仪表自动化专业基础知识

1、仪表工基础知识-DCS等名词解释点击次数：2575 发布时间：2010-5-1一、DCS-分布式控制系统1、 什么是DCS？ DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），在国内自控行业又称之为集散控制系统。 2、 DCS有什么特点？ DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制，各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接，收集生产数据，传达操作指令。因此，DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集中管理。 3、 DCS的结构是

2、怎样的？ 上图是一个较为全面的DCS系统结构图，从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和管理级。过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成，是系统控制功能的主要实施部分。操作级包括：操作员站和工程师站，完成系统的操作和组态。管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行业应用到这一层的系统较少。4、 DCS的控制程序是由谁执行的？DCS的控制决策是由过程控制站完成的，所以控制程序是由过程控制站执行的。5、 过程控制站的组成如何?DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统，主要由电源、CPU（中央处理器）、网络接口和I/O组成6、什么是DCS的开放性？D

3、CS的开放性是指DCS能通过不同的接口方便地与第三方系统或设备连接，并获取其信息的性能。这种连接主要是通过网络实现的，采用通用的、开放的网络协议和标准的软件接口是DCS开放性的保障。7、什么是系统冗余？ 在一些对系统可靠性要求很高的应用中，DCS的设计需要考虑热备份也就是系统冗余，这是指系统中一些关键模块或网络在设计上有一个或多个备份，当现在工作的部分出现问题时，系统可以通过特殊的软件或硬件自动切换到备份上，从而保证了系统不间断工作。通常设计的冗余方式包括：CPU冗余、网络冗余、电源冗余。在极端情况下，一些系统会考虑全系统冗余，即还包括I/O冗余。 8、什么是I/O余量？ 与冗余不同，I/O余

4、量只是系统中I/O数量大于应用的要求，这种余量只是数量上的，主要目的是使系统今后有继续加入控制信号的可能二、DCS在选型中的几个问题工艺流程确定后，控制系统被控对象也就确定。选用哪种控制系统成为重要问题,这主要根据项目规模和投资预算来考虑。DCS与模拟仪表相比更复杂，技术性能要求更高，除控制硬件外，还涉及通信协议、监控软件及与其相连的数据存储等。新系统出现后，与互连网Web技术相结合，还涉及工业连接软件和优化控制软件，实时数据库、与工厂关系数据库的连接，传统DCS、PLC的互操作等问题。 1、 按投资预算确定控制系统 如控制回路较多，模拟量采集较大，热电阻、热电偶的采集较多时，应选用DCS。采

5、用哪种DCS，应从以下几方面考虑: 目前，正是新老系统交接时期，DCS软、硬件正由专用走向通用。选比较新型的系统，价格比较低，备品比较好买，维护费用会大幅度下降。与其他系统互连容易，费用低。系统集成是未来十几年的趋势,是计算机技术发展的一个新阶段。 DCS制造厂家往往对某一领域比较专长。如Honeywell TDC2000、TDC3000、TPS和PKS系统，横河CS1000、CS3000系统主要用于石化部门，因为其闭环控制回路比较多，模拟量控制比较方便。模拟量和开关量控制是完全分开的，在开关量的控制方面不如其他DCS方便。 BAILEY公司N90、INFI90，西屋WDPFI、WDPFII、

6、OVATION系统主要用于电力系统。这两个系统在模拟量和开关量结合方面较好。OVATION系统是新型软DCS系统，也是现在销售情况最好的系统之一。 Fisher-Rosmount公司和西屋被Emerson收购，老系统PROVOX 、RS3大多用于化工系统，其批量、配方等很有特色。现在已经基本迁移改造到新系统Delta V上，新系统兼容现场总线和Hart协议。 不同工艺过程会有一些特殊要求，如电厂要有电调设备（DEH）和事件顺序记录（SOE）。水泥行业、冶金行业等开关量与模拟量之比大约是6：1，而且纯滞后环节较多，有时需控制补偿等，选型时要考虑这些因素。有的DCS系统开关量逻辑控制组态不太方便，

7、这时要考虑采用DCS和PLC混合使用。如电厂锅炉控制采用DCS，输煤程控和水处理、除灰等逻辑控制采用PLC。 经济性该从DCS价格和预计效益角度考虑。同档次中，进口DCS控制功能强一些。进口产品有一些先进控制算法，如Smith预估、三维矩阵运算等，因销售时间较长，软件保证体系更完善。国产DCS价格低很多，也能满足基本技术要求,因开发较晚，某些技术比国外的还先进一些，如以太网的应用、导轨式的嵌入式PC为基础的控制器和已经有现场总线接口等。从结构上看，我国DCS比某些进口DCS还合理。 国外传统DCS厂家的控制器差别不大，但操作站区别较大。分以PC机和小型机为基础两类。小型机价格比PC机高很多,且

8、许多机型已停产。PC机操作系统用NT，稳定性虽没UNIX好，但作为操作站使用足够。小型机接口用SCSI，传输速率理论上是串行20倍之多。以NT操作系统作为操作站，如采用串行连接，点数（标签数）能少一些，这与硬件配置有关。有时由于硬件与软件配合不好，会频繁死机。国产PC机更便宜，采用PC机操作站，可以采用最新机型和监控软件，与计算机技术的发展基本同步。现场技术人员对软件的安装、调试、联网和开发也更熟悉。监控软件分专用和通用，通用监控软件开放性能好，能在以太网中用DDE、或OPC方式交换数据。专用监控软件脚本不丰富，不能与第三方设备连接，所以目前快要退出市场，但病毒、黑客难以侵入;致命的缺点是开放

9、性能差。 传统DCS即将退出市场，新型系统可以是集成的，也可以由DCS厂家作为系统供应的。对于集成系统可以是操作站采用通用的，控制器有许多接口，与PLC，Web连用。用户可以通过工程公司集成，应按照项目的规模大小和预算资金来选择使用。由于有通用的监控软件，符合IEC61131-3标准的编程软件、可以选用嵌入式系统或软DCS系统，集成的控制系统有可能达到最高的性价比。 系统规模主要由系统的输入输出点数确定。其中包括连锁、特殊控制要求所需的输入输出点数。选择DCS的型号要看资金确定和维护的工作量，有的DCS除操作站需要维护以外，控制部分基本不需维护。 在选型时，要考虑是否需要冗余。新型DCS的通讯

10、网络是冗余的，结点之间距离和DCS网络总长度以及各结点地理配置有关。通用以太网，网卡等价格很低，而专用网络接口很贵。经济性涉及很多因素，最好联系国内类似单位，进行技术培训，或请教有经验的专家解决有关困难。 工程承包方的技术力量。要选择技术力量较强单位作总体方案，而具体编程或组态可分别完成。 国外DCS厂商技术人员不可能大批来我国服务，不熟悉我们应用情况，更不可能什么系统都很清楚，所以具体实施还是国内技术人员较好。 如采用进口DCS，可得到国外一些开发工业连接软件公司的技术支持，能把系统做好一些。我国技术人员也得到提高。虽然我国技术与国外相比有一定距离，但国内技术人员对国内情况比较了解，在国外大

11、公司支持下，做的工程会达到更好性能。 售后服务。国外厂商通常配品、备件供应价格高，且不能及时提供。用户应选择厂商实力雄厚，技术力量强、境内技术支持好的厂家。厂家会不断更新产品，新旧产品兼容性要好。国内DCS厂家配品、备件供应较及时，售后服务做的比较好，许多第三方厂家也开发了许多价廉物美的产品，用户都可选用。 技术的先进性。计算机技术发展很快，而DCS发展相对稳定，这涉及新技术的应用。要注意：有些国外厂家为抢占市场，经常把不太成熟的产品推到第三世界。国产DCS销售时间还不够长，对一些软件的测试条件不够完善，在一些极特殊情况下，是否会产生问题没有足够证据，所以有时发生故障会有解释不清的情况。 系统

12、集成已成熟，为节约资金，可采用。应该向ABB公司学习，它的工业IT，就是集成了许多家的产品。用类似的办法，不仅能集成出好的系统，还能培养技术队伍。 综上，选型不但要考虑项目规模和投资预算，还要考虑一系列其它因素。系统集成是以后的方向，不仅满足控制要求，而且性能好、资金省。 2、 按输入/输出点数确定操作站控制器的型号和台数 控制器和处理I/O点数的能力 系统首先要决定采用多少控制器和人机界面。回路控制器组成的系统是比较单一，提供的IO点数确定，用满它的I/O点和回路数目是可以的（有现场总线连在控制器上除外）。购买的产品品牌确定后，就要确定PLC或DCS的型号，要购买多少台控制器、一个控制器需要

13、配多少I/O卡件。这个问题对于最终用户来说是很重要的。 硬件组态。DCS、PLC的型号确定以后，计算各种类型的I/O的卡件数。这称为硬件（或称为硬件配置）组态。硬件组态有三方面考虑：首先是与控制器位置有关的I/O设备位置的确定。考虑到安装布线费用，远程I/O体系有优势。本地I/O或远程I/O选定以后，就要选模块型号。通常不会只要一种型号I/O模块。型号选定后，计算每种型号I/O模块数。根据所用的现场传感器、控制设备工作原理和电压幅值来划分统计。根据（输入/输出）功能、电压、工作原理，统计接口模块数。 软件组态。上述工作完成后，才开始软件组态，即DCS采用功能块组态，PLC编制梯形图。现场安装和

14、调试，最后使系统很好的运转。除了I/O模块数，还要考虑控制器逻辑程序所用处理机内存容量，最后还要考虑处理机指令系统。 关于DCS，控制器I/O点数配置比PLC要复杂一些。因DCS主要考虑模拟量处理，它占的处理机内存容量更多。所以选型后，还必须确定点数裕量。根据经验，假设实际有100个I/O点，应选用能识别300-400点I/O的控制器。 假设一台DCS控制器能连接64块I/O卡，在实际连接时，连接20多块I/O卡才合适。每块卡分别是8路或16路。如果都是开关量，块数可适当多一些;模拟量块数要少一些。 如果一台DCS控制器能完成120个PID控制回路任务，在做组态时最好作40多个回路，再加上部分

15、开关量和模拟量采集，控制器才能正常运转。一定不要作太满，否则不仅影响控制器运行，还影响DCS通讯网络工作。 一个系统要用好几台控制器，各控制器作硬件组态时，相互间负荷要平衡，各控制器输入/输出点数要相当。各控制器要组态多少PID回路关系不大，只要I/O的点数大约是最大能力的30-40%左右。如两台控制器输入/输出点数都没超出，但数量差太远，比如一台是1000多点，而另一台只有100多点，这时通讯网络的工作不太正常。 控制器识别I/O点数的能力和推荐的I/O点数。说明书中控制器宣传的读取I/O能力越大，留的余量就应越大。如宣布一台控制器有12000点的I/O能力，或有5000点的I/O能力，实际

16、I/O点不能超过1/3，甚至还要少。使用每块卡件，如8通道输入卡，还要留出1-2个通道，16路输入卡，要留出2-3个通道，以便调试时更换通道用。尤其是热电阻或热电偶卡，一定要留富余通道，小信号的模拟量通道更易损坏，调试时更要小心。厂家会给出一台控制器推荐的I/O点数，根据这个点数留余量，而不是一台控制器能识别I/O的能力。 操作站和标签量。传统DCS的操作站读取I/O点数是有严格规定的，能显示标签量的多少与下列几个因素有关：作站主机CPU的运算速度；操作站主机存储器的大小；主机与DCS网络接口的连接方式（有串行和SCSI之分）；监控软件所接收I/O点数。按说明书作操作站组态。 根据操作站显示标

17、签数量，决定操作站台数。新型系统由于主机CPU的运算速度和存储容量都能满足要求，标签量可以作的很大，几万个标签都可以作到。 3、关于控制系统的网络层次 80年代传统DCS网络只有一级或两级，分别是连接控制器和人机界面的通信网络。有的系统分成完成闭环控制任务的控制器、完成数据采集的控制器和完成逻辑控制任务的控制器，控制器之间用通信网络连接起来。这样就有两级网络。 90年代为把生产过程现场数据送到以太网，与MIS系统连接起来，又增加了网关，从而增加了网络层次。网络层次增加了，又增加专用的通信接口，有一层网络只读取数据，对控制没有贡献，由于使用接口产生瓶颈，使通信效率降低。 新型系统的控制器能直接上

18、以太网，网络层次比较少，系统价格比较低。在作系统集成时，选用接口比较多的控制器，如以太网口、Modbus协议、RS232C或RS485等，使得控制器能与现场总线相连，或能与PLC相连。集成的系统功能强、能与商业活动结合在一起，并且能把控制系统当成一个核心似的，第三方能作二次开发。三、RS485简介RS485简介 智能仪表是随着80年代初单片机技术的成熟而发展起来的，现在世界仪表市场基本被智能仪表所垄断。究其原因就是企业信息化的需要，企业在仪表选型时其中的一个必要条件就是要具有联网通信接口。最初是数据模拟信号输出简单过程量，后来仪表接口是RS232接口，这种接口可以实现点对点的通信方式，但这种方

19、式不能实现联网功能。随后出现的RS485解决了这个问题。下面我们就简单介绍一下RS485。 RS485接口 RS485采用差分信号负逻辑，2V6V表示“0，- 6V- 2V表示“1。RS485有两线制和四线制两种接线，四线制只能实现点对点的通信方式，现很少采用，现在多采用的是两线制接线方式，这种接线方式为总线式拓朴结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。很多情况下，连接RS-485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的“A、“B端连接起来。而忽略了信号地的连接，这种连接方法在许多场合是能正常工作的，但却埋下了很大的隐患

20、，这有二个原因：（1）共模干扰问题： RS-485接口采用差分方式传输信号方式，并不需要相对于某个参照点来检测信号，系统只需检测两线之间的电位差就可以了。但人们往往忽视了收发器有一定的共模电压范围，RS-485收发器共模电压范围为-7+12V，只有满足上述条件，整个网络才能正常工作。当网络线路中共模电压超出此范围时就会影响通信的稳定可靠，甚至损坏接口。（2）EMI问题：发送驱动器输出信号中的共模部分需要一个返回通路，如没有一个低阻的返回通道（信号地），就会以辐射的形式返回源端，整个总线就会像一个巨大的天线向外辐射电磁波。 由于PC机默认的只带有RS232接口，有两种方法可以得到PC上位机的RS

21、485电路：（1）通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号，对于情况比较复杂的工业环境最好是选用防浪涌带隔离珊的产品。（2）通过PCI多串口卡，可以直接选用输出信号为RS485类型的扩展卡。 RS485电缆 在一般场合采用普通的双绞线就可以，在要求比较高的环境下可以采用带屏蔽层的同轴电缆。在使用RS485接口时，对于特定的传输线路，从RS485接口到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度与信号传输的波特率成反比，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所影响。理论上RS485的最长传输距离能达到1200米，但在实际应用中传输的距离要比1200米短，具体能

22、传输多远视周围环境而定。在传输过程中可以采用增加中继的方法对信号进行放大，最多可以加八个中继，也就是说理论上RS485的最大传输距离可以达到9.6公理。如果真需要长距离传输，可以采用光纤为传播介质，收发两端各加一个光电转换器，多模光纤的传输距离是510公里，而采用单模光纤可达50公里的传播距离。 RS485布网 网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络。在构建网络时，应注意如下几点： （1）采用一条双绞线电缆作总线，将各个节点串接起来，从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。有些网络连接尽管不正确，在短距离、低速率仍可能正常工作，但

23、随着通信距离的延长或通信速率的提高，其不良影响会越来越严重，主要原因是信号在各支路末端反射后与原信号叠加，会造成信号质量下降。 （2）应注意总线特性阻抗的连续性，在阻抗不连续点就会发生信号的反射。下列几种情况易产生这种不连续性：总线的不同区段采用了不同电缆，或某一段总线上有过多收发器紧靠在一起安装，再者是过长的分支线引出到总线。总之，应该提供一条单一、连续的信号通道作为总线。在RS485组网过程中另一个需要主意的问题是终端负载电阻问题，在设备少距离短的情况下不加终端负载电阻整个网络能很好的工作但随着距离的增加性能将降低。理论上，在每个接收数据信号的中点进行采样时，只要反射信号在开始采样时衰减到

24、足够低就可以不考虑匹配。但这在实际上难以掌握，美国MAXIM公司有篇文章提到一条经验性的原则可以用来判断在什么样的数据速率和电缆长度时需要进行匹配：当信号的转换时间（上升或下降时间）超过电信号沿总线单向传输所需时间的3倍以上时就可以不加匹配。 一般终端匹配采用终端电阻方法， RS-485应在总线电缆的开始和末端都并接终端电阻。终接电阻在RS-485网络中取120。相当于电缆特性阻抗的电阻，因为大多数双绞线电缆特性阻抗大约在100120。这种匹配方法简单有效，但有一个缺点，匹配电阻要消耗较大功率，对于功耗限制比较严格的系统不太适合。另外一种比较省电的匹配方式是RC匹配。利用一只电容C隔断直流成分

25、可以节省大部分功率。但电容C的取值是个难点，需要在功耗和匹配质量间进行折衷。 还有一种采用二极管的匹配方法，这种方案虽未实现真正的“匹配，但它利用二极管的钳位作用能迅速削弱反射信号，达到改善信号质量的目的，节能效果显著。最近两年一些公司基于部分企业信息化的实施已完成，工厂中已经铺设了延伸到车间每个办公室、控制室的局域网的现状，推出了串口服务器来取代多串口卡，这主要是利用企业已有的局域网资源减少线路投资，节约成本，相当于通过tcp/ip把多串口卡放在了现场。 RS485和其它总线网络的区别： 我们把工业网络归结为三类：RS485网络、HART网络和现场总线网络。 HART网络：HART是由现在的

26、艾默生提出一个过度性总线标准，他主要是在420毫安电流信号上面叠加数字信号，物理层采用BELL202频移键控技术，以实现部分智能仪表的功能，但此协议不是一个真正意义上开放的标准，要加入他的基金会才能拿到协议，加入基金会要一部分的费用。技术主要被国外几家大公司垄断，近两年国内也有公司再做，但还没有达到国外公司的水平。现在有很大一部分的智能仪表都带有HART圆卡，都具备HART通讯功能。但从国内来看还没有真正利用其这部分功能，最多只是利用手操器对其进行参数设定，没有发挥出HART智能仪表应有的功能，没有联网进行设备监控。从长远来看由于HART通信速率低组网困难等原因，HART仪表的采购量会程下滑趋

27、势，但由于HART仪表已经有十多年的历史现在在装数量非常的大，对于一些系统集成商来说还有很大的可利用空间。 现场总线网络：现场总线技术是当今自动化领域技术发展热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网，它的出现标志着自动化控制技术又一个新时代的开始。现场总线是连接设置在控制现场的仪表与设置在控制室内的控制设备的数字化、串行、多站通信的网络。其关键标志是能支持双向、多节点、总线式的全数字通信。现场总线技术近年来成为国际上自动化和仪器仪表发展的热点，它的出现是传统的控制系统结构产生了革命性的变化，是自控系统朝着智能化、数字化、信息化、网络化、分散化的方向迈进，形成新型的网络集成式全分布式控制系统-现

28、场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System）。但是现在的现场总线的各种标准并行存在并且都有自己的生存领域，还没有形成真正统一的标准，关键是看不到什么时候能形成统一的标准，技术也不够成熟。另外现场总线的仪表种类还比较少可供选择的余地小，价格也偏高，从最终用户的角度看大多还处于观望状态，都想等到技术成熟之后在考虑，现在实施的少。 RS485网络：RS485/MODBUS是现在流行的一种布网方式，其特点是实施简单方便 ，而且现在支持RS485的仪表又特多，特别是在油品行业RS485/MODBUS简直是一统天下，现在的仪表商也纷纷转而支持RS485/MODBUS，原因很简单，

29、象原来的 HART仪表想买一个转换口非常困难 而且价格昂贵，RS485的转换接口就便宜的多而且种类繁多。至少在低端市场RS485/MODBUS还将是最主要的组网方式，近两三年内不会改变。四、电器防爆知识4.1 我国对爆炸性危险场所是如何划分的？答 我国对爆炸性危险场所的划分采用与IEC等效的方法。国家标准GB 50058-92中规定，爆炸性气体危险场所按其危险程度大小，划分为0区、1区、2区三个级别，爆炸性粉尘危险场所划分为0区、11区两个级别，详见表4-1。表4-1 中国对危险场所划分表爆炸性物质 区域划分 区域定义气 体 0区 连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境 1区 在正常运行时可

30、能出现爆炸性气体混合物的环境 2区 在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境粉尘 10区 连续出现或长期出现爆炸性粉尘的环境 11区 有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境4.2 国际上对爆炸性危险场所是如何划分的？答 国际上各主要工业国家对爆炸性危险场所的划分，基本上可分两种意见。一种以IEC（国际电工委员会）为代表，包括德国、英国、意大利、日本、澳大利亚等国，对气体划分为0区、1区、2区，对粉尘划分为10区、11区。其定义与IEC基本相同（可参见我国对各区域的定义，我国等效采用IEC标准）。另一种为美国、加拿大等北美国

31、家的划分，以NEC（美国国家电气规程）的定义为代表，对气体划分为1区、2区（没有0区），对粉尘也划分为1区、2区。两者之间的对应关系大致如下：气体：IEC0区、1区NEC 1区 IEC 2 区 NEC2区粉尘：IEC 10区NEC 1区 IEC 11区NEC 2区IEC“区的英文为Zone；NEC“区的英文为Division。4.3 我国的防爆电气设备，其防爆结构形式有几种？列出其名称和标志。答 根据国家标准GB 383683，我国的防爆电气设备其防爆结构形式有8种，列举如下。结构形式 标志 结构形式 标志隔爆型 d 充油型 o增安型 e 充砂型 q本质安全型 i 无火花型 n正压型 p 特殊

32、型 s4.4 什么是隔爆型仪表？它有什么特点？答 隔爆又称耐压防爆，它把能点燃爆炸混合物的仪表部件封闭在一个外壳内，该外壳特别牢固，能承受内部爆炸性混合物的爆炸压力，并阻止向壳外的爆炸性混合物传爆。这就是说，隔爆型仪表的壳体内部是可能发生爆炸的，但不会传到壳体外面来，因此这种仪表的各部件的接合面，如仪表盖的螺纹圈数，螺纹精度，零点，量程调整螺钉和表壳之间，变送器的检测部件和转换部件之间的间隙，以及导线口等，都有严格的防爆要求。隔爆型仪表除了较笨重外，其他比较简单，不需要如安全栅之类的关联设备。但是在打开表盖前，必须先把电源关掉，否则万一产生火花，便会暴露在大气之中，从而出现危险。4.5 什么是

33、本质安全型（intrinsic safety）仪表？它有什么特点？答 本质安全型仪表又叫安全火花型仪表。它的特点是仪表在正常状态下和故障状态下，电路、系统产生的火花和达到的温度都不会引燃爆炸性混合物。它的防爆主要由以下措施来实现：采用新型集成电路元件等组成仪表电路，在较低的工作电压和较小的工作电流下工作；用安全栅把危险场所和非危险场所的电路分隔开，限制由非危险场所传递到危险场所去的能量；仪表的连接导线不得形成过大的分布电感和分布电容，以减少电路中的储能。本制安全型仪表的防爆性能，不是采用通风、充气、充油、隔爆等外部措施实现的，而是由电路本身实现的，因而是本质安全的。它能适用于一切危险场所和一切

34、爆炸性气体、蒸气混合物，并可以在通电的情况下进行维修和调整。但是，它不能单独使用必须和本安关联设备（安全栅）、外部配线一起组成本安电路，才能发挥防爆功能。4.6 本安型仪表有ia、ib两种，请说明它们之间的区别。答 ia等级在正常工作状态下，以及电路中存在一个故障或两个故障时，均不能点燃爆炸性气体混合物。在ia型电路中， 工作电流被限制在100mA以下。ib等级在正常工作状态下，以及电路中存在一个故障时，不能点烯爆炸性气体混合物。在ib电路中，工作电流被限帛在150mA以下。ia型仪表适用于0区和1区， ib型仪表仅适用于1区。或者说，从本质安全角度讲，ib型仪表适用于煤矿井下，ia型仪表适用

35、于工厂。4.7 什么是正压型（p型）仪表？答 向仪表外壳内充入正压的洁净空气、惰性气体，或连续通入洁净空气、不燃性气体，保持外壳内部保护气体的压力高于周围危险性环境的压力，阻止外部爆炸性气体混合物进入壳内，而使电气部件的危险源与之隔离的仪表设备。4.8 什么是增安型（e型）仪表？答 正常运行条件下不会产生点燃爆炸性混合物的火花或危险温度，并在结构上采取措施（如密封等），提高其安全程度，以避免在正常和规定的过载条件下出现点燃现象的仪表设备。4.9 什么是特殊型（s型）仪表？答 是除d、e、i、p、n之外的特殊形式，或者是上述几种形式的组合，采用这种结构形式的防爆仪表称为特殊型仪表。4.10 防爆

36、电气设备分为几大类？答 分为两大类：I类：煤矿井下用电气设备；II类：工厂用电气设备。4.11 II类防爆电气设备划分为几级？标志是什么？答 按照国家标准GB 383683，II类防爆电气设备划分为三级，标志分别为A、B、C。分级标准见表8-2。表8-2 II类防爆电气设备分类标准级别 MESG/mm MICRII A 1.14MESG0.9 1.0MICR0.8II B 0.9MESG0.5 0.8MICR0.45II C 0.5MESG 0.45MICR注：MESG可燃性气体混合物最大试验安全间隙，mm。MICR可燃性气体混合物最小点燃电流与甲烷最小点燃电流的比值。II A、II B、II

37、 C也是可燃性气体混合物的传爆等级。 4.12 解释下列名词：最大试验安全间隙 MESG；最小点燃电流MIC；最小点燃电流比MICR。答 最大试验安全间隙（MESG）指在规定的试验条件下，一个壳体充有一定浓度的被试验气体与空气的混合物，点燃后，通过25mm长的接合面均不能引燃壳体爆炸性气体混合物的外壳接合面之间的最大间隙。最小点燃电流（MIC）在规定的试验装置上，用直流24V、95mH电感的火花进行3000次点燃试验时，能够点燃可燃性气体混合物的最小电流。此电流降低5%即不能点燃。最小点燃电流比（MICR）各种可燃性气体（或蒸气）与空气的混合物的最小点燃电流对甲烷与空气混合物的最小点燃电流的比

38、值。4.13 II类防爆电气设备划分为几个温度组别？标志是什么？答 按国家标准GB383683，II类防爆电气设备根据其最高表面温度划分为6组，标志为T1T6。分组标准如下：温度组别 允许最高表面温度/ 温度组别 允许最高表面温度/T1T2T3 T4T5T6 T1-T6对应于爆炸气体混合物的引燃温度分组。4.14 如何选 用防爆型仪表？答 一般说来，可根据以下两点来选用。根据仪表安装、使用场所的危险区域来选择仪表的防爆型式：0区只能选ia型、S型（指专为0区设计的S型）；I区可能除n型以外的其他型式；2区所有防爆型式均可选；根据可能出现的可燃性气体、蒸气的传爆级别和引燃温度组别，选择仪表的防爆

39、等级和最高允许表面温度组别。可参见表8-3，该表是根据GB3836-1983归纳整理的。表8-3 可燃性气体、蒸气传爆级别、引燃温度组别举例组别级别 T1（T450） T2（450T300 T3（300T200 T4（200T135 T5（135T100 T6（100T85）II A 甲烷、乙烷、丙烷、苯乙烯、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、萘、一气化碳、苯酚、甲酚、丙酮、醋酸甲酯，醋酸，氯乙烷，氯苯，氨，乙腈，苯胺丁烷、环戊烷，丙烯，乙苯，异丙苯，甲醇，乙醇，丙醇，丁醇，甲酸甲酯，甲酸乙酯，醋酸乙酯，甲基丙烯酸甲酯，醋酸乙烯酯，二氯乙烷，氯乙烯，甲胺，二甲胺 戊烷，乙烷，庚烷，辛烷，壬烷，癸烷，环

40、已烷，松节油，石脑油，石油，汽油，燃料油，煤油，柴油，戊醇，已醇，环已醇乙醛，三甲胺 亚硝酸乙酯II B 丙炔，* ，丙烯腊，氰化氢，民用煤气 乙烯，丁二烯，环氧乙烷，环氧丙烷，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，呋喃二甲醚，丁烯醛，丙烯醛，四氢呋喃，硫化氢 乙基甲基醚，二乙醚，二柄醚，四氟乙烯 II C 氯，水煤气 乙炔 二硫化碳 硝酸乙酯说明：a、可燃性气体，蒸气的传爆级别也是电气设备的防爆级别，两者是一致的，均分为IIA、IIB、IIC三级。b、可燃性气体、蒸气的引燃温度组别与电气设备最高表面温度组别一一对应，如T4组气体，引燃温度为200T135。4.15 我国的防爆标志由哪几部分构成？分别说明其

41、含义？答 防爆标志一般由以下5个部分构成：防爆标志EX表示该设备为防爆电气设备；防爆结构形式表明该设备采用何种措施进行防爆，如d为隔爆型，p为正压型；i为本安型等；防爆设备类别分为两大类，I为煤矿井下用电设备，II为工厂用电气设备；防爆级别分为A、B、C三级，说明其防爆能力的强弱；温度组别分为T1T6六组，说明该设备的最高表面温度允许值。4.16 一台仪表的防爆标志为EXdIIBT4，请说明其含义。答 EX防爆总标志；d结构形式，隔爆型；II类别，工厂用；B防爆级别，B级T4温度组别，T4组，最高表面温度135。4.17 一聚酯电源接线箱的防爆标志为EXedIICT4，请说明其含义。答 EX防

42、爆总标志；ed结构形式，e：增安型，d：隔爆型；II类别，工厂用；C防爆级别，C级T4温度组别，T4组，最高表面温度135。4.18 一台进口气相色谱仪的防爆标志为EEXdps IIB+H2T4，请说明其含义。答 EEX欧洲共同体防爆总标志；dps该仪表采用隔爆、正压、特殊三种防爆措施；II工厂用电气设备；B防爆级别，B级+ H2也适用于H2场所（B级防爆不适用于H2，该仪表由于采取多种防爆措施，也可用于H2场所）；T4表面最高温升135。4.19 一台日本产仪表的防爆标志为JISia3Ng4，请说明其含义。答 JIS日本工业标准代号； ia本质安全防爆，ia级； 3n防爆等级为3n，防所有3

43、级爆炸性气体，相当于我国的IIC； G4温度组别，相当于我国的T4。说明 JISia3nG4为日本原采用的防爆标志，现在日本已采用IEC标准，上述防爆标志现已标示为JISEXiaIICT4。 4.20 一台进口仪表的防爆标志为Class1，Division1，GroupB、C、D，T4A，请说明其含义。答 Class11级，可燃性气体或蒸气场所；Division11区，存在或可能形成爆炸或燃烧的场所；GroupB、C、D适用于B、C、D组危险气体存在的场所；T4A最高表面温度120。上述防爆标志对应于我国的EXIIA、IIB、IICT4，可用于0区、1区危险场所。但应注意，该表不能用于乙炔场所

44、。4.21 一台进口仪表的防爆标志如下，请说明其含义。UL/FM/CSA Class1，GroupB、C、D，T5 Class3，GroupE、F，T5CENELEC EEXedIICT5答 UL美国保险高试验室； FM美国工厂联合研究会； CSA加拿大标准协会；CENELEC欧洲电工技术委员会。说明该仪表的防爆性能已经UL、FM、CSA、CENELEC测试认可。Class1，GroupB、C、D，T5 适用于NEC规定的B、C、D组可燃气体，表面温度100。Class2，GroupE、F，T5适用于NEC规定的E、F组粉尘，表面温度100。EEXedIICT5符合EN标准（EN为欧共体标准代

45、号，其防爆标准与IEC等效）、工厂用防爆仪表，增安、隔爆型，防爆等级C级，最高表面温度100。4.22 变送器输出信号的传输距离有无限定？答 现在生产的电容式变送器，供电都是24VDC，按仪表最大输出22.5mA，最小工作电压10.5VDV算，其负载电阻为600。对于隔爆变送器来说，只要导线电组和变送器带的设备电阻之和不超过600，导线的传输距离没有限定。但是对本安型变送器来说，导线的长度是有规定的。因为本安是一个系统，不单是一台本安仪表，还包括关联设备和外部配线在内。关联设备一般都是安全栅，它对导线的长度是有要求的，每种安全栅上都注有最大允许电感和最大允许电容。如果导线的分布电容和电感加上变

46、送器未经保护的电容和电感超过了规定范围，仪表系统便是不本安的了。4.23 在爆炸危险场所安装仪表时有哪些要求？答 爆炸危险场所使用的仪表、电气设备和安装材料如接线盒、分线盒、端子箱等，必须具有经本国授权机构签发的防爆合格证，安装前应检查其规格、型号是否符合设计要求，其外部应无损伤、裂纹。在爆炸危险场所也可设置正压防爆的仪表箱，内装非防爆型仪表及其他电气设备，仪表箱的通风管必须保持畅通，在送电以前，应通入箱体积5倍以上的气体进行置换。爆炸危险场所1区内的仪表配线，必须保证在万一发生接地、短路、断线等事故时，也不致形成点火源。因而电缆、电线必须穿管敷设，采用耐压防爆的金属管，穿线保护管之间以及保护

47、管与接线盒、分线箱、拉线盒之间，均应采用圆柱管螺纹连接，螺纹有效啮合部分应在56扣以上。需挠性连接时应采用防爆挠性连接管。在2区内的仪表配线，一般也应穿管，但只是为了保护电缆、电线的绝缘层不受外伤。汇线槽、电缆沟、保护管穿过不同等级的爆炸危险场所分界线时，应采取密封措施，以防止爆炸性气体从一个危险场所串入另一个危险场所。保护管与现场仪表、检测元件、电气设备、仪表箱、分线箱、接线盒、拉线盒等连接时，应在连接处0.45m以内安装隔爆密封管件，对2in以上的保护管每隔15m应设置一个密封管件。4.24 安装本质安全型仪表时，有哪些要求？答 不同系列的本质安全型仪表及安全栅等关联设备不应随便混用，必须

48、经有关部门鉴定，确认其技术性能具有兼容性后方可互相替换。本安关联设备如安全栅、电流隔离器、缓冲放大器等，应安装在安全场所一侧，并可靠接地。为防止本安系统的配线与本安关联回路、一般回路的配线间发生混触、静电感应和电磁感应而引起危险，应采用穿管敷设。本安线路和非本安线路不应共同一根电缆或保护管。两个以上不同系统的本安回路，也不应共同一根电缆（芯线分别屏蔽者除外）或共用同一根保护管（用屏蔽导线者除外）。本安线路与非本安线路在同一汇线槽、电缆沟内敷设时，应用接地的金属板或绝缘隔离，否则应分开排列，间距大于50mm，并分别固定。仪表盘内本安和非本安线路的端子板应互相分开，间距大于50mm，否则应用绝缘板

49、隔离，两类线路应分开敷设，绑扎牢固。本安线路的长度应使其分布电容和分布电感不超过仪表制造厂规定的最大允许值。本安系统的配线一般应设置蓝色标志。本安线路一般不应接地，但当需要设置信号接地基准点时则接地，此接地点应是所有本安仪表系统接地导体的单一接地点，并与电源接地系统分开。 五、仪表基础知识有关压力的一些解释：1、 大气压：地球表面上的空气柱因重力而产生的压力。它和所处的海拔高度、纬度及气象状况有关。2、 差压（压差）：两个压力之间的相对差值。3、 绝对压力：介质（液体、气体或蒸汽）所处空间的所有压力。绝对压力是相对零压力而言的压力。4、 表压力（相对压力）：如果绝对压力和大气压的差值是一个正值

50、，那么这个正值就是表压力，即表压力=绝对压力-大气压0。5、 负压（真空表压力）：和“表压力“相对应，如果绝对压力和大气压的差值是一个负值，那么这个负值就是负压力，即负压力=绝对压力-大气压0。6、 静态压力：一般理解为“不随时间变化的压力，或者是随时间变化较缓慢的压力，即在流体中不受流速影响而测得的表压力值。7、 动态压力：和“静态压力相对应，“随时间快速变化的压力，即动压是指单位体积的流体所具有的动能大小。通常用1/22计算。式中流体密度；v流体运动速度。HART协议和现场总线技术有哪些异同？HART和现场总线技术都可以实现对现场设备的状态、参数等进行远程访问。同时，两种技术都支持在一条总

51、线上连接多台设备的联网方式。HART和现场总线都采用设备描述，实现设备的互操作和综合运用。所以，它们之间有一定的相似之处。它们之间的不同有以下四点：1）现场总线采用真正的全数字通信，而HART是以FSK方式叠加在原有的420mA模拟信号上的，因此可以直接联入现有的DCS系统中而不需要重新组态；2）现场总线多采用多点连接，HART协议一般仅在做监测运用的时候才会采用多点连接方式；3）用现场总线组成的控制系统中，设备间可以直接进行通信，而不需要经过主机干预；4）现场总线设备相对HART设备而言，可以提供更多的诊断信息。所以现场总线设备适用于高速的网络控制系统中，而HART设备的优越性则体现在与现有

52、模拟系统的兼容上。智能压力/差压变送器较模拟变送器有什么优越性？智能化仪表的优越性主要有：对仪表制造过程简化调校过程、补偿传感器缺陷（如线性化、环境因素补偿等）、提高仪表性能、降低制造成本、可形成多参数复合仪表。对仪表安装调试过程简化安装调试过程（如对线、清零）、降低安装调试成本。对仪表运行过程提高测量质量、有利于进行软测量、便于仪表的维护校验和资产管理（需要系统和设备管理软件的支持）。压力/差压变送器有哪些选型原则？在压力/差压变送器的选用上主要依据：以被测介质的性质指标为准，以节约资金、便于安装和维护为参考。如被测介质为高黏度易结晶强腐蚀的场合，必须选用隔离型变送器。在选型时要考虑它的介质

53、对膜盒金属的腐蚀，一定要选好膜盒材质，变送器的膜盒材质有普通不锈钢、304不锈钢、316L不锈钢、钽膜盒材质等。在选型时要考虑被测介质的温度，如果温度高一般为200400，要选用高温型，否则硅油会产生汽化膨胀，使测量不准。在选型时要考虑设备工作压力等级，变送器的压力等级必须与应用场合相符合。从选用变送器测量范围上来说，一般变送器都具有一定的量程可调范围，最好将使用的量程范围设在它量程的1/43/4段，这样精度会有保证，对于微差压变送器来说更是重要。实践中有些应用场合（液位测量）需要对变送器的测量范围迁移，根据现场安装位置计算出测量范围和迁移量，迁移有正迁移和负迁移之分。为何变送器输出固定在20

54、.8mA？如何解决？变送器输出固定在20.8mA，表示当前主过程变量大于传感器的设定量程上限，仪表处于输出饱和状态。可以进行以下几项检查：1）检查设定的传感器量程上限或传感器极限量程是否大于或等于当前被测信号，确定所选的传感器型号和设定量程的正确性；2）检查导压管是否存在泄漏或堵塞，如果使用引压阀，检查阀门是否完全打开；3）确认引入的被测信号是稳定的输入量；如果被测量是液体，确认不存在残留气体；如果被测量事干燥气体，确认不存在液体；4）检查传感器法兰测是否存在沉淀，法兰是否有被腐蚀现象；5）如果是远传法兰型变送器，检查两个被测信号间是否存在位差，计算由位差所引起的差压是否大于传感器量程；6）检

55、查供电电源是否在12V24VDC之间；7）利用手持操作器对仪表进行自检和参数读取，检验是否智能电子部件故障或未经初始化。变送器的维护包括哪些工作？ 变送器的维护工作主要包括以下几个方面：1） 巡回检查：仪表指示情况，仪表示值有无异常；气动变送器气源压力是否正常；电动变送器电源电压是否正常；环境温度、湿度、清洁状况；仪表和工艺接口、导压管和阀门之间有无泄漏、腐蚀。2） 定期维护：定期检查零点，定期进行校验；定期进行排污、排凝、放空；定期对易堵介质的导压管进行吹扫，定期灌隔离液。3） 设备大检查：检查仪表使用质量，达到准确、灵敏，指示误差、静压误差符合要求，零位正确；仪表零部件完整无缺，无严重锈垢

56、、损坏，铭牌清晰无误，紧固件不得松动，接插件接触良好，端子接线牢固；技术资料齐全、准确、符合管理要求。 质量流量控制器的工作压差范围是个什么概念?质量流量控制器（MFC）中设置有一个气体流量调节阀门，阀门能使通过控制器的流量从零调节到测量的满量程，在工作的过程当中，控制器的入口和出口之间会产生一个气压降，即压差。MFC的工作压差范围通常为0.10.3MPa，若压差低于最低值（0.1 MPa），有可能控制达不到满量程值;若高于最高值（0.3MPa），有可能关闭时流量不能小于2%F.S。用户使用MFC时，无论用户工作的反应室是真空还是高压，应做到使MFC进出气两端的压差保持在所要求压差范围之内，并

57、且要求气压要相对稳定。电磁流量计常见故障现象有哪些?电磁流量计常见故障现象有：（1）无流量信号；（2）输出晃动；（3）零点不稳；（4）流量测量值与实际值不符；（5）输山信号超满度值5类。经常采用的检查手段或方法及其检查内容有哪些？（1）通用常规仪器检查（2）替代法 利用转换器和传感器间以及转换器内务线路板部件间的互换性，以替代法判别故障所在位置。（3）信号踪迹法 用模拟信号器替代传感器，在液体未流动条件下提供流量信号，以测试电磁流量转换器。检查首先从显示仪表工作是否正常开始，逆流量信号传送的方向进行。用模拟信号器测试转换器，以判断故障发生在转换器及其后位仪表还足在转换器的上位传感器发生的。若足

58、转换器故障，如有条件可方便地借用转换器或转换器内线路板作替代法调试；若是传感器故障需要试调换时，因必须停止运行，关闭管道系统，因涉及面广，常不易办到。特别是大口径流量传感器，试换工程量大，通常只有在作完其他各项检查，最后才下决心，卸下管道检查传感器测量管内部状况或调换。使用超声波流量计应注意哪些问题？（1）根据介质、流量及工作场地的不同，选择合适的流量计型式；（2）根据不同型式的超声波流量计以合理的方式安装换能器；（3）定期维护，经常检查流量计工作状态、显示器的连接；（4）定期校准流量计。我厂污水排放测量用的是电磁流量计，流量计安装前经过了检定，可计量数据一直和其他流量计指示的量值不一致，原因何在？极有可能是安装位置不对。若流量计装于系统的最高处，管道中的气泡会严重影响计量精度；或流量计装在流体向下流动的垂直管道上，有可能产生非满管流。建议将流量计装在系统位置较低的水平管道上或向上流动的垂直管道上，最好在系统中安装消气器或排气阀 什么是质