电动单元组合仪表

机电仪器

电动单元组合仪表是由变送、转换、计算、显示、给定、调节、辅助、执行等8类单元组成的设备。

简介

由若干种具有独立功能的标准单元组成的一套电动调节仪表。汉语拼音缩写为DDZ。标准单元是按仪表在自动检测系统和自动调节系统中的作用划分的，各单元间使用统一标准的直流电流(或电压)信号。根据生产工艺要求，这些单元可组成不同复杂程度的自动检测系统和自动调节系统。用集成电路作基本元件的电动单元组合仪表采用直流低电压24伏集中供电，并与备用蓄电池构成无停电装置，能保证仪表的可靠性和安全性。现场仪表用直流4～20毫安,控制室仪表用直流1～5伏作为统一信号。它是电流传输、电压并联接收的信息系统。电动单元组合仪表广泛应用于石油、化工、冶金、电力、轻工等工业部门，用于单参数、串级和多参数等自动调节。在电子技术的不同发展阶段，电动单元组合仪表又有不同的型式。中国在60年代前后研制的电动单元组合仪表采用电子管和磁放大器为主要放大元件，称为DDZ-Ⅰ型仪表。60年代采用晶体管作为主要放大元件,称为DDZ-Ⅱ型仪表。70年代逐渐采用集成电路，称为DDZ-Ⅲ型仪表.整套仪表的功能大大扩大，性能显著提高。

电动单元组合仪表主要由变送、转换、计算、显示、给定、调节、辅助、执行等8类单元组成（见图）。

组成

①变送单元又称变送器（见传感器）。它将各种被测参数(自动调节系统中的被调参数)变换为统一标准信号，供指示、记录或调节之用。变送单元主要有压力变送器、差压变送器、流量变送器、温度变送器、温差变送器、液位变送器等。变送单元按原理分为两种类型。一种是结构型，运用力平衡原理（见气动单元组合仪表、力平衡式传感器）。测量元件膜片、膜盒或波纹管等将被测参数转换为力，通过矢量机构与电磁反馈力平衡。变送器将测量值变换为标准电流信号（4～20毫安、直流）输出。另一种是物性型，利用元器件的物理性能变化来测量参数。例如用扩散硅片制成测量元件，直接将压力或差压信号变换成电信号。用这种新器件制成的仪表结构简单，精度高，稳定性好。变送器一般安装在被测或被控对象附近，要求环境适应性好、密封、防潮、防腐蚀、耐振动。有防爆要求时可采用防爆型变送器。

②转换单元电动单元组合仪表与其他系列仪表之间联系的桥梁。它将各种检测仪表或其他系列仪表的输出信号转换为标准信号（4～20毫安、直流）。转换单元包括直流毫伏转换器、频率转换器、阻抗转换器和气电转换器。

③计算单元对几个标准的信号进行加、减、乘、除、开方、平方等运算，适用于多参数综合调节，根据温度、压力对流量信号进行校正计算,如加减器可对4个统一信号进行加减运算。

④显示单元指示、记录和累积计算被测参数，供操作人员操作、监视调节系统之用。

⑤给定单元分为比值给定器和报警给定器，分别用于比值调节系统和声光报警。

⑥调节单元比较被调量信号与给定信号，按一定调节规律(如比例、积分和微分等)计算偏差值，然后输出一个调节信号给执行器，实现系统的自动调节。调节单元按调节功能区分有PID调节器、前馈调节器、非线性调节器等。调节器由控制部分和指示部分组成。控制部分包括输入电路、比例微分电路、比例积分电路、输出电路、手操作电路等。指示部分包括测量信号指示电路和给定信号指示电路。仪表面板分为全刻度指示和偏差刻度指示两种。DDZ-Ⅲ型的调节单元除具有PID调节器功能外，还有各种间歇调节器、自选调节器、前馈调节器和非线性调节器等功能。还有同计算机连用的调节器，是一种较完善的模拟调节器，能充分满足各种生产工艺过程控制和调节的需要。

⑦辅助单元在调节系统中起配合作用，使调节系统的组成更为灵活。其中，信号选择器可在两个或三个信号中选出最大或最小的信号作为输出；信号限幅器用来限制信号的变化幅度不超过某一生产工艺的极限要求，当输入信号变化幅度超过限幅范围时，其输出信号就保持在限幅值上；安全栅分为检测端和操作端两种安全栅，其作用是可靠地进行电路隔离，防止偶然从电源侧窜入的高电压混入信号电路，同时通过电流和电压双重限制能量电路，把进入危险现场的电流和电压限制在安全值以下，使电路可能产生的电火花也限制在爆炸气体的点火能量以下。

⑧执行单元将调节单元送来的信号转换成机械位移，操纵阀门等执行元件，以实现自动调节。执行单元主要分为两类：一类是以电机为动力的位置伺服机构（如直行程执行器），另一类是电气阀门定位器。它们将调节单元的信号转换成阀门的位置变化，使阀门开大或关小，因而直接或间接改变被调量，如改变管道中燃油流量或煤气流量。

参考书目

施仁等编：<工业自动化仪表与过程控制>，电子工业出版社，北京，1984。

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