化工儀表工培訓(xùn)及儀表管理

1、儀表培訓(xùn) 及儀表管理 Page 46 of 46化工儀表專業(yè)培訓(xùn)培訓(xùn)內(nèi)容：1、儀表概述2、儀表基礎(chǔ)知識(shí)3、現(xiàn)場(chǎng)儀表4、控制儀表一、概述1、化工儀表維修工工種的定義按照化工儀表維修檢修規(guī)程。使用相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量器具，測(cè)試儀器及專用工具，對(duì)化工生產(chǎn)過(guò)程中使用的儀表、自動(dòng)化裝置及附屬設(shè)備進(jìn)行維護(hù)檢修。2、主要職責(zé)任務(wù)負(fù)責(zé)化工生產(chǎn)過(guò)程中在線運(yùn)行的儀表、自動(dòng)化裝置及其附屬設(shè)備和維修工用的儀器、儀表的維護(hù)保養(yǎng)、定期檢修與故障處理，確保其正常運(yùn)行；負(fù)責(zé)儀表及自動(dòng)化裝置更新、安裝、調(diào)試、檢定、開(kāi)表、投用等工作。儀表工在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)檢測(cè)與過(guò)程儀表進(jìn)行日常維護(hù)和故障處理，涉及知識(shí)面十分廣泛，不但要精通檢測(cè)儀表、調(diào)節(jié)

2、器和執(zhí)行器等工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，而且要有一定的過(guò)程控制（自動(dòng)化）知識(shí)。在故障現(xiàn)象中不僅有儀表故障，而且混雜有工藝和設(shè)備故障，儀表工要分析與判斷故障，必須要具有一定的化工工藝知識(shí)和化工設(shè)備知識(shí)。對(duì)化工、石化等行業(yè)，易燃、易爆和有毒是行業(yè)的特點(diǎn)，儀表工在處理故障時(shí)，對(duì)這類問(wèn)題絕對(duì)不能掉以輕心。除日常維護(hù)外，企業(yè)生產(chǎn)有不少的技改項(xiàng)目，既有儀表專業(yè)技改項(xiàng)目，亦有工藝技改項(xiàng)目，需要儀表配合實(shí)施，這些大大小小的項(xiàng)目，需要設(shè)計(jì)（大項(xiàng)目可以委托設(shè)計(jì)）、施工準(zhǔn)備、安裝、開(kāi)車等一系列工作，儀表施工、安裝知識(shí)是和日常維護(hù)同樣重要的知識(shí)。3、技術(shù)等級(jí)初級(jí)、中級(jí)、高級(jí)4、儀表發(fā)展隨著社會(huì)進(jìn)步和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化裝置

3、在生產(chǎn)過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用。早期的儀表控制是生產(chǎn)裝置的眼睛和耳朵。而對(duì)于現(xiàn)代化工廠的自動(dòng)化裝置已不僅僅是工廠的眼睛和耳朵，而已成為工廠的大腦、神經(jīng)和手、腳。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，自控技術(shù)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，已成為化工企業(yè)提高企業(yè)效益和工作效益的有效手段，它是經(jīng)營(yíng)管理、企業(yè)管理，操作管理、運(yùn)轉(zhuǎn)管理、運(yùn)轉(zhuǎn)控制等方面的集成，是社會(huì)現(xiàn)代化、科學(xué)技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志。從化工裝置的發(fā)展過(guò)程可以看出自動(dòng)化裝置的作用。年代自動(dòng)化程度能耗效率，效益自控系統(tǒng)采用儀表系統(tǒng)備注50很低很高1萬(wàn)噸/500人差無(wú)指示60較低較高10萬(wàn)噸/3000人較差50套電動(dòng)II+氣動(dòng)單元70稍高稍低48萬(wàn)噸

4、/3000人稍高90套電動(dòng)+氣動(dòng)單元80高低52萬(wàn)噸/2000人高160套DCS+PLC90更高很低52萬(wàn)噸/800人很高160套DCS+PLC一體化儀表及自控系統(tǒng)在化工裝置中占有重要而關(guān)鍵的地位，工藝介質(zhì)及裝置設(shè)備的運(yùn)行狀況如流量、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)等參數(shù)都由儀表及自控系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、顯示、控制和保護(hù)聯(lián)鎖。沒(méi)有儀表及自控系統(tǒng)，整個(gè)裝置將無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，儀表性能及工作狀況的好壞，直接影響到工藝介質(zhì)及裝置設(shè)備的運(yùn)行，以至影響到工藝介質(zhì)及裝置設(shè)備的安全運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。二、儀表基礎(chǔ)知識(shí)1、 基本概念1.1 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)基本概念² 過(guò)程參數(shù)檢測(cè)-指連續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中的溫度、壓力、流量、液位

5、和成分等參數(shù)的檢測(cè)。² 檢測(cè)儀表-將檢測(cè)元件、變送器及顯示裝置統(tǒng)稱為檢測(cè)儀表。² 一次儀表-一般為將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為便于計(jì)量的物理量所使用的儀表，即為檢測(cè)元件。² 二次儀表-將測(cè)得的信號(hào)變送轉(zhuǎn)換為可計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)電氣信號(hào)并顯示的儀表。即包括變送器和顯示裝置。1.2 測(cè)量過(guò)程與測(cè)量誤差² 測(cè)量過(guò)程-利用一個(gè)已知的單位量(即標(biāo)準(zhǔn)量)與被測(cè)的同類量進(jìn)行比較的過(guò)程。² 測(cè)量誤差-在測(cè)量過(guò)程中測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之間會(huì)有一定的差值。它反映了測(cè)量結(jié)果的可靠程度。Ø 測(cè)量誤差的分類：l 絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差² 絕對(duì)誤差-指測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值之

6、差。通常把檢定中高一等級(jí)的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)所測(cè)得的量值作為真值(實(shí)際值)。² 相對(duì)誤差-指絕對(duì)誤差與真值或測(cè)量值之百分比。常見(jiàn)有如下三種表示方式： 實(shí)際相對(duì)誤差-是指絕對(duì)誤差與被測(cè)量的真值(實(shí)際值)之百分比。 標(biāo)稱相對(duì)誤差-是指絕對(duì)誤差與儀表示值之百分比。 引用相對(duì)誤差-是指絕對(duì)誤差與儀表的量程之百分比。l 系統(tǒng)誤差、隨機(jī)誤差和疏忽誤差。² 系統(tǒng)誤差-指測(cè)量?jī)x表本身或其他原因(如零點(diǎn)沒(méi)有調(diào)整好等)引起的有規(guī)律的誤差。² 隨機(jī)誤差-指在測(cè)量中所出現(xiàn)的沒(méi)有一定規(guī)律的誤差。² 疏忽誤差-指觀察人員誤讀或不正確使用儀器與測(cè)試方案等人為因素所引起的誤差。l 基本誤差、附加

7、誤差和允許誤差基本誤差-指儀表在規(guī)定的正常工作條件下所具有的誤差。附加誤差-指儀表超出規(guī)定的正常工作條件時(shí)所增加的誤差。允許誤差-指儀表的示值或性能不允許超過(guò)某個(gè)誤差范圍。1.3 檢測(cè)儀表分類檢測(cè)與過(guò)程控制儀表最通用的分類，是按儀表在測(cè)量與控制系統(tǒng)中的作用進(jìn)行劃分，一般分為檢測(cè)儀表、顯示儀表、調(diào)節(jié)（控制）儀表和執(zhí)行器4大類。按功能按被測(cè)變量按工作原理或結(jié)構(gòu)形式按組合形式按能源其他檢測(cè)儀表壓力溫度流量物位成分液柱式、彈性式、電氣式、活塞式膨脹式、熱電偶、熱電阻、光學(xué)、輻射節(jié)流式、轉(zhuǎn)子式、容積式、速度式、耙式、電磁、旋渦直讀、浮力、靜壓、電學(xué)、聲波、輻射、光學(xué)PH值、氧分析、色譜、紅外、紫外單元組

8、合單元組合單元組合單元組合實(shí)驗(yàn)室和流程電、氣電、氣電、氣智能智能智能智能顯示儀表模擬和數(shù)字指示和記錄動(dòng)圈、自動(dòng)平衡電橋、電位差計(jì)電、氣單點(diǎn)、多點(diǎn)、打印、筆錄調(diào)節(jié)（控制）儀表自力式組裝式可編程基地式單元組合氣動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器執(zhí)行機(jī)構(gòu)薄膜、活塞、長(zhǎng)行程、其他執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥可以進(jìn)行各種組合電、氣、液閥直通單座、直通雙座、套筒（球閥）、蝶閥、隔膜閥、偏心旋轉(zhuǎn)、角形、三通、閥體分離直線、對(duì)數(shù)、拋物線、快開(kāi)2、 儀表主要性能指標(biāo)在工程上儀表性能指標(biāo)通常用精確度（又稱精度）、變差、靈敏度來(lái)描述。2.1 儀表精確度簡(jiǎn)稱精度，簡(jiǎn)言之就是儀表測(cè)量值接近真值的準(zhǔn)確程度，通常用相對(duì)百分誤差表示。 式中：檢測(cè)過(guò)程中相對(duì)百分誤

9、差 （標(biāo)尺上限-標(biāo)尺下限）-儀表測(cè)量范圍 x絕對(duì)誤差，是被測(cè)參數(shù)測(cè)量值x1和被測(cè)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值x0之差2.2 變差是指儀表被測(cè)變量多次從不同方向達(dá)到同一數(shù)值時(shí)，儀表指示值之間的最大差值。變差大小取最大絕對(duì)誤差與儀表標(biāo)尺范圍之比的百分比：2.3 靈敏度是指儀表對(duì)被測(cè)參數(shù)變化的靈敏程度，或者說(shuō)是對(duì)被測(cè)的量變化的反映能力，是在穩(wěn)態(tài)下，輸出變化增量對(duì)輸入變化增量的比值。3、 儀表的常用術(shù)語(yǔ)3.1自動(dòng)化儀表 automation instrumentation 對(duì)被測(cè)變量和被控變量進(jìn)行測(cè)量和控制的儀表裝置和儀表系統(tǒng)的總稱。 3.2測(cè)量 measurement 以確定量值為目的的一組操作。 3.3控制 con

10、trol 為達(dá)到規(guī)定的目標(biāo)，在系統(tǒng)上或系統(tǒng)內(nèi)的有目的的活動(dòng)。 3.4 現(xiàn)場(chǎng) site 工程項(xiàng)目施工的場(chǎng)所。 3.5 就地儀表 local instrument 安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制室外的儀表，一般在被測(cè)對(duì)象和被控對(duì)象附近。 3.6 檢測(cè)儀表 detecting and measuring instrument 用以確定被測(cè)變量的量值或量的特性、狀態(tài)的儀表。 3.7 傳感器 transducer 接受輸入變量的信息，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種性質(zhì)輸出變量的裝置。 3.8 轉(zhuǎn)換器 converter 接受一種形式的信號(hào)并按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一種信號(hào)形式輸出的裝置。3.9 變送器 transmitte

11、r 輸出為標(biāo)準(zhǔn)化信號(hào)的傳感器。 3.10 顯示儀表 display instrument 顯示被測(cè)量值的儀表。 3.11 控制儀表control instrument 用以對(duì)被控變量進(jìn)行控制的儀表。 3.12 執(zhí)行器 actuator 在控制系統(tǒng)中通過(guò)其機(jī)構(gòu)動(dòng)作直接改變被控變量的裝置。 3.13 檢測(cè)元件 sensor 傳感元件 sensor測(cè)量鏈中的一次元件，它將輸入變量轉(zhuǎn)換成宜于測(cè)量的信號(hào)。3.14 取源部件 tap 在被測(cè)對(duì)象上為安裝連接檢測(cè)元件所設(shè)置的專用管件、引出口和連接閥門等元件。 3.15 檢測(cè)點(diǎn) measuring point 對(duì)被測(cè)變量進(jìn)行檢測(cè)的具體位置，即檢測(cè)元件和取源部件

12、的現(xiàn)場(chǎng)安裝位置。 3.16 測(cè)溫點(diǎn) temperature measuring point 溫度檢測(cè)點(diǎn)。 3.17 取壓點(diǎn) pressure measuring point 壓力檢測(cè)點(diǎn)。 3.18 系統(tǒng) system 由若干相互聯(lián)系和相互作用的要素組成的具有特定功能的整體。 3.19 控制系統(tǒng)control system 通過(guò)精密制導(dǎo)或操縱若干變量以達(dá)到既定狀態(tài)的系統(tǒng)。儀表控制系統(tǒng)由儀表設(shè)備裝置、儀表管線、儀表動(dòng)力和輔助設(shè)施等硬件，以及相關(guān)的軟件所構(gòu)成。3.20 綜合控制系統(tǒng) comprehensive control system 采用數(shù)字技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，具有綜合控制功能的儀

13、表控制系統(tǒng)。 3.21 管道 piping 用于輸送、分配、混合、分離、排放、計(jì)量、控制或截止流體的管子、管件、法蘭、緊固件、墊片、閥門和其他組成件及支承件的總成。 3.22 儀表管道 instrumentation piping 儀表測(cè)量管道、氣動(dòng)和液動(dòng)信號(hào)管道、氣源管道和液壓管道的總稱。 3.23 測(cè)量管道 measuring piping 從檢測(cè)點(diǎn)向儀表傳送被測(cè)介質(zhì)的管道。 3.24 信號(hào)管道 signa1 piping 用于傳送氣動(dòng)或液動(dòng)控制信號(hào)的管道。 3.25 氣源管道 air piping 為氣動(dòng)儀表提供氣源的管道。 3.26 儀表線路 instrumentation line儀

14、表電線、電纜、補(bǔ)償導(dǎo)線、光纜和電纜槽、保護(hù)管等附件的總稱。 3.27 電纜槽cable tray敷設(shè)和保護(hù)電線電纜的槽形制成品，包括槽體、蓋板和各種組成件。 3.28 保護(hù)管 protective tube 敷設(shè)和保護(hù)電線電纜的管子及其連接件。 3.29 回路 1oop 在控制系統(tǒng)中，一個(gè)或多個(gè)相關(guān)儀表與功能的組合。 3.30 伴熱heat tracing 為使生產(chǎn)裝置和儀表設(shè)備、管道中的物料保持規(guī)定的溫度，在設(shè)備、管道旁敷設(shè)加熱源，進(jìn)行跟蹤加熱的措施。 3.31 脫脂 degreasing 除去物體表面油污等有機(jī)物的作業(yè)。 3.32 檢驗(yàn) inspection 對(duì)產(chǎn)品或過(guò)程等實(shí)體，進(jìn)行度量、

15、測(cè)量、檢查或試驗(yàn)并將結(jié)果與規(guī)定要求進(jìn)行比較以確定每項(xiàng)特性合格情況所進(jìn)行的活動(dòng)。 3.33 試驗(yàn) testing 對(duì)產(chǎn)品或過(guò)程等實(shí)體的額定值（或極限值）或特性、指標(biāo)、質(zhì)量進(jìn)行驗(yàn)證。 3.34 檢定 verification 由法制計(jì)量部門或法定授權(quán)組織按照檢定規(guī)程，通過(guò)試驗(yàn)，提供證明來(lái)確認(rèn)測(cè)量器具的示值誤差滿足規(guī)定要求的活動(dòng)。 3.35 校準(zhǔn) calibration 在規(guī)定條件下，為確定測(cè)量?jī)x器儀表或測(cè)量系統(tǒng)的示值、實(shí)物量具或標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)所代表的值與相對(duì)應(yīng)的由參考標(biāo)準(zhǔn)確定的量值之間關(guān)系的一組操作。 3.36 調(diào)整 adjustment 為使測(cè)量器具達(dá)到性能正常、偏差符合規(guī)定值而適于使用的狀態(tài)所進(jìn)行的

16、操作。 3.37 防爆電氣設(shè)備 explosion-protected electrical appatatus 在規(guī)定條件下不會(huì)引起周圍爆炸性環(huán)境點(diǎn)燃的電氣設(shè)備。 3.38 爆炸性環(huán)境 explosive atmosphere在大氣條件下，氣體、蒸汽、薄霧、粉塵或纖維狀的可燃物質(zhì)與空氣形成混合物，點(diǎn)燃后，燃燒傳至全部未燃混合物的環(huán)境。 3. 39 危險(xiǎn)區(qū)域 hazardous area爆炸性環(huán)境大量出現(xiàn)或預(yù)期可能大量出現(xiàn)，以致要求對(duì)電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)、安裝和使用采取專門措施的區(qū)域。 3.40 本質(zhì)安全電路 intrinsically-safe circuit 在規(guī)定的試驗(yàn)條件下，正常工作或規(guī)定的

17、故障狀態(tài)下產(chǎn)生的電火花和熱效應(yīng)均不能點(diǎn)燃規(guī)定的爆炸性氣體或蒸汽的電路。 3.41 本質(zhì)安全型設(shè)備 intrinsically-safe apparatus 全部電路均為本質(zhì)安全電路的電氣設(shè)備。 3.42 關(guān)聯(lián)設(shè)備 associated apparatus 設(shè)備內(nèi)的電路或部分電路并非全是本質(zhì)安全電路，但有可能影響本質(zhì)安全電路安全性能的電氣設(shè)備。4、 儀表位號(hào)的表示方法4.1 儀表位號(hào)的組成 在測(cè)量、控制系統(tǒng)中，構(gòu)成一個(gè)回路的每一個(gè)儀表都有自己的儀表位號(hào)，儀表位號(hào)由字母代號(hào)和回路編號(hào)兩部分組成。第一個(gè)字母表示被測(cè)變量，后繼字母表示儀表的功能；回路編號(hào)可以按裝置或工段（區(qū)域）進(jìn)行編制，一般用三至五位

18、數(shù)字表示，如下例所示： 4.2 被測(cè)變量和儀表功能的字母代號(hào)字母第一位字母后繼字母被測(cè)變量修飾詞讀出功能輸出功能修飾詞A分析報(bào)警B燒嘴、火焰供選用供選用供選用C電導(dǎo)率控制D密度差E電壓（電動(dòng)勢(shì)）檢測(cè)元件F流量比（分?jǐn)?shù)）G供選用視鏡、觀察H手動(dòng)高I電流批示J功率掃描K時(shí)間、時(shí)間程序變化速率操作器L物位燈低M水分或濕度瞬動(dòng)中、中間N供選用供選用供選用供選用O供選用節(jié)流孔P壓力、真空連接點(diǎn)、測(cè)試點(diǎn)Q數(shù)量積算、累計(jì)R核輻射記錄S速度、頻率安全開(kāi)關(guān)、聯(lián)鎖T溫度傳送U多變量多功能多功能多功能V振動(dòng)、機(jī)械監(jiān)視閥、閥門、百葉窗W重量、力X未分類X軸未分類未分類未分類Y事件、狀態(tài)Y軸繼動(dòng)哭、計(jì)算器、轉(zhuǎn)換器Z位置

19、、尺寸Z軸驅(qū)動(dòng)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)未分類的最終執(zhí)行元件三、 現(xiàn)場(chǎng)儀表介紹1、在化工生產(chǎn)過(guò)程中，控制的主要工藝參數(shù)有溫度、壓力、流量、物位、成份等。1.1液位的單回路控制的例子LIC101變送器控制器調(diào)節(jié)閥。貯槽1.2簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的組成控制器執(zhí)行機(jī)構(gòu)被控對(duì)象測(cè)量、變送X給定 +X測(cè)量e測(cè)量、變送環(huán)節(jié)這一部份在現(xiàn)場(chǎng)，由各種變送器組成。根據(jù)被測(cè)參數(shù)的不同，一般分為下列幾類：A 溫度傳感器、變送器 B、壓力/壓差變送器C、流量變送器 D、液位變送器E、分析儀表-如：可燃性氣體檢測(cè)探頭、氧量分析儀、濁度儀、PH計(jì) 執(zhí)行機(jī)構(gòu)這一部分也在現(xiàn)場(chǎng)，常見(jiàn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是調(diào)節(jié)閥，還有變頻器（如恒壓供水）、交、直流調(diào)速電機(jī)，等等

20、。 顯示、運(yùn)算、控制、管理顯示、運(yùn)算、控制、管理是核心，功能最多、技術(shù)性最強(qiáng)、技術(shù)進(jìn)步最快的部分，DCS和PLC就是這一部分。2、 常規(guī)儀表2.1 溫度儀表2.1.1基本概念溫度是表征物體冷熱程度的物理量。溫度只能通過(guò)物體隨溫度變化的某些特性來(lái)間接測(cè)量，而用來(lái)量度物體溫度數(shù)值的標(biāo)尺叫溫標(biāo)。它規(guī)定了溫度的讀數(shù)起點(diǎn)（零點(diǎn)）和測(cè)量溫度的基本單位。目前國(guó)際上用得較多的溫標(biāo)有華氏溫標(biāo)、攝氏溫標(biāo)、熱力學(xué)溫標(biāo)和國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)。華氏溫標(biāo)（ºF）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔點(diǎn)為32度，水的沸點(diǎn)為212度，中間劃分180等分，每第分為報(bào)氏1度，符號(hào)為ºF。攝氏溫度（）規(guī)定：在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，冰的熔

21、點(diǎn)為0度，水的沸點(diǎn)為100度，中間劃分100等分，每第分為報(bào)氏1度，符號(hào)為。攝氏溫度值t和華低溫度值tF有如下關(guān)系：熱力學(xué)溫標(biāo)又稱開(kāi)爾文溫標(biāo)，或稱絕對(duì)溫標(biāo)，它規(guī)定分子運(yùn)動(dòng)停止時(shí)的溫度為絕對(duì)零度，記符號(hào)為K。 國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)是一個(gè)國(guó)際協(xié)議性溫標(biāo)，它與熱力學(xué)溫標(biāo)相接近，而且復(fù)現(xiàn)精度高，使用方便。目前國(guó)際通用的溫標(biāo)是1975年第15屆國(guó)際權(quán)度大會(huì)通過(guò)的1968年國(guó)際實(shí)用溫標(biāo)1975年修訂版，記為：IPTS68（Rev75）。但由于IPTS68溫示存在一定的不足，國(guó)際計(jì)量委員會(huì)在18屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)第七號(hào)決議授權(quán)予1989年會(huì)議通過(guò)了1990年國(guó)際溫標(biāo)ITS90，ITS90溫標(biāo)替代IPTS68。我國(guó)自19

22、94年1月1日起全面實(shí)施ITS90國(guó)際溫標(biāo)。溫度檢測(cè)儀表的分類：溫度測(cè)量?jī)x表按測(cè)溫方式可分為接觸式和非接觸式兩大類。通常來(lái)說(shuō)接觸式測(cè)溫儀表測(cè)溫儀表比較簡(jiǎn)單、可靠，測(cè)量精度較高；但因測(cè)溫元件與被測(cè)介質(zhì)需要進(jìn)行充分的熱交換，故需要一定的時(shí)間才能達(dá)到熱平衡，所以存在測(cè)溫的延遲現(xiàn)象，同時(shí)受耐高溫材料的限制，不能應(yīng)用于很高的溫度測(cè)量。非接觸式儀表測(cè)溫是通過(guò)熱輻射原理來(lái)測(cè)量溫度的，測(cè)溫元件不需與被測(cè)介質(zhì)接觸，測(cè)溫范圍廣，不受測(cè)溫上限的限制，也不會(huì)破壞被測(cè)物體的溫度場(chǎng)，反應(yīng)速度一般也比較快；但受到物體的發(fā)射率、測(cè)量距離、煙塵和水氣等外界因素的影響，其測(cè)量誤差較大。測(cè)溫方式溫度計(jì)種類常用測(cè)溫范圍，優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)非接

23、觸式測(cè)溫儀表輻射式輻射式4002000測(cè)溫時(shí)，不破壞被測(cè)溫度場(chǎng)低溫段測(cè)量不準(zhǔn)，環(huán)境條件會(huì)影響測(cè)溫準(zhǔn)確度光學(xué)式7003200比色式9001700紅外線熱敏探測(cè)-503200測(cè)溫時(shí)，不能破壞被測(cè)溫度場(chǎng)，響應(yīng)快，測(cè)溫范圍大，適于測(cè)溫度分布易受外界干擾，標(biāo)定困難光電探測(cè)03500熱電探測(cè)2002000接觸式測(cè)溫儀表膨脹式玻璃液體-50600結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，測(cè)量準(zhǔn)確，價(jià)格低廉測(cè)量上限和精度受玻璃質(zhì)量的限制，易碎，不能記錄和遠(yuǎn)傳雙金屬-80600結(jié)構(gòu)緊湊，牢固可靠精度低，量程和使用范圍有限壓力式液體-30600耐震，堅(jiān)固，防爆，價(jià)格低廉精度低，測(cè)溫距離短，滯后大氣體-20350蒸汽0250熱電偶鉑銠-

24、鉑01600測(cè)溫范圍廣，精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制需冷端溫度補(bǔ)償,在低溫段測(cè)量精度較低鎳鉻-鎳鋁0900鎳鉻-考銅0600熱電阻鉑-200500測(cè)溫精度高，便于遠(yuǎn)距離、多點(diǎn)、集中測(cè)量和自動(dòng)控制不能測(cè)高溫,須注意環(huán)境溫度的影響銅-50150熱敏-50300 2.1.2工業(yè)上常用的溫度測(cè)量Ø 熱電偶熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測(cè)元件之一。其優(yōu)點(diǎn)是： 測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。 測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50+1600均可連續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶最低可測(cè)到-269（如金鐵鎳鉻），最高可達(dá)+2800（如鎢-錸）。 構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。熱電

25、偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開(kāi)頭的限制，外有保護(hù)套管，用起來(lái)非常方便。ABtt.0圖2-1-1熱電偶工作原理圖 1熱電偶測(cè)溫基本原理 將兩種不同材料的導(dǎo)體或半導(dǎo)體A和B焊接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)閉合回路，如圖2-1-1所示。當(dāng)導(dǎo)體A和B的兩個(gè)執(zhí)著點(diǎn)1和2之間存在溫差時(shí)，兩者之間便產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，因而在回路中形成一定大小的電流，這種現(xiàn)象稱為熱電效應(yīng)。熱電偶就是利用這一效應(yīng)來(lái)工作的。如圖2-1-1所示，熱電偶的一端將A、B兩種導(dǎo)體焊在一起，置于溫度為t的被測(cè)介中稱為自由端，放在溫度為t0的恒定溫度下。當(dāng)工作端的被測(cè)介質(zhì)溫度發(fā)生變化時(shí)，熱電勢(shì)隨之發(fā)生變化，將熱電勢(shì)送入顯示儀表進(jìn)行指示或記錄，或

26、送入微機(jī)進(jìn)行處理，即可獲得溫度值。熱電偶兩端的熱電勢(shì)差可以用下式表示： （2-1-3）式中：Et熱電偶的熱電勢(shì)；eAB(t)溫度為t時(shí)工作端的熱電勢(shì)；eAB(t0)溫度為t0時(shí)自由端的熱電勢(shì)當(dāng)自由端溫度t0恒定時(shí)，熱電勢(shì)只與工作端的溫度有關(guān)，即Et=f(t)。熱電偶熱端顯示儀表工控機(jī)I/O卡DCS的I/O卡PLC的模塊補(bǔ)償導(dǎo)線 補(bǔ)償導(dǎo)線 熱電偶冷端現(xiàn)場(chǎng)控制室冷端延長(zhǎng)注意：1。不同型號(hào)的熱電偶配相應(yīng)的補(bǔ)償導(dǎo)線。Ø 熱電阻熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測(cè)器。它的主要特點(diǎn)是測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定。其中鉑熱是阻的測(cè)量精確度是最高的，它不僅廣泛應(yīng)用于工業(yè)測(cè)溫，而且被制成標(biāo)準(zhǔn)的基準(zhǔn)儀。熱電阻測(cè)

27、溫是基于金屬導(dǎo)體的電阻值隨溫度的增加而增加這一特性來(lái)進(jìn)行溫度測(cè)量的。熱電阻大都由純金屬材料制成，目前應(yīng)用最多的是鉑和銅顯示儀表工控機(jī)I/O卡DCS的I/O卡PLC的模塊現(xiàn)場(chǎng)控制室電阻絲銀線接線端子導(dǎo)線2.2 壓力儀表 2.2.1 基本概念壓力是工業(yè)生產(chǎn)中的重要參數(shù)之一，為了保證生產(chǎn)正常運(yùn)行，必須對(duì)壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，但需說(shuō)明的是，這里所說(shuō)的壓力，實(shí)際上是物理概念中的壓強(qiáng)，即垂直作用在單位面積上的力。法定計(jì)量單位是帕斯卡（簡(jiǎn)稱帕），符號(hào)為Pa.在壓力測(cè)量中，常用絕對(duì)壓力、表壓力、負(fù)壓力或真空度之分。所謂絕對(duì)壓力是指被測(cè)介質(zhì)作用在容器單位面積上的全部壓力，用符號(hào)pj表示。用來(lái)測(cè)量絕對(duì)壓力的儀表稱為

28、絕對(duì)壓力表。地面上的空氣柱所產(chǎn)生的平均壓力稱為大氣壓力，用符號(hào)pq表示。用來(lái)測(cè)量大氣氣壓力的儀表叫氣壓表。絕對(duì)壓力與大氣壓力之差。稱為表壓力，用符號(hào)pb表示。即pb=pj-pq。當(dāng)絕對(duì)壓力值小于大氣壓力值時(shí)，表壓力為負(fù)值（即負(fù)壓力），此負(fù)壓力值的絕對(duì)值，稱為真空度，用符號(hào)pz表示。用來(lái)測(cè)量真空度的儀表稱為真空表。既能測(cè)量壓力值又能測(cè)量真空度的儀表叫壓力真空表。2.2.2單位轉(zhuǎn)換1mmH2O=9.81Pa 1kgf/cm2=0.981×105Pa1mmHg=133.2Pa bar=105Pa 1atm=101325Pa1psi=6.895kpa2.2.3壓力檢測(cè)方法與測(cè)壓儀表 按信號(hào)原

29、理不同分四類： 液柱式壓力計(jì) 彈性式壓力計(jì) 電氣式壓力計(jì)：霍爾壓力變速器 活塞式壓力計(jì)2.2.4 壓力表的選擇 應(yīng)根據(jù)被測(cè)壓力的種類（正壓、負(fù)壓或壓差）、被測(cè)介質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)（腐蝕等）和用途（是否遠(yuǎn)傳）以及生產(chǎn)過(guò)程所提的技術(shù)要求，本著既要滿足測(cè)量準(zhǔn)確度，又經(jīng)濟(jì)的原則，合理地選擇壓力表的型號(hào)、量程和精度等級(jí)。 為了保護(hù)壓力表，一般在被測(cè)壓力較穩(wěn)定的情況下，其最高壓力值不應(yīng)超過(guò)儀表量程的2/3；若被測(cè)壓力波動(dòng)較大，其最高壓力值應(yīng)低于儀表量程的1/2。 為了保證實(shí)際測(cè)量的精度，被測(cè)壓力的最小值不應(yīng)儀表量程的1/3。 對(duì)某些特殊的介質(zhì)，如氧氣、氨氣等有專用的壓力表。 在測(cè)量一般介質(zhì)時(shí)，壓力在-40

30、040kPa時(shí)，宜選用膜盒式壓力表；40kPa以上，宜選用彈簧管壓力表或波紋管壓力表；-1MPa02.4MPa時(shí)，宜選用壓力真空表。2.2.5 壓力表的安裝 取壓管口應(yīng)與工質(zhì)流動(dòng)方向垂直。測(cè)點(diǎn)要選在其前后有足夠長(zhǎng)直管段的地方，以保證儀表所測(cè)的是介質(zhì)的靜壓。 防止儀表傳感器與高溫或有害的被測(cè)介質(zhì)直接接觸。如：測(cè)量高溫蒸汽時(shí)，應(yīng)加裝冷凝盤(pán)管；測(cè)量含塵氣體時(shí)，應(yīng)裝設(shè)灰塵捕集器；對(duì)于有腐蝕性的介質(zhì)，應(yīng)加裝充有中性介質(zhì)的隔離容器；對(duì)于測(cè)量溫度高于60的介質(zhì)，一般要加環(huán)形圈（冷凝）。 取壓口的位置，對(duì)于測(cè)量氣體介質(zhì)的，一般位于工藝管道的上部；測(cè)量蒸汽的，應(yīng)位于工藝管道的兩側(cè)偏上。（這樣可以防止工藝管道底部

31、的固體介質(zhì)進(jìn)入測(cè)量管道和儀表。） 對(duì)于測(cè)量液體的，取壓口應(yīng)位于工藝管道的下部，這樣可以讓液體內(nèi)析出的少量氣體不進(jìn)入測(cè)量管和儀表。 取壓口與壓力表間應(yīng)裝隔離閥，檢修用。 對(duì)于水平敷設(shè)的壓力信號(hào)導(dǎo)管應(yīng)有3%的坡度，以便排除導(dǎo)管內(nèi)積水或積汽。2.2.6 壓力表的檢驗(yàn) 常用標(biāo)準(zhǔn)儀器是活塞式壓力表。2.3物位儀表在化工工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，常遇到大量的液體物料和固體物料，它們占有一定的體積，堆成一定的高度，把生產(chǎn)過(guò)程中罐、塔、槽等容器中存放的液體表面位置稱為液位；把料斗、堆場(chǎng)倉(cāng)庫(kù)等儲(chǔ)存的固體塊，顆粒、粉粒等的堆積高度和表面位置稱為料位；兩種互不相溶的物質(zhì)的蚧面位置叫作蚧位。液位、料位以及相界面總稱為物位。對(duì)物

32、位進(jìn)行測(cè)量的儀表被稱為物位檢測(cè)儀表。物位測(cè)量的主要目的有兩個(gè)；一是通過(guò)物位測(cè)量來(lái)確定容器中的原料，產(chǎn)品或半成品的數(shù)量，以保證連續(xù)供應(yīng)生產(chǎn)中各個(gè)五一節(jié)所需的物料或進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算；另一個(gè)是通過(guò)物位測(cè)量，了解物位是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，以便使生產(chǎn)過(guò)程政黨進(jìn)行，保證產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量和生產(chǎn)安全。物位測(cè)量?jī)x表的種類很多，如果按液位、料位、界面可分為：測(cè)量液位的儀表：玻璃管（板）式、稱重式、浮力式（浮筒、浮球、浮標(biāo)）、靜壓式（壓力式、差壓式）電容式、電阻式、超聲波式、放射性式、激光式及微波式等測(cè)量界面的儀表：浮力式、差壓式、電極式和超聲波式等；測(cè)量料位的儀表：重錘探測(cè)式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。表中

33、所列為常用的連續(xù)測(cè)量型的物位儀表。類型基本原理代表產(chǎn)品特點(diǎn)浮力式液位計(jì)應(yīng)用浮力原理測(cè)量液位浮球式液位計(jì)浮筒式液位計(jì)以機(jī)械結(jié)構(gòu)為主，體積笨重，但維護(hù)簡(jiǎn)單。測(cè)量的量程有限適合于粘度小、無(wú)結(jié)晶、無(wú)腐蝕的介質(zhì)。靜壓式液位計(jì)液柱的高度與液柱產(chǎn)生的靜壓成正比差壓變送器單/雙法蘭式差壓變送器投入式液位變送器使用最廣泛安裝方便適合于腐蝕性介質(zhì)價(jià)格適中超聲波式用壓電晶體作探頭發(fā)射聲波，聲波遇到兩相界面被反射回來(lái)又被探頭所吸收，根據(jù)聲波來(lái)回時(shí)間而測(cè)出物體高度。超聲波物位計(jì)非接觸式測(cè)量測(cè)量范圍寬，液體、粉末、塊體的物位均可。受被測(cè)介質(zhì)溫度、壓力、密度變化的影響。價(jià)格較高微波式物位計(jì)天線發(fā)射微波，微波遇到物料界面被反

34、射，雷達(dá)系統(tǒng)接收反射信號(hào)，根據(jù)微波的行程時(shí)間而測(cè)出物位高度。雷達(dá)物位計(jì)非接觸式測(cè)量測(cè)量范圍寬，液體、粉末、塊體的物位均可。不受被測(cè)介質(zhì)溫度、壓力、密度變化的影響。測(cè)量精度高，價(jià)格高昂 2.4 流量?jī)x表工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中另一個(gè)重要參數(shù)就是流量。流量就是單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)某一截面的流體數(shù)量。流量可用體積流量和質(zhì)量流量來(lái)表示。其單位分別用m3/h、L/h和kg/h等。流量計(jì)是指測(cè)量流體流量的儀表，它能指示和記錄某瞬時(shí)流體的流量值；計(jì)量表（總量表）是指測(cè)量流體總量的儀表，它能累計(jì)某段時(shí)間間隔內(nèi)流體的總量，即各瞬時(shí)流量的累加和，如水表、煤氣表等等。工業(yè)上常用的流量?jī)x表可分為兩大類。（1）速度式流量計(jì) 以測(cè)量流全

35、在管道中的流速作為測(cè)量依據(jù)來(lái)計(jì)算流量的儀表。如差壓式流量計(jì)、變面積流量計(jì)、電磁流量計(jì)、漩渦流量計(jì)、沖量式流量計(jì)、激光流量計(jì)、堰式流量計(jì)和葉輪水表等。（2）容積式流量計(jì) 它以單位時(shí)間內(nèi)所排出的流體固定容積的數(shù)目作為測(cè)量依據(jù)，如橢圓齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)、喬板式流量計(jì)和活塞式流量計(jì)等等。流量測(cè)量以孔板測(cè)量為主，還有文丘里、噴咀、皮托管、電磁流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等流量?jī)x表。2.5 分析儀表分析儀表是檢測(cè)化工生產(chǎn)中化學(xué)成分不可缺少的工具，隨著電子技術(shù)發(fā)展和生產(chǎn)要求，分析儀表的作用越來(lái)越明顯。在線分析儀表在一期裝置中得到廣泛的使用，有氧分析儀、硫分析儀、工業(yè)色譜儀、紅外線儀、PH儀

36、、電導(dǎo)儀等40多臺(tái)套。合成氨和氨加工生產(chǎn)中，采用氣相色譜儀等分析儀器分析原料氣、轉(zhuǎn)化氣、合成氣的各種組分含量，控制氫氮比、水碳比、氨碳比，把設(shè)定值保持在最佳值上，達(dá)到增產(chǎn)、節(jié)能、環(huán)保要求。2.6調(diào)節(jié)閥簡(jiǎn)介2.6.1基本概念調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)系統(tǒng)是必不可少的，它是組成化工自動(dòng)化系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，被稱為生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的“手腳”。調(diào)節(jié)閥是直接安裝在工藝管道上，使用條件惡劣，如高溫高壓、深冷、有毒、易燃、易爆、易結(jié)晶、易腐蝕等，它的好壞直接影響到系統(tǒng)的品質(zhì)。如果使用不當(dāng)或維修不善，就會(huì)發(fā)生問(wèn)題，影響生產(chǎn)的正常運(yùn)行。國(guó)際電工委員會(huì)IEC對(duì)調(diào)節(jié)閥（國(guó)外稱控制閥CONTROL VALVE）的定義為“工業(yè)控制系統(tǒng)中由

37、動(dòng)力操作的裝置形成的終端元件，電腦包括一個(gè)閥體部件，內(nèi)部有一個(gè)改變過(guò)程流體流率的組件，閥體部件又與一個(gè)或多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連。執(zhí)行機(jī)構(gòu)用來(lái)響應(yīng)控制元件送來(lái)的信號(hào)?！笨梢?jiàn)，調(diào)節(jié)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥體部件兩部分組成。2.6.2分類調(diào)節(jié)閥按其驅(qū)動(dòng)方式可分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)閥按其行程可分為直行程、角行程兩大類2.6.3 氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥附件定位器、過(guò)濾減壓閥、閥位開(kāi)關(guān)、保位閥、電磁閥、手輪機(jī)構(gòu)等四、控制儀表4.1、DCS控制系統(tǒng)DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(xiě)（Distributed Control System），在國(guó)內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。DCS是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度

38、結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個(gè)控制器（過(guò)程站）對(duì)一個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達(dá)操作指令。因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是：分散控制集中管理。DCS大致經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段，相應(yīng)地有四代的基本結(jié)構(gòu):.第一階段(初創(chuàng)期)，1975年一1980年第二階段成熟期)，1980年一1985年 第三階段(擴(kuò)展期)，1985年一2000年DCS向計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制擴(kuò)展，將過(guò)程控制、監(jiān)督控制和管理調(diào)度進(jìn)一步結(jié)合起來(lái)，并且加強(qiáng)斷續(xù)系統(tǒng)功能，采用專家系統(tǒng)，制造自動(dòng)化協(xié)議MAP(ManufactureAuto

39、mation Protocol)標(biāo)準(zhǔn)，以及硬件上諸多新技術(shù)。這一代的典型產(chǎn)品中，有的是在原有基礎(chǔ)上擴(kuò)展，如美國(guó)Honeywell公司擴(kuò)展后的TDCS 3000，橫河電機(jī)的CENTUM-XL和UX，美國(guó)西屋公司的WDPF II等，也有的是新發(fā)展的系統(tǒng)，如Foxboro公司的I/A Series等。這一代產(chǎn)品的進(jìn)一步發(fā)展就是計(jì)算機(jī)集成制造(生產(chǎn))系統(tǒng)CIM(Computer Integrated Manufacturing)，即將企業(yè)行政事務(wù)信息與工廠控制系統(tǒng)集成為一體的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。這一代產(chǎn)品結(jié)構(gòu)層次有了進(jìn)一步發(fā)展，它自下而上一般可分為過(guò)程控制級(jí)，控制管理級(jí)，生產(chǎn)管理級(jí)和經(jīng)營(yíng)管理級(jí)這四個(gè)層次， 第

40、四階段：第四代DCS系統(tǒng)，2000年以后第四代DCS的體系結(jié)構(gòu)主要分為四層結(jié)構(gòu):現(xiàn)場(chǎng)儀表層、控制裝置單元層、工廠(車間)層和企業(yè)管理層。一般DCS廠商主要提供除企業(yè)管理層之外的三層功能，而企業(yè)管理層則通過(guò)提供開(kāi)放的數(shù)據(jù)庫(kù)接口，連接第三方的管理軟件平臺(tái)(ERP, CRM, SCM等)。所以說(shuō)，當(dāng)今DCS主要提供工廠(車間)級(jí)的所有控制和管理功能，并集成全企業(yè)的信息管理功能。例如以Honeywell公司最新推出的Experion PKS(過(guò)程知識(shí)系統(tǒng))、Emerson公司的P1antWeb (Emerson ProcessManagement), Foxboro公司A2、橫河公司的R3 (PRM-

41、_-C廠資源管理系統(tǒng))和ABB公司的Industrial IT系統(tǒng)。第四代DCS的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:1) DCS充分體現(xiàn)信息化和集成化。信息和集成基木描述了當(dāng)今DCS系統(tǒng)正在發(fā)生的變化。用戶已經(jīng)可以采集整個(gè)工廠車間和過(guò)程的信息數(shù)據(jù)，但是用戶希望這些大量的數(shù)據(jù)能夠以合適的方式體現(xiàn)，并幫助決策過(guò)程，讓用戶以其他明白的方式，在方便的地方得到真正需要的數(shù)據(jù)。信息化體現(xiàn)在各DCS系統(tǒng)已經(jīng)不是一個(gè)以控制功能為主的控制系統(tǒng)，而是一個(gè)充分發(fā)揮信息管理功能的綜合平臺(tái)系統(tǒng)。DCS提供了從現(xiàn)場(chǎng)到設(shè)備，從設(shè)備到車間，從車間到工廠，從土廠到企業(yè)集團(tuán)整個(gè)信息通道。這些信息充分體現(xiàn)了全面性、準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)性

42、。大部分DCS提供了過(guò)去常規(guī)DCS功能、SCADA(監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集)功能以及MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))的大部分功能。與ERP不同，MES匯集了車間中用以管理和優(yōu)化、從下訂單到產(chǎn)成品的生產(chǎn)活動(dòng)全過(guò)程的相關(guān)硬件或軟件組件，它控制和利用實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的制造信息來(lái)指導(dǎo)、傳授、響應(yīng)并報(bào)告車間發(fā)生的各項(xiàng)活動(dòng)，同時(shí)向企業(yè)決策支持過(guò)程提供有關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)的任務(wù)評(píng)價(jià)信息。MES的功能包括車間的資源分配、過(guò)程管理、質(zhì)量控制、維護(hù)管理、數(shù)據(jù)采集、性能分析和物料管理等功能模型，與DCS相關(guān)的各功能模塊有資源配置與狀態(tài)(Resource Allocation and Status )、派遣生產(chǎn)單元(Dispatching Produ

43、ction Units)、文檔控制(Document Control)、數(shù)據(jù)收集/獲取(Data Collection/Acquisition)、勞工管理(Labor Management)、質(zhì)量管理(QualityManagement)、維護(hù)管理(Maintenance Management)、產(chǎn)品跟蹤(Product Tracking),性能分析(Performance Analysis) DCS的集成性則體現(xiàn)在兩個(gè)方面:功能的集成和產(chǎn)品的集成。過(guò)去的DCS廠商基本土是以自主開(kāi)發(fā)為主，提供的系統(tǒng)也是自己的系統(tǒng)。當(dāng)今的DCS廠商更強(qiáng)調(diào)的系統(tǒng)集成性和方案能力，DCS中除保留傳統(tǒng)DCS所實(shí)現(xiàn)的過(guò)

44、程控制功能之外，還集成了PLC可編程邏輯控制器)、RTU(采集發(fā)送器)、FCS、各種多回路調(diào)節(jié)器、各種智能采集或控制單元等。此外，各DCS廠商不再把開(kāi)發(fā)組態(tài)軟件或制造各種硬件單元視為核心技術(shù)，而是紛紛把DCS的各個(gè)組成部分采用第三方集成方式或OEM方式。例如，多數(shù)DCS廠商自己不再開(kāi)發(fā)組態(tài)軟件平臺(tái)，而轉(zhuǎn)入采用兄弟公司(如Foxbor。用Wonderware軟件為基礎(chǔ))的通用組態(tài)軟件平臺(tái)的軟件平臺(tái)(Emerson用Intellution的軟件平臺(tái)做基礎(chǔ))。此外，或其它公司提供許多DCS至I/0組件也采用OEM方式(Foxboro采用Eurothem的I/0模塊，橫河的一家甚R3采用富士電機(jī)的Pr

45、ocess IO作為I/。單元基礎(chǔ)，Honeywell公司的PKS系統(tǒng)則采用Rockwell公司的PLC單元作為現(xiàn)場(chǎng)控制站。2) DCS變成真正的混合控制系統(tǒng)。過(guò)去DCS和PLC主要通過(guò)被控對(duì)象的特點(diǎn)(過(guò)程控制和邏輯控制)來(lái)進(jìn)行劃分。但是，第四代的DCS己經(jīng)將這種劃分模糊化了。幾乎所有的第四代DCS都包容了過(guò)程控制、邏輯控制和批處理控制，實(shí)現(xiàn)混合控制。這也是為了適應(yīng)用戶的真正控制需求。因?yàn)槎鄶?shù)的工業(yè)企業(yè)絕不能簡(jiǎn)單地劃分為單一的過(guò)程控制和邏輯控制需求，而是由過(guò)程控制為主或邏輯控制為主的分過(guò)程組成的。我們要實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化，提高整個(gè)工廠的效率，就必須把整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程納入統(tǒng)一的分布式集成信息系統(tǒng)

46、。例如，典型的造紙過(guò)程、冶金系統(tǒng)、水泥生產(chǎn)過(guò)程、制藥生產(chǎn)過(guò)程和食品加工過(guò)程、發(fā)電過(guò)程，大部分的化工生產(chǎn)過(guò)程都是由部分的連續(xù)調(diào)節(jié)控制和部分的邏輯連鎖控制構(gòu)成。第四代的DCS系統(tǒng)幾乎全部采用工EC61131-3標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。該標(biāo)準(zhǔn)原為PLC語(yǔ)言設(shè)計(jì)提供的標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)一些DCS(如Honeywell公司的PKS)還直接采用成熟的PLC作為控制站。多數(shù)的第四代DCS都可以集成中小型PLC作為底層控制單元。今天的小型和微型PLC不僅具備了過(guò)去大型PLC的所有基本邏輯運(yùn)算功能，而且高級(jí)運(yùn)算、通信以及運(yùn)動(dòng)控制也能實(shí)現(xiàn)。3) DCS包含F(xiàn)CS功能并進(jìn)一步分散化。過(guò)去一段時(shí)間，一些學(xué)者和廠商把DCS和FC

47、S對(duì)立起來(lái)。其實(shí)，真正推動(dòng)FCS進(jìn)步的仍然是世界主要幾家。CS廠商。所以，DCS不會(huì)被FCS所代替，而是DCS會(huì)包容FCS，實(shí)現(xiàn)真正的DCS。如今，這一預(yù)測(cè)正在被現(xiàn)實(shí)所驗(yàn)證。所有的第四代DCS都包含了各種形式的現(xiàn)場(chǎng)總線接口，可以支持多種標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。此外，各DCS還改變了原來(lái)機(jī)柜架式安裝1/0模件、相對(duì)集中的控制站結(jié)構(gòu)，取而代之的是進(jìn)一步分散的1/0模塊(導(dǎo)軌安裝)，或小型化的1/0組件(可以現(xiàn)場(chǎng)安裝)或中小型的PLC.分布式控制的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是邏輯分割，1:程師可以方便地把不同設(shè)備的控制功能按設(shè)備分配到不同的合適控制單元上，這樣操作工可以根據(jù)需要對(duì)單個(gè)控制單元進(jìn)行模塊化的功

48、能修改、下裝和調(diào)試。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，各個(gè)控制單元分布安裝在被控設(shè)備附近，既節(jié)省電纜，又可以提高該設(shè)備的控制速度。一些DCS還包括分布式HMI就地操作站，人和機(jī)器將有機(jī)地融合在一起，共同完成一個(gè)智能化工廠的各種操作。例如Emerson的DeltaV, Foxboro的A2中的小模塊結(jié)構(gòu)、Ovation的分散模塊結(jié)構(gòu)等?？梢哉f(shuō)，現(xiàn)在的DCS廠商己經(jīng)越過(guò)炒作概念的誤區(qū)，而是突出實(shí)用性。DCS可以適應(yīng)多種現(xiàn)場(chǎng)安裝模式:或用現(xiàn)場(chǎng)總線智能儀表，或采用現(xiàn)場(chǎng)1/0智能模塊就地安裝(既節(jié)省信號(hào)電纜，又不用昂貴的智能儀表)，或采用柜式集中安裝(特別適合改造現(xiàn)場(chǎng))。一切由用戶的現(xiàn)場(chǎng)條件決定，充分體現(xiàn)為用戶設(shè)想這個(gè)理念

49、。4.2 可編程控制器PLC（Programmable Logic Controller）一般講，PLC分為箱體式和模塊式兩種。但它們的組成是相同的，對(duì)箱體式PLC，有一塊CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，當(dāng)然按CPU性能分成若干型號(hào)，并按I/O點(diǎn)數(shù)又有若干規(guī)格。對(duì)模塊式PLC，有CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架。無(wú)任哪種結(jié)構(gòu)類型的PLC，都屬于總線式開(kāi)放型結(jié)構(gòu)，其I/O能力可按用戶需要進(jìn)行擴(kuò)展與組合。PLC的基本結(jié)構(gòu)框圖如下：接口部件輸出輸入接口部件 中央處理單元 CPU板 接受 驅(qū)動(dòng) 現(xiàn)場(chǎng)信號(hào) 受控元件 電 源 部 件 1)、CPU的構(gòu)成 PLC中的CPU是P

50、LC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每臺(tái)PLC至少有一個(gè)CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來(lái)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時(shí)，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過(guò)程中的語(yǔ)法錯(cuò)誤等。進(jìn)入運(yùn)行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，去指揮有關(guān)的控制電路， 與通用計(jì)算機(jī)一樣，主要由運(yùn)算器、控制器、寄存器及實(shí)現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，還有外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。它確定了進(jìn)行控制的規(guī)模、工作速度、內(nèi)存容量等。內(nèi)存主要用于存儲(chǔ)程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。CPU的

51、控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號(hào)控制。 CPU的運(yùn)算器用于進(jìn)行數(shù)字或邏輯運(yùn)算，在控制器指揮下工作。 CPU的寄存器參與運(yùn)算，并存儲(chǔ)運(yùn)算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU雖然劃分為以上幾個(gè)部分，但PLC中的CPU芯片實(shí)際上就是微處理器，由于電路的高度集成，對(duì)CPU內(nèi)部的詳細(xì)分析已無(wú)必要，我們只要弄清它在PLC中的功能與性能，能正確地使用它就夠了。CPU模塊的外部表現(xiàn)就是它的工作狀態(tài)的種種顯示、種種接口及設(shè)定或控制開(kāi)關(guān)。一般講，CPU模塊總要有相應(yīng)的狀態(tài)指示燈，如電源顯示、運(yùn)行顯示、故障顯示等。箱體式PLC的主箱體也有這些顯示。它的總線接口，用

52、于接I/O模板或底板，有內(nèi)存接口，用于安裝內(nèi)存，有外設(shè)口，用于接外部設(shè)備，有的還有通訊口，用于進(jìn)行通訊。CPU模塊上還有許多設(shè)定開(kāi)關(guān)，用以對(duì)PLC作設(shè)定，如設(shè)定起始工作方式、內(nèi)存區(qū)等。2)、I/O模塊：PLC的對(duì)外功能，主要是通過(guò)各種I/O接口模塊與外界聯(lián)系的，按I/O點(diǎn)數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機(jī)架槽數(shù)限制。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。3)、電源模塊： 有些PLC中的電源，是與CPU模塊合二為一的，有些是分開(kāi)的，其主要用途是為PLC各模塊的集成電路提供工

53、作電源。同時(shí)，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源以其輸入類型有：交流電源，加的為交流220VAC或110VAC，直流電源，加的為直流電壓，常用的為24V。4)、底板或機(jī)架： 大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問(wèn)底板上的所有模塊，機(jī)械上，實(shí)現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個(gè)整體。5)、PLC 的外部設(shè)備 外部設(shè)備是PLC系統(tǒng)不可分割的一部分，它有四大類1. 編程設(shè)備：有簡(jiǎn)易編程器和智能圖形編程器，用于編程、對(duì)系統(tǒng)作一些設(shè)定、監(jiān)控PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況。編程器是PLC開(kāi)發(fā)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)運(yùn)行、檢查維護(hù)不可缺少的器件，但它不直接參與現(xiàn)場(chǎng)控制運(yùn)行。2. 監(jiān)控設(shè)備：有數(shù)據(jù)監(jiān)視器和圖形監(jiān)視器。直接監(jiān)視數(shù)據(jù)或通過(guò)畫(huà)面監(jiān)視數(shù)據(jù)。3. 存儲(chǔ)設(shè)備：有存儲(chǔ)卡、存儲(chǔ)磁帶、軟磁盤(pán)或只讀存儲(chǔ)器，用于永久性地存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，使用戶程序不丟失，如EPROM、EEPROM寫(xiě)入器等。4. 輸入輸出設(shè)備：用于接收信號(hào)或輸出信號(hào)，一般有條碼讀人器，輸入模擬量的電位