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自动控制仪表简述

一．自动控制仪表的作用

自动控制是指再没有人直接参与的情况下，利用控制装置（控制器），使

机器、设备或生产过程（被控对象）的某一工作状态或参数（被控量）自动按照

预定的规律运行。

自动控制是可以在检测的基础上，在应用控制仪表（常称为控制器）和执

行器来代替人工操作。自动控制仪表在自动控制系统中的作用是将被控变量的测

量值与给定值相比较，产生一定的偏差，控制仪表根据该偏差进行一定的数学运

算，并将运算结果以一定的信号形式送往执行器，以实现对于被控变量的自动控

制。

二．自动控制仪表的分类及其特点

1.按控制仪表的结构形式分类

（1）基地式控制仪表

⑴原理：基地式控制仪表是将测量、变送、显示及控制等功能集于一身的

一种控制仪表。它的结构比较简单，常用于简单控制系统。

⑵目前流行的仪表：有MOOR公司的XCT340D-B、SMAR公司的LD301和KF系

列。

⑶存在的问题：

①气动基地式仪表(例如KF系列)要比电动基地式仪表的价格贵l倍还要多；

②目前电动基地式仪表还未国产化，尚需进口；

③气动基地式仪表对气源质量要求高。往往由于气源净化不好而不能投入自

动。

⑷发展方向：电动基地式仪表的发展趋势是全部采用现场总线技术，将一些

本属于控制室中控制器的功能下放到现场型仪表中，从而更加拓宽了其使用范

围。不但简化了系统，节约了投资。而且利用现场总线的双向通信功能，可由现

场向控制室发出测量参数、维修预报以及故障诊断等信号，同时，也可在控制室

对电动基地式仪表进行在线组态、设定、维护及调整。

（2）单元组合式仪表

⑴原理：单元组合式仪表把整套仪表按照其功能和使用要求，分成若干独立

作用的单元，个单元之间用统一的标准信号联系，使用时，针对不同的要求，将

个单元以不同的形式组合，可以组成各种各样的自动检测和控制系统。

图1-1用电动单元组合仪表构成的调节系统

⑵单元组合式仪表的分类（按使用的能源来分）

①气动单元组合式仪表：以电作为能源及传送信号的仪表．这种仪表具有响应

快速，易于控制和远距离传送，便于与各种电子装置、计算机等配合，可构成各

种复杂的综合控制系统，发展十分迅速，在生产中被广泛应用。

②电动单元组合式仪表：以压缩空气为能源及传递信号的仪表．其传送距离受到

限制，具有防爆特点，其执行器作用力大、安全可靠。

③自力式仪表：直接作用式仪表这种仪表不需要附加能源，传感器从被测介质中

取得能量，就足以推动执行器动作。

⑶电动单元组合式目前流行的仪表：

①60年代中期生产的以电子管和磁放大器为主要放大元件的DDZ-Ⅰ型仪表；

②70年代初开始生产的以晶体管作为主要放大元件的DDZ-Ⅱ型仪表；

③80年代初开始生产的以线性集成电路为主要放大元件、具有安全火花防爆性

能的DDZ-Ⅲ型仪表。

⑷存在的问题：在信号标准里，从安全防爆、减少损耗、节省能量考虑，信号电

流的满度值都希望选小一些。但太小也有困难，因为对力平衡式仪表，电流小了，

产生的电磁力也小，不易保证这些仪表的精度。此外，在采用活零点的仪表中，

降低满度电流的数值，必然同时降低起点电流的数值。起点电流太小将会给两线

制仪表带来困难，因为它将要求降低整个仪表在零信号时消耗的总电流。而在目

前的元器件水平下，起点电流比4mA再小有时将发生困难。

⑸发展方向：在研制和选用自动化仪表时，必须对其动态特性予以充分的重视，

根据需要，尽量减小仪表的惯性和滞后，使之快速和准确地响应输入量的变化。

2.按控制仪表的信号形式来分

（1）模拟式控制仪表

⑴基本构成：

给定信号比较环节偏差放大器输出信号

测量信号—

反馈环节

图1-2控制器基本构成

⑵目前流行的仪表：DTL—121型和DTL—321型

⑶存在的问题：当系统中出现工况异常的时候，需要从自动切向手动，而且再

切换的瞬间应当保持控制器的输出不变，这个比较难控制。

⑷发展方向：争取真正做到无扰动切换。

（2）数字式控制器

⑴数字式控制器的基本构成：

数字式控制器的