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摘要：自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。本文主要对自动化仪表设计和安装进行简单的分析，对自动化仪表的设计要素等进行详细的解说，并选取热电偶对其安装的特点及注意事项简要说明。
关键词：自动化仪表;设计;安装
自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。
自动化仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能;另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量;还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。
一、自动化仪表的设计
随着智能化、数字化仪器仪表的发展，以及我国改革开放政策的深化，近年来我们引进了大批的国际上高水平的仪器仪表，进口数量也在逐年增加。这不仅对国内测量仪器的设计研制、元器件、生产工艺带来很大的冲击，更是对我国仪器仪表的设计理论和制造方法的巨大震动。
1.可靠性设计。
可靠性理论广泛应用于工程技术的各个领域，其分支——可靠性分析和设计更是在先进的智能式仪器仪表设计中得到重视和应用。我们必须深刻认识到高水平的产品离开高可靠性做保证就是废品。国外先进的智能式仪器仪表，在设计阶段就十分注意可靠性的分析与设计。运用可靠性分配理论，将可靠性指标从系统整机到部件级、元器件级逐级分配，从而使整机的可靠性得到保证。当某一部分的可靠性指标无法满足时，可采用冗金设计方案来实现。从一些可靠性设计的流程图可以看出，仪表设计中一般采用并联冗余法。在高可靠性场合（可靠性R≥0.999）时，尤其是计算机控制系统中，也采用冗余法。
国外智能式仪表不仅注重仪表本身的可靠性设计，并对使用可坏性也要加以设计考虑。一般电子仪器仪表产品的可靠性属于指数分布，而机械加工件多的仪表其可靠性属于正态分布，实际计算起来并不很复杂。我国的仪表设计应对此加以重视，这是产品质量的一个重要关键环节。
2.注重维修性设计。
维修性，不仅包括使用中产品的维修，还包括生产阶段仪器的校准功能、调试功能和维修功能等技术指标，维修住必须在设计阶段加以保证。国外智能仪器仪表，具有较高的维修度，使其使于生产调试和维修，包括在设计中实施于自动检测系统。这样设计的产品给用户在测量和使用过程中提供了极大的方便性。
3.先进的设计手段和方法。
国外智能仪器仪表的设计，广泛使用现代化的设计手段，如逻辑分析仪、计算机辅助设计系统等，这样可使设计调试效率提高几十倍甚至数百倍。因此我国仪器仪表行业要重视和执行CAD/CAM的应用工作。
4.产品系列化和通用化。
国外的仪器仪表制造厂家，其产品系列化工作做得很好。几乎每一种类型产品，都先后推出系列产品。有简单到复杂的功能型系列;有低到高的量程范围型系列;有仪表附件、接口等不同的附件系列等。这样会给用户带来巨大的吸引力，而带来的效益也十分可观。
先进的智能式仪器仪表，其通用性都很强。这突出反映在绝大多数产品都有通用接口系统，可以很方便地将系统互联并与计算机组建成自动测试系统。这样就使得仪器与仪表的用途和使用范围大大地扩展了。
5.同步发展自动测试系统。
新型仪器仪表大多是基于微处理机（μP）化的智能式设计。这样，人工调试非常困难，有时是不可能的。因此，自动测试系统（ATS）就要随着仪器仪表的发展而同步研制。有了ATS的强大的技术支持，才能使精心设计的智能式仪表的大量生产得到可靠保证。国外大的仪器和计算机制造厂家，无一例外的都配备有高水平的自动检测、自动校准和在线维修技术的功能和系统。
6.完善的配套服务设施。
智能仪表都配有详细的使用说明，给出许多实用的操作使用程序，并附有各种可选择的、用于扩大应用范围的附件。这些附件的设计都要同主机设计进行一体化考虑，对仪表的易损件和定期更换件都配套供应，使用户感到十分方便。这种“软科学”发展了，仪器仪表硬件电路的智能化水平就能迅速提高。这方面英国厂家是一个很好的例证。英国的集成电路工业较薄弱，但仪表工业却很先进。这主要在于用现代化的设计思想和方案来组织设计用进口元器件所构成的仪表。我国仪器仪表工业的现代化，应首先是仪器仪表设计的现代化和智能化。只有这样才会进入一个良性循环，使仪器仪表的设计和生产立足国产化，推动我国仪器仪表的迅速发展。
二、自动化仪表的安装
仪表按工作领域不同可分为两类。
电工仪表;如、电压电流表、功率表、功率因数表、电能表、频率表等。
热工仪表;如、温度测量仪表、压力侧连仪表、流量测量仪表、中量测量仪表、各种物质含量测量仪表、各种分析仪表、各种控制仪表等。
热工仪表按测量方式不同可分为两类：非电量测量、（即不用电信号进行测量的方式，如压力表、温度计等）;非电量的电测量、（即把物理状态通过传感器转换成电信号进行测量的 方式。如压力数显仪、温度数显仪等。）传感器的种类很多、分类方式也很多，压电式有源传感器：即能根据被测量的变化而产生变化的电流或电压，如热电偶和轴震动等。物理量无源传感器：即能根据被测量的变化而自身的物理量（电阻、电容磁场）发生变化，压力、差压变送器和远传压力计等。 热电偶是有两种不同的、特殊材质的金属导体结合成回路组成，这两根导体结合以后，结合点（称之为热端）与接线端之间（称之为冷端）有温差时、两导体上就会产生感应电势，电势的大小随感温点温度的变化成正比而变化，所以称他为热电势。
1.偶的选型。
根据偶所工作和被测的环境、温度来选择热电偶。
根据被测环境来选择偶丝的材质和保护管的材质，
根据外部环境来选择结构和按装方式，比如、是不是需要防水、防溅、隔爆（根据环境来选择隔爆等级），还有偶的固定方式、是阀兰连接还是螺纹连接或无连接方式。偶直径的选择要根据环境的震动性和对于偶的氧化程度 、还有偶的热惰性来选择。偶的精度等级要根据工况来选择。注意、在震动大的地方要用凯装热电偶，宜延长使用寿命。如热电联产的汽机的循环水管道，现在全坏过了，以后我们要注意。
2.偶长度的选择。
如果是在管道上垂直安装偶的插入深度（我们称他为小L）为保护管或连接头的尺寸+管道的半径，如果要倾斜45度安装，其插入深度应为直形连接头的尺寸+0.7被的管道外径，也就是热电偶要将其感温点插入到被测管的中心，侧温元件感温点：1）热电偶的感温点是器热接点，2）热电阻是其电阻棒的中心，电阻棒的长度（铂电阻为30-80mm，铜电阻为64mm，双金属温度计是距前端50mm）。如果条件不允许的话，偶的插入深度应大于偶直径的8—10倍。双金属温度计其保护管长度不大于300mm时，插入深度不小于70mm，如果大于300mm时，其插入深度不小于100mm。偶的总长度（我们称他为大L）要保证其接线盒的温度不超过100℃。
3.偶的安装。
选择按装地点是要避开高温区和危险区，要选择便于按装和检修的地方。在管道上安装时除了偶的感温点要插到管中心以外，还要注意液体的管道，在测量水平的液体管道的温度时要尽量向下取点，避免有气体的存在。在测量高温高压的气体和液体时（如蒸汽管道和高炉炉体检点），还要加与管道同材质的保护管、壁厚2mm以上、（参考工况压力）。如果被测量管道直径小，安装是要逆向介质流向倾斜装。如果是在其他物体中测量、如炉膛或烟道，那麽他的插入深度应不小于其保护管直径的8—10倍。
安装热电偶时密封一定要做好，螺纹连接的一定要加淬火的铜垫，阀兰按装的要扰紧石棉绳，高温时还要加耐火土，缠绕长度是其保护管长度的1/3。
热电偶的连接，热电偶与显示表连接是要用补偿导线，补偿导线是将热电偶的冷端引道恒温或温度波动范围小的地方，实计上是将冷端延长，补偿导线的热电性能在0—100℃时、与其使用的热电偶的材质的特性是相同的。由于在测温比较低的冬季测量的数据一直很稳定，所以我们判断热电偶的接线盒的温度不能过高，要在常温的环境中是最准确的。前面我们讲的热电势是靠热电偶冷端和热端的温差产生的，那现在电偶的冷端和热端相距很远、冷端的温度未知，在正常测量时，冷端的温度在零摄氏度时，冷端和热端的测量值才是实际值，所以我们要消除由于冷端温度影响而产生误差。这误差消除的方法很多，我们通常采用冷端补偿法（即内部补偿），原理是用感温元件测量出冷端的实际温度，然后与冷热端的测量值相加，这时的结果才是实际测量值。也就是人为地在显示值上加以修改，在显示表和PLC内部有测温元件还有设置冷端补偿的参数。
参考文献：
[1]罗灿. 智能仪表设计专家系统推理机制的研究[D].浙江大学，2006.
[2]仪器仪表设计的现代化和智能化[J].地质装备，2003，02：29.
[3]陈志远. 浅谈化工自动化仪表施工与设计[J].化工管理，2013，20：234.
[4]杜艳玲，薛微.自动化仪表专业安装工程施工技术管理[J]. 科学中国人，2015，11：6.
[5]王振宇.自动化仪表的安装调试及实践分析[J]. 电子制作，2014，02：222.
关键词：自动化仪表;设计;安装
自动化仪表，是由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。
自动化仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。仪器仪表能改善、扩展或补充人的官能。人们用感觉器官去视、听、尝、摸外部事物，而显微镜、望远镜、声级计、酸度计、高温计等仪器仪表，可以改善和扩展人的这些官能;另外，有些仪器仪表如磁强计、射线计数计等可感受和测量到人的感觉器官所不能感受到的物理量;还有些仪器仪表可以超过人的能力去记录、计算和计数，如高速照相机、计算机等。
一、自动化仪表的设计
随着智能化、数字化仪器仪表的发展，以及我国改革开放政策的深化，近年来我们引进了大批的国际上高水平的仪器仪表，进口数量也在逐年增加。这不仅对国内测量仪器的设计研制、元器件、生产工艺带来很大的冲击，更是对我国仪器仪表的设计理论和制造方法的巨大震动。
1.可靠性设计。
可靠性理论广泛应用于工程技术的各个领域，其分支——可靠性分析和设计更是在先进的智能式仪器仪表设计中得到重视和应用。我们必须深刻认识到高水平的产品离开高可靠性做保证就是废品。国外先进的智能式仪器仪表，在设计阶段就十分注意可靠性的分析与设计。运用可靠性分配理论，将可靠性指标从系统整机到部件级、元器件级逐级分配，从而使整机的可靠性得到保证。当某一部分的可靠性指标无法满足时，可采用冗金设计方案来实现。从一些可靠性设计的流程图可以看出，仪表设计中一般采用并联冗余法。在高可靠性场合（可靠性R≥0.999）时，尤其是计算机控制系统中，也采用冗余法。
国外智能式仪表不仅注重仪表本身的可靠性设计，并对使用可坏性也要加以设计考虑。一般电子仪器仪表产品的可靠性属于指数分布，而机械加工件多的仪表其可靠性属于正态分布，实际计算起来并不很复杂。我国的仪表设计应对此加以重视，这是产品质量的一个重要关键环节。
2.注重维修性设计。
维修性，不仅包括使用中产品的维修，还包括生产阶段仪器的校准功能、调试功能和维修功能等技术指标，维修住必须在设计阶段加以保证。国外智能仪器仪表，具有较高的维修度，使其使于生产调试和维修，包括在设计中实施于自动检测系统。这样设计的产品给用户在测量和使用过程中提供了极大的方便性。
3.先进的设计手段和方法。
国外智能仪器仪表的设计，广泛使用现代化的设计手段，如逻辑分析仪、计算机辅助设计系统等，这样可使设计调试效率提高几十倍甚至数百倍。因此我国仪器仪表行业要重视和执行CAD/CAM的应用工作。
4.产品系列化和通用化。
国外的仪器仪表制造厂家，其产品系列化工作做得很好。几乎每一种类型产品，都先后推出系列产品。有简单到复杂的功能型系列;有低到高的量程范围型系列;有仪表附件、接口等不同的附件系列等。这样会给用户带来巨大的吸引力，而带来的效益也十分可观。
先进的智能式仪器仪表，其通用性都很强。这突出反映在绝大多数产品都有通用接口系统，可以很方便地将系统互联并与计算机组建成自动测试系统。这样就使得仪器与仪表的用途和使用范围大大地扩展了。
5.同步发展自动测试系统。
新型仪器仪表大多是基于微处理机（μP）化的智能式设计。这样，人工调试非常困难，有时是不可能的。因此，自动测试系统（ATS）就要随着仪器仪表的发展而同步研制。有了ATS的强大的技术支持，才能使精心设计的智能式仪表的大量生产得到可靠保证。国外大的仪器和计算机制造厂家，无一例外的都配备有高水平的自动检测、自动校准和在线维修技术的功能和系统。
6.完善的配套服务设施。
智能仪表都配有详细的使用说明，给出许多实用的操作使用程序，并附有各种可选择的、用于扩大应用范围的附件。这些附件的设计都要同主机设计进行一体化考虑，对仪表的易损件和定期更换件都配套供应，使用户感到十分方便。这种“软科学”发展了，仪器仪表硬件电路的智能化水平就能迅速提高。这方面英国厂家是一个很好的例证。英国的集成电路工业较薄弱，但仪表工业却很先进。这主要在于用现代化的设计思想和方案来组织设计用进口元器件所构成的仪表。我国仪器仪表工业的现代化，应首先是仪器仪表设计的现代化和智能化。只有这样才会进入一个良性循环，使仪器仪表的设计和生产立足国产化，推动我国仪器仪表的迅速发展。
二、自动化仪表的安装
仪表按工作领域不同可分为两类。
电工仪表;如、电压电流表、功率表、功率因数表、电能表、频率表等。
热工仪表;如、温度测量仪表、压力侧连仪表、流量测量仪表、中量测量仪表、各种物质含量测量仪表、各种分析仪表、各种控制仪表等。
热工仪表按测量方式不同可分为两类：非电量测量、（即不用电信号进行测量的方式，如压力表、温度计等）;非电量的电测量、（即把物理状态通过传感器转换成电信号进行测量的 方式。如压力数显仪、温度数显仪等。）传感器的种类很多、分类方式也很多，压电式有源传感器：即能根据被测量的变化而产生变化的电流或电压，如热电偶和轴震动等。物理量无源传感器：即能根据被测量的变化而自身的物理量（电阻、电容磁场）发生变化，压力、差压变送器和远传压力计等。 热电偶是有两种不同的、特殊材质的金属导体结合成回路组成，这两根导体结合以后，结合点（称之为热端）与接线端之间（称之为冷端）有温差时、两导体上就会产生感应电势，电势的大小随感温点温度的变化成正比而变化，所以称他为热电势。
1.偶的选型。
根据偶所工作和被测的环境、温度来选择热电偶。
根据被测环境来选择偶丝的材质和保护管的材质，
根据外部环境来选择结构和按装方式，比如、是不是需要防水、防溅、隔爆（根据环境来选择隔爆等级），还有偶的固定方式、是阀兰连接还是螺纹连接或无连接方式。偶直径的选择要根据环境的震动性和对于偶的氧化程度 、还有偶的热惰性来选择。偶的精度等级要根据工况来选择。注意、在震动大的地方要用凯装热电偶，宜延长使用寿命。如热电联产的汽机的循环水管道，现在全坏过了，以后我们要注意。
2.偶长度的选择。
如果是在管道上垂直安装偶的插入深度（我们称他为小L）为保护管或连接头的尺寸+管道的半径，如果要倾斜45度安装，其插入深度应为直形连接头的尺寸+0.7被的管道外径，也就是热电偶要将其感温点插入到被测管的中心，侧温元件感温点：1）热电偶的感温点是器热接点，2）热电阻是其电阻棒的中心，电阻棒的长度（铂电阻为30-80mm，铜电阻为64mm，双金属温度计是距前端50mm）。如果条件不允许的话，偶的插入深度应大于偶直径的8—10倍。双金属温度计其保护管长度不大于300mm时，插入深度不小于70mm，如果大于300mm时，其插入深度不小于100mm。偶的总长度（我们称他为大L）要保证其接线盒的温度不超过100℃。
3.偶的安装。
选择按装地点是要避开高温区和危险区，要选择便于按装和检修的地方。在管道上安装时除了偶的感温点要插到管中心以外，还要注意液体的管道，在测量水平的液体管道的温度时要尽量向下取点，避免有气体的存在。在测量高温高压的气体和液体时（如蒸汽管道和高炉炉体检点），还要加与管道同材质的保护管、壁厚2mm以上、（参考工况压力）。如果被测量管道直径小，安装是要逆向介质流向倾斜装。如果是在其他物体中测量、如炉膛或烟道，那麽他的插入深度应不小于其保护管直径的8—10倍。
安装热电偶时密封一定要做好，螺纹连接的一定要加淬火的铜垫，阀兰按装的要扰紧石棉绳，高温时还要加耐火土，缠绕长度是其保护管长度的1/3。
热电偶的连接，热电偶与显示表连接是要用补偿导线，补偿导线是将热电偶的冷端引道恒温或温度波动范围小的地方，实计上是将冷端延长，补偿导线的热电性能在0—100℃时、与其使用的热电偶的材质的特性是相同的。由于在测温比较低的冬季测量的数据一直很稳定，所以我们判断热电偶的接线盒的温度不能过高，要在常温的环境中是最准确的。前面我们讲的热电势是靠热电偶冷端和热端的温差产生的，那现在电偶的冷端和热端相距很远、冷端的温度未知，在正常测量时，冷端的温度在零摄氏度时，冷端和热端的测量值才是实际值，所以我们要消除由于冷端温度影响而产生误差。这误差消除的方法很多，我们通常采用冷端补偿法（即内部补偿），原理是用感温元件测量出冷端的实际温度，然后与冷热端的测量值相加，这时的结果才是实际测量值。也就是人为地在显示值上加以修改，在显示表和PLC内部有测温元件还有设置冷端补偿的参数。
参考文献：
[1]罗灿. 智能仪表设计专家系统推理机制的研究[D].浙江大学，2006.
[2]仪器仪表设计的现代化和智能化[J].地质装备，2003，02：29.
[3]陈志远. 浅谈化工自动化仪表施工与设计[J].化工管理，2013，20：234.
[4]杜艳玲，薛微.自动化仪表专业安装工程施工技术管理[J]. 科学中国人，2015，11：6.
[5]王振宇.自动化仪表的安装调试及实践分析[J]. 电子制作，2014，02：222.