自動化儀表緒論

緒論緒論論一、過程程控制儀儀表與控控制系統(tǒng)統(tǒng)二、過程程控制儀儀表的發(fā)發(fā)展概況況三、過程控制制儀表的的分類及及特點課程的性性質課程的任任務一、過程程控制儀儀表與控控制系統(tǒng)統(tǒng)自動控制制是指在沒沒有人直直接參與與的情況況下，利用外加加的設備備或裝置置（稱為為過程控控制儀表表或裝置置），使被控對對象的工工作狀態(tài)態(tài)或參數(shù)數(shù)（壓力力、物位位、流量量、溫度度、PH值等）自動地按照預定定的規(guī)律律運行。?；仡?什么是自自動控制制?例:一貯罐液液位控制制系統(tǒng)。。要求貯罐罐液位保保持一定定，以滿滿足生產(chǎn)產(chǎn)需要；；圖中液位位變送器器、控制制器和執(zhí)執(zhí)行器構構成了一一個單回回路控制系統(tǒng)統(tǒng)。分析:貯罐液位位由液位變送送器轉換成相相應的標標準信號號送到控制器，與給定定值相比比較，控控制器按按比較得得到的偏偏差，以以一定的的控制規(guī)規(guī)律發(fā)出出控制信信號，控控制執(zhí)行器的動作，，通過改改變貯罐罐液體出出料的流流量，從從而使貯貯罐液位位保持在在與給定定值基本本相等的的數(shù)值上上?？刂破鞅豢貙ο笙笞兯推鱶xe=x-z-pqy干擾溫度（壓壓力、液液位、流流量）變變送器、、在線成成分分析析儀（（通常輸輸出：4~20mA、、1～5V等標標準信號號）液位位開關、、料位開開關、接接近開關關(通通常輸出出on//off信號))傳感器器（Pt100、熱電電偶………）………通常安裝裝于控制室室通常安裝裝于現(xiàn)現(xiàn)場顯示儀表四個基本本環(huán)節(jié)：：被控對對象、檢檢測儀表表、控制制器、執(zhí)執(zhí)行器（（顯示儀儀表根據(jù)據(jù)需要可可選）閥門：調調節(jié)閥、、電磁閥閥、氣動動蝶閥………泵：開關關泵、變變頻泵控制閥過程控制制系統(tǒng)是是實現(xiàn)生生產(chǎn)過程程自動化化的平臺臺,而過程控控制儀表表與裝置置是過程程控制系系統(tǒng)不可可缺少的的重要組組成部分分。一、過程程控制儀儀表與控控制系統(tǒng)統(tǒng)關系：二、過程程控制儀儀表的發(fā)發(fā)展概況況50年代代60年代代70年代代80年代代90年代代21世紀至今QDZⅠQDZⅡQDZⅢDDZⅠDDZⅡDDZⅢ數(shù)字式（（智能式式）控制制儀表DCS系系統(tǒng)（PLC）現(xiàn)場總線線以太網(wǎng)網(wǎng)三、過程程控制儀儀表的分分類及特特點（一）按按能源形形式分：：1.氣動動控制儀儀表2.電動動控制儀儀表3..液動控控制儀表表（二）結結構形式式分：1.基地地式控制制儀表2..單元組組合式控控制儀表表3.組組裝式綜綜合控制制裝置4..數(shù)字化化控制儀儀表5..集散控控制系統(tǒng)統(tǒng)6.現(xiàn)現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)。（三）按按信號形形式分：：1.模擬擬控制儀儀表2..數(shù)字控控制儀表表（一）按按能源形形式分：：電動控制制儀表的的特點：：信號傳送送速度快快、傳送送距離遠遠、易于于與計算算機聯(lián)用用。氣動控制制儀表的的特點：：結構簡單單、性能能穩(wěn)定、、安全防防爆、易易于維修修。（二）結結構形式式分：1.基地式控控制儀表表以指示、、記錄儀儀表為主主體，附附加某些些控制機機構。2.單元組合合控制儀儀表電動單元元組合儀儀表：DDZⅠ型；DDZⅡ型；DDZⅢ型電源：220VAC；24VDC；電信號：電流0～10mADC；4～20mADC；Vo：1～5VDC氣動單元元組合儀儀表：氣氣源：140kPa；氣信號：：20～100kPa3.組裝式控控制儀表表一種功能能分離、、結構組組件化的的成套儀儀表裝置置。工程程實際中中已很少少使用。。4.數(shù)字控制制儀表以數(shù)字計計算機為為核心的的數(shù)字控控制儀表表。其外外形結構構、面板板布置保保留了模模擬式儀儀表的一一些特征征，但其其運算、、控制功功能更為為豐富，，通過組組態(tài)可完完成各種種運算處處理和復復雜控制制?？珊秃陀嬎銠C機配合使使用，以以構成不不同規(guī)模模的分級級控制系系統(tǒng)。5.集散型控控制系統(tǒng)統(tǒng)將集中一一臺計算算機完成成的任務務分派給給各個微微型過程程控制計計算機，，再配上上數(shù)字總總線以及及上一級級過程控控制計算算機，組組成各種種各樣的的、能適適應于不不同過程程的積木木式分級級分布計計算機控控制系統(tǒng)統(tǒng)。實現(xiàn)現(xiàn)了“控控制分散散”或““危險分分散”，，管理高高度集中中。6.現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)是計算機機網(wǎng)絡技技術、通通信技術術、控制制技術和和現(xiàn)代儀儀器儀表表技術的的最新發(fā)發(fā)展成果果。它將將具有數(shù)數(shù)字通信信能力的的現(xiàn)場智智能儀表表連成網(wǎng)網(wǎng)絡系統(tǒng)統(tǒng)，并同同上一層層監(jiān)控級級、管理理級聯(lián)系系起來成成為全分分布式的的新型控控制網(wǎng)絡絡。（三）按信號類類型分：：模擬式控控制儀表表傳輸信號號通常為為連續(xù)變變化的模模擬量。。這類儀儀表線路路較簡單單，操作作方便，，價格較較低使用用上均有有較成熟熟的經(jīng)驗驗。數(shù)字式控控制儀表表傳輸信號號通常為為斷續(xù)變變化的數(shù)數(shù)字量。。這些儀儀表和裝裝置是以以微型計計算機為為核心，，其功能能完善，，性能優(yōu)優(yōu)越，它它能解決決模擬式式儀表難難以解決決的問題題，滿足足現(xiàn)代化化生產(chǎn)過過程的高高質量控控制要求求。壓力變送器壓力變送器常用的控控制儀表表及裝置置測量膜合合差壓變送器雙法蘭差差壓送器器無紙記錄儀測量精確確值BetterControl可編程調節(jié)器輸出精確確值輸出百分分值測量百分分值氣動閥門門定位器器氣動執(zhí)行行機構電動執(zhí)行行機構直通單、、雙座控控制閥直通單、、雙座控控制閥閘閥球閥三通閥蝶閥角閥計算機控控制系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展過程DDC控制始于50末期本質：用一臺計算機取代一組模擬調節(jié)器，構成閉環(huán)控制回路特點：具有里程碑意義問題：價格、性能集中型計算機控制本質：一臺計算機取代盡可能多的模擬調節(jié)器特點：控制集中信息集中危險集中問題：性能DCS控制始于70年代本質：采用過程控制－過程管理－生產(chǎn)管理等多層結構特點：控制分散信息集中半數(shù)字，半分散傳統(tǒng)DCSPLC__BasedDCSIPC__BasedDCSFCS本質：支持雙向、多節(jié)點、總線式的全數(shù)字通訊，將全廠最基礎的現(xiàn)場級儀表和裝置均通過現(xiàn)場總線連接起來特點：把控制任務下移到智能現(xiàn)場設備，全分散控制分布式IODCS現(xiàn)場信號根據(jù)傳輸距離或功能不同連接到現(xiàn)場I/O設備上，各現(xiàn)場I/O設備與控制站間通過網(wǎng)絡（現(xiàn)場總線）連接。過渡型結構——直接數(shù)字字量控制制本質——用一臺計計算機取取代一組組模擬調調節(jié)器，，構成閉閉環(huán)控制制回路，，用數(shù)字字控制技技術簡單單地取代代模擬控控制技術術。過程控制計算機SPAI、DIAO、DO

檢測儀表執(zhí)行器被控過程（對象）起始于50年代末期期，開辟辟了一個個轟轟烈烈烈的計計算機工工業(yè)應用用時代優(yōu)點——計算靈活活，精度度高，PID控制規(guī)律律，分時時處理多多個控制制回路此此外外，DDC也很快發(fā)發(fā)展到PID以外的多多種復雜雜控制。。問題——價格昂貴貴，運算算速度不不高——集中型計計算機控控制系統(tǒng)統(tǒng)初衷：由于當時時的計算算機體積積龐大，，價格非非常昂貴貴，為了了使計算算機控制制能與常常規(guī)儀表表控制相相競爭，，企圖用用一臺計算機來來控制盡可可能多的的控制回回路。外設過程控制計算機AIDIAODO

被控過程（對象）被控變量操作變量…………}{輸入子系統(tǒng)輸出子系統(tǒng)優(yōu)越性：：從表面上上看——信息集中中，集中中型計算算機控制制可以實實現(xiàn)各種種更復雜雜控制功功能；便便于實現(xiàn)現(xiàn)優(yōu)化控控制和優(yōu)優(yōu)化生產(chǎn)產(chǎn)。問題題：：由于當時時計算機機總體性性能低，，容量小小，容易出現(xiàn)現(xiàn)負荷過過載，控制集集中直接接導致危險集中中，高度集集中使系系統(tǒng)變得得十分““脆弱””。——集散控制制系統(tǒng)DCS出發(fā)點（（2個方面））：(1)不能采取取控制回回路高度度集中的的設計思思想，需需要把控控制功能能分散到到若干個個控制站站實現(xiàn)，，以提高高系統(tǒng)的的可靠性性；(2)考慮到整整個生產(chǎn)產(chǎn)過程的的整體性性，各個個控制系系統(tǒng)（回回路）的的運行應應當服從從工業(yè)生生產(chǎn)管理理的總體體目標。。根本特征征:控制的分分散性和管理的集集中性控制層網(wǎng)網(wǎng)絡管理層網(wǎng)網(wǎng)絡遠程節(jié)點Web服務器現(xiàn)場設備備層操作站工程師站DCS的物理層層次示意意現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)（FCS）定義是連接智智能現(xiàn)場場裝置和和自動化化系統(tǒng)的的數(shù)字式式、雙向向傳輸、、多分支支結構的的通信網(wǎng)網(wǎng)絡。支持雙向向、多節(jié)節(jié)點、總總線式的的全數(shù)字通訊·雙向數(shù)據(jù)據(jù)通信能能力避免免了反復復進行A/D、D/A的轉換·把控制任任務下移移到現(xiàn)場場設備，，以實現(xiàn)現(xiàn)測量控控制一體體化全分散本質特點評價·已成為全全世界范范圍自動動化技術術發(fā)展的的熱點·涉及整個個自動化化和儀表表的工業(yè)業(yè)“革命命”FCS現(xiàn)場總線線控制系系統(tǒng)計算機控控制系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展特征隨著局域域網(wǎng)、Internet、IT技術迅速速發(fā)展，，計算機機控制系系統(tǒng)向集集成化、、網(wǎng)絡化化、智能能化、信信息化發(fā)發(fā)展成為為一種趨趨勢系統(tǒng)結構向網(wǎng)絡化、網(wǎng)絡扁平化方向發(fā)展

系統(tǒng)功能向綜合化方向發(fā)展系統(tǒng)設備向多樣化方向發(fā)展現(xiàn)場總線線式變送送器現(xiàn)場總線線式閥門定位位器安全防爆爆工業(yè)以太太網(wǎng)安全防爆爆總線非安全防防爆總線線控制室控制臺流程圖儀表盤操作員站站操作員站站CRT工業(yè)流程程圖工藝-儀表組合合圖加熱爐汽包LTLC給水蒸汽Σ氣關閥FCOPE--MARK工位標記CASCMPAUTNROPNCNDAOF100：：0CAS0.0《過程控制制儀表及及裝置》是自動控制制專業(yè)的一門專業(yè)課課程的性性質課程的任任