自动化控制仪表安装工程专业基础知识

　　自动化控制仪表

　　对工艺流程中温度、压力、流量、物位、机械量、化学成分等各种工艺参数进行测量、监视或加以操作调节的仪表叫自动化控制仪表。自控仪表的种类很多，其分类方法如下：

　　(一)按仪表能源分类

　　可分为液动仪表、气动仪表、电动仪表。

　　1.液动仪表具有推力大、动作平稳、作用可靠等特点，但附加设备多，目前已不常使用。液动仪表的能源是水或油。

　　2.气动仪表在国内使用时间已很长，是一种成熟可靠、品种齐全的自动化仪表。气动仪表可以现场安装，直接显示被测参数或进行控制，也可形成气动单元系列。

　　3.电动仪表的反应速度快、精度高，产品齐全，维修方便。电动仪表是以电作为能源的自动化仪表，可以现场安装，进行显示或控制，也可形成电动单元组合仪表系列。

　　(二)按仪表的组成分类

　　可分为基地式仪表、单元组合仪表、组装式电子综合控制装置。

　　1.基地式仪表又称复合型仪表，是一种多功能的仪表，把调节器及其他附加装置(如指示、记录、报警、累积等部件)装在一台表中。有的甚至把测量元件也组装在一起，安装在现场，如温度调节器、流量调节器、压力调节器等。

　　2.单元组合仪表是现在使用的最为普遍的仪表，分为气动单元组合仪表、电动单元组合仪表。

　　(1)气动单元组合仪表在国内使用很普遍，它具有安全、防爆、价廉、可靠、耐腐蚀、易维修等特点。但它的传递速度较慢，滞后较大。气动单元组合仪表按检测、控制、显示、操作等功能划分成若干单元，组合成各种检测和控制系统，各单元之间的联系采用统一标准信号0.02MPa～0.1MPa。气源压力为0.14MPa。

　　气动单元仪表必须配备气源装置及相应的供气系统，与电源相比，运行维修量大。

　　气动仪表可通过气/电或电/气转换器与电动仪表及控制计算机联系，但不便于直接采用CRT屏幕显示及数据的储存及处理。

　　(2)电动单元组合仪表分为I型、Ⅱ型、Ⅲ型。I型是电子管式，现已淘汰。现应用较普遍的是Ⅱ型和Ⅲ型。

　　Ⅱ型仪表是以晶体管作为主要放大元件，Ⅲ型仪表是用线性集成电路作为主要放大元件。Ⅲ型仪表是在Ⅱ型仪表的结构和性能上不断完善发展起来的，同Ⅱ型仪表的作用相同，现场传输信号为4mA～20mA直流电流，变送器采用二线制，各单元之间采用并联方式连接，统一由电源箱供给24V直流电源。Ⅲ型仪表可分为现场安装仪表和控制室安装仪表两大部分，共有八大类。按仪表在系统中的不同作用，现场安装仪表可分为变送单元类和执行单元类;控制室内安装仪表可分为调节单元类、转换单元类、运算单元类、显示单元类、给定单元类和辅助单元类等，每一类又有若干种。

　　3.组装式电子综合控制装置，是一种组件装配式电子综合控制装置，所有功能组件都是通用的，根据工艺对象的要求，可以方便、合理、有效地构成各种自动控制系统，实现各种特殊调节规律，并能与过程计算机最佳地兼容，实现过程控制、操作和全过程管理等。

　　组装式仪表采用模拟技术和数字技术相结合的、一种将仪表与生产过程自动控制系统有机地结合在一起的综合性成套控制装置。

　　(1)信号转换组件：分为输入和输出组件，起信号处理和隔离作用。输入组件接受现场变送器或检测仪表的信号，并转换为系统统一信号，输出组件转换内部信号为现场统一信号。

　　(2)计算组件：用来对信号进行加、减、乘、除、开方运算。

　　(3)信号处理组件：实现报警、信号选择、限幅、阻尼、偏置和非线性变换、跟踪、比较、自动手动切换等。

　　(4)调节组件：是自动调节系统的核心部件，实现基本或复杂的调节作用。

　　(5)监控组件(其他组件)：实现系统安全监视控制、保护功能的组件，包括监视、监控、继电等组件。

　　(6)操作器：按工艺要求实现对调节系统的遥控操作，是面板安装方式。

　　(7)辅助组件及附件：包括电源箱、引接板、信号分配、电源分配等。

　　(8)盘装仪表：面板安装方式，起显示、记录作用。

　　(三)按仪表在生产过程中的功能分类

　　可分为检测仪表、自动调节仪表、集中控制仪表(或装置)和执行器。

　　1.在生产过程中仅起监视、测量作用的仪表，称为检测仪表。常用的有压力检测仪表、温度检测仪表、流量检测仪表、物位检测仪表、机械量检测仪表、过程分析仪表和物性检测仪表等等。

　　2.自动调节仪表是指在生产过程中起自动调节作用的仪表。电动、气动单元组合仪表中各种调节单元就是这种仪表。

　　3.集中控制装置是多回路过程检测、控制仪表的总称。凡是具有集中显示、操作、调节功能的装置都包括在内。主要有各种巡回检测仪、遥控、遥测、遥信、遥调、程序控制器、数据处理机、工业计算机系统、集散系统等。

　　4.执行器通常是由执行机构和调节机构两部分组成，是直接改变操纵变量的仪表，是自动控制系统终端主控元件。按执行器驱动能源划分，可分为气动执行器、电动执行器和液动执行器。

　　(1)气动执行器中以气动调节阀应用最广泛，它是以压缩空气为动力源的仪表。气动执行机构是气动调节阀的推动部分，调节部分是阀。气动调节阀常带有附件，如阀门定位器、阀位传送器、手轮机构等。气动调节阀与电动调节阀相比，具有结构简单、动作可靠、性能稳定、成本较低、维修方便和本安防爆等特点。

　　(2)电动执行器是在控制系统中以电为动力源的仪表，电动执行器具有信号传递迅速，与调节仪表连接距离长，与计算机连用方便，安装、接线简单，能源取用方便等特点。

　　(3)液动执行机构驱动能源多为油。因受附加设备的限制，应用范围有限。

　　直接作用调节器很像调节阀，也可归到执行器中，又称自力式调节器(阀)。由于不需要其他能源，并且直接安装在管道上，具有两位式调节作用和调节阀的功能，因此常用于自动化水平要求不高的地方，如自力式压力调节器、自力式温度调节器等。

　　(四)按仪表发展阶段分类

　　可分为常规仪表、数字式过程控制仪表(或装置)。

　　1.常规仪表：凡不含微处理器(CPU)的都称常规仪表。一般指进行PID模拟量控制的调节系统及检测仪表。

　　2.数字式过程控制仪表(或装置)包括由通用计算机发展起来的过程计算机系统和以微处理器为核心的仪表或(装置)。

　　(五)按仪表安装位置分类

　　可分为现场仪表、控制室仪表。

　　1.现场仪表：泛指安装在现场的仪表，如压力表、温度计、液面计和现场安装的变送器，基地式仪表也包括在内，所以又称就地仪表。

　　2.控制室仪表：一般是指安装在控制室的仪表。控制室仪表又分中央控制室仪表和现场控制室仪表，盘装仪表和架装仪表，盘面仪表和盘后仪表。

　　(六) 按检测、调节的工艺参数分类

　　可分为压力仪表(包括差压、真空、绝压)、温度仪表、流量仪表、物位仪表、化学分析仪表、机械量仪表。

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