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1、第三章计算机测控系统外围设备本讲稿第一页，共九十页调节器执行器对象测量变送x(t)e(t)u(t)q(t)y(t)z(t)本讲稿第二页，共九十页1.传感器和变送器 传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。传感器的输出信号有多成可用输出信号的器件或装置。传感器的输出信号有多种形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号形式种形式，如电压、电流、频率、脉冲等，输出信号形式由传感器原理确定。由传感器原理确定。变送器在控制系统中起着至关重要的作用，它将变送器在控制系统中起着至关重要的作用，它将工艺变量工艺变量(如温度、压力、流量
2、、液位、成份等如温度、压力、流量、液位、成份等)和电、和电、气信号气信号(如电流、电压、频率、气压信号等如电流、电压、频率、气压信号等)转换成统转换成统一的标准信号。一的标准信号。本讲稿第三页，共九十页1.1 信号传输及供电的四线制与两线制信号传输及供电的四线制与两线制 1.2 压力检测及变送压力检测及变送1.3 温度检测和变送温度检测和变送1.4 流量检测及变送流量检测及变送1.5 物位检测及变送物位检测及变送1.6 其它检测仪表和装置其它检测仪表和装置本讲稿第四页，共九十页二线制：二线制：仪表的信号传输与仪表的信号传输与供电共用两根导线。供电共用两根导线。四线制：四线制：仪表的信号传输仪表
3、的信号传输与供电用四根导线与供电用四根导线 1.1 信号传输及供电的四线制与两线制信号传输及供电的四线制与两线制本讲稿第五页，共九十页n 智能式变送器智能式变送器 智智能能式式变变送送器器采采用用双双向向全全数数字字量量传传输输信信号号，即即现现场场总线通讯方式；智能式变送器的电源也由通信电缆传输。总线通讯方式；智能式变送器的电源也由通信电缆传输。本讲稿第六页，共九十页n HART协议协议HART(Highway Addressable Remote Transducer)可寻可寻址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国址远程传感器高速通道的开放通信协议，是美国Rosement公司于公司于1
4、985年推出的用于现场智能仪表和控制室设备之间年推出的用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议。的通信协议。具有具有HART通信协议的变送器可在一条电通信协议的变送器可在一条电缆上同时传输缆上同时传输420mADC的模拟信号和数字信号。的模拟信号和数字信号。已已成为全球智能仪表的工业标准。成为全球智能仪表的工业标准。本讲稿第七页，共九十页HART协议采用基于协议采用基于Bell202标准的标准的FSK频移键控频移键控信号，在低频的信号，在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为模拟信号上叠加幅度为0.5mA的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输的音频数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为率为
5、1.2Mbps。由于。由于FSK信号的平均值为信号的平均值为0，不影响，不影响传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟传送给控制系统模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。系统的兼容性。本讲稿第八页，共九十页 HART通信采用的是半双工的通信方式，在现有模拟信通信采用的是半双工的通信方式，在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变过程中过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强转变过程中过渡性产品，因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力，得到了较快发展。的市场竞争能力，得到了较快发展。本讲稿第九页，共九十页
6、 HART通信协议是依照国际标准化组织通信协议是依照国际标准化组织(ISO)的开放式的开放式系统互连系统互连(OSI)参考模型，简化并引用其中三层：物理层、参考模型，简化并引用其中三层：物理层、数据链路层、应用层而制定的。数据链路层、应用层而制定的。物理层物理层规定了信号的传输方法和传输介质；规定了信号的传输方法和传输介质；数据链路层数据链路层规定了数据帧的格式和数据通讯规程；规定了数据帧的格式和数据通讯规程；应用应用层层规定了通讯命令的内容。规定了通讯命令的内容。本讲稿第十页，共九十页n 压力检测的主要方法和分类压力检测的主要方法和分类按敏感元件和转换原理的特性不同，一般分为：按敏感元件和转
7、换原理的特性不同，一般分为：液注式压力检测液注式压力检测：依据流体静力学原理：依据流体静力学原理弹性式压力检测弹性式压力检测：依据弹性形变原理：依据弹性形变原理负荷式压力检测负荷式压力检测：依据静力平衡原理：依据静力平衡原理电气式压力检测电气式压力检测：利用敏感元件：利用敏感元件其它检测方法其它检测方法：弹性振动、压磁式：弹性振动、压磁式1.2 压力检测及变送压力检测及变送本讲稿第十一页，共九十页U形管压力计(根据流体静力学原理)本讲稿第十二页，共九十页弹簧管压力计(弹性元件受力变形原理)本讲稿第十三页，共九十页电容式差压变送器本讲稿第十四页，共九十页电容式差压变送器结构框图本讲稿第十五页，共
8、九十页 智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压传感器智能型压力或差压变送器就是在普通压力或差压传感器的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表的基础上增加微处理器电路而形成的智能检测仪表。智能型变送器具有智能型变送器具有自修正、自补偿、远程通信、自自修正、自补偿、远程通信、自诊断及错误方式诊断及错误方式报警等多种功能，因而提高了变送器的精报警等多种功能，因而提高了变送器的精确度，简化了调整、校准与维护过程，促使变送器与计算确度，简化了调整、校准与维护过程，促使变送器与计算机、控制系统直接对话。机、控制系统直接对话。n 智能式压力变送器智能式压力变送器本讲稿第十六页，共九十页本讲稿第十七页
9、，共九十页本讲稿第十八页，共九十页1.3 温度检测和变送温度检测和变送热电偶热电偶热电阻热电阻模拟式温度变送器模拟式温度变送器智能式温度变送器智能式温度变送器本讲稿第十九页，共九十页n 测温方法的分类测温方法的分类接触式测温：接触式测温：基于热交换原理基于热交换原理非接触式测温：非接触式测温：基于热辐射原理基于热辐射原理本讲稿第二十页，共九十页n 温度计的分类和形式温度计的分类和形式膨胀式温度计膨胀式温度计辐射式温度计辐射式温度计热电偶温度计热电偶温度计热电阻温度计热电阻温度计本讲稿第二十一页，共九十页膨胀式温度计本讲稿第二十二页，共九十页辐射式温度计本讲稿第二十三页，共九十页n热电偶热电偶
10、热电偶温度计利用不同导体或半导体的热电效应来测温热电偶温度计利用不同导体或半导体的热电效应来测温的。两种不同的导体材料（或半导体）的。两种不同的导体材料（或半导体）A A，B B组成的闭合回组成的闭合回路。相接触时，存在电子的迁移，达到平衡时，在接触的路。相接触时，存在电子的迁移，达到平衡时，在接触的两端形成电势。两端形成电势。mV(1)测温原理测温原理本讲稿第二十四页，共九十页 热热电电偶偶的的热热电电势势是是两两个个接接点点温温度度的的函函数数表表,只只有有当当冷冷端端温温度度不不变变时时，热热电电势势才才是是热热端端温温度度的的单单值值函函数数。实实际际应应用用中中，热热电电偶偶冷冷端端
11、所所处处环环境境温温度度总总有有波波动动，从从而使测量得不到正确结果，必须采取补偿措施。而使测量得不到正确结果，必须采取补偿措施。a.冰浴法；冰浴法；b.冷端温度修正法；冷端温度修正法；c.校正仪表零点法校正仪表零点法d.补偿法。补偿法。(2)热电偶冷端温度补偿热电偶冷端温度补偿本讲稿第二十五页，共九十页(1)测温原理测温原理 热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化热电阻温度计是利用导体或半导体的电阻值随温度变化的性质来测量温度的。若忽略物体的长度和截面随温度的变的性质来测量温度的。若忽略物体的长度和截面随温度的变化，则在参比温度化，则在参比温度t0下的电阻值下的电阻值Rt0和电阻温
12、度系数和电阻温度系数a已知，已知，可以通过测量此物体的电阻来反映其温度。可以通过测量此物体的电阻来反映其温度。Rt=Rt01+a(t-t0)n热电阻热电阻本讲稿第二十六页，共九十页 热电阻引线的功能是使感温元件能与外部测量线热电阻引线的功能是使感温元件能与外部测量线路相连接。热电阻引线对测量结果有较大的影响，现路相连接。热电阻引线对测量结果有较大的影响，现在常用的引线方式有两线制、三线制和四线制三种。在常用的引线方式有两线制、三线制和四线制三种。(2)引线引线本讲稿第二十七页，共九十页 两线制：两线制：在热电阻感温元件两端各连一根导线的引在热电阻感温元件两端各连一根导线的引线形式为两线制。这种
13、方式简单、费用低，但引线电线形式为两线制。这种方式简单、费用低，但引线电阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。两线制适用阻以及引线电阻的变化会带来附加误差。两线制适用于引线不长，测温准确度要求较低的场合。于引线不长，测温准确度要求较低的场合。本讲稿第二十八页，共九十页 三线制：三线制：在热电阻感温元件一端接两根引线，另一端接在热电阻感温元件一端接两根引线，另一端接一根引线，称为三线制。这种引线形式可以较好的消除引一根引线，称为三线制。这种引线形式可以较好的消除引线电阻的影响，测量准确度高于两线制。工业热电阻通常线电阻的影响，测量准确度高于两线制。工业热电阻通常采用三线制接法。采用三线制接法。本讲
14、稿第二十九页，共九十页 四线制：四线制：在热电阻两端各接两根引线的接法称为四线在热电阻两端各接两根引线的接法称为四线制，主要用于高精度检测。其中两根引线为热电阻提供制，主要用于高精度检测。其中两根引线为热电阻提供恒流源恒流源I，在热电阻上产生的压降通过另两根引线引至电，在热电阻上产生的压降通过另两根引线引至电位差计进行测量。能完全消除引线电阻对测量的影响，位差计进行测量。能完全消除引线电阻对测量的影响，且在连接导线阻值相同时，还可以消除连接导线的影响。且在连接导线阻值相同时，还可以消除连接导线的影响。本讲稿第三十页，共九十页(3)工业常用热电阻工业常用热电阻 在我国在我国,标准化的热电阻现有铂
15、（铂电阻有标准化的热电阻现有铂（铂电阻有Pt10和和Pt100两种分度号）和铜（两种分度号）和铜（Cu50和和Cu100）两种。其中：）两种。其中：铂热电阻用于铂热电阻用于-200+650摄氏度范围内测温，铜热电阻因在摄氏度范围内测温，铜热电阻因在高温下易氧化而适用于高温下易氧化而适用于50+150摄氏度范围内测温。前者稳摄氏度范围内测温。前者稳定性好，准确度高；后者价格便宜，电阻与温度关系的线性定性好，准确度高；后者价格便宜，电阻与温度关系的线性度较好。度较好。本讲稿第三十一页，共九十页本讲稿第三十二页，共九十页电厂专用热电阻和隔爆型热电阻本讲稿第三十三页，共九十页套管式热电阻本讲稿第三十四
16、页，共九十页装配式热电阻本讲稿第三十五页，共九十页1.4 流量检测及变送流量检测及变送流量检测原理有很多，有许多分类方法：流量检测原理有很多，有许多分类方法：按测量单位分：质量流量计与体积流量计按测量单位分：质量流量计与体积流量计按测量流体运动原理分：容积式、速度式、动量式按测量流体运动原理分：容积式、速度式、动量式和质量流量式和质量流量式按测量方法分：直接测量式和间接测量式按测量方法分：直接测量式和间接测量式本讲稿第三十六页，共九十页差压流量计差压流量计转子流量计转子流量计速度式流量计速度式流量计容积式流量计容积式流量计靶式流量计靶式流量计电磁流量计电磁流量计涡街流量计涡街流量计超声波流量计
17、超声波流量计量热式流量计量热式流量计质量流量计质量流量计其它流量计其它流量计按测量原理细分按测量原理细分本讲稿第三十七页，共九十页文丘利式差压流量计本讲稿第三十八页，共九十页转子流量计转子流量计又称浮子流量计，转子流量计又称浮子流量计，是目前工业上或实验室常用的是目前工业上或实验室常用的一种流量计。它是由一根锥形一种流量计。它是由一根锥形的玻璃管和一个能上下移动的的玻璃管和一个能上下移动的浮子所组成浮子所组成本讲稿第三十九页，共九十页n 涡街流量计涡街流量计 流流体体在在阻阻流流体体两两侧侧交交替替地地分分离离释释放放出出两两串串规规则则的的旋旋涡涡，在在一一定定的的流流量量范范围围内内旋旋涡
18、涡分分离离频频率率正正比比于于管管道道内内的的平平均均流流速速，通通过过采采用用各各种种形形式式的的检检测测元元件件测测出出旋旋涡涡频频率率就就可可以以推推算出流体的流量。算出流体的流量。本讲稿第四十页，共九十页dhDl11本讲稿第四十一页，共九十页n电磁流量计电磁流量计流体流动时，两电极之间产生感应电势。流体流动时，两电极之间产生感应电势。本讲稿第四十二页，共九十页 电磁流量计是基于电磁感应原理来测量流量的仪表，电磁流量计是基于电磁感应原理来测量流量的仪表，它能测量具有一定电导率的液体的体积流量。它能测量具有一定电导率的液体的体积流量。测量的准确度不受被测液体粘度、密度、温度及电导测量的准确
19、度不受被测液体粘度、密度、温度及电导率变化影响，测量管中没有任何阻碍被测液体流动的部件，率变化影响，测量管中没有任何阻碍被测液体流动的部件，所以几乎没有压力损失。所以几乎没有压力损失。适当选用测量管中绝缘内衬和测量电极材料，就可适当选用测量管中绝缘内衬和测量电极材料，就可以测量各种腐蚀性溶液的流量，尤其在测量含有固体颗以测量各种腐蚀性溶液的流量，尤其在测量含有固体颗粒溶液如泥浆、纸浆、矿浆或纤维液体流量时，更显示粒溶液如泥浆、纸浆、矿浆或纤维液体流量时，更显示出其优越性。出其优越性。本讲稿第四十三页，共九十页电磁流量计本讲稿第四十四页，共九十页n超声波流量计超声波流量计 超超声声波波在在流流动
20、动的的流流体体中中的的传传播播速速度度与与流流体体的的流流速速有有关关。相相对对于于固固定定座座标标系系(如如管管壁壁)，顺顺流流的的超超声声波的传播速度将大于逆流的传播速度。波的传播速度将大于逆流的传播速度。本讲稿第四十五页，共九十页 利利用用声声波波在在流流体体中中传传播播时时因因流流体体流流动动方方向向不不同同而而传传播播速速度度不不同同的的特特点点，测测量量它它的的顺顺流流传传播播时时间间t1和和逆逆流流传传播播时时间间t2的的差差值值，从从而而计计算算流体流动的速度和流量。流体流动的速度和流量。(1)(1)超声波流量计之传播速度差法超声波流量计之传播速度差法本讲稿第四十六页，共九十页
21、本讲稿第四十七页，共九十页 依依据据声声波波中中的的多多普普勒勒效效应应，检检测测其其多多普普勒勒频频率率差差。入入射射声声波波与与反反射射声声波波之之间间的的频频率率差差就就是是由由于于流流体体中中固固体体颗颗粒粒运运动动而而产产生生的的声声波波多多普普勒勒频频移移。由由于于这这个个频频率率差差正正比比于于流流体体流流速速，所所以以通通过过测测量量频频率率差差就就可可以以求求得得流流速速，进而可以得到流体流量。进而可以得到流体流量。(2)(2)超声波流量计之超声波流量计之多普勒法多普勒法本讲稿第四十八页，共九十页本讲稿第四十九页，共九十页本讲稿第五十页，共九十页1.5 物位检测及变送物位检测
22、及变送n物位仪表的分类物位仪表的分类n差压式液位变送器差压式液位变送器n电容式物位传感器电容式物位传感器本讲稿第五十一页，共九十页n物位仪表分类物位仪表分类直读式物位测量仪表直读式物位测量仪表浮力式物位测量仪表浮力式物位测量仪表 静压式物位测量仪表静压式物位测量仪表 电磁式物位测量仪表电磁式物位测量仪表 辐射式物位仪表辐射式物位仪表 声波式物位测量仪表声波式物位测量仪表 光学式物位测量仪表光学式物位测量仪表 本讲稿第五十二页，共九十页(1)磁性液位控制器磁性液位控制器 利用磁性浮子随液位变化升或降，利用磁性浮子随液位变化升或降，使检测管内的干簧管开关动作，送出使检测管内的干簧管开关动作，送出接
23、点信号。结构简单，易于安装维修。接点信号。结构简单，易于安装维修。应用广泛，价格低廉应用广泛，价格低廉。本讲稿第五十三页，共九十页(2)浮球液位控制器浮球液位控制器 利用重力与浮力的原利用重力与浮力的原理设计。主要包括浮标理设计。主要包括浮标和微动开关，当液位变和微动开关，当液位变化，浮标内的开关通、化，浮标内的开关通、断。断。本讲稿第五十四页，共九十页本讲稿第五十五页，共九十页(3)顶装式磁翻柱液位计顶装式磁翻柱液位计 液位计根据浮力原理和磁性液位计根据浮力原理和磁性耦合作用研制而成。当液位上耦合作用研制而成。当液位上升时，翻柱由白色转为红、白升时，翻柱由白色转为红、白界位处为容器内介质液位
24、的实界位处为容器内介质液位的实际高度，从而实现液位的指示。际高度，从而实现液位的指示。本讲稿第五十六页，共九十页(4)差压式液位变送器差压式液位变送器 差压式液位变送器差压式液位变送器是利用容器内的液位是利用容器内的液位改变时，由液柱产生改变时，由液柱产生的静压也相应变化的的静压也相应变化的原理而工作的。原理而工作的。p本讲稿第五十七页，共九十页(5)电容式物位传感器电容式物位传感器本讲稿第五十八页，共九十页1.61.6 其它检测仪表和装置其它检测仪表和装置n接近开关、光电开关接近开关、光电开关n测速发电机测速发电机n光电编码器光电编码器本讲稿第五十九页，共九十页n开关开关 行程开关接近开关接
25、近开关(1)行程开关、接近开关行程开关、接近开关本讲稿第六十页，共九十页(2)(2)光电开关光电开关 光电开关是一种常用的开关型检测元件。它由投光器、光电开关是一种常用的开关型检测元件。它由投光器、受光器和电源组成，投光器常用发光二极管，受光器常用受光器和电源组成，投光器常用发光二极管，受光器常用光敏二极管或光敏三极管。其工作原理是：使投光器和受光敏二极管或光敏三极管。其工作原理是：使投光器和受光器相对，当被测物体挡住从投光器发射出的光线时，受光器相对，当被测物体挡住从投光器发射出的光线时，受光器就输出相应的控制信号。光电开关按检测方式可分为光器就输出相应的控制信号。光电开关按检测方式可分为反
26、射式、对射式两种类型。反射式、对射式两种类型。本讲稿第六十一页，共九十页光电开关本讲稿第六十二页，共九十页本讲稿第六十三页，共九十页n 测速发电机测速发电机 tachogenerator 测速发电机是专门用来测量转速的微型电机，其测速发电机是专门用来测量转速的微型电机，其本质是一种微型发电机。测速发电机的绕组和磁路经本质是一种微型发电机。测速发电机的绕组和磁路经精确设计，其输出电动势精确设计，其输出电动势E和转速和转速n成线性关系。改变成线性关系。改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。当被测机构旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。当被测机构与测速发电机同轴联接时，只要检测出输出电动势，即
27、与测速发电机同轴联接时，只要检测出输出电动势，即能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。本讲稿第六十四页，共九十页 测速发电机有直流和交流两种。其中：测速发电机有直流和交流两种。其中：直流测速发电机直流测速发电机有电刷、换向器等接触装置，使它的有电刷、换向器等接触装置，使它的可靠性变差，精度也受到影响。可靠性变差，精度也受到影响。交流测速发电机交流测速发电机的输出频率与转速严格对应，输出信的输出频率与转速严格对应，输出信号可经放大整形变换电路转换成标准的电压或电流信号。号可经放大整形变换电路转换成标准的电压或电流信号。本讲稿第六十五页，共九十页 光电编码
28、器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器由光栅何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。光电编码器由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。光栅盘与电动机同轴，电动机旋转地开通若干个长方形孔。光栅盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等组成的检测时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等组成的检测装置检测输出脉冲信号，通过计算每秒光电编码器输出脉冲装置检测输出脉冲信号，通过计算每秒光电编码器
29、输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。的个数就能反映当前电动机的转速。n光电编码器光电编码器本讲稿第六十六页，共九十页 光电编码器作为一种传感器具有精度高、耗能低、非光电编码器作为一种传感器具有精度高、耗能低、非接触无磨损、稳定可靠等优点。它以数字量输出，具有接触无磨损、稳定可靠等优点。它以数字量输出，具有与计算机容易联机的优点。与计算机容易联机的优点。编码器的应用对象，就其所测量的物理量的性质，它可对编码器的应用对象，就其所测量的物理量的性质，它可对运动机械的直线位移、角位移、速度、相位等进行测量，也运动机械的直线位移、角位移、速度、相位等进行测量，也可间接地对能变换成这些量的，例如温度压
30、力、流量等物理可间接地对能变换成这些量的，例如温度压力、流量等物理量进行测量，并给出相应的电量输出。量进行测量，并给出相应的电量输出。本讲稿第六十七页，共九十页 编码器分类表本讲稿第六十八页，共九十页编码器本讲稿第六十九页，共九十页2.过程控制过程控制中常用的执行器中常用的执行器 执行器是过程计算机控制系统中的一个重要组成执行器是过程计算机控制系统中的一个重要组成部分。其作用是接收控制器送来的控制信号，改变被部分。其作用是接收控制器送来的控制信号，改变被控介质的物理参数，从而将被控变量维持在所要求的控介质的物理参数，从而将被控变量维持在所要求的数值上或一定的范围内。数值上或一定的范围内。本讲稿
31、第七十页，共九十页按按动动力力能能源源分分类类:分分为为气气动动执执行行器器、电电动动执执行行器器、液液动动执执行器。行器。按动作极性分类按动作极性分类:分为正作用、反作用执行器分为正作用、反作用执行器按动作行程分类按动作行程分类:分为角行程、直行程执行器分为角行程、直行程执行器 按动作特性分类按动作特性分类:分为比例式、积分式执行器分为比例式、积分式执行器n 执行器有各种不同的分类方法执行器有各种不同的分类方法本讲稿第七十一页，共九十页n 气动执行器气动执行器气动执行器又称气动调节阀，气动执行器又称气动调节阀，由气动执行机构和控制机构组由气动执行机构和控制机构组成成。行程标尺控制机构气动执行
32、机构本讲稿第七十二页，共九十页(1)(1)气动执行机构气动执行机构常见的气动执行机常见的气动执行机构有构有薄膜式薄膜式和和活塞活塞式式两大类。两大类。本讲稿第七十三页，共九十页(2)(2)控制机构控制机构控制机构即调节阀，实际上是一个局部阻力可以改变控制机构即调节阀，实际上是一个局部阻力可以改变的节流元件；调节阀的阀芯有直行程阀芯与角行程阀的节流元件；调节阀的阀芯有直行程阀芯与角行程阀芯。芯。本讲稿第七十四页，共九十页三三通通阀阀可可以以把把一一路路流流体体分分成成两两路路，或或是是把把两两路路流流体体合合为为一一路路，它它们们是是在在直直通通单单座座或或双双座座调调节节阀阀的的基基础础上上发
33、展起来的，可以代替两个直通阀。发展起来的，可以代替两个直通阀。本讲稿第七十五页，共九十页电气转换器 电气阀门定位器本讲稿第七十六页，共九十页(3)(3)智能型电智能型电/气阀门定位器气阀门定位器 以微处理器为核心采用的数字定位技术。控制精以微处理器为核心采用的数字定位技术。控制精度高、能耗低、调整方便、可任意选择流量阀的流量度高、能耗低、调整方便、可任意选择流量阀的流量特性、故障报警、通过接口与其它现场总线用户实现特性、故障报警、通过接口与其它现场总线用户实现通信。通信。本讲稿第七十七页，共九十页调节阀被控介质膜头阀B阀A气源排气进气阀位反馈杆电位计电气阀门定位器微电脑控制电路输入信号本讲稿第
34、七十八页，共九十页 电动执行器接收来自控制器的电动执行器接收来自控制器的420mA420mA或或010mA010mA直流直流电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，电流信号，并将其转换成相应的角位移或直行程位移，去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。电动去操纵阀门、挡板等控制机构，以实现自动控制。电动执行器有执行器有直行程直行程、角行程角行程和和多转式多转式等类型等类型。电动执行器电动执行器本讲稿第七十九页，共九十页电动执行机构方框图本讲稿第八十页，共九十页本讲稿第八十一页，共九十页n 现场总线执行器现场总线执行器 符符合合现现场场总总线线的的智智能能执执行行器器由由传传统统的的
35、执执行行器器、含含有有微微处处理理器器的的控控制制器器以以及及可可与与PCPC或或PLCPLC双双向向通通信信的的模模件件及及软件组成，具有与上位机或控制系统通信的功能。软件组成，具有与上位机或控制系统通信的功能。智能化和高精度的系统控制功能；智能化和高精度的系统控制功能；一体化的结构；一体化的结构；智能化的通信功能；智能化的通信功能；智能化的自诊断功能。智能化的自诊断功能。本讲稿第八十二页，共九十页3.运动运动控制中常用的执行机构控制中常用的执行机构直流伺服电机直流伺服电机交流伺服电机交流伺服电机步进电机步进电机电磁阀和液压阀电磁阀和液压阀本讲稿第八十三页，共九十页n 交流伺服电机交流伺服电
36、机 交流伺服电机在自动控制中也常被用来作为执行元件。交流伺服电机在自动控制中也常被用来作为执行元件。在自控系统中，伺服电动机是将控制信号快速地转换为转在自控系统中，伺服电动机是将控制信号快速地转换为转轴转动的一个执行元件。轴转动的一个执行元件。本讲稿第八十四页，共九十页(1)转速和转向方便地受控制信号控制，调速范围大转速和转向方便地受控制信号控制，调速范围大(2)整个运行范围内特性具有线性关系，运行稳定性整个运行范围内特性具有线性关系，运行稳定性(3)当控制信号消除时，伺服电动机应立即停转，即伺服当控制信号消除时，伺服电动机应立即停转，即伺服电机无电机无“自转自转”；(4)控制功率小，启动转矩
37、应大；控制功率小，启动转矩应大；(5)机电时间常数小，始动电压要低，当控制信号变化时，机电时间常数小，始动电压要低，当控制信号变化时，反应应快速灵敏。反应应快速灵敏。本讲稿第八十五页，共九十页n 直流伺服电机直流伺服电机 直直流流伺伺服服电电机机的的工工作作原原理理、基基本本结结构构及及内内部部电电磁磁关关系系和和一一般般用用途途的的电电动动机机相相同同。一一般般分分为为永永磁磁式式和和电磁式两种基本结构类型。电磁式两种基本结构类型。电电磁磁式式直直流流伺伺服服电电机机按按励励磁磁方方式式不不同同又又分分为为它它励励、并并励、串励和复励四种；励、串励和复励四种；永永磁磁式式直直流流伺伺服服电电
38、机机也也可可看看作作是是一一种种它它励励式式直直流流电电动机。动机。本讲稿第八十六页，共九十页 直直流流伺伺服服电电机机是是控控制制系系统统中中具具有有启启动动力力矩矩大大、调调速速范范围围广广、机机械械特特性性和和调调节节特特性性线线性性度度好好、控控制制方方便便等等特特点点。一一般般把把直直流流电电机机的的电电枢枢电电压压作作为为控控制制信信号号，实实现现电电动动机机的的转速控制转速控制。本讲稿第八十七页，共九十页n 步进电机步进电机 步进电机又称为脉冲电机，是计算机控制系统的一种步进电机又称为脉冲电机，是计算机控制系统的一种执行元件。其功用是将脉冲电信号转换成相应的角位移或执行元件。其功
39、用是将脉冲电信号转换成相应的角位移或直线位移，即给一个脉冲信号，电动机就转动一个角度或直线位移，即给一个脉冲信号，电动机就转动一个角度或前进一步，前进一步，步进电动机的角位移量步进电动机的角位移量或线位移量或线位移量s与脉冲数与脉冲数k成成正比；它的转速正比；它的转速n，或线速度，或线速度v与脉冲频率与脉冲频率f成正比。成正比。本讲稿第八十八页，共九十页n 液压阀液压阀 液压阀的种类很多，按不同的分类方法可有许多种类液压阀的种类很多，按不同的分类方法可有许多种类型。型。按功能分，液压阀可分为：按功能分，液压阀可分为：压力控制阀压力控制阀:如溢流阀、减压阀、顺序阀等。如溢流阀、减压阀、顺序阀等。
40、方向控制阀方向控制阀:如单向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。如单向阀、电磁换向阀、电液换向阀等。流量控制阀流量控制阀:如节流阀、调速阀、溢流节流阀、分流阀等。如节流阀、调速阀、溢流节流阀、分流阀等。本讲稿第八十九页，共九十页 按阀的工作方式分，液压阀可分为开关型和模拟量两按阀的工作方式分，液压阀可分为开关型和模拟量两种。种。开关型液压阀开关型液压阀:工作在开和关两种工作状态，通过控制电工作在开和关两种工作状态，通过控制电磁铁的通断来实现。磁铁的通断来实现。模拟量液压阀：模拟量液压阀：连续控制液压系统的压力、流量的变化，连续控制液压系统的压力、流量的变化，如比例阀、伺服阀，它是通过对比例电磁铁输入连续变如比例阀、伺服阀，它是通过对比例电磁铁输入连续变化的模拟量信号来实现的。化的模拟量信号来实现的。本讲稿第九十页，共九十页