1、工業(yè)儀表與自動化交叉應(yīng)用技術(shù)2.1自動化儀表在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，自動化儀表廣泛地應(yīng)用在生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)。儀表類別單元組合儀表可分為現(xiàn)場安裝儀表和控制室安裝儀表兩大部分。1、一次儀表一次儀表就是現(xiàn)場安裝儀表，主要為測量變送單元和執(zhí)行單元兩類。一次儀表傳輸信號為420mA直流電流，一般供24V直流電。圖2-1為電動單元組合儀表的簡單控制系統(tǒng)。圖2-1電動單元組合儀表的簡單控制系統(tǒng)框圖給庫單芫1 gj調(diào)市單元|4|顯奈甲鬲廉中元I|抑寺長|撈控變呈1 被控對嚙K ! I 工莒介%閥門(1) 變送單元變送單元能將各種被測參數(shù)如溫度、 壓力流量、液位等物理量轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的 4 20mA直流電流，傳送到顯示、調(diào)

2、節(jié)等單元供顯示記錄或控制。變送單元的主要器件 有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、差壓變送器等。(2) 執(zhí)行單元PLC或MCH勺D/A) 的控制信號改變操縱變量的大小，實現(xiàn)控制目的。主要器件有角行程電動執(zhí)行器和 直行程電動執(zhí)行器等。角行程電動執(zhí)行器：它以電源為動力，接受4-20mADC或0-10mADC信號將此轉(zhuǎn) 換成與輸入信號相對應(yīng)的轉(zhuǎn)角位移， 自動地操縱風(fēng)門擋板、蝶閥、球閥等調(diào)節(jié)機構(gòu)， 完成自動調(diào)節(jié)任務(wù)，或者配用電動操作器實現(xiàn)遠方手動控制。直行程電動執(zhí)行器： 它以電源為動力，接受統(tǒng)一的標準4-20mADC或0-10mADC信號將此轉(zhuǎn)變成與輸入信號相對應(yīng)的出軸直線位移，自動地操縱調(diào)節(jié)閥或其

3、它終端 機構(gòu)等完成自動調(diào)節(jié)任務(wù)，或者配用電動操作器實行手動搖控。 廣泛地用于發(fā)電廠、 鋼鐵、石油、化工、輕工等工業(yè)部門的調(diào)節(jié)系統(tǒng)中。2、二次儀表二次儀表主要是控制室內(nèi)安裝的儀表，主要為轉(zhuǎn)換單元、調(diào)節(jié)單元、運算 單元、顯示單元、給定單元和輔助單元。二次儀表之間傳輸?shù)男盘枮?5V直流電壓，般須供24VDC電。（1）轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)換單元為電動單元組合儀表與其他類型儀表之間聯(lián)系的橋梁，將電壓、頻率 等電信號或20200KPa的標準大氣壓信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的420mA直流電流信號，從而與儀表的控制系統(tǒng)連接起來。轉(zhuǎn)換單元主要器件有直流毫伏轉(zhuǎn)換器、頻率轉(zhuǎn)換 器、氣-點轉(zhuǎn)換器。（2）調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)單元主要是將來自變送單

4、元的測量信號（ PV值）與給定信號（SP值）進 行比較，按照偏差情況給出控制信號，去控制執(zhí)行器的動作，使測量值（PV）與給定值（SP）相等。調(diào)節(jié)單元主要器件有比例調(diào)節(jié)器（ P）、比例積分調(diào)節(jié)器（PI）、 比例微調(diào)節(jié)分器（PD）、比例積分微分調(diào)節(jié)器（PID）以及具有特殊功能的調(diào)節(jié)器。（3）運算單元運算單元將幾個直流電流信號或電壓信號進行加、減、乘、除、乘方、開方等 數(shù)學(xué)運算，適用于多參數(shù)綜合控制、配比控制、流量信號的溫度壓力矯正運算等。 現(xiàn)集成于PLC或 MCU勺CPU運算單元。（4）顯示單元顯示單元對各種參數(shù)進行指示、記錄、報警和積算，供操作人員監(jiān)視控制系統(tǒng) 的工況使用，目前較多為監(jiān)控主態(tài)畫面

5、（5）給定單元給定單元輸出420mA直流電流，作為被控變量的給定值（SP送到調(diào)節(jié)單元， 實現(xiàn)定制控制。給定單元輸出也可以供給其他儀表作為參考基準值。給定單元的主 要器件有恒流給定器、比值給定器和時間程序給定器。（6）輔助單元輔助單元有操作器、阻尼器、限幅器、安全柵等。操作器：用于手動操作；阻尼器：用于壓力流量等信號的平滑、阻尼緩沖；限幅器：用于限制電流電壓信號的上、下極限；安全柵：用于將危險場所與非危險場所隔開，起安全防爆作用。配電器：主要功能是通過直流轉(zhuǎn)換器為現(xiàn)場安裝的兩線制變送器提供一個隔離的電源，同時又將兩線制變送器輸送來的 （4酚走年完叵7«f鉛宦翎»|尸1 口衍綽

6、:證節(jié) 揺 L*-I時可購仕苦怙|肥0詡整定調(diào)円曙20）mA DC信號轉(zhuǎn)換成與之隔離的（15）V DC直流電壓信號，供給指示表，記錄儀，調(diào) 節(jié)器,廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)過程檢測與控制系統(tǒng)。溫丿毎4【屈 崖更i里熬嚴1 壓 九4壓 比垂逢稠4 峑幵一T建質(zhì)窓勺藝調(diào)4流 n-< 弟渥趙歸4 秤？檢* 汐 燉苦蠱4H Mik沖侄壓採世斜TJ qp P* 毛才合示記辛儀tf J -'甲_己-XTFI招卞Z SPC1JBI TTflfrffrtj ntrjsi 赤嚴丸亡刪|T內(nèi)己電制lie工龍並眇 罪IT右號礎(chǔ)i揮器|楠助單兄圖2-2電動單元組合儀表的組合方式儀表的位號表示在檢測、控制系統(tǒng)中，構(gòu)

7、成一個回路的每個儀表都應(yīng)有自己的儀表位號。根據(jù) HG2050 92行業(yè)標準，儀表的位號由字母代號組合與阿拉伯?dāng)?shù)字構(gòu)成回路號兩部 分組成。儀表的位號中，第一位字母表示被控變量，后繼字母表示儀表的功能。數(shù) 字回路號由工序號和順序號組成，一半用35位阿拉伯?dāng)?shù)字表示。愼序號一醍用兩位數(shù)字.工斤£ 一股用詛翹事被膽找雖7母代虧也5虹用三位數(shù)字）也可阮弔閑堂數(shù)字）圖2-3儀表位號結(jié)構(gòu)圖如圖2-4儀表位號的標注方法（1）在管道儀表流程圖（也稱P&D圖）和系統(tǒng)圖中，儀表位號的標注方法是:字母代號填寫在儀表圓圈的上半圓中，回路編號填寫在下半圓圈中，如圖2-4儀表 位號的標注方法（2） 如果同一

8、儀表回路中有兩個以上相同的儀表，可用儀表位號附加尾綴（大寫英文字母）的方法加以區(qū)別。例如：FT-101A、FT-101B表示同一回路內(nèi)的兩臺流量變送器；FV-101A、FV-101B表示同一回路內(nèi)的兩臺控制閥。（3）當(dāng)屬于不同工序的多個檢測元件共用一臺顯示儀表時（比如上位機監(jiān)控 組態(tài)畫面），顯示儀表位號在回路中不表示工序號，只編制順序號。在顯示儀表回 路編號后加阿拉伯?dāng)?shù)字順序號尾綴方法表示檢測元件的儀表位號。例如：多點溫度 儀表位號為TI-1，相應(yīng)的檢測元件的儀表位號為TE-1-1、TE-1-2、。（4）當(dāng)一臺儀表有兩個或多個回路共用時，各回路的儀表位號都應(yīng)標注。例如：一臺雙筆記錄儀記錄流量和

9、壓力時，儀表位號為FR-1011/PR-1012 ;若用于記錄兩個回路的壓力時，儀表位號為PR-1011/PR1012或PR1011/1012。（5）儀表位號的第一位字母代號（或者是被測變量和修飾詞字母組合）只能按被測量變量來選用，而不能按照儀表的結(jié)構(gòu)或被控變量來選用。例如：被測變量 為流量時，差壓式記錄儀應(yīng)標注FR，而不是PDR控制閥應(yīng)標注FV;當(dāng)被測變量為差壓時，差壓式記錄儀應(yīng)標注PDR控制閥應(yīng)標注 PDV（6）儀表位號中表示功能的后繼字母，是按照讀出（輸入）或輸出功能而不 是按照被測變量選用的；后繼字母因按照 .1甲：丁93£的順序標注。（7） 儀表位號的功能字母代號最多不要超

10、過4個字母。a. 臺儀表具有指示、記錄功能時，儀表位號的功能字母代號只能標注“ R , 而不是字母“ Ib.臺儀表具有開關(guān)、報警功能時，字母功能代號只能是“ A”而不能是“ S”當(dāng)字母“SA出現(xiàn)時，表示這臺儀表具有聯(lián)鎖和報警功能。c .一臺儀表“ U標注，也可如：一個溫度控制將儀表具有多器帶有功能時，可以用多功能代碼功能字母代碼分組進行標注。例溫度開關(guān)，則可用兩個相切的圓圈，分別填入TIC-2011和TS-2011來表示，如圖2-5多功能溫度控制器儀表位號（8）在允許簡的化設(shè)計文件中，構(gòu)成一個儀表賄賂的一組儀表可以用主要儀表的儀表位號來表示。例如：T-1011可以代表一個溫度控制回路；F-10

11、12則可以代表一個流量檢測回路。（9） 隨設(shè)備成套供應(yīng)的儀表，在管道儀表流程圖（ P&D圖）上也應(yīng)標注儀表位 號，但在儀表位號圓圈外標注“ WE （隨設(shè)備），如圖2-6隨設(shè)備成套供應(yīng)的儀表 位號標注：表2-1儀表位號中表示被測變量和儀表功能的字母代號項 目第位字母（4）后繼字母4被測變量或初 始變量（引發(fā)變量）修飾詞讀出/輸入功能輸出功能修飾詞A分析如報警B燒嘴、火焰供選用4供選用4供選用4C電導(dǎo)率控制4D密度差®E電壓（電動勢）檢測元件F流量比（分數(shù)）4G尺度視鏡；觀察4H手動高 13)4I電流指示4J功率掃描K時間、時間程序變化率44自動-手動操作器24L物位指示燈低!M

12、水分或濕度瞬動中、中間14N應(yīng)力（供選用示波器（供選用1供選用供選用O供選用節(jié)流孔P壓力、真空連接點、測試點Q數(shù)量積算、累計R放射性、核輻射記錄S速度、頻率安全開關(guān)、聯(lián)鎖T溫度傳送，變送U多變量多功能多功能多功能V振動、機械量監(jiān)視、 黏度閥、風(fēng)門、擋板、 百葉窗W重量、力套管X未分類X軸未分類未分類未分類Y事件、狀態(tài)Y軸繼電器、計算器、轉(zhuǎn)換器!Z位置、尺寸Z軸表2-1說明: “供選用”的字母，指的是可在個別設(shè)計中用戶可以自行定義用.比如“ N、 “O等，而在表2-1中未予規(guī)定。 “未分類”的字母，在表 2-1中未予規(guī)定，適用于在一個設(shè)計中僅用一次或 有限的幾次使用，它在不同地點作為第一字母或后

13、繼字母均可有任何含義，例如 XR-1可以是應(yīng)力記錄，XX-2則可以是應(yīng)力示波器，但要求在圓圈之外注明“未分 類”字母的含義。XR應(yīng)力記壟J乙XX應(yīng)力示濮席 圖 2-7 未分類字母的使用 后繼字母的確切含義，根據(jù)實際的需要可以有不同的解釋。被測變量的任何第一位字母與修飾字母D （差）、F （比）、M （瞬間）、K （變TDI和TI分表化速率）、Q （積算或累計）中的任何一個組合在一起，則表示另外一種含義的被測 變量。因此應(yīng)把被測變量字母與修飾字母的組合視為一體看待。例如： 別為溫度差指示和溫度指示。這些修飾字母僅在特定情況下使用。分析變量的字母“ A”，當(dāng)有必要表明具體的分析項目時，儀 圓圈中仍

14、寫“ A”，一般在圓圈外右上方寫出具體分析項目（附加標注）。例如分析C02勺含量AQ-1011參看圖2-8，不能用C02弋替圓圈內(nèi)的字母“ A。 圖 2-8 CO2 的累計含量分析©第一位字母的“ U'表示多變量，用來表示代替多個變量的字母組合。后繼字母“ U'表示多功能，用來表示代替多個功能的字母組合。©修飾字母“ S”表示“安全”，僅用于緊急保護的檢測儀表或檢測元件及最 終控制元件。例如：“ PSV表示非常態(tài)下起保護作用的壓力瀉放閥或切斷閥也可 用于故障壓力條件下進行安全保護的閥門；而爆破膜則用“PSE來標識（此符號不表示專業(yè)分工，僅用來說明符號的使用。

15、©后繼字母“ G'表示用于過程的檢測觀察無標度的儀表。例如視鏡、電視監(jiān) 視器。1©0后繼字母“ I ”適用于可讀出模擬量或數(shù)字被測值的場合，比如手動操作器， 它可以用于標度盤，或設(shè)定值指示。它不是用于無被測量輸入的標尺。©后繼字母“ L”表示單獨設(shè)置的指示燈，用于顯示正常的工作狀態(tài)，不同于表示故障狀態(tài)“ A”的報警燈。如果“ L”指示燈是回路的一部分，則應(yīng)與第一位字 母組合使用。例如：表示一個時間周期終了的指示燈應(yīng)標注為“ KQL。如果不是 回路的一部分可單獨用一個字母“ L”標注。例如：電動機指示燈，若電壓是被測量變量，貝V可記為“EL”；若用來監(jiān)視運行

16、狀態(tài)則為“ YL”。“未分類”變量“ X”，僅在有限的場合使用。不要用“ XL”來表示電動機的指示燈，允許由用戶定義的“供選用的字母“N'或“0來表示電動機的運行指示燈。1©2用來接通、 斷開、 選擇或切換一個或多個支路的裝置， 可以是開關(guān)、 繼電器、 位式控制器或控制閥，其具體功能取決于應(yīng)用。用于控制流體裝置，若不是手動操 作的切斷閥，則將其標注為控制閥。自力式控制閥應(yīng)使用后繼字母“CV標注，以區(qū)別于一般控制閥。用于非流體的場合，凡是自動的，但在回路中不是檢測裝置， 其動作是由開關(guān)或微控制器帶動的，則用術(shù)語“繼動器”或“繼電器”。O后繼字母“ Y'表示繼動或計算功能

17、時，應(yīng)在儀表圓圈外（一般右上方）標注它的具體功能（附加標注），但如果功能明顯時，也可以不加標注。例如:執(zhí)行機構(gòu)信號線上的電磁閥就無需輔加標注。0后繼字母修飾詞H （高）、M （中）、L （低）可分別寫在儀表圓圈 外的右上方 作為附加標注。H M L應(yīng)與被測量值相對應(yīng)，而并非與儀表輸出的型號值對應(yīng)。當(dāng)表示有H （高）和HH（高高）、L （低）和LL （低低）兩級時，則H （高）和L （低） 可以省略不再標注。當(dāng)H （高）和L （低）用來表示閥或其他開關(guān)裝置時，“表示閥在全開或接近全開位置，“ L”表示閥在全關(guān)或接近全關(guān)位置。U6后繼字母“ R'適用于能用任何方法進行檢索的，并且以任何形式的信息長 期存儲。第一位字母“ V表示振動或機械量監(jiān)視，除振動外應(yīng)將所監(jiān)視的機械量在 儀表圓圈外右上方加附加標注。18第一位字母“ Y