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1、 过程检测技术及仪表过程检测技术及仪表过程检测技术及仪表过程检测技术及仪表课程安排课程安排总学时：总学时：48学时学时n讲授讲授-40学时学时n实验实验-8学时学时成绩评定：成绩评定：n平时平时-15%n实验实验-15%n考试考试-70%联系方式联系方式:艾学忠艾学忠n电话：电话：63083113、13843227008nE-mail:13843227008 n办公室：办公室：3-312第一篇第一篇 基础知识引论基础知识引论 2 2 2 2 误差分析基础及测量不确定度误差分析基础及测量不确定度误差分析基础及测量不确定度误差分析基础及测量不确定度 2.1 2.1 检测精度检测精度检测精度检测精度
2、 2.2 2.2 误差分析的基本概念误差分析的基本概念误差分析的基本概念误差分析的基本概念 2.3 2.3 误差原因分析误差原因分析误差原因分析误差原因分析 2.4 2.4 误差分类误差分类误差分类误差分类 2.5 2.5 误差的统计处理误差的统计处理误差的统计处理误差的统计处理 2.6 2.6 误差传递法则误差传递法则误差传递法则误差传递法则 2.7 2.7 误差估计误差估计误差估计误差估计 2.8 2.8 粗大误差检验粗大误差检验粗大误差检验粗大误差检验2.9 2.9 测量不确定度测量不确定度测量不确定度测量不确定度 2.10 2.10 最小二乘法及其应用最小二乘法及其应用最小二乘法及其应
3、用最小二乘法及其应用 1.11.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统检测仪表控制系统检测仪表控制系统 1.2 1.2 基本概念基本概念基本概念基本概念 1.3 1.3 检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势1 1 1 1 绪论绪论绪论绪论3 3 3 3 检测技术及方法分析检测技术及方法分析检测技术及方法分析检测技术及方法分析 3.1 3.1 检测方法及其基本概念检测方法及其基本概念检测方法及其基本概念检测方法及其基本概念 3.2 3.2 检测系统模型与结构分析检测系统模型与结构分析检测系统模型与结构分析检测系统模型与结构分析 3.3 3.3 提高检测精
4、度的方法提高检测精度的方法提高检测精度的方法提高检测精度的方法 3.4 3.4 多元化检测技术多元化检测技术多元化检测技术多元化检测技术1 1 绪论绪论 1.11.1 检测仪表控制系统检测仪表控制系统检测仪表控制系统检测仪表控制系统 1.2 1.2 基本概念基本概念基本概念基本概念1.3 1.3 检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势内容综合为：内容综合为：内容综合为：内容综合为：一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述三
5、、三、三、三、检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势检测仪表技术发展趋势1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述 自动化技术自动化技术自动化技术自动化技术是信息科学与技术的一个重要分支。是信息科学与技术的一个重要分支。是信息科学与技术的一个重要分支。是信息科学与技术的一个重要分支。自动化水平自动化水平自动化水平自动化水平已成为衡量各行各业已成为衡量各行各业已成为衡量各行各业已成为衡量各行各业 现代化水平的一个重要标志。现代化水平的一个重要标志。现代化水平的一个重要标志。现代化水平的一个重要标志。过程控制过程控制过程控制
6、过程控制 通常通常通常通常是是是是指指指指 石油、化工、石油、化工、石油、化工、石油、化工、电力、冶金电力、冶金电力、冶金电力、冶金、轻工、轻工、轻工、轻工、建材、建材、建材、建材、核能核能核能核能等工业等工业等工业等工业生产中连续的生产中连续的生产中连续的生产中连续的或或或或 按一定周期程序进行按一定周期程序进行按一定周期程序进行按一定周期程序进行的的的的生产生产生产生产过程自动控制。过程自动控制。过程自动控制。过程自动控制。生产生产生产生产过程自动化过程自动化过程自动化过程自动化 的发的发的发的发展可以展可以展可以展可以分为分为分为分为 三个阶段三个阶段三个阶段三个阶段：仪表自动化阶段仪表
7、自动化阶段仪表自动化阶段仪表自动化阶段 计算机控制阶段计算机控制阶段计算机控制阶段计算机控制阶段 综合自动化阶段综合自动化阶段综合自动化阶段综合自动化阶段过程控制过程控制过程控制过程控制是自动化技术的重要组成部分是自动化技术的重要组成部分是自动化技术的重要组成部分是自动化技术的重要组成部分1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化是在工艺设备上配备一些自动化装置，是在工艺设备上配备一些自动化装置，用它们来代替操作人员的部分直接劳动，用它们来代替操作人员的部分直接劳动，使生
8、产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，即：使生产在不同程度上按照规定的要求自动地进行，即：用自动化装置来管理设备用自动化装置来管理设备用自动化装置来管理设备用自动化装置来管理设备(生产过程生产过程生产过程生产过程)，使之正常运行，使之正常运行，使之正常运行，使之正常运行。从工艺的眼光来看从工艺的眼光来看从工艺的眼光来看从工艺的眼光来看所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化所谓（过程）自动化是使工艺参数保持在是使工艺参数保持在需要的值或状态需要的值或状态需要的值或状态需要的值或状态，或者使生产过程按照一定的程序或步骤运行，或者使生产过程按照一定的程序或步骤运行，保证生产过程运行
9、在保证生产过程运行在最佳状态最佳状态最佳状态最佳状态。从控制的眼光来看从控制的眼光来看从控制的眼光来看从控制的眼光来看最高目标最高目标最高目标最高目标1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述自动化与生产工艺的关系自动化与生产工艺的关系自动化与生产工艺的关系自动化与生产工艺的关系 了解生产对象的基本特性及其对控制的影响；了解生产对象的基本特性及其对控制的影响；根据工艺要求选择合理的自控方案根据工艺要求选择合理的自控方案；综合考虑工艺与自控双方面的因素，综合考虑工艺与自控双方面的因素，掌握准确的工艺条件和数据掌握准确的工艺条件和数据；了解基本测
10、控参数的测量原理、要求，了解基本测控参数的测量原理、要求，便于确定合适的测控参数、选择合适的测控点等便于确定合适的测控参数、选择合适的测控点等。典型的工业生产过程典型的工业生产过程典型的工业生产过程典型的工业生产过程生产工艺生产工艺生产工艺生产工艺生产设备生产设备生产设备生产设备自动控制自动控制自动控制自动控制自控与工艺的关系：自控与工艺的关系：自控与工艺的关系：自控与工艺的关系：自控为工艺服务自控为工艺服务自控为工艺服务自控为工艺服务 自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备自控专业人员必须深入了解和熟悉生产工艺和设备自控专业人员必须深入了解和
11、熟悉生产工艺和设备 工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质工艺专业人员也必须掌握自动控制的本质1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述 任何一个工业控制系统都必然要应用任何一个工业控制系统都必然要应用 一定的检测技术和相应的仪表单元，一定的检测技术和相应的仪表单元，检测单元检测单元检测单元检测单元完成对各种过程参数的测量，完成对各种过程参数的测量，并实现必要的数据处理；并实现必要的数据处理；仪表单元仪表单元仪表单元仪表单元则是实现各种控制作用的手段和条件，则是实现各种控制
12、作用的手段和条件，它将检测得到的数据进行运算处理，它将检测得到的数据进行运算处理，并通过相应的单元实现对被控变量的调节。并通过相应的单元实现对被控变量的调节。检测技术和仪表两部分是紧密相关和相辅相成的，检测技术和仪表两部分是紧密相关和相辅相成的，它们是控制系统的重要基础。它们是控制系统的重要基础。检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义 检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步检测技术的完善和发展推动着现代科学技术的进步1 1 绪论绪论 检测技术是产品检验和质量控
13、制的重要手段检测技术是产品检验和质量控制的重要手段检测技术是产品检验和质量控制的重要手段检测技术是产品检验和质量控制的重要手段被动检测被动检测主动检测主动检测(在线检测在线检测)质量控制领域质量控制领域 检测技术检测技术检测技术检测技术在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用在大型设备安全经济运行监测中得到广泛应用故障监测系统故障监测系统动态监测动态监测保证设备和人员安全保证设备和人员安全提高经济效益提高经济效益 检测技术是自动化系统中不可缺少的组成部分检测技术是自动化系统中不可缺少的组成部分检测技术是自动化系统中
14、不可缺少的组成部分检测技术是自动化系统中不可缺少的组成部分生产过程：生产过程：“物流物流”控制控制管理管理“信息流信息流”数量数量状态状态趋向趋向检测检测获取信息获取信息分析判断分析判断自动控制自动控制自动化：信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行自动化：信息获取、信息转换、信息处理、信息传送、信息执行一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测手段水平决定科学研究的深度和广度检测手段水平决定科学研究的深度和广度理论研究成果离不开必要的检测手段理论研究成果离不开必要的检
15、测手段1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义 检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的 应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义 检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的 应用十分广泛应
16、用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义 检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的 应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛1 1 绪论绪论 检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的检测技术在工业生产中的 应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛应用十分广泛在线检测在线检测在线检测在线检测：零件尺寸、零件尺寸、零件尺寸、零件尺寸、产品缺陷、产品缺陷、产
17、品缺陷、产品缺陷、装配定位装配定位装配定位装配定位.一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义1 1 绪论绪论 检测技术在汽车中的应用日新月异检测技术在汽车中的应用日新月异检测技术在汽车中的应用日新月异检测技术在汽车中的应用日新月异一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义1 1 绪论绪论 检测技术检测技术检测技术检测技术 在日常生活中在日常生活中在日常生活中在日常生活
18、中 的应用与日俱增的应用与日俱增的应用与日俱增的应用与日俱增 家用电器家用电器：数码相机、数码摄像机：数码相机、数码摄像机：自动对焦自动对焦-红外测距传感器红外测距传感器 数字体温计：数字体温计：接触接触-热敏电阻，非接触热敏电阻，非接触-红外传感器红外传感器 自动感应灯：自动感应灯：亮度检测亮度检测-光敏电阻光敏电阻 空调、冰箱、电饭煲：空调、冰箱、电饭煲：温度检测温度检测-热敏电阻热敏电阻 电话、麦克风：电话、麦克风：话音转换话音转换-驻极电容传感器驻极电容传感器 遥控接收：遥控接收：红外检测红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管 办公商务办公商务：可视对讲、可视电话：可视
19、对讲、可视电话：图像获取图像获取-面阵面阵CCD 扫描仪：扫描仪：文档扫描文档扫描-线阵线阵CCD(电荷耦合器件电荷耦合器件)红外传输数据：红外传输数据：红外检测红外检测-光敏二极管、光敏三极管光敏二极管、光敏三极管 医疗卫生医疗卫生：电子血压计：电子血压计：血压检测血压检测-压力传感器压力传感器 血糖测试仪、胆固醇检测仪血糖测试仪、胆固醇检测仪-离子传感器离子传感器一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义 1 1 绪论绪论 综上所述综上所述综上所述综上所述 自动检测技术自动检测
20、技术自动检测技术自动检测技术 与我们的生产、生活密切相关与我们的生产、生活密切相关与我们的生产、生活密切相关与我们的生产、生活密切相关。在工业生产各个领域内在工业生产各个领域内在工业生产各个领域内在工业生产各个领域内 在科学研究领域内在科学研究领域内在科学研究领域内在科学研究领域内 在现代人们的日常生活中在现代人们的日常生活中在现代人们的日常生活中在现代人们的日常生活中 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义检测技术的作用与意义 它是自动化领域的重要组成部分，它是自动化领域的重要组成部分，它是自动
21、化领域的重要组成部分，它是自动化领域的重要组成部分，尤其在自动控制中，尤其在自动控制中，尤其在自动控制中，尤其在自动控制中，如果对控制参数不能有效准确的检测，如果对控制参数不能有效准确的检测，如果对控制参数不能有效准确的检测，如果对控制参数不能有效准确的检测，控制就成为无源之水，无本之木控制就成为无源之水，无本之木控制就成为无源之水，无本之木控制就成为无源之水，无本之木。1 1 绪论绪论 自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述进料口进料口变变送送器器调调节节器器执执行行器器出料口出料口
22、进料口进料口变变送送器器操操作作站站执执行行器器出料口出料口眼看眼看脑想脑想手动手动例：例：例：例：液位的控制液位的控制液位的控制液位的控制脑脑想想眼眼看看手手动动1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述人与机器人与机器人与机器人与机器的机能的机能的机能的机能对应关系对应关系对应关系对应关系进料口进料口变变送送器器操操作作站站执执行行器器出料口出料口眼看眼看脑想脑想手动手动自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述液位
23、自动控制示意图液位自动控制示意图液位自动控制示意图液位自动控制示意图进料口进料口变变送送器器操操作作站站执执行行器器出料口出料口控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADC带控制点流程图带控制点流程图D/AA/D数字信号数字信号自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自控系统自控系统自控系统自控系统组成组成组成组成自动控制自动控制自动控制自动控制系统方框图系统方框图系统方框图系统方框图数字调节器数字调节器数字调节器数字调节器控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC4
24、20mADC1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述D/AA/D数字信号数字信号控制器控制器被控对象被控对象测量变送装置测量变送装置+SP执行器执行器420mADC420mADC自控系统自控系统自控系统自控系统组成组成组成组成自控系统自控系统自控系统自控系统组成组成组成组成模拟调节器模拟调节器模拟调节器模拟调节器数字调节器数字调节器数字调节器数字调节器自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成被测被测变量变量显示装置显示装置传感器传感器变送器变送器被测对象被测对象检测系统检测系统检测系统检测系统组成组成组成组成
25、被测量被测量电量电量敏感元件敏感元件传感元件传感元件转换电路转换电路传感器传感器传感器传感器组成组成组成组成1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成检测与检测与变送单元变送单元执行单元执行单元显示单元显示单元调节单元调节单元(被测被测)被控被控对象对象操操作作人人员员被测被测变量变量显示装置显示装置传感器传感器变送器变送器被测对象被测对象检测系统检测系统检测系统检测系统组成组成组成组成被测量被测量电量电量敏感元件敏感元件传感元件传感元件转换电路转换电路传感器传感器传感器
26、传感器组成组成组成组成典型的工业典型的工业典型的工业典型的工业过程自动控制过程自动控制过程自动控制过程自动控制系统组成系统组成系统组成系统组成典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪表控制系统1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成自动测控系统的组成检测与检测与变送单元变送单元执行单元执行单元显示单元显示单元调节单元调节单元(被测被测)被控被控对象对象操操作作人人员员典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪表控制系统典型的工业检测仪
27、表控制系统典型的工业检测仪表控制系统电阻式电阻式电阻式电阻式电容式电容式电容式电容式电感式电感式电感式电感式压电式压电式压电式压电式热电式热电式热电式热电式光电式光电式光电式光电式传感原理传感原理传感原理传感原理温度温度温度温度压力压力压力压力流量流量流量流量物位物位物位物位机械量机械量机械量机械量成分成分成分成分被测参数被测参数被测参数被测参数电动单元组合仪表电动单元组合仪表电动单元组合仪表电动单元组合仪表气动单元组合仪表气动单元组合仪表气动单元组合仪表气动单元组合仪表变送单元变送单元变送单元变送单元 计算单元计算单元计算单元计算单元调节单元调节单元调节单元调节单元 给定单元给定单元给定单元
28、给定单元执行单元执行单元执行单元执行单元 转换单元转换单元转换单元转换单元显示单元显示单元显示单元显示单元 辅助单元辅助单元辅助单元辅助单元DDCDDCDCSDCS PLCPLCFCSFCS计算机计算机计算机计算机控制系统控制系统控制系统控制系统 定义：定义：以以控制理论控制理论为主要理论基础，以为主要理论基础，以传感器技传感器技术术、自动化仪表自动化仪表等为主的技术应用领域，完成对等为主的技术应用领域，完成对生产生产过程过程的的自动采集、自动控制自动采集、自动控制功能，即过程控制系统功能，即过程控制系统.过程控制主要针对过程控制主要针对温度、压力、流量、液位（物温度、压力、流量、液位（物位）
29、、成分等参数的控制。位）、成分等参数的控制。它覆盖石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、它覆盖石油、化工、电力、冶金、轻工、纺织、核能等领域。核能等领域。过程控制的任务与目标过程控制的任务与目标1 1 绪论绪论 一、一、一、一、(过程过程过程过程)自动化概述自动化概述自动化概述自动化概述1 1）安全性安全性：整个生产过程中，人身安全和设整个生产过程中，人身安全和设备安全是最重要和最基本的要求。备安全是最重要和最基本的要求。2 2）稳定性：稳定性：系统具有抑制外部干扰，保持生系统具有抑制外部干扰，保持生产过程长期稳定运行。产过程长期稳定运行。3 3）经济性经济性：低成本高效益。低成本高效益。应用理
30、论知识，系统分析和综合，采应用理论知识，系统分析和综合，采用先进的技术手段，实现生产过程控制。用先进的技术手段，实现生产过程控制。过程控制的基本要求：过程控制的基本要求：过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一过程控制的目的：保持过程中的有关参数为一定值或按一定规律变化。定值或按一定规律变化。定值或按一定规律变化。定值或按一定规律变化。主要特点：主要特点：主要特点：主要特点：1 1 1 1、被控对象的、被控对象的、被控对象的、被控对象的多样性多样性多样性多样性 2 2 2 2、对象特性的、对象特性的、对象特性的、对
31、象特性的难辨性难辨性难辨性难辨性 白色系统、黑色系统、灰色系统白色系统、黑色系统、灰色系统白色系统、黑色系统、灰色系统白色系统、黑色系统、灰色系统 3 3 3 3、普遍存在、普遍存在、普遍存在、普遍存在滞后滞后滞后滞后 4 4 4 4、对象对象对象对象特性往往具有特性往往具有特性往往具有特性往往具有非线性非线性非线性非线性 如间歇式加温、齿轮运动等。如间歇式加温、齿轮运动等。如间歇式加温、齿轮运动等。如间歇式加温、齿轮运动等。过程控制的特点过程控制的特点5.5.控制方案的多样性控制方案的多样性 n有单回路、串级、前馈有单回路、串级、前馈-反馈、比值、均匀、反馈、比值、均匀、分程、选择性、时滞、
32、数字和计算机过程控分程、选择性、时滞、数字和计算机过程控制系统等。制系统等。6.6.控制过程属控制过程属慢过程、多半属参量控制慢过程、多半属参量控制 7.7.定值控制是主要控制形式定值控制是主要控制形式 1-11-1典型单回路控制系统典型单回路控制系统1 1 1 1、控制原理、控制原理、控制原理、控制原理以液体储槽的水位控制为例进行说明。以液体储槽的水位控制为例进行说明。以液体储槽的水位控制为例进行说明。以液体储槽的水位控制为例进行说明。液位变送器液位控制器执行器过程控制的组成及术语过程控制的组成及术语一、系统组成一、系统组成LC2 2、系统方块图、系统方块图单回路系统方框图单回路系统方框图主
33、要组成部分主要组成部分 (1)(1)被控对象：被控对象：生产过程中被控制的工艺设备或装置。生产过程中被控制的工艺设备或装置。(2)(2)检测变送单元：检测变送单元：检测量转换为国际统一标准的电信号。检测量转换为国际统一标准的电信号。检测单元：检测单元：完成对所有被控变量的直接测量；完成对所有被控变量的直接测量；变送单元：变送单元：完成对被测变量信号的转换和传输；完成对被测变量信号的转换和传输；(3)(3)控制器：控制器：实时地对被控系统施加控制作用。实时地对被控系统施加控制作用。调节单元：调节单元：完成调节控制规律的运算完成调节控制规律的运算(4)(4)执行器：执行器：将控制信号进行放大以驱动
34、控制阀。将控制信号进行放大以驱动控制阀。(5)(5)控制阀：控制阀：控制进料量或出料量。有气开式和气关式之别。控制进料量或出料量。有气开式和气关式之别。执行单元：执行单元：控制系统实施控制策略的执行机构控制系统实施控制策略的执行机构 1 1、被控对象被控对象 (简称对象或过程简称对象或过程)2 2、被控变量：被控变量：按照生产过程要求，某些变按照生产过程要求，某些变量应该维持在稳定的变化范围内，如果对其量应该维持在稳定的变化范围内，如果对其施加控制作用，就称其为被控变量。如温度、施加控制作用，就称其为被控变量。如温度、压力、流量、液位、成分等。压力、流量、液位、成分等。二、常用术语二、常用术语
35、 凡是影响被控量的各种作用均叫做凡是影响被控量的各种作用均叫做干扰干扰或或扰动扰动。分内干扰和外干扰。分内干扰和外干扰。(内干扰如原料内干扰如原料成分变化等。成分变化等。)4 4、控制变量、控制变量：即调节介质。如储水槽液位即调节介质。如储水槽液位控制系统的给水量。控制系统的给水量。5 5、测量值：、测量值：被控变量经检测变送后即是测被控变量经检测变送后即是测量值。量值。3 3、干扰、干扰:6 6、给定值、给定值：即被控变量的设定值。：即被控变量的设定值。7 7、偏差值：、偏差值：准确地说，应是被控量的给准确地说，应是被控量的给定值与实际值之差。但能够直接得到的信定值与实际值之差。但能够直接得
36、到的信号是被控量的测量值，故通常把给定值与号是被控量的测量值，故通常把给定值与测量值之差称作为偏差。测量值之差称作为偏差。8 8、调节器输出：、调节器输出：根据偏差值、经一定算根据偏差值、经一定算法得到的输出值。调节器输出亦称法得到的输出值。调节器输出亦称控制作控制作用用。过程控制系统的分类过程控制系统的分类一、一般分类一、一般分类一、一般分类一、一般分类1 1 1 1、按工艺参数分类：、按工艺参数分类：、按工艺参数分类：、按工艺参数分类：有有有有温度控制系统、压力控制系统、流量控制系温度控制系统、压力控制系统、流量控制系温度控制系统、压力控制系统、流量控制系温度控制系统、压力控制系统、流量控
37、制系统、成分控制系统、物位控制系统等。统、成分控制系统、物位控制系统等。统、成分控制系统、物位控制系统等。统、成分控制系统、物位控制系统等。2 2 2 2、按系统的任务分类：、按系统的任务分类：、按系统的任务分类：、按系统的任务分类：有比例控制、均匀控制、前馈控制等。有比例控制、均匀控制、前馈控制等。有比例控制、均匀控制、前馈控制等。有比例控制、均匀控制、前馈控制等。3 3 3 3、按自动化装置的不同分类：、按自动化装置的不同分类：、按自动化装置的不同分类：、按自动化装置的不同分类：有常规控制系统、计算机控制系统。有常规控制系统、计算机控制系统。有常规控制系统、计算机控制系统。有常规控制系统、
38、计算机控制系统。这是工业生产过程中应用最多的一种过程控制系统。这是工业生产过程中应用最多的一种过程控制系统。在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生在运行时，系统被控量的给定值是不变的。有时根据生产工艺要求，被控量的给定值保持在规定的小范围附近产工艺要求，被控量的给定值保持在规定的小范围附近波动。家用电器中应用定值控制系统的也很多，如电脑波动。家用电器中应用定值控制系统的也很多，如电脑控制的洗衣机、电饭煲等。控制的洗衣机、电饭煲等。4 4 4 4、按控制器的动作分类：、按控制器的动作分类：、按控制器的动作分类：、按控制器的动作分类：1 1 1 1、定值控制系统、定值控制系统、定值控制系
39、统、定值控制系统P P P PPIPIPIPIPIDPIDPIDPID位式位式位式位式、二、按设定值形式分类二、按设定值形式分类2 2、随动控制系统、随动控制系统 是一种被控量的给定值随时间是一种被控量的给定值随时间任任意变化意变化的控制系统。它的主要作用是的控制系统。它的主要作用是克服一切扰动，使被控量随时跟踪给克服一切扰动，使被控量随时跟踪给定值的变化。定值的变化。3 3、程序控制系统、程序控制系统 其给定值按预定的时间程序来变化。其给定值按预定的时间程序来变化。如机械工业中的退火炉的温度控制系统，如机械工业中的退火炉的温度控制系统，其给定值是按升温、保温、逐次降温等其给定值是按升温、保温
40、、逐次降温等程序变化的。程序变化的。三三.按系统的结构特点来分按系统的结构特点来分 n反馈控制系统反馈控制系统 n前馈控制系统前馈控制系统 n复合控制系统（前馈复合控制系统（前馈-反馈控制系统）反馈控制系统）反馈控制系统（闭环控制系统）反馈控制系统（闭环控制系统）n根据系统被控量与给定值的偏差进行工作，根据系统被控量与给定值的偏差进行工作，n偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差值是控制的依据，最后达到减小或消除偏差的目的偏差的目的n反馈信号可能有多个，从而可以构成多回路反馈信号可能有多个，从而可以构成多回路控制系统（如串级控制系统）控制系统（如串级控制系统）。前馈控制系统前馈控制系统 n
41、也称为开环控制系统。也称为开环控制系统。n根据扰动量的大小进行工作根据扰动量的大小进行工作n扰动是控制的依据扰动是控制的依据n在实际生产中不能单独采用在实际生产中不能单独采用。复合控制系统（前馈复合控制系统（前馈-反馈控制系统）反馈控制系统）1 1 绪论绪论 基地式基地式基地式基地式仪表仪表仪表仪表 只具备简单测控功能，只具备简单测控功能，其信号一般仅在本仪表内起作用其信号一般仅在本仪表内起作用其信号一般仅在本仪表内起作用其信号一般仅在本仪表内起作用，各测控点间的信号难以相互沟通，各测控点间的信号难以相互沟通，操作人员只能通过巡视生产现场来了解生产状况操作人员只能通过巡视生产现场来了解生产状况
42、操作人员只能通过巡视生产现场来了解生产状况操作人员只能通过巡视生产现场来了解生产状况。随着生产规模的扩大和工艺要求的提高，随着生产规模的扩大和工艺要求的提高，操作人员需要掌握多点的运行参数和信息操作人员需要掌握多点的运行参数和信息，需要按多点的运行信息实行操作控制。需要按多点的运行信息实行操作控制。出现了气动、电动系列的单元组合式仪表出现了气动、电动系列的单元组合式仪表出现了气动、电动系列的单元组合式仪表出现了气动、电动系列的单元组合式仪表，出现了集中控制室。出现了集中控制室。生产现场各处的参数通过统一的模拟信号生产现场各处的参数通过统一的模拟信号，送往集中控制室，在控制盘上连接。送往集中控制
43、室，在控制盘上连接。操作人员可以坐在控制室纵观生产流程各处状况操作人员可以坐在控制室纵观生产流程各处状况操作人员可以坐在控制室纵观生产流程各处状况操作人员可以坐在控制室纵观生产流程各处状况。二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述仪表的简要发展过程仪表的简要发展过程仪表的简要发展过程仪表的简要发展过程单元单元单元单元组合组合组合组合仪表仪表仪表仪表（已淘汰）（已淘汰）（已淘汰）（已淘汰）1 1 绪论绪论 仪表的简要发展过程仪表的简要发展过程仪表的简要发展过程仪表的简要发展过程 DDZ-DDZ-DDZ-DDZ-型：型：型：型：电源电源220
44、VAC220VAC 信号信号0 010mADC10mADC DDZ-DDZ-DDZ-DDZ-型：型：型：型：电源电源24VDC24VDC 信号信号信号信号4 4 4 420mA20mA20mA20mA、1 1 1 15VDC5VDC5VDC5VDC 仪表中含有微处理器，功能强，仪表中含有微处理器，功能强，具备数字信号传输和模拟信号传输两种功能。具备数字信号传输和模拟信号传输两种功能。QDZQDZQDZQDZ 力平衡型力平衡型 力矩平衡型力矩平衡型 气源气源(140kPa)(140kPa)信号信号(20(20100kPa)100kPa)(已基本淘汰已基本淘汰已基本淘汰已基本淘汰)基地式仪表基地式
45、仪表基地式仪表基地式仪表 只具备简单测控功能，信号不远传。只具备简单测控功能，信号不远传。(已淘汰已淘汰已淘汰已淘汰)单元单元单元单元组合组合组合组合仪表仪表仪表仪表气气气气动动动动单单单单元元元元组组组组合合合合仪仪仪仪表表表表电电电电动动动动单单单单元元元元组组组组合合合合仪仪仪仪表表表表智能仪表智能仪表智能仪表智能仪表现场总线仪表现场总线仪表现场总线仪表现场总线仪表 满足现场总线协议标准的智能仪表。满足现场总线协议标准的智能仪表。二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述1 1 绪论绪论 仪表的简要发展过程仪表的简要发展过程仪表的简要
46、发展过程仪表的简要发展过程基地式仪表基地式仪表基地式仪表基地式仪表单元单元单元单元组合组合组合组合仪表仪表仪表仪表智能仪表智能仪表智能仪表智能仪表现场总线仪表现场总线仪表现场总线仪表现场总线仪表 气气气气动动动动单单单单元元元元组组组组合合合合仪仪仪仪表表表表电电电电动动动动单单单单元元元元组组组组合合合合仪仪仪仪表表表表 目前应用最多的目前应用最多的目前应用最多的目前应用最多的 测控仪表主要是测控仪表主要是测控仪表主要是测控仪表主要是 DDZDDZ模拟仪表模拟仪表模拟仪表模拟仪表 和部分智能型仪表。和部分智能型仪表。和部分智能型仪表。和部分智能型仪表。考虑到控制系统考虑到控制系统考虑到控制系
47、统考虑到控制系统 逐渐向逐渐向逐渐向逐渐向FCSFCS方向发展，方向发展，方向发展，方向发展，现场总线技术现场总线技术现场总线技术现场总线技术 和现场总线仪表和现场总线仪表和现场总线仪表和现场总线仪表 的应用将日渐广泛。的应用将日渐广泛。的应用将日渐广泛。的应用将日渐广泛。目目目目前前前前应应应应用用用用状状状状况况况况二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述1 1 绪论绪论 基地式系统基地式系统基地式仪表基地式仪表第第第第0 0代代代代DCSDCSOS：小型机、：小型机、IPCCS：IPC、PLC、智能调节器智能调节器现场仪表：现场仪表
48、：DDZ-III为主为主 第第第第3 3代代代代*FCSFCS将将全全厂厂最最基基础础的的现现场场级级仪仪表表和和装装置置均均通通过过现现场场总总线线连连接接起起来来，实现全数字化通讯。实现全数字化通讯。现场仪表：总线仪表现场仪表：总线仪表 第第第第4 4代代代代*自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程分布式分布式分布式分布式IO DCSIO DCS现现场场信信号号根根据据传传输输距距离离或或功功能能不不同同连连接接到到现现场场I/O设设备备上上，各各现现场场I/O设设备备与与控控制制站站间间通通过过网网络（现场总线）连接。络（现场总线
49、）连接。现场仪表：现场仪表：DDZ-III、总线仪表、总线仪表 过渡型过渡型过渡型过渡型*常规仪表常规仪表常规仪表常规仪表控制系统控制系统控制系统控制系统单元组合仪表：单元组合仪表：调、变、执、算调、变、执、算(DDZ-II、III、QDZ)第第第第1 1代代代代 第第第第2 2代代代代DDCDDC（直接（直接（直接（直接数字控制）数字控制）数字控制）数字控制）变、执变、执(DDZ-II、III)集中型计算集中型计算集中型计算集中型计算机控制系统机控制系统机控制系统机控制系统变、执变、执(DDZ-II、III)二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪
50、表及装置概述1 1 绪论绪论 自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程直接数字控制系统直接数字控制系统直接数字控制系统直接数字控制系统（DDCDDC）构成原理图构成原理图构成原理图构成原理图二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述二、自动化仪表及装置概述DDCDDCDCSDCS PLCPLCFCSFCS1 1 绪论绪论 自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程自动化装置的简要发展过程直接数字控制系统直接数字控制系统直接数字控制系统直接数字控制系统（DDCDDC）构成原理图构成