化工自動化控制儀表ppt課件

1、化工自動化控制儀表作業(yè)化工自動化控制儀表作業(yè)4 化工自動化控制儀表化工自動化控制儀表 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 4.14.1自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖自動控制系統(tǒng)的組成及方塊圖 1 1、信號和變量、信號和變量 2 2、自動控制系統(tǒng)方塊圖、自動控制系統(tǒng)方塊圖 3 3、自動控制系統(tǒng)的分類、自動控制系統(tǒng)的分類4.2 4.2 化工工藝流程圖化工工藝流程圖 1 1、圖形符號、圖形符號 2 2、字母代號、字母代號 3 3、儀表位號、儀表位號 4 4、化工消費典型設備的工藝控制流程圖、化工消費典型設備的工藝控制流程圖 1 內(nèi)容提要內(nèi)容提要4.34.3常用化工自動化儀表常用化工自動化儀表 1 1、化工檢測儀表、化工檢

2、測儀表 2 2、顯示儀表、顯示儀表 3 3、自動控制儀表、自動控制儀表 4 4、調(diào)理閥、調(diào)理閥24.1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 3圖7-1 人工操作圖圖7-2 液位自動控制圖人工操作與自動控制比較圖人工操作與自動控制比較圖控制速度和精度不能滿足大型控制速度和精度不能滿足大型現(xiàn)代化消費的需求現(xiàn)代化消費的需求4.1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成圖7-2 液位自動控制44.1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成 在自動控制系統(tǒng)的組成中,除必需具有前面所述的自動化安裝外,還必需具有控制安裝所控制的消費設備。 在自動控制系統(tǒng)中,將需求控制其工藝參數(shù)的消費設備、機器、一

3、段管道或設備的一部分叫做被控對象,簡稱對象。 要選擇要選擇好控制好控制系統(tǒng)的系統(tǒng)的對象對象6n變送器 是基于負反響原理的，包括丈量、放大和反響三部分。其作用是將檢測元件的輸出信號轉(zhuǎn)換成一致規(guī)范信號，送到顯示儀表或控制安裝進展顯示、記錄或控制n由于變量種類多，因此，變送器的類型也較多n溫度變送器n壓力變送器n液位變送器n流量變送器4.1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成控制器控制器調(diào)理器被控對象丈量變送安裝+SP執(zhí)行器4 420mA20mA4 420mA20mA被控變量干擾支配變量支配變量支配變量：影響被控變量，抑制干擾使被控變量回到給定值的調(diào)理閥的輸出支配變量：影響被控變量，抑制干擾使

4、被控變量回到給定值的調(diào)理閥的輸出4.1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成n調(diào)理閥：調(diào)理閥：n 調(diào)理閥又稱控制閥、執(zhí)行器。在自調(diào)理閥又稱控制閥、執(zhí)行器。在自動控制系統(tǒng)中的作用，就是控制器發(fā)出的動控制系統(tǒng)中的作用，就是控制器發(fā)出的控制信號，改動調(diào)理參數(shù)，把被調(diào)參數(shù)控控制信號，改動調(diào)理參數(shù)，把被調(diào)參數(shù)控制在所要求的范圍內(nèi)，從而到達消費過程制在所要求的范圍內(nèi)，從而到達消費過程自動化。自動化。n 按能源方式可分為氣動執(zhí)行器、電按能源方式可分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器三大類。動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器三大類。 n 4.1.1 自動控制系統(tǒng)的組成自動控制系統(tǒng)的組成4.1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖

5、自動控制系統(tǒng)的方塊圖一、信號和變量一、信號和變量載有變量信息的物理變量是信號。 系統(tǒng)或環(huán)節(jié)uy圖7-3 輸入、輸出變量圖輸入變量輸出變量多輸入多數(shù)出系統(tǒng)7圖7-4 簡單水槽ABuu1u2圖7-5 信號分叉點84.1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖n二、自動控制系統(tǒng)方塊圖n在研討自動控制系統(tǒng)時，為了便于對系統(tǒng)分析研討，普通都用方塊圖來表示控制系統(tǒng)的組成。n下頁圖為液位自動控制系統(tǒng)地方塊圖每個環(huán)節(jié)表示組成系統(tǒng)的一個部分，稱為“環(huán)節(jié)。兩個方塊之間用一條帶有箭頭的線條表示其信號的相互關系，箭頭指向方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸入，箭頭分開方塊表示為這個環(huán)節(jié)的輸出。線旁的字母表示相互間的作用信號。

6、94.1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖n方塊圖中， x 指設定值；z 指輸出信號；e 指偏向信號；p 指發(fā)出信號；q 指出料流量信號；y 指被控變量；f 指擾動作用。當x 取正值，z取負值，e= x- z，負反響；x 取正值，z取正值， e= x+ z，正反響。圖7-6 自動控制系統(tǒng)方塊圖104.1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖n 其他控制系統(tǒng)n 用同一種方式的方塊圖可以代表不同的控制系統(tǒng) 當進料流量或溫度變化等要素引起出口物料溫度變化時，可以將該溫度變化丈量后送至溫度控制器TC。溫度控制器的輸出送至控制閥，以改動加熱蒸汽量來維持出口物料的溫度不變。 11圖7-

7、7 蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)4.1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖 為了便于分析,有時將控制器以外的各個環(huán)節(jié) (包括被控對象、丈量元件及變送器、控制閥)組合在一同對待,稱之為廣義對象,這樣,整個系統(tǒng)可以為是由控制器與廣義對象兩者所構成,其方塊圖可簡化。控制器廣義對象被控變量丈量值z給定值干擾作用f-x圖7-8 簡化方塊圖124.1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖控制裝置執(zhí)行器過程檢測元件、變送器r(t)比較機構-e(t)u(t)q(t)y(t)f(t)c(t)擾動廣義對象被控變量測量值控制器設定值4.1.2 自動控制系統(tǒng)的方塊圖自動控制系統(tǒng)的方塊圖4.1.3 儀表及自

8、動化系統(tǒng)的分類儀表及自動化系統(tǒng)的分類n 化工消費過程中需求丈量和控制的參數(shù)是多種多樣的，主要的有熱工量壓力、流量、液位、溫度等和成分或物性量。所以化工自動化儀表按功能不同，大致分為四類：n 檢測儀表各種參數(shù)的丈量和變送；n 顯示儀表模擬量顯示和數(shù)字量顯示；n 控制儀表氣動、電動控制儀表及數(shù)字式控制器；n 執(zhí)行器 氣動、電動、液動等執(zhí)行器。n 利用上述各類儀表，可以構成自動檢測、自動支配、自動維護和自動控制這樣四種自動化系統(tǒng)，他們的作用如下：n 1.自動檢測系統(tǒng)自動檢測系統(tǒng)n 利用各種儀表對消費過程中主要工藝參數(shù)進展丈量、指利用各種儀表對消費過程中主要工藝參數(shù)進展丈量、指示或記錄的，稱為自動檢測

9、系統(tǒng)。它替代了操作人員對工藝示或記錄的，稱為自動檢測系統(tǒng)。它替代了操作人員對工藝參數(shù)的不斷察看與記錄，因此起到對過程信息的獲取與記錄參數(shù)的不斷察看與記錄，因此起到對過程信息的獲取與記錄作用。這在消費過程自動化中是最根本的也是非常重要的內(nèi)作用。這在消費過程自動化中是最根本的也是非常重要的內(nèi)容。容。n 自動檢測系統(tǒng)中主要的自動化安裝是敏感元件、傳感器自動檢測系統(tǒng)中主要的自動化安裝是敏感元件、傳感器和顯示儀表。和顯示儀表。n 敏感元件也稱檢測元件，作用是對被測變量作出呼應，把它敏感元件也稱檢測元件，作用是對被測變量作出呼應，把它轉(zhuǎn)換成適宜丈量的物理量。轉(zhuǎn)換成適宜丈量的物理量。n 傳感器可以對檢測元件

10、輸出的物理量信號作進一步信號轉(zhuǎn)換，傳感器可以對檢測元件輸出的物理量信號作進一步信號轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換后的信號為規(guī)范的一致信號如當轉(zhuǎn)換后的信號為規(guī)范的一致信號如010mA、420mA、0.020.1Mpa等時，此時的傳感器普通成為變送器。等時，此時的傳感器普通成為變送器。n 顯示儀表的作用是將檢測結果以指針位移、數(shù)字、圖象等方顯示儀表的作用是將檢測結果以指針位移、數(shù)字、圖象等方式準確地指示、記錄或儲存，使操作人員能正確了解工藝操式準確地指示、記錄或儲存，使操作人員能正確了解工藝操作情況和形狀。作情況和形狀。n 2.自動信號聯(lián)鎖維護系統(tǒng)自動信號聯(lián)鎖維護系統(tǒng)n 消費過程中有時由于一些偶爾要素的影響導致工藝

11、參數(shù)消費過程中有時由于一些偶爾要素的影響導致工藝參數(shù)超出允許的變化范圍而出現(xiàn)不正常情況時就有能夠引起事超出允許的變化范圍而出現(xiàn)不正常情況時就有能夠引起事故。為此，長對某些關鍵性參數(shù)設有自動信號聯(lián)鎖維護安故。為此，長對某些關鍵性參數(shù)設有自動信號聯(lián)鎖維護安裝。當工藝參數(shù)超越了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，裝。當工藝參數(shù)超越了允許范圍，在事故即將發(fā)生以前，信號系統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號警報，告戒操作人員留意，信號系統(tǒng)就自動地發(fā)出聲光信號警報，告戒操作人員留意，并及時采取措施。并及時采取措施。n 自動信號聯(lián)鎖維護電路按其主要構成元件的不同，可分自動信號聯(lián)鎖維護電路按其主要構成元件的不同，可分為有觸點式和

12、無觸點式兩類有時可采用混合式。為有觸點式和無觸點式兩類有時可采用混合式。n 有觸點式電路是由各種繼電器、按鈕、開關等電器組成的有觸點式電路是由各種繼電器、按鈕、開關等電器組成的繼電線路，依托各種電器的觸點開合完成電路的通斷和切繼電線路，依托各種電器的觸點開合完成電路的通斷和切換。換。n 無觸點式電路利用由二極管、晶體管及集成電路等電子器無觸點式電路利用由二極管、晶體管及集成電路等電子器件構成具有一定功能的電子線路，利用電子器件的導通或件構成具有一定功能的電子線路，利用電子器件的導通或阻斷特性來實現(xiàn)自動信號的報警和聯(lián)鎖維護作用。阻斷特性來實現(xiàn)自動信號的報警和聯(lián)鎖維護作用。n 3.自動支配及自動開

13、停車系統(tǒng)自動支配及自動開停車系統(tǒng)n 自動支配系統(tǒng)可以根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對消費設自動支配系統(tǒng)可以根據(jù)預先規(guī)定的步驟自動地對消費設備進展某種周期性操作。備進展某種周期性操作。n 自動開停車系統(tǒng)可以按照預先規(guī)定好的步驟，將消費過自動開停車系統(tǒng)可以按照預先規(guī)定好的步驟，將消費過程自動地投入運轉(zhuǎn)或自動停車。程自動地投入運轉(zhuǎn)或自動停車。n 4. 自動控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)n 消費過程中各種工藝條件不能夠一成不變，特別是化工消費過程中各種工藝條件不能夠一成不變，特別是化工消費，大多數(shù)是延續(xù)消費，各設備相互關聯(lián)，當其中某一設備消費，大多數(shù)是延續(xù)消費，各設備相互關聯(lián)，當其中某一設備工藝條件發(fā)生變化時，都能夠

14、引起其他設備中某些參數(shù)的動搖，工藝條件發(fā)生變化時，都能夠引起其他設備中某些參數(shù)的動搖，偏離正常工藝條件。為此，需求用自動控制安裝對消費中某些偏離正常工藝條件。為此，需求用自動控制安裝對消費中某些關鍵性參數(shù)進展自動控制，使它們在遭到外界干擾的影響而偏關鍵性參數(shù)進展自動控制，使它們在遭到外界干擾的影響而偏離正常形狀時，能自動地調(diào)回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。離正常形狀時，能自動地調(diào)回到規(guī)定的數(shù)值范圍內(nèi)。各系統(tǒng)間的相互關系各系統(tǒng)間的相互關系n自動檢測系統(tǒng)只能完成自動檢測系統(tǒng)只能完成“了解消費過程進展了解消費過程進展情況的義務；情況的義務；n 自動信號聯(lián)鎖維護系統(tǒng)只能在工藝條件進自動信號聯(lián)鎖維護系統(tǒng)只能在工藝

15、條件進入某種極限形狀時采取平安措施以免發(fā)生消費入某種極限形狀時采取平安措施以免發(fā)生消費事故；事故；n 自動支配系統(tǒng)只能按照預先規(guī)定好的步驟自動支配系統(tǒng)只能按照預先規(guī)定好的步驟進展某種周期性操作；進展某種周期性操作；n 只需自動控制系統(tǒng)才干自動地排除各種干只需自動控制系統(tǒng)才干自動地排除各種干擾要素對工藝參數(shù)的影響，使它們一直堅持在擾要素對工藝參數(shù)的影響，使它們一直堅持在預先規(guī)定的數(shù)值上，保證消費維持在正?；蜃铑A先規(guī)定的數(shù)值上，保證消費維持在正?；蜃钫_的工藝操作形狀。所以，自動控制系統(tǒng)是正確的工藝操作形狀。所以，自動控制系統(tǒng)是自動化消費中的中心部分。自動化消費中的中心部分。4.2 化工工藝控制流

16、程圖化工工藝控制流程圖 工藝流程和控制方案確實定后，根據(jù)工藝設計給出工藝流程和控制方案確實定后，根據(jù)工藝設計給出的流程圖，按其流程順序標注出相應的丈量點、控制點、的流程圖，按其流程順序標注出相應的丈量點、控制點、控制系統(tǒng)及自動信號與聯(lián)鎖維護系統(tǒng)等，控制系統(tǒng)及自動信號與聯(lián)鎖維護系統(tǒng)等， 便成了工藝管便成了工藝管道及控制流程圖道及控制流程圖 PID圖。圖。33PID圖圖4.2.1圖形符號圖形符號1. 丈量點包括檢出元件、取樣點丈量點包括檢出元件、取樣點35 檢試點是由工藝設備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的銜接檢試點是由工藝設備輪廓線或工藝管線引到儀表圓圈的銜接線的起點，普通無特定的圖形符號，如以下

17、圖所示。必要時，檢線的起點，普通無特定的圖形符號，如以下圖所示。必要時，檢測元件也可以用象形或圖形符號表示。測元件也可以用象形或圖形符號表示。圖1-13 測試點的普通表示方法4.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖2. 2. 銜接線銜接線36 通用的儀表信號線均以細實線表示。銜接線表示通用的儀表信號線均以細實線表示。銜接線表示交叉及相接時，采用以下圖的方式。必要時也可用加箭交叉及相接時，采用以下圖的方式。必要時也可用加箭頭的方式表示信號的方向。在需求時，信號線也可按氣頭的方式表示信號的方向。在需求時，信號線也可按氣信號、電信號、導壓毛細管等采用不同的表示方式以示信號、電信號、導壓毛細管等采

18、用不同的表示方式以示區(qū)別。區(qū)別。圖1-14 聯(lián)絡線的表示法4.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖4.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖 3 3、 儀表檢測、顯示、控制的圖形符號儀表檢測、顯示、控制的圖形符號 儀表的圖形符號是一個細實線圓圈，直徑約儀表的圖形符號是一個細實線圓圈，直徑約10mm10mm，對于不同的儀表安裝位置的圖形符號如下，對于不同的儀表安裝位置的圖形符號如下表所示。表所示。 374.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖38序序號號安裝位安裝位置置圖形符號圖形符號備注備注序序號號安裝位置安裝位置圖形符圖形符號號備注備注1就地安就地安裝儀表裝儀表嵌在管道嵌在管道中中

19、4集中儀表集中儀表盤后安裝盤后安裝儀表儀表2集中儀集中儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表 5就地儀表就地儀表盤面安裝盤面安裝儀表儀表3就地儀就地儀表盤面表盤面安裝儀安裝儀表表表1-1 儀表安裝位置的圖形符號表示4.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖39 對于處置兩個或兩個以上被測變量，具有一樣或不同功能的復式儀表時，可用兩個相切的圓或分別用細實線圓與細虛線圓相切表示丈量點在圖紙上間隔較遠或不在同一圖紙上，如以下圖所示。圖1-15 復式儀表的表示法執(zhí)行機構圖形符號執(zhí)行機構圖形符號1 帶彈簧的薄膜執(zhí)行機構 不帶彈簧的薄膜執(zhí)行機構M電動執(zhí)行機構D數(shù)字執(zhí)行機構S電磁執(zhí)行機構活塞執(zhí)行機構單作用活塞執(zhí)行

20、機構雙作用4、調(diào)理閥的圖形符號、調(diào)理閥的圖形符號執(zhí)行機構圖形符號執(zhí)行機構圖形符號2帶手輪的氣動薄膜執(zhí)行機構帶氣動閥門定位器的 氣動薄膜執(zhí)行機構帶電氣閥門定位器的 氣動薄膜執(zhí)行機構帶人工復位安裝的執(zhí)行機構 以電磁執(zhí)行機構為例SRSR帶遠程復位安裝的執(zhí)行機構 以電磁執(zhí)行機構為例4、調(diào)理閥的圖形符號、調(diào)理閥的圖形符號4.2.2字母代號字母代號 在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，普通寫有兩位或兩位以上在控制流程圖中，用來表示儀表的小圓圈的上半圓內(nèi)，普通寫有兩位或兩位以上字母，第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表的功能，常用字母代號見下表。字母，第一位字母表示被測變量，后繼字母表示儀表

21、的功能，常用字母代號見下表。40字母字母第一位字母第一位字母后繼字母后繼字母被測變量被測變量修飾詞修飾詞功能功能ACDEFIKLMPQRSTVWYZ分析分析電導率電導率密度密度電壓電壓流量流量電流電流時間或時間程序時間或時間程序物位物位水分或濕度水分或濕度壓力或真空壓力或真空數(shù)量或件數(shù)數(shù)量或件數(shù)放射性放射性速度或頻率速度或頻率溫度溫度黏度黏度力力供選用供選用位置位置差差比分數(shù)比分數(shù)積分、累積積分、累積平安平安報警報警控制調(diào)理控制調(diào)理檢測元件檢測元件指示指示自動自動-手動操作器手動操作器積分、累積積分、累積記錄或打印記錄或打印開關、聯(lián)鎖開關、聯(lián)鎖傳送傳送閥、擋板、百葉窗閥、擋板、百葉窗套管套管繼

22、動器或計算器繼動器或計算器驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構驅(qū)動、執(zhí)行或未分類的終端執(zhí)行機構表1-2 被測變量和儀表功能的字母代號414.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖42舉例舉例以脫乙烷塔控制流程圖，來闡明如何以字母代號以脫乙烷塔控制流程圖，來闡明如何以字母代號的組合來表示被測變量和儀表功能。的組合來表示被測變量和儀表功能。 塔頂?shù)膲毫刂葡到y(tǒng)中的塔頂?shù)膲毫刂葡到y(tǒng)中的PIC-207，其中第一，其中第一位字母位字母P表示被測變量為壓力，第二位字母表示被測變量為壓力，第二位字母I表示表示具有指示功能，第三位字母具有指示功能，第三位字母C表示具有控制功能，表示具有控制功能，因此，因此，P

23、IC的組合就表示一臺具有指示功能的壓力的組合就表示一臺具有指示功能的壓力控制器。該控制系統(tǒng)是經(jīng)過改動氣相采出量來維控制器。該控制系統(tǒng)是經(jīng)過改動氣相采出量來維持塔壓穩(wěn)定的。持塔壓穩(wěn)定的。 4.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖 回流罐液位控制系統(tǒng)中的回流罐液位控制系統(tǒng)中的LIC-201是一臺具有指示功能的液位控制器，是一臺具有指示功能的液位控制器，它是經(jīng)過改動進入冷凝器的冷劑量來維持回流罐中液位穩(wěn)定的。它是經(jīng)過改動進入冷凝器的冷劑量來維持回流罐中液位穩(wěn)定的。 塔下部的溫度控制系統(tǒng)中的塔下部的溫度控制系統(tǒng)中的TRC-210表示一臺具有記錄功能的溫度控制表示一臺具有記錄功能的溫度控制器，它是經(jīng)

24、過改動進入再沸器的加熱蒸汽量來維持塔底溫度恒定的。器，它是經(jīng)過改動進入再沸器的加熱蒸汽量來維持塔底溫度恒定的。 塔底的液位控制系統(tǒng)中的塔底的液位控制系統(tǒng)中的LICA-202代表一臺具有指示、報警功能的液代表一臺具有指示、報警功能的液位控制器，它是經(jīng)過改動塔底采出量來維持塔釜液位穩(wěn)定的。位控制器，它是經(jīng)過改動塔底采出量來維持塔釜液位穩(wěn)定的。 434.2 化工工藝控制流程圖化工工藝控制流程圖4.2.3 儀表位號儀表位號44 儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯數(shù)字編號兩部儀表位號是由字母代號組合和阿拉伯數(shù)字編號兩部分組成。阿拉伯數(shù)字編號寫在圓圈的下半部，其第一位分組成。阿拉伯數(shù)字編號寫在圓圈的下半部，

25、其第一位數(shù)字表示工段號，后續(xù)數(shù)字二位或三位數(shù)字表示儀數(shù)字表示工段號，后續(xù)數(shù)字二位或三位數(shù)字表示儀表序號。表序號。 舉例舉例脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖中PIC-206表示丈量點在加熱蒸汽管線上的蒸汽壓力指示儀表，該儀表為就地安裝，工段號為2，儀表序號為06。 儀表位號的表示方法儀表位號的表示方法1、儀表位號組成 在檢測、控制系統(tǒng)中，構成一個回路的每個儀表或元件都應有本人的儀表位號。儀表位號由字母代號組合和回路編號兩部分組成。例如：T RC-1 01序號普通用二位數(shù)字，也可以用三位工序或車間代號可以一位，也可以用二位數(shù)字功能字母代號記錄調(diào)理被測變量字母代號溫度2、帶控制點流程圖和儀表系統(tǒng)圖上表

26、示方法、帶控制點流程圖和儀表系統(tǒng)圖上表示方法集中儀表盤面安裝儀表 中間有一橫TRC 101儀表位號表示方法： 字母代號填寫在圓圈上半圈中； 回路編號填寫在圓圈下半圈中。 就地安裝儀表 中間沒有一橫 TI 101 根據(jù)圖形符號、文字代號以及儀表位號表示方法，可以繪制儀表系統(tǒng)圖。34圖1-12脫乙烷塔的工藝管道及控制流程圖舉例右圖是乙烯消費過右圖是乙烯消費過程中脫乙烷塔的工程中脫乙烷塔的工藝管道及控制流程藝管道及控制流程圖圖 舉例舉例4.2.4 化工消費典型設備的工藝控制流程圖化工消費典型設備的工藝控制流程圖4.3.1化工檢測儀表化工檢測儀表 檢測儀表的主要作用是獲取信息，并進展檢測儀表的主要作用

27、是獲取信息，并進展適當?shù)霓D(zhuǎn)換。在消費過程中，檢測儀表主要用適當?shù)霓D(zhuǎn)換。在消費過程中，檢測儀表主要用來丈量某些工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、來丈量某些工藝參數(shù)，如溫度、壓力、流量、物位以及物料的成分、物性等，將被測參數(shù)的物位以及物料的成分、物性等，將被測參數(shù)的大小成比例地轉(zhuǎn)換成電的信號或氣壓信號。大小成比例地轉(zhuǎn)換成電的信號或氣壓信號。4.3 常用化工自動儀表常用化工自動儀表4.3 常用化工自動儀表常用化工自動儀表 化工檢測儀表分類化工檢測儀表分類所測參數(shù)不同，分為：檢測儀表、流量檢測儀表、物位所測參數(shù)不同，分為：檢測儀表、流量檢測儀表、物位檢測儀表、溫度檢測儀表等。檢測儀表、溫度檢測儀表等。按表

28、達示數(shù)的方式可分為指示型、記錄型、信號型、遠按表達示數(shù)的方式可分為指示型、記錄型、信號型、遠傳指示型、累積型等。傳指示型、累積型等。功能可分為檢測儀表、回路顯示儀表、調(diào)理儀表和執(zhí)行功能可分為檢測儀表、回路顯示儀表、調(diào)理儀表和執(zhí)行器等；器等；按精度：適用儀表、范型儀表和規(guī)范儀表按精度：適用儀表、范型儀表和規(guī)范儀表按方式：現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表。按方式：現(xiàn)場儀表、盤裝儀表和架裝儀表。按傳送信號：模擬式儀表和數(shù)字儀表。按傳送信號：模擬式儀表和數(shù)字儀表。4.3.2顯示儀表顯示儀表1 顯示儀表概述顯示儀表概述本章內(nèi)容：本章內(nèi)容：2 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表3 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表4 新

29、型顯示儀表新型顯示儀表功能：對各種檢測變量進展顯示、記錄功能：對各種檢測變量進展顯示、記錄類型：模擬式顯示儀表、數(shù)字式顯示儀表、新型顯類型：模擬式顯示儀表、數(shù)字式顯示儀表、新型顯 示儀表示儀表1 顯示儀表概述顯示儀表概述(1) 模擬式顯示儀表模擬式顯示儀表原理：檢測元件和變送器將被測變量物理量或化原理：檢測元件和變送器將被測變量物理量或化 學量變換成另一物理量，此物理量隨被測學量變換成另一物理量，此物理量隨被測 變量的變化作相應變化，這種變化是對被測變量的變化作相應變化，這種變化是對被測 變量的模擬。變量的模擬。方式：利用標尺、指針、曲線等方法方式：利用標尺、指針、曲線等方法(2) 數(shù)字式顯示

30、儀表數(shù)字式顯示儀表功能：直接用數(shù)字量顯示或以數(shù)字方式記錄打印被功能：直接用數(shù)字量顯示或以數(shù)字方式記錄打印被測變量值的儀表?？梢院投喾N傳感器配合丈量、顯測變量值的儀表?？梢院投喾N傳感器配合丈量、顯示各種工藝參數(shù)，并且可以進展巡回檢測、越限報示各種工藝參數(shù)，并且可以進展巡回檢測、越限報警及實現(xiàn)消費過程自動控制。警及實現(xiàn)消費過程自動控制。方式：數(shù)字式方式：數(shù)字式(3) 新型顯示儀表新型顯示儀表特點：涉及微處置技術、新型顯示技術、記錄技特點：涉及微處置技術、新型顯示技術、記錄技 術、數(shù)據(jù)存儲技術和控制技術，把信號檢術、數(shù)據(jù)存儲技術和控制技術，把信號檢 測處置、顯示、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、測處置、顯示、

31、記錄、數(shù)據(jù)存儲、通訊、 控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部功能集控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部功能集 合于一體。合于一體。 模擬顯示的特點：直觀光柱也屬于模擬顯示光柱顯示的特點：光柱顯示的特點：一目了然一目了然數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表數(shù)字式儀表的特點：準的特點：準確，但最后確，但最后一位經(jīng)常跳一位經(jīng)常跳動不止。動不止。熱敏電阻熱敏電阻 LED亮度高、耐振動；LCD耗電省、集成度高，但不利于夜間察看。 LED、LCD的特點：帶背光板的LCD可以在夜間觀看 圖像顯示 特點特點:能顯能顯示復雜的示復雜的圖形和曲圖形和曲線，但價線，但價錢昂貴。錢昂貴。帶RS-232接口的萬用表及圖像顯示特點特點:能能在計算機

32、在計算機中存儲丈中存儲丈量到的波量到的波形及數(shù)據(jù)，形及數(shù)據(jù)，可隨時重可隨時重放，價錢放，價錢適中。適中。記錄儀主要主要用來用來記錄記錄被檢被檢測對測對象的象的動態(tài)動態(tài)變化變化過程。過程。無紙記錄儀 主要用主要用來記錄和存來記錄和存儲被檢測對儲被檢測對象的動態(tài)變象的動態(tài)變化過程?；^程。數(shù)據(jù)處置安裝 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處置安裝處置安裝主要是指主要是指計算機，計算機，將復雜的將復雜的系統(tǒng)用到系統(tǒng)用到頻譜分析頻譜分析儀。儀。電子電位差計電子電位差計配熱電偶配熱電偶功能：與溫度、流量、壓力、差壓、成分等變送器功能：與溫度、流量、壓力、差壓、成分等變送器配接，可以丈量和顯示能轉(zhuǎn)換成毫伏及直流電壓信配接，可以丈量和

33、顯示能轉(zhuǎn)換成毫伏及直流電壓信號的工藝變量。號的工藝變量。原理：電壓補償原理原理：電壓補償原理型號：用型號：用XW系列來命名，系列來命名，X表示顯示儀表，表示顯示儀表，W表示表示直流電位差計。直流電位差計。XW-類型：小型長圖顯示、大型長圖顯示、圓圖顯示等。類型：小型長圖顯示、大型長圖顯示、圓圖顯示等。2 模擬式顯示儀表圖圖8.3 電位差計的原理線路電位差計的原理線路一、手動電位差計一、手動電位差計任務電流任務電流的回路的回路校準校準任務任務電流電流的回的回路路丈量回路丈量回路電位差計實物圖電位差計實物圖1) 1) 任務原理任務原理任務形狀，U =0，即Et=EAB;+_RBRPACDE1VRC

34、uR3R4RGRPRMI1=4mAEtBGI2=2mAXW系列電子電位差計丈量橋路原理二、自動電位差計二、自動電位差計4.2.2 電子自動平衡電橋電子自動平衡電橋配熱電阻配熱電阻功能：對能轉(zhuǎn)換成電阻值的各種變量進展丈量、顯示、記錄。功能：對能轉(zhuǎn)換成電阻值的各種變量進展丈量、顯示、記錄。原理：電橋平衡原理原理：電橋平衡原理型號：根據(jù)輸出電壓型號：根據(jù)輸出電壓 XD系列系列交流平衡電橋交流平衡電橋 XQ系列系列直流平衡電橋直流平衡電橋bR6R4RpRBR5R2R3aR1R1R1RtE_+AM特點：特點：1 1明晰直觀，讀數(shù)方便，不會產(chǎn)生視差。明晰直觀，讀數(shù)方便，不會產(chǎn)生視差。2 2線路簡單，可靠性

35、好，耐振性強。線路簡單，可靠性好，耐振性強。3 3采用模塊化設計方法，便于制造、調(diào)試和維修，降采用模塊化設計方法，便于制造、調(diào)試和維修，降 低消費本錢。低消費本錢。4 4種類繁多，配接靈敏。種類繁多，配接靈敏。5 5具有非線性校正及開方運算電路，配接熱電偶測溫具有非線性校正及開方運算電路，配接熱電偶測溫 時具有冷端溫度補償功能，配接熱電阻時思索了外時具有冷端溫度補償功能，配接熱電阻時思索了外 線電阻的補償，配接差壓變送器測流量時可直接顯線電阻的補償，配接差壓變送器測流量時可直接顯 示流量值。示流量值。3 數(shù)字式顯示儀表數(shù)字式顯示儀表概述概述分類分類:(1)按功能：顯示型、顯示報警型、顯示調(diào)理型

36、、巡按功能：顯示型、顯示報警型、顯示調(diào)理型、巡回檢測型回檢測型(2)按輸入信號方式：電壓型、頻率型按輸入信號方式：電壓型、頻率型(3)按輸入信號的點數(shù)：單點和多點按輸入信號的點數(shù)：單點和多點(4)按顯示位數(shù)：按顯示位數(shù)：3位半、位半、4位半等多種。半位顯示是位半等多種。半位顯示是指最高位是指最高位是0或或1。(5)按丈量速率：低速型每秒鐘丈量幾次到幾十按丈量速率：低速型每秒鐘丈量幾次到幾十次、中速型每秒鐘丈量幾十次到幾百次、高次、中速型每秒鐘丈量幾十次到幾百次、高速型每秒鐘丈量千次以上。速型每秒鐘丈量千次以上。2) 數(shù)字式顯示儀表的主要目的數(shù)字式顯示儀表的主要目的-1999-1999+1999

37、+1999213工程技術目的工程技術目的量程-1999+1999環(huán)境溫度/050準確度0.1+1個字 0.2+1個字0.1+3個字 0.5+1個字相對濕度/%8590分辨率溫度：0.1 ,1直流電壓：0.1% ,0.01%輸出接點容量AC 220V，3A控制點誤差/%0.5控制點設定范圍0%100%量程根本組成根本組成數(shù)顯儀表的組成框圖數(shù)顯儀表的組成框圖 信號變換 前置放大 非線性校正或開方運算 A/D 轉(zhuǎn)換 V/I 轉(zhuǎn)換 控制電路 光柱電平驅(qū)動 標度變換 工藝變量 （熱電勢） 光柱顯示 電流信號 （熱電阻） （電壓） （電流） 數(shù)字顯示 繼電器觸點動作或電流信號 4.3.3 模模-數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)

38、換A/D 模模-數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換A/D，非電量，非電量電壓電壓數(shù)字數(shù)字A/D轉(zhuǎn)換方法：直接比較轉(zhuǎn)換方法：直接比較型、間接比較型和復型、間接比較型和復合型三大類。合型三大類。 包括采樣和量化兩個過程包括采樣和量化兩個過程采樣是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量采樣是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量 量化是用近似值表示信號準量化是用近似值表示信號準確值的過程；產(chǎn)生量化誤差確值的過程；產(chǎn)生量化誤差n A/D位數(shù)n 8位 00000000B00H ，0Dn 11111111B0FFH，255Dn A/D分辨力率n 分辨力：8位Vmax/255n 分辨率 1/255n 顯示器分辨力1直接比較型直接比較型A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 直接比較型直接

39、比較型A/D轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的原理是基于電位差計的電壓原理是基于電位差計的電壓比較原理。比較原理。圖圖8-9 直接比較原理表示圖直接比較原理表示圖經(jīng)過不斷比較，不斷鑒別，并在比較鑒別的同時就經(jīng)過不斷比較，不斷鑒別，并在比較鑒別的同時就將參考電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出，實現(xiàn)了將參考電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字輸出，實現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換。 規(guī)范的可調(diào)規(guī)范的可調(diào)參考電壓參考電壓UR被測電壓被測電壓UX，比較比較平衡平衡UR= UX2間接比較型間接比較型A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 所謂間接比較型就是被測電壓不是直接轉(zhuǎn)換成所謂間接比較型就是被測電壓不是直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，而是轉(zhuǎn)換成某一中間量，然后再將中間量數(shù)字量，而是轉(zhuǎn)換成某一中間量，然后再

40、將中間量整量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。整量化轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。 U-T型或型或U-F型型 把被測電壓轉(zhuǎn)換把被測電壓轉(zhuǎn)換成時間間隔的方法有：成時間間隔的方法有：積分比較雙積分積分比較雙積分法、積分脈沖調(diào)寬法法、積分脈沖調(diào)寬法和線性電壓比較法。和線性電壓比較法。 圖圖8-10 雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換原理框圖轉(zhuǎn)換原理框圖1) 模擬式線性化模擬式線性化 模擬式線性化可采用開環(huán)或閉環(huán)的方式進展模擬式線性化可采用開環(huán)或閉環(huán)的方式進展 開環(huán)式線性化原理圖開環(huán)式線性化原理圖 利用線性化器的非線性靜特性來補償檢測元件或傳感器的利用線性化器的非線性靜特性來補償檢測元件或傳感器的非線性，使非線性，使A/D轉(zhuǎn)換之前的轉(zhuǎn)換之前的

41、U0與與x之間具有線性關系。之間具有線性關系。 n 閉環(huán)式線性化就是利用反響補償原理，引入非線性的負反響環(huán)節(jié)，用負反響環(huán)節(jié)本身的非線性特性來補償檢測元件或傳感器的非線性，使U0和x之間關系具有線性特性。 2A/D轉(zhuǎn)換線性化非線性A/D轉(zhuǎn)換經(jīng)過經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換直接進展線性化處置的一種方法轉(zhuǎn)換直接進展線性化處置的一種方法 3數(shù)字式線性化數(shù)字式線性化 根本原那么依然根本原那么依然是是“以折代曲。將以折代曲。將不同斜率的斜線乘上不同斜率的斜線乘上不同的系數(shù)變?yōu)橥徊煌南禂?shù)變?yōu)橥恍甭实木€段而到達線斜率的線段而到達線性化的目的。性化的目的。 ABCDFRGtmVNRUUNNt圖圖 8-13 數(shù)字線性化原

42、理表示圖數(shù)字線性化原理表示圖 模擬輸入模擬輸入模模- -數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換計數(shù)門計數(shù)門計數(shù)器計數(shù)器計數(shù)輸出計數(shù)輸出系數(shù)運算器系數(shù)運算器系數(shù)控制器系數(shù)控制器鐘鐘 頻頻圖圖8-14 8-14 數(shù)字線性化器邏輯原理圖數(shù)字線性化器邏輯原理圖4.3.5 信號規(guī)范化及標度變換 將這些不同性質(zhì)的信號與不同電平的信號一致同來，這就叫輸入信號的規(guī)格化，或者稱為參數(shù)信號的規(guī)范化。 我國目前采用的統(tǒng)不斷流信號電平有以下幾種：我國目前采用的統(tǒng)不斷流信號電平有以下幾種：010mV，030 mV，040.95 mV，050 mV等。等。 量綱復原問題，通常稱之為量綱復原問題，通常稱之為“標度變換標度變換 模擬標度變換，數(shù)字量標

43、度變換。模擬標度變換，數(shù)字量標度變換。 數(shù)字儀表的標度變換數(shù)字儀表的標度變換 y=S1S2S3x=Sx1 1 模擬量標度變換模擬量標度變換2 2 電勢信號的標度變換電勢信號的標度變換 3 3 電流信號的標度變換電流信號的標度變換 當前的顯示儀表是涉及微處置技術、新型顯示技術、記錄技術、數(shù)據(jù)存儲技術和控制技術，把信號檢測處置、顯示、記錄、數(shù)據(jù)儲存、通訊、控制、復雜數(shù)學運算等多個或全部功能集合于一體的新型儀表。它運用方便，察看直觀，功能豐富，可靠性高。4 新型顯示儀表新型顯示儀表概述概述4.4.1 顯示儀表顯示儀表4.4.2 屏幕顯示儀表屏幕顯示儀表4.4.3 虛擬顯示儀表虛擬顯示儀表 特點：利用計算機來完成顯示儀表一切的任務。在特點：利用計算機來完成顯示儀表一切的任務。在計算機屏幕上完全模擬實踐運用中的各種儀表，如計算機屏幕上完全模擬實踐運用中的各種儀表，如