过控技术第四章 变送器和转换器

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1、过程控制装置三环节：变送器：压力变送器，差压变送器，温度变送器，流量变送器，液位变送器。调节器：PID调节器。执行器：气动执行器，电动执行器，电气转换器。第4章过程控制装置1对工业过程进行检测、显示、控制和执行等仪表总称为自动控制仪表，又称自动化仪表。自动化仪表的作用是代替人对生产过程进行测量、控制、监督和保护，在了解控制原理的同时，还要理解自动化仪表的工作原理和性能特点，以便合理地选择和正确地使用。2自动控制仪表可以从不同的角度分类，下面仅从使用能源种类和结构形态分类。按能源分类气动仪表以压缩空气为能源及传递信号的仪表，其传送距离受到限制，具有防爆特点，其执行器

2、作用力大、工作平稳可靠。3电动仪表以电作为能源及传送信号的仪表，传送距离远，便于与计算机配合，在生产自动化中被广泛应用。电动仪表又分为电气（又称电动机械）式和电子式两大类。电气式不使用电子元器件，依靠传感器从被测介质中取得能量，就可以推动电接点或电位器动作。它的结构简单、价格便宜。电子式采用电子元器件，由于采用放大器等电子器件，不但可提高测量精度，还可以利用反馈电路，对输入信号进行各种控制规律的运算，从而实现多种控制规律，提高控制品质。4直接作用式仪表这种仪表不需要辅加能源，只是传感器从被测（控）介质中取得能量，就足以推动执行器动作，故又称自力式仪表。常见的有浮球

3、式液位调节器、膨胀式温度调节器和燃气压力直接作用调节器等。它们将传感器、控制器及执行器等组合在一起，习惯上称为调节器。它们结构简单，不产生火花，使用安全，维修方便，适用于控制精度要求不高的场合。5按结构形式分类基地式仪表以指示、记录仪表为主体，附加调节装置而组成，即把变送、调节、显示等部分装在一个壳内形成整体。利用一台仪表就能完成一个简单控制系统的测量、记录及控制等全部功能。结构比较简单,常用于单机控制系统。6单元组合式仪表单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用要求，分成若干独立作用的单元，各单元之间用统一的标准信号联系。使用时，针对不同的要求,将各单元以不同的

4、形式组合，可以组成各种各样的自动检测和控制系统。优点①可以用有限的单元组成各种各样的控制系统,具有高度的通用性和灵活性。②可以通过转换单元,把气动表、电动表,甚至液动表联系起来,混合使用。7③由于各单元独立作用,所以在布局、安装、维护上也更合理、更方便。④仪表大都采用力平衡或力矩平衡原理,工作位移小、无机械摩擦、精度高、使用寿命长、性能较好。⑤由于零部件的标准化、系列化,有利于大规模生产,降低了成本,提高了产量和质量。⑥有利于发展新品种,采用新工艺、新技术。8分类根据使用能源的不同,单元组合仪表主要分为气动单元组合仪表和电动单元组合仪表。单元组合仪表一般可以分为七

5、大类单元。变送单元(B)显示单元(X)给定单元(G)辅助单元(F)控制单元(T)计算单元(J)转换单元(Z)在电动单元组合仪表中还包括执行单元(K)。9气动单元组合仪表是以0.14MPa压缩空气为能源,各单元之间以统一的0.02～0.1MPa气压标准信号相联系,整套仪表的精度为1级。电动单元组合式仪表的发展阶段：DDZ-Ⅰ型——电子管器件为主要器件DDZ-Ⅱ型——晶体管等分立元件为主要器件DDZ-Ⅲ型——线性集成电路作为核心器件10组装电子式调节仪表组装电子式调节仪表是在单元组合仪表的基础上发展起来的成套仪表装置。它的基本组件是一块一块具有不同功能的功能模件。功能

6、模件，是指各种典型线路构成的标准电路板，每种电路板具有一种或数种功能，并有同一规格尺寸、输入输出端子、电源和信号灯。这种仪表又称功能模件式仪表或插入式仪表。现代化的大型控制，需要组成各种复杂控制系统及集中的显示操作。设计人员只要根据工程要求，选用相应的功能模件，配上标准化的机箱和外部设备，就可灵活地组成各种专用的控制装置。11组装电子式调节仪表特点：①功能齐全、组装灵活。由于组件系列化、标准化、功能独立、插接件和输入输出信号统一，因此可以合理地组成各种不同装置，以满足不同对象的要求。②安全可靠、维修方便。可以根据每个组件的特点，确定合理的例行试验条件，有利于提高整

7、机的可靠性。当某一组件有故障时，可以迅速更换备用组件，保证系统正常运行。而且由于组件标准化，检查和维修也容易。③操作方便，便于集中监督管理。组件采用集成电路和小型元器件，装置小，控制盘（板）面小，操作方便。④成套性，便于选型设计。由于采用通用接线，以适用成套装置的形式提供用户，方便了设计，缩短安装调校时间。12使用常规仪表的中央控制室13早期的DCS控制系统14DCS控制系统15变送器和转换器的作用是分别将各种工艺变量(如温度、压力、流量、液位)和电信号（如电压、电流、频率、气压信号等）转换成相应的统一标准信号(4-20mA电流信号）。4.1变送器变送器分类：气动

8、变送器电动