儀表自動化基礎知識

二、儀表自動化基礎知識第一節(jié)概述一、測量過程

（一）測量的概念所謂測量，是指用實驗的方法，將被測量（未知量）與已知的標準量進行比較，以得到被測量大小的過程；是對被測量定量認識的過程。（二）測量的方法

測量方法從不同的角度出發(fā)，有不同的分類方法。

1、按測量方式分類⑴直接測量。將被測量與標準量（測量單位）直接進行比較或用預先按標準量定度好的儀器直接得出測量值的方法。例如用尺子量長度，用溫度計測體溫等。⑵間接測量。通過測量與被測量有函數(shù)關系的其他量,才能得到被測量值的測量方法。如求矩形面積S=長X寬。測量的方法測量是用實驗的方法,求出某個量的大小。舉例測一段導線的長度直接測量間接測量測量實質：是將被測參數(shù)與其相應的測量單位進行比較的過程。Q為氣體燃料全部燃燒釋放的熱量；q為燃料熱值；v氣體燃料的體積。測量的方法

2、按接觸方式分類⑴接觸式測量。在測量過程中測量的敏感元件直接與被測介質接觸，得到被測量的結果的方法。⑵非接觸式測量。在測量過程中測量儀表的任何部分都不與被測介質接觸就能得到測量結果的方法。測量的方法二、測量誤差

(一)誤差的概念所謂誤差就是某一被測量的測量值與真實值之差。測量的目的是希望得到能正確反映被測參數(shù)的真實值。但無論怎樣努力（包括測量原理、方法、精度等方面），因在測量過程中始終存在著各種各樣的影響因素，使得測量結果不可能絕對準確，而只能盡量接近真實值。測量誤差（二）誤差的分類

1、系統(tǒng)誤差在同一條件下，多次測量同一被測參數(shù)時，測量結果的誤差大小與符號均保持不變或在條件變化時按某一確定規(guī)律變化的誤差。

2、隨機誤差在相同條件下，對某一參數(shù)進行重復測量時，測量結果的誤差大小與符號均不固定，且無一定規(guī)律的誤差。

3、疏忽誤差測量結果顯著偏離被測量的真實值所對應的誤差。產生的原因是由于工作人員在讀取或記錄測量數(shù)據時的疏忽大意造成的。

測量誤差絕對誤差xI：儀表指示值,xt：被測量的真值由于真值無法得到

x：被校表的讀數(shù)值，x0：標準表的讀數(shù)值

相對誤差測量過程與測量誤差測量誤差

三、測量儀表測量儀表是進行測量的基本工具之一。由于石油化工參數(shù)種類繁多，生產條件各有不同，應用的各種測量儀表工作原理結構也各有不同。但是，從化工測量儀表的的組成來看，基本上是有檢測環(huán)節(jié)、傳送放大環(huán)節(jié)和顯示環(huán)節(jié)三部分組成。各部分之間的關系如下圖：檢測環(huán)節(jié)直接感受被測量，并將它轉換為適合測量的信號，經傳送放大環(huán)節(jié)對信號進行傳送，最后由顯示部分進行指示記錄。

測量儀表的品質指標（一）檢測儀表的準確度（精確度）說明：儀表的測量誤差可以用絕對誤差Δ來表示。但是，儀表的絕對誤差在測量范圍內的各點不相同。因此，常說的“絕對誤差”指的是絕對誤差中的最大值Δmax。

兩大影響因素絕對誤差和儀表的標尺范圍測量儀表的品質指標相對百分誤差δ允許誤差測量儀表的品質指標

儀表的δ允越大，表示它的精確度越低；反之，儀表的δ允越小，表示儀表的精確度越高。將儀表的允許相對百分誤差去掉“±”號及“％”號，便可以用來確定儀表的精確度等級。目前常用的精確度等級有0.005，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。小結測量儀表的品質指標舉例例1-1某臺測溫儀表的測溫范圍為200~700℃，校驗該表時得到的最大絕對誤差為±4℃，試確定該儀表的相對百分誤差與準確度等級。解

該儀表的相對百分誤差為

如果將該儀表的δ去掉“±”號與“％”號，其數(shù)值為0.8。由于國家規(guī)定的精度等級中沒有0.8級儀表，同時，該儀表的誤差超過了0.5級儀表所允許的最大誤差，所以，這臺測溫儀表的精度等級為1.0級。測量儀表的品質指標儀表的準確度等級是衡量儀表質量優(yōu)劣的重要指標之一。

準確度等級數(shù)值越小，就表征該儀表的準確度等級越高，儀表的準確度越高。工業(yè)現(xiàn)場用的測量儀表，其準確度大多在0.5級以下。

儀表的精度等級一般可用不同的符號形式標志在儀表面板上。舉例1.51.0如：測量儀表的品質指標注意

在工業(yè)上應用時,對檢測儀表準確度的要求,應根據生產操作的實際情況和該參數(shù)對整個工藝過程的影響程度所提供的誤差允許范圍來確定,這樣才能保證生產的經濟性和合理性。測量儀表的品質指標2.檢測儀表的恒定度

變差是指在外界條件不變的情況下，用同一儀表對被測量在儀表全部測量范圍內進行正反行程（即被測參數(shù)逐漸由小到大和逐漸由大到?。y量時，被測量值正行和反行所得到的兩條特性曲線之間的差值。儀表的變差不能超出儀表的允許誤差，否則應及時檢修。圖1-1測量儀表的變差測量儀表的品質指標3.靈敏度與靈敏限

儀表的靈敏度是指儀表指針的線位移或角位移，與引起這個位移的被測參數(shù)變化量的比值。

儀表的靈敏限是指能引起儀表指針發(fā)生動作的被測參數(shù)的最小變化量。通常儀表靈敏限的數(shù)值應不大于儀表允許絕對誤差的一半。

測量儀表的品質指標4.反應時間

反應時間就是用來衡量儀表能不能盡快反映出參數(shù)變化的品質指標。反應時間長，說明儀表需要較長時間才能給出準確的指示值，那就不宜用來測量變化頻繁的參數(shù)。儀表反應時間的長短，實際上反映了儀表動態(tài)特性的好壞。

測量儀表的品質指標5.線性度

線性度是表征線性刻度儀表的輸出量與輸入量的實際校準曲線與理論直線的吻合程度。通?？偸窍Ｍ麥y量儀表的輸出與輸入之間呈線性關系。

式中，δf為線性度（又稱非線性誤差）；Δfmax為校準曲線對于理論直線的最大偏差（以儀表示值的單位計算）。圖1-2線性度示意圖測量儀表的品質指標電動儀表氣動儀表液動儀表以壓縮空氣為動力源；信號標準：0.02-0.1MPa；本安防爆；氣動調節(jié)閥以油壓為動力，主要用于需要大功率輸出的場合，液動儀表現(xiàn)在已很少用。（一）按儀表使用的能源分類以電為能源；信號標準：Ⅰ、Ⅱ型：0-10mADC；Ⅲ：4-20mADC;結構較復雜；適宜于遠距離傳送和集中控制，便于與計算機連用。第二節(jié)自動化儀表與系統(tǒng)一、儀表分類未采取任何防爆措施的儀表，只能應用在非危險場所。

（二）電動儀表按儀表的防爆能力分類普通型儀表隔爆型儀表安全火花型儀表采取隔離措施以防止引燃引爆事故的儀表。采用本質安全型防爆措施的儀表；是電動儀表中防爆能力最好的一類。

一、儀表分類一、儀表分類（三）按信息的獲得、傳遞、反映和處理的過程分類檢測儀表獲取信息，并進行適當?shù)霓D換；測量工藝參數(shù)

顯示儀表將由檢測儀表獲得的信息進行顯示

控制儀表對信號進行各種運算，并把控制信號傳給執(zhí)行器。

執(zhí)行器接受信號對生產過程進行操作或控制

一、儀表分類一、儀表分類檢測儀表根據其被測變量不同溫度表流量表分析儀物位計壓力表一、儀表分類溫度測量儀表DCS系統(tǒng)控制的部分現(xiàn)場設備一、儀表分類智能一體化孔板流量計DCS系統(tǒng)控制的部分現(xiàn)場設備一、儀表分類自動控制（調節(jié)）閥門（執(zhí)行機構）DCS系統(tǒng)控制的部分現(xiàn)場設備一、儀表分類

自動控制系統(tǒng)有多種分類方法：

一、按被控變量分類二、按控制規(guī)律分類三、按給定值變化規(guī)律分類

其中第三種分類方法最普遍二、自動控制系統(tǒng)分類二、自動控制系統(tǒng)分類溫度控制系統(tǒng)T壓力控制系統(tǒng)P液位控制系統(tǒng)L流量控制系統(tǒng)F……被控變量（一）按被控變量分類二、自動控制系統(tǒng)分類溫度控制系統(tǒng)它由蒸汽加熱器、溫度變送器、調節(jié)器和蒸汽流量閥組成?？刂颇繕耸潜３殖隹跍囟群愣ā．斶M料流量或溫度等因素的變化引起出口物料的溫度變化時，通過溫度儀表測得的變化，并將其信號送至調節(jié)器與給定值進行比較，調節(jié)器根據其偏差信號進行運算后將控制命令送至調節(jié)閥，改變蒸汽量維持出口溫度。進料蒸汽TTTC給定值蒸汽加熱器溫度控制系統(tǒng)二、自動控制系統(tǒng)分類流量控制系統(tǒng)

它由管路、孔板和差壓變送器、流量調節(jié)器和流量調節(jié)閥?？刂颇繕耸潜３至髁亢愣ā．敼艿榔渌糠肿枇Πl(fā)生變化或有其他擾動時，流量將偏離設定值。利用孔板作為檢測元件，把孔板上、下游的差壓引至差壓變送器，將流量差壓值轉換成電流信號；該信號送至調節(jié)器與給定值進行比較，流量控制器根據偏差信號進行運算后將控制信號送至調節(jié)閥，改變閥門開度，就改變了流量，使流量維持在設定值上。FC流量控制系統(tǒng)二、自動控制系統(tǒng)分類液位控制系統(tǒng)

圖中，檢測變送器檢測到水位高低，當水位高度與正常給定水位之間出現(xiàn)偏差時，調節(jié)器就會立刻根據偏差的大小去控制出水閥，使水位回到給定值上。從而實現(xiàn)水位的自動控制。LTLC給定值二、自動控制系統(tǒng)分類控制規(guī)律比例控制P比例積分控制PI比例微分控制PD比例微分積分控制PID……二、自動