流量计(含纤维和污垢的液体可以测量，这种液体适用于腐蚀性液体，但电导率不能太小，这种液体不能用于油和纯水，且无气泡)、涡街流量计(旋进式和涡街式，涡街是主流)、液位检测仪表、浮力式(浮子式、 襟翼式)静压式电容式超声波雷达、成分分析仪、热导式(根据气体热导率)红外(根据吸收光谱)色谱(液相色

13、谱、气相色谱)和调节器。 这一部分很复杂，涉及到自动控制的核心算法部分，因此如果有必要，它将在将来作为一个讲座。致动器、防爆格栅和致动器气动致动器由压缩空气驱动。电子转换器通常将电流转换成气压。阀门定位器将电流信号转换成阀门位移。包括带电气转换的电动执行器。防爆栅的防爆结构防爆：可能产生危险火花的电路在结构上与爆炸性气体隔离。本质安全防爆(safety spark防爆):将短路、开路、误操作等各种状态下可能发生的火花限制在爆炸性气体的点火能量范围内，从爆炸的根本原因出发，采取措施解决防爆问题。危险场所、变送器、变送器、防爆电网、电源、调节器、安全场所(控制室)、本质安全型仪表系统的防爆电网：严

14、格限制送至现场的电压和电流，并能保证各种条件下进入现场的电力在安全范围内的装置。防爆电网仅限制瞬时功率，现场设备的L和C可能造成危险。因此，形成安全火花防爆系统的充分必要条件是：现场仪表与非危险场所之间的电路连接必须通过防爆格栅；危险场所的仪器必须是本质安全的。防爆电缆：国际标准没有这样说，只是限制了L和C，并且习惯上要求颜色区分。两种防爆栅齐纳型、隔离型，(1)检测端防爆栅和执行端防爆栅的电路原理图，DCS简述，开发过程中的分散控制模式：仪器之间距离太远，仪表盘尺寸太大，信息和操作不能完全理解；集控模式：危险过于集中，当电脑出现故障时，整个生产设备瘫痪；分散控制模式：分散控制功能和集中运行管理集散控制系统。分布式控制中的风险分散方法：将控制功能分散到多台计算机上，并采取双重冗余措施。集散控制系统的组成、集散控制系统现场控制站概述、概述：控制站支持多回路控制，在加强单回路控制器的基础上增加顺序控制功能。特点：反馈控制和顺序控制由同一个中央处理器操作，便于在生产现场完成工艺组合，实现整个生产过程的自动化。注：补充信息具有相同的技术手段可编程控制器现场控制站、集散控制系统监控操作站功能、工程功能完成系统生成、系统维护、系统测试和系统管理；操作功能-监控、记录和运行；通信功能-完成现场控制站和