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仪表自动化基础知识1. 介绍1.1 定义：仪表自动化是指利用计算机技术和控制理论，对各种工业过程中的物理量进行测量、监视、调节和控制的一种系统。
1.2 目的：提高生产效率、降低成本，并确保产品质量稳定可靠。
2. 基本原理2.1 测量原理：- 模拟信号与数字信号转换；- 温度传感器及其应用；- 压力传感器及其应用；- 流体流速测量方法等。
3. 自动控制系统3.1 控制回路类型：a) 开环控制回路：输出不受反馈影响，无法校正误差。
b) 关闭环（反馈）控制回路：通过比较实际值与期望值来修正误差并达到目标状态。
常见闭环调节方式有PID调节等。
4 .主要组成部分4 .l 变送器/执行元件:a ) 数字变送器: 将模拟输入电压或电流转换为数字形式处理,如A/D 转换;b ) 数字执行元件 :将数位命令(开关型数据),经过D/A 转换,转化为模拟信号输出给执行机构;c ) 模拟变送器 :将被测量的物理信息(如温度、压力等)转换成标准电流或电压形式以便传输和处理。
4 .2 控制装置:a ) 可编程控制器 (PLC): 是一种数字运算能力强大的专用微型计算机，可对输入/ 输出进行逻辑判断与运算，并根据用户程序来实现各种功能；b ) 仪表调节系统: 对于精密要求较高且需要人工干预时使用。
5. 常见问题及解决方法5.1 测试数据异常：- 校验传感器是否正常工作；- 检查连接线路是否松动或损坏。
6. 应用领域6.1 工业自动化：包括生产线上的监测与控制、设备状态检测等。
6.2 环境监测：例如空气质量检测、水质分析等。
7.附件8.法律名词及注释：- 自动化技术相关法规条例说明：A）《中华人民共和国劳动合同法》（2013年修订）B）《中华人民共和国劳动法》（1994年修订）C）《中华人民共和国专利法》（2008年修订）。
自动化仪表电气基本知识石化企业自动化仪表基本知识1. 催化装置的主要测量参数有哪些？主要测量参数有：温度、压力、流量、液位、密度、藏量。
2. 催化装置有哪些自动化系统？生产自动化过程是由调节对象和自动化装置组成。
自动化装置是实现自动化检测、控制的基本工具。
自动化装置包括如下几个系统：⑴自动检测系统它的作用是利用各种检测仪表，对主要工艺参数进行连续测量、指示或记录的系统，这些仪表称一次表。
它们是组成自动控制过程的必要条件。
⑵自动信号联锁保护系统在生产过程中，由于某些偶然的原因，导致工艺参数越出允许变化范围，可能发生事故。
为此，常对某些重要参数设置自动信号联锁装置，在事故发生前，信号系统发出声、光信号，并采取紧急措施，打开安全阀或切断某些通路，保护生产设备和人身安全。
⑶自动调节系统生产过程中各种操作条件随时可能发生变化，并导致其他参数随之波动，偏离正常工艺条件，为此需要一些自动调节装置系统，对生产中某些关键参数进行自动调节，使偏离给定值的参数自动回到规定的范围内，它们是自动化生产的核心部分。
它们多装在控制室内，控制室内的调节、显示、记录仪表统称为二次仪表。
⑷自动操纵系统利用自动操纵装置可以自动地使设备启动、停运或进行交替动作，也可根据预先规定的程序自动地对生产设备进行某种周期性的程序操作。
3. 什么叫测量误差？在测量过程中，由于所使用的测量工具本身不够准确，观测者主观性和周围环境的影响等等，使得测量的结果不可能绝对准确。
由仪表读得的测量值与真实值之间总是存在一定的差距，这种差距称为测量误差。
4．测量误差分哪几类？按产生的原因不同，可将测量误差分为三大类。
（1）系统误差这种误差是由于仪表使用不当或测量时外界条件变化等原因所引起的一种测量误差。
它是一种有规律的误差。
当找出产生误差的原因后，便可通过对测量结果引入适当的修正值而加以消除。
（2）疏忽误差由于测量者在测量过程中疏忽大意所造成的测量误差称为疏忽误差。
D 电D 单Z 组，即电动单元组合。
量信号。
4在移向问题，可不受传输过程中电感电容和负载性质的影响。
元组合不少是采用力平衡原理构成的，使用电流信号可以直接与磁场作用产生正比于信号的机械力，此外，对于要求电压输入的仪表和元件，只要在回路中串接电阻就可以得到电压信号，比较灵便。
在DDS 仪表中，以20mA 表示信号的满度值，而以此满度值的20%即4mA 表示零信号，此称为活零点安排。
有利于识别仪表的断电断线等故障，且为现场变送两线制实现了可能性。
所谓两线制就是把供电的电源线和传输线合并起来，一共只用两根导线。
1 有利于识别仪表的断电断线等故障2 不仅节省电缆布线方便，而且大大有利与安全防爆易抗干扰。
3 上限值较大，有利于抑制干扰4 上下限的比值为5:1 与气动仪调理电路，两个vi 转换器。
测量范围中的最大绝对误差与该仪表的测量范围之比，称为百分误差，去百分号，就是仪表的精确度。
使用统一仪表堆被控量进行反复测量， (正行程和反行程)所产生的最大差值与测量范围之比。
当两种不同的导体或者半导体接成闭合回路时，若两个接触点的温度不同，回路中就会浮现热电动势，并产生电流。
考虑到冷端恒温器或者电动势补偿装置距离测量点比较远的时候，使用热电偶时，如果全用热偶丝代价太高，为了节约，选用补偿导线。
不需要冷端补偿，测量精度也比较高，测温范围-200 到500，广泛应用。
在使用平衡电桥对热电阻进行测量时，由电阻引出三根导线，一根的电阻与电源E 相连接，不影响电桥的平衡，此外两根接到电桥的两臂内，他们随环境温度的变化可以相互抵消。
被测温度---热电偶---------输入电桥------------放大电路--------输出电流反馈回路主要起冷端温度补偿和零点调整。
为了使输出大小能直接与被测温度成线性关系。
补偿导线法，热电势修正法，冰浴法，补偿电桥，软件处理。
3 型仪表的范围是4 到20mA 即4mA 代表信号的零值，此时温度变送器就需要调整零点。
1.测量仪表的概念在工业生产过程中，为了有效地进行生产操作和自动控制，需要对工艺生产中的一些主要参数进行自动测量.用来测量这些参数的仪表称为测量仪表.2.参数检测的基本过程3.传感器与变送器传感器又称为检测元件或敏感元件,它直接响应被测变量,经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于靠着的输出信号，如mV、V、mA、Ω、Hz、位移、力等等。
由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱,一般都需要经过变送环节的进一步处理,把传感器的输出转换成如0～10mA、4~20mA等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为变送器.4.测量误差由于真值在理论上是无法真正被获取的,因此，测量误差就是指检测仪表（精度较低)和标准表（精度较高）在同一时刻对同一被测变量进行测量所得到的2个读数之差.即：Δ＝x i－x0也即绝对误差。
5.测量仪表的精确度在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度,定义仪表的精度等级。
由于仪表的绝对误差在测量范围内的上是不相同的,因此在工业上通常将绝对误差中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差: δ＝最大绝对误差/量程＝Δmax/（X max—X min)＊100%仪表的精度等级（精确度等级)是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
把仪表允许的最大相对百分误差去掉“±”号和“％”号,便可以用来确定仪表的精度等级.目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有:0.005，0.02，0.05，0。
1，0。
2，0.4，0。
5,1。
0，1。
5,2.5,4.0等.所谓的0。
5级仪表,表示该仪表允许的最大相对百分误差为±0.5%，以此类推.精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上.仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。
精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。
精度等级数值小于等于0.05的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级数值一般大于等于0.5.6.误差分类按照测量误差的基本性质不同，可以将误差分为系统误差、随机误差和粗大误差。
1. 测量仪表的概念在工业生产过程中，为了有效地进行生产操作和自动控制，需要对工艺生产中的一些主要参数进行自动测量。
用来测量这些参数的仪表称为测量仪表。
2. 参数检测的基本过程被测3. 传感器与变送器传感器又称为检测元件或敏感元件，它直接响应被测变量，经能量转换并转化成一个与被测变量成对应关系的便于靠着的输出信号，如mV、V、mA、Q、Hz、位移、力由于传感器的输出信号种类很多，而且信号往往很微弱，一般都需要经过变送环节的进一步处理，把传感器的输出转换成如0~10mA、4~20mA 等标准统一的模拟量信号或者满足特定标准的数字量信号，这种检测仪表称为变送器。
4. 测量误差由于真值在理论上是无法真正被获取的，因此，测量误差就是指检测仪表（精度较低）和标准表（精度较高）在同一时刻对同一被测变量进行测量所得到的2个读数之差。
即：△ =X i —x o 也即绝对误差。
5. 测量仪表的精确度在自动化仪表中，通常是以最大相对百分误差来衡量仪表的精确度，定义仪表的精度等级。
由于仪表的绝对误差在测量范围内的上是不相同的，因此在工业上通常将绝对误差中的最大值，即把最大绝对误差折合成测量范围的百分数表示，称为最大相对百分误差：3=最大绝对误差/量程= △ max /（X max -X min ）*100%仪表的精度等级（精确度等级）是指仪表在规定的工作条件下允许的最大相对百分误差。
把仪表允许的最大相对百分误差去掉“士”号和“ %”号，便可以用来确定仪表的精度等级。
目前，按照国家统一规定所划分的仪表精度等级有：0.005 ，0.02 ，0.05 ，0.1，0.2，0.4，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0 等。
所谓的0.5 级仪表，表示该仪表允许的最大相对百分误差为± 0.5% ，以此类推。
精度等级一般用一定的符号形式表示在仪表面板上。
仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一。
精度等级数值越小，表示仪表的精确度越高。
精度等级数值小于等于0.05 的仪表通常用来作为标准表，而工业用表的精度等级数值一般大于等于0.5 。
6. 误差分类按照测量误差的基本性质不同，可以将误差分为系统误差、随机误差和粗大误差。
系统误差：相同条件下多次重复测量同一被测量时，如果每次测量值的误差恒定不变（绝对值和符号均保持不变）或按某种确定的规律变化，这种误差称为系统误差。
随机误差：是指在相同条件下多次测量同一被测量是产生的绝对值和符号不可预知的随机变化着的误差。
有称偶然误差。
粗大误差：是指由于操作人员的操作错误、粗心大意及仪表的误动作等原因而造成的误差。
也称为疏失误差。
7. 灵敏度灵敏度是表征检测仪表对被测量变化的灵敏程度，它是指仪表输出变化量和输入变化是之比，即：灵敏度二△ / △8. 测量系统中信号的传递形式从传递信号的连续性的观点来分，在检测系统中传递信号的形式可以分为模拟信号、数字信号和开关信号：1）模拟信号：在时间上是连续变化的，在任何瞬时都可以确定其数值的信号。
可以变换为电信号，即是平滑地、连续地变化的电压或电流信号。
例如：连续变化的湿度信号可以利用热电偶转换为与之成比例的连续变化的电势信号。
2）数字信号：是一种以离散形式出现的不连续信号，通常用二进制数“0”和“ 1”组合的代码序列来表示。
数字信号变换成电信号就是一连串的窄脉冲和高低电平交替变化的电压信号。
连续变化的工艺参数（模拟信号）可以通过数字式传感器直接转换成数字信号。
然而，大多数情况是首先把这些参数变换成电形式的模拟信号，然后再利用模拟-数字（A / D）转换技术把电模拟量转换成数字量。
将一个模拟信号转换为数字信号时，必须用一定的计量单位使连续参数整量化，即用最接近的离散值（数字量）来近似表示连续量的大小。
由于数字量只能增大或减小一个单位，所以，计量单位越小，整量化所造成的误差也就越小。
3）开关信号：用状态或用两个数值范围表示的不连续信号。
例如：用水银触点湿度计来检测温度的变化时，可利用水银触点的“断开”与“闭合”来判断温度是否达到给定定值。
在自动检测技术中，利用开关式稳压器（如干簧管、电触点式传感器）可以将模拟信号变换成开关信号。
9. 测量仪表的分类1）根据所测参数的不同，分成压力（差压、负压）测量仪表、流量测量仪表、物位（液位）测量仪表、温度测量仪表、物质成分分析仪表及物性检测仪表等。
2）按表达示数的方式不同，分成指示型、记录型、迅号型、远传指示型、累积型等。
3）按精度等级用场合的不同，分成实用仪表、范型仪表和标准仪表，分别使用在现场、实验室、标定室。
10.IP 等级术语IP 防护等级是由两个数字所组成，第1 个数字表示防尘、防止外物侵入的等级，第2 个数字表示防潮气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示防护等级越高。
IP65 中的“ 6”表示完全防止侵入，且可完全防止灰尘进入；“5”表示防止来自各方向由喷嘴喷射出的水进入仪表造成损坏。
IP67 表示在常温常压下，当仪表外壳暂时浸泡在1M 深的水里将不会造成有害影响。
IP68 表示持续浸泡在水里将不会对仪表造成有害影响。
11. 一次仪表和二次仪表一次仪表：是指安装在现场且直接与工艺介质相接触的仪表。
如弹簧管压力表、双金属温度计、双波纹管差压计、热电偶与热电阻不称作仪表，而作为感温元件，所以又称一次元件。
二次仪表：是仪表示值信号不直接来自工艺介质的各类仪表的冲锋。
二次仪表的仪表示值信号通常由变送器变换成标准信号。
二次仪表接受的标准信号一般有三种：①气动信号，0.02~0.10kpa②H型电动单元仪表信号0 ~10Madc。
③皿型电动单元仪表信号受的标准信4~20mADC 。
也有个别的不用标准信号，一次仪表发出电信呈，二次仪表直接指示，如远传压力表等。
二次仪表通常安装在仪表盘上。
按安装位置又可分为盘装仪表和架装仪表。
12. 几道填空题1）管道内的流体速度，一般情况下，在（管道中心线）处的流速最大，在（管壁）处的流速等于零压力表。
2）自动调节系统主要由（调节器）、（调节阀）、（调节对象）和（变送器）四大部分组成。
13. 压力的定义这里的压力概念，实际上指的是物理学上的压强，即单位面积上所承受压力的大小。
绝对压力：以绝对压力零位为基准，高于绝对压力零位的压力。
正压：以大气压力为基准，高于大气压力的压力。
负压（真空）：以大气压力为基准，低于大气压力的压力。
差压：两个压力之间的差值。
表压：以大气压力为基准，大于或小于大气压力的压力。
除特殊说明之外，所提及的压力均指表压。
14. 压力表的分类1) 按其测量精确度：分成精密压力表、一般压力表。
精密压力表的测量精确度等级分别为0.1、0.16 、0.25 、0.4 级；一般压力表的测量精确度等级分别为1.0，1.6，2.5，4.0 级。
2) 按指示压力的基准不同：分为一般压力表、绝对压力表、差压表。
一般压力表以大气压力为基准；绝压表以绝对压力零位为基准；差压表测量两个被测压力之差。
3) 按测量范围：分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。
真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60000pa 的压力值；低压表用于测量0~6Mpa 压力值；中压表用于测量10~60Mpa 压力值；高压表用于测量100Mpa 以上压力值。
4) 耐震压力表：壳体制成全密封结构，且在壳体内填充阻尼油，由于其阻尼作用可以使用在工作环境振动或介质压力(载荷)脉动的测量场所。
5) 带有电接点控制开关的压力表可以实现发讯报警或控制功能。
6) 带有远传机构的压力表可以提供工业工程中所需要的电信号(比如电阻信号或标准直流电流信号)。
7) 隔膜表所使用的隔离器(化学密封)能通过隔离膜片，将被测介质与仪表隔离，以便测量强腐蚀、高温、易结晶介质的压力。
15. 压力表按检测原理分类目前工业上常用的压力检测方法和压力检测仪表很多，根据敏感元件和转换原理的不同，一般分为四类：1) 液柱式压力检测：一般采用充有水或水银等液体的玻璃u形管进行测量。
2) 弹性式压力检测：它是根据弹性元件受力变形的原理，将被测压力转换成位移进行测量的。
常用的弹性元件有弹簧管、膜片和波纹管等。
3) 电气式压力检测：它是利用敏感元件将被测压力直接转换成各种电量进行测量的仪表，如电阻、电荷量等。
4) 活塞式压力检测：它是根据液压机液体传送压力的原理，将被测压力转换成活塞面积上所加平衡砝码的质量来进行测量。
活塞式压力计的测量精度较高，允许误差可以小到0.05%~0.02% ，它普遍被用作标准仪器对压力检测仪表进行检定。
16. 弹性式压力表膜片受压力作用产生位移，可直接带动传动机构指示。
但是膜片的位移较小，灵敏度低，指示精度不高，一般为2.5 级。
膜片更多的是和其他转换元件合起来使用，通过膜片和转换元件把压力转换成电信号；波纹管的位移相对较大，一般可在其顶端安装传动机构，带动指针直接读数。
其特点是灵敏高（特别是在低压区），常用于检测较低的压力（1.0~106pa），但波纹管迟滞误差较大，精度一般只能达到1.5 级；弹簧管结构简单、使用方便、价格低廉，它使用范围广，测量范围宽，可以测量负压、微压、低压、中压和高压，因此应用十分广泛。
根据制造的要求，仪表精度最高可达0.15 级。
17. 弹簧管压力表弹簧管是横截面呈非圆形（椭圆形或扁圆形），弯成圆弧状（中心角常为270 °）的空心管子。
管子的一端为封闭，另一端为开口。
闭口端作为自由端，开口端作为固定端。
被测压力介质从开口端进入并充满弹簧管的整个内腔，由于弹簧管的非圆横截面，使它有变成圆形并伴有伸直的趋势而产生力矩，其结果使弹簧管的自由端产生位移，同时改变其中心角。
弹簧管自由端的位移量一般很小，需要通过放大机构才能指示出来，为了加大弹簧管自由端的位移量，也可采用多圈弹簧管，其原理与单圈弹簧相似。
单圈弹簧管压力表是工业现场使用最普遍的就地指示式压力检测仪表（也有电接点输出的弹簧管压力表）一般的工业用弹簧管压力表的精度等级为1.5 级或2.5 级，但根据制造的要求，其精度等级最高可达0.15 级。
18. 膜盒式差压变送器膜盒式差压变送器构成:工作原理：力矩平衡；检测兀件膜盒或膜片；杠杆系统则有单杠杆、双杠杆和矢量机构。
19. 电气式压力计1）电容式差压变送器电容式差压变送器采用差动电容作为检测元件，主要包括测量部件和转换放大电路两部分:电容式压力变送器是先将压力的变化转换为电容量的变化，然后进行测量的。
由图可见传感器有左右固极板，在两个固定极板之间是弹性材料制成的测量膜片，作为电容的中央动极板，在测量膜片两侧的空腔中充满硅油。
电容式差压变送器的结构可以有效地测量膜片，当差压过大并超过允许测量范围时，测量膜片将平滑地贴靠在玻璃凹球面上，因此不易损坏，与力矩平衡式相比，电容式没有杠杆传动机构，因而尺寸紧凑，密封性与抗振性好，测量精度相应提高, 可达0.2级。
