第二篇控制装置部分第一章概论变送器控制仪表是实现生产过程自动化的重要技术工具。在简单自动控制系统中，除了将被控参数变换成易于传递的物理量的检测元件（如热电偶、热电阻、孔板等）外，完成其他任务的仪表都属于控制仪表。变送器：把物理量转换成相应电信号的；调节器：按一定调节规律发出控制信号；执行器：执行控制作用；控制仪表还包括图中未体现出的转换器、运算器、操作器等。1-1控制仪表及装置的分类和发展工业上常用的控制仪表为气动控制仪表和电动控制仪表。气动控制仪表发展和应用的时间较早，在二十世纪四十年代就已经广泛应用于工业生产了。气动仪表的特点：电动控制仪表的问世要比气动控制仪表晚，但是由于其信号的传递、放大及变换处理要比气动控制仪表容易得多，又便于远距离传送，与计算机联用也很方便，而且通过采用安全火花防爆措施解决了防爆问题，因此使其得到迅速发展和大量使用。本课程主要介绍电动控制仪表。电动控制仪表按信号类型可分为：1.模拟式控制仪表2.数字式控制仪表。模拟式控制仪表的传输信号为连续变化的模拟量。模拟式控制仪表的特点是：线路简单；操作方便；价格较低；经过多次升级换代，功能不断完善，更加满足生产的要求。长期以来，模拟式控制仪表被广泛应用于各工业部门。数字式控制仪表是近二十年来，在微电子技术和计算机技术迅速发展的基础上发展起来的，其传输信号为断续变化的数字量。由于以微型计算机为核心，数字式控制仪表的功能更加完善、性能更加优越，可以解决模拟式控制仪表无法解决的问题。数字式控制仪表正越来越多地应用于工业生产过程自动化中，以满足高质量的控制要求。控制仪表按结构形式可分为四类：基地式控制仪表；单元组合式控制仪表；集散控制系统；现场总线控制系统。基地式控制仪表是最早发展起来的控制仪表。这种类型的仪表以指示、记录为主体，附加控制机构，装在一个仪表壳内，故称之为基地式，通常安装在现场。这类仪表一般用于简单控制系统中，对被控参数实现指示、记录和控制。随着生产的发展，需要对仪表加以集中控制，而小型化、单元化、统一信号等问题促使了单元组合式控制仪表发展。单元组合式控制仪表（DDZ或QDZ）是根据控制系统中各个组成环节的不同功能和使用要求，将整套仪表划分成能独立实现某种功能的若干单元，而个单元之间用统一的标准信号来联系。对各单元实行不同的组合，就可以构成不同的自动检测系统和自动控制系统。单元组合仪表的特点是：使用方便、通用性强。我国生产的单元组合仪表经历了I型、II型和III型三个阶段的发展，目前较多使用的是III型仪表。集散控制系统（DCS）是一种以微型计算机为核心，在控制技术、计算机技术、通信技术和屏幕显示技术迅速发展的基础上研制成的一种计算机控制装置。集散控制系统特点是：分散控制，集中管理。“分散”是指用多台控制仪表（可编程调节器和可编程控制器）分散地控制各个回路，并用通信电缆与上一级计算机相连，组成分散控制系统，从而使系统的运行安全可靠。“集中”则是指集中监视、集中操作和管理整个生产过程，由上一级的监控、管理计算机及显示操作站来完成。现场总线控制系统（FCS）是20世纪90年代发展起来的新一代工业控制系统。现场总线将具有数字通信能力的现场智能仪表连成网络系统，并同上一级的监控级、管理级联系起来成为全分布式的新型控制网络。现场总线控制系统的基本特征：结构的网络化和全分散性；系统的开放性；现场仪表的互可操作性和功能自治性；对环境的适应性。随着现场总线技术的不断完善，FCS将逐步取代传统的控制系统。本课程主要介绍电动III型单元组合仪表。1-2联络信号和传输方式对于单元组合仪表，通常使用以下几种联络信号：二.电信号的传输方式传输误差可用公式表示为：实际上，发送仪表的输出电阻均很大，相当于一个恒流源，因此电流信号是适合于远距离传送的。2.电压信号的传输传输误差可用公式表示为：接收仪表是以并联的方式连接，增加或取消某个仪表就不会影响其他仪表的工作；而且，这些仪表也可以设置公共接地点，故而使设计安装上比较简单。由于接收仪表的输入电阻都比较小，容易引入误差，因此电压信号不适合于远距离传输。DDZ-III仪表有电流和电压两种输出，因此在现场和控制室之间的信号传输采用电流传输方式，而在控制室内的仪表之间的信号传输则采用电压传输方式。3.变送器的信号传输A.四线制传输B.两线制传输1-3DDZ-III单元组合仪表概述一．仪表的特点二.仪表的主要性能指标三.仪表的种类变送单元类：包括与被测参数对应的各种变送器，其输出信号作为调节单元、运算单元或显示单元的输入。执行单元类：包括电动执行器及电气转换器、阀门定位器。调节单元类：不同功能的调节器，其输出信号作为执行单元的输入。转换单元类：气电转