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1、仪表培训教材（基础部分）目录前言1.基础知识2.常用过程检测仪表（一次仪表）2.1 温度仪表2.2 压力仪表2.3 流量仪表2.4 液位仪表2.5 成份分析仪表2.6 称重仪表3. 指示调节仪表（二次仪表）3.1 常规仪表3.2 DCS系统3.3 PLC系统4执行机构4.1 驱动机构4.2 执行机构5. 过程自动控制常识5.1 基础知识5.2 调节器的基础控制规律5.3 控制系统的投运5.4 调节器参数的整定6. 控制系统6.1 基本控制系统6.2 复杂控制系统6.2.1串级调节系统6.2.2前馈调节系统6.2.3分程调节系统6.2.4选择调节系统6.2.5比值调节系统7几个典型的控制系统7.
2、1反应槽PH控制系统7.2 一次中和槽PH控制系统前言：什么是过程控制过程控制一般是指冶金、石油、化工、电力、轻工、建材等工业部门生产过程的自动化，即通过采用各种自动化仪表、计算机等自动化技术工具，对生产过程中的某些物理参数进行自动检测、监督和控制，以达到最优化的技术经济指标，提高经济效率和劳动生产力，节约能源，改善劳动条件和保护环境卫生等目的。过程控制系统是指自动控制生产过程中的温度、压力、流量、液位、成分分析等这样的一些变量，并且使这些变量稳定在某一范围，或按预定的规律变化的系统。例如在图一中所示的槽内液位控制：人工控制时如图1a所示：由人的眼睛来观察槽内液位的高低，然后，由人的大脑来进行
3、判断：是低了，还是正常。如果他觉得低了，就会用手去将进液阀开大些；如果他觉得高了，就会用手去将进液阀关小些。（这里只会低，不会高，为什么？）自动控制时如图1b所示：用一套液位自动控制系统来取代人的这一切工作：用液位计来代替人的眼睛；用指示、调节仪表来代替人的大脑；用自动控制阀来代替人的手。这就是液位自动控制系统：该系统由三个部分组成：检测仪表，调节仪表和执行机构。这就是组成自动控制系统的三要素，这是最基本的控制系统。也叫反馈控制系统、定值控制系统。自动控制系统由三个部分组成：第一部分：检测仪表检测仪表是用来检测工艺过程参数的仪表（也叫一次仪表），它是工人的眼睛，它能检测工艺过程的大部分参数，这
4、是人所做不到的。例如：物质的成份分析（如：酸浓、SO2、O2，PH等）流量、液位、湿度、压力、转速、温度、重量、位移、振动等。这些测量有的是直接测量出来的，但是大部分参数是不可能直接测量出来的，要用间接测量的方法才能测量出来。这其中温度、压力、流量、液位等又是用的最多的。以前冶金行业的仪表以测温度为主，故叫“热工仪表”；而化工行业的仪表以分析仪表较多，故叫“化工仪表”。现在都统称“自动化仪表”。每一个参数的测量又有各种各样的测量方法，根据不同的工艺采用不同的方法。例如温度的测量：测低温的有铂电阻温度计、测高温的有热电偶温度计、测更高温的有辐射高温计、测冰铜温度的有快速热电偶、现场指示的有双金属
5、温度计等等。液位的测量有：接触式的：吹气泡式液位计、单法兰液位计、双法兰液位计、电容式液位计、电极式液位计等。非接触式的：超声波液位计、雷达液位计等。第二部分：指示、调节仪表指示、调节仪表是控制系统的核心，相当于人的大脑，一般称为“二次仪表”。这种仪表以前都是单体仪表，就是一台仪表只有一个功能，如：指示仪、调节器、记录仪、报警器等。最早是从苏联引进的大型仪表，有大园图、大长图等；后来，我国仪表行业的科技工作者自己开发、研制了新的系列仪表，如：“DDZ型”（电动单元组合仪表）、“DDZ型”（电动单元组合仪表）、后来又开发、研制了新的数字显示控制仪（简称数显仪）；80年代初从日本引进了“EK系列仪
6、表”、“I系列仪表”等。现在大多数用DCS系统（数字控制系统，又称集散系统：分散控制、集中管理）、PLC系统（可编程序控制器）。一套DCS系统或PLC系统可以完成以前单体仪表所有的功能。PLC控制系统的特长是用于开关控制，故现在很多电气设备都随机带来PLC控制系统，最小的控制系统甚至只有几个检测点。但是若模拟信号太多，则用PLC系统就不太合适，成本太高（模拟卡较贵）。DCS系统是一种综合控制系统，即能进行模拟控制，又能进行数字控制，系统可大可小，大到几万点，小到几十点；自从微软公司开发出“WINDOWS”系统以后，组态又方便，故DCS系统得到了广泛的应用，一般新上一个项目都会采用DCS系统。另
7、外，还有一种气动仪表：仪表不是用电驱动，而是用压缩空气驱动，故叫气动仪表。同样有“QDZ型”“QDZ型”（气动单元组合仪表）等，所有仪表的信号（测量值、设定值、输出值等）都是用气传送的。这里对压缩空气的质量要求很严：无水、无油、无杂质等。第三部分：执行机构执行机构的种类： 执行机构的种类有各种各样的。除了常用的各种气动和电动调节阀外，很多电气设备都可以作为执行机构。例如风机、泵、搅拌机、加热器等。作为执行机构用的最多的还是各种各样的调节阀。所有的调节阀都由两部分组成：驱动部分和执行部分。驱动部分有：气动簿膜、气缸、电磁阀，还有电气驱动系统。执行部分有：单座阀、双座阀、蝶阀、球阀、隔膜阀、三通阀
8、等。1 基础知识1.1仪表工位号的说明就象每一个人都有一个名子一样，每一个仪表检测控制系统都有一个名称，我们称之为工位号（TAG）。这个工位号在一个DCS系统中是唯一的，绝对不能重复。仪表工位号由几个英文字母及阿拉伯数字组成，一般最多8位，如：PICA1301、LICA1402、TICA1503等。第一个字母是参数符号，代表生产过程中的各种参数，如：温度、压力、流量等；后面的英文字母叫功能符号，代表该仪表系统的各种功能，如：记录、调节、报警等；前面2位阿拉伯数字一般代表生产工序（工厂总图布置分配的子项号）（祥光铜业的子项清单）。如：熔炼蒸汽干燥系统是“04”；硫酸净化系统是“26”；制氧站系统
9、是“37”等等。后面2位阿拉伯数字一般代表该工序该参数的序号。在要超过8位时，可以去掉某些功能符号。参数符号说明：A：成份分析（包括所有分析仪表，如：酸浓、SO2、O2，PH等）B：烧嘴、火焰、C：电导率、E：电压、F：流量、G：可燃气体、H：手操、I：电流、J：功率、K：时间、L：液位、M：水分、湿度、P：压力、Pd：压力差、R：电阻、核辐射、S：转速、频率、T：温度、Td：温差；V：振动、阀门、W：重量、X：位移、Z：振动等。功能符号说明：A：报警、C：调节、E：检测元件、G：现场监视、I：指示、Q：累积、R：记录、S：联锁、T：变送器、X：任意、Y：运算、Z：紧急、CV：自力式等。不光仪
10、表检测控制系统有工位号，设备也有工位号。设备的工位号大多用于DI、DO类型点（一般用该设备英文名称的第一个字母表示）。例如：P：泵；B：风机；A：搅拌机；E：换热器等。为了图方便，也有只用“DI”、“DO”等后边加序号表示的，如： DI0001DI0016、DI0017DI0032、DI0033DI0048等，D00001D00016、D00017D00032、D00033D00048等。这样编方便、简单，但不容易记。工位号的后缀主要是用于设备的DI、DO。有些设备有多种工作状态，都要在DCS系统里体现出来，而在DCS系统里，工位号又不能相同，故在原工位号后面加后缀，以示区别。以贵溪冶炼厂亚砷
11、酸车间DCS系统的一个风机为例：B60302：1#还原风机由于该还原风机在DCS系统中有多种状态，并都要参加各种程序运算，故要在后面加上后缀。 B60302A：1#还原风机手动运转（DI） B60302B：1#还原风机手动停止（DI） B60302C：1#还原风机运转应答（DI） B60302D：1#还原风机主开关送电（DI） B60302E：1#还原风机故障（DI） B60302G：1#还原风机变频器故障（DI）B60302F：1#还原风机运转（DO）又如：P1301：贵溪冶炼厂硫酸车间净化工序一级动力波循环泵由于一级动力波循环泵有两台，每台又有不同的工作状态，故也要在后面加上后缀。P130
12、1AA：硫酸净化一级动力波1循环泵运转P1301AB：硫酸净化一级动力波1循环泵故障P1301BA：硫酸净化一级动力波2循环泵运转P1301BB：硫酸净化一级动力波2循环泵故障1.2电缆号的说明从仪表室到现场的电缆都有一个名称，就是电缆号，以示区别。一般电缆号和仪表的工位号差不多，只是在后面加了一个后缀“C”。例如：贵溪冶炼厂硫酸车间净化工序硫酸2系列一级动力波流量控制系统，工位号是“FIC21301”FE21301C：硫酸2系列一级动力波流量计电源电缆 FT21301C：硫酸2系列一级动力波流量计信号电缆 FV21301C：硫酸2系列一级动力波流量计阀门电缆1.3逻辑功能符号说明：逻辑功能符
13、号参见图二：杭氧图例说明1.4仪表图形符号说明：就地安装仪表：如：PG、TG、XE、XT、XV等。：室内盘装仪表：现场盘装仪表：DCS系统，PLC系统：可编程序控制器及联锁回路 1.5线条说明直线：一般代表工艺管线虚线：一般代表仪表的信号线直线上加两短斜杠：一般代表气动信号1.6常用符号说明：I/O：输入/输出A/M:自动/手动切换；L/R:本机/远方切换（机旁/中控室切换）AI:模拟输入信号;AO: 模拟输出信号DI:开关（数字）输入信号;DO：开关（数字）输出信号PV:仪表的测量值；SP:仪表的设定值；OP:仪表的输出值LSP:本机设定值（平时只写SP）；RSP：远方设定值DA:正作用；R
14、A:反作用（调节器和阀门都适用）PO: 气开式；PC：气关式（阀门）FC：故障关；FO：故障开（阀门）H：上限；HH：上上限；HHH：上上上限L：下限；LL：下下限；LLL：下下下限P：气源（电源）E：电信号；P：气信号E/P（I/P）：电/气转换器；P/E（P/I）：气/电转换器P：盘面安装；PB：盘后安装；L：现场安装；LB：现场盘安装P：比例调节；PI：比例积分调节；PID：比例积分微分调节1.7仪表的标准信号1.7.1电动仪表的标准信号：420mADC;15VDC1.7.2气动仪表的标准信号：0.020.1MPa（20KPa100KPa）(0.21.0Kg/cm2)（老的）1.8 仪表
15、的质量指标1.8.1 仪表的误差绝对误差：绝对误差M仪表的指示值与其真值之差。 相对误差：相对误差（M）/100% 通常用相对误差表示其测量误差的大小，有正负误差之分。例如：设测得某处温度为1645，而此处的真实温度为1650，则其绝对误差为5（偏低5），而相对误差为0.3%；设测得其温度为1655，则其绝对误差为5（偏高5），而相对误差为0.3%，这都在允许误差范围之内。若测得其温度为1660，则其绝对误差为10（偏高10），而相对误差为0.6%，则这次测量超过允许误差范围（工业测量时通常允许误差为0.5%）。一般被测物的真实值是不知道的，都用标准仪表测得的值代替这个值，标准仪表的精度都很高，要远高于一般检测仪表。一般检测仪表要定期用标准仪表来校正（各单位内）（每年要大修一次），而这个标准仪表几年之后又要到上级去，用更高精
