控制儀表及裝置.?控制儀表及裝置?是高等院校自動化專業(yè)及測控技術(shù)與儀器專業(yè)的一門教材。本書詳細介紹模擬式控制儀表及裝置〔模擬式控制器、變送器、轉(zhuǎn)換器、運算器和執(zhí)行器等〕以及數(shù)字式控制儀表及裝置〔可編程調(diào)節(jié)器、可編程控制器、智能變送器與閥門定位器、集散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)等〕的功能特點、結(jié)構(gòu)原理和使用方法。內(nèi)容簡介

本教材是第二次修訂后再版，在內(nèi)容上已引入最新儀表技術(shù)，反映了當代自動化儀表的先進水平。本書除作大專院校及工礦企業(yè)職業(yè)教育的專業(yè)教材外，也可供相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員閱讀。.章節(jié)安排概論第一節(jié)控制儀表與控制系統(tǒng)第二節(jié)控制儀表及裝置的分類第三節(jié)聯(lián)絡信號和傳輸方式第四節(jié)平安防爆的根本知識和防爆措施.第一章模擬式控制器第一節(jié)控制器的運算規(guī)律和組成方式第二節(jié)

基型控制器

第三節(jié)特種控制器和附加單元第二章變送器和轉(zhuǎn)換器第一節(jié)變送器的構(gòu)成

第二節(jié)

差壓變送器

第三節(jié)

溫度變送器第四節(jié)電/氣轉(zhuǎn)換器

.第四章可編程調(diào)節(jié)器第一節(jié)概述第二節(jié)

KMM可編程調(diào)節(jié)器

第三章運算器和執(zhí)行器第一節(jié)運算器第二節(jié)

執(zhí)行器第三節(jié)模擬式控制儀表的應用

.第六章智能變送器和閥門定位器

第一節(jié)

智能變送器

第二節(jié)智能閥門定位器第五章可編程控制器第一節(jié)概述第二節(jié)FX系列可編程控制器第三節(jié)S7系列可編程控制器.第七章集散控制系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)集散控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡第三節(jié)

TPS集散控制系統(tǒng)

第四節(jié)PCS7集散控制系統(tǒng)第五節(jié)集散控制系統(tǒng)可靠性

第八章現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)第一節(jié)概述第二節(jié)幾種流行的現(xiàn)場總線第三節(jié)

實時工業(yè)以太網(wǎng)第四節(jié)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng).概論第一節(jié)控制儀表與控制系統(tǒng).>控制儀表與控制系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)一般由被控對象、變送器、控制器和執(zhí)行器構(gòu)成，其方框圖如下所示：給定值被控參數(shù)被控介質(zhì)簡單控制系統(tǒng)方框圖變送器執(zhí)行器控制器被控對象.被控對象－需要調(diào)節(jié)其工藝參數(shù)的生產(chǎn)設備。變送器－把工藝參數(shù)轉(zhuǎn)換成標準統(tǒng)一信號的裝置?？刂破鳎瓕碜宰兯推鞯臏y量值與給定信號相比較后產(chǎn)生的偏差信號,按照預先設定好的控制規(guī)律進行運算后，輸出一個控制信號去執(zhí)行器。執(zhí)行器－把控制器的輸出信號轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移，以控制閥門的開度。此外，根據(jù)需要還可設有顯示、轉(zhuǎn)換、計算、輔助、給定裝置。.概論第二節(jié)控制儀表及裝置分類.>控制儀表及裝置的分類電動控制儀表氣動控制儀表能源電源（220VAC/24VDC）氣源（140kPa）傳輸信號電信號（電壓、電流、數(shù)字）氣壓信號元、器件電子元器件氣動元件接線導線導管電磁干擾與防爆受電磁干擾影響須采取抗干擾、防爆措施不受電磁干擾影響本質(zhì)上安全防爆電動控制儀表和氣動控制儀表的比較

按所用能源形式：氣動、電動、液動。工業(yè)上主要使用電動和氣動控制儀表。.模擬儀表傳輸信號為連續(xù)變化的模擬量,，這類儀表線路較簡單,操作方便，價格較低。

如氣動儀表，電動單元組合儀表Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型等。數(shù)字儀表傳輸信號為斷續(xù)變化的數(shù)字量，這類儀表與裝置以微型計算機為核心，功能完善，性能優(yōu)越，能解決模擬儀表難以解決的問題。如可編程調(diào)節(jié)器、控制器、DCS、FCS等。

按信號類型：模擬式和數(shù)字式。.基地式儀表：包含多種功能部件〔傳感、指示、記錄、控制、執(zhí)行等局部〕，設計成一個整體，結(jié)構(gòu)較簡單。如帶控制機構(gòu)的指示記錄儀。單元組合式儀表：系列儀表劃分成能獨立實現(xiàn)某種功能的假設干單元，單元間用標準信號聯(lián)系。如電動、氣動單元組合儀表。集散控制系統(tǒng)〔DCS〕：以微型計算機為核心,集4C技術(shù)為一體的計算機控制裝置,實現(xiàn)分散控制和集中管理。如TPS、PCS7、ECS、Hollias等?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)〔FCS〕:現(xiàn)場總線將具有數(shù)字通信能力的現(xiàn)場儀表相連接,并同上層監(jiān)控管理級一起構(gòu)成分布式控制網(wǎng)絡。如基于FF、Profibus總線的FCS。

按結(jié)構(gòu)形式.概論第三節(jié)聯(lián)絡信號和傳輸方式.>聯(lián)絡信號和傳輸方式聯(lián)絡信號是指在成套儀表系列中，儀表之間采用的傳輸信號的類型和數(shù)值。聯(lián)絡信號類型氣動儀表：20~100KPa電動儀表：模擬信號0~10mA、4~20mA及1~5V數(shù)字、頻率信號信號下限從零開始有利于模擬量運算。信號下限從某值開始〔活零點〕便于檢驗儀表是否斷電，并可實現(xiàn)兩線制。信號上限高，產(chǎn)生的電磁平衡力大；信號上限低有利于減少功率損耗和儀表防爆。.直流電流傳輸接收儀表R0I0IiRiRiRcm發(fā)送儀表電流信號傳輸時儀表之間的連接為保證傳輸誤差ε在允許范圍之內(nèi)，應要求R0?Rcm+nRi，故有為減小傳輸誤差，要求：R0足夠大，而Rcm及Ri應比較小.電流傳輸?shù)奶攸c優(yōu)點發(fā)送儀表輸出電阻大，故電流信號適于遠距傳輸。電流回路中串入一電阻，取壓方便。缺點回路中增減接收儀表時，將影響其它儀表的工作。各臺儀表沒有公共接地點，假設要和計算機聯(lián)用,那么應在儀表輸入輸出端采取直流隔離措施。.直流電壓傳輸電壓信號傳輸時儀表之間的連接接收儀表RiRcm／２發(fā)送儀表R0U0Rcm／２IiRiRi

為減小傳輸誤差，要求：

R0和Rcm

盡量小，Ri

大些。為減小傳輸誤差,應滿足Ri/n?R0+Rcm，故有.電壓傳輸?shù)奶攸c優(yōu)點增加或取消某個接收儀表不影響其他儀表的工作。各接收儀表可設置公共接地點，可和計算機聯(lián)用。缺點要在引線電阻上產(chǎn)生電壓降,信號受一定損失,且因接收儀表輸入阻抗很高，易于引入干擾，所以電壓信號不適于遠距離傳輸。

現(xiàn)場與控制室儀表之間采用直流電流信號，控制室內(nèi)部儀表之間采用直流電壓信號。.變送器與控制室儀表間的信號傳輸兩線制電源裝置變送器現(xiàn)場控制室四線制接收儀表變送器現(xiàn)場電源裝置控制室接收儀表要實現(xiàn)兩線制，必須采用活零點的電流信號。因電源線和信號線公用，電源供給變送器的功率是通過信號電流提供的。變送器輸出電流為下限值時，應保證它內(nèi)部的半導體器件仍能正常工作。故信號電流下限值不能過低。.概論第四節(jié)平安防爆根本知識和防爆措施.>平安防爆根本知識

爆炸危險場所的區(qū)域劃分依據(jù)：爆炸性氣體出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間0區(qū)(Zone0)

－在正常情況下，爆炸性氣體混合物連續(xù)地、頻繁地出現(xiàn)或長時間存在的場所。1區(qū)(Zone1)

－在正常情況下，爆炸性氣體混合物有可能出現(xiàn)的場所。2區(qū)(Zone2)

－在正常情況下，爆炸性氣體混合物不可能出現(xiàn)，或即使出現(xiàn)也是短時間存在的場所。.

爆炸性氣體的分級按最大試驗平安間隙MESG(火焰不能傳播的最大間隙)和最小點燃電流比MICR來分級：可分為A、B、C三級。

爆炸性物質(zhì)的分組按引燃溫度可分為六組：組別引燃溫度t/℃T1>450T2450≧t>200T3450≧t>200組別引燃溫度t/℃T4T5135≧t>100T6100≧t>85200≧t>135.

防爆電氣設備的分類、分組防爆電氣設備分為兩大類：Ⅰ類：煤礦用電氣設備Ⅱ類：工廠用電氣設備Ⅱ類電氣設備可進一步分為ⅡA、ⅡB、ⅡC三級。工廠用電氣設備防爆型式有以下八種：隔爆型(d)、本質(zhì)平安型(i)、增安型(e)、正壓型(p)、充油型(o)、充砂型(q)、澆封型(m)和無火花型(n)。本質(zhì)平安型設備又可以分為ia和ib兩個等級。.

防爆標志及其含義防爆標志由以下5個局部構(gòu)成：標志EX－表示該設備為防爆電氣設備。結(jié)構(gòu)型式－說明該設備采用何種措施進行防爆，如d為隔爆型，i為本安型等。設備類別－I為煤礦井下用電設備，II為工廠用設備。防爆級別－為A、B、C三級，說明防爆能力強弱。溫度組別－為T1~T6六組，說明該設備的最高外表溫度允許值。例如EXiaIICT5表示II類本質(zhì)平安型ia等級B級T5組。.隔爆型儀表

具有隔爆外殼，儀表的電路和接線端子全部置于防爆殼體內(nèi)。它能承受儀表內(nèi)部因故障產(chǎn)生爆炸性氣體混合物的爆炸壓力。這類儀表適用于1區(qū)、2區(qū)危險場所。本質(zhì)平安型儀表本安儀表的全部電路均為本質(zhì)平安電路，電壓和電流被限制在允許的范圍內(nèi)，保證儀表產(chǎn)生的電火花和熱效應不致于引爆其周圍爆炸性氣體混合物。ia等級的本安儀表適用于0區(qū)危險場所，ib等級的本安儀表只適用于1區(qū)和2區(qū)危險場所。>常用防爆型控制儀表.變送器執(zhí)行器調(diào)節(jié)器平安柵平安柵電源箱本安防爆系統(tǒng)非危險場所〔控制室〕危險場所〔現(xiàn)場〕危險場所〔現(xiàn)場〕>控制系統(tǒng)的防爆措施

本安防爆系統(tǒng)本安防爆系統(tǒng)應滿足的兩個條件：在危險場所使用本安防爆儀表控制室儀表和危險場所儀表之間設置平安柵.平安柵作為控制室儀表和現(xiàn)場儀表的關(guān)聯(lián)設備，是本安系統(tǒng)的重要組成局