自动化概论 教学课件 ppt 作者 夏洪永 编自动化概论8.ppt

自动化概论 第四单元 自动化设备与控制装置 自动化设备及控制装置的基本作用是取代人工控制中人的相应功能器官。一方面，它具有相当于人类特定功能器官功用；另一方面，它应遵守各设备环节间信息传递、协调动作的信号规则。 传统的自动化设备及控制装置是指具有实现自动化特定功能任务的机械电子装置。包括各种指令电器（开关、按钮等）、各种有触点电磁装置（继电器、接触器等）、无触点开关、各种传感器（接近开关、敏感元件、变送器等）、各种自动化仪表、各种动作执行与驱动装置、各种控制装置与装备。 随着科学技术的发展，计算机成为控制装置的主体之一，信息技术的发展与渗透，自动化设备与装置正向集成化、智能化、网络化发展。 4.1.1基本电器 主令电器：用于发出操作指令的电器。常见的有命令开关、按钮、行程开关等，以“通—断”形式接通或断开电路，达到控制过程动作状态的目的。在“通—断”过程中，实现操作指令、操作信息的发送。 电磁触点装置：用于实现逻辑关系、输出逻辑结果、产生动作与执行命令的电器。常见的有各种继电器、接触器、电磁继动装置。 传统的电磁触点装置主要是通过线圈“得电-失电”状态下电磁力的变化，“吸合-释放”相应电触点，通过电路的转换实现特定的工作状态转换与逻辑关系。 固态继电器（SSR）采用光电传递、电子可控触发器件，实现电气隔离式的“以小控大，以弱控强”，如图4-3所示。结构中无线圈、无机械触点，是一种传统继电触点装置的良好代换品。 电气控制系统主要应用的基本电器包括指令按钮、自动（空气）开关、行程开关、转换开关，电磁继电类如接触器、中间继电器、时间继电器、速度继电器，以及保护电器如热继电器、过流继电器、过压继电器、熔断器等。 时间继电器具有定时功能，过流与过压继电器能分别在电流与电压超过某设定值后产生触点的分断与闭合动作，触点的分合可以被用来实施状态控制与信号输出（触点信号） 4.1.2 测量电器 在一般电气线路中，通常需要获取电流、电压、电功率及功能因素等相关参数并进行显示。这些任务就由电流表、电压表、功率表、功能因素表等电气测量仪表来完成。如图4-4所示。 在电气测量与控制方面，存在一种利用互感原理工作的电气测量装置，如电流互感器、电压互感器等。能将大电流与高电压按折算比例产生对应的小电流与低电压信号输出，或者配合电流表、电压表实现对大电流与高电压的测量。 4.1.3 电气控制电路（装置） 传统电气设备的运行控制中，主要是应用适当的功能电器通过电气线路的连接实现要求的控制任务。主要实现启-停、正-反转动、时间动作与顺序动作等控制要求。由这些功能电器及相应的电气连接构成了电气控制线路。 电气控制电路通常被安装在一个电气控制柜内的安装架或板上，将必要的功能按钮、开关、指示灯、电流电压表、操作屏等安装在操作面板上便于操作与显示，就构成了所谓的电气控制装置 自动化仪表由若干机械-电子类元件构成的一种结构完善的自动化硬件设备，是构建自动化系统的一个环节，也可以说自动化仪表是一种“信息机器”，完成信息形式的转换，按其功能要求对输入信号进行处理并输出信号。 自动化仪表中最具代表性是按自动化系统构建环节划分出来的单元组合仪表，共划分为八大单元，每一单元具有一种特定功能，分别是变送、显示、控制、执行、安全、计算、转换、辅助，可以按自动化系统功能任务需求，选用适当功能单元的仪表灵活地组建自动化系统，使工业自动化系统的构建变得更简便、更灵活。 单元组合仪表采用统一的信号标准4-20mAD.C电流或1-5VD.C电压，供电采用24VD.C电源标准，这种信号制式与当今大部份自动化设备兼容 4.2.1 现场设备 （1）传感-变送器：基本任务是实现对信息检测并将其转化为另一物理信号，以便传输、处理与应用。 （2）执行机构：接受控制器、操作器送来的信号，在信号的驱动下产生相应动作，改变或调整相关参数或运行状态，对设备、过程施加控制作用。如能改变管道流量的调节阀、电磁阀，控制设备转速与位移的伺服与步进电机及相应的电机驱动器等。广义来讲，常规交流与直流电动机及变频驱动器也可视为动作执行与驱动装置。 4.2.2 控制室设备 （1）控制器（也被称为调节器）：主要任务是接受来自传感-变送器的生产运行状态参数信号，并与设定信号比较，依差值的大小按控制规律产生控制信号，推动执行装置动作，改变相关物理量大小，克服干扰影响，调整设备、过程的运行状态，使生产回复到正常状态。 （2）显示仪表：以指针、数字、图形等形式指示、记录瞬时值或累积量。如图4-13所示，有指针式、数字式、有纸记录与无纸记录仪、图形式显示仪表等。 4.2.3 辅助设备 （1）信号转换器：用以增加信号幅度或功率，或者能实现信号种类的