控制系统中的检测设备和执行装置

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1、计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的 检测设备和执行机构1计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 传感器和变送器 过程控制中常用的执行器 运动控制中常用的执行机构第2章计算机控制系统中的检测设备和执 行机构2计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置调节器执行器对象测量变送x (t)e (t)u (t)q (t)y (t)z (t) 3计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 传感器是能感受规定的被测量并按照一定规 律转换成可用输出信号的器件或装

2、置。传感 器的输出信号有多种形式，如电压、电流、 频率、脉冲等，输出信号形式由传感器原理 确定。 变送器在控制系统中起着至关重要的作用， 它将工艺变量(如温度、压力、流量、液位、 成份等)和电、气信号(如电流、电压、频率 、气压信号等)转换成统一的标准信号。4计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置2.1 传感器和变送器主要内容： 信号传输及供电的四线制与两线制 压力检测及变送 温度检测和变送 流量检测及变送 物位检测及变送 其它检测仪表和装置5计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 2.1.1 信号传输及供电的四线 制与两线制

3、 变送器安装在现场，它的气源或电源从 控制室送来，而输出信号送到控制室。 气动变送器用两根气动管线分别传送气 源和输出信号。 电动模拟式变送器采用二线制或四线制 传输电源和输出信号。 6计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 二线制：仪表 的信号传输与供 电共用两根导线 四线制：仪表 的信号传输与供 电用四根导线 7计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置智能式变送器 智能式变送器采用双向全数字量传输信 号，即现场总线通讯方式；目前广泛采 用一种过渡方式，即在一条通讯电缆中 同时传输420mA电流信号和数字信号 ，这种方式称为H

4、ART协议通讯方式。 智能式变送器的电源也由通信电缆传输 。8计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置HART协议 HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信协议是数字式仪表实现数字通 信的一种协议，具有HART通信协议的变送器 可以在一条电缆上同时传输420mADC的模拟 信号和数字信号。 HART通信协议是依照国际标准化组织(ISO)的 开放式系统互连(OSI)参考模型，简化并引用其 中三层：物理层、数据链路层、应用层而制定 的。物理层规定了信号的传输方法和传输介质 ；数据链路层规定了数据帧的格式和数据通讯 规

5、程；应用层规定了通讯命令的内容。9计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置2.1.2压力检测及变送 压力检测的主要方法和分类 电容式差压变送器 智能型差压变送器10计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 大气压力-用气压计测定的压力,随大气条件和地点而变 化.确定为“标准状态“的大气压力参考值等于是101325Pa 。 相对压力或表压-相对于大气压力测定的压力。 负压-负的相对压力，因此它低于大气压力 过压-正的相对压力。 差压-两个压力的差值。 绝对压力-相对于真空（0压）测量的压力几种压力表述形式11计算机控制系统中的检测设

6、备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置压力检测的主要方法和分类按敏感元件和转换原理的特性不同，一般 分为以下几类： 液注式压力检测 ：依据流体静力学原理 弹性式压力检测 ：依据弹性形变原理 负荷式压力检测 ：依据静力平衡原理 电气式压力检测 ：利用敏感元件 其它压力检测方法 ：弹性振动、压磁式12计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置U形管压力计(根据流体静力学原理 )13计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置弹簧管压力计(弹性元件受力变形原理) 1.金属弹簧管 2.指针 3-连杆 4.扇型齿轮 5.弹簧 6-底座

7、7.测压接头 8.小齿轮 9.外壳 14计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置电容式差压变送器 电容式差压 变送器采用 差动电容作 为检测元件 ，是目前工 业上普遍使 用的一种变 送器 15计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置电容式差压变送器结构框图16计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 测量部分的作用是通过 电容式压力传感器及相 关电路把被测差压p成 比例的转换成为差动电 流信号Id。 差动电容的相对变化量 再通过电容/电流转换 电路比例的转换成差动 电流信号Id，经放大后 转换成4-

8、20mA输出电流 。 17计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置智能型压力变送器 智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压 传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能 检测仪表 。 智能型变送器的特点是可进行远程通信。其精确 度高，使用与维护方便。通过编制各种程序，使 变送器具有自修正、自补偿、自诊断及错误方式 报警等多种功能，因而提高了变送器的精确度， 简化了调整、校准与维护过程，促使变送器与计 算机、控制系统直接对话。 18计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置智能式压力变送器19计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算

9、机控制系统中的检测设备和执行装置20计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置2.1.3 温度检测和变送 热电偶 热电阻 模拟式温度变送器 智能式温度变送器21计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置测温方法的分类 接触式测温 基于热交换原理 非接触式测温 基于热辐射原理22计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 温度计的分类和形式 膨胀式温度计 辐射式温度计 热电偶温度计 热电阻温度计23计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置膨胀式温度计24计算机控制系统中的检测

10、设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置膨胀式温度计25计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 辐射式温度计 物体受热后， 有一部分热能 转化成辐射能 ，以电磁波形 式向四周辐射 。 若物体能将落 在其上的热辐 射全部吸收称 为绝对黑体 普朗克定律建 立辐射强度和 温度的内在联 系 26计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置热电偶测温原理 热电偶温度计利用不同导体或半导体的 热电效应来测温的 两种不同的导体材料（或半导体）A，B 组成的闭合回路。相接触时，存在电子 的迁移，达到平衡时，在接触的两端形 成电势mV27计

11、算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置热电偶测温原理 工业上常用的(已 标准化)热电偶有 ：铂铑30-铂铑6热 电偶(分度号位B) 、铂铑10-铂热电 偶(分度号为S)、 镍铬-镍硅(镍铬- 镍铝)热电偶(分度 号位K)等。28计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置序号 计 量 器 具 名 称 准 确 度 等 级 测 量 范 围 R-001-304 标准组铂铑 10-铂热电 偶 标准组标准组3001300 R-002-305 标准铂铑10-铂热电 偶 一等3001300 二等3001300 工作铂铑10-铂热电 偶 0级0160

12、0 0级01600 R-003-306 标准铂铑30-铂铑6热电 偶 一等12001600 二等12001600 工作用铂铑30-铂铑6热 电偶 0级12001600 R-004-307 工作用镍铬-镍硅热电偶 0级01300 R-005-308 标准铜-康铜热电 偶2 0级0200 工作用铜-康铜热电 偶 0级0200 29计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置热电偶冷端温度补偿 热电偶的热电势是两个接点温度的函数表, 只有当冷端温度不变（一般取0度）时,热电 势才是热端温度的单值函数。 实际应用中,热电偶冷端所处环境温度总有波 动,从而使测量得不到正确结果

13、, 必须采取补 偿措施. 冷端温度补偿办法有以下几种: 1.冰浴法 2.冷端温度修正法 3.校正仪表零点法 4.补偿法30计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置热电阻测温原理 热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随 温度变化的性质来测量温度的 若忽略物体的长度和截面随温度的变化,则在参 比温度t0下的电阻值Rt0和电阻温度系数a已知, 可以通过测量此物体的电阻来反映其温度. Rt=Rt01+a(t-t0) 热电阻引线的功能是使感温元件能与外部测量 线路相连接。热电阻引线对测量结果有较大的 影响，现在常用的引线方式有两线制、三线制 和四线制三种。 31计算机控

14、制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 两线制：在热电阻感温元件两端各连一根导线的引线形式为 两线制。这种引线方式简单、费用低，但是引线电阻以及引线 电阻的变化会带来附加误差。因此两线制适用于引线不长，测 温准确度要求较低的场合。 三线制：在热电阻感温元件一端连接两根引线，另一端连接 一根引线，此种引线方式称为三线制。这种引线形式可以较好 的消除引线电阻的影响，测量准确度高于两线制。工业热电阻 通常采用三线制接法。 四线制：在热电阻感温元件两端各连接两根引线的接法称为 四线制。这种方式主要用于高精度温度检测。其中两根引线为 热电阻提供恒流源I，在热电阻上产生的压降通过

15、另两根引线引 至电位差计进行测量。因此它能完全消除引线电阻对测量的影 响，且在连接导线阻值相同时，还可以消除连接导线的影响。32计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置工业常用热电阻 在我国,标准化的热电阻现有铂的和铜的两 种 铂热电阻用于摄氏度范 围内测温，铜热电阻因在高温下易氧化而适 用于摄氏度范围内测温。前 者稳定性好，准确度高；后者价格便宜，电 阻与温度关系的线性度较好。 33计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置分度号 根据IEC规定,铂电阻有Pt10和Pt100两种 分度号 铜热电阻按WZC标准,代号有Cu50和Cu

16、100 两种。 IEC：国际电工委员会（International Electro Technical Commission），成立于1906年成月，是世界 上成立最早的专门国际标准化机构 34计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置35计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置电厂专用热电阻和隔爆型热 电阻36计算机控制系统中的检测设备和执行装置计算机控制系统中的检测设备和执行装置 套管式热电阻 套管式热电阻作为温 度测量和控制的传感 器与显示仪表配套， 以直接测量和控制生 产过程中气体，液体 和蒸汽的温度。不仅 用于发电厂管道测温 ，同时也用