检测仪表分类ppt课件

1、第第1页页1.1 检测技术基础知识知识目标通过本章的学习，要求了解检测技术在我们生活、消费、科研等方面的重要性；了解测量的概念，掌握测量误差的特点；了解传感器的作用和分类；掌握自动检测系统的结构组成；了解自动检测技术的发展趋势。技能目标通过本章的学习，要求掌握误差的表达方式，能正确选择仪表进行测量，了解测量数据的分析和处理方法，熟悉传感器的基本性能指标。第第2页页在工业检测和自动控制系统中方面，为了保证生产过程能正常、高效、经济地运行，必须对生产过程的某些重要工艺参数(如温度、压力、流量等)进行实时检测与优化控制。例如陶瓷隧道窑温度、压力监测控制系统如图1-1所示；超声波探伤如图1-2所示；对

2、容器液位的检测如图1-3所示等等。第第3页页图1-1陶瓷隧道窑温度、压力 图1-2超声波探伤 图1-3容器液位的检测监测控制系统 第第4页页 1.2.1测量的概念测量是人们借助专门的技术和设备，通过实验的方法，把被测量与单位标准量进行比较，以确定出被测量是标准量的多少倍数的过程，所得的倍数就是测量值。测量过程的核心就是比较。1.2.2 测量方法实现被测量与标准量比较得出比值的方法，称为测量方法。针对不同测量任务进行具体分析以找出切实可行的测量方法，对测量工作是十分重要的。第第5页页下面介绍几种常用的分类方法。1. 按测量手续分类按测量手续不同可分为直接测量、间接测量和联立测量。（1直接测量 （

3、2间接测量 间接测量多用于科学实验中的实验室测量。（3联立测量 联立测量又叫组合测量。如果被测量有多个，而被测量又与其他量存在一定的函数关系，则可先测量这几个量，再求解函数关系组成的联立方程组，从而得到多个被测量的数值。第第6页页 例如：在研究热电阻Rt随温度变化的规律时在一定的温度范围内有下列关系式Rt=R20+20）202 式中，R20、是三个待测的量，R20是电阻在20时的数值，、是电阻的温度系数。依据此关系式，测出在t1、t2、t3三个不同测试温度时导体的电阻Rt1、Rt2、Rt3，得到联立方程组，通过求解联立方程组便可得到R20、的数值。第第7页页 2. 按测量时是否与被测对象接触分

4、类（1接触式测量 （2非接触式测量 例如用辐射式温度计测量温度，用光电转速表测量转速等。非接触测量法不干扰被测对象，既可对局部点检测，又可对整体扫描。特别是对于运动对象、腐蚀性介质及危险场合的参数检测，它更方便、安全和准确。第第8页页 3. 按被测信号的变化情况分类根据被测信号的变化情况不同分为静态测量和动态测量。（1静态测量 静态测量是测量那些不随时间变化或变化很缓慢的物理量。（2动态测量 动态测量是测量那些随时间而变化的物理量。如地震仪测量振动波形则属于动态测量。第第9页页 4. 按输出信号的性质分类根据输出信号的性质不同分为模拟式测量和数字式测量。（1模拟式测量 模拟式测量是指测量结果可

5、根据仪表指针在标尺上的定位进行连续读取的测量方式，如指针式电压表测电压。（2数字式测量 数字式测量是指以数字的形式直接给出测量结果的测量方式，如数字式万用表的测量。第第10页页自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利自动控制是指在没有人直接参与的情况下，利用外加的设备或装置称为过程控制仪表或装用外加的设备或装置称为过程控制仪表或装置），使被控对象的工作状态或参数压力、置），使被控对象的工作状态或参数压力、物位、流量、温度、物位、流量、温度、PHPH值等自动地按照预定值等自动地按照预定的规律运行。的规律运行。 回忆回忆: :什么是自动控制什么是自动控制? ?第第11页页例例: :一贮罐液位控制系

6、统。一贮罐液位控制系统。要求贮罐液位保持一定，以满足生产需要；要求贮罐液位保持一定，以满足生产需要；图中液位变送器、控制器和执行器构成了一个单回路控制系统。图中液位变送器、控制器和执行器构成了一个单回路控制系统。分析分析: :贮罐液位由液位变送器转贮罐液位由液位变送器转换成相应的标准信号送到换成相应的标准信号送到控制器，与给定值相比较，控制器，与给定值相比较，控制器按比较得到的偏差，控制器按比较得到的偏差，以一定的控制规律发出控以一定的控制规律发出控制信号，控制执行器的动制信号，控制执行器的动作，通过改变贮罐液体出作，通过改变贮罐液体出料的流量，从而使贮罐液料的流量，从而使贮罐液位保持在与给定

7、值基本相位保持在与给定值基本相等的数值上。等的数值上。第第12页页控制器控制器被控对象被控对象 变送器变送器z zx xe = x-ze = x-z- -p pq qy y干扰干扰通常安装通常安装于控制室于控制室通常安装通常安装于于 现场现场显示显示仪表仪表阀门：调节阀、电磁阀、气动蝶阀阀门：调节阀、电磁阀、气动蝶阀泵：开关泵、变频泵泵：开关泵、变频泵控制阀控制阀第第13页页过程控制系统是实现生产过程自动化的过程控制系统是实现生产过程自动化的平台平台, ,而过程控制仪表与装置是过程控制而过程控制仪表与装置是过程控制系统不可缺少的重要组成部分。系统不可缺少的重要组成部分。 关系：关系：第第14页

8、页二、过程控制仪表的发展概况二、过程控制仪表的发展概况50年代年代60年代年代70年代年代80年代年代 90年代年代21世纪至今世纪至今QDZQDZ QDZ DDZDDZ DDZ 数字式数字式智能式控制仪表智能式控制仪表 DCS系统系统 （PLC）现场总线现场总线以太网以太网第第15页页三、过程控制仪表的分类及特点三、过程控制仪表的分类及特点（一按能源形式分：（一按能源形式分： 1.气动控制仪表气动控制仪表 2.电动控制仪表电动控制仪表 3.液动控制仪表液动控制仪表 （二结构形式分：（二结构形式分： 1.基地式控制仪表基地式控制仪表 2.单元组合式控制仪表单元组合式控制仪表 3.组装式组装式综

9、合控制装置综合控制装置 4.数字化控制仪表数字化控制仪表 5.集散控制系集散控制系统统 6.现场总线控制系统。现场总线控制系统。（三按信号形式分：（三按信号形式分： 1.模拟控制仪表模拟控制仪表 2.数字控制仪表数字控制仪表 第第16页页电动控制仪表的特点：电动控制仪表的特点： 信号传送速度快、传送距离远、易于与计算机信号传送速度快、传送距离远、易于与计算机联用。联用。 气动控制仪表的特点：气动控制仪表的特点： 结构简单、性能稳定、安全防爆、易于维修。结构简单、性能稳定、安全防爆、易于维修。第第17页页1.基地式控制仪表基地式控制仪表 以指示、记录仪表为主体，附加某些控制机构。以指示、记录仪表

10、为主体，附加某些控制机构。2.单元组合控制仪表单元组合控制仪表 电动单元组合仪表：电动单元组合仪表： DDZ型型 ；DDZ型型 ；DDZ型型电源：电源：220V AC ；24V DC ；电信号：电流电信号：电流010mA DC ； 420mA DC； Vo：15V DC气动单元组合仪表：气源：气动单元组合仪表：气源：140 kPa；气信号：气信号：20100 kPa第第18页页3. 组装式控制仪表组装式控制仪表 一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。一种功能分离、结构组件化的成套仪表装置。工程实际中已很少使用。工程实际中已很少使用。4 .数字控制仪表数字控制仪表 以数字计算机为核心的数字控制

11、仪表。其外以数字计算机为核心的数字控制仪表。其外形结构、面板布置保留了模拟式仪表的一些特征，形结构、面板布置保留了模拟式仪表的一些特征，但其运算、控制功能更为丰富，通过组态可完成但其运算、控制功能更为丰富，通过组态可完成各种运算处理和复杂控制。可和计算机配合使用，各种运算处理和复杂控制。可和计算机配合使用，以构成不同规模的分级控制系统。以构成不同规模的分级控制系统。第第19页页5.集散型控制系统集散型控制系统 将集中一台计算机完成的任务分派给各个微将集中一台计算机完成的任务分派给各个微型过程控制计算机，再配上数字总线以及上一级过型过程控制计算机，再配上数字总线以及上一级过程控制计算机，组成各种

12、各样的、能适应于不同过程控制计算机，组成各种各样的、能适应于不同过程的积木式分级分布计算机控制系统。实现了程的积木式分级分布计算机控制系统。实现了“控控制分散或制分散或“危险分散危险分散”，管理高度集中。，管理高度集中。6.现场总线控制系统现场总线控制系统 是计算机网络技术、通信技术、控制技术和是计算机网络技术、通信技术、控制技术和现代仪器仪表技术的最新发展成果。它将具有数字现代仪器仪表技术的最新发展成果。它将具有数字通信能力的现场智能仪表连成网络系统，并同上一通信能力的现场智能仪表连成网络系统，并同上一层监控级、管理级联系起来成为全分布式的新型控层监控级、管理级联系起来成为全分布式的新型控制

13、网络。制网络。第第20页页（三按信号类型分：（三按信号类型分：模拟式控制仪表模拟式控制仪表 传输信号通常为连续变化的模拟量。这传输信号通常为连续变化的模拟量。这类仪表线路较简单，操作方便，价格较低使类仪表线路较简单，操作方便，价格较低使用上均有较成熟的经验。用上均有较成熟的经验。数字式控制仪表数字式控制仪表 传输信号通常为断续变化的数字量。这传输信号通常为断续变化的数字量。这些仪表和装置是以微型计算机为核心，其功些仪表和装置是以微型计算机为核心，其功能完善，性能优越，它能解决模拟式仪表难能完善，性能优越，它能解决模拟式仪表难以解决的问题，满足现代化生产过程的高质以解决的问题，满足现代化生产过程

14、的高质量控制要求。量控制要求。第第21页页压力压力变送器变送器压力压力变送器变送器常用的控制仪表及装置常用的控制仪表及装置 第第22页页测量膜合测量膜合差压差压变送器变送器双法兰差压送器双法兰差压送器第第23页页无纸无纸记录仪记录仪第第24页页测量精测量精确值确值Better Control可编程可编程调节器调节器输出精输出精确值确值输出百输出百分值分值测量百测量百分值分值第第25页页 气动阀门气动阀门定位器定位器气动执气动执行机构行机构电动执电动执行机构行机构第第26页页直通单、直通单、双座控双座控制阀制阀直通单、直通单、双座控双座控制阀制阀第第27页页闸阀闸阀球阀球阀三通阀三通阀蝶阀蝶阀角

15、阀角阀第第28页页计算机控制系统的发展过程计算机控制系统的发展过程 DDC控制控制始于始于50末期末期实质：用一台计算机取实质：用一台计算机取代一组模拟调节器，构代一组模拟调节器，构成闭环控制回路成闭环控制回路特点：具有里程碑意义特点：具有里程碑意义问题：价格、性能问题：价格、性能集中型计集中型计算机控制算机控制实质：一台计算机取代实质：一台计算机取代尽可能多的模拟调节器尽可能多的模拟调节器特点：控制集中特点：控制集中 信息集中信息集中 危险集中危险集中问题：性能问题：性能DCS控制控制始于始于70年代年代实质：采用过程控制实质：采用过程控制过程管理生产管理等过程管理生产管理等多层结构多层结构

16、特点：控制分散特点：控制分散 信息集中信息集中半数字，半分散半数字，半分散FCS实质：支持双向、多节点、实质：支持双向、多节点、总线式的全数字通讯，将全总线式的全数字通讯，将全厂最基础的现场级仪表和装厂最基础的现场级仪表和装置均通过现场总线连接起来置均通过现场总线连接起来特点：把控制任务下移到智特点：把控制任务下移到智能现场设备，全分散控制能现场设备，全分散控制分布式分布式IO DCS现场信号根据传输距离或功能现场信号根据传输距离或功能不同连接到现场不同连接到现场I/O设备上，各设备上，各现场现场I/O设备与控制站间通过网设备与控制站间通过网络现场总线连接。络现场总线连接。过渡型结构过渡型结构

17、第第29页页 直接数字量控制直接数字量控制过程控制计算机过程控制计算机SPAI、DIAO、DO 检测仪表 执行器 被控过程对象）第第30页页集中型计算机控制系统集中型计算机控制系统外设外设过程控制计算机过程控制计算机AIDIAODO 被控过程对象）被控过程对象）被控变量被控变量操作变量操作变量输入子系统输入子系统输出子系统输出子系统优越性：优越性： 从表面上看从表面上看信息集中，集中型计算机控制可以实现各种信息集中，集中型计算机控制可以实现各种更复杂控制功能；便于实现优化控制和优化生产。更复杂控制功能；便于实现优化控制和优化生产。问问 题：由于当时计算机总体性能低，容量小，容易出现负荷过载，控

18、题：由于当时计算机总体性能低，容量小，容易出现负荷过载，控制集中直接导致危险集中，高度集中使系统变得十分制集中直接导致危险集中，高度集中使系统变得十分“脆弱脆弱”。第第31页页 集散控制系统集散控制系统 DCS根本特征根本特征: :控制的分散性和管理的集中性控制的分散性和管理的集中性第第32页页 控制层网络控制层网络管理层网络管理层网络远程节点远程节点Web服务器服务器Internet 现场设备层现场设备层 操作站操作站 工程师站工程师站DCSDCS的物理层次示意的物理层次示意第第33页页现场总线控制系统FCS）第第34页页是连接智能现场装置和自动化系统的数字式、双向传输、是连接智能现场装置和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络。多分支结构的通信网络。 支持双向、多节点、总线式的全数字通讯支持双向、多节点、总线式的全数字通讯双向数据通信能力避免了反复进行双向数据通信能力避免了反复进行A/