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1、仪表知识及仪表选型第1页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求2 一、仪表信号类型一、仪表信号类型AI：模拟量输入（电流、电压信号）：模拟量输入（电流、电压信号）AO：模拟量输出（电流、电压信号）：模拟量输出（电流、电压信号）DI：数字量输入（开关量）：数字量输入（开关量）DO：数字量输出（开关量）：数字量输出（开关量）PI：脉冲量输入（频率信号）：脉冲量输入（频率信号）PO：脉冲量输出（频率信号）：脉冲量输出（频率信号）第2页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求31、AI量（模拟
2、量输入）量（模拟量输入）与物理量值对应，如压力、液位、流量、温度等。与物理量值对应，如压力、液位、流量、温度等。电流信号电流信号 420mA/020mA DC（直流信号）（直流信号）电压信号电压信号 15V/05V DC（直流信号）（直流信号）热电阻信号热电阻信号 RTD PT100等（相应标准、电阻变化）等（相应标准、电阻变化）热电偶信号热电偶信号 TC J、K、S、B等等（相应标准、电动势）（相应标准、电动势）电桥信号电桥信号 压力传感器、负荷传感器、电位器等压力传感器、负荷传感器、电位器等 （mV电压信号）电压信号）调理、变换、调理、变换、专用电路、专用电路、模块、仪表模块、仪表电流电压
3、转换、电流电压转换、250欧电阻转换、欧电阻转换、专用电路。专用电路。第3页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求4 信号变换原理信号变换原理电流信号电流信号电压信号电压信号 15V05V420mA020mAF1R2R1D1C1F1 100mA 可恢复保险（过流保护）可恢复保险（过流保护）D1 瞬变管（过压保护）瞬变管（过压保护）R1 250 （变换电阻）（变换电阻）R2 10K （滤波电阻）（滤波电阻）C1 1f/50V（滤波电容）（滤波电容）第4页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要
4、 求求5热电阻信号热电阻信号420mA IIRS1RS2RTDRViRS1、RS2 导线电阻导线电阻R热电阻阻值热电阻阻值Vi=IRS1+IR+IRS2导线产生电压引入误差电压导线产生电压引入误差电压二线接法二线接法 第5页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求6I1I1RS1RS2RTDRViI22II2三线接法三线接法 RS1、RS2 导线电阻导线电阻R热电阻阻值热电阻阻值RS1RS2 I1I2Vi=IRS1+I1R-I2RS2I1R通过导线电压抵消消除导线引入的误差通过导线电压抵消消除导线引入的误差第6页，共22页，编辑于2022年
5、，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求7四线接法四线接法 RS1RS2RTDRViIRS1、RS2 导线电阻导线电阻R热电阻阻值热电阻阻值Vi=IR输入阻抗很大，导线影响忽略输入阻抗很大，导线影响忽略第7页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求8RVVI420mARTD电阻电阻电压转换电压转换电压电压电流转换电流转换转换原理转换原理第8页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求9TCVi420mAVVVI热电偶信号热电偶信号420mA 两两种种不不同同成成分
6、分的的导导体体两两端端接接合合成成回回路路时时，当当两两接接合合点点温温度度不不同同时时，则则会会在在其其回回路路内内产产生生热热电电流（热电动势）。流（热电动势）。与热电阻比较，热电偶测量范围宽，但线性差，需冷端补偿。与热电阻比较，热电偶测量范围宽，但线性差，需冷端补偿。冷端补偿方法：电路补偿，软件补偿。冷端补偿方法：电路补偿，软件补偿。线性化：线性化电路，通过查分度表软件线性化。线性化：线性化电路，通过查分度表软件线性化。补偿导线补偿导线第9页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求10mV信号（电桥信号）信号（电桥信号）420mA激励
7、激励Vi激励方法：激励方法：电压激励电压激励 恒呀压源，负荷传感器（恒呀压源，负荷传感器（10V）电流激励电流激励 恒流源恒流源差差动动输输出出：差差动动输输出出，高高阻阻输输入入，一一般般为为mV信号信号5根接线：根接线：2激励，激励，2信号，信号，1屏蔽。屏蔽。第10页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求11mVVVI420mAVi转换原理转换原理第11页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求12mV信号（电位器信号）信号（电位器信号）420mA mVVVI420mA激励激励信
8、号信号连续位移、角位移等连续位移、角位移等第12页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求132、AO量（模拟量输出）量（模拟量输出）用于信号输出、驱动、用于信号输出、驱动、PID调节等调节等 电流信号电流信号 420mA/020mA DC（直流信号）（直流信号）电压信号电压信号 15V/05V DC（直流信号）（直流信号）电流信号电流信号 负载电阻越大负载越重负载电阻越大负载越重 1K 电压信号电压信号 负载电阻越小负载越重负载电阻越小负载越重 第13页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要
9、要 求求143、DI/DO量（数字量输入量（数字量输入/输出）输出）与与物物理理状状态态及及控控制制状状态态对对应应。DI：如如启启停停状状态态、开开关关状状态态、三三通通状状态态等等。DO：如开关信号、报警信号、指示信号等。：如开关信号、报警信号、指示信号等。触点信号触点信号 继电器继电器 电平信号电平信号 +24V、+12V、+5V等等 集电极开路输出，集电极开路输出，FET 触点信号触点信号 电平信号电平信号电平电平信号信号模块模块+VCC（24V）继电器继电器DODI第14页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求15集电极开路输出
10、集电极开路输出 FETViDI/DOVccRVcc 外接电源外接电源R 上拉电阻上拉电阻输出管截止输出管截止 DO高高 1输出管饱和输出管饱和 DO低低 0可变电平输出，驱动大负载可变电平输出，驱动大负载VccJViVcc 外接电源外接电源J 继电器继电器驱动继电器驱动继电器第15页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求164、PI/PO量（脉冲量输入量（脉冲量输入/输出）输出）与物理量的瞬时值或累积值对应，信号类型与与物理量的瞬时值或累积值对应，信号类型与DI/DO类似。类似。脉冲信号脉冲信号-与累积值对应。与累积值对应。频率信号频率信
11、号-与瞬时值对应。与瞬时值对应。脉冲信号脉冲信号 脉冲当量脉冲当量-单位脉冲对应的累积值。如流量：单位脉冲对应的累积值。如流量：/脉冲、脉冲、m3/8000脉冲脉冲 累积值累积值=脉冲数脉冲数脉冲当量脉冲当量 （m3）瞬时值瞬时值=脉冲数脉冲数脉冲当量脉冲当量/测量时间（测量时间（s）3600 （m3/h）此类信号测量累积值方便，测量瞬时值困难。此类信号测量累积值方便，测量瞬时值困难。若若脉脉冲冲频频率率较较小小时时，应应通通过过测测量量脉脉冲冲周周期期测测量量瞬瞬时时值值。若若脉脉冲冲频频率率较较大大时时，可可通通过过测测量量单位时间脉冲数测量瞬时值。单位时间脉冲数测量瞬时值。频率信号频率信
12、号 瞬时值与频率值成正比，如：瞬时值与频率值成正比，如：030 m3/h 对应对应 05000Hz 此类信号测量瞬时值方便，测量累积值困难。测量累积值要有精确定时。此类信号测量瞬时值方便，测量累积值困难。测量累积值要有精确定时。第16页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求175、累积测量时的一般问题、累积测量时的一般问题 精确定时问题，始动量问题，余量累积问题。精确定时问题，始动量问题，余量累积问题。精确定时问题精确定时问题 当通过瞬时值计算累积值时，存在精确定时问题。当通过瞬时值计算累积值时，存在精确定时问题。Q=Q 逐次累加逐次累加
13、 Q=V T Q总累积总累积 Q时间分段累积时间分段累积 V瞬时值瞬时值 T分段时间分段时间 T 需精确定时，否则将产生较大误差。在编程时需考虑此问题。需精确定时，否则将产生较大误差。在编程时需考虑此问题。始动量量问题始动量量问题 当通过瞬时值计算累积值时，存在始动量问题。当通过瞬时值计算累积值时，存在始动量问题。由由于于瞬瞬时时量量有有波波动动（干干扰扰），造造成成无无流流量量时时仍仍有有累累积积，因因此此需需要要有有一一始始动动量量，当当瞬瞬时时值值小于此值时不累积。小于此值时不累积。第17页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求18
14、余量累积问题余量累积问题 每每次次进进行行累累积积计计算算时时，由由于于累累积积精精度度问问题题，可可能能使使较较小小的的部部分分累累积积不不上上，造成累积误差。造成累积误差。Q#.#Q#.#每次应把上次余量累加到本次每次应把上次余量累加到本次Q上，再累加有效部分。上，再累加有效部分。余量余量累积部分累积部分第18页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求196、仪表接线、仪表接线 二线制、三线制、四线制。二线制、三线制、四线制。仪表仪表二线制二线制420mA24V250欧欧420mA250欧欧24V仪仪表表三线制三线制220V仪仪表表四线
15、制四线制250欧欧420mA第19页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求20 二、仪表类型二、仪表类型仪表仪表=传感器传感器+变送器（带显示或不带显示）变送器（带显示或不带显示）常用仪表常用仪表 压力仪表：绝压、表压、差压，应变、扩散硅、陶瓷、电容、谐振。压力仪表：绝压、表压、差压，应变、扩散硅、陶瓷、电容、谐振。温度仪表：热电阻（温度仪表：热电阻（PT10、PT100等）、热电偶（等）、热电偶（J、K、S、B等）。等）。液位仪表：压力、可变电阻、电容、超声波、雷达。液位仪表：压力、可变电阻、电容、超声波、雷达。流量仪表：电磁、超声波、
16、涡街、旋进旋涡、涡轮、质量等。流量仪表：电磁、超声波、涡街、旋进旋涡、涡轮、质量等。电压、电流、功率等。电压、电流、功率等。第20页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求21压力仪表压力仪表 绝压、表压、差压，应变、扩散硅、陶瓷、电容、谐振。绝压、表压、差压，应变、扩散硅、陶瓷、电容、谐振。原理、特点、应用原理、特点、应用温度仪表温度仪表 热电阻（热电阻（PT10、PT100等）、热电偶（等）、热电偶（J、K、S、B等）。等）。原理、特点、应用原理、特点、应用液位仪表液位仪表 压力、可变电阻、电容、超声波、雷达。压力、可变电阻、电容、超声
17、波、雷达。原理、特点、应用原理、特点、应用流量仪表流量仪表 电磁、超声波、涡街、旋进旋涡、涡轮、质量等。电磁、超声波、涡街、旋进旋涡、涡轮、质量等。原理、特点、应用原理、特点、应用电压、电流、功率仪表电压、电流、功率仪表 原理、特点、应用原理、特点、应用第21页，共22页，编辑于2022年，星期四卓卓 越越 品品 质质 源源 于于 更更 高高 要要 求求22 三、仪表选型三、仪表选型选型步骤选型步骤 确定检测物理量、特性、技术指标要求确定检测物理量、特性、技术指标要求 确定仪表类型，查找生产厂家，查阅选型手册确定仪表类型，查找生产厂家，查阅选型手册 确定参数指标（测量范围、精度、防爆等级、防护等级、材料等）确定参数指标（测量范围、精度、防爆等级、防护等级、材料等）确定安装方式确定安装方式 填写选型表填写选型表选型举例选型举例 压力仪表压力仪表 流量仪表流量仪表 第22页，共22页，编辑于2022年，星期四