工業(yè)控制及自動化儀表基礎(chǔ)知識PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1 工業(yè)控制及自動化儀表基礎(chǔ)知識工業(yè)控制及自動化儀表基礎(chǔ)知識 第1頁/共47頁 第2頁/共47頁 第3頁/共47頁 交流接觸器 主回路分?jǐn)嗪徒油ń涣髫?fù)載，控制線圈可以 是交流或直流，通常交流接觸器的控制線圈為交 流線圈。 交流接觸器分?jǐn)嘟涣髫?fù)載，滅弧裝置相對簡 單，當(dāng)使用交流線圈時線圈鐵心象變壓器一樣為 減少渦流損耗由硅鋼片疊壓而成，由于線圈電磁 力發(fā)生波動，通常噪聲較大。由于勵磁電流與勵 磁線圈的電抗相關(guān)，而電抗又與磁路的氣隙大小 有關(guān)，所以接觸面不平或污損將會增大勵磁電流 ，增大接觸器溫升甚至燒毀交流接觸器。 第4頁/共47頁 直流接觸器 主回路分?jǐn)嗪徒油ㄖ绷髫?fù)載，控制線圈可以 是交

2、流或直流，通常交流接觸器的控制線圈為直 流線圈。 交流接觸器分?jǐn)嘀绷髫?fù)載，滅弧裝置相對復(fù) 雜，當(dāng)使用直流勵磁線圈時線圈鐵心通常由整塊 軟鐵構(gòu)成成，由于線圈電磁力穩(wěn)定，通常噪聲較 小。由于勵磁線圈電感大，在斷開勵磁線圈時將 產(chǎn)生較高的感應(yīng)電勢，因此要注意線圈的絕緣和 能量瀉放。 第5頁/共47頁 第6頁/共47頁 繼電器 繼電器是根據(jù)某種物理量的變化來改變其觸 點(diǎn)狀態(tài)的控制元件。 當(dāng)繼電器的輸入電壓、電流和頻率等電量或 溫度、壓力和轉(zhuǎn)速等非電量達(dá)到規(guī)定值時，繼電 器的觸點(diǎn)便接通或分?jǐn)嗨刂苹虮Ｗo(hù)的電路。 繼電器一般由輸入感測機(jī)構(gòu)和輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu) 兩部分組成，前者用以反映輸入量的高低，后者 用以接通

3、或切斷電路。 第7頁/共47頁 常用繼電器種類 n電壓繼電器 n電流繼電器 n時間繼電器 n熱繼電器 n中間繼電器 第8頁/共47頁 主令電器 主令電器是按一定生產(chǎn)工藝要求發(fā)出控制命 令的操縱電器，用以閉合或斷開接觸器、繼電器 等電器的線圈回路，以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)機(jī)械的控制。 在控制電路中由于它是一種專門發(fā)布命令的電器 ，故稱為主令電器。不允許使用主令電器分合主 回路。 常見的主令電器有：控制按鈕、萬能轉(zhuǎn)換開 關(guān)、主令控制器、行程開關(guān) 第9頁/共47頁 保護(hù)電器和組合電器 n熔斷器：又稱保險絲，起短路保護(hù)作用 n自動開關(guān)：又稱空開，有過載、短路、欠 壓保護(hù)作用，可用于不頻繁啟動的電機(jī)控 制。 n磁力

4、啟動器：是一種組合電器，由接觸器 、隔離開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和按鈕等 組合而成。 什么是隔離開關(guān)？ 第10頁/共47頁 繼電器接觸器控制系統(tǒng)的設(shè)計原則 n正確地設(shè)計控制線路 功能正確，在最大 限度滿足設(shè)備對電氣控制線路要求的前提 下，力求控制線路簡單、布局合理，器件 選型正確并便于操作和維修。 n設(shè)置必要的保護(hù)除基本的短路、過載、欠 壓保護(hù)外，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況配置必要的保 護(hù)，保證系統(tǒng)安全可靠。但不是保護(hù)越齊 全越好，因?yàn)楸Ｗo(hù)越多，線路越復(fù)雜，故 障幾率越多，有可能降低系統(tǒng)的可靠性。 n正確選擇電器設(shè)備選型時要考慮工作方式 、線路電壓和電流等級，考慮觸點(diǎn)的斷弧 容量（雙觸點(diǎn)串聯(lián)可提高斷弧能力）

5、，輔 助觸點(diǎn)的數(shù)量等。 第11頁/共47頁 n故障安全原則 當(dāng)系統(tǒng)中出現(xiàn)設(shè)備損壞或 故障時，不能發(fā)生誤操作和故障的擴(kuò)大。 例：操縱制動器的電磁鐵 表示合閘狀態(tài)的指示燈 急停開關(guān)、拉繩開斷的狀態(tài)選取 第12頁/共47頁 保證控制線路的可靠和安全 n正確連接電器的觸頭 n正確連接電器的線圈 設(shè)計中要注意的問題 第13頁/共47頁 KM KM n防止出現(xiàn)寄生回路 KM 1 KM 2 KM 2 KM 1 n防止出現(xiàn)寄生回路 L2 L1 KM 1 KM 2 第14頁/共47頁 n防止電氣元件觸點(diǎn)“競爭” “先斷后合型”、“先合后斷型” n繼電器觸頭的分?jǐn)嗪辖油芰?觸點(diǎn)并聯(lián)的作用、 n電器連鎖和機(jī)械連鎖

6、 n控制電路是否跳閘：控制電路由于電源等 原因斷電或控制器死機(jī)時，是否發(fā)出主機(jī) 跳閘的命令，要根據(jù)具體系統(tǒng)設(shè)計，一般 要求控制電路重新啟動時不影響主系統(tǒng)的 運(yùn)行。第15頁/共47頁 n 過實(shí)際考驗(yàn)過的線路和環(huán)節(jié) 第16頁/共47頁 n短路保護(hù)（空開有短路和過載保護(hù)的作用 ） n過電流保護(hù)（電機(jī)保護(hù)一種，常用繼電器 完成） n過載保護(hù)（熱繼電器） n失壓保護(hù)（防止電源電壓恢復(fù)時電機(jī)自行 啟動，典型的啟保停電路） n欠壓保護(hù)（電壓繼電器） 對電機(jī)的基本保護(hù)，如過載保護(hù)、端相保 護(hù)、短路保護(hù)等，一般在一個保護(hù)裝置中 完成 完善的保護(hù)環(huán)節(jié) 第17頁/共47頁 第18頁/共47頁 可編程控制器 存儲器

7、CPU模塊 輸入模塊 輸出模塊 編程器 輔助觸點(diǎn) 限位開關(guān) 按 鈕 電 源 接觸 器 電磁 閥 指示 燈 電 源 第19頁/共47頁 特點(diǎn) n可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) n配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) n易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 n系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便， 容易改造 n體積小，重量輕，能耗低 第20頁/共47頁 應(yīng)用領(lǐng)域 n開關(guān)量邏輯控制（順序控制） n閉環(huán)過程控制 n位置控制 n監(jiān)控系統(tǒng) n分布控制系統(tǒng) 第21頁/共47頁 第22頁/共47頁 與繼電器控制的比較 n控制邏輯（硬接線與軟接線） n工作方式（硬接線全聯(lián)動和順序掃描） n控制速度 n時間控制 n技術(shù)控制 n設(shè)計、施工

8、和改造 n可靠性和可維護(hù)性 n價格 第23頁/共47頁 與個人計算機(jī)控制的比較 本質(zhì)上個人計算機(jī)和PLC是面向不同應(yīng)用領(lǐng) 域的計算機(jī)系統(tǒng)。個人計算機(jī)的最大特征是運(yùn)算 速度快，功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。如果采用PC作 為某一設(shè)備的控制器，就必須根據(jù)實(shí)際需要考慮 抗干擾問題和硬件及軟件設(shè)計，以適應(yīng)設(shè)備控制 的需要。這樣就勢必把通用的PC轉(zhuǎn)化為具有特 殊功能的控制器而稱為一臺專用機(jī)。 所以，本質(zhì)上PLC就是一種用于工業(yè)自動化 控制的專用微機(jī)控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能 力強(qiáng)，價格也比一般微機(jī)系統(tǒng)低。 第24頁/共47頁 與單板計算機(jī)控制的比較 n單板機(jī)不如PLC掌握 n單板機(jī)不如PLC簡單 nPLC不如單

9、板機(jī)靈活 n單板機(jī)不如PLC可靠（？） 第25頁/共47頁 與DCS控制的比較 n PLC是由繼電器控制邏輯發(fā)展而來的，集散控制系統(tǒng) 是由回路儀表控制發(fā)展而來的。二者的發(fā)展均都是計算 機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的直接體現(xiàn)。 nPLC在開關(guān)量控制、順序控制方面有一定的優(yōu)勢，而集 散系統(tǒng)在回路調(diào)節(jié)、模擬量控制方面有一定優(yōu)勢。 二者相互滲透、互為補(bǔ)充，PLC與DCS的差別已不明顯 ，它們都能構(gòu)成復(fù)雜的分級控制，從趨勢來看，二者的 歸屬和統(tǒng)一是全分布式計算機(jī)控制系統(tǒng)。 聽說過DDC嗎？ 第26頁/共47頁 第27頁/共47頁 工藝介質(zhì) 調(diào)節(jié)對象 被調(diào)量 檢測元件 變送單元 顯示單元 執(zhí)行單元 調(diào)節(jié)單元測量值 給定

10、值 給定單元操作單元 單元組合儀 表 第28頁/共47頁 第29頁/共47頁 第30頁/共47頁 第31頁/共47頁 n( 渦街為主流） 第32頁/共47頁 液位檢測儀表 n浮力式（浮子式、翻板式） n靜壓式 n電容式 n超聲波 n雷達(dá) 第33頁/共47頁 成分分析儀表 n熱導(dǎo)式（根據(jù)氣體導(dǎo)熱系數(shù)） n紅外線（根據(jù)吸收譜） n色譜（液相色譜，氣相色譜） 第34頁/共47頁 調(diào)節(jié)器 本節(jié)內(nèi)容復(fù)雜，涉及到自動化控制的比較核 心的算法部分，以后如果需要單獨(dú)作為一 個講座。 第35頁/共47頁 執(zhí)行器和防爆柵 執(zhí)行器 n氣動執(zhí)行器以壓縮空氣為動力 n電氣轉(zhuǎn)換器一般將電流轉(zhuǎn)換為氣壓 n閥門定位器將電流信

11、號轉(zhuǎn)換為閥門位移， 含電氣轉(zhuǎn)換 n電動執(zhí)行器 第36頁/共47頁 防爆柵 防爆的思想 結(jié)構(gòu)防爆：將可能產(chǎn)生危險火花的電路從結(jié)構(gòu)上與爆炸性氣 體隔離開來。（充油、充氣、充砂、隔爆） 本安防爆（安全火花防爆）：把電路在短路、開斷及誤操作 等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點(diǎn) 火能量之下，從爆炸發(fā)生的根本原因上采取措施解決防 爆問題。 危險現(xiàn)場 變 送 器 變 送 器 防爆柵 防爆柵 電 源 調(diào)節(jié)器 安全場所（控制室） 第37頁/共47頁 第38頁/共47頁 兩種防爆柵 齊納型 第39頁/共47頁 隔離型 （1 1）檢測端檢測端防爆柵防爆柵 第40頁/共47頁 執(zhí)行端防爆柵電路原理圖執(zhí)行

12、端防爆柵電路原理圖 第41頁/共47頁 第42頁/共47頁 集散控制系統(tǒng)的組成 第43頁/共47頁 DCS現(xiàn)場控制站概述說明 n概述：控制站支持多回路控制，在加強(qiáng)單回路控制器的 基礎(chǔ)上增加了順序控制功能。 n特點(diǎn)：反饋控制與順序控制由同一CPU操縱，容易完成 生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝組合，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)全過程的自動化。 n說明：補(bǔ)充資料具有相同功能的技術(shù)手段-PLC現(xiàn)場 控制站 第44頁/共47頁 DCSDCS監(jiān)控操作站的功能監(jiān)控操作站的功能 n工程功能工程功能-完成系統(tǒng)生成、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)完成系統(tǒng)生成、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng) 測試和系統(tǒng)管理；測試和系統(tǒng)管理； n操作功能操作功能-監(jiān)視、記錄、運(yùn)行；監(jiān)視、記錄、運(yùn)行； n通信功能通信功能-完成現(xiàn)場控制站于上位機(jī)之間的完成現(xiàn)場控制站于上位機(jī)之間的 數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)交換。 第45頁/共47頁 主要介紹操作功能-運(yùn)行中的操作畫面運(yùn)行中的操作畫面 （1 1）總貌畫面總貌畫面反映生產(chǎn)過程總體狀況反映生產(chǎn)過程總體狀況 （2 2）分組畫面分組畫面-對應(yīng)顯示各內(nèi)部儀表狀態(tài)，在操作中觀察其它回路的關(guān)聯(lián)變化。對應(yīng)顯示各內(nèi)部儀表狀態(tài)，在操作中觀察其它回路的關(guān)聯(lián)變化。 （3 3）回路調(diào)整畫面回路調(diào)整畫面-細(xì)致觀測單元儀表的情況，可用于單回路的細(xì)致觀測單元儀表的情況，可用于單回路的PIDPID整定。整定。 （4 4）報警畫面報警畫面-按時間順序排列顯