什么是工业自动化仪表?

[拼音]：gongye zidonghua yibiao

[外文]：industrial process measurement and control instrument

工业生产过程中对工艺参数进行检测、显示、记录或控制的仪表，又称工业仪表或（工业）过程检测控制仪表。工艺生产过程的检测是了解和控制工业生产的基本手段，只有在任何时刻都能准确地显示工艺过程的全貌并进行控制，才能保证生产过程不发生事故，以高的生产率，最小的消耗生产出合格的产品。工业仪表能在无人 *** 作的情况下自动地完成测量、记录和控制的工作。此外，利用工业仪表还可实现信息远距离传送和数据处理。

工业仪表最早出现在20世纪30年代，最初只用于化工、石油炼制、热能动力和冶金等连续性的热力生产过程，因此当时称为热工仪表。当时的工业仪表的结构形式主要是机械式或液动式，仪表体积较大，只能实现就地检测、记录和简单的控制。到30年代末和40年代初，出现了气动仪表，并使用了统一的压力信号，遂有了带远程发送器的仪器。它能在远距离外的二次仪表上重现读数，从而能集中在中心控制室进行检测、记录和控制。50年代又出现电动式的动圈式毫伏计、电子电位差计电气机械式调节器和整套的电子管调节仪表。60年代初，中国生产了电子管式的DDZ-Ⅰ型电动单元组合仪表和QDZ-Ⅰ型气动单元组合仪表。60年代中期，中国又研制出晶体管式的DDZ-Ⅱ型电动单元组合仪表，70年代后期研制出集成电路式的DDZ-Ⅲ型电动单元组合仪表。这些组合仪表在安全防爆性、可靠性和信号制、供电方式以及功能品种和结构原理上都有了很大改进。80年代研制成功的组装式电子综合控制装置是一种把仪表和生产过程自动控制系统有机地紧密地结合在一起的综合性成套调节仪表。工业仪表的发展促进工业生产的自动化，已成为工业生产中不可缺少的自动化工具。

工业仪表虽然种类繁多，但都基于平衡原理，包括力平衡、力矩平衡和电平衡等。仪表的感受部分传感器将被测参数（如温度、压力、流量等）经变送器转换成容易放大的测量量(如电压量、电流量和机械量等)，再经过放大部件放大。放大后的量值，一部分传入显示部件，一部分经反馈部件与测量量进行比较，以达到平衡的目的。

工业仪表的种类很多，按被测量生产过程的参数区分有温度测量仪表、压力测量仪表、流量测量仪表、物位测量仪表、机械量测量仪表、流程分析仪器等。工业仪表按其在工业生产过程的功能可分为检测仪表、显示仪表、调节仪表等。检测仪表主要用于检测工业生产过程的参数，如温度、压力、流量、物位和机械量等，有时也带有记录和调节功能。显示仪表将检测仪表的输出信号显示出来以供观察的仪表，与检测仪表、变送器和传感器配套使用，按显示方式不同分为模拟式显示仪表、数字式显示仪表和字符图像显示仪等。调节仪表又称调节器。它的作用是将生产过程中的被测参数与设定参数进行比较，然后按一定调节规律发出调节信号给执行器。调节仪表按调节方式不同分为断续调节器和连续调节器；按结构形式又分为基地式、单元组合式和组装式；按工作能源和介质分为自力式、电动式、气动式和液动式。有的调节仪表也带有检测和显示部分。执行器又称执行机构。它用于接受来自调节仪表的调节信号和调节规律，直接调节工业生产过程的输入、输出量。集中控制装置能对分散参数进行集中检测和控制，按预定的程序进行控制或对被测量进行处理。集中控制装置包括巡回检测装置、顺序控制器和数据处理装置等。图为各种工业仪表在生产自动化过程中的作用。

衡量工业自动化仪表质量的指标主要有误差、精确度、灵敏度、重复性和再现性等。

误差的种类很多， 主要有误差、 绝对误差、相对误差、系统误差、引用误差、基本误差等。

（1）误差：被测变量的被测值与真值的代数差。

（2）绝对误差：测量结果与被测量真值之间的代数差。

（3）相对误差：测量的绝对误差与被测量值之比。

（4）系统误差：在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中出现的一种误差，它的绝对值和符号或者保持不变、或者在条件变化时按某一规律变化。

（5）随机误差：又称偶然误差，在相同条件下多次测量同一被测量值的过程中出现的误差，它的绝对值和符号以不可预计的方式变化。

（6）引用误差：绝对误差与测量（范围）上限值、量程或标度尺长度之比。

（7）基本误差：仪表在规定的参比工作条件下确定的误差。

被测值与真值的一致程度。仪表按精确度高低可分为若干精确度等级，一般用绝对误差与仪表测量范围的百分比表示。例如某一温度测量仪表的测量范围为0～1500℃，其绝对误差为15℃时，精确度为1.0级。工业自动化仪表的精确度系列为0.02，0.05，0.1，0.2，0.5，1.0，1.5，2.5，4.0等。精确度等级数字越小，仪表的精确度越高。

仪表或装置在达到稳态后，输出增量与输入增量之比。

在同一工作条件下对同一输入值按同一方向连续多次测量的输出值间的相互一致程度。

在同一工作条件下，在规定时间（一般为较长时间）内对同一输入值从两个相反方向上重复测量所得到的输出值之间的相互一致程度。

随着工业生产向综合自动化、大规模方向发展，生产的工艺流程日趋复杂，用仪表检测和控制的范围也越来越扩大。工业仪表总的趋势是向多功能方向发展。仪表检测方面的趋势是研制新型的传感器，使传感器集成化、广泛应用新技术，如核磁共振、激光和相关技术等。在仪表调节方面，除一般的比例、积分、微分调节规律外，人们正在研究前馈、大滞后、非线性、相关和计算值调节等技术，以适应多回路自动化系统的需要。此外数字、字符、图象显示技术的发展，使人与计算机的联系更为方便。以微型计算机为核心的综合控制装置正在进一步发展。