《給水排水工程儀表與控制 七 過程控制儀表》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《給水排水工程儀表與控制 七 過程控制儀表（39頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、會計學(xué)1給水排水工程儀表與控制給水排水工程儀表與控制 七七 過程控制儀過程控制儀表表過程控制儀表過程控制儀表n n5050年來，中國控制儀表和控制系統(tǒng)在經(jīng)歷了氣動基年來，中國控制儀表和控制系統(tǒng)在經(jīng)歷了氣動基地式儀表、電動（氣動）單元組合儀表、智能數(shù)字地式儀表、電動（氣動）單元組合儀表、智能數(shù)字調(diào)節(jié)器幾代控制儀表的發(fā)展過程后，進(jìn)入了調(diào)節(jié)器幾代控制儀表的發(fā)展過程后，進(jìn)入了DCSDCS、PLCPLC、FCSFCS、PCBCSPCBCS控制系統(tǒng)并存的時代。控制系統(tǒng)并存的時代。第1頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n基本類型第2頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n傳統(tǒng)控制器：自力式控制器n

2、n 自力式調(diào)節(jié)器是以被調(diào)介質(zhì)本身的力量或經(jīng)簡自力式調(diào)節(jié)器是以被調(diào)介質(zhì)本身的力量或經(jīng)簡單的轉(zhuǎn)換，去帶動調(diào)節(jié)閥等裝置實現(xiàn)自動控制。單的轉(zhuǎn)換，去帶動調(diào)節(jié)閥等裝置實現(xiàn)自動控制。第3頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n傳統(tǒng)控制器：基地式控制器n n基地式調(diào)節(jié)器一般帶有指示或記錄機構(gòu)。調(diào)節(jié)基地式調(diào)節(jié)器一般帶有指示或記錄機構(gòu)。調(diào)節(jié)器的測量機構(gòu)將被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成位移信號，送器的測量機構(gòu)將被控參數(shù)轉(zhuǎn)換成位移信號，送到比較機構(gòu)與給定位移信號相比較，再經(jīng)二級到比較機構(gòu)與給定位移信號相比較，再經(jīng)二級功率放大器和反饋機構(gòu)，發(fā)出控制信號去操作功率放大器和反饋機構(gòu)，發(fā)出控制信號去操作調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)自動控制。調(diào)節(jié)閥實現(xiàn)自動控

3、制。n n常見的電動基地式調(diào)節(jié)器如動圈式指示調(diào)節(jié)器。常見的電動基地式調(diào)節(jié)器如動圈式指示調(diào)節(jié)器。n nXFXF系列動圈式指示調(diào)節(jié)儀系列動圈式指示調(diào)節(jié)儀第4頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n傳統(tǒng)控制器：單元組合式自動化儀表n n單元組合儀表是根據(jù)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)中單元組合儀表是根據(jù)生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)應(yīng)具有的不同功能，將整個系統(tǒng)劃分各個環(huán)節(jié)應(yīng)具有的不同功能，將整個系統(tǒng)劃分成若干個具有獨立作用的單元，各單元間以統(tǒng)成若干個具有獨立作用的單元，各單元間以統(tǒng)一信號互相聯(lián)系。單元的品種雖然不很多，但一信號互相聯(lián)系。單元的品種雖然不很多，但可按照生產(chǎn)工藝的需要加以組合，構(gòu)成各種單可按照生

4、產(chǎn)工藝的需要加以組合，構(gòu)成各種單參數(shù)或多參數(shù)的自動控制系統(tǒng)。參數(shù)或多參數(shù)的自動控制系統(tǒng)。n n有氣動單元組合式和電動單元組合式二種。有氣動單元組合式和電動單元組合式二種。n nQDZ QDZ 和和 DDZDDZ第5頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nQDZn npneumatic modular system for automatic controln n標(biāo)準(zhǔn)單元是按儀表在自動控制系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)單元是按儀表在自動控制系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的作用劃分的系統(tǒng)中的作用劃分的,各單元間使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的各單元間使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的(20(20100 kPa)100 kPa)氣壓信號。氣壓信號。n n由

5、若干種具有獨立功能的標(biāo)準(zhǔn)單元組成的一套由若干種具有獨立功能的標(biāo)準(zhǔn)單元組成的一套氣動調(diào)節(jié)儀表氣動調(diào)節(jié)儀表，用壓縮空氣作為能源。，用壓縮空氣作為能源。第6頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n這些單元經(jīng)過不同的組合，可構(gòu)成不同復(fù)雜程這些單元經(jīng)過不同的組合，可構(gòu)成不同復(fù)雜程度的各種自動檢測系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。氣動度的各種自動檢測系統(tǒng)和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。氣動單元組合儀表廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)自動化單元組合儀表廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)生產(chǎn)自動化過程，特別適宜用在易燃、易爆的場合，還常過程，特別適宜用在易燃、易爆的場合，還常通過轉(zhuǎn)換單元與電動單元組合儀表聯(lián)用。通過轉(zhuǎn)換單元與電動單元組合儀表聯(lián)用。n n氣動單元組

6、合儀表的氣動單元組合儀表的、型，不同之處型，不同之處主要在于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，外部性能一致。主要在于內(nèi)部的結(jié)構(gòu)原理，外部性能一致。第7頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表第8頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nelectronic modular system for automatic control n nDDZ n n從從19581958年開始，中國開始研制電動單元組合儀年開始，中國開始研制電動單元組合儀表，表，19641964年，全套年，全套2727個品種的個品種的DDZ-IDDZ-I型儀表全型儀表全部投入生產(chǎn)，采用磁放大器和部投入生產(chǎn)，采用磁放大器和6N16N1型電子管作型電子管

7、作為主要放大元件為主要放大元件,結(jié)構(gòu)上采用多單元制，所以結(jié)構(gòu)上采用多單元制，所以儀表體積大、性能差、構(gòu)成系統(tǒng)儀表用量多，儀表體積大、性能差、構(gòu)成系統(tǒng)儀表用量多，實際應(yīng)用量很少。實際應(yīng)用量很少。第9頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nDDZ n n從從19651965年起，中國開始研制年起，中國開始研制DDZ-IIDDZ-II型電動單元型電動單元組合儀表，采用組合儀表，采用010mA010mA直流電流信號制并以直流電流信號制并以晶體管作為主要放大元件。晶體管作為主要放大元件。19701970年，國家組織年，國家組織了全國統(tǒng)一設(shè)計，規(guī)范了了全國統(tǒng)一設(shè)計，規(guī)范了DDZ-IIDDZ-II型電動單

8、元組型電動單元組合儀表的型號、性能指標(biāo)、連接部件、外形尺合儀表的型號、性能指標(biāo)、連接部件、外形尺寸。寸。n nDDZ-IIDDZ-II型電動單元組合儀表在全國得到較為普型電動單元組合儀表在全國得到較為普遍的應(yīng)用，一批由數(shù)十個甚至更多調(diào)節(jié)回路組遍的應(yīng)用，一批由數(shù)十個甚至更多調(diào)節(jié)回路組成的控制系統(tǒng)在各行各業(yè)投入運行。成的控制系統(tǒng)在各行各業(yè)投入運行。第10頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nDDZ n n同時，我國開始研制同時，我國開始研制DDZ-IIIDDZ-III型電動單元組合儀型電動單元組合儀表，它采用國際通用的表，它采用國際通用的420mA420mA信號制、以線信號制、以線性集成電路作

9、為主要放大元件并具有防爆安全性集成電路作為主要放大元件并具有防爆安全功能。功能。第11頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表第12頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n傳統(tǒng)控制器：組裝式自動化儀表n nsimplified package system 第13頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表第14頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表第15頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n按照大型機組或過程控制的要求，選用各種標(biāo)按照大型機組或過程控制的要求，選用各種標(biāo)準(zhǔn)化的獨立功能組件組合成的專用控制裝置，準(zhǔn)化的獨立功能組件組合成的專用控制裝置，簡稱組裝儀表。簡稱組裝儀表。n n這種控制裝置是在氣

10、動單元組合儀表和電動單這種控制裝置是在氣動單元組合儀表和電動單元組合儀表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但它與單元元組合儀表的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但它與單元組合儀表相比又有不同的作用。組合儀表相比又有不同的作用。第16頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n組裝儀表是將單元組合儀表的各個單元再劃分組裝儀表是將單元組合儀表的各個單元再劃分為獨立功能組件，并制成插件形式，按用戶的為獨立功能組件，并制成插件形式，按用戶的需要選用各種插件組合起來，構(gòu)成一個立柜或需要選用各種插件組合起來，構(gòu)成一個立柜或幾個立柜，加上顯示操作臺幾個立柜，加上顯示操作臺,組成大型控制裝置。組成大型控制裝置。對立柜內(nèi)的組件集中供電，組件

11、間信號聯(lián)系在對立柜內(nèi)的組件集中供電，組件間信號聯(lián)系在柜內(nèi)采用矩陣接線方式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變更十分方柜內(nèi)采用矩陣接線方式，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變更十分方便。便。第17頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n組裝儀表的組件品種繁多，除調(diào)節(jié)計算組件外組裝儀表的組件品種繁多，除調(diào)節(jié)計算組件外還有邏輯控制、順序控制和監(jiān)控組件還有邏輯控制、順序控制和監(jiān)控組件,因此除了因此除了能組成常規(guī)的能組成常規(guī)的PIDPID調(diào)節(jié)器外，還能構(gòu)成各種復(fù)調(diào)節(jié)器外，還能構(gòu)成各種復(fù)雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如前饋調(diào)節(jié)、多參數(shù)解耦、超雜的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，如前饋調(diào)節(jié)、多參數(shù)解耦、超馳調(diào)節(jié)等，在故障報警時能將控制系統(tǒng)自動地馳調(diào)節(jié)等，在故障報警時能將控制系統(tǒng)自動地切換到

12、安全位置。切換到安全位置。第18頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n組裝儀表還備有與計算機聯(lián)用的接口，能適應(yīng)組裝儀表還備有與計算機聯(lián)用的接口，能適應(yīng)計算機設(shè)定值控制的要求。組裝儀表是計算機設(shè)定值控制的要求。組裝儀表是2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代初發(fā)展起來的，各種功能組件的核心元年代初發(fā)展起來的，各種功能組件的核心元器件是集成運算放大器。器件是集成運算放大器。n n到到7070年代后期，不少組件已開始采用微處理機年代后期，不少組件已開始采用微處理機,使組裝儀表的控制功能進(jìn)一步完善使組裝儀表的控制功能進(jìn)一步完善,并逐漸與以并逐漸與以計算機技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的分計算機技術(shù)、控制技術(shù)

13、和通信技術(shù)為基礎(chǔ)的分散型控制系統(tǒng)融為一體。散型控制系統(tǒng)融為一體。第19頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n組裝儀表能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程日益龐大與組裝儀表能適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程日益龐大與復(fù)雜、工藝不斷更新的要求，廣泛用于大型、復(fù)雜、工藝不斷更新的要求，廣泛用于大型、高效率、關(guān)鍵工藝裝置的自動控制系統(tǒng)中，已高效率、關(guān)鍵工藝裝置的自動控制系統(tǒng)中，已用在大型火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等。用在大型火力發(fā)電廠、鋼鐵廠、化工廠等。n n整套裝置有模擬量功能組件和數(shù)字量控制組件整套裝置有模擬量功能組件和數(shù)字量控制組件兩大類。模擬量功能組件有信號轉(zhuǎn)換、計算、兩大類。模擬量功能組件有信號轉(zhuǎn)換、計算、調(diào)節(jié)、

14、控制、給定、顯示操作組件以及電源等；調(diào)節(jié)、控制、給定、顯示操作組件以及電源等；數(shù)字量組件有電平轉(zhuǎn)換、采樣、譯碼、二極管數(shù)字量組件有電平轉(zhuǎn)換、采樣、譯碼、二極管矩陣、寄存器、優(yōu)先報警、邏輯給定和切換、矩陣、寄存器、優(yōu)先報警、邏輯給定和切換、數(shù)字顯示操作組件。數(shù)字顯示操作組件。第20頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n基于CPU的智能控制器n nPLCPLCn nDCSDCSn nFCSFCSn nPCBCSPCBCS第21頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nPLCn nprogrammable controller programmable controller n nprogram

15、mable logic controller programmable logic controller n n采用可編程序的存儲器并具有邏輯、順序和數(shù)采用可編程序的存儲器并具有邏輯、順序和數(shù)值運算等功能的順序控制器，也稱可編程序式值運算等功能的順序控制器，也稱可編程序式控制器，控制器，PC or PLCPC or PLCn n為與為與Personal ComputerPersonal Computer區(qū)別，改稱區(qū)別，改稱PLCPLC第22頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：可編程序控制器的發(fā)展經(jīng)歷了三個階段：n n采用固定（硬）布線方式，以代替電磁繼

16、電器盤；采用固定（硬）布線方式，以代替電磁繼電器盤；n n以邏輯控制為主，采用不固定（軟）布線方式，以邏輯控制為主，采用不固定（軟）布線方式，在此之前這類控制器又稱可編程序邏輯控制器；在此之前這類控制器又稱可編程序邏輯控制器；n n采用內(nèi)部裝有程序的存儲器，程序變動十分容易。采用內(nèi)部裝有程序的存儲器，程序變動十分容易。n n19851985年生產(chǎn)的可編程序控制器已普遍采用計算年生產(chǎn)的可編程序控制器已普遍采用計算機技術(shù)，它除了存儲容量小、輸入輸出通道以機技術(shù)，它除了存儲容量小、輸入輸出通道以開關(guān)量為主和編程語言不同外，與一般微型計開關(guān)量為主和編程語言不同外，與一般微型計算機系統(tǒng)已十分相似算機系統(tǒng)

17、已十分相似。第23頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n結(jié)構(gòu)原理n n可編程序控制器的一般硬件結(jié)構(gòu)由可編程序控制器的一般硬件結(jié)構(gòu)由 6 6個基本部個基本部分組成：分組成：通用微處理機，實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算，是可編通用微處理機，實現(xiàn)算術(shù)和邏輯運算，是可編程序控制器的核心部分程序控制器的核心部分,通常采用通常采用8 8位、位、1616位通位通用微處理機或單片微處理機；用微處理機或單片微處理機；存儲器，它一般配置存儲器，它一般配置RAMRAM存儲數(shù)據(jù)和配置存儲數(shù)據(jù)和配置EPROMEPROM存儲程序；存儲程序；輸入輸出接口；輸入輸出接口；第24頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表功能選擇開關(guān)；功能選

18、擇開關(guān)；運行指示器；運行指示器；編程器，它既可與編程器，它既可與PLCPLC組成一體也可獨立于外。組成一體也可獨立于外。第25頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表第26頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n控制程序通過編程器轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制指令代碼存控制程序通過編程器轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制指令代碼存入可編只讀存儲器中。入可編只讀存儲器中。n n控制器運行時，機器內(nèi)部不斷循環(huán)控制器運行時，機器內(nèi)部不斷循環(huán)“掃描掃描“,在在每次每次“掃描掃描”中中,中央處理單元的運算器按指令中央處理單元的運算器按指令計數(shù)器加計數(shù)器加 1 1的順序逐條讀取程序存儲器中的指的順序逐條讀取程序存儲器中的指令，并予以執(zhí)行。令，并予

19、以執(zhí)行。第27頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n處理一條指令時，一方面對所有輸入開關(guān)量采處理一條指令時，一方面對所有輸入開關(guān)量采樣樣,并存入輸入接口的輸入寄存器中并存入輸入接口的輸入寄存器中,另一方面另一方面根據(jù)指令規(guī)定的操作內(nèi)容，對相應(yīng)的輸入輸出根據(jù)指令規(guī)定的操作內(nèi)容，對相應(yīng)的輸入輸出開關(guān)量和中間變量進(jìn)行邏輯運算，然后按照運開關(guān)量和中間變量進(jìn)行邏輯運算，然后按照運算結(jié)果控制相應(yīng)輸出接口寄存器或中間變量寄算結(jié)果控制相應(yīng)輸出接口寄存器或中間變量寄存器，再由輸出寄存器控制輸出單元的通、斷存器，再由輸出寄存器控制輸出單元的通、斷狀態(tài)。狀態(tài)。第28頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n一條

20、指令執(zhí)行完畢，運算器立即取出并執(zhí)行下一條指令執(zhí)行完畢，運算器立即取出并執(zhí)行下一條指令。一條指令。“掃描掃描”一遍全部指令通常只需要一遍全部指令通常只需要幾毫秒至幾十毫秒。可編程序控制器編制程序幾毫秒至幾十毫秒?？删幊绦蚩刂破骶幹瞥绦虮扔嬎銠C容易得多，不需要很高的編程技術(shù)。比計算機容易得多，不需要很高的編程技術(shù)。程序調(diào)試完畢后可通過寫入裝置寫入可編程序程序調(diào)試完畢后可通過寫入裝置寫入可編程序只讀存儲器內(nèi)。只讀存儲器內(nèi)。第29頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表第30頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表第31頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n n編程語言n nLDLDn nILILn nSTSTn nFBDFBDn nSFCSFCn nFCFC第32頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nPLC編程例第33頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nDCS第34頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nIPC第35頁/共39頁第36頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nFCS Field Control System第37頁/共39頁過程控制儀表過程控制儀表n nPCBCS Personal Computer Based Control System第38頁/共39頁