計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行裝置

1、2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)1第2章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)2第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu) 傳感器和變送器傳感器和變送器 過程控制中常用的執(zhí)行器過程控制中常用的執(zhí)行器 運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)32.1 傳感器和變送器 傳感器傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的輸出信號有多種形式，如電壓、電流、頻率、輸出信號有多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號的形式

2、由傳感器的原理確定。脈沖等，輸出信號的形式由傳感器的原理確定。 變送器變送器在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它將工藝變量將工藝變量(如溫度、壓力、流量、液位、成如溫度、壓力、流量、液位、成份等份等)和電、氣信號和電、氣信號(如電流、典壓、頻率、氣如電流、典壓、頻率、氣壓信號等壓信號等)轉(zhuǎn)換成該系統(tǒng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。因轉(zhuǎn)換成該系統(tǒng)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。因此，變送器的性能、精度等指標(biāo)對控制系統(tǒng)影此，變送器的性能、精度等指標(biāo)對控制系統(tǒng)影響重大。響重大。 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)42.1 傳感器和變送器主要內(nèi)容：主要內(nèi)容： 信號傳輸及供電的四線制與兩線制信號傳輸及供電

3、的四線制與兩線制 壓力壓力檢測及變送檢測及變送 溫度溫度檢測和變送檢測和變送 流量流量檢測及變送檢測及變送 物位物位檢測及變送檢測及變送 其它檢測儀表和裝置其它檢測儀表和裝置2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)52.1.1 信號傳輸及供電的四線制與信號傳輸及供電的四線制與兩線制兩線制 變送器安裝在現(xiàn)場，它的氣源或電源從控制變送器安裝在現(xiàn)場，它的氣源或電源從控制室送來，而輸出信號送到控制室。氣動(dòng)變送室送來，而輸出信號送到控制室。氣動(dòng)變送器用兩根氣動(dòng)管線分別傳送氣源和輸出信號。器用兩根氣動(dòng)管線分別傳送氣源和輸出信號。 電動(dòng)模擬式變送器采用二線制或四線制傳輸電動(dòng)模擬式變送器采用二線制或四線制傳輸電源和輸

4、出信號。電源和輸出信號。 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)62022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)7HART協(xié)議 智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳輸信號，即現(xiàn)場總線通訊方式；目輸信號，即現(xiàn)場總線通訊方式；目前廣泛采用一種過渡方式，即在一前廣泛采用一種過渡方式，即在一條通訊電纜中條通訊電纜中同時(shí)傳輸同時(shí)傳輸420mA電流電流信號信號和和數(shù)字信號數(shù)字信號，這種方式稱為，這種方式稱為HART協(xié)議通訊方式。智能式變送器協(xié)議通訊方式。智能式變送器的電源也由通信電纜傳輸。的電源也由通信電纜傳輸。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)8HART協(xié)議 HART(Highway Addressa

5、ble Remote Transducer)通信協(xié)議是數(shù)字式儀表通信協(xié)議是數(shù)字式儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信通信的一種協(xié)議，具有的一種協(xié)議，具有HART通信協(xié)議的變送通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上同時(shí)傳輸器可以在一條電纜上同時(shí)傳輸420mADC的的模擬信號和數(shù)字信號。模擬信號和數(shù)字信號。 HART通信協(xié)議是依照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織通信協(xié)議是依照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開放式系統(tǒng)互連的開放式系統(tǒng)互連(OSI)參考模型，簡化并引參考模型，簡化并引用其中三層：用其中三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層而制定的。物理層規(guī)定了信號的傳輸方法和而制定的。物理層規(guī)定了信號的傳輸方法和傳輸介質(zhì)

6、；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式傳輸介質(zhì)；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容。內(nèi)容。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)92.1.2壓力檢測及變送壓力檢測及變送壓力檢測的主要方法和分類壓力檢測的主要方法和分類電容式差壓變送器電容式差壓變送器2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)10壓力檢測的主要方法和分類壓力檢測的主要方法和分類按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性不同，一般按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性不同，一般分為以下幾類：分為以下幾類： 液注式壓力檢測液注式壓力檢測 ： 依據(jù)依據(jù)流體靜力學(xué)原理流體靜力學(xué)原理，把被測壓力轉(zhuǎn)換成液柱高，把被測壓力

7、轉(zhuǎn)換成液柱高度來實(shí)現(xiàn)測量的。度來實(shí)現(xiàn)測量的。 U型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、補(bǔ)償微壓計(jì)等。型管壓力計(jì)、單管壓力計(jì)、補(bǔ)償微壓計(jì)等。 結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但其精度受工作液的毛細(xì)結(jié)構(gòu)簡單、使用方便，但其精度受工作液的毛細(xì)管作用、密度及視差等因素的影響。管作用、密度及視差等因素的影響。 一般用于一般用于測量較低壓力、真空度或壓力差測量較低壓力、真空度或壓力差。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)11 彈性式壓力檢測彈性式壓力檢測 ：根據(jù)根據(jù)彈性元件受力變形原理彈性元件受力變形原理，將被測壓力，將被測壓力轉(zhuǎn)換成位移來實(shí)現(xiàn)壓力測量。轉(zhuǎn)換成位移來實(shí)現(xiàn)壓力測量。主要有彈簧管、膜片和波紋管等主要有彈簧管、膜片和波紋管等

8、 負(fù)荷式壓力檢測負(fù)荷式壓力檢測 ：利用利用靜壓平衡原理靜壓平衡原理進(jìn)行壓力測量。進(jìn)行壓力測量。典型儀表：活塞式、浮球式和鐘罩式。典型儀表：活塞式、浮球式和鐘罩式。普遍用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力儀表進(jìn)行標(biāo)定。普遍用作標(biāo)準(zhǔn)儀器對壓力儀表進(jìn)行標(biāo)定。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)12 電氣式壓力檢測電氣式壓力檢測 ：利用利用敏感元件敏感元件將被測將被測壓力轉(zhuǎn)換成各種電量壓力轉(zhuǎn)換成各種電量，如電阻、電感、電容、電位差等。如電阻、電感、電容、電位差等。具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，特性量程范圍大，具有較好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，特性量程范圍大，線形好，便于進(jìn)行線形好，便于進(jìn)行壓力的自動(dòng)控制壓力的自動(dòng)控制。 其它壓力檢測方法其它壓力檢

9、測方法 ：彈振式壓力計(jì)、壓磁式壓力計(jì)。彈振式壓力計(jì)、壓磁式壓力計(jì)。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)13電容式差壓變送器 電容式差壓電容式差壓變送器采用變送器采用差動(dòng)電容差動(dòng)電容作作為檢測元件，為檢測元件，是目前工業(yè)是目前工業(yè)上普遍使用上普遍使用的一種變送的一種變送器器 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)142022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)15 測量部分的作用是通過測量部分的作用是通過電容式壓力傳感器及相電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把關(guān)電路把被測差壓被測差壓p成成比例的轉(zhuǎn)換成為比例的轉(zhuǎn)換成為差動(dòng)電差動(dòng)電流信號流信號Id。 差動(dòng)電容的相對變化量差動(dòng)電容的相對變化量再通過電容再通過電容/電流轉(zhuǎn)換電電流轉(zhuǎn)

10、換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動(dòng)電路比例的轉(zhuǎn)換成差動(dòng)電流信號流信號Id，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成換成420mA輸出電流。輸出電流。 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)16智能式壓力變送器2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)172022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)182.1.3 溫度檢測和變送溫度檢測和變送 測溫方法分類測溫方法分類 熱電偶熱電偶 熱電阻熱電阻 模擬式溫度變送器模擬式溫度變送器 智能式溫度變送器智能式溫度變送器2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)19測溫方法分類測溫方法分類 接觸式測量接觸式測量基于物體的基于物體的熱交換原理熱交換原理設(shè)計(jì)而成。設(shè)計(jì)而成。優(yōu)點(diǎn)：較直觀、可靠，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，優(yōu)點(diǎn)：較直

11、觀、可靠，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對簡單，測量準(zhǔn)確度高。測量準(zhǔn)確度高。缺點(diǎn)：測溫有較大滯后，在接觸過程中易破缺點(diǎn)：測溫有較大滯后，在接觸過程中易破壞被測對象的溫度場分布，從而造成測量誤壞被測對象的溫度場分布，從而造成測量誤差，不能測量移動(dòng)或太小的物體。測溫上限差，不能測量移動(dòng)或太小的物體。測溫上限受到溫度計(jì)材料的限制，故所測溫度不能太受到溫度計(jì)材料的限制，故所測溫度不能太高高。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)20測溫方法分類測溫方法分類接觸式測量主要儀表：接觸式測量主要儀表： 基于物體受熱膨脹原理制成的基于物體受熱膨脹原理制成的膨脹式膨脹式溫溫度檢測儀表；度檢測儀表； 基于密閉容器內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而基于

12、密閉容器內(nèi)工作介質(zhì)隨溫度升高而壓力升高的性質(zhì)制成的壓力升高的性質(zhì)制成的壓力式壓力式溫度檢測溫度檢測儀表；儀表； 基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化而變基于導(dǎo)體或半導(dǎo)體電阻隨溫度變化而變化的化的熱電阻熱電阻溫度檢測儀表溫度檢測儀表 基于熱電效應(yīng)的基于熱電效應(yīng)的熱電偶熱電偶溫度檢測儀表。溫度檢測儀表。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)21測溫方法分類 非接觸測量非接觸測量 基于物體的基于物體的熱輻射特性熱輻射特性與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系而與溫度之間的對應(yīng)關(guān)系而設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)的。 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):測溫范圍廣，測溫過程中不破壞被測對象的測溫范圍廣，測溫過程中不破壞被測對象的溫度場分布；能測量運(yùn)動(dòng)物體；測溫響應(yīng)速度快。溫

13、度場分布；能測量運(yùn)動(dòng)物體；測溫響應(yīng)速度快。 缺點(diǎn)：所測溫度受物體發(fā)射率、中間介質(zhì)和測溫缺點(diǎn)：所測溫度受物體發(fā)射率、中間介質(zhì)和測溫距離的影響。距離的影響。 主要儀表：輻射溫度計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫主要儀表：輻射溫度計(jì)、光學(xué)高溫計(jì)、光電高溫計(jì)、比色溫度計(jì)等。計(jì)、比色溫度計(jì)等。 其他測量技術(shù)：光纖測溫技術(shù)、集成溫度傳感器測其他測量技術(shù)：光纖測溫技術(shù)、集成溫度傳感器測溫技術(shù)等溫技術(shù)等2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)22熱電偶測溫原理熱電偶測溫原理 熱電偶溫度計(jì)利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)熱電偶溫度計(jì)利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的體的熱電效應(yīng)熱電效應(yīng)來測溫的來測溫的 工業(yè)上常用的工業(yè)上常用的(已標(biāo)準(zhǔn)化已標(biāo)準(zhǔn)化)熱電偶有

14、：熱電偶有：鉑銠鉑銠30-鉑銠鉑銠6熱電偶熱電偶(分度號為分度號為B)、鉑銠鉑銠10-鉑熱電偶鉑熱電偶(分度號為分度號為S)、鎳鉻、鎳鉻-鎳硅鎳硅(鎳鉻鎳鉻-鎳鋁鎳鋁)熱電偶熱電偶(分度號為分度號為K)等。等。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)23熱電阻測溫原理熱電阻測溫原理 熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的的電阻值隨溫度變化電阻值隨溫度變化的性質(zhì)來測量的性質(zhì)來測量溫度的溫度的 熱電阻引線的功能是使感溫元件能熱電阻引線的功能是使感溫元件能與外部測量線路相連接。熱電阻引與外部測量線路相連接。熱電阻引線對測量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在線對測量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在常用的引線

15、方式有兩線制、三線制常用的引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。和四線制三種。 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)24智能式溫度變送器圖圖 . 智能溫度變送器智能溫度變送器TT302構(gòu)成框圖構(gòu)成框圖2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)25模擬式溫度變送器 以以DDZ-型為例，它可以和熱電阻或熱型為例，它可以和熱電阻或熱電偶配合使用，將電偶配合使用，將溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號標(biāo)準(zhǔn)信號； 它也可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，它也可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，也將其它能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工也將其它能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工藝變量也變成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號藝變量也變成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號 2022

16、-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)26模擬式溫度變送器圖 . 模擬式溫度變送器原理框圖2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)272022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)282.1.4 流量檢測及變送流量檢測及變送流量檢測原理有很多，有許多分類方法：流量檢測原理有很多，有許多分類方法： 按測量的單位分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流按測量的單位分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流量計(jì)；量計(jì)； 按測量流體運(yùn)動(dòng)的原理分：容積式、速按測量流體運(yùn)動(dòng)的原理分：容積式、速度式、動(dòng)量式和質(zhì)量流量式；度式、動(dòng)量式和質(zhì)量流量式； 按測量方法分：直接測量式和間接測量按測量方法分：直接測量式和間接測量式。式。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)29渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)又

17、稱為漩渦流量計(jì)，渦街流量計(jì)又稱為漩渦流量計(jì)，是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表量流體流量的儀表。 dhDl112022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)30電磁式流量計(jì) 電磁流量計(jì)是基于電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理電磁感應(yīng)原理來測量流量的儀表，來測量流量的儀表，它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。 由于它測量的準(zhǔn)確度不受被測液體的粘度、密度、由于它測量的準(zhǔn)確度不受被測液體的粘度、密度、溫度以及電導(dǎo)率溫度以及電導(dǎo)率(在允許最低限以上在允許最低限以上)變化的影響，變化的影響，測量管中沒有任何阻礙被測液體流動(dòng)的部件，所以測量

18、管中沒有任何阻礙被測液體流動(dòng)的部件，所以幾乎沒有壓力損失。幾乎沒有壓力損失。 適當(dāng)選用測量管中絕緣內(nèi)襯和測量電極的材料，就適當(dāng)選用測量管中絕緣內(nèi)襯和測量電極的材料，就可以測量各種腐蝕性可以測量各種腐蝕性(酸、堿、鹽酸、堿、鹽)溶液的流量，尤溶液的流量，尤其是在測量含有固體顆粒的溶液如泥漿、紙漿、礦其是在測量含有固體顆粒的溶液如泥漿、紙漿、礦漿或纖維液體的流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性漿或纖維液體的流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性 。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)31 電磁流量計(jì)用于測量導(dǎo)電液體的體電磁流量計(jì)用于測量導(dǎo)電液體的體積流量，也適用于含或不含懸浮顆積流量，也適用于含或不含懸浮顆粒物的液體，或淤泥、

19、漿料等粘稠粒物的液體，或淤泥、漿料等粘稠的介質(zhì)。的介質(zhì)。 質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、孔板質(zhì)量流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、孔板流量計(jì)流量計(jì)2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)32系列電磁流量計(jì)系列電磁流量計(jì)2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)332.1.5 物位檢測及變送物位檢測及變送物位儀表的分類物位儀表的分類差壓式液位變送器差壓式液位變送器電容式物位傳感器電容式物位傳感器2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)34分類分類 直讀式直讀式物位測量儀表物位測量儀表 浮力式浮力式物位測量儀表物位測量儀表 靜壓式靜壓式物位測量儀表物位測量儀表 電磁式電磁式物位測量儀表物位測量儀表 核輻射式核輻射式物位儀表物位儀表 聲波式

20、聲波式物位測量儀表物位測量儀表 光學(xué)式光學(xué)式物位測量儀表物位測量儀表 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)35差壓式液位變送器 利用差壓或壓力變送利用差壓或壓力變送器可以很方便的測量器可以很方便的測量液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流或氣壓信號。的電流或氣壓信號。 差壓式液位變送器是差壓式液位變送器是利用容器內(nèi)的利用容器內(nèi)的液位改液位改變變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化靜壓也相應(yīng)變化的原的原理而工作的理而工作的 p2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)36電容式物位傳感器 在電容器的極板在電容器的極板之間，充以不同之間，充以不同介質(zhì)時(shí)，電容量介質(zhì)時(shí)，電容量的大小也有所不的大小也有

21、所不同同 因此可通過因此可通過測量測量電容量的變化電容量的變化來來檢測液位、料位檢測液位、料位和兩種不同液體和兩種不同液體的分界面的分界面 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)372.1.6 其它檢測儀表和裝置其它檢測儀表和裝置 接近開關(guān)、光電開關(guān)接近開關(guān)、光電開關(guān) 測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 光電編碼器光電編碼器 測厚儀表測厚儀表2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)38行程開關(guān)、接近開關(guān) 行程開關(guān)、接近行程開關(guān)、接近開關(guān)主要將開關(guān)主要將機(jī)械機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘栁灰谱優(yōu)殡娦盘枺詫?shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，廣泛的應(yīng)控制，廣泛的應(yīng)用在機(jī)電一體化用在機(jī)電一體化的設(shè)備上，作為的設(shè)備上，作為電路自動(dòng)切換、電路自動(dòng)

22、切換、限位保護(hù)、行程限位保護(hù)、行程控制等應(yīng)用控制等應(yīng)用 圖 . 行程開關(guān)圖 . 接近開關(guān)2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)39光電開關(guān) 光電開關(guān)也是一種常用的開關(guān)型檢測元件。光電開關(guān)也是一種常用的開關(guān)型檢測元件。它有它有投光器、受光器和電源投光器、受光器和電源組成，投光器常組成，投光器常用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管或光用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管或光敏三極管。敏三極管。 其工作原理是使投光器和受光器相對，當(dāng)被其工作原理是使投光器和受光器相對，當(dāng)被測物體擋住從投光器發(fā)射出的光線時(shí)，受光測物體擋住從投光器發(fā)射出的光線時(shí)，受光器就輸出相應(yīng)的控制信號。光電開關(guān)按檢測器就輸出相應(yīng)的控制信號。光

23、電開關(guān)按檢測方式可分為反射式、對射式兩種類型方式可分為反射式、對射式兩種類型 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)40圖 . 光電開關(guān)2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)41測速發(fā)電機(jī)測速發(fā)電機(jī) 測速發(fā)電機(jī)是一種專門用來測速發(fā)電機(jī)是一種專門用來測量轉(zhuǎn)速的微型測量轉(zhuǎn)速的微型電機(jī)電機(jī)，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和交流兩種交流兩種 。 直流測速發(fā)電機(jī)直流測速發(fā)電機(jī)輸出電壓和轉(zhuǎn)速有較好的線輸出電壓和轉(zhuǎn)速有較好的線性關(guān)系，并且電流的極性反映出轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，性關(guān)系，并且電流的極性反映出轉(zhuǎn)動(dòng)的方向，應(yīng)用方便。由于直流測速發(fā)電機(jī)有電刷、換應(yīng)用方便。由于直流測速發(fā)電機(jī)有電刷、換向器等

24、接觸裝置，使它的可靠性變差，精度向器等接觸裝置，使它的可靠性變差，精度也受到影響。也受到影響。 交流測速發(fā)電機(jī)交流測速發(fā)電機(jī)的輸出頻率與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格對應(yīng)，的輸出頻率與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格對應(yīng)，輸出信號可經(jīng)放大整形變換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)輸出信號可經(jīng)放大整形變換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號的電壓或電流信號 。輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)變。輸出特性隨負(fù)載性質(zhì)變化而變化?；兓?。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)42光電編碼器 光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、非接觸無磨損非接觸無磨損、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 尤其是它以尤其是它以數(shù)字量輸出數(shù)字量輸出，具有與計(jì)算

25、機(jī)容易聯(lián)機(jī)，具有與計(jì)算機(jī)容易聯(lián)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。的優(yōu)點(diǎn)。 編碼器的應(yīng)用對象，就其所測量的物理量的性質(zhì)，編碼器的應(yīng)用對象，就其所測量的物理量的性質(zhì)，它可對運(yùn)動(dòng)機(jī)械的它可對運(yùn)動(dòng)機(jī)械的直線位移、角位移、速度、相直線位移、角位移、速度、相位位等進(jìn)行測量，也可間接地對能變換成這些量的，等進(jìn)行測量，也可間接地對能變換成這些量的，例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測量，并給出例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測量，并給出相應(yīng)的電學(xué)量輸出。相應(yīng)的電學(xué)量輸出。 在自動(dòng)化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測元件組成自在自動(dòng)化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測元件組成自動(dòng)檢測系統(tǒng)，也可作為檢測反饋元件，組成閉環(huán)動(dòng)檢測系統(tǒng)，也可作為檢測反饋元件，組成閉環(huán)

26、或半閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng)或半閉環(huán)的自動(dòng)控制系統(tǒng) 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)43測厚儀表 厚度測量屬于長度測量范疇，但它是一種特厚度測量屬于長度測量范疇，但它是一種特殊的長度測量。目前常用的厚度測量一般屬殊的長度測量。目前常用的厚度測量一般屬于于運(yùn)動(dòng)物體厚度的連續(xù)測量運(yùn)動(dòng)物體厚度的連續(xù)測量，而對于非連續(xù)，而對于非連續(xù)測量則多用一般簡單機(jī)械式測量儀測量則多用一般簡單機(jī)械式測量儀 按檢測方式分為按檢測方式分為接觸式和非接觸式接觸式和非接觸式兩大類；兩大類；按其變換原理分為射線式、電渦流式、微波按其變換原理分為射線式、電渦流式、微波式、激光式、電容式、電感式等。式、激光式、電容式、電感式等。202

27、2-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)442.2 過程控制中常用的執(zhí)行器過程控制中常用的執(zhí)行器 執(zhí)行器在過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)執(zhí)行器在過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。重要組成部分。 它的作用是接收控制器送來的控制信號，它的作用是接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)45 執(zhí)行器有各種不同的分類方法，其分類如下：執(zhí)行器有各種不同的分類方法，其分類如下： 按動(dòng)力能源分類按動(dòng)力能源分類 分為分為氣動(dòng)氣動(dòng)執(zhí)行器、執(zhí)行器、電動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器、執(zhí)行器、

28、液動(dòng)液動(dòng)執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器利用壓縮空氣作為能源，執(zhí)行器。氣動(dòng)執(zhí)行器利用壓縮空氣作為能源，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，而且價(jià)格較低；它可以大、維修方便、防火防爆，而且價(jià)格較低；它可以方便的與氣動(dòng)儀表配套使用，即使是采用電動(dòng)儀表方便的與氣動(dòng)儀表配套使用，即使是采用電動(dòng)儀表或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過電或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過電/氣轉(zhuǎn)換器或電氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥氣閥門定位器，將電信號轉(zhuǎn)換為門定位器，將電信號轉(zhuǎn)換為0.020.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，仍然可用氣動(dòng)執(zhí)行器。壓信號，仍然可用氣動(dòng)執(zhí)行器。 按動(dòng)作極性分類按動(dòng)

29、作極性分類 分為分為正作用正作用執(zhí)行器和執(zhí)行器和反作用反作用執(zhí)執(zhí)行器。行器。 按動(dòng)作行程分類按動(dòng)作行程分類 分為分為角行程角行程執(zhí)行器和執(zhí)行器和直行程直行程執(zhí)執(zhí)行器。行器。 按動(dòng)作特性分類按動(dòng)作特性分類 分為分為比例式比例式執(zhí)行器和執(zhí)行器和積分式積分式執(zhí)執(zhí)行器。行器。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)46氣動(dòng)執(zhí)行器氣動(dòng)執(zhí)行器 氣動(dòng)執(zhí)行器又稱為氣動(dòng)執(zhí)行器又稱為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由氣氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥，由氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥閥(控制機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu))組成。組成。 執(zhí)行器上有標(biāo)尺，執(zhí)行器上有標(biāo)尺，用以指示執(zhí)行器的用以指示執(zhí)行器的動(dòng)作行程動(dòng)作行程 行 程 標(biāo) 尺控制機(jī)構(gòu)氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)圖 . 氣動(dòng)執(zhí)行器202

30、2-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)47氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) 常見的氣動(dòng)常見的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式薄膜式和和活活塞式塞式兩大類兩大類 其中薄膜式其中薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)最執(zhí)行機(jī)構(gòu)最為常為常 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)48控制機(jī)構(gòu) 控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實(shí)際上是一個(gè)局部阻控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實(shí)際上是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件力可以改變的節(jié)流元件 調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸，閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸，為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的結(jié)構(gòu)、為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的結(jié)構(gòu)、材料各不相同材料各不相同 調(diào)節(jié)閥的閥芯有

31、直行程閥芯與角行程閥芯調(diào)節(jié)閥的閥芯有直行程閥芯與角行程閥芯 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)49電/氣轉(zhuǎn)換器 電氣轉(zhuǎn)換器 電氣閥門定位器 壓縮空氣過濾器2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)50電動(dòng)執(zhí)行器2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)51電動(dòng)執(zhí)行器 電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器一樣，是控制電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行器一樣，是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它接收接收來自控來自控制器的制器的420mA或或010mA直流電流信號直流電流信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)自動(dòng)

32、控制 電動(dòng)執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式等類型等類型 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)52 電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組電動(dòng)執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成成 ，如下圖：，如下圖：0-900-10mA或4-20mAI iI fmA執(zhí)行機(jī)構(gòu)放大器減速器位置發(fā)送器伺服電機(jī)電動(dòng)操作器伺服放大器圖 . 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)53現(xiàn)場總線執(zhí)行器現(xiàn)場總線執(zhí)行器現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有、含有微處理器的微處理器的控制器控制器以及可與以及可與PC或或PLC雙向通雙向通信的模件及軟件信的模

33、件及軟件組成，具有與上位機(jī)或控制組成，具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能系統(tǒng)通信的功能 智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能 一體化的結(jié)構(gòu)一體化的結(jié)構(gòu) 智能化的通信功能智能化的通信功能 智能化的自診斷功能智能化的自診斷功能 2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)542.3 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu)直流伺服電機(jī)直流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)交流伺服電機(jī)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)電磁閥和液壓閥電磁閥和液壓閥2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)55直流伺服電機(jī) 直流伺服電機(jī)是控制系統(tǒng)中具有特殊用途的電動(dòng)機(jī)。直流伺服電機(jī)是控制系統(tǒng)中具有特殊用途的電動(dòng)機(jī)。 它的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電

34、磁關(guān)系和一般用途它的工作原理、基本結(jié)構(gòu)及內(nèi)部電磁關(guān)系和一般用途的電動(dòng)機(jī)相同。的電動(dòng)機(jī)相同。 一般分為一般分為永磁式永磁式和和電磁式電磁式兩種基本結(jié)構(gòu)類型。兩種基本結(jié)構(gòu)類型。 電磁式直流伺服電機(jī)按勵(lì)磁方式不同又分為它勵(lì)、并電磁式直流伺服電機(jī)按勵(lì)磁方式不同又分為它勵(lì)、并勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種；勵(lì)、串勵(lì)和復(fù)勵(lì)四種； 永磁式直流伺服電機(jī)也可看作是一種它勵(lì)式直流電動(dòng)永磁式直流伺服電機(jī)也可看作是一種它勵(lì)式直流電動(dòng)機(jī)。機(jī)。 直流伺服電機(jī)具有啟動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍廣，機(jī)械特直流伺服電機(jī)具有啟動(dòng)力矩大，調(diào)速范圍廣，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性線性度好，控制方便等特點(diǎn)。一般把直性和調(diào)節(jié)特性線性度好，控制方便等特點(diǎn)。一般把直流電機(jī)

35、的電樞電壓作為控制信號，流電機(jī)的電樞電壓作為控制信號，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制?？刂?。2022-2-13計(jì)算機(jī)控制技術(shù)56交流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中也常被用來作為執(zhí)行元件交流伺服電機(jī)在自動(dòng)控制系統(tǒng)中也常被用來作為執(zhí)行元件 在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是將在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)是將控制信號控制信號快速地轉(zhuǎn)換為快速地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)執(zhí)行元件轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)執(zhí)行元件，因此，自動(dòng)控制系統(tǒng)對它主要提，因此，自動(dòng)控制系統(tǒng)對它主要提出以下幾點(diǎn)要求：出以下幾點(diǎn)要求： 轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制信號的控制，調(diào)速范圍要大；轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向應(yīng)方便地受控制信號的控制，調(diào)速范圍要大； 整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的特性應(yīng)具有線性關(guān)系，保證運(yùn)行的穩(wěn)定整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi)的特性應(yīng)具有線性關(guān)系，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性；性； 當(dāng)控制信號消除時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)