过程控制仪表

　　片断：第一章概论过程控制仪表是工业生产过程自动化的重要工具。此类仪表分为两大类：模拟式过程控制仪表和数字式过程控制仪表。两者的技术水准和设计方法虽有区别，但由于用途相同，所以某些基本概念是一致的，设计思想也是相似的。数字过程控制仪表是在模拟过程控制仪表的基础上发展起来的，所以目前不管是数字过程控制仪表本身还是数字自控系统都是模一数混合体。因此，本书先介绍模拟过程控制仪表，后介绍数字过程控制仪表。第一节过程控制仪表的发展和分类一、过程控制仪表的发展过程控制仪表和工业自动化是同步发展的，其发展过程大致分为以下三个阶段：（1）30～40年代，运用以单变量控制为主要内容的古典控制理论，采用大尺寸的基地式仪表，实现就地分散控制，以稳定产品质量，改善劳动条件，降低原料和能源消耗。（2）50～60年代，运用以多变量控制，最佳控制和自适应控制为主要内容的现代控制理论，以单元组合仪表构成集中分散控制系统，并将单元组合仪表、巡回检测仪表和工业计算机相配合组成控制系统，以适应工业设备大型化和连续化，实现集中控制和最佳控制，提高设备效率，确保生产安全。（3）70年代以来，运用大系统理论，采用大、中、小微型计算机，组成分级控制系统——简称集散系统，把单机控制、协调控制、最佳控制和管理调度联系起来，实现综合自动化。过程控制仪表的发展阶段，在时间上各国都没有明显的界限。建国以来，在自力更生的方针指引下，在所有从事工业自动化工作人员的努力下，我国的过程控制仪表与其他工业自动化仪表一样，从无到有，从初级到高级，基本上跟上了国际发展的水平。50年代后期到60年代中期，我国自行设计和生产了较完善的系列的基地式显示控制仪表。这期间，同时研制了气动单元组合仪表和1、Ⅱ型电动单元组合仪表，稍后又研制了较先进的Ⅲ型电动单元组合仪表。我国较早研制的DJSK工业计算机曾成功地用于工业控制，它是64回路的直控仪。改革开放以来，引进了不少国外先进技术，其中也包括控制技术和过程控制仪表。在消化吸收的基础上，我国已从零星的分散研制微机过程控制仪表进入到自行设计适合我国国情的系列微机过程控制仪表——DDDZ－S系列控制仪表。由于许多工业部门相继出现了大型、高效率、具有临界参数的新型生产设备、对过程控制仪表提出了许多新的要求。其主要有：（1）控制功能多样化。按设备运行的要求，不但要有各种反馈控制功能和多种调节规律，而且要有程序控制和各种联锁保护。（2）系统要便于功能扩展。自动控制系统可以由简单到复杂逐步改进，也可以随工艺的变化而较方便地变化。这些都要求控制仪表能灵活地组成各种控制系统。（3）解决好模拟仪表与计算机的兼容性问题。由于技术的进步人们已经找到了计算机用于工业控制的途径，而计算机控制必定会和模拟仪表发生关系，因此，全面考虑工业计算机和模拟仪表的兼容是一个重要的问题。（4）提高仪表和系统的可靠性。近代的大工业装置很多是工作在临界状态，因此对自动控制的可靠性提出了极苛刻的要求，不但要求仪表本身有高质量和高可靠性，还要在系统方面采取监控保护措施。（5）要求操作简便。随着大型、高效率、临界工艺装置的出现，自控系统愈来愈庞大，愈来愈复杂，所用的控制仪表也愈来愈多。为此，需将自动化仪表各领域的最新成就综合利用，如利用程序控制技术，数字逻辑技术、字符图像技术及数据通讯技术，使主设备的起停实现自动化。用数字控制技术使盘面大大缩小，以利于运行和管理。（6）便于工程的系统安装。若是整套自控系统在仪表厂就预先组装好，这样就大大降低设计单位和安装单位的工作量，加速基建周期，减少安装成本。二、过程控制仪表的分类1.模拟仪表的分类（1）按能源模拟仪表分为气动控制仪表和电动控制仪表。气动控制仪表的特点是性能稳定、可靠性高，具有本质防爆性能，特别适用于石油、化工等有爆炸危险的场所。由于电子技术的发展，电动控制仪表的防爆问题得到解决，使其得到迅速发展和广泛应用。电动控制仪表得到高速发展还因其与气动控制仪表相比具有以下优点：电信号无迟后传输；便于实现较复杂的调节规律；远距离集中显示和操作，故适用于大规模的控制系统；因能源方便，更适用于中、小型生产。虽然电动控制仪表发展迅速，但气动控制仪表仍有它的地位和发展余地，在世界性的销售量中尚占三分之一左右。尤其气动执行器具有安全、可靠、工作平稳和功率大等优点，应用十分广泛（2）按结构形式模拟仪表分为基地式控制仪表、单元组合仪表和组件组装式控制仪表。1）基地式控制仪表其结构特点是以指示和记录仪表为中心，附加气动部件或电子线路来完成控制任务。因价格低，又能一机多用，故适用于中、小企业和单机自动控制系统。我国生产的XCT系列控制仪表和TA系列电子调节器均属基地式控制仪表。2）单元组合仪表其结构特点是将整套仪表划分为能独立实现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一的标准信号，用这些为数不多的单元仪表可以构成多种多样、复杂程度不同的自动检测和控制系统。电动单元组合仪表用DDZ表示，气动单元组合仪表用QDZ表示。3）组件组装式控制仪表其结构特点是由一块块功能分离的组件构成成套仪表装置。它一般分为控制箱和操作盘两大部分。控制箱中插入若干组件箱，组件箱中插入若干组件板，且采用高密度安装，充分利用空间。显示操作盘只占很小的地方。若再用电子屏幕（图像）集中显示，则改善了人－机联系。在控制箱中各组件之间的信息联系采用矩阵端子接线方式。接线工作在矩阵端子接线箱中进行。组装仪表还兼用了模拟技术和数字技术，并能与工业控制机、程控装置、图像显示等新技术工具配合使用。因此，它特别适用于效率高的大型设备的自动化。我国生产的TF型控制装置和MZ－Ⅲ型控制装置均属于组件组装式控制装置。本书前言前言《过程控制仪表》教材是根据冶金、有色冶金系统高等院校“八五”教材建设规划而编写的。全书着重介绍过程控制仪表的系统知识，过程控制仪表的基本机理和分析方法，模数结合知识，反馈原理的应用和抗干扰知识。其内容紧密结合工程实际，目的是提高读者将过程控制仪表应用于工程的能力和培养读者的开发能力。全书分上、下两篇。上篇为模拟控制仪表，下篇为数字控制仪表。上篇对我国的主体过程控制仪表DDZ－Ⅲ型电动单元组合仪表作了较详细地分析。下篇对技术先进的单回路调节器和集散系统作了详细地分析和应用举例，并介绍DDZ－S系列仪表和YS－80系统仪表的有关知识，同时结合冶金企业技术改造介绍工业计算机用于控制的有关知识。在编写方法上，力求由浅入深，由简到繁，主次分明，重点突出，强化基础理论，强调理论和实际相结合。第一章至第四章、第六章和第八章由华东冶金学院徐春山编写；第五章和第七章由昆明工学院陈远宏编写。全书由徐春山主编。参加本书审稿的同志有：东南大学邵裕森（组长）、南京化工学院蒋晋堂、北京科技大学吴并臻、东北工学院白继忠。他们对初稿进行了认真审定，在此表示衷心感谢。由于作者水平有限，难免存在缺点和错误，敬请读者批评指正。编者1993.2

暂缺《过程控制仪表》作者简介

     目录
   第一章 概论
    第一节 过程控制仪表的发展和分类
    一、过程控制仪表的发展
    二、过程控制仪表的分类
    第二节 信号制及供电方式
    一、信号制
    二、供电方式
    第三节 安全防爆的基本知识及工程防爆措施
    一、安全防爆的基本知识
    二、安全火花防爆仪表的设计要点
    三、控制系统的防爆措施
    上篇 模拟控制仪表
    一、DDZ－Ⅱ型电动单元组合仪表概况
    二、DDZ－Ⅱ型电动单元组合仪表的品种分类
   第二章 模拟调节器
    第一节 调节规律及其表达式
    一、调节器的调节规律
    二、调节规律的表达式
    第二节 基型调节器
    一、基型调节器的工作原理和线路分析
    二、基型调节器的参数计算
    第三节 特种调节器
    一、抗积分饱和调节器
    二、前馈调节器
    三、微分先行PID调节器
    四、DDC备用调节器
   第三章 变送器、转换器及运算器
    第一节 DDZ－Ⅲ型机电式差压变送器
    一、工作原理
    二、主要部件功能介绍
    第二节 电容式差压变送器
    一、电容式差压变送器的组成
    二、输入转换部分
    三、放大器和反馈部分
    四、差压变送器使用中的防腐防堵
    第三节 温度变送器
    一、概述
    二、四线制温度变送器
    三、两线制温度变送器
    第四节 信号转换器
    一、电/气转换器
    二、光电隔离器
    第五节 加减器
    一、工作原理
    二、电路分析
    第六节 乘除器
    一、工作原理
    二、原理框图分析
    三、电路分析
    四、乘除器的使用
    第七节 开方器
    一、开方器在自动控制系统中的作用
    二、工作原理
    三、电路分析
   第四章 执行器
    第一节 执行机构
    一、电动执行机构
    二、气动执行机构
    三、执行机构的输出力（力矩）
    四、阀门定位器
    第二节 调节机构
    一、调节机构的种类
    二、调节阀的特性分析
    第三节 执行器的选择计算
    一、执行器结构形式的选择
    二、调节阀流量特性的选择
    三、调节阀口径的选择
    下篇 数字控制仪表
   第五章 可编程序调节器
    第一节 可编程序调节器的结构工作原理及功能
    一、概述
    二、基本结构及工作原理
    三、数字滤波
    四、可编程序调节器的功能
    五、可编程序调节器的编程语言
    六、可编程序调节器的控制算式
    第二节 KMM可编程序调节器
    一、概述
    二、KMM的结构及工作原理
    三、KMM的面板及数据类型
    四、KMM可编程序调节器的功能
    五、KMM可编程序调节器的控制类型
    六、KMM可编程序调节器的辅助开关
    七、KMM可编程序调节器的软件设计
    八、KMM可编程序调节器的运算式分析
    第三节 KMM的操作方式
    一、KMM的正面板操作方式
    二、数据设定器及其操作方式
    三、KMM的运行状态
    四、“M”“A”“C”状态与COMP状态的互切换
    第四节 KMM可编程序调节器的应用
    一、前馈－反馈控制系统
    二、前馈串级控制系统
    三、变参数控制系统
    四、程序控制系统
    五、时间比例控制系统
    六、外部设定控制系统
    七、自动偏置PID控制系统
    八、选择性控制系统
    九、Smith预估补偿控制系统
   第六章 DDZ－S系列仪表及YS－80系列仪表
    第一节 DDZ－S系列仪表概述
    一、S系列仪表的基本特点
    二、S系列仪表的主要技术指标
    三、S系列仪表的命名方法
    第二节 智能变送器ST3000
    一、测量原理
    二、ST3000变送器的结构
    第三节 SRHD智能记录仪
    一、输入及输出信号回路
    二、软件功能
    第四节 STED温度变送器
    一、直流毫伏输入式变送器
    二、热电偶温度变送器
    三、热电阻温度变送器
   第七章 分散型综合控制系统
    第一节 发展概况及基本构成
    一、发展概述
    二、集散系统的基本结构
    第二节 TDC－3000集散系统
    一、TDC－3000系统构成
    二、分散过程控制装置
    三、基本控制器BC
    四、多功能控制器MC
    五、数据采集装置
    六、增强型操作站（EOS）
    七、TDC－3000LCN
    八、TDC－3000可靠性分析
   第八章 过程控制计算机在冶金企业技术改造中的作用
    第一节 过程控制计算机的应用
    一、过程控制计算机的分类
    二、过程输入通道
    三、过程输出通道
    第二节 微机调节器的软件
    一、模拟量输入通道的输入方式
    二、输出通道中的标度变换器
   主要参考资料