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摘要：在现在化工业生产中，压力、温度、流量、液位等参数应用普遍，如何正确的检测和控制这些参数是安全生产、经济运行、自动控制的前提条件，本文将简单介绍自动化仪表的常识和重点阐述基地式调节仪表的结构与工作原理以及自动控制仪表的发展趋势，让广大从事生产的工作人员对基地式调节仪表有个初步的认识和对未来自身专业如何培养奠定方向，从而全面提升工厂运行的安全性、经济性、高效性。
关键词： 自动仪表，基地式 ，工作原理，调节仪表，发展趋势，DCS，PLC
1 引 言
基地式调节仪表（local control device）又称基地式调节器，简称基调仪，是一种安装在测点附近,就地实现自动控制的仪表,所以称作“基地”式，它是利用指示、记录机构的动作带动调节部件发出控制信号的调节仪表。它把检测、指示、记录、程序和调节等部分装在同一壳体内，形成一个整体，一般安装在现场，适用于单参数自动调节系统，基地式调节仪表始于二十世纪三四十年代，从早期的气动信号控制发展到之后的电动信号控制，直至今日的DCS、PLC控制方式的出现，已有大半个世纪了。
2 仪表的基本常识
自动化仪表分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；根据仪表有否引入微处理机（器）又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表。显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多点），其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。
调节仪表可分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。
执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。调节阀根据其结构特噗和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数（等面分比）、抛物线、快开等。
3 基地式调节仪表的工作原理
基地式调节仪表是对生产过程中介质的压力、温度、差压(流量)、液位等工艺参数进行检测和控制的仪表。它由6部分功能组成，如图：
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号。（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
下面我们以气动基地式调节仪表测量压力为例子，简单阐述一下气动基地式调节仪表测量压力的工作原理，首先，测量单元获得的与被测量参数（压力）成比例的位移，通过行程连杆带动测量指针指示测量值。由手操旋钮带动给定指针指示给定值。两指针的位置在差动机构进行比较。当示值不同而存在偏差时，它使偏差连杆在水平方向产生与偏差值成比例的位移。通过反馈杆的拨销推动安装在可绕中心转动的比例度盘上的挡板，使喷嘴板间的间隙变化，引起喷嘴背压的改变。经过放大器放大而成为调节器的输出压力。该压力通入由针阀及弹性气容组成的微分单元，它对输入压力起延缓传递作用。随后，微分单元之输出进入反馈波纹管，由它驱动反馈杆，产生垂直方向的位移，反方向地改变喷嘴挡板的间隙，起到负反馈作用。所以当偏差信号出现的瞬间负反馈作用很弱，故输出值很大，随着负反馈的加强而逐步减小。与此同时，经过微分单元后的压力通过针阀和气容组成的积分单元，加在积分波纹管上，驱动反馈杆产生正反馈作用。只要偏差存在，这种正反馈就继续存在，输出压力的变化就进行下去。就这样，输出压力按比例、积分、微分的调节规律改变。
4基地式调节仪表的特点
（1）综合与集中：基地式仪表把必要的功能部件全集中在一个仪表之内，只需配上调节阀便可构成一个调节系统；
（2）基地式仪表系统结构简单，不需要变送器，使用维护方便、防爆。由于安装在现场，因而测量和输出的管线很短。基地式仪表减少了气动仪表传送带滞后的缺点，有助于调节性能的改善；
（3）基地式仪表的缺点是功能较简单，不便于组成复杂的调节系统，外壳尺寸大，精度稍低。由于不能实现多种参数的集中显示与控制，也在一定程度上限制了基地式仪表的应用范围。
基地式仪表特别适用于中小型企业里数量不多或分散的就地调节系统。在大型企业的某些辅助装置，次要的工艺系统以及单机的局部控制，为了避免集控装置的负担过重，增加系统的可靠性、安全性，也会用到基地式仪表。
5 总结
工业自动化控制仪表从二十世纪三四十年代的基地式调节器开始，经历了气动、电动，单元组合仪表到计算机控制系统(DDC)，直到今日的分散控制系统DCS。其中DCS，以其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点，得到迅速的发展，成为计算机工业控制系统的主流，除此之外，PLC以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高、价格低等优点，与DCS成为了另一种工业控制系统。目前以PLC为基础的DCS发展很快，PLC与DCS相互渗透、相互融合、相互竞争，已成为当前工业控制系统的发展趋势。但是基地式仪表以其独特的特点，还将在我国工业生产中继续发挥作用，所以它仍然是我国工业自动化仪表中不容忽视的一个品种。
参考文献
[1] 中国标准出版社.工业自动化与控制装置卷执行器和调节仪表分册.中国标准出版社. 2005
[2] 李克勤.气动调节仪表(第二版).化学工业出版社. 1999
作者简介：
熊婷婷（1974.10－）本科工学学士女汉江西高安副教授研究方向：热能动力工程；
罗培文（1983.01－）本科工学学士男汉福建龙岩助教研究方向：热能动力工程；
关键词： 自动仪表，基地式 ，工作原理，调节仪表，发展趋势，DCS，PLC
1 引 言
基地式调节仪表（local control device）又称基地式调节器，简称基调仪，是一种安装在测点附近,就地实现自动控制的仪表,所以称作“基地”式，它是利用指示、记录机构的动作带动调节部件发出控制信号的调节仪表。它把检测、指示、记录、程序和调节等部分装在同一壳体内，形成一个整体，一般安装在现场，适用于单参数自动调节系统，基地式调节仪表始于二十世纪三四十年代，从早期的气动信号控制发展到之后的电动信号控制，直至今日的DCS、PLC控制方式的出现，已有大半个世纪了。
2 仪表的基本常识
自动化仪表分类方法很多，根据不同原则可以进行相应的分类。例如按仪表所使用的能源分类，可以分为气动仪表、电动仪表和液动仪表；按仪表组合形式，可以分为基地式仪表、单元组合仪表和综合控制装置；按仪表安装形式，可以分为现场仪表、盘装仪表和架装仪表；根据仪表有否引入微处理机（器）又可分为智能仪表与非智能仪表。根据仪表信号的形式可分为模似仪表和数字仪表。显示仪表根据记录和指示、模拟与数字等功能，又可分为记录仪表和指示仪表、模拟仪表和数显仪表，其中记录仪表又可分为单点记录和多点记录（指示亦可以有单点和多点），其中又有在纸记录或无纸记录，若是有纸记录又分笔录和打印记录。
调节仪表可分为基地式调节仪表和单元组合式调节仪表。由于微处理机引入，又有可编程调节器与固定程序调节器之分。
执行器由执行机构和调节阀两部分组成。执行机构按能源划分有气动执行器、电动执行器和液动执行器，按结构形式可以分为薄膜式、活塞式（气缸式）和长行程执行机构。调节阀根据其结构特噗和流量特性不同进行分类，按结构特点分通常有直通单座、直通双座、三通、角形、隔膜、蝶形、球阀、偏心旋转、套筒（笼式）、阀体分离等，按流量特性分为直线、对数（等面分比）、抛物线、快开等。
3 基地式调节仪表的工作原理
基地式调节仪表是对生产过程中介质的压力、温度、差压(流量)、液位等工艺参数进行检测和控制的仪表。它由6部分功能组成，如图：
（1）测量部分：其作用是把被测参数成比例地变换成测量组件输出轴的转角或测量组件扭管的输出力矩。
（2）指示部分：其作用是把转换成位移后的被测参数，通过四连杆机构放大成测量指针的示值。（3）变送部分：其作用是把测量值(即上述输出轴的转角或输出力矩值)转换成标准的气压信号。（4）给定部分：其作用是设定给定指针的示值。有两种设定方式：通过手操旋钮设定或通过信号接收单元进行气信号设定。
（5）调节部分：其作用是根据测量与给定值的偏差，按所选定的调节规律产生输出信号去控制执行机构。
（6）其它部分：包括仪表箱壳、气路板、构成仪表不同功能的附加机构等。
下面我们以气动基地式调节仪表测量压力为例子，简单阐述一下气动基地式调节仪表测量压力的工作原理，首先，测量单元获得的与被测量参数（压力）成比例的位移，通过行程连杆带动测量指针指示测量值。由手操旋钮带动给定指针指示给定值。两指针的位置在差动机构进行比较。当示值不同而存在偏差时，它使偏差连杆在水平方向产生与偏差值成比例的位移。通过反馈杆的拨销推动安装在可绕中心转动的比例度盘上的挡板，使喷嘴板间的间隙变化，引起喷嘴背压的改变。经过放大器放大而成为调节器的输出压力。该压力通入由针阀及弹性气容组成的微分单元，它对输入压力起延缓传递作用。随后，微分单元之输出进入反馈波纹管，由它驱动反馈杆，产生垂直方向的位移，反方向地改变喷嘴挡板的间隙，起到负反馈作用。所以当偏差信号出现的瞬间负反馈作用很弱，故输出值很大，随着负反馈的加强而逐步减小。与此同时，经过微分单元后的压力通过针阀和气容组成的积分单元，加在积分波纹管上，驱动反馈杆产生正反馈作用。只要偏差存在，这种正反馈就继续存在，输出压力的变化就进行下去。就这样，输出压力按比例、积分、微分的调节规律改变。
4基地式调节仪表的特点
（1）综合与集中：基地式仪表把必要的功能部件全集中在一个仪表之内，只需配上调节阀便可构成一个调节系统；
（2）基地式仪表系统结构简单，不需要变送器，使用维护方便、防爆。由于安装在现场，因而测量和输出的管线很短。基地式仪表减少了气动仪表传送带滞后的缺点，有助于调节性能的改善；
（3）基地式仪表的缺点是功能较简单，不便于组成复杂的调节系统，外壳尺寸大，精度稍低。由于不能实现多种参数的集中显示与控制，也在一定程度上限制了基地式仪表的应用范围。
基地式仪表特别适用于中小型企业里数量不多或分散的就地调节系统。在大型企业的某些辅助装置，次要的工艺系统以及单机的局部控制，为了避免集控装置的负担过重，增加系统的可靠性、安全性，也会用到基地式仪表。
5 总结
工业自动化控制仪表从二十世纪三四十年代的基地式调节器开始，经历了气动、电动，单元组合仪表到计算机控制系统(DDC)，直到今日的分散控制系统DCS。其中DCS，以其高度的可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法、开放的联网能力等优点，得到迅速的发展，成为计算机工业控制系统的主流，除此之外，PLC以其结构紧凑、功能简单、速度快、可靠性高、价格低等优点，与DCS成为了另一种工业控制系统。目前以PLC为基础的DCS发展很快，PLC与DCS相互渗透、相互融合、相互竞争，已成为当前工业控制系统的发展趋势。但是基地式仪表以其独特的特点，还将在我国工业生产中继续发挥作用，所以它仍然是我国工业自动化仪表中不容忽视的一个品种。
参考文献
[1] 中国标准出版社.工业自动化与控制装置卷执行器和调节仪表分册.中国标准出版社. 2005
[2] 李克勤.气动调节仪表(第二版).化学工业出版社. 1999
作者简介：
熊婷婷（1974.10－）本科工学学士女汉江西高安副教授研究方向：热能动力工程；
罗培文（1983.01－）本科工学学士男汉福建龙岩助教研究方向：热能动力工程；