控制装置与仪表讲义—控制装置与仪表的技术发展

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1、控制装置与仪表华北电力大学自动化系第三讲：控制装置与仪表的技术发展控制仪表的技术发展基地式仪表；电动单元组合仪表；组件组装式仪表；数字式仪表；DCS系统；现场总线仪表FCS；2基地式仪表单参数，单回路；检测、放大、显示与控制是一个整体；系统功能固定；仪表之间不能相互兼容；返回3电动单元组合仪表－(1)——主要特点整套仪表分为若干个独立功能单元；各功能单元之间以统一标准信号联系；可以灵活组合各种控制系统；4电动单元组合仪表－(2)——结构特点调节对象检测元件变送单元显示单元给定单元操作单元调节单元执行单元阀门被调量自动手动单元组合仪表5电动单元组合仪表－

2、(3)——DDZ系列DDZ－I型（50年代）：电子管与磁放大器型；DDZ－II型（60年代）：晶体管型；DDZ－III型（70年代）：集成运算放大器型；DDZ－S型（80年代）：智能微处理器型；返回6组件组装式仪表（1）目标：大型企业综合自动化的需要；基本构成元件：集成运算放大器；结构特点：将以下两大功能分开显示、操作功能—操作盘；调节、运算与控制功能—控制柜；7组件组装式仪表（2）调节对象检测元件变送单元显示单元给定单元操作单元调节单元执行单元被调量自动手动组件组装式仪表分布图集控室现场返回8数字式仪表（1）——专用控制器单回路数字调节器（可编程调节器

3、）用于模拟量连续调节；可编程控制器PLC用于开关量顺序控制；分散控制系统DCS由网络分为上下两层：上层实现数据处理与监督控制，下层实现控制功能；9数字式仪表（2）——可编程调节器解决了模拟仪表体积庞大、功能单一，控制系统实现困难等缺点，实现了将控制策略的硬接线变为软接线！10可编程调节器特点又称数字调节器或单回路调节器。是以微处理器为核心部件的一种新型调节器。它的各种功能可以通过改变程序（编程）的方法来实现，故称为可编程调节器。特点：1、具有常规模拟仪表的安装的操作方式，可与模拟仪表兼容。2、具有丰富的运算处理功能。3、一机多能，可简化系统工程，缩小控制室

4、盘面尺寸。4、具有完整的自诊断功能，安全可靠性高。5、编程方便，无须计算机软件即可操作，便于推广。6、通信接口能与计算机联机，扩展性好。11数字式仪表（3）——通用工业PCSTD总线工业PC；PC总线（ISA与PCI）工业PC；PC104标准工业PC；优点：缺点：1、软件资源丰富；1、可靠性依赖于设计；2、硬件功能软件化；2、使用人员专业性强；3、系统构成灵活；(给水泵控制）4、成本较低；12STD总线（1－1）——系统总貌STD系列工控机包括Z80/64180、80x86、V20/V40、MCS51和MCS196等系列平台系统。该系列产品配有丰富的I/0

5、模板100余种、多种工业控制网络及工控组态软件，广泛应用于各行各业，已有两万余套在工业现场运行，在我国工业自动化和传统产业技术改造中创造了很大的经济效益和社会效益。13STD总线（1－2）——CPU主板和人机接口板CPU主板人机接口板14STD总线（1－3）——２１槽模板机架15PC总线（1－1）——系统总貌16PC总线（1－2）——系统主板17PC总线（1－3）——MIC机箱汲取STD总线工业PC优点：可在线带电拔插！18PC总线（1－4）——MIC主板19PC总线（1－5）——MIC连接方式20PC104总线（1－1）——系统特点PC/104是一种专门

6、为嵌入式控制而定义的工业控制总线；被IEEE协会定义为IEEE-P996.1；IEEE-P996是PC和PC/AT工业总线规范；PC/104实质上是一种紧凑型的IEEE-P996；其型号定义和PC/AT基本一致，但电气和机械规范却完全不同；是一种优化的，小型堆栈式结构的嵌入式控制系统。21PC104总线（1－2）——系统总貌硬件上与PC/AT主要存在着以下不同：小尺寸结构,标准模块的机械尺寸为:3.6x3.8英寸(96x90mm)堆栈式，“针”“孔”总线连接，即PC/104总线模块之间总线的连接是通过上层的针和下层的孔相互咬和相连.有极好的抗震性。4mA总

7、线驱动就可使模块正常工作(为驱动更多模块，一般设计采用24mA),低功耗,减少元件数量。自我堆栈式连接，无须母板。22PC104总线（1－3）——系统主板PC/104标准尺寸：90×96mm23PC104总线（1－4）——VGA显卡与EthernetLAN通信控制卡VGA显卡EthernetLAN通信控制卡24PC104总线（1－5）——A/D转换，数字量I/O，定时/计数器扩展模块25接线端子26数字式仪表（4－1.1）——专用控制器应用举例控制给水阀门方式的水位控制系统原理图27数字式仪表（4－1.2）——通用工业PC应用举例控制给水泵液力耦合器方式的

8、水位控制系统原理图28数字式仪表（4－2）—通用工业PC应用举例直