仪器仪表与自动化控制系统培训讲义课件

仪器仪表与自动化控制系统培训讲义课件欢迎来到仪器仪表与自动化控制系统培训课程。我们将深入探讨仪器仪表的基本原理、应用及自动化控制系统的构成和操作。通过案例分析和实践演练，掌握相关技能，为工业自动化发展贡献力量。课程目标了解仪器仪表掌握仪器仪表的基本知识，并能识别和使用常见的仪器仪表。掌握自动化控制系统理解自动化控制系统的原理和结构，能识别和使用常见的控制元件和设备。熟悉相关技术掌握常见的自动化控制技术，如PID控制、现场总线技术、SCADA系统、DCS系统、PLC技术。提高实践能力通过实操演练，提升对仪器仪表和自动化控制系统操作的熟练度。仪器仪表的定义和分类定义仪器仪表是指用于测量、显示和控制物理量的仪器，是工业自动化控制系统中的重要组成部分。分类按测量量分类：温度、压力、流量、液位、成分、速度、重量等。按测量原理分类：电气、机械、光学、化学等。按用途分类：过程控制、测试测量、科研教学等。常见仪器仪表的原理和应用温度测量热电偶、热电阻、温度计、红外测温仪等。用于测量温度，应用于化工、冶金、电力等领域。压力测量压力表、压力变送器、差压计等。用于测量压力，应用于化工、石油、航空等领域。流量测量流量计、涡街流量计、电磁流量计等。用于测量流体的流量，应用于水利、石油、化工等领域。液位测量液位计、浮球液位计、超声波液位计等。用于测量液体的液位，应用于水处理、化工、电力等领域。测量基础知识准确度测量值与真实值之间的接近程度。精密度多次测量结果之间的接近程度。重复性在相同条件下，多次测量结果之间的偏差。线性度测量值与被测量的线性关系的程度。温度测量常用仪表热电偶基于两种不同金属的热电效应，测量温度变化产生的热电势。热电阻基于金属电阻随温度变化的特性，测量电阻变化反映温度变化。压力测量常用仪表1压力表利用弹性元件的形变，直接显示压力值。2压力变送器将压力信号转换为电信号输出，方便远距离传输和处理。3差压计测量两个压力之间的差值，用于流量测量等应用。流量测量常用仪表1涡街流量计利用流体通过涡街产生的涡流频率来测量流量。2电磁流量计基于法拉第电磁感应定律，测量流体在磁场中产生的感应电动势来测量流量。3旋进式流量计利用旋进式叶轮转速与流量之间的关系测量流量。液位测量常用仪表1浮球液位计利用浮球在液面上的浮动位置来指示液位。2超声波液位计利用超声波在液体中的传播时间来测量液位。3电容式液位计利用液体介电常数的差异，测量电容变化来指示液位。分析测量常用仪表pH计用于测量溶液的酸碱度。电导率仪用于测量溶液的电导率。气相色谱仪用于分析气体混合物中不同成分的含量。自动化控制系统组成常用执行机构电动执行机构利用电机驱动，控制阀门的开闭或调节。气动执行机构利用压缩空气驱动，控制阀门的开闭或调节。液压执行机构利用液压油驱动，控制阀门的开闭或调节。常用控制阀门1截止阀用于截断或接通流体管道。2闸阀用于截断或接通管道，适用于大口径管道。3球阀用于截断或接通管道，结构紧凑，操作方便。4蝶阀用于截断或接通管道，适用于大口径管道。5调节阀用于调节流体流量，实现自动控制。传感器介绍温度传感器将温度变化转换为电信号输出。压力传感器将压力变化转换为电信号输出。流量传感器将流量变化转换为电信号输出。液位传感器将液位变化转换为电信号输出。PID控制算法原理比例控制控制输出与偏差成正比，使输出快速变化。积分控制消除偏差累积，使系统达到稳定状态。微分控制抑制偏差变化率，提高系统稳定性。组态软件功能和使用数据采集采集来自传感器和仪表的数据。数据处理对采集到的数据进行处理和分析。控制指令生成控制指令控制执行机构。现场总线技术概述概念将多个智能仪表和设备连接在一起的通信网络。优点提高数据传输速度，降低布线成本，增强系统可靠性，便于系统扩展。SCADA系统组成及应用1数据采集采集来自现场设备的数据。2数据处理对采集到的数据进行处理和分析。3数据显示将处理后的数据进行显示和报警。4远程控制通过远程终端控制现场设备。DCS系统原理及应用1分布式控制将控制功能分散到多个控制器，提高系统的可靠性和可扩展性。2集中管理提供集中监控和管理平台，实现对整个系统的统一控制。3应用领域广泛应用于电力、石油化工、冶金、制药等领域。可编程逻辑控制器(PLC)概述1可编程通过编程实现各种控制功能。2逻辑控制利用逻辑运算来实现控制逻辑。3工业应用广泛应用于各种工业自动化控制系统。PLC编程语言介绍梯形图类似于继电器控制电路的编程方式。指令表使用指令代码来描述控制逻辑。功能块图使用图形化符号来表示控制逻辑。案例分析:水处理自动化控制系统系统组成包括传感器、控制器、执行机构、SCADA系统等。控制功能实现水质参数的监测、控制、报警和记录。案例分析:电力系统自动化控制1发电厂控制实现发电机的自动启停、负荷调节等功能。2输电网控制实现电力调度、电压控制、故障处理等功能。3配电系统控制实现配电网络的自动切换、故障隔离等功能。案例分析:化工过程自动化控制过程控制实现温度、压力、流量、液位的自动控制。安全保护实现安全联锁、紧急停机等安全保护功能。生产优化实现生产过程的优化控制，提高生产效率和产品质量。智能制造与工业互联网概述智能制造利用人工智能、大数据等技术，实现生产过程的智能化。工业互联网将各种工业设备和系统连接在一起，实现数据的共享和协同。未来趋势推动工业自动化向更高层次发展，提高生产效率和竞争力。仪表与自控系统的维护管理定期校准确保仪表测量结果的准确性。设备维护定期检查和维护设备，保证设备的正常运行。故障排除及时排查和处理系统故障，保证系统的正常运行。安全事故案例分析案例1分析某化工厂因仪表故障导致的安全事故。案例2分析某电力系统因控制系统故障导致的安全事故。实操演练及操作培训1熟悉仪表操作和使用常见的仪器仪表。2模拟控制在模拟系统上进行自动化控制的实操演练。3