过程控制 第2章检测仪表.ppt

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1、过程控制第二章过程参数测量与变送器过程参数测量与变送器概述工业控制系统中的检测技术与变送器是实现自动控制的基础。采用自动检测系统对生产过程中的过程参数的变化进行实时测量及实时分析，实时监控和管理，是生产企业常用以提高产品产量和质量的现代化方法。过程参数（或称过程变量）的测量主要是指对连续生产过程中的温度、压力、流量、液位和成分等参数的测量。过程参数测量与变送则是将被测参数转换成统一的标准信号，如气动仪表的标准传输信号0.02～0.1MPa，电动仪表的标准传输信号0～10mADC或4～20mADC。此环节是实现过程参数显示和过程控制的前提，是过程控制工程的主要组成部分，一

2、个基本的过程控制系统如图2-1所示。过程参数测量与变送器概述图2-1过程控制系统的组成原理过程参数测量与变送器概述从图中可以看到，检测技术及仪表是完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理的功能单元；控制技术及仪表则是实现各种控制作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的功能单元实现对被控变量的调节。自动检测和自动控制系统中都有“传感器”环节，可见与自动检测技术相关的传感器技术是实现自动化的重要支柱。我们通过过程参数的准确测量与变送，可以及时了解工艺设备的运行工况；为操作人员提供操作依据；为自动化装置提供测量信号。这对于确保生产安全，提高产品的产

3、量与质量，对于节约能源、保护环境卫生，提高经济效益等都是十分重要的，是实现工业生产过程自动化的必要条件。2-1检测过程与变送器2.1.1检测过程检测就是人们借助专门的技术和设备，通过实验方法取得某一客观事物数量信息的过程。专门用于检测的仪表或系统称为检测仪表或检测系统，其基本任务就是从测量对象获取被测量，并向测量的操作者展示测量的结果。检测仪表与检测系统它至少包括四个基本组成部分：反映过程参数的被测对象、感受被测量的传感器或敏感元件、展示测量结果的显示器和联接二者的测量电路等中间环节，如图2-2所示。对某一个具体的检测系统而言，被测对象、检测元件和显示装置部分一般是必需

4、的，而其他部分则视具体系统的结构而异。2-1检测过程与变送器传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于传送的输出信号，如电压、电流、电阻、频率、位移、力等。一般都需要经过变送环节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0～10mADC或4～20mADC等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为变送器。变送器的输出信号送到显示装置以指针、数字、曲线等形式把被测量显示出来，或者同时送到控制器对被控对象实现控制作用。传感器本质上是非电系统与电系统之间的接口。由于传感器大多都存在着一定的非线性，经常

5、需要在检测仪表或检测系统中加入非线性校正电路，或采取非线性校正的软件措施等。2-1检测过程与变送器2.1.2检测系统过程参数测量的过程是个自动检测系统，它是个开环系统。当所选用的仪表不同时，其系统的构成也不尽相同。（1）当采用模拟仪表进行测量时，其检测仪表或检测系统的组成如图2-3所示图2-3模拟仪表及检测系统的构成原理图2-1检测过程与变送器（2）当采用数字仪表进行测量时，其检测仪表或检测系统的组成如图2-4所示。（3）当采用计算机进行测量时，其典型的微机化检测系统的组成如图2-5所示。2-1检测过程与变送器从以上的组成结构中可以看出，如果测量的参数为电量，则可去掉传

6、感器部分，直接将电量送入测量电路中，构成电量测量系统。另外，测量信号是逐级传递到显示器的，那么每一级信号传递和信号处理的准确性都是非常重要的，否则将会造成测量值在最终显示时的不准确。为此我们要求特别是传感器一定要具有高的准确性、高的稳定性、好的灵敏度。总之：测量仪表或测量系统的基本功能是向操作者显示测量结果。其测量结果的显示方法有模拟方式和数字方式两种。当采用常规检测和控制仪表时，控制系统的结构与此图相同，其中检测元件和变送单元可以是分立元件也可能是组合功能仪表，各环节之间采用的是点对点联接的方法。当采用计算机或数字控制器作为调节单元时，系统的结构就可能是多样的，但其基

7、本控制原理差别不大。例如：有直接数字控制系统DDC、分布式控制系统DCS、现场总线控制系统FCS。在网络化的控制回路系统中，多数检测和仪表单元均是通过网络相互联接和传送信息的。2-1检测过程与变送器2.1.3变送器变送器的作用是将各种工艺参数，如温度、压力、流量、液位、成分和物理变换成相应的统一标准信号0-10mA或4-20mA，再传送到指示记录仪、运算器和调节器，供指示、记录和调节。变送器本质上也是测量仪表，但它更加强调将被测量转化为统一的标准信号。2-1检测过程与变送器按照被测参数分类，变送器主要有：温度变送器、压力变送器、液位变送器