自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)課件第一章

自動檢測技術(shù)及儀表控制系統(tǒng)課件第一章第一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日課程安排■總學(xué)時：48學(xué)時講授--40學(xué)時實(shí)驗(yàn)--8學(xué)時■成績評定：平時--15%實(shí)驗(yàn)--15%考試--70%■聯(lián)系方式:艾學(xué)忠電話：63083113、辦公室：3-312第二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第一篇基礎(chǔ)知識引論

2誤差分析基礎(chǔ)及測量不確定度

2.1檢測精度

2.2誤差分析的基本概念2.3誤差原因分析2.4誤差分類2.5誤差的統(tǒng)計(jì)處理2.6誤差傳遞法則2.7誤差估計(jì)2.8粗大誤差檢驗(yàn)2.9測量不確定度2.10最小二乘法及其應(yīng)用

1.1

檢測儀表控制系統(tǒng)

1.2基本概念1.3檢測儀表技術(shù)發(fā)展趨勢1緒論3檢測技術(shù)及方法分析

3.1檢測方法及其基本概念

3.2檢測系統(tǒng)模型與結(jié)構(gòu)分析

3.3提高檢測精度的方法

3.4多元化檢測技術(shù)第三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

1.1

檢測儀表控制系統(tǒng)1.2基本概念1.3檢測儀表技術(shù)發(fā)展趨勢內(nèi)容綜合為：一、(過程)自動化概述二、自動化儀表及裝置概述三、檢測儀表技術(shù)發(fā)展趨勢第四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述

自動化技術(shù)是信息科學(xué)與技術(shù)的一個重要分支。

自動化水平已成為衡量各行各業(yè)現(xiàn)代化水平的一個重要標(biāo)志。

過程控制

通常是指

石油、化工、電力、冶金、輕工、建材、核能等工業(yè)生產(chǎn)中連續(xù)的或

按一定周期程序進(jìn)行的生產(chǎn)過程自動控制。

生產(chǎn)過程自動化

的發(fā)展可以分為三個階段：①儀表自動化階段②計(jì)算機(jī)控制階段③綜合自動化階段過程控制是自動化技術(shù)的重要組成部分第五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述所謂（過程）自動化是在工藝設(shè)備上配備一些自動化裝置，用它們來代替操作人員的部分直接勞動，使生產(chǎn)在不同程度上按照規(guī)定的要求自動地進(jìn)行，即：用自動化裝置來管理設(shè)備(生產(chǎn)過程)，使之正常運(yùn)行。從工藝的眼光來看所謂（過程）自動化是使工藝參數(shù)保持在需要的值或狀態(tài)，或者使生產(chǎn)過程按照一定的程序或步驟運(yùn)行，保證生產(chǎn)過程運(yùn)行在最佳狀態(tài)。從控制的眼光來看最高目標(biāo)第六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述自動化與生產(chǎn)工藝的關(guān)系

了解生產(chǎn)對象的基本特性及其對控制的影響；

根據(jù)工藝要求選擇合理的自控方案；

綜合考慮工藝與自控雙方面的因素，

掌握準(zhǔn)確的工藝條件和數(shù)據(jù)；

了解基本測控參數(shù)的測量原理、要求，

便于確定合適的測控參數(shù)、選擇合適的測控點(diǎn)等。典型的工業(yè)生產(chǎn)過程＝生產(chǎn)工藝＋生產(chǎn)設(shè)備＋自動控制自控與工藝的關(guān)系：自控為工藝服務(wù)★自控專業(yè)人員必須深入了解和熟悉生產(chǎn)工藝和設(shè)備★工藝專業(yè)人員也必須掌握自動控制的本質(zhì)第七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述

任何一個工業(yè)控制系統(tǒng)都必然要應(yīng)用一定的檢測技術(shù)和相應(yīng)的儀表單元，

檢測單元完成對各種過程參數(shù)的測量，并實(shí)現(xiàn)必要的數(shù)據(jù)處理；

儀表單元則是實(shí)現(xiàn)各種控制作用的手段和條件，它將檢測得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，并通過相應(yīng)的單元實(shí)現(xiàn)對被控變量的調(diào)節(jié)。檢測技術(shù)和儀表兩部分是緊密相關(guān)和相輔相成的，它們是控制系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)。檢測技術(shù)的作用與意義第八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日★

檢測技術(shù)的完善和發(fā)展推動著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步1緒論

★檢測技術(shù)是產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制的重要手段被動檢測主動檢測(在線檢測)質(zhì)量控制領(lǐng)域★

檢測技術(shù)在大型設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測中得到廣泛應(yīng)用故障監(jiān)測系統(tǒng)動態(tài)監(jiān)測保證設(shè)備和人員安全提高經(jīng)濟(jì)效益★檢測技術(shù)是自動化系統(tǒng)中不可缺少的組成部分生產(chǎn)過程：“物流”控制管理“信息流”數(shù)量狀態(tài)趨向檢測獲取信息分析判斷自動控制自動化：信息獲取、信息轉(zhuǎn)換、信息處理、信息傳送、信息執(zhí)行一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義檢測手段水平?jīng)Q定科學(xué)研究的深度和廣度理論研究成果離不開必要的檢測手段第九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義

檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的

應(yīng)用十分廣泛第十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義

檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的

應(yīng)用十分廣泛第十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義

檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的

應(yīng)用十分廣泛第十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

檢測技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的

應(yīng)用十分廣泛在線檢測：零件尺寸、產(chǎn)品缺陷、裝配定位….一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義第十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

檢測技術(shù)在汽車中的應(yīng)用日新月異一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義第十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

檢測技術(shù)

在日常生活中

的應(yīng)用與日俱增

家用電器：數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)：自動對焦--紅外測距傳感器數(shù)字體溫計(jì)：接觸--熱敏電阻，非接觸--紅外傳感器自動感應(yīng)燈：亮度檢測--光敏電阻空調(diào)、冰箱、電飯煲：溫度檢測--熱敏電阻電話、麥克風(fēng)：話音轉(zhuǎn)換--駐極電容傳感器遙控接收：紅外檢測-光敏二極管、光敏三極管

辦公商務(wù)：可視對講、可視電話：圖像獲取--面陣CCD掃描儀：文檔掃描--線陣CCD(電荷耦合器件)紅外傳輸數(shù)據(jù)：紅外檢測--光敏二極管、光敏三極管

醫(yī)療衛(wèi)生：電子血壓計(jì)：血壓檢測--壓力傳感器血糖測試儀、膽固醇檢測儀--離子傳感器一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義★★★★★★★★★★★★★★★★

●●●●●●第十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

綜上所述自動檢測技術(shù)

與我們的生產(chǎn)、生活密切相關(guān)。

在工業(yè)生產(chǎn)各個領(lǐng)域內(nèi)

在科學(xué)研究領(lǐng)域內(nèi)

在現(xiàn)代人們的日常生活中

……一、(過程)自動化概述檢測技術(shù)的作用與意義它是自動化領(lǐng)域的重要組成部分，尤其在自動控制中，如果對控制參數(shù)不能有效準(zhǔn)確的檢測，

控制就成為無源之水，無本之木。第十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動測控系統(tǒng)的組成一、(過程)自動化概述進(jìn)料口變送器調(diào)節(jié)器執(zhí)行器出料口進(jìn)料口變送器操作站執(zhí)行器出料口眼看腦想手動例：液位的控制腦想眼看手動第十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述人與機(jī)器的機(jī)能對應(yīng)關(guān)系進(jìn)料口變送器操作站執(zhí)行器出料口眼看腦想手動自動測控系統(tǒng)的組成第十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述液位自動控制示意圖進(jìn)料口變送器操作站執(zhí)行器出料口控制器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器4～20mADC4～20mADC帶控制點(diǎn)流程圖D/AA/D數(shù)字信號自動測控系統(tǒng)的組成自控系統(tǒng)組成㈠自動控制系統(tǒng)方框圖數(shù)字調(diào)節(jié)器第十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日控制器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器4～20mADC4～20mADC1緒論

一、(過程)自動化概述D/AA/D數(shù)字信號控制器被控對象測量變送裝置+－SP執(zhí)行器4～20mADC4～20mADC自控系統(tǒng)組成㈡自控系統(tǒng)組成㈠模擬調(diào)節(jié)器數(shù)字調(diào)節(jié)器自動測控系統(tǒng)的組成被測變量顯示裝置傳感器變送器被測對象檢測系統(tǒng)組成被測量電量敏感元件傳感元件轉(zhuǎn)換電路傳感器組成第二十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述自動測控系統(tǒng)的組成檢測與變送單元執(zhí)行單元顯示單元調(diào)節(jié)單元(被測)被控對象操作人員被測變量顯示裝置傳感器變送器被測對象檢測系統(tǒng)組成被測量電量敏感元件傳感元件轉(zhuǎn)換電路傳感器組成典型的工業(yè)過程自動控制系統(tǒng)組成典型的工業(yè)檢測儀表控制系統(tǒng)第二十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

一、(過程)自動化概述自動測控系統(tǒng)的組成檢測與變送單元執(zhí)行單元顯示單元調(diào)節(jié)單元(被測)被控對象操作人員典型的工業(yè)檢測儀表控制系統(tǒng)電阻式電容式電感式壓電式熱電式光電式……傳感原理溫度壓力流量物位機(jī)械量成分……被測參數(shù)電動單元組合儀表氣動單元組合儀表變送單元計(jì)算單元調(diào)節(jié)單元給定單元執(zhí)行單元轉(zhuǎn)換單元顯示單元輔助單元DDCDCS

PLCFCS計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)第二十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

定義：以控制理論為主要理論基礎(chǔ)，以傳感器技術(shù)、自動化儀表等為主的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，完成對生產(chǎn)過程的自動采集、自動控制功能，即過程控制系統(tǒng).

過程控制主要針對溫度、壓力、流量、液位（物位）、成分等參數(shù)的控制。它覆蓋石油、化工、電力、冶金、輕工、紡織、核能等領(lǐng)域。過程控制的任務(wù)與目標(biāo)1緒論

一、(過程)自動化概述第二十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1）安全性：整個生產(chǎn)過程中，人身安全和設(shè)備安全是最重要和最基本的要求。2）穩(wěn)定性：系統(tǒng)具有抑制外部干擾，保持生產(chǎn)過程長期穩(wěn)定運(yùn)行。3）經(jīng)濟(jì)性：低成本高效益。應(yīng)用理論知識，系統(tǒng)分析和綜合，采用先進(jìn)的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制。過程控制的基本要求：第二十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第二十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第二十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

過程控制的目的：保持過程中的有關(guān)參數(shù)為一定值或按一定規(guī)律變化。主要特點(diǎn)：1、被控對象的多樣性

2、對象特性的難辨性

白色系統(tǒng)、黑色系統(tǒng)、灰色系統(tǒng)3、普遍存在滯后4、對象特性往往具有非線性

如間歇式加溫、齒輪運(yùn)動等。過程控制的特點(diǎn)第二十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日5.控制方案的多樣性有單回路、串級、前饋-反饋、比值、均勻、分程、選擇性、時滯、數(shù)字和計(jì)算機(jī)過程控制系統(tǒng)等。6.控制過程屬慢過程、多半屬參量控制

7.定值控制是主要控制形式第二十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1-1典型單回路控制系統(tǒng)1、控制原理以液體儲槽的水位控制為例進(jìn)行說明。液位變送器液位控制器執(zhí)行器過程控制的組成及術(shù)語一、系統(tǒng)組成LC第二十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2、系統(tǒng)方塊圖單回路系統(tǒng)方框圖第三十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第三十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日主要組成部分(1)被控對象：生產(chǎn)過程中被控制的工藝設(shè)備或裝置。

(2)檢測變送單元：檢測量轉(zhuǎn)換為國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的電信號。

檢測單元：完成對所有被控變量的直接測量；

變送單元：完成對被測變量信號的轉(zhuǎn)換和傳輸；

(3)控制器：實(shí)時地對被控系統(tǒng)施加控制作用。

調(diào)節(jié)單元：完成調(diào)節(jié)控制規(guī)律的運(yùn)算

(4)執(zhí)行器：將控制信號進(jìn)行放大以驅(qū)動控制閥。

(5)控制閥：控制進(jìn)料量或出料量。有氣開式和氣關(guān)式之別。

執(zhí)行單元：控制系統(tǒng)實(shí)施控制策略的執(zhí)行機(jī)構(gòu)

第三十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

1、被控對象

(簡稱對象或過程)

2、被控變量：按照生產(chǎn)過程要求，某些變量應(yīng)該維持在穩(wěn)定的變化范圍內(nèi)，如果對其施加控制作用，就稱其為被控變量。如溫度、壓力、流量、液位、成分等。二、常用術(shù)語第三十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

凡是影響被控量的各種作用均叫做干擾或擾動。分內(nèi)干擾和外干擾。(內(nèi)干擾如原料成分變化等。)

4、控制變量：即調(diào)節(jié)介質(zhì)。如儲水槽液位控制系統(tǒng)的給水量。

5、測量值：被控變量經(jīng)檢測變送后即是測量值。

3、干擾:

第三十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日6、給定值：即被控變量的設(shè)定值。7、偏差值：準(zhǔn)確地說，應(yīng)是被控量的給定值與實(shí)際值之差。但能夠直接得到的信號是被控量的測量值，故通常把給定值與測量值之差稱作為偏差。

8、調(diào)節(jié)器輸出：根據(jù)偏差值、經(jīng)一定算法得到的輸出值。調(diào)節(jié)器輸出亦稱控制作用。第三十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日過程控制系統(tǒng)的分類一、一般分類1、按工藝參數(shù)分類：

有溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)、流量控制系統(tǒng)、成分控制系統(tǒng)、物位控制系統(tǒng)等。2、按系統(tǒng)的任務(wù)分類：有比例控制、均勻控制、前饋控制等。3、按自動化裝置的不同分類：有常規(guī)控制系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。第三十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日

這是工業(yè)生產(chǎn)過程中應(yīng)用最多的一種過程控制系統(tǒng)。在運(yùn)行時，系統(tǒng)被控量的給定值是不變的。有時根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，被控量的給定值保持在規(guī)定的小范圍附近波動。家用電器中應(yīng)用定值控制系統(tǒng)的也很多，如電腦控制的洗衣機(jī)、電飯煲等。

4、按控制器的動作分類：1、定值控制系統(tǒng)PPIPID位式、二、按設(shè)定值形式分類第三十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2、隨動控制系統(tǒng)

是一種被控量的給定值隨時間任意變化的控制系統(tǒng)。它的主要作用是克服一切擾動，使被控量隨時跟蹤給定值的變化。第三十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日3、程序控制系統(tǒng)其給定值按預(yù)定的時間程序來變化。如機(jī)械工業(yè)中的退火爐的溫度控制系統(tǒng)，其給定值是按升溫、保溫、逐次降溫等程序變化的。第三十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日三.按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來分反饋控制系統(tǒng)前饋控制系統(tǒng)復(fù)合控制系統(tǒng)（前饋-反饋控制系統(tǒng)）第四十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日反饋控制系統(tǒng)（閉環(huán)控制系統(tǒng)）根據(jù)系統(tǒng)被控量與給定值的偏差進(jìn)行工作，偏差值是控制的依據(jù)，最后達(dá)到減小或消除偏差的目的反饋信號可能有多個，從而可以構(gòu)成多回路控制系統(tǒng)（如串級控制系統(tǒng)）。第四十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日前饋控制系統(tǒng)

也稱為開環(huán)控制系統(tǒng)。根據(jù)擾動量的大小進(jìn)行工作擾動是控制的依據(jù)在實(shí)際生產(chǎn)中不能單獨(dú)采用。第四十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日復(fù)合控制系統(tǒng)（前饋-反饋控制系統(tǒng)）

第四十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

基地式儀表只具備簡單測控功能，

其信號一般僅在本儀表內(nèi)起作用，各測控點(diǎn)間的信號難以相互溝通，

操作人員只能通過巡視生產(chǎn)現(xiàn)場來了解生產(chǎn)狀況。

隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和工藝要求的提高，

操作人員需要掌握多點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)和信息，

需要按多點(diǎn)的運(yùn)行信息實(shí)行操作控制。

出現(xiàn)了氣動、電動系列的單元組合式儀表，

出現(xiàn)了集中控制室。

生產(chǎn)現(xiàn)場各處的參數(shù)通過統(tǒng)一的模擬信號，

送往集中控制室，在控制盤上連接。

操作人員可以坐在控制室縱觀生產(chǎn)流程各處狀況。

二、自動化儀表及裝置概述儀表的簡要發(fā)展過程單元組合儀表（已淘汰）第四十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

儀表的簡要發(fā)展過程

DDZ-Ⅱ型：

電源220VAC

信號0～10mADC

DDZ-Ⅲ型：

電源24VDC

信號4～20mA、1～5VDC

儀表中含有微處理器，功能強(qiáng)，具備數(shù)字信號傳輸和模擬信號傳輸兩種功能。

QDZ

力平衡型

力矩平衡型

氣源(140kPa)

信號(20～100kPa)

(已基本淘汰)基地式儀表

只具備簡單測控功能，信號不遠(yuǎn)傳。(已淘汰)單元組合儀表氣動單元組合儀表電動單元組合儀表智能儀表現(xiàn)場總線儀表滿足現(xiàn)場總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的智能儀表。●●●●●●二、自動化儀表及裝置概述第四十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

儀表的簡要發(fā)展過程基地式儀表單元組合儀表智能儀表現(xiàn)場總線儀表●●●●●●氣動單元組合儀表電動單元組合儀表目前應(yīng)用最多的測控儀表主要是

DDZ－Ⅲ模擬儀表和部分智能型儀表?？紤]到控制系統(tǒng)

逐漸向FCS方向發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)和現(xiàn)場總線儀表的應(yīng)用將日漸廣泛。目前應(yīng)用狀況二、自動化儀表及裝置概述第四十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

基地式系統(tǒng)基地式儀表第0代DCSOS：小型機(jī)、IPCCS：IPC、PLC、智能調(diào)節(jié)器現(xiàn)場儀表：DDZ-III為主第3代*FCS將全廠最基礎(chǔ)的現(xiàn)場級儀表和裝置均通過現(xiàn)場總線連接起來，實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化通訊。現(xiàn)場儀表：總線儀表第4代*自動化裝置的簡要發(fā)展過程分布式IODCS現(xiàn)場信號根據(jù)傳輸距離或功能不同連接到現(xiàn)場I/O設(shè)備上，各現(xiàn)場I/O設(shè)備與控制站間通過網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場總線）連接?，F(xiàn)場儀表：DDZ-III、總線儀表過渡型*常規(guī)儀表控制系統(tǒng)單元組合儀表：調(diào)、變、執(zhí)、算(DDZ-II、III、QDZ)第1代

第2代DDC（直接數(shù)字控制）變、執(zhí)(DDZ-II、III)

集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)變、執(zhí)(DDZ-II、III)

二、自動化儀表及裝置概述第四十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）構(gòu)成原理圖二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第四十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）構(gòu)成原理圖二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第四十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程分散型控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）（DCS）基本結(jié)構(gòu)圖直接數(shù)字控制系統(tǒng)（DDC）構(gòu)成原理圖二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程分散型控制系統(tǒng)（集散控制系統(tǒng)）（DCS）基本結(jié)構(gòu)圖二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程典型的中小型DCSCENTUM-μXL系統(tǒng)構(gòu)成（橫河電機(jī)公司產(chǎn)品）二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程典型的中型DCSCENTUM-CS系統(tǒng)構(gòu)成（橫河電機(jī)公司產(chǎn)品）二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程典型的DCSTDC3000系統(tǒng)構(gòu)成（Honeywell公司產(chǎn)品）二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

二、自動化儀表及裝置概述自動化裝置的簡要發(fā)展過程典型的DCSHS2000系統(tǒng)構(gòu)成（和利時公司產(chǎn)品）DDCDCS

PLCFCS第五十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程典型的DCSJX-300XP系統(tǒng)構(gòu)成（中控公司產(chǎn)品）二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

組合式PLC組成示意圖

自動化裝置的簡要發(fā)展過程集散控制系統(tǒng)（DCS）基本結(jié)構(gòu)圖二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程西門子S7系列PLC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)④過程測量與控制級③過程監(jiān)控級②工廠與過程管理級①公司管理級金字塔由4級組成二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

三菱Q系列PLC應(yīng)用舉例自動化裝置的簡要發(fā)展過程二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第五十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日自動化裝置的簡要發(fā)展過程1緒論

380V工頻電源水泵遠(yuǎn)傳壓力表接觸器組控制系統(tǒng)舉例PLC水位計(jì)自耦變壓器變頻器二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第六十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第六十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）硬件配置示意圖二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第六十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程綜合生產(chǎn)控制系統(tǒng)CENTUM-VP系統(tǒng)構(gòu)成（橫河電機(jī)公司產(chǎn)品）CENTUMVP是橫河電機(jī)CENTUM系列繼CENTUMCS1000/CENTUMCS3000之后的第8代產(chǎn)品二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第六十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程通用的過程控制系統(tǒng)SIMATICPCS7（西門子公司產(chǎn)品）二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第六十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程

在1996年11月，

以三菱電機(jī)為主導(dǎo)的多家公司

以“多廠家設(shè)備、

環(huán)境、高性能、

省配線”理念開發(fā)、

公布和開放了

現(xiàn)場總線CC-Link，

并第一次正式向市場

推出了CC-Link這一

全新的多廠商、高性能、

省配線的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。

二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS三菱電機(jī)的節(jié)能支援系統(tǒng)第六十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

自動化裝置的簡要發(fā)展過程電站現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS165目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)1000MW等級的火電機(jī)組全數(shù)字化的控制、監(jiān)視、管理自動化。西安熱工研究院有限公司(中國華能集團(tuán)公司技術(shù)中心)自主研發(fā)的電站自動化控制系統(tǒng)，二、自動化儀表及裝置概述DDCDCS

PLCFCS第六十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

三、檢測儀表技術(shù)發(fā)展趨勢

智能化

虛擬化

網(wǎng)絡(luò)化

微型化

軟測量技術(shù)⑴

不斷提高儀器的性能、可靠性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。⑵開發(fā)新型傳感器。⑶

開發(fā)傳感器的新型敏感元件材料和采用新的加工工藝。⑷微電子技術(shù)、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)與儀器儀表和傳感器的結(jié)合，構(gòu)成新一代智能化測控系統(tǒng)，使測量精度、自動化水平進(jìn)一步提高。⑸

研究集成化、多功能和智能化傳感器或測試系統(tǒng)。第六十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

三、檢測儀表技術(shù)發(fā)展趨勢智能化網(wǎng)絡(luò)化虛擬化第六十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論

三、檢測儀表技術(shù)發(fā)展趨勢第六十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日1緒論儀表的基本概念測量范圍、上下限、量程零點(diǎn)遷移、量程遷移靈敏度和分辨率誤差測量精度等級滯環(huán)、死區(qū)和回差重復(fù)性和再現(xiàn)性可靠性第七十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日測量范圍、上下限每個用于測量的儀表都有測量范圍，它是該儀表按規(guī)定的精度進(jìn)行測量的被測變量的范圍。測量范圍的最小值和最大值分別稱為測量下限和測量上限，簡稱下限和上限。測量范圍、上下限及量程第七十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日量程范圍儀表能夠測量的最大輸入量與最小輸入量之間的范圍稱作儀表的量程范圍，簡稱量程。在數(shù)值上等于儀表上限值與下限值的代數(shù)差之絕對值。問：某溫度計(jì)測量的最低溫度為-20℃，最高溫度為100℃，它的量程是多少？120℃給出儀表的測量范圍可以知道上、下限及量程；只知道儀表的量程，不能確定出上下限及測量范圍。第七十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日儀表測量范圍的常用表示方法零點(diǎn)和量程

儀表測量范圍的常用表示方法是：給出儀表的零點(diǎn)(即測量下限值)及儀表的量程。由前面的分析可知，只要儀表的零點(diǎn)和量程確定了，其測量范圍也就確定了。第七十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日零點(diǎn)遷移、量程遷移零點(diǎn)遷移和量程遷移在實(shí)際使用中，由于測量要求或測量條件的變化，需要改變儀表的零點(diǎn)或量程，為此可以對儀表進(jìn)行零點(diǎn)和量程的調(diào)整。通常將零點(diǎn)的變化稱為零點(diǎn)遷移，而量程的變化則稱為量程遷移。零點(diǎn)遷移的形式：正遷移和負(fù)遷移量程遷移的形式：縮小量程和擴(kuò)大量程第七十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日2零點(diǎn)遷移和量程遷移輸入(被測量)輸出0100%100%零點(diǎn)遷移量程遷移-25%由于某些影響量引起的輸出量程的變化。

75%70%71.4%140%25%第七十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日如何利用零點(diǎn)遷移和量程遷移時間t0輸出(V)51015第七十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日3．靈敏度在穩(wěn)定情況下，儀表輸出變化量△Y與引起此變化的輸入量的變化量△U之比值，定義為儀表的靈敏度。用S表示，即

式中，S——儀表靈敏度 △Y、△U——分別為輸出與輸入變化量量程遷移改變靈敏度；零點(diǎn)遷移不改變靈敏度串聯(lián)儀表系統(tǒng)，靈敏度具有可傳遞性。（乘積）問：某測量范圍是0～100MPa的壓力表，其滿量程時指針轉(zhuǎn)角為270度，它的靈敏度是多少？2.7度/MPa第七十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日分辨率（靈敏限）

它表明儀表響應(yīng)輸入量微小變化的能力指標(biāo)，即不能引起輸出發(fā)生變化的最大輸入變化幅度與量程范圍之比的百分?jǐn)?shù)。儀表能響應(yīng)和分辨的最小輸入量。通常儀表的靈敏度高，分辨率也高。第七十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日4.誤差測量誤差的概念測定值與被測量真值之差稱為測量的絕對誤差，或簡稱測量誤差。

δ=x

－X0

式中，δ——測量誤差；

x——測定值（例如儀表指示值）；

X0——被測量的真值。真值一般無法得到，所以用實(shí)際值X代替X0。第七十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日對于絕對誤差，應(yīng)注意下面幾個特點(diǎn)：絕對誤差是有單位的量，其單位與測定值和實(shí)際值相同。絕對誤差是有符號的量，其符號表示出測定值與實(shí)際值的大小關(guān)系。測定值與被測量實(shí)際值之間的偏離程度和方向通過絕對誤差來體現(xiàn)。第八十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日示值的絕對誤差與約定值之比值稱為相對誤差，其為無量綱數(shù)，以百分?jǐn)?shù)表示。一般約定值m有如下幾種取法：m取測量儀表的指示值x時，γ稱為標(biāo)稱相對誤差；m取測量的實(shí)際值X時，γ稱為實(shí)際相對誤差；m取儀表的滿刻度值(量程)時，γ稱為引用相對誤差。對于相同的被測量，用絕對誤差評定其測量精度的高低。但對于不同的被測量，則應(yīng)采用相對誤差來評定。第八十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日最大引用誤差：

整個量程范圍內(nèi)的最大絕對誤差與量程的比值。最大引用誤差與儀表的具體示值無關(guān)，可以更好地說明儀表測量的準(zhǔn)確程度。它是儀表基本誤差的主要形式，是儀表的主要性能指標(biāo)之一。第八十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日允許誤差儀表出廠時要規(guī)定引用誤差的允許值，稱為允許誤差。如將允許誤差記為Q，最大引用誤差記為Qmax，那么Q和Qmax在大小上應(yīng)該滿足什么關(guān)系?Qmax≤Q第八十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日基本誤差和附加誤差任何測量都是與環(huán)境條件相關(guān)的，這些條件包括環(huán)境溫度、相對濕度、電源電壓和安裝方式等多方面的因素。儀表嚴(yán)格按照規(guī)定的環(huán)境條件（即參比工作條件）工作時，此時獲得的誤差稱為基本誤差；如果在非參比工作條件進(jìn)行測量，還會產(chǎn)生額外的誤差稱為附加誤差。誤差=基本誤差+附加誤差第八十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日5．精確度

指根據(jù)測量儀表準(zhǔn)確度大小所劃分的等級或級別。允許誤差去掉百分號的數(shù)值就是準(zhǔn)確度等級，工程上稱為精度等級。我國儀表精度等級有：0.005、0.02、0.05、0.1、0.2、0.35、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5、4.0等。

級數(shù)越小，精度（準(zhǔn)確度）就越高。

工業(yè)檢測用儀表多在0.1～4.0級。精度等級0.5級：基本誤差不超過量程的±0.5%第八十五頁，共一百零二頁，2022年，8月28日第八十六頁，共一百零二頁，2022年，8月28日精度等級的確定過程：輸入(被測量)輸出0標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出特性曲線實(shí)際上升校驗(yàn)曲線實(shí)際下降校驗(yàn)曲線誤差上限誤差下限基本誤差限第八十七頁，共一百零二頁，2022年，8月28日6.滯環(huán)、死區(qū)、回差滯環(huán)：儀表內(nèi)部某些元件具有儲能效應(yīng)，其作用使得儀表檢驗(yàn)所得的實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降曲線出現(xiàn)不重合的情況，導(dǎo)致儀表的特性曲線形成環(huán)狀。第八十八頁，共一百零二頁，2022年，8月28日6.滯環(huán)、死區(qū)、回差死區(qū)：由于傳動機(jī)構(gòu)的摩擦和間隙等，產(chǎn)生死區(qū)效應(yīng)。使得在儀表輸入在一定范圍內(nèi)不引起輸出變化，這段區(qū)域稱為死區(qū)，也叫不靈敏區(qū)。第八十九頁，共一百零二頁，2022年，8月28日6.滯環(huán)、死區(qū)、回差回差：在外界條件不變的情況下，使用同一儀表對被測量進(jìn)行反復(fù)測量（正行程和反行程）時，上升曲線和下降曲線之間最大的差值，稱為回差(也稱為變差、來回變差)。輸入輸出0下降曲線上升曲線第九十頁，共一百零二頁，2022年，8月28日正行程：測量系統(tǒng)的輸入量從量程下限增至量程的上限的測量過程。反行程：測量系統(tǒng)的輸入量從量程上限減少至量程的下限的測量過程。第九十一頁，共一百零二頁，2022年，8月28日重復(fù)性：在同一工作條件下，同方向連續(xù)多次對同一輸入值進(jìn)行測量所得到的多個輸出值之間相互一致的程度。輸入輸出0重復(fù)性再現(xiàn)性7.重復(fù)性和再現(xiàn)性

（隨機(jī)性)（穩(wěn)定性）第九十二頁，共一百零二頁，2022年，8月28日再現(xiàn)性：儀表實(shí)際上升曲線和實(shí)際下降曲線之間離散程度的表示，常取兩種曲線之間離散程度最大點(diǎn)的值來表示。輸入輸出0重復(fù)性再現(xiàn)性第九十三頁，共一百零二頁，2022年，8月28日可靠度表征儀表可靠性的尺度有多種，最基本的是可靠度。它是衡量儀表能夠正常工作并發(fā)揮其功能的程度。簡單地來說，如果有100臺同樣的儀表，工作1000小時后約有99臺仍能正常工作，則可以說這批儀表工作1000小時后的可靠度是99％。8.可靠性第九十四頁，共一百零二頁，2022年，8月28日MTBF和MTTR平均無故障工作時間MTBF(Mea