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1、北京中石天马科技有限公司北京中石天马科技有限公司n自动化仪表培训自动化仪表培训培训内容：培训内容：n1检测仪表基本知识检测仪表基本知识n内容提要内容提要:n概述概述n仪表信号输出类型、测量过程与测量误差仪表信号输出类型、测量过程与测量误差n仪表的性能指标仪表的性能指标n工业仪表的分类工业仪表的分类n油田基本流程与认知及油田基本流程与认知及PID图图n2压力检测压力检测n内容提要内容提要:n压力测量的基本概念压力测量的基本概念n压力测量仪表的分类压力测量仪表的分类n压力仪表的安装、使用和维护压力仪表的安装、使用和维护n压力变送器的实际操作培训（以罗斯蒙压力变送器的实际操作培训（以罗斯蒙特特305
2、1压力变送器为例）压力变送器为例）n3温度测量仪表温度测量仪表n内容提要内容提要:n概述概述n双金属温度计双金属温度计n热电阻温度计热电阻温度计n热电偶温度计热电偶温度计n温度变送器温度变送器n温度仪表的选用及安装温度仪表的选用及安装n4液位测量仪表液位测量仪表n内容提要内容提要:n物位检测意义及主要类型物位检测意义及主要类型n磁翻版液位计磁翻版液位计n差压式液位计差压式液位计n雷达液位计雷达液位计n其他物位计其他物位计n液位仪表的选用及安装液位仪表的选用及安装n5流量测量仪表流量测量仪表n内容提要内容提要:n差压式流量计差压式流量计n刮板流量计刮板流量计n旋涡流量计旋涡流量计n质量流量计质量
3、流量计n电磁流量计电磁流量计n其他流量计其他流量计n流量仪表的选用及安装流量仪表的选用及安装n6分析仪表分析仪表n1、分析仪表概念、分析仪表概念n2、可燃气体检测仪、可燃气体检测仪n3、硫化氢有毒气体检测仪、硫化氢有毒气体检测仪 n7常用工具的使用和现场故障处理常用工具的使用和现场故障处理n万用表的使用万用表的使用n375手操器的使用手操器的使用n现场自动化仪表常见故障的处理与判断现场自动化仪表常见故障的处理与判断n8各处理站及井站常用控制系统简介各处理站及井站常用控制系统简介nPLC的结构及基本故障判断（西门子的结构及基本故障判断（西门子200和和300PLC为例）为例）nDCS的结构及基本
4、故障判断（西门子的结构及基本故障判断（西门子-摩摩尔尔APACS+系统为例）系统为例）nHMI软件简介（以软件简介（以INTOUCH为例为例 概述概述1、仪表岗定义、仪表岗定义n按照仪表维修检修规程。使用相应的标按照仪表维修检修规程。使用相应的标准计量器具，测试仪器及专用工具，对准计量器具，测试仪器及专用工具，对生产过程中使用的仪表、自动化装置及生产过程中使用的仪表、自动化装置及附属设备进行维护检修。附属设备进行维护检修。n负责生产过程中在线运新的自动化装置负责生产过程中在线运新的自动化装置及其附属设备、仪器、仪表、及其附属设备、仪器、仪表、PLC及及DCS系统的维护保养、定期检修与故障系统的
5、维护保养、定期检修与故障处理，确保其正常运行；负责仪表及自处理，确保其正常运行；负责仪表及自动化装置更新、安装、调试、检定、开动化装置更新、安装、调试、检定、开表、投用等工作。表、投用等工作。n2、主要职责任务、主要职责任务n仪表工在生产过程中对检测与过程仪表仪表工在生产过程中对检测与过程仪表进行日常维护和故障处理，涉及知识面进行日常维护和故障处理，涉及知识面十分广泛，不但要精通检测仪表、调节十分广泛，不但要精通检测仪表、调节器和执行器等工作原理和结构特点，而器和执行器等工作原理和结构特点，而且要有一定的过程控制（自动化）知识。且要有一定的过程控制（自动化）知识。在故障现象中不仅有仪表故障，而
6、且混在故障现象中不仅有仪表故障，而且混杂有工艺和设备故障，仪表工要分析与杂有工艺和设备故障，仪表工要分析与判断故障，必须要具有一定的工艺知识判断故障，必须要具有一定的工艺知识和设备知识。和设备知识。n对化工、石化等行业，易燃、易爆和有对化工、石化等行业，易燃、易爆和有毒是行业的特点，仪表工在处理故障时，毒是行业的特点，仪表工在处理故障时，对这类问题绝对不能掉以轻心对这类问题绝对不能掉以轻心n3、自动化仪表的发展、自动化仪表的发展年代年代效率效率 效益效益 采用仪表系统采用仪表系统 501万吨万吨/500人人 差差 指示指示 6048万吨万吨/3000人人 较差较差 电动电动II+气动单元气动单
7、元 7052万吨万吨/3000人人 稍高稍高 电动电动+气动单元气动单元 8052万吨万吨/2000人人 高高 DCS+PLC 9052万吨万吨/800人人 很高很高 DCS+PLC一体化一体化 n仪仪表表及及自自控控系系统统在在化化工工装装置置中中占占有有重重要要而而关关键键的的地地位位，工工艺艺介介质质及及装装置置设设备备的的运运行行状状况况如如流流量量、温温度度、压压力力、转转速速、振振动动等等参参数数都都由由仪仪表表及及自自控控系系统统进进行行自自动动检检测测、显显示示、控控制制和和保保护护联联锁锁。没没有有仪表及自控系统，整个装置将无法运转。仪表及自控系统，整个装置将无法运转。仪表信
8、号类型仪表信号类型 n仪表信号输出类型基本上可以分为几类：仪表信号输出类型基本上可以分为几类：n1.开关量：一般指的是触点的开关量：一般指的是触点的“开开”与与“关关”的状态，一般在计算机设备中也的状态，一般在计算机设备中也会用会用“0”或或“1”来表示开关量的状态。来表示开关量的状态。开关量分为有源开关量信号和无源开关开关量分为有源开关量信号和无源开关量信号，有源开关量信号指的是量信号，有源开关量信号指的是“开开”与与“关关”的状态是带电源的信号，的状态是带电源的信号，n一般的都有一般的都有220VAC,110VAC,24VDC,12VDC等信号，无源等信号，无源开关量信号指的是开关量信号指
9、的是“开开”和和“关关”的状的状态时不带电源的信号，一般又称之为干态时不带电源的信号，一般又称之为干接点。电阻测试法为电阻接点。电阻测试法为电阻0或无穷大。或无穷大。（注意只有（注意只有0和和1）；）；通过光电耦合电路,开关量信号接进来,通过发光二极管,发光二极管发光,然后光电感应器接收光信号,转换为电信号传给处理器(b)S7-22X系列(a)S7-21X系列 图2-2 SIMATIC S7-200系列PLC外部结构实物图输出接线端子CPU状态指示输出状态指示输出接线端子扩展接口输出状态指示输入状态指示CPU状态指示通讯端口通讯端口输入接线端子扩展接口输入状态指示输入接线端子存储器卡n2.数字
10、量：数字量在时间和数量上都是数字量：数字量在时间和数量上都是离散的物理量，其表示的信号则为数字离散的物理量，其表示的信号则为数字信号。数字量是由信号。数字量是由0和和1组成的信号，经组成的信号，经过编码形成有规律的信号，量化后的模过编码形成有规律的信号，量化后的模拟量就是数字量。（考虑到了编码，是拟量就是数字量。（考虑到了编码，是块状的！）块状的！）n确切的说，数字量是有源信号确切的说，数字量是有源信号,比如电压比如电压5V表示表示1，电压，电压0V表示表示0 开关量是无源开关量是无源信号，比如用接点的闭合表示信号，比如用接点的闭合表示1，打开表，打开表示示0 光电光电隔离隔离直流直流16点数
11、字量输入模板的端子接线图和框图点数字量输入模板的端子接线图和框图n3.模拟量：模拟量的概念与数字量相对模拟量：模拟量的概念与数字量相对应，。模拟量是在时间和数量上都是连应，。模拟量是在时间和数量上都是连续的物理量，其表示的信号则为模拟信续的物理量，其表示的信号则为模拟信号。模拟量在连续的变化过程中任何一号。模拟量在连续的变化过程中任何一个取值都是一个具体有意义的物理量，个取值都是一个具体有意义的物理量，如温度，电压，电流等。（连续量）如温度，电压，电流等。（连续量）n4.离散量：离散量是将模拟量离散化离散量：离散量是将模拟量离散化之后得到的物理量。即任何仪器设备对之后得到的物理量。即任何仪器设
12、备对于模拟量都不可能有个完全精确的表示，于模拟量都不可能有个完全精确的表示，因为他们都有一个采样周期，在该采样因为他们都有一个采样周期，在该采样周期内，其物理量的数值都是不变的，周期内，其物理量的数值都是不变的，而实际上的模拟量则是变化的。这样就而实际上的模拟量则是变化的。这样就将模拟量离散化，成为了离散量。（也将模拟量离散化，成为了离散量。（也即是数学上的简单函数，不过采样周期即是数学上的简单函数，不过采样周期是个常值）是个常值）n5.脉冲量：脉冲量就是瞬间电压或电流脉冲量：脉冲量就是瞬间电压或电流由某一值跃变到另一值的信号量。在量由某一值跃变到另一值的信号量。在量化后，其变化持续有规律就是
13、数字量，化后，其变化持续有规律就是数字量，如果其由如果其由0变成某一固定值并保持不变，变成某一固定值并保持不变，其就是开关量。其就是开关量。n综上所述，模拟量就是在某个过程中时综上所述，模拟量就是在某个过程中时间和数量连续变化的物理量，由于在实间和数量连续变化的物理量，由于在实际的应用中，所有的仪器设备对于外界际的应用中，所有的仪器设备对于外界数据的采集都有一个采样周期，其采集数据的采集都有一个采样周期，其采集的数据只有在下一个采样周期开始时才的数据只有在下一个采样周期开始时才有变动，采样周期内其数值并不随模拟有变动，采样周期内其数值并不随模拟量的变化而变动量的变化而变动。n这样就将模拟量离散
14、化了，例如：某设这样就将模拟量离散化了，例如：某设备的采样周期为备的采样周期为1秒，其在第五秒的时间秒，其在第五秒的时间采集的温度为采集的温度为35度，而第六秒的温度为度，而第六秒的温度为36度，该设备就只能标称第五秒时间温度，该设备就只能标称第五秒时间温度度35度，第六秒时间温度度，第六秒时间温度36度，而第五度，而第五点五秒的时间其标称也只是点五秒的时间其标称也只是35度，但是度，但是其实际的模拟量是其实际的模拟量是35.5度度。n这样就将模拟信号离散化。其采集的数这样就将模拟信号离散化。其采集的数据就是离散化了，不再是连续的模拟量据就是离散化了，不再是连续的模拟量信号，由于计算机只识别信
15、号，由于计算机只识别0和和1两个信号，两个信号，即开关量信号，用其来表示数值都是使即开关量信号，用其来表示数值都是使用数字串来表示，由于计算能力的问题，用数字串来表示，由于计算能力的问题，其数字串不能无限长其数字串不能无限长n即其表达的精度也是有限的，同样的以即其表达的精度也是有限的，同样的以温度为例，由于数字串限制，其表达温温度为例，由于数字串限制，其表达温度的精度只能达到度的精度只能达到0.1度，小于该单位的度，小于该单位的数值则不能被标称，这样就必须将离散数值则不能被标称，这样就必须将离散量进行量化，将其变为数字量。即量进行量化，将其变为数字量。即35.68度的温度则表示为度的温度则表示
16、为35.6度。度。n混合信号：即模拟信号是叠加数字信号。混合信号：即模拟信号是叠加数字信号。最常见的是通过模拟信号回路进行最常见的是通过模拟信号回路进行HART通信，类似的还有通信，类似的还有BRAIN通信协议等数通信协议等数字信号输出：这里可以细分为串行通信字信号输出：这里可以细分为串行通信和总线通信，串行通信一般是和总线通信，串行通信一般是RSC32C或或 RSA22，RS485等，工业上以等，工业上以MODBUS协议居多；总线通信则在工业协议居多；总线通信则在工业上许多种类型，典型代表的有上许多种类型，典型代表的有FFBUS、ProfiBus，CAN等。等。n这些信号是根据不同应用需求而
17、配置在这些信号是根据不同应用需求而配置在仪表中，仪表中，n温度信号如热电偶或热电阻，不能叫仪温度信号如热电偶或热电阻，不能叫仪表的输出信号，只能叫温度元件的测量表的输出信号，只能叫温度元件的测量方式或输出方式，当然现在许多方式或输出方式，当然现在许多DCS卡卡件或件或PLC的输入端口可以直接接受这种的输入端口可以直接接受这种测量方式的输出信号。测量方式的输出信号。测量过程与测量误差测量过程与测量误差n过程参数检测基本概念过程参数检测基本概念 n过程参数检测过程参数检测-指连续生产过程中指连续生产过程中的温度、压力、流量、液位和成分等参的温度、压力、流量、液位和成分等参数的检测。数的检测。n检测
18、仪表检测仪表-将检测元件、变送器及将检测元件、变送器及显示装置统称为检测仪表显示装置统称为检测仪表。n一次仪表一次仪表-一般为将被测量转换为便一般为将被测量转换为便于计量的物理量所使用的仪表，即为检于计量的物理量所使用的仪表，即为检测元件。测元件。n二次仪表二次仪表-将测得的信号变送转换为将测得的信号变送转换为可计量的标准电气信号并显示的仪表。可计量的标准电气信号并显示的仪表。即包括变送器和显示装置。即包括变送器和显示装置。n测量过程与测量误差测量过程与测量误差 n测量过程测量过程-利用一个已知的单位量利用一个已知的单位量(即标准量即标准量)与被测的同类量进行比较的与被测的同类量进行比较的过程
19、过程n测量误差测量误差-在测量过程中测量结果与在测量过程中测量结果与被测量的真值之间会有一定的差值。它被测量的真值之间会有一定的差值。它反映了测量结果的可靠程度反映了测量结果的可靠程度。n测量误差的分类：测量误差的分类：n一、绝对误差与相对误差一、绝对误差与相对误差n绝对误差绝对误差-指测量结果与被测量的真指测量结果与被测量的真值之差。通常把检定中高一等级的计量值之差。通常把检定中高一等级的计量标准所测得的量值作为真值标准所测得的量值作为真值(实际值实际值)。|x-x0|n相对误差（仪表引用误差）相对误差（仪表引用误差）-绝对误绝对误差与测量标尺范围（量程）之比。差与测量标尺范围（量程）之比。
20、最大引用误差（最大相对百分误差、允许最大引用误差（最大相对百分误差、允许误差）误差）：允许误差：允许误差 x：被测变量的测量值：被测变量的测量值 x0：被测变量真实值：被测变量真实值 (xx0)max：最：最大绝对误差大绝对误差n二、系统误差、随机误差和疏忽误差。二、系统误差、随机误差和疏忽误差。n系统误差系统误差-指测量仪表本身或其他原指测量仪表本身或其他原因因(如零点没有调整好等如零点没有调整好等)引起的有规律引起的有规律的误差。的误差。n随机误差随机误差-指在测量中所出现的没有指在测量中所出现的没有一定规律的误差。一定规律的误差。n疏忽误差疏忽误差-指观察人员误读或不正确指观察人员误读或
21、不正确使用仪器与测试方案等人为因素所引起使用仪器与测试方案等人为因素所引起的误差。的误差。n基本误差、附加误差和允许误差基本误差、附加误差和允许误差n基本误差基本误差-指仪表在规定的正常工作指仪表在规定的正常工作条件下所具有的误差。条件下所具有的误差。n附加误差附加误差-指仪表超出规定的正常工指仪表超出规定的正常工作条件时所增加的误差。作条件时所增加的误差。n允许误差允许误差-指仪表的示值或性能不允指仪表的示值或性能不允许超过某个误差范围。许超过某个误差范围。n在工程上仪表性能指标通常用精确度在工程上仪表性能指标通常用精确度（又称精度）、变差、灵敏度来描述。（又称精度）、变差、灵敏度来描述。n
22、一、精确度一、精确度n仪表精确度简称精度，简言之就是仪表仪表精确度简称精度，简言之就是仪表测量值接近真值的准确程度，通常用相测量值接近真值的准确程度，通常用相对百分误差表示。对百分误差表示。n式中：式中：检测过程中相对百分误差检测过程中相对百分误差n （标尺上限（标尺上限-标尺下限）标尺下限）-仪表测仪表测量范围量范围n x绝对误差，是被测参数测量值绝对误差，是被测参数测量值x1和被测参数标准值和被测参数标准值x0之差之差n仪表的精度等级：按国家统一规定的允仪表的精度等级：按国家统一规定的允许误差大小划分成若干等级的。许误差大小划分成若干等级的。n仪表精度等级数值越小仪表精度等级数值越小仪表测
23、量准仪表测量准确度越高。确度越高。n我国生产的仪表精度等级：我国生产的仪表精度等级：0.05，0.02，0.05，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。等。n二、变差二、变差n变变差差是是指指仪仪表表被被测测变变量量多多次次从从不不同同方方向向达达到到同同一一数数值值时时，仪仪表表指指示示值值之之间间的的最最大大差差值值。变变差差大大小小取取最最大大绝绝对对误误差差与与仪仪表标尺范围之比的百分比：表标尺范围之比的百分比：n三、灵敏度三、灵敏度n灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏灵敏度是指仪表对被测参数变化的灵敏程度，或者说是对被测的量变化的反映程度，或者说是对被测的
24、量变化的反映能力，是在稳态下，输出变化增量对输能力，是在稳态下，输出变化增量对输入变化增量的比值。入变化增量的比值。n一般不用绝对误差来判断仪表的质量一般不用绝对误差来判断仪表的质量n仪表的精度不仅与绝对误差有关，而且仪表的精度不仅与绝对误差有关，而且与量程有关与量程有关n例：两台量程不同的仪表，如果绝对误例：两台量程不同的仪表，如果绝对误差相同，则量程大的仪表精度较高。差相同，则量程大的仪表精度较高。n一台仪表量程发生变化，也影响测量的一台仪表量程发生变化，也影响测量的准确性。准确性。例例1.某台测温仪表的量程是某台测温仪表的量程是6001100，仪表的最大绝对误差为，仪表的最大绝对误差为4
25、，试确定该仪表的许误差与精度等级。，试确定该仪表的许误差与精度等级。解：相对百分误差最大值：解：相对百分误差最大值：max4/(1100-600)1000.8 仪表的精度等级应定为仪表的精度等级应定为1.0级级n例例2.仪表量程是仪表量程是6001100，工艺，工艺要求该仪表指示值的误差不得超过要求该仪表指示值的误差不得超过4，应选精度等级为多少的仪表才能满足，应选精度等级为多少的仪表才能满足工艺要求？工艺要求？解：仪表相对百分误差的最大值：解：仪表相对百分误差的最大值：max4/(1100-600)1000.8。n 如果选择如果选择1.0，则其精度等级应，则其精度等级应为为1.0级，量程为级
26、，量程为6001100，可，可能产生的最大绝对误差为能产生的最大绝对误差为5，超过了，超过了工艺的要求。工艺的要求。只能选择允许误差为只能选择允许误差为0.5，即精度等，即精度等级为级为0.5级的仪表，才能满足工艺要求级的仪表，才能满足工艺要求。n对校验仪表时确定仪表的精度等级与根对校验仪表时确定仪表的精度等级与根据工艺要求来选择仪表的精度等级意义据工艺要求来选择仪表的精度等级意义不一样：不一样：n例例1，仪表的允许误差，仪表的允许误差仪表的相对百分仪表的相对百分误差的最大值；误差的最大值；n例例2，仪表的允许误差，仪表的允许误差工艺要求计算出工艺要求计算出的相对百分误差的最大值；的相对百分误
27、差的最大值；n说明：标准表说明：标准表0.05级以上的仪表级以上的仪表n工业现场采用表工业现场采用表精度精度0.5级以下级以下n仪表测量精度与量程有关仪表测量精度与量程有关n在仪表精度等级一定的前提下适当缩小在仪表精度等级一定的前提下适当缩小量程，可以减小测量误差，提高测量准量程，可以减小测量误差，提高测量准确性确性n对仪表上限：被测变量的对仪表上限：被测变量的4/3倍或倍或3/2倍，倍，若变量波动较大，取若变量波动较大，取3/2倍或倍或2倍倍n被测变量的值不低于仪表全量程的被测变量的值不低于仪表全量程的1/3。工业仪表的分类工业仪表的分类n根据能源分：气动、电动、液动、核能等根据能源分：气动
28、、电动、液动、核能等n根据是否可引入计算机：智能、非智能根据是否可引入计算机：智能、非智能n根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表根据仪表信号形式：模拟仪表、数字仪表n最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的最通用的分类是按仪表在测量与控制系统中的作用进行划分：作用进行划分：n检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器 压力仪表的分类压力仪表的分类n压力测量变送器及基本知识压力测量变送器及基本知识n差压测量变送器及基本知识差压测量变送器及基本知识n静压物位测量仪及基本知识静压物位测量仪及基本知识n1.差压变送器差压变送器n 差压变送器两侧分别接不同的压力，根据差压变
29、送器两侧分别接不同的压力，根据压力差来测量液位的高度以及和孔板配合测量压力差来测量液位的高度以及和孔板配合测量管道流量等。管道流量等。2.绝压变送器绝压变送器n 绝压变送器其一侧抽真空，另一侧所受压绝压变送器其一侧抽真空，另一侧所受压力就为绝对压力，适用于绝压场合。力就为绝对压力，适用于绝压场合。4.高静压差压变送器高静压差压变送器 高静压差压变送器选用高静压膜盒，高静压差压变送器选用高静压膜盒，所谓静压就是当压力变送器两侧所加压所谓静压就是当压力变送器两侧所加压力相同时其输出电流应力相同时其输出电流应4.00MA，但普通，但普通差压变送器当两侧压力同时增大到差压变送器当两侧压力同时增大到25
30、MPA以上其输出难以保证在以上其输出难以保证在4.00MA。故高静压差压变送器多用于流量、液位故高静压差压变送器多用于流量、液位测量且压力较高的场合。测量且压力较高的场合。n压力测量变送器压力测量变送器n物位测量仪物位测量仪n 雷达物位测量仪雷达物位测量仪n 导波雷达物位仪导波雷达物位仪n 重锤式物位测量仪重锤式物位测量仪n 超声波物位测量仪超声波物位测量仪n 电容物位测量仪电容物位测量仪n 音叉物位测量仪音叉物位测量仪n流量测量仪流量测量仪n 电磁流量计电磁流量计n 涡街流量计涡街流量计n 超声波流量计超声波流量计n 热式气体流量计热式气体流量计n 质量流量计质量流量计油田基本流程与认知及油田基本流程与认知及PID图图n