1、2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),1,第2章 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),2,傳感器和變送器 過程控制中常用的執(zhí)行器 運(yùn)動控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu),第2章計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的檢測設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),3,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),4,傳感器是能感受規(guī)定的被測量并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。傳感器的輸出信號有多種形式，如電壓、電流、頻率、脈沖等，輸出信號形式由傳感器原理確定。 變送器在控制系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用，它將工藝變量(如溫度、壓力、流量、液位、成份等)和電、氣信號(如電流、電壓、頻率、氣壓信號等)

2、轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),5,2.1 傳感器和變送器,主要內(nèi)容： 信號傳輸及供電的四線制與兩線制 壓力檢測及變送 溫度檢測和變送 流量檢測及變送 物位檢測及變送 其它檢測儀表和裝置,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),6,2.1.1 信號傳輸及供電的四線制與兩線制,變送器安裝在現(xiàn)場，它的氣源或電源從控制室送來，而輸出信號送到控制室。氣動變送器用兩根氣動管線分別傳送氣源和輸出信號。 電動模擬式變送器采用二線制或四線制傳輸電源和輸出信號。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),7,二線制：儀表的信號傳輸與供電共用兩根導(dǎo)線,四線制：儀表的信號傳輸與供電用四根導(dǎo)線,2020/

3、9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),8,智能式變送器,智能式變送器采用雙向全數(shù)字量傳輸信號，即現(xiàn)場總線通訊方式；目前廣泛采用一種過渡方式，即在一條通訊電纜中同時(shí)傳輸420mA電流信號和數(shù)字信號，這種方式稱為HART協(xié)議通訊方式。智能式變送器的電源也由通信電纜傳輸。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),9,HART協(xié)議,HART(Highway Addressable Remote Transducer)通信協(xié)議是數(shù)字式儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字通信的一種協(xié)議，具有HART通信協(xié)議的變送器可以在一條電纜上同時(shí)傳輸420mADC的模擬信號和數(shù)字信號。 HART通信協(xié)議是依照國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的開放式系統(tǒng)互連(OSI)參

4、考模型，簡化并引用其中三層：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層而制定的。物理層規(guī)定了信號的傳輸方法和傳輸介質(zhì)；數(shù)據(jù)鏈路層規(guī)定了數(shù)據(jù)幀的格式和數(shù)據(jù)通訊規(guī)程；應(yīng)用層規(guī)定了通訊命令的內(nèi)容。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),10,2.1.2壓力檢測及變送,壓力檢測的主要方法和分類 電容式差壓變送器 智能型差壓變送器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),11,大氣壓力-用氣壓計(jì)測定的壓力,隨大氣條件和地點(diǎn)而變化.確定為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的大氣壓力參考值等于是101325Pa。 相對壓力或表壓-相對于大氣壓力測定的壓力。 負(fù)壓-負(fù)的相對壓力，因此它低于大氣壓力 過壓-正的相對壓力。 差壓-兩個(gè)壓力的差值。 絕對壓力-相對于

5、真空（0壓）測量的壓力,幾種壓力表述形式,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),12,壓力檢測的主要方法和分類,按敏感元件和轉(zhuǎn)換原理的特性不同，一般 分為以下幾類： 液注式壓力檢測 ：依據(jù)流體靜力學(xué)原理 彈性式壓力檢測 ：依據(jù)彈性形變原理 負(fù)荷式壓力檢測 ：依據(jù)靜力平衡原理 電氣式壓力檢測 ：利用敏感元件 其它壓力檢測方法 ：彈性振動、壓磁式,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),13,U形管壓力計(jì)(根據(jù)流體靜力學(xué)原理),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),14,彈簧管壓力計(jì)(彈性元件受力變形原理),1.金屬彈簧管 2.指針 3-連桿 4.扇型齒輪 5.彈簧 6-底座 7.測壓接頭 8.小齒輪 9.外殼

6、,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),15,電容式差壓變送器,電容式差壓變送器采用差動電容作為檢測元件，是目前工業(yè)上普遍使用的一種變送器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),16,電容式差壓變送器結(jié)構(gòu)框圖,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),17,測量部分的作用是通過電容式壓力傳感器及相關(guān)電路把被測差壓p成比例的轉(zhuǎn)換成為差動電流信號Id。 差動電容的相對變化量再通過電容/電流轉(zhuǎn)換電路比例的轉(zhuǎn)換成差動電流信號Id，經(jīng)放大后轉(zhuǎn)換成4-20mA輸出電流。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),18,智能型壓力變送器,智能型壓力或差壓變送器就是在普通壓力或差壓傳感器的基礎(chǔ)上增加微處理器電路而形成的智能檢測儀表

7、。 智能型變送器的特點(diǎn)是可進(jìn)行遠(yuǎn)程通信。其精確度高，使用與維護(hù)方便。通過編制各種程序，使變送器具有自修正、自補(bǔ)償、自診斷及錯(cuò)誤方式報(bào)警等多種功能，因而提高了變送器的精確度，簡化了調(diào)整、校準(zhǔn)與維護(hù)過程，促使變送器與計(jì)算機(jī)、控制系統(tǒng)直接對話。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),19,智能式壓力變送器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),20,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),21,2.1.3 溫度檢測和變送,熱電偶 熱電阻 模擬式溫度變送器 智能式溫度變送器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),22,測溫方法的分類,接觸式測溫 基于熱交換原理 非接觸式測溫 基于熱輻射原理,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制

8、技術(shù),23,溫度計(jì)的分類和形式,膨脹式溫度計(jì) 輻射式溫度計(jì) 熱電偶溫度計(jì) 熱電阻溫度計(jì),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),24,膨脹式溫度計(jì),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),25,輻射式溫度計(jì),物體受熱后，有一部分熱能轉(zhuǎn)化成輻射能，以電磁波形式向四周輻射。 若物體能將落在其上的熱輻射全部吸收稱為絕對黑體 普朗克定律建立輻射強(qiáng)度和溫度的內(nèi)在聯(lián)系,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),26,熱電偶測溫原理,熱電偶溫度計(jì)利用不同導(dǎo)體或半導(dǎo)體的熱電效應(yīng)來測溫的 兩種不同的導(dǎo)體材料（或半導(dǎo)體）A，B組成的閉合回路。相接觸時(shí)，存在電子的遷移，達(dá)到平衡時(shí)，在接觸的兩端形成電勢,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

9、,27,熱電偶測溫原理,工業(yè)上常用的(已標(biāo)準(zhǔn)化)熱電偶有：鉑銠30-鉑銠6熱電偶(分度號位B)、鉑銠10-鉑熱電偶(分度號為S)、鎳鉻-鎳硅(鎳鉻-鎳鋁)熱電偶(分度號位K)等。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),28,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),29,熱電偶冷端溫度補(bǔ)償,熱電偶的熱電勢是兩個(gè)接點(diǎn)溫度的函數(shù)表, 只有當(dāng)冷端溫度不變（一般取0度）時(shí),熱電勢才是熱端溫度的單值函數(shù)。 實(shí)際應(yīng)用中,熱電偶冷端所處環(huán)境溫度總有波動,從而使測量得不到正確結(jié)果, 必須采取補(bǔ)償措施. 冷端溫度補(bǔ)償辦法有以下幾種: 1.冰浴法 2.冷端溫度修正法 3.校正儀表零點(diǎn)法 4.補(bǔ)償法,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控

10、制技術(shù),30,熱電阻測溫原理,熱電阻溫度計(jì)是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻值隨溫度變化的性質(zhì)來測量溫度的 若忽略物體的長度和截面隨溫度的變化,則在參比溫度t0下的電阻值Rt0和電阻溫度系數(shù)a已知,可以通過測量此物體的電阻來反映其溫度. Rt=Rt01+a(t-t0) 熱電阻引線的功能是使感溫元件能與外部測量線路相連接。熱電阻引線對測量結(jié)果有較大的影響，現(xiàn)在常用的引線方式有兩線制、三線制和四線制三種。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),31,兩線制：在熱電阻感溫元件兩端各連一根導(dǎo)線的引線形式為兩線制。這種引線方式簡單、費(fèi)用低，但是引線電阻以及引線電阻的變化會帶來附加誤差。因此兩線制適用于引線不長，測溫準(zhǔn)

11、確度要求較低的場合。 三線制：在熱電阻感溫元件一端連接兩根引線，另一端連接一根引線，此種引線方式稱為三線制。這種引線形式可以較好的消除引線電阻的影響，測量準(zhǔn)確度高于兩線制。工業(yè)熱電阻通常采用三線制接法。 四線制：在熱電阻感溫元件兩端各連接兩根引線的接法稱為四線制。這種方式主要用于高精度溫度檢測。其中兩根引線為熱電阻提供恒流源I，在熱電阻上產(chǎn)生的壓降通過另兩根引線引至電位差計(jì)進(jìn)行測量。因此它能完全消除引線電阻對測量的影響，且在連接導(dǎo)線阻值相同時(shí)，還可以消除連接導(dǎo)線的影響。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),32,工業(yè)常用熱電阻,在我國,標(biāo)準(zhǔn)化的熱電阻現(xiàn)有鉑的和銅的兩種 鉑熱電阻用于攝氏度范圍內(nèi)測

12、溫，銅熱電阻因在高溫下易氧化而適用于攝氏度范圍內(nèi)測溫。前者穩(wěn)定性好，準(zhǔn)確度高；后者價(jià)格便宜，電阻與溫度關(guān)系的線性度較好。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),33,分度號,根據(jù)IEC規(guī)定,鉑電阻有Pt10和Pt100兩種分度號 銅熱電阻按WZC標(biāo)準(zhǔn),代號有Cu50和Cu100兩種。,IEC：國際電工委員會（International Electro Technical Commission），成立于1906年成月，是世界上成立最早的專門國際標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),34,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),35,電廠專用熱電阻和隔爆型熱電阻,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),3

13、6,套管式熱電阻,套管式熱電阻作為溫度測量和控制的傳感器與顯示儀表配套，以直接測量和控制生產(chǎn)過程中氣體，液體和蒸汽的溫度。不僅用于發(fā)電廠管道測溫，同時(shí)也用于其他工業(yè)部門的測溫。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),37,裝配式熱電阻,工業(yè)用鉑電阻作為溫度測量的傳感器，通常用來和顯示儀表、記錄儀表和電子調(diào)節(jié)器配套使用。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),38,耐腐型、耐磨型熱電阻,但在某些特殊場合，如化工廠、冶煉廠、火電廠等，用普通熱電偶，熱電阻就極易損壞。因此，在這些場合必須采用特殊材料及機(jī)構(gòu)的熱電偶熱電阻。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),39,模擬式溫度變送器,以DDZ-型為例，它可以和熱

14、電阻或熱電偶配合使用，將溫度信號轉(zhuǎn)換成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號； 它也可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來使用，以將其它能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號的工藝變量也變成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)信號,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),40,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),41,2.1.4 流量檢測及變送,流量檢測原理有很多，有許多分類方法： 按測量單位分：質(zhì)量流量計(jì)與體積流量計(jì) 按測量流體運(yùn)動原理分：容積式、速度式、動量式和質(zhì)量流量式 按測量方法分：直接測量式和間接測量式,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),42,差壓流量計(jì) 轉(zhuǎn)子流量計(jì) 速度式流量計(jì) 容積式流量計(jì) 靶式流量計(jì) 電磁流量計(jì),渦街流量計(jì) 超聲波流量計(jì) 量熱式流量計(jì) 質(zhì)量流量計(jì) 其

15、它流量計(jì),按測量原理細(xì)分,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),43,文丘利式差壓流量計(jì),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),44,文丘利管,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),45,轉(zhuǎn)子流量計(jì),轉(zhuǎn)子流量計(jì)又稱浮子流量計(jì)，是目前工業(yè)上或?qū)嶒?yàn)室常用的一種流量計(jì)。它是由一根錐形的玻璃管和一個(gè)能上下移動的浮子所組成,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),46,渦街流量計(jì),在流體中放置一非線性柱狀物(如圓柱或三角形等),則在某一雷諾數(shù)范圍內(nèi),在柱狀物的下游就會產(chǎn)生兩列不對稱且又有規(guī)律的漩渦。通常稱為卡門渦街。由實(shí)驗(yàn)獲知,三角柱卡門漩渦產(chǎn)生的頻率f與平均流速V,管道直徑D,三角扁平面的寬度d 之間的關(guān)系為: f =

16、St/(l-1.25d/D)V/d,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),47,渦街流量計(jì),渦街流量計(jì)又稱為漩渦流量計(jì)，是利用有規(guī)則的漩渦剝離現(xiàn)象來測量流體流量的儀表。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),48,電磁流量計(jì),流體流動時(shí),兩電極之間產(chǎn)生感應(yīng)電勢E, 設(shè)兩電極之間距離為L。則根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律: Q = 3.14D2E/(4KLB)= CE/B (7-5) 其中 Q 被測流體的流量 m3/s C 檢驗(yàn)因數(shù) C = 3.14D2/(4KL) D 管道內(nèi)徑，L 兩電極距離 E感應(yīng)電勢, B 磁感應(yīng)強(qiáng)度，,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),49,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),50,電磁

17、式流量計(jì),電磁流量計(jì)是基于電磁感應(yīng)原理來測量流量的儀表，它能測量具有一定電導(dǎo)率的液體的體積流量。 測量的準(zhǔn)確度不受被測液體粘度、密度、溫度及電導(dǎo)率變化影響，測量管中沒有任何阻礙被測液體流動的部件，所以幾乎沒有壓力損失。 適當(dāng)選用測量管中絕緣內(nèi)襯和測量電極材料，就可以測量各種腐蝕性溶液的流量，尤其在測量含有固體顆粒溶液如泥漿、紙漿、礦漿或纖維液體流量時(shí)，更顯示出其優(yōu)越性,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),51,電磁流量計(jì),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),52,超聲波流量計(jì),超聲波流量計(jì)常用測量方法為傳播速度差法、多普勒法等。傳播速度差法基本原理是測量超聲波脈沖順?biāo)骱湍嫠鲿r(shí)速度之差來反映流體

18、的流速，從而測出流量；多普勒法的基本原理則是應(yīng)用聲波中的多普勒效應(yīng)測得順?biāo)骱湍嫠鞯念l差來反映流體的流速從而得出流量。 超聲波流量計(jì)可用于測量任何液體流量,尤其適用于測量腐蝕性液體,高粘度液體和非導(dǎo)電液體的流量。也可用于測量大口徑管道的水流量或各種水渠,河流,海水的流速和流量。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),53,便攜式超聲波流量計(jì),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),54,2.1.5 物位檢測及變送,物位儀表的分類 差壓式液位變送器 電容式物位傳感器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),55,物位儀表分類,直讀式物位測量儀表 浮力式物位測量儀表 靜壓式物位測量儀表 電磁式物位測量儀表 輻射

19、式物位儀表 聲波式物位測量儀表 光學(xué)式物位測量儀表,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),56,磁性液位控制器,磁性液位控制器 利用磁性浮子隨液位變化升或降，使檢測管內(nèi)的干簧管開關(guān)動作，送出接點(diǎn)信號。 結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝維修。 應(yīng)用廣泛，價(jià)格低廉。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),57,浮球液位控制器,液位浮動開關(guān) 利用重力與浮力的原理設(shè)計(jì)。主要包括浮標(biāo)和微動開關(guān)，當(dāng)液位變化，浮標(biāo)內(nèi)的開關(guān)通、斷。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),58,浮球液位控制器,浮球液位控制器 由測量和輸出兩部分組成，當(dāng)液位變化時(shí)，浮球隨之上下移動，從而使磁鋼擺動。根據(jù)磁性同性相斥原理，使觸點(diǎn)接通或斷開,2020/9/7

20、,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),59,頂裝式磁翻柱液位計(jì),液位計(jì)根據(jù)浮力原理和 磁性耦合作用研制而成。 當(dāng)液位上升時(shí),翻柱由白 色轉(zhuǎn)為紅、白界位處為 容器內(nèi)介質(zhì)液位的實(shí)際 高度，從而實(shí)現(xiàn)液位的 指示。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),60,差壓式液位變送器,利用差壓或壓力變送器可以很方便的測量液位，且能輸出標(biāo)準(zhǔn)的電流或氣壓信號。 差壓式液位變送器是利用容器內(nèi)的液位改變時(shí)，由液柱產(chǎn)生的靜壓也相應(yīng)變化的原理而工作的,p,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),61,電容式物位傳感器,在電容器的極板之間，充以不同介質(zhì)時(shí)，介電系數(shù)不同，電容量的大小也有所不同 可通過測量電容量的變化來檢測液位、料位和兩種不同液體的分界面

21、 電容量大小與液位高度H成正比,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),62,2.1.6 其它檢測儀表和裝置,接近開關(guān)、光電開關(guān) 測速發(fā)電機(jī) 光電編碼器 測厚儀表,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),63,行程開關(guān)、接近開關(guān),行程開關(guān)、接近開關(guān)主要將機(jī)械位移變?yōu)殡娦盘?，以?shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，廣泛的應(yīng)用在機(jī)電一體化的設(shè)備上，作為電路自動切換、限位保護(hù)、行程控制等應(yīng)用,行程開關(guān),接近開關(guān),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),64,光電開關(guān),光電開關(guān)也是一種常用的開關(guān)型檢測元件。它有投光器、受光器和電源組成，投光器常用發(fā)光二極管，受光器常用光敏二極管或光敏三極管 工作原理：使投光器和受光器相對，當(dāng)被測物體擋住從

22、投光器發(fā)射出的光線時(shí)，受光器就輸出相應(yīng)的控制信號。光電開關(guān)按檢測方式可分為反射式、對射式兩種類型,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),65,圖 . 光電開關(guān),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),66,測速發(fā)電機(jī) tachogenerator,輸出電動勢與轉(zhuǎn)速成比例的微特電機(jī)。測速發(fā)電機(jī)的繞組和磁路經(jīng)精確設(shè)計(jì)，其輸出電動勢E和轉(zhuǎn)速n成線性關(guān)系，即Ekn，其中k是常數(shù)。改變旋轉(zhuǎn)方向時(shí)輸出電動勢的極性即相應(yīng)改變。當(dāng)被測機(jī)構(gòu)與測速發(fā)電機(jī)同軸聯(lián)接時(shí)，只要檢測出輸出電動勢，即能獲得被測機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，故又稱速度傳感器。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),67,測速發(fā)電機(jī),測速發(fā)電機(jī)是一種專門用來測量轉(zhuǎn)速的微型電機(jī)

23、，其本質(zhì)是一種微型發(fā)電機(jī)。有直流和交流兩種 測速發(fā)電機(jī)廣泛應(yīng)用于各種速度或位置控制系統(tǒng)。在自動控制系統(tǒng)中作為檢測速度元件，以調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速或通過反饋來提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和精度 由于直流測速發(fā)電機(jī)有電刷、換向器等接觸裝置，使它的可靠性變差，精度也受到影響。交流測速發(fā)電機(jī)的輸出頻率與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格對應(yīng)，輸出信號可經(jīng)放大整形變換電路轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),68,光電編碼器,光電編碼器，是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。光電編碼器是由光柵盤和光電檢測裝置組成。光柵盤是在一定直徑的圓板上等分地開通若干個(gè)長方形孔。由于光電碼盤與電動機(jī)同軸，

24、電動機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤與電動機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),69,光電編碼器,光電編碼器作為一種傳感器具有精度高、耗能低、非接觸無磨損、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。 尤其是它以數(shù)字量輸出，具有與計(jì)算機(jī)容易聯(lián)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。 編碼器的應(yīng)用對象，就其所測量的物理量的性質(zhì)，它可對運(yùn)動機(jī)械的直線位移、角位移、速度、相位等進(jìn)行測量，也可間接地對能變換成這些量的，例如溫度壓力、流量等物理量進(jìn)行測量，并給出相應(yīng)的電學(xué)量輸出。 在自動化系統(tǒng)中，它可作為敏感檢測元件組成自動檢測系統(tǒng)，也可作為檢測反

25、饋元件，組成閉環(huán)或半閉環(huán)的自動控制系統(tǒng),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),70,編碼器分類表,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),71,編碼器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),72,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),73,2.2 過程控制中常用的執(zhí)行器,執(zhí)行器是過程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分。 其作用是接收控制器送來的控制信號，改變被控介質(zhì)的流量，從而將被控變量維持在所要求的數(shù)值上或一定的范圍內(nèi)。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),74,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),75,執(zhí)行器有各種不同的分類方法： 按動力能源分類 分為氣動執(zhí)行器、電動執(zhí)行器、液動執(zhí)行器。氣動執(zhí)行器利用壓縮空氣作

26、為能源，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、平穩(wěn)、輸出推力較大、維修方便、防火防爆，價(jià)格較低；可方便的與氣動儀表配套使用，即使是采用電動儀表或計(jì)算機(jī)控制時(shí)，只要經(jīng)過電/氣轉(zhuǎn)換器或電/氣閥門定位器，將電信號轉(zhuǎn)換為0.02-0.1MPa的標(biāo)準(zhǔn)氣壓信號，仍可用氣動執(zhí)行器 按動作極性分類 分為正作用、反作用執(zhí)行器 按動作行程分類 分為角行程、直行程執(zhí)行器 按動作特性分類 分為比例式、積分式執(zhí)行器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),76,氣動執(zhí)行器,氣動執(zhí)行器又稱氣動調(diào)節(jié)閥，由氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)組成。 執(zhí)行器上有標(biāo)尺，用以指示執(zhí)行器的動作行程,圖 . 氣動執(zhí)行器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),77,氣動

27、執(zhí)行機(jī)構(gòu),常見的氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有薄膜式和活塞式兩大類 其中薄膜式執(zhí)行機(jī)構(gòu)最常見,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),78,氣動薄膜調(diào)節(jié)閥的組成,氣動薄膜調(diào)節(jié)閥是由上部的薄膜執(zhí)行機(jī)構(gòu)和下部的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成,執(zhí)行機(jī)構(gòu),調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),79,控制機(jī)構(gòu),控制機(jī)構(gòu)即調(diào)節(jié)閥，實(shí)際上是一個(gè)局部阻力可以改變的節(jié)流元件 調(diào)節(jié)閥由閥體、閥座、閥芯、閥桿、上下閥蓋等組成。調(diào)節(jié)閥直接與被控介質(zhì)接觸，為適應(yīng)各種使用要求，閥芯、閥體的結(jié)構(gòu)、材料各不相同 調(diào)節(jié)閥的閥芯有直行程閥芯與角行程閥芯,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),80,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),81,直通單座調(diào)節(jié)閥,2020

28、/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),82,三通調(diào)節(jié)閥,三通閥可以把一路流體分成兩路，或是把兩路流體合為一路， 它們是在直通單座或雙座調(diào)節(jié)閥的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，可以代替兩個(gè)直通閥,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),83,流量特性,由于調(diào)節(jié)閥開度變化時(shí)，閥前后的壓差P也會變，從而流量Q也會變。 為分析方便，稱閥前后的壓差不隨閥的開度變化的流量特性為理想流量特性； 閥前后的壓差隨閥的開度變化的流量特性為工作流量特性,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),84,流量特性,對不同的閥芯形狀，具有不同的理想流量特性：,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),85,電/氣轉(zhuǎn)換器,電氣轉(zhuǎn)換器 電氣閥門定位器,2020/9/7,計(jì)

29、算機(jī)控制技術(shù),86,電氣轉(zhuǎn)換器,它是基于力矩平衡的工作原理,圖 . 電/氣轉(zhuǎn)換器簡化原理圖,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),87,電氣閥門定位器,圖 . 電/氣閥門定位器原理圖 原理,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),88,智能型電/氣閥門定位器,以微處理器為核心 采用的數(shù)字定位技術(shù) 先進(jìn)性在于：控制精度高、能耗低、調(diào)整方便、可任意選擇流量閥的流量特性、故障報(bào)警、通過接口與其它現(xiàn)場總線用戶實(shí)現(xiàn)通信。,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),89,電動執(zhí)行器,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),90,電動執(zhí)行器,電動執(zhí)行器和氣動執(zhí)行器一樣，是控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。它接收來自控制器的420mA或01

30、0mA直流電流信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的角位移或直行程位移，去操縱閥門、擋板等控制機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)自動控制 電動執(zhí)行器有直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式等類型,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),91,電動執(zhí)行器主要由伺服放大器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成 ，如下圖：,電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)方框圖,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),92,現(xiàn)場總線執(zhí)行器,符合現(xiàn)場總線的智能執(zhí)行器由傳統(tǒng)的執(zhí)行器、含有微處理器的控制器以及可與PC或PLC雙向通信的模件及軟件組成，具有與上位機(jī)或控制系統(tǒng)通信的功能 智能化和高精度的系統(tǒng)控制功能 一體化的結(jié)構(gòu) 智能化的通信功能 智能化的自診斷功能,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),93,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),94,2.3 運(yùn)動控制中常用的執(zhí)行機(jī)構(gòu),直流伺服電機(jī) 交流伺服電機(jī) 步進(jìn)電機(jī) 電磁閥和液壓閥,2020/9/7,計(jì)算機(jī)控制技術(shù),95,交流伺服電機(jī),交流伺服電機(jī)在自動控制中也