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　　常用的控制系統(tǒng)和檢測儀表

　　三、常用的控制系統(tǒng)

　　用計算機來代替控制器，就構(gòu)成了計算機控制系統(tǒng)。

　　(一)集散控制系統(tǒng)

　　又名分布式計算機控制系統(tǒng)(DCS)，簡稱集散控制系統(tǒng)。

　　它的特點是以分布在被告控設(shè)備現(xiàn)場的計算機控制器完成對被控制設(shè)備的監(jiān)視、測量與控制。中央計算機完成集中管理、顯示、報警、打印等功能。

　　1.集散控制系統(tǒng)由集中管理部分、分散控制部分和通信部分組成。

　　集中管理部分主要有中央管理計算機與相關(guān)控制軟件組成。

　　分散控制部分主要由現(xiàn)場直接數(shù)字控制器及相關(guān)控制軟件組成，它用于對現(xiàn)場設(shè)備的運行狀態(tài)、參數(shù)進行監(jiān)測和控制，輸入端連接傳感器等探測設(shè)備，輸出端與執(zhí)行器連接在一起完成對被控量的調(diào)節(jié)。

　　通信部分連接集散型控制系統(tǒng)的中央管理計算機與現(xiàn)場直接數(shù)字控制器，完成數(shù)據(jù)、控制信號及其它信息的傳遞。

　　2.現(xiàn)場控制器從其處理數(shù)據(jù)的類型可分為數(shù)字控制器和通用控制器�，F(xiàn)場控制器通常設(shè)置在靠近控制設(shè)備的地方。

　　(二)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是以網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的集散型控制系統(tǒng)。

　　集散式控制系統(tǒng)(DCS)是把控制網(wǎng)絡(luò)連接到現(xiàn)場控制器DDC。

　　而現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS則把通信線一直連接到現(xiàn)場設(shè)備。它把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，以現(xiàn)場總線為紐帶，組成一個集散型的控制系統(tǒng)，它適應(yīng)了控制系統(tǒng)向分散化，網(wǎng)絡(luò)化，標準化發(fā)展的趨勢，是繼DCS之后的新一代控制系統(tǒng)。

　　1.現(xiàn)場總線系統(tǒng)的特點

　　(1)系統(tǒng)的開放性�，F(xiàn)場總線為開放式的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，既能與同類網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，也能與不同類型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。

　　(2)互操作性。互操作性是指不同生產(chǎn)廠家性能類似的設(shè)備不僅可以相互通信，并能互相組態(tài)，相互替換構(gòu)成相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

　　(3)分散的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)場總線系統(tǒng)把集散性的控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場控制功能分散到現(xiàn)場儀表，取消了DCS中的DDC，它把傳感測量、補償、運算、執(zhí)行、控制等功能分散到現(xiàn)場設(shè)備中完成，體現(xiàn)了現(xiàn)場設(shè)備功能的獨立性。

　　現(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，一對雙絞線可以掛接多個設(shè)備，當需要增加現(xiàn)場控制設(shè)備時，可就近連接在原有的雙絞線上，既節(jié)省了投資，也減少安裝的工作量。

　　2.幾種常見的現(xiàn)場總線

　　(1)Lonworks總線把單個分散的測量控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)集散控制，被譽為通用控制網(wǎng)絡(luò)。

　　(2)CAN總線是控制局部網(wǎng)絡(luò)(controlareanetwork)，用于汽車內(nèi)部測量與執(zhí)行機構(gòu)之間的數(shù)據(jù)通信，廣泛應(yīng)用于離散控制領(lǐng)域。

　　(3)基金會現(xiàn)場總線FF(Foundationfildbus)是在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好前景的技術(shù)。

　　(4)PROFIBUS總線。

　　(5)HART總線特點是在現(xiàn)有的模擬信號傳輸線上實現(xiàn)數(shù)字信號通信，屬于模擬系統(tǒng)向數(shù)字系統(tǒng)轉(zhuǎn)變過程中的過渡產(chǎn)品。

　　四、檢測儀表

　　1.溫度檢測儀表

　　(1)壓力式溫度計。壓力表式溫度計利用密封系統(tǒng)中測溫物質(zhì)的壓力隨溫度變化來測量溫度。

　　壓力式溫度計適用于工業(yè)場合測量各種對銅無腐蝕作用的介質(zhì)溫度。

　　(2)雙金屬溫度計。工業(yè)雙金屬溫度計按結(jié)構(gòu)形式分為指示型或指示帶電接點型。

　　雙金屬溫度計探桿長度可以根據(jù)客戶需要來定制，從設(shè)計原理及結(jié)構(gòu)上具有防水、防腐蝕、隔爆、耐震動、直觀、易讀數(shù)、無汞害、堅固耐用等特點，可取代其它形式的測量儀表。

　　(3)玻璃液位溫度計

　　(4)熱電偶溫度計。熱電偶溫度計分為普通型、鎧裝型和薄膜型等。

　　熱電偶溫度計用于測量各種溫度物體，測量范圍極大，遠遠大于酒精、水銀溫度計。它適用于煉鋼爐、煉焦爐等高溫地區(qū)，也可測量液態(tài)氫、液態(tài)氮等低溫物體。(19)

　　(5)熱電阻溫度計。熱電阻是中低溫區(qū)最常用的一種溫度檢測器，主要特點是測量精度高，性能穩(wěn)定，其中鉑熱電阻的測量精確度是最高的，它不僅廣泛用于工業(yè)測溫，而且被制成標準的基準儀。

　　(6)輻射溫度計。輻射溫度計的測量不干擾被測溫場，不影響溫場分布，從而具有較高的測量準確度。

　　輻射測溫的另一個特點是在理論上無測量上限，所以它可以測到相當高的溫度。

　　探測器響應(yīng)時間短，易于快速于動態(tài)測量，在一些特定的條件下，例如核子輻射場，輻射測溫場可以進行準確而可靠的測量。

　　圖2-49　　紅外輻射溫度計外觀及工作原理

　　輻射測溫法不能直接測得被測對象的實際溫度，要得到實際溫度需要進行材料發(fā)射率的修正，而發(fā)射率是一個影響因素相當復(fù)雜的參數(shù)，這就增加了對測量結(jié)果進行處理的難度。

　　由于是非接觸，輻射溫度計的測量受到中間介質(zhì)的影響，特別是在工業(yè)現(xiàn)場條件下，周圍環(huán)境比較惡劣，中間介質(zhì)對測量結(jié)果的影響更大。

　　2.壓力檢測儀表

　　(1)一般壓力表適用于測量無爆炸危險、不結(jié)晶、不凝固及對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質(zhì)的壓力。

　　壓力表按其作用原理分為液柱式、活塞式、彈性式及電氣式四大類。

　　1)液柱式壓力計。一般用水銀或水作為工作液，用于測量低壓、負壓的壓力表。

　　液柱式壓力計結(jié)構(gòu)簡單，使用、維修方便，但信號不能遠傳。被廣泛用于實驗室壓力測量或現(xiàn)場鍋爐煙、風通道各段壓力及通風空調(diào)系統(tǒng)各段壓力的測量。

　　2)活塞式壓力計�？蓪⒈粶y壓力轉(zhuǎn)換成活塞下所加平衡砝碼的重力進行測量，例如壓力校驗臺等。

　　活塞式壓力計測量精度很高，可達0.05%～0.02%，用來檢測低一級的活塞式壓力計或檢驗精密壓力表，是一種主要的壓力標準計量儀器。

　　3)彈性式壓力計。用彈性傳感器(又稱彈性元件)組成的壓力測量儀表。

　　構(gòu)造簡單、牢固可靠、測壓范圍廣，使用方便，造價低廉，有足夠的精度，可與電測信號配套制成遙測遙控的自動記錄儀表與控制儀表。

　　4)電氣式壓力計�？蓪⒈粶y壓力轉(zhuǎn)換成電量進行測量，例如電容式壓力計，壓差變送器，霍爾壓力變送以及應(yīng)變式壓力變送器等。

　　多用于壓力信號的遠傳、發(fā)信或集中控制，和顯示、調(diào)節(jié)、記錄儀表聯(lián)用，則可組成自動控制系統(tǒng)，廣泛用于工業(yè)自動化和化工過程中。

　　(2)遠傳壓力表。它由一個彈簧管壓力表和一個滑線電阻傳送器構(gòu)成，可把被測值以電量傳至遠離測量的二次儀表上，以實現(xiàn)集中檢測和遠距離控制;遠傳壓力表還能就地指示壓力，以便于現(xiàn)場工作檢查。

　　適用范圍于測量對鋼及銅合金不起腐蝕作用的液體、蒸汽和氣體等介質(zhì)的壓力。

　　(3)電接點壓力表的工作原理是基于測量系統(tǒng)中的彈簧管在被測介質(zhì)的壓力作用下，迫使彈簧管之末端產(chǎn)生相應(yīng)的彈性變形-位移，借助拉桿經(jīng)齒輪傳動機構(gòu)的傳動并予放大，由固定齒輪上的指示(連同觸頭)將被測值在度盤上指示出來。

　　電接點壓力表廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、機械等工業(yè)部門或機電設(shè)備配套中測量無爆炸危險的各種流體介質(zhì)壓力。壓力表經(jīng)與相應(yīng)的電氣器件(如繼電器及變頻器等)配套使用，即可對被測(控)壓力系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制和發(fā)信(報警)的目的。

　　(4)隔膜/膜片式壓力表。隔膜式壓力表由膜片隔離器、連接管口和通用型壓力儀表三部分組成，并根據(jù)被測介質(zhì)的要求在其內(nèi)腔內(nèi)填充適當?shù)墓ぷ饕骸?/P>

　　隔膜式壓力表專門供石油、化工、食品等生產(chǎn)過程中測量具有腐蝕性、高粘度、易結(jié)晶、含有固體狀顆粒、溫度較高的液體介質(zhì)的壓力。

　　3.流量儀表

　　常用的流量儀表有：電磁流量計、氣遠傳轉(zhuǎn)子流量計、渦輪流量計、橢圓齒輪流量計和電動轉(zhuǎn)子流量計。

　　(1)電磁流量計。一種測量導(dǎo)電性流體流量的儀表。它是一種無阻流元件，阻力損失極小，流場影響小，精確度高，直管段要求低，而且可以測量含有固體顆�；蚶w維的液體、腐蝕性及非腐蝕性液體。由于原理決定了它只能測導(dǎo)電液體。

　　(2)渦輪流量計。一種速度式流量計，具有精度高、重復(fù)性好、結(jié)構(gòu)簡單、運動部件少、耐高壓、測量范圍寬、體積小、重量輕、壓力損失小、維修方便等優(yōu)點，用于封閉管道中測量低黏度氣體的體積流量。

　　(3)橢圓齒輪流量計。又稱排量流量計，是容積式流量計的一種，在流量儀表中是精度較高的一類。用于精密地連續(xù)或間斷地測量管道中液體的流量或瞬時流量，它特別適合于重油、聚乙烯醇、樹脂等黏度較高介質(zhì)的流量測量。

　　4.物位檢測儀表

　　兩種互不相溶物質(zhì)的界面位置叫做界位。液位、料位以及界位總稱為物位。對物位進行測量的儀表被稱為物位檢測儀表。

　　(1)測量液位的儀表。有玻璃管(板)式、稱重式、浮力式(浮筒、浮球、浮標)、靜壓式(壓力式、差壓式)、電容式、電阻式、超聲波式、放射性式、激光式及微波式等。

　　(2)測量界位的儀表。有浮力式、差壓式、電極式和超聲波式等。

　　(3)測量料位的儀表。有重錘探測式、音叉式、超聲波式、激光式、放射性式等。

　　五、自動控制系統(tǒng)的安裝

　　(一)溫度傳感器的安裝

　　1.室內(nèi)/外溫度傳感器

　　(1)室內(nèi)溫度傳感器不應(yīng)安裝在陽光直射的地方，應(yīng)遠離室內(nèi)冷/熱源，如暖氣片、空調(diào)機出風口。遠離窗、門直接通風的位置。如無法避開則與之距離不應(yīng)小于2m。

　　(2)室內(nèi)溫度傳感器安裝要求美觀，多個傳感器安裝距地高度應(yīng)一致，高度差不應(yīng)大于1mm，同一區(qū)域內(nèi)高度差不應(yīng)大于5mm。

　　(3)室外溫度傳感器安裝應(yīng)有遮陽罩，避免陽光直射，應(yīng)有防風雨防護罩，遠離風口、過道。避免過高的風速對室外溫度檢測的影響。

　　2.水管溫度傳感器

　　(1)不宜在焊縫及其邊緣上開孔和焊接安裝。

　　(2)開孔與焊接應(yīng)在工藝管道安裝時同時進行，應(yīng)在工藝管道防腐和試壓前進行。

　　(3)感溫段宜大于管道口徑的二分之一，應(yīng)安裝在管道的頂部。

　　(4)安裝不宜選擇在閥門等阻力件附近和水流流束死角和振動較大的位置。

　　3.風管溫度傳感器

　　(1)應(yīng)安裝在風速平穩(wěn)，能反映風溫的位置。

　　(2)安裝應(yīng)在風管保溫層完成后，安裝在風管直管段或避開風管死角的位置。

　　(3)應(yīng)安裝在便于調(diào)試、維修的地方。

　　(4)溫度傳感器至DDC之間應(yīng)量減少因接線電阻引起的誤差，對于1kΩ鉑溫度傳感器的接線總電阻應(yīng)小于1Ω。對于NTC非線性熱敏電阻傳感器的接線總電阻應(yīng)小于3Ω。

　　(二)濕度傳感器安裝

　　1.室內(nèi)/外濕度傳感器

　　(1)不應(yīng)安裝在陽光直射的地方，應(yīng)遠離室內(nèi)冷/熱源，如暖氣片、空調(diào)機出風口。

　　遠離窗、門直接通風的位置。如無法避開則與之距離不應(yīng)小于2m。

　　(2)安裝要求美觀，多個傳感器安裝距地高度應(yīng)一致，高度差不應(yīng)大于1mm，同一區(qū)域內(nèi)高度差不應(yīng)大于5mm。

　　(3)室外安裝應(yīng)有遮陽罩，避免陽光直射，應(yīng)有防風雨防護罩，遠離風口、過道。避免過高的風速對室外濕度檢測的影響。

　　2.風管濕度傳感器

　　(1)應(yīng)安裝在風速平穩(wěn)，能反映風溫的位置。

　　(2)風管保溫層完成后安裝傳感器，安裝在風管直管段或應(yīng)避開風管死角的位置。

　　(3)應(yīng)安裝在便于調(diào)試、維修的地方。

　　(三)壓力傳感器安裝

　　(1)壓力傳感器應(yīng)安裝在便于調(diào)試、維修的位置。

　　(2)風管型壓力傳感器宜安裝在遠離風口、過道的地方。

　　(3)風管型壓力傳感器應(yīng)安裝在風管的直管段，避開風管內(nèi)通風死角和彎頭。風管型壓力傳感器的安裝應(yīng)在風管保溫層完成之后。

　　(4)水管壓力傳感器不宜在焊縫及其邊緣上開孔和焊接安裝。水管壓力傳感器的開孔與焊接應(yīng)在工藝管道安裝時同時進行。必須在工藝管道的防腐、和試壓前進行。

　　(5)水管壓力傳感器宜選在管道直管部分，不宜選在管道彎頭、閥門等阻力部件的附近，水流流束死角和振動較大的位置。

　　(6)水管壓力傳感器應(yīng)加接緩沖彎管和截止閥。

　　(四)流量測量儀表安裝

　　1.電磁流量計

　　(1)電磁流量計應(yīng)安裝在無電磁場干擾的場所。

　　(2)電磁流量計應(yīng)安裝在直管段。

　　(3)流量計的前端應(yīng)有長度為10D(管徑)的直管，流量計的后端應(yīng)有長度為5D的直管段。

　　(4)傳感器前后的管道中安裝有閥門和彎頭等影響流量平穩(wěn)的設(shè)備，則直管段的長度還需相應(yīng)增加。

　　(5)系統(tǒng)如有流量調(diào)節(jié)閥，電磁流量計應(yīng)安裝在流量調(diào)節(jié)閥的前端。

　　2.渦輪流量計

　　(1)渦輪式流量計應(yīng)水平安裝，流體的流動方向必須與流量計所示的流向標志一致。

　　(2)渦輪式流量計應(yīng)安裝在直管段，流時計的前端應(yīng)有長度為10D(管徑)的直管，流量計的后端應(yīng)有長度為5D的直管段。

　　(3)如傳感器前后的管道中安裝有閥門和彎頭等影響流量平穩(wěn)的設(shè)備，則直管段的長度還需相應(yīng)增加。

　　(4)渦輪式流量變送器應(yīng)安裝在便于維修并避免管道振動的場所。

　　(五)電量變送器安裝

　　(1)被測回路加裝電流、電壓互感器，互感器輸出電流、電壓范圍應(yīng)符合電流、電壓變送器的電流、電壓輸入范圍。

　　(2)變送器接線時，應(yīng)嚴防電壓輸入端短路和電流輸入端開路。

　　(3)變送器的輸出應(yīng)與現(xiàn)場直接數(shù)字控制器輸入通道的特性相匹配。

　　(六)電動調(diào)節(jié)閥安裝

　　閥門驅(qū)動器按輸出方式可分直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，分別同直線移動的調(diào)節(jié)閥、旋轉(zhuǎn)的蝶閥、多轉(zhuǎn)式調(diào)節(jié)閥配合工作。

　　電動調(diào)節(jié)閥和工藝管道同時安裝，管道防腐和試壓前進行。

　　(1)應(yīng)垂直安裝于水平管道上，尤其對大口徑電動閥不能有傾斜。

　　(2)閥體上的水流方向應(yīng)與實際水流方向一致。一般安裝在回水管上。

　　(3)閥旁應(yīng)裝有旁通閥和旁通管路，閥位指示裝置安裝在便于觀察的位置，手動操作機構(gòu)應(yīng)安裝在便于操作的位置。

　　(4)電動調(diào)節(jié)閥的行程、閥前/后壓力必須滿足設(shè)計和產(chǎn)品說明書的要求。

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