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,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,*,仪表控制系统的组成,仪表控制系统的组成,1,1.3 基本概念和性能指标,系统元件：,按国际电工委员会（IEC)定义：,所谓系统元件，即工业过程检测控制仪表及装置。,自动化仪表及装置的分类：,检测类,：热工量的检测、机械量检测、成分量检测、状态量的检测。,转换类,：V/I,V/F,A/D,D/Q,光/电等。,显示类,：模拟显示、数字显示和屏幕显示,调节、计算类,：各类调节器和控制器、计算机、输入/输出通道和专用接口等。,1.3 基本概念和性能指标系统元件：,2,1.3 基本概念和性能指标,传送类,：包括多路信号输入输出装置、通信装置等。,执行器类,：气动执行器、电动执行器、液动执行器、可控硅电压调整器等。,连锁保护类,：各类自动保护装置。,其它,：各种仪表屏、柜、台、箱等。,1.3 基本概念和性能指标传送类：包括多路信号输入输出装置、,3,1.3 基本概念和性能指标,自动化仪表的性能指标：,仪表的性能指标：一般是对仪表在规定工作条件下而言。性能指标从三个方面衡量：,技术方面的指标：,主要有：基本误差、精度等级、变差、灵敏度、量程、响应时间、漂移等.,经济方面的指标：,主要有：功耗、价格、使用寿命等.,使用方面的指标：,主要有：操作维护性、安全可靠性、防护能力、重量和体积等.,1.3 基本概念和性能指标自动化仪表的性能指标：,4,1.3 基本概念和性能指标,基本误差：,指仪表在规定工作条件下的误差。,表示方式：,绝对误差 仪表示值被测量真值,相对误差 r(/被测量真值)x100%,引用误差 (/仪表量程)x100%,最大引用误差 r,m,(,max,/仪表量程)x100%,1.3 基本概念和性能指标基本误差：指仪表在规定工作条件下的,5,1.3 基本概念和性能指标,测量范围与量程：,测量范围：,仪表可以测量的被测量的变化范围。,量程：,范围上限范围下限,输出,输入,0,10,90 100,无迁移状况特性曲线,零点迁移状况特性曲线,量程迁移状况特性曲线,既有零点迁移又有量程迁移状况的特性曲线,1.3 基本概念和性能指标测量范围与量程：输出输入010,6,1.3 基本概念和性能指标,精度等级：,常用最大引用误差来判断仪表的精度等级。,例：若某仪表的最大引用误差为0.4%，则该仪表属于0.5级表。,精度等级分为：0.01,0.02,0.05,0.1,0.2,0.5,1.0,.数字越大精度越低。,灵敏度,输出量的变化量,引起该输出变化的 输入量的变化量,1.3 基本概念和性能指标精度等级：常用最大引用误差来判断仪,7,1.3 基本概念和性能指标,灵敏度与分辨率,灵敏度,输出量的变化量,引起该输出变化的 输入量的变化量,分辨率：,指仪表的指示值可以响应与分辩的,最小输入量的变化量，表示仪表响应,与分辩输入量微小变化的能力，也称,“灵敏度限”。,1.3 基本概念和性能指标灵敏度与分辨率灵敏度输出量的变化,8,1.3 基本概念和性能指标,滞环、死区和变差：,滞环：,仪表的输入上升和下降的特性曲线不重合时，特性曲线形成了“滞环”。,输入,输出,死区(也叫做不灵敏区）,滞环的形成,死区的形成,输入,输出,下降,上升,1.3 基本概念和性能指标滞环、死区和变差：输入输出死区(也,9,1.3 基本概念和性能指标,变差：,由于死区和滞环的存在，仪表在整个量程内上升和下降时形成不重合的特性曲线，即在相同的被测量值时仪表的输出值是不相等的，这二者之间的差为“变差”。,输入,输出,max,变差产生的原因：,例：传动机构间存在间隙和摩擦力，弹性元件的弹性滞后，磁性材料的滞环等。,1.3 基本概念和性能指标 变差：由于死区和滞环的存在，仪,10,1.3 基本概念和性能指标,重复性：,指仪表在同一工作条件下，按同一方向被测量增加和减少，连续多次重复测量，被测量按同一方向变化得到的多条特性曲线之间不重合的程度,输入,输出,重复性,1.3 基本概念和性能指标重复性：输入输出重复性,11,1.3 基本概念和性能指标,可靠性：,是衡量产品是否经久耐用的一种综合性质量指标。仪表的可靠性用有效度（可使用性）来表示。,定义为：,1.3 基本概念和性能指标可靠性：,12,1.3 基本概念和性能指标,响应时间：,当仪表在输入阶跃变化时，仪表的输出从一个稳态到另一个稳态值的,（常取90）所需的时间。,时间常数：,对于一阶线性系统，在阶跃输入变化下，输出从开始变化到总变化量的63.2%所需的时间。,输出,t,输入,t,63.2,90,1.3 基本概念和性能指标响应时间：当仪表在输入阶跃变化时，,13,1.4 计量与标准化技术,计量及其基本任务：,计量：,广义上说，是计量学、计量技术、计量管理三者的统称。它通过测量的办法，确定任一物理量的大小，并保证其单位统一和量值的一致性。,计量的基本任务：,保证计量制度的统一；保证各种测量结果的准确一致。,其内容：,确定统一的计量单位；研究、建立、保存计量基准器和标准器，制定和贯彻计量法令、检定规程；组织和进行量值传递；对制造、进口、销售、使用、修理的计量器具进行管理；开展计量学理论和测量方法的研究，进行测试工作等。,1.4 计量与标准化技术计量及其基本任务：,14,1.4 计量与标准化技术,标准化技术：,标准：,是对重复性事物和概念所做的统一规定；,标准是以科学和实践经验的综合成果为基础，,经有关方面协商一致，由主管机构批准，,以特定形式发布，作为共同遵守的准则,和依据。,国际标准化机构：IEC/TC65和ISO/TC30；分别下设很多委员会，负责各种标准的制定。采用国际标准是当今世界的趋势。,1.4 计量与标准化技术标准化技术：,15,1.5 信号体制与传输方式,信号体制:,信号体制是指在成套仪表系列中，仪表之间采用什么样的统一信号来进行联络和传输。即信号的标准问题。,气动仪表之间的联络信号：,下限 上限,20kPa 100kPa,(0.2kgf/cm,2,)(1.0kgf/cm,2,),1.5 信号体制与传输方式信号体制:,16,1.5 信号体制与传输方式,电动模拟仪表的信号体制：,GB3369国标规定,电流信号 负载电阻,4,20mADC 250 750,0,10mADC 0 1500,；,0 3000,有些仪表则采用,0,5V,和0,10V直流电压作为联络信号。,1.5 信号体制与传输方式电动模拟仪表的信号体制：,17,1.5 信号体制与传输方式,数字信号体制:,常用的有：,五单位码的2号码(国际电报通话通信咨询委,员会CCTT推行的）；,ASC,码（美国国家标准化协会,ANSI,制定的美,国信息交换标准码）；,我国的,GB2312,信息交换汉字编码等。,1.5 信号体制与传输方式数字信号体制:,18,1.5 信号体制与传输方式,信号传输方式：,电流信号传输,我国的DDZ,型仪表中采用直流电流信号传输方式，当发送仪表的输出电流为多台仪表接收时，多台接收仪表应串联。,1.5 信号体制与传输方式信号传输方式：,19,1.5 信号体制与传输方式,一般发送仪表的输出电阻都很大，接近于恒流，,电流信号适宜于远距离传输,。但在负载电阻发生变化时，输出电流也将变化，从而引起传输误差。,1.5 信号体制与传输方式 一般发送仪表的输出电阻都很大，,20,1.5 信号体制与传输方式,电压信号传输：在DDZ,型仪表中也采用电压信号传输方式，多台接收仪表应并联。,1.5 信号体制与传输方式电压信号传输：在DDZ 型仪,21,1.5 信号体制与传输方式,当接收仪表的输入电阻不是无穷大时，造成的传输误差为：,1.5 信号体制与传输方式 当接收仪表的输入电阻不是无穷,22,1.5 信号体制与传输方式,变送器与控制室仪表之间的信号传输：,四线制传输：,供电电源和输出信号各自用两根导线传输。,若将四线制变送器的一个输出端与电源的负端相连，便形成三线制传输。,两线制传输：,这两根导线既是变送器的电源线也是变送器的信号线。,1.5 信号体制与传输方式变送器与控制室仪表之间的信号传输,23,1.5 信号体制与传输方式,1.5 信号体制与传输方式,24,1.6 安全性与可靠性,安全性：,危险场所及危险物的分类：,危险场所 分为三类：,类别 场所,第一类（Q类）含有可燃性气体或蒸汽的爆炸性混合物,第二类（G类）含有可燃性粉尘或纤维混合物,第三类（H类）火灾危险场所,1.6 安全性与可靠性安全性：,25,1.6 安全性与可靠性,第一类危险场所的危险程度最高，可将其分为三级：,级别 危险场所,Q-1级 在正常情况下，可能形成爆炸混合物的场所,Q-2级 在正常情况下，不能形成爆炸混合物，仅在,不正常的情况下，才可能形成爆炸混合物场所,Q-3级 在不正常情况下，只可能在局部地区形成爆炸,性混合物,1.6 安全性与可靠性 第一类危险场所的危险程度最高，,26,1.6 安全性与可靠性,爆炸性混合物分类分组：,我国规定：以最小引燃电流,作为分级的依据，爆炸性混合物分为三级：,分级 最小引爆电流,一级，丙烷,二级，乙烯,三级，氢,1.6 安全性与可靠性爆炸性混合物分类分组：,27,1.6 安全性与可靠性,易燃易爆气体,按其自燃温度分为a、b、c、d、e五组。,仪表表面的最高允许温度为每组易燃混合物的自燃温度的80%，那么：,仪表使用环境温度自燃温度,x80,仪表温升,例：,某差压变送器工作环境温度为,40,80,，,在,e（100,),组使用时,仪表温升,10,，,则实际允许的最高环境温度为,70,1.6 安全性与可靠性 易燃易爆气体,28,1.6 安全性与可靠性,仪表防爆途径与等级：,仪表防爆途径：,结构防爆（隔离防爆）：在结构上采取措,施，把仪表电路与周围环境隔绝；,本安防爆：从仪表电路的能量上加以限制，,即从根本上去除发生爆炸的可能性。,1.6 安全性与可靠性仪表防爆途径与等级：,29,1.6 安全性与可靠性,结构防爆的具体措施：,采用严密的外壳，使用符合规定的螺纹和特殊,结构的密封接口；,向外壳里输送清洁的压缩空气，使壳内维持,正压而不让易燃易爆气体进入；,在外壳里充油，电路浸没在油中，其热量让油带走；,在电路和外壳间的空隙里充填石英砂，起熄弧和隔,热作用。,结构防爆设计的仪表是不完善的，所以设计本质安全防爆电路，构成“本安型”防爆仪表。,1.6 安全性与可靠性结构防爆的具体措施：,30,1.6 安全性与可靠性,仪表防爆等级：,安全火花型（H,e,),H：指安全火花型,：,指最小引爆电流,t,”的概率。即：,R(t)P(Tt),1.6 安全性与可靠性可靠性：,33,1.6 安全性与可靠性,不可靠度：,用“累积失效概率”来表示。指仪表在规定的条件下和时间内丧失规定功能的概率，即指事件,“Tt”,的概率，不可靠度,F(t),:,F(t)=P(Tt),由于可靠度和不可靠度是对立事件，所以它们的概率之和为1，即：,P(t)+F(t)=1,1.6 安全性与可靠性不可靠度：,34,1.6 安全性与可靠性,可靠度和不可靠度与时间的关系曲线：,1.6 安全性与可靠性 可靠度和不可靠度与时间的关系曲线,35,1.6 安全性与可靠性,失效密度：,是仪表不可靠度的导数，即：,失效率：,是表征正常工作到t时刻的仪表，在t时刻后的单位时间内发生失效的概率。记为：,1.6 安全性与可靠性失效密度：是仪表不可靠度的导数，即：,36,1.6 安全性与可靠性,典型的产品失效率函数曲线：,t,规定失效率,偶然失效期,早期失效期,耗损失效期,使用寿命,许多产品的失效率函数曲线呈两头高，中间低图形。,1.6 安全性与可靠性 典型的产品失效率函数曲线：t规定失,37,1.6 安全性与可靠性,平均寿命：,分两种情况：,不可修复产品：,平均寿命指产品从开始工作到发生失效前的平均工作时间，记为MTTF.,可修复产品：,平均寿命指产品相邻故障之间的平均工作时间，记为：MTBF,平均寿命可用可靠度来计算：,1.6 安全性与可靠性平均寿命：
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