过程控制系统与自动化仪表潘永湘第一章绪论

过程控制与自动化仪表

范晶晶TEL明：指定教材：

《过程控制与自动化仪表》潘永湘

机械工业出版社

第2版。参考书：《过程控制与自动化仪表》张井岗

北京大

学出版社

第1版。考试方式：试卷

p3

本章要点1）掌握过程控制的定义、要求和任务，了解过程控制的发展状况；2）掌握过程控制系统的组成、特点、类型及其性能指标；3）了解过程控制系统设计步骤和仪表的类型与发展；4）掌握仪表的信号制及防爆系统的构成。第一章绪论

p4第一章绪论

过程控制概述

过程控制泛指石油、化工、电力、冶金、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，其被控量通常为压力、液位、流量、温度、PH值等过程变量，是自动化技术的重要组成部分。

作用：在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术可实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护环境卫生等方面起着越来越大的作用。

p5一、过程控制概述系统由被控过程和检测控制仪表组成过程控制采用各种检测仪表、控制仪表和计算机等自动化工具，对整个生产过程进行自动检测、自动监督和自动控制。检测仪表把工艺参数电信号或气信号，反映生产过程状况；控制仪表接受检测信号对过程进行控制。被控过程的多样性生产规模不同、工艺要求各异、产品品种多样导致过程的结构形、动态特性多样。通常被控过程属于多变量、大惯性、大时延、多变量特征，还有非线性与时变特性。（锅炉、热交换器、精馏塔）控制方案的多样性被控对象复杂导致控制方案多样性。单\多变量控制系统、常规仪表控制\计算机集散控制系统、提高控制品质的和实现特定要求的控制系统。单回路、串级、前馈、比值、均匀、分程、选择性、大时延、多变量系统，还有先进过程控制系统(自适应、预测、补偿、智能、非线性控制等)。过程控制的特点p6一、过程控制概述过程控制的控制过程多属慢过程，而又多半属参量控制 被控过程具有大惯性、大时延(滞后)等特点。主要对表征其生产过程的温度、压力、流量、液位、成分、PH等过程参量进行自动检测和自动控制。（石油、化工、冶金、电力、轻工、制药）定值控制是过程控制的一种主要控制形式 设定值恒定或在很小的范围内变化。 控制目的：如何减小或消除外界扰动对被控量的影响，使被控量能控制在给定值上，使生产稳定。过程控制的特点p7一、过程控制概述安全性

针对易燃易爆特点设计；参数越线报警、链锁保护；故障诊断，容错控制。稳定性 抑制外界干扰，保证正常运行。经济性 降低成本提高效率。掌握工艺流程和被控对象静态、动态特性，运用控制理论和一定的技术手段（计算机、自动化仪表）设及合理系统。过程控制的要求与任务p8一、过程控制概述过程控制的功能结构◆

测量变送与执行测量变送装置与执行装置实现◆操作安全与环保保证生产安全、满足环保要求的设备（独立运行）◆常规与高级控制实现对过程参数的控制，满足控制要求。◆实时优化实现最优操作工况（时间，成本，设备损耗）而设计的方案◆决策与计划调度对整个过程进行合理计划调度和正确决策，使企业利益最大化。p9过程控制发展概况●20世纪40年代前后(手工阶段)：手工操作状态，凭经验人工控制生产过程，劳动生产率很低。●20世纪50年代前后(仪表化与局部自动化阶段)：过程控制发展的第一个阶段，实现了仪表化和局部自动化。 主要特点：检测和控制仪表-----采用基地式仪表和部分单元组合仪表(多数是气动仪表)； 过程控制系统结构------单输入、单输出系统； 被控参数------温度、压力、流量和液位参数； 控制目的------保持这些参数的稳定，消除或者减少对生产过程的主要扰动； 理论-----频率法和根轨迹法的经典控制理论，解决单输入单输出的定值控制系统的分析和综合问题。p10过程控制发展概况●20世纪60年代(综合自动化阶段)：检测和控制仪表-----采用单元组合仪表(气动、电动)和组装仪表，计算机控制系统的应用，实现直接数字控制(DDC)和设定值控制(SPC)；过程控制系统结构------多变量系统，各种复杂控制系统，如串级、比值、均匀控制、前馈、选择性控制系统。控制目的------提高控制质量或实现特殊要求。理论-----除经典控制理论，现代控制理论开始应用。前馈控制-----按扰动来控制，在扰动可测的情况下，可以地提高控制质量。选择性控制-----在生产过程遇到不正常工况或被控量达到安全极限事，自动实现的保护性控制。p11过程控制发展概况●20世纪70年代以来(全盘自动化阶段)：发展到现代过程控制的新阶段，这是过程控制发展的第三个阶段。主要特点：检测和控制仪表-----新型仪表、智能化仪表、微型计算机；过程控制系统结构-------由单→多变量系统，由PID控制规律→特殊控制规律，由定值控制→最优控制、自适应控制，由仪表控制系统→智能化计算机分布式控制系统；理论-----现代控制理论应用到过程控制领域，如状态空间分析，系统辨识与状态估计，最优滤波与预测。集中型计算机控制系统集散控制系统DCSFCS现场总线控制系统｛全盘自动化阶段p12集中型计算机控制系统初衷：由于当时的计算机体积庞大，价格非常昂贵，为了使计算机控制能与常规仪表控制相竞争，企图用一台计算机来控制尽可能多的控制回路。外设过程控制计算机AIDIAODO

被控过程（对象）被控变量操作变量…………}{输入子系统输出子系统优越性：

从表面上看——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。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，控制集中直接导致危险集中，高度集中使系统变得十分“脆弱”。p13

集散控制系统DCS●

80年代---集散控制系统(DCS)集散控制系统是集计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示技术为一体的装置。系统在结构上是分散的(生产过程是分散系统)，但过程控制的监视、管理是集中的。优点：将计算机分布到车间或装置。使系统的危险分散，提高系统的可靠性，方便灵活地实现各种新型的控制规律与算法，实现最佳管理。控制分散

管理集中p14过程控制发展概况集散控制系统的结构组成：过程输入-输出接口：又叫数据采集站，数据采集与预处理，对实时数据进一步的加工，操作站的显示与打印。过程控制单元：又称基本控制器，是集散控制系统的核心。不同的集散控制系统其差别较大。高速数据通路：实现集散控制系统各处理机之间数据传送。管理(上位)计算机：进行集中管理与最佳控制，实现信息-控制-管理一体化。CRT操作站：是集散控制系统的人-机接口装置。执行监控操作、系统组态、编程、动态流程图显示以及部分生产管理。○p15

控制层网络管理层网络远程节点Web服务器

现场设备层

操作站

工程师站DCS的物理层次示意p16过程控制发展概况●90年代以来现场总线控制系统FCS(fieldbuscontrolsystem)

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制网络。计算机集成过程控制CIPS

(compututerintergratedprocesssystem)

以企业整体优化为目标（市场营销、生产计划调度、原材料选择、产品分配、成本管理、工艺过程控制与优化），以计算机和网络为主要技术实现管理与控制一体化。p6p17定义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。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A/D、D/A的转换·把控制任务下移到现场设备，以实现测量控制一体化

全分散

本质特点评价·已成为全世界范围自动化技术发展的热点·涉及整个自动化和仪表的工业“革命”

FCS现场总线控制系统p18现场总线控制系统（FCS）FCS系统把控制功能彻底下放到现场，依靠现场智能仪表便可实现生产过程的检测、控制。p19现场总线式变送器现场总线式阀门定位器安全防爆工业以太网安全防爆总线非安全防爆总线p20控制室控制台流程图p21仪表盘操作员站p22操作员站CRT工业流程图p23

核电厂

p24新疆炼油厂

p25武钢

p26哈尔滨伊兰煤气

p27哈尔滨伊兰煤气p28污水处理厂p29哈尔滨第三水厂

p30扬子石化p31扬子石化p32扬子石化

p33兰州石化

p34兰州石化p35自来水厂控制柜p36控制柜触摸显示屏p37控制柜内部p38控制柜内PLCp39过程控制实验室p40例1:一贮罐液位控制系统。要求贮罐液位保持一定，以满足生产需要；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:贮罐液位由液位变送器转换成相应的标准信号送到控制器，与给定值相比较，控制器按比较得到的偏差，以一定的控制规律发出控制信号，控制执行器的动作，通过改变贮罐液体出料的流量，从而使贮罐液位保持在与给定值基本相等的数值上。过程控制系统组成p41控制器被控对象变送器zxe=x-z-uqy干扰温度（压力、液位、流量）变送器、在线成分分析仪（通常输出：4~20mA、1～5V等标准信号）液位开关、料位开关、接近开关(通常输出on/off信号)传感器（Pt100、热电偶……）……通常安装于控制室通常安装于现场显示仪表基本环节：被控对象、检测仪表、控制器、执行器（显示仪表根据需要可选）阀门：调节阀、电磁阀、气动阀…泵：开关泵、变频泵控制阀过程控制系统组成p42过程控制系统的组成电厂锅炉过热蒸汽温度控制流程图气鼓产生饱和蒸汽，经减温器到过热器产生过热蒸汽。图中温度变送器、控制器和执行器构成了一个单回路控制系统。1热电阻，2变送器，3调节器，4调节阀例2:电厂锅炉过热蒸汽温度控制系统。要求过热蒸汽温度约460度。

p43过程控制的组成过程控制系统一般性框图被控参数（亦称系统输出）y(t)：被控过程内要求保持稳定的工艺参数；控制参数（亦称操作变量控制介质）q(t)：使被控参数保持期望值的物料量或能量；干扰量f(t)：作用于被控过程并引起被控参数变化的各种因数；设定值r(t)：与被控参数相对应的设定值；反馈值z(t)：被控参数经测量变送后的实际测量值；偏差e(t)：设定值与反馈值之差；控制作用u(t)：控制器的输出值。p44过程控制的分类按系统的结构特点分类：◆反馈控制，前馈控制系统，复合控制系统反馈控制系统-----反馈控制系统是根据系统被控量与给定位的偏差进行工作的，最后达到消除或减小偏差的目的，偏差值是控制的依据。又称闭环控制系统。是过程控制系统中最基本的一种。前面的液位控制系统，就是一反馈控制系统。当系统复杂时可采用多回路反馈控制系统。p45前馈控制系统-----直接根据扰动量的大小进行工作的，扰动是控制的依据。不构成闭合回路，故也称为开环控制系统。由于前馈控制是一种开环控制，无法检查控制的效果，所以在实际生产过程中是不能单独应用的。

过程控制系统的分类p46前馈—反馈控制系统(复合控制系统)

前馈开环控制的主要优点：能针对主要扰动迅速及时克服对被控量的影响。反馈控制的主要优点：克服其他扰动，使系统在稳态时能准确地使被控量控制在给定值上。构成的前馈—反馈控制系统可以提高控制质量。

过程控制系统的分类p47过程控制的分类按系统的设定值不同分为：◆定值控制-----系统被控量(温度、压力、流量、液位、成分等)的给定值保持在某一定值(或在某一很小范围内不变)中。例如前述的例子就是定值控制系统。系统的输入信号是扰动信号。◆随动控制系统-----被控量的给定值随时间任意地变化的控制系统。作用：克服一切扰动，使被控量及时跟踪给定值变化。例如在加热炉燃烧过程控制，控制系统就要使空气量跟随燃料的变化自动控制空气量的大小从而保证达到最佳燃烧。◆程序（顺序）控制系统-----被控量的给定值是按预定的时间程序而变化的。控制的目的：使被控量按规定的程序自动变化。例如机械工业中的退火炉的温度控制系统。p48过程控制系统的性能指标当被控对象受到干扰、被控变量发生变化时，控制系统抵制干扰、纠正被控变量的过程，反映了控制系统的优劣。为此，要有评价控制系统的性能指标。控制系统的性能指标是根据工艺对控制的要求来制定的，概括为稳定性、准确性和快速性。t0yp49稳态与动态

1、稳态—把被控变量不随时间变化的平衡状态称为系统的稳态（静态）。当自动控制系统的输入和输出均恒定不变时，系统就处于一种相对稳定的平衡状态，系统的各个环节也都处于稳定状态，但生产还在进行，物料和能量仍然有进有出，只是平稳进行没有改变就是了。

静态特性—静态时系统各环节的输入输出关系。

静态静态动态ty过程控制系统的性能指标p50静态静态动态ty2、动态—把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态。即控制系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过渡过程。当干扰破坏了系统的平衡时，被控变量就会发生变化，而控制器、控制阀等自动化装置就要产生控制作用来使系统恢复平衡。动态特性—在动态过程中系统各环节的输入输出变化关系。过程控制系统的性能指标p51控制系统的过渡过程控制系统的输入变化后，系统从原来的平衡状态，经过动态过程到达新的平衡状态的动态历程称为系统的过渡过程。系统的过渡响应受内部和外部两种因素的影响。给定值被控量干扰f

控制器

传感器执行器被控对象

+e实测值－过程控制系统的性能指标p521、内部因素：系统特性系统的特性是由系统中各环节的特性和系统的结构所决定的。

2、外部因素：输入信号在系统特性一定的情况下，被控变量随时间的变化规律取决于系统的输入信号。生产中，出现的干扰信号是随机的。但在分析和设计控制系统时，为了充分体现系统的特性和分析方便，常选择一些特定的输入信号，其中常用的是阶跃信号和正弦信号。过程控制系统的性能指标p53

阶跃信号的输入突然，对被控变量的影响也最大。如果一个控制系统能够有效地克服这种干扰，那么对其它比较缓和的干扰也能很好地克服。阶跃信号的形式简单，容易实现，便于分析、实验和计算。故更多使用阶跃信号。如图，输入信号在t=0时，阶跃上升幅度为A，其后保持。表达为

f(t)=

A(t

)Atf（t）过程控制系统的性能指标p54

在阶跃输入的扰动作用下，定值控制系统过渡过程有四种形式：①单调衰减过程被控变量在给定值的一侧作单调变化，最后稳定在某一数值上。②振荡衰减过程被控变量上下波动，但幅度逐渐减少，最后稳定在某一数值上。①t0θa②0θa过程控制系统的性能指标p55③等幅振荡过程被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。④振荡发散过程被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，离给定值越来越远。④t0θa③θa0t过程控制系统的性能指标p56过渡过程的分类

（1）稳定的过渡过程单调过程和衰减振荡过程是稳定的过渡过程。被控变量经过一段时间后，逐渐趋向原来的或新的平衡状态。衰减振荡过程的过渡过程较短，经常采用。单调过程的过渡过程较慢，被控变量长时间地偏离给定值，一般不采用，只是在生产上不允许被控变量有波动的情况下才采用。过程控制系统的性能指标p57（2）不稳定过渡过程发散振荡过程中，被控变量不但不能达到平衡状态，而且逐渐远离给定值，它将导致被控变量超越工艺允许范围，这是生产上所不允许的。（3）临界过渡过程处于稳定与不稳定之间，一般也认为是不稳定过程，生产上一般不采用。只是某些控制要求不高的场合，如位式控制时，只能达到这种效果。过程控制系统的性能指标p58

控制系统的性能指标对控制系统的性能评价，是根据工艺对控制过程和结果的要求来衡量的。控制系统的过渡过程曲线是评价控制系统品质的样本。最典型的控制性能测试是给系统输入一个阶跃信号，观察其阶跃响应的品质。阶跃响应分给定阶跃响应和干扰阶跃响应两类。其阶跃响应曲线有所不同，但反映的控制系统的性能指标是一致的。过程控制系统的性能指标p59干扰阶跃响应和给定阶跃响应的区别：给定值被控变量干扰f

控制器

传感器执行器被控对象+e实测值－干扰阶跃响应t0y过程控制系统的性能指标p60给定值被控变量干扰f

控制器

传感器执行器被控对象+e实测值－给定阶跃响应0typ61系统阶跃响应的单项性能指标单项性能指标包含了对控制系统的稳定性、准确性和快速性三方面的评价。

控制性能指标有单项指标和综合指标两类单项性能指标以控制系统被控参数过渡过程的单项特征量作为性能指标，而偏差积分性能指标则是一种综合性指标。由于在多数情况下，都希望得到衰减振荡过程，所以以衰减振荡的过渡过程形式为例，讨论控制系统的品质指标。p62过程控制系统的性能指标单项时域性能指标:(1)衰减比n（衰减率φ）两个相邻的同向波峰值之比，衡量系统过渡过程稳定性的一个动态指标，反映了振荡的衰减程度。衰减率定义为一个周期后波动幅度衰减的程度:

为了保证系统有一定稳定裕度，衰减比一般为为4：1—10：1时，则衰减率为0.75—0.9。p63最大动态偏差是控制系统动态准确性指标。(2)最大动态偏差A和超调量σ

最大动态偏差表示系统瞬间偏离给定值的最大程度。即:A=ymax-r

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTtA过程控制系统的性能指标p64

有时也采用超调量σ来表示被控参数偏离设定值的程度，σ的定义是最大动态偏差与最终稳态值y(∞)之比。即闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标二阶系统：p653）余差C

过渡过程结束后，被控参数的稳态值y(∞)与设定值之间的残余偏差叫做余差，也称静差。是衡量控制系统稳态准确性的指标。C=

y(∞)-r

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标p664）调节时间Ts和振荡频率ω

Ts是指从过渡过程开始到过渡过程结束所需的时间。当被控参数与稳态值间的偏差进入稳态值的±5%（或±2%）范围内，就认为过渡过程结束。图1.3闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3y(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标p67调节时间和振荡频率是衡量控制系统快速性的指标。过渡过程中相邻两同向波峰（或波谷）之间的时间间隔叫振荡周期T

，其倒数称为振荡频率

f=1/T

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3y(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标p68

另外还有峰值时间Tp（又称上升时间），是指过渡过程开始，至被控参数到达第一个波峰所需要的时间。也是衡量控制系统快速性的指标。图1.3闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标p69[例]

某换热器的温度控制系统给定值为200℃。

在阶跃干扰作用下的过渡过程曲线如图所示。试求最大偏差、余差、衰减比、振荡周期和过渡时间。

解：最大偏差A=230-200=30℃余差C=205-200=5℃衰减比n=y1:y3=25:5=5:1过程控制系统的性能指标p70振荡周期

T

=20–5=15

（min）设被控变量进入稳态值的土2％，就认为过渡过程结束，则误差区域=205×（±2％）＝±4.1℃在新稳态值（205℃）两侧以宽度为±4.1℃画一区域（阴影线）。曲线进入时间点Ts=22min过程控制系统的性能指标p71小结稳定性

衰减比n=4:1~10:1最佳

准确性

余差C小好最大偏差A

小好快速性

过渡时间Ts短好

振荡周期T短好各品质指标之间既有联系、又有矛盾。例如，过分减小最大偏差，会使过渡时间变长。因此，应根据具体工艺情况分清主次，对生产过程有决定性意义的主要品质指标应优先予以保证。过程控制系统的性能指标p722.系统阶跃响应的综合性能指标——偏差积分单项指标虽然清晰明了，但如何统筹考虑比较困难。而偏差幅度和偏差存在的时间都与偏差积分有关，因此用偏差积分一个指标，就可以全面反映控制系统的品质。闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标p73tyrCy(∞)yrCy(∞)t偏差积分的原始定义：IE=∫e(t)dt∞0偏差的定义存在分歧：

e(t)=y(t)-y(∞)

不能表达余差

e(t)=y(t)-y(r)

如有余差则积分无穷大过程控制系统的性能指标p74偏差积分指标有以下几种形式：①偏差积分IE（IntegralofError）

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt缺点：不能保证系统是衰减振荡。过程控制系统的性能指标p75②绝对偏差积分IAE

（IntegralAbsolutevalueofError）

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt

排除了正负偏差抵消的可能,但是对最大值不敏感。过程控制系统的性能指标p76

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt

③平方偏差积分ISE（IntegralofSquaredError）能体现误差正负，对大偏差敏感，但对时间不敏感。过程控制系统的性能指标p77④时间与绝对偏差乘积积分ITAE（IntegralofTimemultipliedbytheAbsolutevalueofError）

对调节时间敏感

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标p78⑤时间与绝对偏差平方乘积积分ITSE抑制过渡过程大偏差和过渡过程时间过长

闭环控制系统对设定值的阶跃扰动的响应曲线yry1y3Cy(∞)TpTSTt过程控制系统的性能指标p79过程控制系统设计概述设计步骤：1.确定控制目标

1）热油出口温度稳定；

2）出口温度与烟道气含氧量稳定；

3）温度稳定与热效率最高。2.选择被控参数

直接参数（油出口温度、烟道气含氧量、燃油压力）间接参数（热效率）3选择控制量

燃料油流量还是冷油流量→出口温度

挡板开度还是送风挡板→含氧量加热炉过程控制系统冷p4p804.确定控制方案

控制精度和干扰决定→系统的简单与复杂。温度、效率、含氧量等多于一个要求→多输入/多输出。如果温度、含氧量定值控制，还要求效率→最优控制。5.选择控制策略

多数采用→PID；复杂过程→高级过程控制6.选择执行器

气动与电动，执行器特性与过程特性匹配。7.设计报警与联锁保护系统

高、低限值；加热炉停车程序：停燃油泵→关燃油阀→停引风机→切断热油阀8.工程化设计设计图样资料和文件资料→表达设计思想→主管部门审批→施工单位。9.系统投运、调试和整定参数过程控制系统设计概述冷p81二、自动化仪表概述

自动化仪表（AutomationInstrumentation）：用于过程自动化的仪器或设备。

过程控制系统是实现生产过程自动化的平台,而自动化仪表与装置是过程控制系统不可缺少的重要组成部分。

调节阀传感器变送器执行器控制器自动化仪表被控过程自动化仪表在自动控制系统中的位置和划分范围p82过程控制仪表的分类及特点（一）按安装场地分

1.现场仪表（一次仪表）2.控制室仪表（二次仪表）

（二）按能源形式分：

1.气动控制仪表2.电动控制仪表3.液动控制仪表（少）（三）按信号形式分：

1.模拟控制仪表2.数字控制仪表（四）结构形式分：

1.基地式控制仪表2.单元组合式控制仪表3.组装式综合控制装置4.集中计算机控制仪表5.集散控制仪表6.现场总线控制仪表。p83按能源形式分电动控制仪表：优点：

①信号快速，远距离传输

②易于实现复杂规律的信号处理

③易于与其它装置相连

④供电用电方便无需空压机和油泵、水泵

缺点：①不天然防爆②易受电磁干扰③功率不易大

近年的电动仪表多采用了安全防爆措施，应用更加广泛。

气动控制仪表：以压缩空气为能源。优点：结构简单，性能稳定，可靠性高，易于维修天然防爆。缺点：气动信号传输速度极限=声速340m/s，体积庞大。液动仪表

：以高压油和高压水为能源

优点：工作可靠，结构简单，功率大，防爆

缺点：速度传送慢p84按信号类型分类模拟式控制仪表是传统的仪表，传输信号通常为连续变化的模拟量。如电流、电压、气压等。这类仪表的电动量以模拟电子元件为组成元件。运算放大器是信息处理的核心部件。这类仪表线路较简单，操作方便，价格较低，使用上均有较成熟的经验。数字式控制仪表以微处理器为核心，传输信号为断续变化的数字量，0-1变化。由于有微处理器的存在，任何复杂的信息处理都易实现，硬件不变，软件千变万化，这类仪表的特色就是高度集成、丰富的功能，易于网络互联。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量控制要求。p85结构形式分类1.基地式控制仪表

安装在现场，集检测、指示、控制于一身。

特点：一般结构比较简单、价格便宜．它不仅能对某些工艺变量进行指示或记录，而已还具有控制功能，因此它比较适用于单变量的就地控制系统。2.单元组合控制仪表单元组合式仪表是根据控制系统各组成环节的不同功能和使用要求制成的模块化仪表。将整套仪表划分成能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一信号进行联系。使用时可根据控制系统的需要，对各单元进行选择和组合，从而构成多种多样的、复杂程度各异的自动检测和控制系统。常用电动单元组合仪表(DDZ型)和气动单元组合仪表(QDZ型)。特点：使用灵活，通用性强，同时，使用、维护更作也很方便。它适用于各种企业的自动控制。单元组合仪表分为：变送单元、给定单元、控制单元、执行单元、转换单元、运算单元、显示单元和辅助单元。p86结构形式分类2.单元组合控制仪表变送单元：把各种被测量（温度、压力、流量、液位）变换成标准信号。控制单元：将测量信号和设定信号之差运算后去控制执行单元。执行单元：按照控制信号或手动信号去改变控制量大小。转换单元：实现不同物理信号到标准信号转换，不同标准之间转换。运算单元：信号加减乘除，信号补偿。给定单元：输出被控量的设定值。显示单元：参数指示、报警、记录。辅助单元：特殊需要的（操作器、限幅器、安全防爆栅）。p873.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。工程实际中已很少使用。4.集中计算机控制仪表

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，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，以构成不同规模的分级控制系统。测量变送与执行单元采用模拟仪表调节单元采用数字仪表。结构形式分类QDZⅠQDZⅡQDZⅢDDZⅠDDZⅡDDZⅢ单元组合式仪表发展阶段｛p885.集散型控制仪表

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，再配上数据总线以及上一级过程控制计算机，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“控制分散”或“危险分散”，管理高度集中。测量变送与执行单元采用模拟仪表，调节单元采用数字仪表。6.现场总线控制仪表

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制网络。采用全数字化、双向传输、多分支的通信网络。通信协议规范化、标准化、公开化，使各种控制系统通过总线实现互联、互换和互操作。结构形式分类p89压力变送器压力变送器90自动化仪表的信号制模拟仪表的信号制：在成套