控制仪表1
基地式控制仪表
基地式控制仪表相当于把单元组合仪表的几个单元组合在一起, 构成一个仪表。通常以指示、记录仪表为主体,附加控制、测量、给 定等部件,其控制信号输出一般为开关量,也可以是标准统一信号。也 有在数字式变送器或执行器附带的数字式转换器中带有调节器功能。 一个基地式仪表具有多种功能,与执行器联用或与变送器联用, 便可构成一个简单的调节系统。
现场总线控制系统(FCS)
FCS是基于现场总线技术的一种新型计算机控制装置。其特点是现场控制和双向 数字通讯,即将传统上集中于控制室的控制功能分散到现场设备中,实现现场 控制,而现场设备与控制室内的仪表或装置之间为双向数字通讯。 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构 的通信网络。其中现场设备是指系统最底层的监测、执行和计算设备,如智能 化的变送器、执行器或控制器等。 FCS具有全数字化、全分散式、可互操作、开放式以及现场设备状态可控等优点。
•基地式控制仪表 •集散型计算机控制系统 •现场总线系统
数字式控制仪表以微处理器,单片机芯片为核心。其传输信号为断 续变化的数字量(满足标准的通信协议)。 RS-232、RS-485、FF总线、HSE总线、Profibus总线……
检测控制仪表与装置
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检测控制仪表与装置
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单元组合式控制仪表①
各个仪表之间用统一的标准信号进行联系,将各种独立仪表进行不同的 组合,可以构成适用于各种不同场合的自动检测或控制系统。这类仪表 有电动单元组合仪表(DDZ)和气动单元组合仪表(QDZ)两大类。 它们都经历了Ⅰ型,Ⅱ型和Ⅲ型的三个阶段。 电动单元组合仪表中还有模拟和数字技术相结合的DDZ-S型系列仪表。
显示仪表 为了增强控制系统的功能:增加 显示仪表、手操器等等 为了改善控制质量:改为复杂控 制(如串级控制)
自动控制系统和过程控制仪表 过程控制仪表与装置的分类及特点 信号制
测量 仪表
实际所采用的仪表,可以是电动 、气动等各种系列的仪表,也可 以是各种控制装置,所有这些仪 表或装置都属于控制仪表与装置 范畴。
现场
控制室
电动仪表必须采取必要的防爆措施才具有防爆性能。 优点: △ 任何一个仪表拆离信号回路都不会影响其它仪表的运行。 △ 各个仪表具有公共接地点,可以共用一个直流电源。 要求:接收仪表的输入阻抗要足够高
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1.2.1 防爆仪表的标准
标准:国家标准GB3836.1《爆炸性环境用防爆电气设备通用要求》 标志: iaIICT5,iaIICT6,dIIBT3……
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检测控制仪表: 它将几个标准统一信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算,适用于多 种参数综合控制、配比控制、流量信号的温度压力水补偿计算等。运算单元 的品种有:加减器、乘除器和开方器等 5.显示单元: 它对各种被测参数进行指示、记录、报警和积算,供操作人员监视控制系统 工况之用。品种有:指示仪、指示记录仪、报警器、积算器等 6.给定单元: 输出标准统一信号,作为被控变量的给定值送到调节单元。给定单元的品种 有:恒流给定器、定值器、比值给定器和时间程序给定器等。 7.执行单元: 它按照调节器输出的控制信号或手动操作信号,操作执行元件,改变控制变 量的大小。品种有:直(角)行程电动执行器和气动薄膜调节阀等等。 8.辅助单元: 辅助单元是为了满足自动控制系统某些要求而增设的仪表。如:操作器、阻 尼器、限幅器、安全栅等。
在爆炸性气体或蒸汽中使用的仪表,引起爆炸主要有两方面原因: 1.仪表产生能量过高的电火花或仪表内部因故障产生的火焰通过表壳 的缝隙引燃仪表外的气体或蒸汽 2.仪表过高的表面温度 II类(工厂用)防爆仪表的分级和分组就是针对上述两个方面进行的。
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根据:最大试验安全间隙max 或 最小点燃电流的比值MICR max (mm) max≥0.9 0.9> max>0.5 0.5≥max 根据:仪表最高表面温度 MICR MICR>0.8 0.8≥MICR≥0.45 0.45>MICR
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集散型控制系统(DCS系统)
DCS系统是一种以微型计算机为核心的计算机控制装置。其基本特点 是分散控制、集中管理。 DCS系统通常由控制站(下位机)、操作站(上位机)和过程通讯网 络三部分组成:
控制站完成数据采集、处理及控制的作用; 操作站完成生产过程信息的集中显示、操作和管理等作用; 过程通讯网络用于实现OS与CS的连接,完成信息、控制命令等传输。
防爆仪表的分类
按照国标GB3836.1规定,防爆电气设备分为两大类: I 类:煤矿井下用电气设备 II类:工厂用电气设备
II类(工厂用)电气设备又分为8种类型。其标志如下:
隔爆型 本质安全型 充油型 无火花型
d i O n
增安型 正压型 充沙型 特殊型
e P q S
防爆仪表的分类 防爆仪表的分级和分组 防爆仪表的标志
组别 T1>450℃ T2 300~400℃
乙醇、丁醇、 丁烷、醋酸丁 脂、醋酸戊脂、 环戊烷、丙烯、 乙苯、甲醇、 丙醇 环氧丙烷、丁 二烯、乙烯 乙炔
T3 200~300℃
防爆仪表的分组
温度组别 最高表面温度 T1 450
T4 135~ 200℃
T5 100~ 135℃
T6 85~ 100℃
亚硝酸乙 脂
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第一章控制仪表与装置基本
知识
过程控制仪表与装置总体概述 仪表防爆的基本知识 仪表的分析方法
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1.1.1自动控制系统和过程控制仪表
1.1 过程控制仪表与装置总体概述
手操器
控制器 SP
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按能源形式分类:分为电动*,气动*,液动和机械式等。
1.1.2 过程控制仪表与装置的分类及特点
表1-1
电动控制仪表和气动控制仪表的比较
按能源形式分类 按信号类型分类 按结构形式分类
电动控制仪表
能源 传输信号 构成 接线 电源:220VAC——DDZ-II 24 V DC——DDZ-III 电信号(电流*、电压*、脉冲) 电子元器件(电阻、电容、电子放 大器、集成电路等) 导线,印刷电路板
隔爆型防爆仪表 本质安全型防爆仪表
使用注意:*揭开仪表表壳后,将失去了防爆性能 *长期使用会逐渐降低防爆性能
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本质安全型防爆仪表
本质安全型防爆仪表也称安全火花型防爆仪表。这种仪表,在正常状 态下或规定的故障状态下产生的电火花和热效应均不会引起规定的易 爆性气体混合物爆炸。 正常状态指在设计规定条件下的工作状态,故障状态指电路中非保护性 元件损坏或产生短路、断路、接地及电源故障等情况。
电动仪表信号标准的使用
现场与控制室仪表之间采用直流电流信号 优点:直流比交流干扰少
现场 变送器 r RL1 r 发送者 Io RL2 接受者 控制室 负载
直流信号对负载的要求简单 电流比电压更利于远传信息 缺点:多个仪表接收同一电流信息,它们 必须串联。 要求:·接收仪表输入电阻小 ·任何一个仪表在拆离信号回路之前 首先要把该仪表的两个输入端短接, 否则其它仪表将会因电流中断而失 去信号 ·仪表无公共接地点,须浮空工作
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控制室内部仪表之间采用直流电压信号
Io
+ Vi - RL1 RL2 RL3
1.2 仪表防爆的基本知识
原因:在某些生产现场存在着各种易燃、易爆气体(炼油、化工等生产现场)。 安装在这种危险场所的仪表如果产生火花,就容易引起爆炸,因而必须 具有防爆性能。 气动仪表从本质上来说具有防爆性能(不可能产生火花)。
单元组合式控制仪表②
单元组合仪表可分为变送单元,执行单元,调节单元,转换单元,运算 单元,显示单元,给定单元和辅助单元等八类。
1.变送单元:它能将各种被测参数,如温度,压力,流量,液位等变换成相应的标准统一 信号(4-20mA,0-10mA或20-100kPa)传送到接收仪表,以供指示、记录或 控制。变送单元的品种有:温度、压力、差压、流量、液位变送器等。 2.转换单元: 将电压,频率等电信号转换为标准统一信号,或者进行标准统一信号之间的 转换。转换单元的品种有:直流毫伏转换器、频率转换器、电-气转换器、 气-电转换器等。 3.调节单元: 它将测量信号与给定信号进行比较,按偏差控制执行器的动作,使测量值与 给定值相等。调节单元的品种有:比例积分微分调节器、比例积分调节器、 微分调节器以及具有特种功能的调节器等。
仪表的最高表面温度=实测最高表面温度―实测时环境温度+规定最高环境温度
IIC
硝酸乙脂
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隔爆型防爆仪表
1.2.2 过程控制仪表的防爆措施
特点:仪表的电路和接线端子全部置于防爆壳体内
过程控制仪表主要有:
– –
防爆措施:
采用耐压80~100N/cm2以上的表壳 表壳外部的温升不得超过由易爆性气体或蒸汽的引燃温度所规 定的数值 表壳接合面的缝隙宽度及深度,应根据它的容积和易爆性气体 的级别采用规定的数值
DCS系统可以实现单元组合仪表中变送和执行单元之外所有的功能, DCS的功能是单元组合仪表无法比拟。