自动化装置46631

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2013/2/28,#,自动化装置,北京化工大学信息科学与技术学院,周靖林博士,欢迎光临,“自动化”的装置？,自动化,化工过程,电力行业（输配电，电力机车,）,航空航天（导航，制导,）,办公（管理，调度,）,其他生产过程（流水作业,）,前言,一、开课目的,（一）熟练掌握自动化装置的核心内容：,构成原理,结构特点,电路分析,调校使用,（二）为后续课程奠定基础：,过程控制工程,控制工程课程设计,计算机控制系统,毕业设计,课程体系：高数,.,自控,原理,自动化装置,过程控制,.,原油加工,火力发电,木材加工,石油化工,污水处理,海上平台,焦炭炼制,轻工纺织,钢铁冶炼,二、教学内容,p.1,（一）总论：分类、发展、信号制,（二）调节器的参数,（三）,ICE,调节器,（四）安全保持器,（五）,SLPC,调节器,（六）,SPRG,编程器,（七）,SLPC,和,SPRG,的编程实例,（八）,YS170,调节器,（九）气动调节阀,（十）,CS3000,集散控制系统,三、进度安排,分类、发展、信号制,3,月（,9,月）,调节器的参数,3,月,（,9,月）,ICE,调节器,3,月,（,9,月）,安全保持器,3,月,（,9,月）,SLPC,调节器,4,月,（,10,月）,SPRG,编程器,4,月,（,10,月）,SLPC,和,SPRG,的编程实例,4,月,（,10,月）,YS170,调节器,5,月,（,11,月）,气动调节阀,5,月,（,11,月）,集散控制系统,6,月,（,12,月）,四、考核方式,期末考试（闭卷，卷面总分,75,分）,平时成绩,包括：,作业,5%,（随机考察,5,次，独立完成）,实验,5,%,（独立操作）,课堂练习,15%,，（卷面,15,分，事前,不通知）,其他,15%,（思考题，随堂实验等）,平时成绩最多可得,25,分，超过的部分不计入总评。,75,分,25,分,五、重点内容,构成原理,基本原理、方块图描述,结构特点,架装仪表、盘装仪表、供电方式、防爆型式（隔爆,/,本安）,电路分析,特点、元件作用、定性分析,调校使用,调校内容和方法、规格选型、端子接线、互相连接,六、参考书目,七、学习方法,（一）主干与枝节,课上抓住讲课的思路，熟悉主干内容，课后自行解决枝节问题。,二、新知与旧识,涉及到电路、模电、数电、控制原理的相关问题课后自己复习。,三、作业与练习,作业和课堂练习是为强化重点内容而设置，必须弄通弄懂。,第一节,总论,内容提要,一、分类,二、发展,三、信号制,本节重点内容介绍,重点内容,掌握统一信号制（供电24,VDC,，输入信号15,V,，输出信号420,mA,）的优缺点,自动化装置按采用的,能源,形式不同,气动仪表,电动仪表,液动仪表,混合仪表,一、分类,自动化装置按采用的,信号,形式不同,模拟式仪表,数字式仪表,自动化装置按采用的,结构,形式不同,基地式仪表,组合式仪表,组装式仪表,集散式仪表,总线式仪表,发展史大约有,70,年，大体可分成五个阶段。,二、,发展,时间,第一,阶段,20,世,纪,30,40,年,代,(193,5),名称,基地式,仪表,结构,将测量、显示、纪录、,调节都放在一个表壳,里的仪表,(以指示记录仪表,为中心，附加某些,调节机构),特点,结构简,单适于,单参数,就地控,制,主要产品,KF,系列气动基地式,仪表(日本山武-霍尼,威尔公司),带,PID,调节的电子电,位差计(上海自动化,仪表厂),19,KF,系列气动基地式仪表,20,带,PID,调节的电子电位差计,21,名称,单元组,合式仪,表,结构,将整套仪表划分成若,干个单元，各单元之,间采用统一的标准信,号连接。使用时根据,需要，经过不同的搭,配，就可组成各种各,样的检测及控制系统,时间,第二,阶段,20,世,纪,40,50,年,代,(195,5),特点,应用灵,活，通,用性强,主要产品,系列、,EK,系列仪表,(日本横河公司),国产,DDZ-、DDZ,-,系列仪表(北京、,上海、西安、大连、,天津、吉林、重庆,等仪表厂),22,I,系列仪表,23,EK,系列仪表,24,名称,组装式,综合控,制装置,结构,运算调节机柜,显示操作机柜,时间,第三,阶段,20,世,纪,60,70,年,代,(1972,),特点,装配灵,活，功,能分离,（调节,与显示,操作分,离）,主要产品,Spec-200,(美国福克斯波罗公司),TF,系列,(上海自动化仪表厂),MZ-,系列,(西安仪表厂),25,MZ,MZ-,系列仪表,26,名称,集散控,制系统,结构,分散监测控制装置,人-机接口装置,通信网络,上位机接口装置,时间,第四,阶段,20,世,纪,70,90,年,代,(197,5),特点,操作、,显示、,管理集,中,控制、,负荷、,危险分,散,主要产品,TDC-2000、,TDC-3000、,TPS、S9000,(美国霍尼威尔公司),CENTUM-CS、,XL、CS1000、,CS3000,(,日本横河公司),PCS7,、,PCS7-BOX,(,德国西门子公司,),27,CENTUM-XL,28,PCS7-BOX,29,CS3000,30,XL,31,TDC3000,32,名称,现场总,线控制,系统,结构,现场总线仪表,通信网络,时间,第五,阶段,20,世,纪,95,07,年,代,(200,7),特点,操作、,显示、,管理一,体化,危险分,散，,控制分散,到一个,回路,主要产品,FF,基金会现场总线,(美国费歇尔-,罗斯蒙特公司),PROFIBUS,过程现场总线,(德国西门子公司),33,DELTV,PROFIBUS,所谓信号制是说在全套仪表系列中，各个仪表的输入和输出,采用何种统一的联络信号进行传输（,即通讯标准,）。,例如：,气动仪表采用的信号制0.21.010,2,kPa,电动仪表采用的信号制420,mADC,三,、,信号制,本学期介绍的自动化装置,除气动执行器采用0.21.010,2,kPa,的气压信号之外，其它均采用420,mA,的电,流信号。,36,1、直流电流（,p4,）,电流传递,电流接收的串联方式,010,mA,传送，010,mA,接收，220,V,交流供电，在,DDZ-,型仪表中使用,37,220,V,220,V,220,V,I,0,R,0,R,cm,发送仪表,接收仪表,接收仪表,R,i,R,i,输入电阻,导线电阻,输出阻抗,接收仪表采用串联方式连接，传送和接收的信号都是,010mA,增减仪表,/,串联制,/,无公共接地点,/220V/,高压供电,/,信号上下限,/,入阻低出阻高,四、传输方式,Ii,2、直流电压,电流传递,电压接收的并联方式,420,mA,传送，15,V,接收，24,V,直流供电，在,DDZ-,型仪表、,I,系列、,EK,系列,、YS-80,系列,、YS-100,系列中使用。,38,U,0,R,0,发送仪表,接收仪表,接收仪表,R,i,R,i,R,cm,/2,R,cm,/2,U,i,U,i,24,V,24,V,接收仪表采用并联方式连接，传送的信号,420mA,，接收的信号,15V,增减仪表,/,并联制,/,有公共接地点,/24V/,低压供电,/,信号上下限,/,入阻高出阻低,39,直流电流,直流电压,增加或减少一台仪表，,装置构成的系统停止运行,增加或取消一台仪表，,装置构成的系统正常运行,串联制,发信和接受装置串联，易于信号远距离传输,并联制,发信和接受装置并联，不易于信号远距离传输,无公共接地点,各装置可有自己的接地点，系统不允许有公共接地点（会短路）,有公共接地点,各装置可有自己的接地点，系统允许有公共接地点,直流电流和直流电压的比较,40,220,VAC,供电,装置采用高压供电，无本质安全特性,24,VDC,供电,装置采用低压供电，有本质安全特性,高电压供电,装置一旦产生火花，容易引起装置周围的爆炸性混合物爆炸或起火,低电压供电,装置一旦产生火花，不易引起装置周围的爆炸性混合物爆炸或起火,41,信号下限=0,mA，,上限=10,mA。,信号下限=4,mA，,上限=20,mA,下限=0,mA，,+、运算方便，易于刻度换算。,电气零点,=,机械零点，零点,不易区别。,上限=10,mA，,产生的电磁力（安培力）较小，故带负载能力差。,下限=4,mA，,躲开晶体管死区，一开始就工作在线性区。,电气零点,机械零点，零点易于区别。,上限=20,mA，,产生的电磁力（安培力）较大，故带负载能力强。,42,输入阻抗，输出阻抗,输入阻抗，输出阻抗,输入阻抗,R,i,，输出阻抗,R,O,，,信号有损失，为减小传输误差，仪表应有恒流特性（负载电阻在一定范围内变化时，,I,O,的变化应小于允许值）,输入阻抗,R,i,，输出阻抗,R,O,，,并联仪表越多，信号损失越大，为减小传输误差，并联装置的台数应4台。,输入阻抗,输出阻抗,导线电阻,43,现场仪表（现场）,架装仪表（控制室盘后）,盘装仪表（控制室盘前）,过程控制工程课程设计要用到,3,、变送器与控制室装置的信号传输,作业：,1、为什么现场和控制室仪表之间采用420,mA,的电流传输信号，而控制室内部仪表之间采用15,V,的电压联络信号。这种信号制有何优点？,思考题：,根据目前信息技术的发展状况，你觉得当前的信号传输方式（变送器与控制室之间或控制室与执行器之间）的还有哪些？请画出相关的信号传输框图。,作业参考答案：1、答：,4,20mA,电流信号可以避免传输导线上压降损失引起的误差，适宜在现场和控制室之间远距离传输。采用,1,5V,电压信号的仪表之间可以并联连接，便于设计安装与维护，适宜于控制室内部短距离联络。,这种信号制的优点是信号下限不为零（,4mA/1V,）,，,躲开晶体管死区，一开始就工作在线性区。电气零点,机械零点，表明电气零点和机械零点分开，便于检验信号传输有无断线以及装置是否断电，也为制作两线制变送器提供了方便条件。信号上限较大,(,20,mA/5V)，,产生的电磁力（安培力）较大，带负载能力强。,自控原理的相关内容,