自動化控制儀表安裝工程專業(yè)基礎(chǔ)知識

　　自動化控制儀表

　　對工藝流程中溫度、壓力、流量、物位、機(jī)械量、化學(xué)成分等各種工藝參數(shù)進(jìn)行測量、監(jiān)視或加以操作調(diào)節(jié)的儀表叫自動化控制儀表。自控儀表的種類很多，其分類方法如下：

　　(一)按儀表能源分類

　　可分為液動儀表、氣動儀表、電動儀表。

　　1.液動儀表具有推力大、動作平穩(wěn)、作用可靠等特點(diǎn)，但附加設(shè)備多，目前已不常使用。液動儀表的能源是水或油。

　　2.氣動儀表在國內(nèi)使用時間已很長，是一種成熟可靠、品種齊全的自動化儀表。氣動儀表可以現(xiàn)場安裝，直接顯示被測參數(shù)或進(jìn)行控制，也可形成氣動單元系列。

　　3.電動儀表的反應(yīng)速度快、精度高，產(chǎn)品齊全，維修方便。電動儀表是以電作為能源的自動化儀表，可以現(xiàn)場安裝，進(jìn)行顯示或控制，也可形成電動單元組合儀表系列。

　　(二)按儀表的組成分類

　　可分為基地式儀表、單元組合儀表、組裝式電子綜合控制裝置。

　　1.基地式儀表又稱復(fù)合型儀表，是一種多功能的儀表，把調(diào)節(jié)器及其他附加裝置(如指示、記錄、報警、累積等部件)裝在一臺表中。有的甚至把測量元件也組裝在一起，安裝在現(xiàn)場，如溫度調(diào)節(jié)器、流量調(diào)節(jié)器、壓力調(diào)節(jié)器等。

　　2.單元組合儀表是現(xiàn)在使用的最為普遍的儀表，分為氣動單元組合儀表、電動單元組合儀表。

　　(1)氣動單元組合儀表在國內(nèi)使用很普遍，它具有安全、防爆、價廉、可靠、耐腐蝕、易維修等特點(diǎn)。但它的傳遞速度較慢，滯后較大。氣動單元組合儀表按檢測、控制、顯示、操作等功能劃分成若干單元，組合成各種檢測和控制系統(tǒng)，各單元之間的聯(lián)系采用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號0.02MPa～0.1MPa。氣源壓力為0.14MPa。

　　氣動單元儀表必須配備氣源裝置及相應(yīng)的供氣系統(tǒng)，與電源相比，運(yùn)行維修量大。

　　氣動儀表可通過氣/電或電/氣轉(zhuǎn)換器與電動儀表及控制計算機(jī)聯(lián)系，但不便于直接采用CRT屏幕顯示及數(shù)據(jù)的儲存及處理。

　　(2)電動單元組合儀表分為I型、Ⅱ型、Ⅲ型。I型是電子管式，現(xiàn)已淘汰?，F(xiàn)應(yīng)用較普遍的是Ⅱ型和Ⅲ型。

　?、蛐蛢x表是以晶體管作為主要放大元件，Ⅲ型儀表是用線性集成電路作為主要放大元件。Ⅲ型儀表是在Ⅱ型儀表的結(jié)構(gòu)和性能上不斷完善發(fā)展起來的，同Ⅱ型儀表的作用相同，現(xiàn)場傳輸信號為4mA～20mA直流電流，變送器采用二線制，各單元之間采用并聯(lián)方式連接，統(tǒng)一由電源箱供給24V直流電源。Ⅲ型儀表可分為現(xiàn)場安裝儀表和控制室安裝儀表兩大部分，共有八大類。按儀表在系統(tǒng)中的不同作用，現(xiàn)場安裝儀表可分為變送單元類和執(zhí)行單元類;控制室內(nèi)安裝儀表可分為調(diào)節(jié)單元類、轉(zhuǎn)換單元類、運(yùn)算單元類、顯示單元類、給定單元類和輔助單元類等，每一類又有若干種。

　　3.組裝式電子綜合控制裝置，是一種組件裝配式電子綜合控制裝置，所有功能組件都是通用的，根據(jù)工藝對象的要求，可以方便、合理、有效地構(gòu)成各種自動控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種特殊調(diào)節(jié)規(guī)律，并能與過程計算機(jī)最佳地兼容，實(shí)現(xiàn)過程控制、操作和全過程管理等。

　　組裝式儀表采用模擬技術(shù)和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的、一種將儀表與生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合在一起的綜合性成套控制裝置。

　　(1)信號轉(zhuǎn)換組件：分為輸入和輸出組件，起信號處理和隔離作用。輸入組件接受現(xiàn)場變送器或檢測儀表的信號，并轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)統(tǒng)一信號，輸出組件轉(zhuǎn)換內(nèi)部信號為現(xiàn)場統(tǒng)一信號。

　　(2)計算組件：用來對信號進(jìn)行加、減、乘、除、開方運(yùn)算。

　　(3)信號處理組件：實(shí)現(xiàn)報警、信號選擇、限幅、阻尼、偏置和非線性變換、跟蹤、比較、自動手動切換等。

　　(4)調(diào)節(jié)組件：是自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的核心部件，實(shí)現(xiàn)基本或復(fù)雜的調(diào)節(jié)作用。

　　(5)監(jiān)控組件(其他組件)：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全監(jiān)視控制、保護(hù)功能的組件，包括監(jiān)視、監(jiān)控、繼電等組件。

　　(6)操作器：按工藝要求實(shí)現(xiàn)對調(diào)節(jié)系統(tǒng)的遙控操作，是面板安裝方式。

　　(7)輔助組件及附件：包括電源箱、引接板、信號分配、電源分配等。

　　(8)盤裝儀表：面板安裝方式，起顯示、記錄作用。

　　(三)按儀表在生產(chǎn)過程中的功能分類

　　可分為檢測儀表、自動調(diào)節(jié)儀表、集中控制儀表(或裝置)和執(zhí)行器。

　　1.在生產(chǎn)過程中僅起監(jiān)視、測量作用的儀表，稱為檢測儀表。常用的有壓力檢測儀表、溫度檢測儀表、流量檢測儀表、物位檢測儀表、機(jī)械量檢測儀表、過程分析儀表和物性檢測儀表等等。

　　2.自動調(diào)節(jié)儀表是指在生產(chǎn)過程中起自動調(diào)節(jié)作用的儀表。電動、氣動單元組合儀表中各種調(diào)節(jié)單元就是這種儀表。

　　3.集中控制裝置是多回路過程檢測、控制儀表的總稱。凡是具有集中顯示、操作、調(diào)節(jié)功能的裝置都包括在內(nèi)。主要有各種巡回檢測儀、遙控、遙測、遙信、遙調(diào)、程序控制器、數(shù)據(jù)處理機(jī)、工業(yè)計算機(jī)系統(tǒng)、集散系統(tǒng)等。

　　4.執(zhí)行器通常是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成，是直接改變操縱變量的儀表，是自動控制系統(tǒng)終端主控元件。按執(zhí)行器驅(qū)動能源劃分，可分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器和液動執(zhí)行器。

　　(1)氣動執(zhí)行器中以氣動調(diào)節(jié)閥應(yīng)用最廣泛，它是以壓縮空氣為動力源的儀表。氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)是氣動調(diào)節(jié)閥的推動部分，調(diào)節(jié)部分是閥。氣動調(diào)節(jié)閥常帶有附件，如閥門定位器、閥位傳送器、手輪機(jī)構(gòu)等。氣動調(diào)節(jié)閥與電動調(diào)節(jié)閥相比，具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、成本較低、維修方便和本安防爆等特點(diǎn)。

　　(2)電動執(zhí)行器是在控制系統(tǒng)中以電為動力源的儀表，電動執(zhí)行器具有信號傳遞迅速，與調(diào)節(jié)儀表連接距離長，與計算機(jī)連用方便，安裝、接線簡單，能源取用方便等特點(diǎn)。

　　(3)液動執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動能源多為油。因受附加設(shè)備的限制，應(yīng)用范圍有限。

　　直接作用調(diào)節(jié)器很像調(diào)節(jié)閥，也可歸到執(zhí)行器中，又稱自力式調(diào)節(jié)器(閥)。由于不需要其他能源，并且直接安裝在管道上，具有兩位式調(diào)節(jié)作用和調(diào)節(jié)閥的功能，因此常用于自動化水平要求不高的地方，如自力式壓力調(diào)節(jié)器、自力式溫度調(diào)節(jié)器等。

　　(四)按儀表發(fā)展階段分類

　　可分為常規(guī)儀表、數(shù)字式過程控制儀表(或裝置)。

　　1.常規(guī)儀表：凡不含微處理器(CPU)的都稱常規(guī)儀表。一般指進(jìn)行PID模擬量控制的調(diào)節(jié)系統(tǒng)及檢測儀表。

　　2.數(shù)字式過程控制儀表(或裝置)包括由通用計算機(jī)發(fā)展起來的過程計算機(jī)系統(tǒng)和以微處理器為核心的儀表或(裝置)。

　　(五)按儀表安裝位置分類

　　可分為現(xiàn)場儀表、控制室儀表。

　　1.現(xiàn)場儀表：泛指安裝在現(xiàn)場的儀表，如壓力表、溫度計、液面計和現(xiàn)場安裝的變送器，基地式儀表也包括在內(nèi)，所以又稱就地儀表。

　　2.控制室儀表：一般是指安裝在控制室的儀表?？刂剖覂x表又分中央控制室儀表和現(xiàn)場控制室儀表，盤裝儀表和架裝儀表，盤面儀表和盤后儀表。

　　(六) 按檢測、調(diào)節(jié)的工藝參數(shù)分類

　　可分為壓力儀表(包括差壓、真空、絕壓)、溫度儀表、流量儀表、物位儀表、化學(xué)分析儀表、機(jī)械量儀表。

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