過程控制儀表實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書

1、化工過程控制儀表實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書廣東石油化工學(xué)院自動(dòng)化與儀表教研室伍林2013年 6 月過程控制儀表是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化必不可少的工具。而過程控制儀表這門 課程是自動(dòng)化專業(yè)的必修專業(yè)課之一， 為了配合課堂教學(xué)，根據(jù)專業(yè)教學(xué)大綱要 求，開設(shè)了過程控制儀表實(shí)訓(xùn)課。為使實(shí)訓(xùn)課能順利進(jìn)行，編寫了過程控制儀表 實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書。通過實(shí)訓(xùn)，可以讓學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際，加深對理論知識的理解和掌 握，從而進(jìn)一步認(rèn)識過程控制儀表的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。通過實(shí)訓(xùn)，學(xué)生還能掌握實(shí)驗(yàn)儀器的正確使用和操作方法， 學(xué)會主要儀表的調(diào)校及測試方法，培養(yǎng)實(shí) 際動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識。實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)書中包含多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目都包括：實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)內(nèi)

2、 容、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器、實(shí)驗(yàn)原理、注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)步驟、思考題等內(nèi)容。學(xué)生實(shí)驗(yàn)守則1、上實(shí)驗(yàn)課前，學(xué)生應(yīng)做好實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)。著重領(lǐng)會實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁?。掌握?shí)驗(yàn)原 理、步驟和方法。2、遵守實(shí)驗(yàn)室各項(xiàng)規(guī)章制度，服從實(shí)驗(yàn)室工作人員的指揮。文明實(shí)驗(yàn)，不能穿 拖鞋進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室，不準(zhǔn)亂扔雜物，不準(zhǔn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)嬉戲、喧嘩。3、嚴(yán)格遵守儀器設(shè)備的操作規(guī)程。獨(dú)立思考細(xì)心觀察、如實(shí)記錄，對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。4、鼓勵(lì)學(xué)生自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，使用前必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員的同意方可進(jìn)行。5、對實(shí)驗(yàn)室的公共財(cái)物要愛護(hù)，厲行節(jié)約，不準(zhǔn)損壞和帶出實(shí)驗(yàn)室，違者要追 究責(zé)任。6實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，學(xué)生必須整理好所用的實(shí)驗(yàn)器材并填寫儀器使用記錄

3、，經(jīng) 過實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員簽字后，方可離開實(shí)驗(yàn)室，并獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。操作規(guī)程1、熟悉各種控制儀表和設(shè)備，懂得各種儀器的用途及各自的操作方 法。2、外觀檢查，有接線時(shí)要注意電源極性，最好預(yù)熱半小時(shí)。3、在實(shí)驗(yàn)時(shí)，要看清楚和注意相關(guān)儀表的輸入范圍，不允許超過其 范圍，否則可能會損壞儀表設(shè)備。4、使用螺絲刀進(jìn)行儀表的零位、終點(diǎn)調(diào)整時(shí)，用力要均勻，不可強(qiáng) 扭，防止損害元件。目錄實(shí)驗(yàn)一 儀表基本認(rèn)識 1.實(shí)驗(yàn)二 壓力表的校驗(yàn) 2.實(shí)驗(yàn)三流量檢測儀表的校驗(yàn) 5.實(shí)驗(yàn)四液位檢測、壓力變送器調(diào)校 7.實(shí)驗(yàn)五控制閥特性測試及拆裝實(shí)驗(yàn) 1.0實(shí)驗(yàn)六模擬控制器認(rèn)識及調(diào)校 1.2實(shí)驗(yàn)七數(shù)字控制器認(rèn)識及調(diào)校 1.6實(shí)驗(yàn)八熱

4、電偶的校驗(yàn) 1.7.附一： PCTI 型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介 1.9附二：Al系列儀表參數(shù)功能表及操作簡介 21實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 2.4.實(shí)驗(yàn)一 儀表基本認(rèn)識一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?認(rèn)識相關(guān)過程控制儀表。2掌握常用過程控制儀表的性能。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容參觀各相關(guān)實(shí)驗(yàn)室，將實(shí)際過程控制儀表與理論學(xué)習(xí)聯(lián)系起來。三、思考題1 你都見到了那些儀表？簡單說明相應(yīng)原理、結(jié)構(gòu)及性能特點(diǎn)。2. 數(shù)字控制器、川型控制器和n控制器有什么相同與不同？29實(shí)驗(yàn)二壓力表的校驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉彈簧管壓力表的結(jié)構(gòu)及工作原理。2了解活塞式壓力計(jì)的結(jié)構(gòu)，掌握利用活塞式壓力計(jì)校驗(yàn)彈簧壓力表的方法。3 掌握確定儀表精度的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1通過實(shí)物

5、掌握彈簧管壓力表的具體結(jié)構(gòu)及其組成。2. 實(shí)際操作，掌握活塞式壓力計(jì)的使用方法。3. 利用活塞式壓力計(jì)對彈簧管壓力表進(jìn)行校驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1 .活塞式壓力計(jì)1臺2彈簧管壓力表1臺四、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置連接如圖 2-1所示。圖2-1壓力表校驗(yàn)裝置連接圖活塞式壓力計(jì)作為壓力發(fā)生器，同時(shí)利用其砝碼標(biāo)示作為標(biāo)準(zhǔn)壓力（也可安裝標(biāo)準(zhǔn)壓力表進(jìn)行顯示）。通過活塞式壓力計(jì)逐點(diǎn)給被校壓力表提供壓力，將對應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行記錄，對記錄數(shù)據(jù)計(jì)算分析，完成壓力表的校驗(yàn)。五、注意事項(xiàng)1. 下行校驗(yàn)時(shí)應(yīng)先降壓，后減砝碼，以避免油噴出來。2. 加砝碼時(shí)必須先用手托住砝碼底盤，后將砝碼輕輕放好，不可撞擊砝碼和底盤。以免 損壞活塞。3.

6、 活塞式壓力計(jì)上的各閥均為針形閥，關(guān)閉時(shí)不宜用力過度，以免損壞閥門。4. 活塞式壓力計(jì)應(yīng)處于水平位置，不可隨意移動(dòng)。六、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員講解本實(shí)驗(yàn)的基本要求、操作和注意事項(xiàng)。2實(shí)驗(yàn)步驟(1) 熟悉裝置，了解裝置及壓力表結(jié)構(gòu)及各部分作用。(2) 檢查活塞式壓力計(jì)開關(guān)閥為正確位置。(3) 擰開進(jìn)油閥，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，將傳遞油抽到壓力泵內(nèi)，關(guān)閉進(jìn)油閥。(4) 根據(jù)被校壓力表量程，確定校驗(yàn)點(diǎn)(全量程內(nèi)均勻取57點(diǎn))。(5) 正行程校驗(yàn)：根據(jù)確定校驗(yàn)點(diǎn)壓力值，確定砝碼重量并放入砝碼。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，至使砝碼底盤升離活塞到標(biāo)識位置(大約一厘米)，然后輕輕旋轉(zhuǎn)砝碼。便可進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。依法從

7、小到大完成各校驗(yàn)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)記錄。(6 )反行程校驗(yàn)：由大到小按(5)過程校驗(yàn)各確定點(diǎn)并數(shù)據(jù)記錄。(7)誤差計(jì)算公式絕對誤差=被校表示值-標(biāo)準(zhǔn)表示值絕對變差 =對應(yīng)點(diǎn)上行程示值對應(yīng)點(diǎn)下行程示值最大絕對誤差相對百分誤差= X10 0%量程最大絕對變差變差= X10 0%量程3數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)壓力（MPa）上行程輸出壓力 （MPa）上行絕對誤差（MPa）下行程輸出壓力（MPa）下行絕對誤差（MPa）絕對變差（MPa）基本誤差（）變差（）結(jié)論七、思考題1. 壓力表所測壓力是什么壓力？環(huán)境大氣壓對壓力表檢測是否有影響？為什么?2. 試分析彈簧管壓力表存在變差的原因？實(shí)驗(yàn)三 流量檢測儀表的校驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)

8、目的1. 熟悉流量儀表的種類、型號、結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn)。2. 熟悉流量檢測裝置的結(jié)構(gòu)及使用要求。3. 掌握流量儀表的校驗(yàn)方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 通過實(shí)物了解各類流量儀表的組成、特點(diǎn)、安裝、使用要求等相關(guān)內(nèi)容。2. 利用流量檢測裝置對流量儀表進(jìn)行校驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1 流量管道1套2. 電磁流量計(jì)1臺3. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)1臺四、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置連接如圖 3-1所示。圖3-1流量校驗(yàn)裝置連接圖流量檢測裝置產(chǎn)生對應(yīng)流量， 采用比較的方法，用標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)對被校流量儀表進(jìn)行校驗(yàn), 將對應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對記錄數(shù)據(jù)計(jì)算分析，完成流量儀表的校驗(yàn)。五、注意事項(xiàng)1. 轉(zhuǎn)子流量計(jì)使用中，閥門開關(guān)操作應(yīng)緩慢進(jìn)行，以免流

9、速變化過快損壞轉(zhuǎn)子與錐形管。2. 開通及切斷潛水泵電源前，先通過流量控制閥切斷轉(zhuǎn)子流量計(jì)流量通道。切斷潛水 泵電源后，打開流量控制閥，讓水倒流。六、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1 由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員講解本實(shí)驗(yàn)的基本要求、操作和注意事項(xiàng)。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1) 熟悉裝置流程及相應(yīng)流量儀表，了解各環(huán)節(jié)組成及安裝。(2) 檢查水箱水位，保持大約2/3高度。(3) 檢查電磁流量計(jì)單位，應(yīng)與被校儀表一致。(4) 在流量控制閥切斷，其他閥全開情況下接通潛水泵電源，開啟流量裝置。(5) 根據(jù)轉(zhuǎn)子流量計(jì)量程確定校驗(yàn)點(diǎn)。(6) 先緩慢開啟流量控制閥，關(guān)小旁路閥，使轉(zhuǎn)子穩(wěn)定在校驗(yàn)點(diǎn)流量位置(7) 正行程校驗(yàn)：調(diào)整流量控制閥，從小到

10、大對各校驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行測試。(8) 反行程校驗(yàn)：調(diào)整流量控制閥，從大到小對各校驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行測試。3數(shù)據(jù)記錄及處理標(biāo)準(zhǔn)流量()上仃程被校流量上行絕對誤差下仃程被校流量下行絕對誤差絕對變差基本誤差()變差()結(jié)論七、思考題1流量控制閥作用是什么？為何潛水泵電源接通與切斷前要先關(guān)閉流量控制閥?2轉(zhuǎn)子流量計(jì)安裝有什么基本要求？實(shí)驗(yàn)四 液位檢測、壓力變送器調(diào)校一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉靜壓式液位計(jì)結(jié)構(gòu)。明確壓力變送器的作用，鞏固和加深對壓力變送器特性的 理解。2. 通過實(shí)驗(yàn)，掌握壓力變送器的零點(diǎn)、量程的調(diào)整方法，零點(diǎn)遷移方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 調(diào)整壓力變送器零點(diǎn)及量程。2. 校驗(yàn)液位計(jì)精度。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1. 壓

11、力變送器2. 電流表3. 直流穩(wěn)壓電源（24V）4. 水泵5. 變頻器6. 水箱四、實(shí)驗(yàn)原理1、壓力變送器的主要技術(shù)指標(biāo)：Z4V詞節(jié)番測量范圍0 6Kpa輸出電流4 20mA負(fù)載能力250300Q工作電源24( 1 5%V DC2、壓力變送器測試框圖如下所示圖4-1壓力變送器接線原理圖五、注意事項(xiàng)1. 本實(shí)驗(yàn)采用的壓力變送器是兩線制儀表， 應(yīng)串入 24伏直流電源。 接線時(shí)， 注意電源極性。接線完畢后，應(yīng)檢查接線是否正確，并請指導(dǎo)教師確認(rèn)無誤后， 方能通電。2. 沒通電、不加壓；先卸壓、再斷電。3. 進(jìn)行量程調(diào)整時(shí)，應(yīng)注意調(diào)整電位器的調(diào)整方向。4. 小心操作，切勿生扳硬擰，嚴(yán)防損壞儀表。5. 一

12、般儀表應(yīng)通電預(yù)熱 15 分鐘后再進(jìn)行校驗(yàn)，以保證校驗(yàn)的準(zhǔn)確性。六、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1. 壓力變送器的零點(diǎn)及量程調(diào)校。(1) 零點(diǎn)調(diào)整 在水箱沒水時(shí)，觀察輸出電流表的讀數(shù)是否為 4mA如果 不對，則調(diào)整調(diào)零電位器，直至讀數(shù)為 4mA。( 2)滿量程調(diào)整 零點(diǎn)調(diào)好后，給水箱加水，液位增加到水箱滿刻度處。 將液位變送器的輸出接到控制器(控制器中測量范圍上限參數(shù)值設(shè)置為 450)。 根據(jù)實(shí)際刻度與控制器顯示的讀數(shù)之間的差值調(diào)整，直到兩者一致。( 3)滿量程調(diào)整后會影響零點(diǎn)，因此零點(diǎn)、滿量程需反復(fù)多次調(diào)整。直至 滿足要求為止。2. 校驗(yàn)液位計(jì)精度。(1) 根據(jù)液位量程，確定校驗(yàn)點(diǎn)(全量程內(nèi)均勻取 57

13、點(diǎn))。(2) 正行程校驗(yàn)：根據(jù)確定校驗(yàn)點(diǎn)從小到大穩(wěn)定液位，對輸出電流讀取并 記錄。( 3)反行程校驗(yàn)： 由大到小按( 2)過程校驗(yàn)各確定點(diǎn)并數(shù)據(jù)記錄。3 數(shù)據(jù)記錄及處理輸入液位刻度分值（mm）輸出輸出信號標(biāo)準(zhǔn)值Io （ mA）輸出信號實(shí)測值Io （mA）正行程反行程慶差絕對誤差正行程反行程絕對變差基本誤差（%）變差（%）精度等級記錄及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意的問題:（1）實(shí)驗(yàn)前擬好實(shí)驗(yàn)記錄表格，見上表。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)一定等現(xiàn)象穩(wěn)定后再讀數(shù)、記錄。否則因滯后現(xiàn)象會給實(shí)驗(yàn)結(jié) 果帶來較大的誤差。（3）誤差計(jì)算公式絕對誤差厶=Io實(shí)一Io標(biāo)引用誤差=4 / （Io 上- Io 下）X 100%基本誤差=A

14、MAX /（Io 上-Io 下）X 100%變差=| Io 正-Io 反|MAX/ （ Io 上- Io 下）X 100%Io標(biāo)某點(diǎn)輸出信號的標(biāo)準(zhǔn)值，單位 mA。Io實(shí)一一某點(diǎn)輸出信號的實(shí)際值，單位 mA。A max各校驗(yàn)點(diǎn)絕對誤差的最大值，單位mA。Io上-Io下儀表的輸出量程，單位 mA。|Io正-I o 反 |max 各檢驗(yàn)點(diǎn)正反行程實(shí)測值的最大絕對變差，單位mA（4）分析液位計(jì)的靜態(tài)特性，畫出液位計(jì)的輸入 -輸出靜態(tài)特性曲線。實(shí)驗(yàn)五 控制閥特性測試及拆裝實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?通過拆裝掌握控制閥基本結(jié)構(gòu)。2通過測試實(shí)驗(yàn)掌握控制閥特性曲線的測量方法，測量時(shí)應(yīng)注意的問題： 控制閥流量特性的求取

15、方法 。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測試求取控制閥特性曲線。2分析控制閥的流量特性。3對控制閥進(jìn)行拆裝。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器PTC I 型過程控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)原理通過給控制閥輸入電流（420mA）控制，測試閥位反饋電流（420mA ）與通過流量 的關(guān)系。五、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1、實(shí)驗(yàn)裝置的認(rèn)識，了解控制閥的工作原理，作用、及所在的位置， 2運(yùn)行實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)軟件，選擇控制閥特性測試。3點(diǎn)擊指導(dǎo)書按扭 ,閱讀控制閥特性測試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。4.點(diǎn)擊接線圖按扭，按控制閥特性測試實(shí)驗(yàn)接線圖接好實(shí)驗(yàn)線路。5 接通總電源及各儀表電源。6進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面。7在輸入下限時(shí)（可通過置0實(shí)現(xiàn)）狀態(tài)下，逐漸增加輸入信號，開始測試控制閥的正

16、向 流量特性，直至最大，完成控制閥正向特性測試。分別將各對應(yīng)輸入輸出數(shù)據(jù)記錄下表。8在輸入上限限時(shí)（可通過置1實(shí)現(xiàn)）狀態(tài)下，逐漸減少輸入信號，開始測試控制閥的反向流量特性直至最小，完成控制閥反向特性測試。分別將各對應(yīng)輸入輸出數(shù)據(jù)記錄下表。9.可在不同水壓情況下的控制閥特性曲線分另【J進(jìn)行測試。六、數(shù)據(jù)記錄及處理:正向特性測試輸入電流（mA）流量（%）反向特性測試輸入電流（mA）流量（%）要求：1根據(jù)記錄數(shù)據(jù)繪制控制閥特性曲線圖，對曲線進(jìn)行分析和處理， 說明控制閥的特性。2. 詳細(xì)記錄控制閥結(jié)構(gòu)部件。實(shí)驗(yàn)六模擬控制器認(rèn)識及調(diào)校、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉模擬控制器的整體結(jié)構(gòu)，了解各部分的作用。2掌握模擬控制

17、器測量針的校驗(yàn)方法。3 知道模擬控制器的工作方式，學(xué)會進(jìn)行各工作方式之間的無擾動(dòng)切換。4掌握模擬控制器控制參數(shù)比例度、積分時(shí)間的測定方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1熟悉模擬控制器（電川型或 EK ）正、側(cè)面板布置，了解各種開關(guān)的用途及主要部件在 電路板的位置。2.檢查模擬控制器是否正常。3進(jìn)行測量指針的起點(diǎn)、終點(diǎn)、中間刻度校驗(yàn)。4 按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行各控制參數(shù)的測定和校驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1.模擬控制器（電川型或 EK）1臺2.標(biāo)準(zhǔn)電阻箱1個(gè)3.恒流給定器1臺4.標(biāo)準(zhǔn)電流表1臺5.螺絲刀和秒表各16.連接導(dǎo)線若干四、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)接線如圖6-1所示。圖6-1模擬控制器開環(huán)校驗(yàn)接線圖由恒流給定器的輸出作為控制

18、器的測量信號，當(dāng)控制器的給定為某一數(shù)值時(shí)，改變測量信號，產(chǎn)生一個(gè)偏差階躍輸入，此時(shí)，分別測出比例度、積分時(shí)間的實(shí)際值，與控制器上的 刻度值比較，計(jì)算出誤差，最后判斷各參數(shù)是否滿足技術(shù)指標(biāo)要求?？刂茀?shù)的測試原理:比例度e/（emax em町100%u /（U max u min）（2 ）微分時(shí)間T d0tU 02（t）1 （Kd 1）e TD UO1K D時(shí)間常數(shù)：T-Td-KdTd的測定（參看圖5-3）:圖5-3比例微分作用響應(yīng)曲線比例度100%，在階躍信號輸入下，(如 U01變化10% (1.6mA),輸出為U01，當(dāng)K 1輸出從U1開始下降了微分作用的 63.2% ( 0.632U1 )

19、所需要的時(shí)間再乘以K DKd即為TDo(3 )積分時(shí)間TI圖5-4比例積分作用響應(yīng)曲線五、注意事項(xiàng)1 接線完成后需經(jīng)過檢查才能通電。2 使用螺絲刀時(shí)，用力要均勻，防止損害元件。六、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員講解本實(shí)驗(yàn)的基本要求、操作和注意事項(xiàng)。 2 實(shí)驗(yàn)開始(1 )按圖接線，經(jīng)檢查無誤后接通電源，預(yù)熱30分鐘。(2) 測量指示刻度校驗(yàn) 將控制器正面、側(cè)面板上各開關(guān)置于如下位置：工作方式切換開關(guān)：軟手動(dòng)測量/標(biāo)定切換開關(guān)：測量給疋開關(guān)：內(nèi)給正/反作用開關(guān)：正比例度3:最大積分時(shí)間TI最大微分時(shí)間T D關(guān) 起點(diǎn)、終點(diǎn)刻度校驗(yàn)：由恒流給定器從端子、分別輸入4mA、20mA電流信號，測量針應(yīng)分

20、別指示 0%、100%。當(dāng)誤差超過土 1%時(shí)，應(yīng)調(diào)整機(jī)械零點(diǎn)和指示單元的測量指示量程電位器。 中間刻度校驗(yàn)：把測量/標(biāo)定切換開關(guān)置于“標(biāo)定”位置，這時(shí)，測量針和給定針都 應(yīng)指示50%，當(dāng)誤差超過土 1%時(shí)，應(yīng)調(diào)整指示單元中的“標(biāo)定電壓調(diào)整”電位器，此時(shí)， 標(biāo)定電壓為3V。 將整個(gè)范圍分為四等分，按0%、25%、50%、75%、100 %逐點(diǎn)輸入相應(yīng)的電流值，此時(shí)，記錄下相應(yīng)的指針位置 ，為方便讀數(shù)，可以對準(zhǔn)指針0%、25%、50%、75%、100 %的位置，記錄相應(yīng)的輸入電流值，然后計(jì)算出誤差。數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果序號項(xiàng)目刻度值實(shí)際值誤差結(jié)論(3) 控制參數(shù)測試比例度的測試：將控制器側(cè)面板上，測

21、量/標(biāo)定切換開關(guān)置于“測量”位置，其余開 關(guān)位置不變。a. 控制控制器正面板上的給定，使給定指示(12mA ),調(diào)節(jié)軟手動(dòng)手桿使控制器輸出電流b. 將比例刻度盤對準(zhǔn)要測試的點(diǎn)的位置，如 切向“自動(dòng)”，控制器輸出應(yīng)保持 10mA不變, 差信號，此時(shí)，記錄下控制器的輸出電流值。50%，再調(diào)節(jié)恒流給定器使測量指示50%Io 為 10mA。100%的位置，迅速將工作方式切換開關(guān) 用恒流給定迅速加入一個(gè)大小適當(dāng)?shù)妮斎肫玞. 再選擇其它刻度點(diǎn)如：2%、500%進(jìn)行上述操作，記錄下相應(yīng)的輸出電流值，將刻度值和實(shí)際比例度值比較，計(jì)算出誤差。計(jì)算公式如下：實(shí)際比例度：輸入變化量實(shí)際輸出變化量100%刻度實(shí)際誤差

22、=100%25%刻度數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果：序號 項(xiàng)目刻度值（%）實(shí)際值（%）誤差結(jié)論d. 100%比例刻度校驗(yàn)：重復(fù) a、b操作后，用螺絲刀調(diào)節(jié)比例刻度盤，使刻度盤對準(zhǔn) 真正的100%的位置，不是原來的校驗(yàn)位置。如：偏差變化 2mA （假設(shè)測量值增加 2mA）， 調(diào)節(jié)比例刻度盤使控制器的輸出電流也變化2mA （Io變到12mA），此時(shí)的刻度盤位置就是標(biāo)準(zhǔn)的100%刻度。積分時(shí)間的測試將比例刻度盤置于標(biāo)準(zhǔn)的 100%處，其余開關(guān)位置不變。a. 調(diào)節(jié)控制器正面板上的給定，使給定指示50%，再調(diào)節(jié)恒流給定器使測量指示50%（12mA ）,調(diào)節(jié)軟手動(dòng)手桿使控制器輸出電流Io為10mA。b. 將積分刻度盤

23、對準(zhǔn)要測試的點(diǎn)的位置（可將全刻度盤分為 3點(diǎn)），迅速將工作方式切換開關(guān)切向“自動(dòng)”，此時(shí)沒有加入偏差控制器輸出應(yīng)保持10mA不變。用恒流給定迅速加入一個(gè)大小適當(dāng)?shù)妮斎肫钚盘柾羍 （信號不要太大以免超出范圍），同時(shí)啟動(dòng)秒表，當(dāng)輸出Io從10mA變化到（102e）時(shí)，停止記時(shí)。此時(shí)，記錄下秒表的讀數(shù)。c. 再選擇其它刻度點(diǎn)進(jìn)行上述操作，將記錄下來的秒表讀數(shù)與刻度值比較，計(jì)算出誤 差。計(jì)算公式如下：T 秒表 T刻度誤差 100%25%T刻度數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果：序號 項(xiàng)目刻度值 （秒）秒表讀數(shù)（秒）誤差結(jié)論七、思考題1控制器實(shí)現(xiàn)無平衡無擾動(dòng)切換有何實(shí)際意義？2如果將控制器工作方式切換開關(guān)置于“硬手動(dòng)

24、”位置，當(dāng)輸入偏差變化時(shí)，控制器的輸 出將會怎樣變化？3. 如何進(jìn)行給定指針的校驗(yàn)？實(shí)驗(yàn)七 數(shù)字控制器認(rèn)識及調(diào)校一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉數(shù)字控制器的整體結(jié)構(gòu)。2掌握數(shù)字控制器的操作方法。3了解數(shù)字控制器的功能及選擇。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測試數(shù)字控制器的功能及操作2數(shù)字控制器精度測試。3按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行各控制參數(shù)的測定和校驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器PTC 型過程控制教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置四、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1. 上電，注意觀察記錄控制器型號。2. 按說明書（見附錄）按鍵測試功能操作。3. 參考實(shí)驗(yàn)六測試控制參數(shù)。實(shí)驗(yàn)八熱電偶的校驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)使用并掌握精密型電子電位差計(jì)。2.掌握熱電偶的校驗(yàn)方法。3 掌握確定儀表精

25、度的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 識別熱電偶的種類及電極方向。2. 熱電偶進(jìn)行校驗(yàn)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1 .溫度控制系統(tǒng)1套2精密電位差計(jì)1套3鉑銠一鉑熱電偶及補(bǔ)償導(dǎo)線1套4鎳鉻鎳硅熱電偶及補(bǔ)償導(dǎo)線1套四、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)裝置連接如圖1-1所示。圖1 -1熱電偶校驗(yàn)裝置連接圖利用溫度控制系統(tǒng)產(chǎn)生響應(yīng)溫度，通過精密電位差計(jì)檢測標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被校熱電偶所產(chǎn)生的電勢信號，將對應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對記錄數(shù)據(jù)計(jì)算分析，完成熱電偶的校驗(yàn)。五、注意事項(xiàng)1. 溫度控制系統(tǒng)產(chǎn)生各點(diǎn)溫度需一定時(shí)間，溫度恒定后才可進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2. 標(biāo)準(zhǔn)電池有一定安裝位置，不可隨意倒置，否則電池會毀壞。3. 完成實(shí)驗(yàn)后要斷開電源。避免電池耗盡。六、實(shí)驗(yàn)

26、說明及操作步驟1由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)人員講解本實(shí)驗(yàn)的基本要求、操作和注意事項(xiàng)。2.實(shí)驗(yàn)步驟(1) 熟悉裝置，了解裝置及壓力表結(jié)構(gòu)及各部分作用。(2) 用經(jīng)驗(yàn)方法識別熱電偶：根據(jù)熱電偶材料的顏色、粗細(xì)、硬度等物理特征，識別熱電 偶的種類及熱電偶的正負(fù)電極。(3) 按連線圖正確接線。(4) 根據(jù)需要，通過溫度控制系統(tǒng)的控制器設(shè)定溫度。(5) 精密電位差計(jì)調(diào)整。(6 )溫度控制系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后檢測熱電偶電勢。根據(jù)被校熱電偶的檢測范圍分34點(diǎn)。 3數(shù)據(jù)記錄及處理環(huán)境溫度to =第一點(diǎn)第二點(diǎn)第三點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)熱電 偶(型)E(t,to)(mv)E(t,to) (mv)E(t,to)(mv)E(to,O) (mv)E(to,

27、O) (mv)E(to,O) ( mv )E(t,0) (mv)E(t,0)(mv)E(t,0)(mv)溫度t(C)溫度t(C)溫度t(C)被校熱電 偶(型)E(t,to)(mv)E(t,to) (mv)E(t,to)(mv)E(to,O) (mv)E(to,O) (mv)E(to,O) ( mv )E(t,0) (mv)E(t,0)(mv )E(t,0)(mv)溫度t(C)溫度t(C)溫度t(C)絕對誤差基本誤差()(按溫度量程1000 c計(jì)算)七、思考題1熱電偶接線為何使用補(bǔ)償導(dǎo)線？2.精密直流電位差計(jì)中“粗”、“細(xì)”和“短”三個(gè)按鍵的作用是什么?3檢流計(jì)有什么作用？附一： PCTI 型過

28、程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介PCT I 型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡介PCT I 型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置是基于工業(yè)過程物理模擬對象，是集成自動(dòng)化儀表技術(shù)， 計(jì)算機(jī)技術(shù)，通訊技術(shù)，自動(dòng)控制技術(shù)為一體的多功能實(shí)驗(yàn)裝置。系統(tǒng)包括流量、溫度、液 位、壓力等熱工參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)對象特性測試、單回路控制、串級控制、前饋控制、比值控制 等多種控制形式。二 硬件設(shè)備組成 1 水箱 水箱是實(shí)驗(yàn)中的被控對象，包括：上位水箱，下位水箱和儲水箱。上位水箱和下位水箱 采用有機(jī)玻璃制造，可以直接觀察液位的變化和記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)果。2 溫控圓筒溫控圓筒主要用于溫度控制實(shí)驗(yàn)， 圓筒用不銹鋼制成， 桶壁上有六個(gè)加水用的小孔和三 個(gè)排水蒸氣用的大孔。檢查水溫的

29、傳感器是CU50 ，它的精度高，熱補(bǔ)償性好。3 加溫模塊采用可控硅移相觸發(fā)單元，輸入控制信號為420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號，其移相觸發(fā)角與輸入控制電流成正比。4 液位傳感器液位傳感器用來對上下位水箱的液位進(jìn)行檢測，采用工業(yè)用的DBYG 擴(kuò)散硅壓力變送器。校驗(yàn)方法為預(yù)熱15分鐘后，在零壓力下調(diào)整零電位器使輸出電流為 4m A，在滿量程壓 力下，調(diào)節(jié)量程電位器，使輸出電流為 20mA。傳感器精度為0.5級，工作時(shí)需串24V直流 電源。5 流量傳感器流量傳感器用來對電動(dòng)控制閥的主流量和干擾信回路的干擾流量進(jìn)行檢測。實(shí)驗(yàn)臺采用電磁流量傳感器和電磁流量轉(zhuǎn)換器。 420mA 標(biāo)準(zhǔn)電流信號輸出。實(shí)驗(yàn)臺中用了兩套傳

30、感 器，轉(zhuǎn)換器。6 電動(dòng)控制閥電動(dòng)控制閥對控制回路流量進(jìn)行控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接接受 420mA直流信號或15V控功耗： 5 W輸入阻抗：100 Q (420mA DC)制信號，輸出 4 20mA 直流閥位信號。 技術(shù)指標(biāo)： 電源： 220V AC50Hz輸入信號： 4 20mA DC輸出信號：420mA DC 環(huán)境溫度：20C+ 70C 重復(fù)精度：土 1%7.水泵實(shí)驗(yàn)裝置采用進(jìn)口水泵，揚(yáng)程達(dá)10米。&變頻器本過程控制采用日本三菱FR-S520變頻器，420mA控制信號輸入，可對流量或壓力進(jìn)行控制（見圖3 4）。變頻器用法上電時(shí)，EXT燈先亮，此時(shí)將控制內(nèi)外控的雙擲開關(guān)擲到內(nèi)控端，RUN丁亮，開始

31、內(nèi)控變頻控制水泵，此時(shí)PU燈亮，按SET鍵數(shù)字閃動(dòng)幾下，旋轉(zhuǎn)飛 梭到所期望的值，再按RUN鍵即可運(yùn)行。按STOP/RESET鍵停止運(yùn)行。當(dāng)實(shí)行外控時(shí)按PU/EXT鍵將內(nèi)外控的雙擲開關(guān)擲到外控端，當(dāng)雙擲開關(guān)擲到外控時(shí)，變頻器將 由外部電流來控制頻率的大小。9.控制器圖 3 4FR-S520 面板限公司生產(chǎn)的智能控制器。其中兩臺是帶模糊算法的PID控制儀表，一臺是普通PID控制實(shí)驗(yàn)臺的三臺控制器是采用上海萬迅精密儀器有儀表，全部都是帶溫度變送的控制儀表?？刂破髅姘迦鐖D3 5控制器的用法上電時(shí)，儀表上方的PV（PreviousValue）后緊跟著顯示的是測量變送器測得的測量值，下方的SV （Set

32、Value ）后顯示設(shè)定值。按住2 3秒后進(jìn)入?yún)?shù)設(shè)定狀態(tài)，此時(shí)PV后顯示的是參數(shù)名，SV后顯示的是該參數(shù)的設(shè)定值，按広 可以更換參數(shù)，按住I2秒可以回到前一個(gè)參數(shù)。同時(shí)按下1+ ：可以馬上返回到測量狀態(tài)（即上電時(shí)的狀態(tài)）。*譏 *pv -a.s.s.a 血.sv |- H B B. B 圖3 5控制器面板不論在什么狀態(tài)下，右邊的兩個(gè)按鈕可以調(diào)節(jié)設(shè)定值。附二：Al系列儀表參數(shù)功能表及操作簡介1、參數(shù)功能表參數(shù)代號參數(shù)含義說明設(shè)置范圍HIAL上限 報(bào)警測量值大于HIAL值時(shí)儀表將產(chǎn)生上限報(bào)警。測量值小于HIAL-dF值時(shí)，儀表將解除上限報(bào)警。設(shè)置 HIAL到其最大值可避免產(chǎn)生報(bào)警作用。每種報(bào)警可

33、自由定義為控制 AL1、AL2、AU1、AU2等輸出端口動(dòng)作（參見后文參數(shù) ALP的說明）。1999 + 9999線性單位或1 CLOAL下限 報(bào)警當(dāng)測量值小于LOAL值時(shí)儀表將產(chǎn)生下限報(bào)警。當(dāng)測量值大于LOA L+ dF時(shí)下限報(bào)警解除。dHAL正偏 差報(bào) 警采用AI人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)偏差（測量值 PV減給定值SV）大于dHAL時(shí)產(chǎn)生正偏 差報(bào)警。當(dāng)偏差小于 DHAL + dF時(shí)正偏差報(bào)警解除。設(shè)置 DHAL=9999 （溫度時(shí)為 999.9 C）時(shí)，正偏差報(bào)警功能被取消。采用位式調(diào)節(jié)時(shí)，則 dHAL和dLAL分別作為第二個(gè)上限和下限絕對值報(bào)警。0999.9 C 或09999定義單位dLAL負(fù)

34、偏 差報(bào)警采用AI人工智能調(diào)節(jié)時(shí)，當(dāng)負(fù)偏差（給定值 SV減給定值PV）大于dLAL時(shí)產(chǎn)生負(fù) 偏差報(bào)警。當(dāng)負(fù)偏差小于 dLAL+ dF時(shí)負(fù)偏差報(bào)警解除。設(shè)置 dLA L=9999 （溫度時(shí)為 999.9 C）時(shí)，負(fù)偏差報(bào)警功能被取消。dF回差（死 區(qū)、滯 環(huán)）回差用于避免因測量輸入值波動(dòng)而導(dǎo)致位式調(diào)節(jié)頻繁通斷或報(bào)警頻繁產(chǎn)生/解除。例如：dF參數(shù)對上限報(bào)警控制的影響如下，假定上限報(bào)警參數(shù)HIAL為800 C，dF參數(shù)為2.0 C：1）儀表在正常狀態(tài)時(shí)，當(dāng)測量溫度值大于800C（ HIAL ）時(shí)產(chǎn)生上限報(bào)警。2）儀表在上限報(bào)警狀態(tài)時(shí)，則當(dāng)測量值小于798 C（ HIAL-dF ）時(shí)，儀表才解除報(bào)警狀

35、態(tài)。又如：儀表在采用位式調(diào)節(jié)或自整定時(shí)，假定給定值SV為700C，dF參數(shù)設(shè)置為2.0 C,以反作用調(diào)節(jié)（加熱控制）為例：1）輸出在接通狀態(tài)時(shí)，當(dāng)測量溫度值大于702C時(shí)（SW dF）時(shí)關(guān)斷。2）輸出在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，則當(dāng)測量溫度值小于698C（ SW dF）時(shí)，才重新接通進(jìn)行加熱。對采用位式調(diào)節(jié)而言，dF值越大，通斷周期越長，控制精度越低。反之，dF值越小，通斷周期越短，控制精度較高，但容易因輸入波動(dòng)而產(chǎn)生誤動(dòng)作，使繼 電器或接觸器等機(jī)械開關(guān)壽命降低。dF 參數(shù)對AI人工智能調(diào)節(jié)沒有影響。但自整定參數(shù)時(shí)，由于也是位式調(diào)節(jié)，應(yīng) 正確設(shè)置dF以避免測量值因受干擾跳動(dòng)造成誤動(dòng)作，但過大的dF值也會影響

36、自整定效果。如果測量值數(shù)字跳動(dòng)過大，應(yīng)先加大數(shù)字濾波參數(shù)dL值使得測量值跳動(dòng)小于25個(gè)數(shù)字，然后可將dF設(shè)置為等于測量值的瞬間跳動(dòng)值的23倍為佳。0200.0 C或02000 定義單位CtrL控制 方式CtrL=0,采用位式調(diào)節(jié)（ON/OFF ），只適合要求不高的場合進(jìn)行控制時(shí)采用。 CtrL=1，采用AI人工智能調(diào)節(jié)，該設(shè)置下，允許從面板啟動(dòng)執(zhí)行自整定功能。CtrL=2，啟動(dòng)自整定參數(shù)功能，自整定結(jié)束后會自動(dòng)設(shè)置為3或4.CtrL=3，采用AI人工智能調(diào)節(jié)，自整定結(jié)束后，儀表自動(dòng)進(jìn)入該設(shè)置，該設(shè)置下不 允許從面板啟動(dòng)自整定參數(shù)功能。以防止誤操作重復(fù)啟動(dòng)自整定。CtrL=4，該方式下與 Ctr

37、L=3時(shí)基本相同，但其P參數(shù)定義為原來的10倍，即在CtrL=3 時(shí)，P=5,則CtrL=4時(shí)，設(shè)置P=50時(shí)二者有相同的控制結(jié)果。在對極快速變化的溫 度（每秒變化100C以上），在CtrL=1、3時(shí)，其P值都很小，有時(shí)甚至要小于1才能滿足控制要求，此時(shí)如果設(shè)置 CtrL=4，則可將P參數(shù)放大10倍，獲得更精細(xì)的控 制。溫度變送器/程序發(fā)生器功能：若設(shè)置CtrL=0而Opt參數(shù)（見后文）又將主輸岀定為 電流輸出（Opt=1、2或4分別表示為 010mA 020mA或420mA輸出）則對于 AI-708/808儀表將把PV值變送為電流信號從 OUTP位置輸出，而對于 AI708P/808P 則將

38、SV值變送為電流信號從 OUTP位置輸出，成為程序發(fā)生器?？梢杂胐IL、dIH參數(shù)設(shè)置要變送值的下限或上限。新一代X3/X5電流輸出模塊精度為 0.2級，加上測量誤差，綜合變送精度約 0.30.4級精度。04M5保持 參數(shù)M5、P、t、ctI等參數(shù)為AI人工智能調(diào)節(jié)算法的控制參數(shù)，對位式調(diào)節(jié)方式（CtrL=0時(shí)），這些參數(shù)不起作用。M5定義為輸岀值變化為5%時(shí)，控制對象基本穩(wěn)定后測量 值的差值。5表示輸岀值變化量為 5%,同一系統(tǒng)的M5參數(shù)一般會隨測量值有所變化， 應(yīng)取工作點(diǎn)附件為準(zhǔn)。例如某電爐溫度控制，工作點(diǎn)為700C，為找出最佳 M5值，假定輸出保持為 50 %時(shí)，電爐溫度最后穩(wěn)定在700C左右，而55%輸出時(shí)，電爐溫度最后穩(wěn)定在750 C左右。則：M5=750- 700=50.0