化工仪表及自动化实验
主编: 何京敏
中国矿业大学化工学院
过程装备与控制工程实验室
二零一零年十一月
目录
实验一化工仪表认识实验 (3)
实验二DCS认识实验 (5)
实验三、单容水箱液位PID整定实验 (9)
附录：实验二“天塔之光”参考程序 (12)
化工仪表实验指导 3
实验一化工仪表认识实验
实验项目性质：演示性
实验计划学时：2
一、实验原理
化工仪表通称为工业自动化仪表或过程检测控制仪表;用于化工过程控制..是对化工
过程工艺参数实现检测和控制的自动化技术工具;能够准确而及时地检测出各种工艺参数的变化;并控制其中的主要参数;保持在给定的数值或规律;从而有效地进行生产操作和实现生产过程自动化..
化工仪表按功能可分为检测仪表、在线分析仪表和控制仪表..①检测仪表;或称化工测量仪表..用以检测、记录和显示化工过程参数的变化;实现对生产过程的监视和向控制系统提供信息..如温度、压力、流量和液位等..②在线分析仪表;主要用以检测、记录和显示化工过程特性参数如浓度、酸度、密度等和组分的变化;是监视和控制生产过程的直接信息..③控制仪表又称控制器或调节仪表;用以按一定精度将化工过程参数保持在规定范围之内;或使参数按一定规律变化;从而实现对生产过程的控制..
化工仪表从过去单参数检测发展到综合控制系统装置;从模拟式仪表发展到数字式、计算机式的智能化仪表..仪表基础元器件正在向高精度、高灵敏度、高稳定性、大功率、低噪音、耐高温、耐腐蚀、长寿命、小型化、微型化方向发展..仪表的结构向模件化、灵巧化等方向发展；正在加强红外、激光、光导纤维、微波、热辐射、晶体超声、振弦、核磁共振、流体动力等多种新技术、新材料和新工艺向检测及传感器领域的渗透..以应用微型计算机技术为核心;以现代控制理论和信息论为指导;与各种新兴技术如半导体、光导纤维、激光、生化、超导及新材料等相结合;将使化工仪表进入多学科发展的新阶段..
一、实验目的
1．初步了解《化工仪表及自动化》课程所研究的各种常用的结构、类型、特点及应用..
2．了解常用传感器的结构特点及应用..
3．了解常用智能仪表的结构特点及应用..
4．了解常用电动调节阀的结构特点及应用..
5．增强对化工仪表的结构及化工过程控制的感性认识..
二、实验设备
AE2000A高级过程控制实验装置、常用传感器及仪表..
三、实验方法
学生们通过对实验指导书的学习及“实验装置”中的各种仪表的展示;实验教学人员的介绍;答疑及同学的观察去认识化工常用仪表的基本结构和原理;使理论与实际对应起来;从而增强同学对化工仪表的感性认识..并通过展示的传感器与变送、控制仪表和和执行机构等;使学生们清楚知道化工过程控制的基本组成要素—化工仪表..
四、实验内容
一流量、液位、压力、温度的检测和变送
流量、液位、压力、温度的检测和变送属于检测仪表;是检测仪表中最常用的几种;其主要作用是获取信息;并进行适当的转换..基本要求是了解基本工作原理;认识常用检测仪表并了解基本参数及使用方法：
1．温度的检测及变送：通过实验教学人员对热电偶、热电阻及温度变送器实物的介绍了解常用温度测量的方法..
2．压力检测及变送：通过实验教学人员对弹簧管式压力表及扩散硅压力传感器变送器的介绍;了解扩散硅压力传感器变送器的主要参数和使用方法..
3．流量检测及变送：观察实验装置上的蜗轮流量传感器和电磁流量变送器及流量积算仪..并通过实验教学人员的的介绍;了解基本工作原理和使用方法..
4．料位的检测及变送：本实验装置采用压差式物位测量;通过实验教学人员介绍;了解其选型和使用方法..
二显示、控制仪表
通过观看弹簧管式压力表内部结构;了解弹簧管式压力表工作原理；通过实验指导教师对智能仪表内部结构的介绍;了解DDZ仪表和智能仪表、DDC、PLC及DCS的工作原理;同时根据实验指导老师的介绍;对化工过程控制常用控制器调节器的发展有一基本的了解..
三执行机构
工业中常用的执行机构有自整角机和调节阀等等..电动调节阀因具有节能方便的特点正越来越多的应用于各种工业生产领域..
调节阀由执行机构和调节机构组成;接受调节器或计算机的控制信号;用来改变被控介质的流量;使被调参数维持在所要求的范围内;从而达到过程控制的自动化..
通过实验教师讲解;了解电动调节阀的基本结构;包括放大器、可逆电机、减速装置、推力机构、机械限位组件、弹性联轴器和位置反馈等部件..
五、实验报告要求
1、总结实验中所涉及的技术内容;谈谈自己的感想..
六、思考题
1、简述化工仪表自动化都包括那些内容
化工仪表实验指导 5
实验二DCS认识实验
实验项目性质：综合性
实验计划学时：2
一、实验要求
进行本实验要求学生已学习了《S7-200可编程序控制》、《工业组态软件》和《计算机网络》等相关课程..具备S7-200的程序编制和组网、工业组态软件MCGS的程序编程和计算机组网的能力..
二、实验目的
1、熟悉DCS现场控制层和监督管理层的基本概念；
2、巩固S7-200可编程序控制器的使用方法；
3、熟悉S7-200的各种联网方法及应用；
4、熟练掌握工业组态软件的编程与应用..
三、实验设备
1、S7-200CPU224CN可编程序控制器1台；装有编程软件的计算机1台、PPI通讯电缆..
2、、以太网交换机2台、多台S7-200CPU224CN可编程序控制器;MPI通讯电缆或CP243-1以太网通讯模块和网线等..
DCS是分布式控制系统的英文缩写Distributed Control System;在国内自控行业又称之为集散控制系统..它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统;综合了计算机;通信、显示和控制等4C技术;其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便..
DCS包括过程级、操作级和管理级..过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪表组成;是系统控制功能的主要实施部分..操作级包括：操作员站和工程师站;完成系统的操作和组态..管理级主要是指工厂管理信息系统MIS系统;作为DCS更高层次的应用;目前国内行业应用到这一层的系统较少..
DCS的过程控制站是一个完整的计算机系统;主要由电源、CPU中央处理器、网络接口、I/O和控制程序组成..DCS中设置多个现场I/O控制站;用以分担整个系统的I/O和控制功能..这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效;提高系统可靠性;也可以使各站点分担数据采集和控制功能;有利于提高整个系统的性能..这是一种完全对现场I/O处理并实现直
接数字控制DDC功能的网络节点..
DCS的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面HMI-Human Machine Interface 或operator interface功能的网络节点..
工程师站是对DCS进行离线的配置、组态工作和在线的系统监督、控制、维护的网络节点;其主要功能是提供对DCS进行组态;配置工作的工具软件即组态软件;并在DCS在线运行时实时地监视DCS网络上各个节点的运行情况;使系统工程师可以通过工程师站及时调整系统配置及一些系统参数的设定;使DCS随时处在最佳的工作状态之下..
DCS的骨架—系统网络;它是DCS的基础和核心..系统网络应该具有很强在线网络重构功能..
与集中式控制系统不同;所有的DCS都要求有系统组态功能;可以说;没有系统组态功能的系统就不能称其为DCS..
作为生产过程自动化领域的计算机控制系统;传统的DCS仅仅是一个狭义的概念..如果以为DCS只是生产过程的自动化系统;那就会引出错误的结论;因为现在的计算机控制系统的含义已被大大扩展了;它不仅包括过去DCS中所包含的各种内容;还向下深入到了现场的每台测量设备、执行机构;向上发展到了生产管理;企业经营的方方面面..传统意义上的DCS现在仅仅是指生产过程控制这一部分的自动化;而工业自动化系统的概念;则应定位到企业全面解决方案;即total solution 的层次..只有从这个角度上提出问题并解决问题;才能使计算机自动化真正起到其应有的作用..
四、实验内容
1、各组利用可编程序控制器对实验对象的检测控制;实现DDC——直接数字控制计算机控制..利用工业组态软件在计算机编制上位机监督管理软件实现简单的DCS..
2、通过多组合作;建立过程控制站各组DDC之间的组网..并由主控机工程师站实现对各过程控制站的控制更新控制程序..
3、通过多组合作;利用各上位计算机;通过连网实现以一台上位机为主机;其他计算机通过工业以太网或Internet;对主机的连网访问;来完成对各控制站的控制..
五．实验步骤
一、建立过程控制站
采用S7-200PLC构建DDC控制;控制对象选用天塔之光的实验面板..
1、实验连线
连接实验面板和PLC控制电源..根据下表进行输入输出的接线..
输入/输出接线列表
输入接线
SD ST 输出
接线
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 I0.0 I1.1 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 确认计算机和PLC都在关机状态;用PC/PPI电
缆将PC与PLC连接..
2、编制控制程序
打开计算机电源;进入Step7 microWIn 可编程序控制器编程软件;编制天塔之光控制程序..学生在预习报告中已自编程序;经教师检查签字后方可使用..
3、将控制程序装载到PLC中
在microWIn软件中;设置PG/PC接口为PC/PPI cable方式..如左图..
选microWIn软件的通信功能;如下图;双击“双击刷新”图标;进行PLC的查找..等待刷新结束;选中已查找到的PLC;按确认按钮返回microWIn编程界
化工仪表实验指导7 面..
加载已编辑好的控制程序..点图标对程序进行编译..如程序出现错误;则需程序进行修改..修改正确后;重新进行编译..编译正确的程序即可装入PLC中了..
点按图标将程序下载到PLC中..
3、运行控制程序
在microWIn软件中;点按图标;将PLC设置为运行状态;关闭microWin软件;PLC独立完成控制..至此;过程控制站建立完成..
二、建立监督管理层
使用工业控制的组态软件;编制上位计算机显示操作界面程序;、建立上位计算机监督管理功能..
上位机参考程序界面
三、建立工程师站和监督管理站
本项内容涉及多台设备和PLC的组网技术及计算机网络知识;由教师进行演示..
利用一台计算机与各台PLC连网通信;实现工程师站的建立..利用工程师站的计算机实现对各PLC进行控制及控制程序的更新..
2、利用一台上位计算机作为服务器;其他计算机通过Internet对主服务器进行访问;通过分配的控制权限;实现在多处、异地对控制系统的实时控制..
六、实验报告要求
1、简述集散控制系统DCS的基本原理和构成并画出结构框图..
2、描述天塔之光的灯光变化情况..
3、总结实验中所涉及的技术内容;谈谈自己的感想..
七、思考题
1、什么是DCS控制系统它都综合了那些技术
2、试描述DDC、DCS、FCS和PLC控制系统的特点和不同..
3、试上网查询;在化工行业中通常采用那些控制系统各有什么特点
化工仪表实验指导9
实验三、单容水箱液位PID整定实验
实验项目性质：综合性
实验计划学时：4
一、实验目的
1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理..
2、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线..
3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响..
二、实验设备
AE2000A型过程控制实验装置、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线..
三、实验原理
扰动
液位给定值+
上水箱
电动调节阀
DDC系统
-
压力变送器
图4-1
图4-1为单回路上水箱液位控制系统..单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定;而调节器只接受一个测量信号;其输出也只控制一个执行机构..本系统所要保持的参数是液位的给定高度;即控制的任务是控制上水箱液位等于给定值所要求的高度..根据控制框图;这是一个闭环反馈单回路液位控制;采用工业智能仪表控制..当调节方案确定之后;接下来就是整定调节器的参数;一个单回路系统设计安装就绪之后;控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系..合适的控制参数;可以带来满意的控制效果..反之;控制器参数选择得不合适;则会使控制质量变坏;达不到预期效果..一个控制系统设计好以后;系统的投运和参数整定是十分重要的工作..
一般言之;用比例P调节器的系统是一个有差系统;比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小;而且也与系统的动态性能密切相关..比例积分PI调节器;由于积分的作用;不仅能实现系统无余差;而且只要参数δ;Ti调节合理;也能使系统具有良好的动态性能..比例积分微分PID调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用;从而使系统既无余差存在;又能改善系统的动态性能快速性、稳定性等..但是;并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质;对于容量滞后不大;微分作用的效果并不明显;而对噪声敏感的流量系统;加入微分作用后;反而使流量品质变坏..对于我们的实验系统;在单位阶跃作用下;P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图4-2中的曲线①、②、③所示..
图4-2 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线
四、实验内容
1、首先采用衰减曲线法作出单容水箱液位PID调节器的实验曲线..
2、然后采用等幅振荡法作出单容水箱液位PID调节器的实验曲线..
3、验证积分作用
4、采用经验试凑法作出单容水箱液位PID控制的实验曲线..
5、观察微分作用..
五．实验步骤
1设备的连接和检查
1.关闭阀23;往AE2000A型过程控制对象的储水箱灌水;水位达到总高度的90％以上时停止灌水..
2.打开以丹麦泵为动力的支路至上水箱的所有阀门包括有：阀1、阀4和阀7;关闭动力支路上通往其它对象的切换阀门..
3.打开上水箱出水阀阀9至适当的开度..
4.检查电源开关是否关闭..
5将I/O信号接口板上的上水箱液位的钮子开关打到1～5V位置..
6将上水箱液位+正极接到ICP7017的A/I0+端;上水箱液位－负极接到ICP7017的A/I0－端..
3将ICP7024的A/O0+端接至电动调节阀的4~20mA输入端的+端即正极;将ICP7024的A/O0－端接至电动调节阀的4~20mA输入端的－端即负极..
图4-4 实验软件界面
1、比例调节控制
1启动计算机MCGS组态软件;进入实验系统选择相应的实验;如图4-4所示：
2打开电动调节阀和单相电源泵开关;开始实验..
3设定给定值;调整比例系数K..
4待系统稳定后;对系统加扰动信号在纯比例的基础上加扰动;一般可通过改变设定值实现..记录曲线在经过几次波动稳定下来后;系统有稳态误差;并记录余差大小..
5减小比例系数重复步骤4;观察过渡过程曲线;并记录余差大小..
6增大比例系数重复步骤4;观察过渡过程曲线;并记录余差大小..
7选择合适的比例系数;可以得到较满意的过渡过程曲线..改变设定值如设定值由50％变为60％;同样可以得到一条过渡过程曲线..
注意：每当做完一次试验后;必须待系统稳定后再做另一次试验..
2、比例积分调节器PI控制
1在比例调节实验的基础上;加入积分作用;即在界面上设置积分时间Ti不为0;观察被控制量是否能回到设定值;以验证PI控制下;系统对阶跃扰动无余差存在..
化工仪表实验指导11
2固定比例系数值中等大小;改变PI调节器的积分时间常数值Ti;然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形;并记录不同Ti值时的超调量σp..
表4-1 不同Ti时的超调量σp
3
态波形;据此列表记录不同值Ti下的超调量σp..
表4-2 不同K值下的σp
4
线..此曲线可通过改变设定值如设定值由50%变为60%来获得..
3、比例积分微分调节PID控制
1在PI调节器控制实验的基础上;再引入适量的微分作用;即把软件界面上设置微分时间Td参数;然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动;记录系统被控制量响应的动态曲线;并与PI控制下的曲线相比较;由此可看到微分时间Td对系统性能的影响..
2选择合适的K、Ti和Td;使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线阶跃输入可由给定值从50%突变至60%来实现..
3在历史曲线中选择一条较满意的过渡过程曲线进行记录..
五、实验报告要求
1、画出单容水箱液位控制系统的方块图..
2、用接好线路的单回路系统进行投运练习;并叙述无扰动切换的方法..
3、作出P调节器控制时;不同δ值下的阶跃响应曲线..
4、作出PI调节器控制时;不同δ和Ti值时的阶跃响应曲线..
5、画出PID控制时的阶跃响应曲线;并分析微分D的作用..
6、比较P、PI和PID三种调节器对系统无差度和动态性能的影响..
六、注意事项
实验线路接好后;必须经指导老师检查认可后方可接通电源..
七、思考题
1、实验系统在运行前应做好哪些准备工作
2、为什么要强调无扰动切换
3、试定性地分析三种调节器的参数K、K、Ti和K、Ti和Td的变化对控制过程各产生什么影响
4、如何实现减小或消除余差纯比例控制能否消除余差
附录：实验二“天塔之光”参考程序
一、实验目的
用PLC构成闪光灯控制系统..
二、控制要求
合上启动按钮后;按以下规律显示：L1→L1、L2→L1、L3→L1、L4→L1、L5→L1、L2、L4、→L1、L3、L5→L1→L2、L3、L4、L5→L6、L7→L1、L6→L1、L7→L1→L1、L2、L3、L4、L5→L1、L2、L3、L4、L5、L6、
L7→L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7→L1……如此循环;周而复始..
三、天塔之光的实验面板图：
四、输入/输出接线列表
输入接线SD ST 输出
接线
L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 I0.0 I1.1 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7
五、梯形图参考程序
化工仪表实验指导13
化工仪表实验指导15
绪论 1.化工自动化：用自动化装置来管理化工生产过程的办法，称为化工自动化。 2.实现化工生产过程自动化目的： （1）加快生产速度，降低生产成本，提高产品产量和质量。 （2）减轻劳动强度，改善劳动条件。 （3）能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用能力的目的。 （4）生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水平，为逐步地消灭体力劳动和脑力劳动之间的差别创造条件。 第一章 1.化工生产过程自动化内容：自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制四个方面，其中自动控制是核心。 2.自动检测系统：利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示或记录的， 称为自动检测系统。 3.自动保护系统：生产过程中的一种防止事故发生和扩大的安全装置。 4.自动操纵系统：根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作。 5.自动控制系统：用一些自动控制装置，对生产中某些关键性参数进行自动控制， 使它们在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时，能自动地控 制而回到规定的数值范围的控制系统。 6.自动控制系统的基本组成：被控对象、测量变送系统、控制器、执行器。 7.被控对象：在自动控制系统中，将需要控制其工艺参数的生产设备或机器叫被 控对象，简称对象。 8.反馈：把系统（或环节）的输出信号直接或经过一些环节重新返回到输入端的 做法叫做反馈。反馈信号取负值就叫做负反馈；如果反馈信号取正 值，反馈信号使原来的信号加强，那么叫做正反馈。 9.自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统。它与自动检测、自动操纵、等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈。开环系统中，被控变量是不反到输入端的。 10.自动控制系统给定值不同分类: 定值控制系统、随动控制系统和程序控制系统。 11.控制系统静态与动态：在自动化领域中，把被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态；把被控变量随时间变化的不平衡状态称为系统的动态12.系统的过渡过程 系统的过渡过程。 13.自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程有4种基本形式： (1)非周期衰减过程: 被控变量在给定值的某一侧作缓慢变化，没有来回 波动，最后稳定在某一数值上。 (2)衰减振荡过程: 被控变量上下波动，但幅度逐渐减小，最后稳定在某一 数值上。 (3)等幅振荡过程: 被控变量在给定值附近来回波动，且波动幅度保持不变。 (4)发散振荡过程: 被控变量来回波动，且波动幅度逐渐变大，即偏离给定 值越来越远。
化工自动化及仪表实验讲义 曾飞虎林继辉编 2012.01
目录 实验须知 实验一热电偶温度计的使用 实验二电子电位计的校验 实验三THKGK-1实验装置的基本操作与仪表调试实验四温度位式控制系统 实验五单容水箱对象特性的测试
实验须知 1．必须自始自终以认真和科学态度进行实验。 2．实验课不能迟到，实验期间不得擅自离开岗位。 3．切实注意安全，不得穿背心和拖鞋进入实验室。在连接线路时应先切断电源，不许带电操作。 4．为了顺利地进行实验和取得好的实验效果，必须认真预习，写出预习报告，若指导教师发现有同学尚未预习，则不准其参加实验。 5．实验中如发生异常现象或事故，必须立即切断电源，并保持现场，即及时报告教师，共同处理。 6．要爱护公物，不得擅自拆开仪器仪表，非本实验仪器设备不得随便动用。 7．实验完成后，应切断电源，整理好一切仪器设备，并把原始记录交教师签字，经允许后方可离开实验。 8．实验后，每人应独立完成实验报告，报告与原始记录均按教师规定的时间上交。
实验一 热电偶温度计的使用 一．实验目的： 1．掌握热电偶与动圈仪的配套连接，测温方法及外阻影响。 2．掌握热电偶配手动电位计的测温方法。 3．掌握热电偶冷端温度影响及补偿方法。 二．实验仪器： 1．管状电炉 2．自耦变压器（带电流表） 3．广口保温瓶 4．动圈仪 5．热电偶 6．接线板（带调整电阻） 7．手动电位差计 8．30cm不锈钢直尺 三．实验内容 （一）热电偶配手动电位差计测温： 1．按图1-1接线，注意极性是否接对，接点是否牢固等。为保持热电偶冷端温度为零度，将热电偶冷端放置保温瓶中内冰水混合物中。 图1-1 热电偶温度计接线图
第一章自动控制系统基本概念 3.闭环控制系统与开环控制系统有什么不同？ 答：闭环控制系统是指控制器与被控对象之间既有顺向控制又有反向联系的自动控制系统。开环控制系统是指控制器与被控对象之间只有顺向控制而没有反向联系的自动控制系统，即操纵变量通过被控对象去影响被控变量，但被控变量并不通过自动控制装置去影响操纵变量。自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，它与自动检测、自动操纵等开环系统比较，最本质的区别，就在于自动控制系统有负反馈，开环系统中，被控变量（工艺）是不反馈到输入端的。 4.自动控制系统主要由哪些环节组成？ 答：自动控制系统主要由两大部分组成。一部分是起控制作用的全套自动化装置，对于常规仪表来说，它包括测量元件与变送器、自动控制器、执行器等；另一部分是受自动化装置控制的被控对象。 8.在自动控制系统中，测量变送装置、控制器、执行器各起什么作用？ 答：在自动控制系统中，测量变送装置用来测量被控变量的变化并将它转换成一种特定的、统一的输出信号（如气压信号或电压、电流信号等）；控制器将测量变送器送来的测量信号与工艺上需要保持的设定值信号进行比较得出偏差，按预先设计好的控制规律进行运算后，将运算结果用特定的信号（气压或电流）发送给执行器；执行器能自动地根据控制器送来的信号值相应地改变流入（或流出）被控变量的物料量或能量，克服扰动的影响，最终实现控制要求。 9.试分别说明什么是被控对象、被控变量、给定值、操纵变量? 答：①被控对象：在自动控制系统中，工艺参数需要控制的生产设备或机器等。 ②被控变量：被控对象内要求保持设定数值的工艺参数。 ③给定值：被控变量的预定值。 ④操纵变量：受控制器操纵的，用以克服干扰的影响，使被控变量保持设定值的物料量或能量，实现控制作用的变量。 18.什么是自动控制系统的过渡过程？它有哪几种基本形式？ 答：对于任何一个控制系统，扰动作用是不可避免的客观存在，系统受到扰动作用后，其平衡状态被破坏，被控变量就要发生波动，在自动控制作用下，由于自动控制系统的负反馈作用，经过一段时间，使被控变量回复到新的稳定状态。把系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态之间的过程称为系统的过渡过程。 自动控制系统在阶跃干扰作用下的过渡过程有以下四种基本形式。非周期衰减过程；衰减振荡过程；等幅振荡过程；发散振荡过程。 20.自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标有哪些？影响这些品质指标的因素是什么？ 答：（1）自动控制系统衰减振荡过渡过程的品质指标主要有：最大偏差（或超调量）、衰减比、余差、过渡时间、振荡周期（或频率）。其各自的含义是：
化工仪表及自动化实验指导书（过控装备与控制工程教研室） 南昌大学环境与化学工程学院 二0一0年五月
前言 本实验指导书系根据《过程装备控制技术与应用》课程及实验室已有设备而设置的实验内容编写的。通过实验操作，使学生增强感性认识，加深对书本理论知识的理解，提高动手能力，熟悉和掌握仪表实验工作的一般方法，为将来的实验工作和科学研究打下基础。 实验要求
在实验过程中，务必做到以下几点： 1、实验前必须预习有关实验内容； 2、进入实验室后，应首先认真听取实验介绍，以提高操作效率； 3、熟悉并检查实验装置的组成部分及连线； 4、按实验要求连接实验装置后，需经老师检查方可进行操作； 5、实验过程中，应遵守实验室的规章制度，爱护设备。在实验过程中未按操作 步骤进行而造成仪器、设备、工具等损坏以及发生事故，待查明原因后，按学校有关规定予以赔偿； 6、实验后，各小组须整理清点实验工具，并交老师核查； 7、按实验具体要求，认真完成实验报告。 在做实验报告时应注意以下几点： 1、明确实验目的； 2、了解实验内容； 3、熟悉实验装置； 4、掌握实验方法； 5、制定实验步骤； 6、处理实验数据（数据准确、表格合理、图形清晰）； 7、得出实验结果； 8、提出分析建议（注意现象，分析误差等原因）。 目录 一、实验一弹簧管压力表的校验 (5) 二、实验二热电偶与动圈仪表的配套使用 (7) 三、实验三自动电子电位差计的校验 (10) 四、实验四自动电子平衡电桥的校验 (12) 五、实验五 XMZ-102数显仪表的校验 (13) 六、实验六 XMZ-101数显仪表的校验 (14) 七、实验七电容式差压变送器认识与校验 (15)
化工仪表及自动化 实验指导书 化工教研室 绪论 生产与生活的自动化是人类长久以来所梦寐以求得目标，在18世纪自动控制系统在蒸汽机运行中得到成功的应用以后，自动化技术时代开始了。 随着工业技术的更新，特别是半导体技术、微电子技术、计算机技术和网络技术的发展，自动化已经进入了计算机控制装置时代。自动化技术的进步推动了工业生产的飞速发展，在促进产业革命中起着十分重要的作用.特别是在石油、化工、冶金、轻工等部门，由于采用了自动化仪表和集中控制装置,促进了连续生产过程自动化的发展，大大地提高了劳动生产率，获得了巨大的社会效益和经济效益。 为了适应社会发展的需要，同时满足应用型本科院校的教学要求，本实验教材全面系统地介绍了化工过程检测仪表的基本知识，重点介绍工业生产过程中的压力、流量、物位、温度的检测原理及相应的仪表结构选用、实验装置和实验方法、注意事项以及数据处理等。同时除介绍工业生产过程中的自动控制系统方面的应用知识，还分别介绍了构成自动控制系统的被控对象、控制仪表及装置,在简单、复杂控制系统的基础上,介绍了高级控制系统与计算机控制系统。 目录 实验1 实验安全教育、配备实验仪器 0 实验2 常见化工仪表的认知 (1) 实验3 压力表校验 (3) 实验4 流量计的校核 (4) 实验5 热电偶的校验 ............................................................................................................... .。。7
实验1 实验安全教育、配备实验仪器 一、化工仪表及自动化实验室学生守则 化工仪表及自动化实验室守则是学生正常进行实验的保证,学生进入实验室必须遵守以下规则： （1）进入实验室，须遵守实验室纪律和制度，听从老师指导。 （2）未穿实验服，未写实验预习报告者不得进入实验室进行实验。 （3）进入实验室后要熟悉周围环境，熟悉防火及急救设备器材的使用方法和存放位置，遵守安全规则。 （4）实验前，清点、检查仪器，明确仪器规范操作方法及注意事项（老师会给予演示），否则不得动手操作。 （5）实验中，保持安静，认真操作,仔细观察，积极思维，如实记录，不得擅自离开岗位. （6）实验室公用物品（包括器材、药品等）用完后，应归放回原指定位置。 （7）爱护公物,注意卫生,保持整洁，节约用水、电、气及器材。 （8）实验完毕后，要求整理，清洁实验台面，检查水、电、气源，打扫实验室卫生. （9）实验记录经教师签字认可后，方可离开实验室. 二、实验课学习方法 （1）预习并写预习报告 认真阅读实验教材及相关参考资料，明确实验目的、理解实验原理、掌握实验方法、熟悉实验内容并简明扼要的写出预习报告。认真听讲。 （2）操作 认真、独立操作，仔细观察现象,做好记录。应按拟定的实验操作计划与方案进行。 做到轻（动作轻、讲话轻）,细（细心观察、细致操作），准（参数调节准、结果及其记录准确）,洁(使用的仪器清洁，实验桌面清洁，实验结束把实验室打扫清洁）。（3）交正式实验报告 做完实验后，应解释实验现象，并作出结论，或根据实验数据进行计算和处理，主要包括：a、目的，b、原理，c、操作步骤及实验性质、现象，d、数据处理，e、经验与教训，f、思考题回答。 三、配备实验仪器
化工自动化及仪表实验指导书 浙江工业大学化学工程学院 化工自动化教研室 二零一二年四月
实验一 压力表与压力变送器校验 一、实验目的 1． 了解压力表与压力变送器的结构与功能 2． 掌握压力变送器的使用 3． 掌握压力校验仪的使用 4． 掌握压力表与压力变送器精度校验方法 二、实验仪器及设备 1．弹簧管压力表 8台 2．压力变送器 8台 3．XFY-2000型智能数字压力校验仪 8台 三、复习教材 压力测量及仪表相关章节 四、实验内容及步骤 1、熟悉仪表 了解压力表、压力变送器测压原理、结构及功能，熟悉并掌握压力校验仪的正确使用。 2、压力校验仪准备 1）上电：按下压力校验仪后面板的电源开关，显示器倒计时3、2、1、0后自动校零，进入测量状态； 2）选择压力单位：按右向键，选择压力单位为MPa ； 3）预压：为减少迟滞，先进行预压测试（将压力加到0.6MPa 左右，泄压至常压，如此循环几次）； 4）调零：循环上述操作后，若压力读数偏离零点，按ZERO 键即可压力调零； 5）管线接线：将导压管两头分别与内螺纹转换接头及压力校验仪压力输出接口连接。 3、压力表基本误差校验 1）将压力表压力输入口与内螺纹转换接头相连接并检查密封性； 2）正行程测量：将校验仪的手操泵产生的压力加到压力表上，改变压力表输入压力大小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1； 3）反行程测量：将校验仪的输出压力加大至超过压力表满量程，并逐渐改变压力表输入压力的大小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1； 4）误差计算： 100%P P δ-=⨯指示输入最大值（） 相对百分误差压力表量程 100%P P α-= ⨯入正入反最大值 ||变差压力表量程
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化工仪表及自动化 绪论 内容提要 化工自动化的意义及目的 化工自动化的发展概况 化工仪表及自动化系统的分类 化工自动化的意义及目的 加快生产速度、降低生产成本、提高产品产量和质量。 减轻劳动强度、改善劳动条件。 能够保证生产安全，防止事故发生或扩大，达到延长设备使用寿命，提高设备利用率、保障人身安全的目的。 生产过程自动化的实现，能根本改变劳动方式，提高工人文化技术水 平，以适应当代信息技术革命和信息产业革命的需要。 化工自动化的发展情况 20世纪40年代以前 绝大多数化工生产处于手工操作状况，操作工人根据反映主要参 数的仪表指示情况，用人工来改变操作条件，生产过程单凭经验 进行。低效率，花费庞大。 20世纪50年代到60年代 人们对化工生产各种单元操作进行了大量的开发工作，使得化工 生产过程朝着大规模、高效率、连续生产、综合利用方向迅速发 展。 20世纪70年代以来，化工自动化技术水平得到了很大的提高 20世纪70年代，计算机开始用于控制生产过程，出现了计算机控制系 统 20世纪80年代末至90年代，现场总线和现场总线控制系统得到了迅速的发展 化工仪表及自动化系统的分类 按功能不同，分四类： 检测仪表 (包括各种参数的测量和变送) 显示仪表 (包括模拟量显示和数字量显示) 控制仪表 (包括气动、电动控制仪表及数字式控制器) 执行器(包括气动、电动、液动等执行器)
图0-1 各类仪表之间的关系 1.自动检测系统 利用各种仪表对生产过程中主要工艺参数进行测量、指示或记录的部分。 作用：对过程信息的获取与记录作用。 图0-2 热交换器自动检测系统示意图 自动检测系统中主要的自动化装 敏感元件传感器显示仪表敏感元件对被测变量作出响应,把它转换为适合测量的物理量。
化工仪表及自动化 第一章 自动控制系统基本概念 第一节化工自动化的主要内容 包括自动检测、自动保护、自动操纵、自动控制 第二节自动控制系统的基本组成及表示形式 3、自动控制系统是具有被控变量负反馈的闭环系统，这是与自动检测、自动操纵等开环系统比较最本质的区别 4 度控制器 ；LICA 是一台具有指示、报警功能的液位控制器 第三节 自动控制系统的分类 定值控制系统、随动控制系统（自动跟踪系统）、程序控制系统（顺序控制系统） 第四节 自动控制系统的过渡过程和品质指标 一、控制系统的静态与动态 被控变量不随时间而变化的平衡状态称为系统的静态，随时间变化的不平衡状态称为系统图中的实线改为虚线就是分别的盘后安装仪表
的动态 二、控制系统的过渡过程 1、稳定过程（非周期衰减过程、衰减振荡过程） 2、不稳定过程（等幅振荡过程、发散振荡过程） 1、最大偏差为A；超调量为B 2、衰减比为B:B/ ； 3、余差为C 4、过渡时间 5、振荡周期 第二章过程特性及其数学模型 第一节化工过程的特点及其描述方法 1、研究对象的特性就是用数学的方法来描述出对象输入量与输出量之间的关系，这种数学描述称为对象的数学建模，一般将被控变量看作对象的输出量，而干扰作用和控制作用看作对象的输入量 2、对象的数学模型可分为静态和动态数学模型 3、数学模型的表达式：1）非参量模型即是采用曲线或者数据表格等来表示；2）参量模型即是采用数学方程式来描述 第二节对象数学模型的建立 机理建模和实验建模 第三节描述对象特性的参数 一、放大系数K K在数值上等于对象重新稳定后的输出变化量与输入变化量之比，越大， 表示对输出量的影响越大。 二、时间常数T 时间常数越大，被控变量的变化也越慢，达到新的稳定值所需时间也越大 三、滞后时间1、传递滞后一般用τ0 表示；2、容量滞后用τh表示
实验 项目： 第 周星期 一、实验目的 1.了解热电偶的结构及测温工作原理； 2.掌握热电偶校验的基本方法； 3.学习如何定期检验热电偶误差，判断是否及格。 二、实验内容和要求 观察热电偶，了解温控电加热器工作原理； 通过对K 型热电偶的测温和校验，了解热电偶的结构及测温工作原理；掌握热电偶的校验的基本方法；学习如何定期检验热电偶误差，判断是否合格。 三、实验原理： （1）由两根不同质的导体熔接而成的闭合回路叫做热电回路，当其两端处于不同温度时则回路中产生一定的电流，这表明电路中有电势产生，此电势即为热电势。 图1-1 热电偶测温原理试验台 图（1-1）中T 为热端，To 为冷端，热电势()()()AB AB o E T T T ?= - （2）以K 分度热电偶作为标准热电偶来校准E 分度热电偶。 四、实验所需部件： K （也可选用其他分度号的热电偶）、E 分度热电偶、温控电加热炉、温度传感器实验模块、数字电压表。 五、实验步骤： （1）观察热电偶结构（可旋开热电偶保护外套），了解温控电加热器工作原理。 温控器：作为热源的温度指示、控制、定温之用。温度调节方式为时间比例式，绿灯亮时表示继电器吸合电炉加热，红灯亮时加热炉断电。
实验 项目： 第 周星期 温度设定：拨动开关拨向“设定”位，调节设定电位器，仪表显示的温度值℃随之变化，调节至实验所需的温度时停止。然后将拨动开关扳向“测量”侧，接入热电偶控制炉温。（注：首次设定温度不应过高，以免热惯性造成加热炉温度过冲）。 （2）首先将温度设定在50℃左右，打开加热开关，（加热电炉电源插头插入主机加热电源出插座），热电偶插入电加热炉内，K 分度热电偶为标准热电偶，冷端接“测试”端，E 分度热电偶接“温控”端，注意热电偶极性不能接反，而且不能断偶，万用表置毫伏档，当钮子开关倒向“温控”时测E 分度热电偶的热电势，待设定炉温达到稳定时用电压表毫伏档分别测试温控（E ）和测试（K ）两支热电偶的热电势（直接用电压表在热电偶接线端测量，钮子开关还是保持倒向“E ”分度热电偶方向）。每支热电偶至少测两次求平均值，并将结果填入表1-1。 （3）继续将炉温提高到70℃、90℃、110℃、130℃和150℃，重复上述实验，观察热电偶的测温性能，并将对应结果填入下表。。 （4）因为热电偶冷端温度不为0℃，则需对所测的热电势值进行修正 E （T ，To ）=E(T,t1)+E(T1,T0) 实际电动势＝ 测量所得电势 ＋ 温度修正电势 查阅热电偶分度表，上述测量与计算结果对照。 （5）校热电偶热电势与标准热电偶温度的绝对误差为T T T ?=-校标，相对误差为 ()100%T T T T ?=-?标校标标。 六、注意事项： 1、加热炉温度请勿超过200℃，当加热开始，热电偶一定要插入炉内，否则炉温会失控，同样做其它温度实验时也需用热电偶来控制加热炉温度。 2、因为温控仪表为E 分度，加热炉的温度就必须由E 分度热电偶来控制，E 分度热电偶必须接在面板的“温控”端。所以当钮子开关倒向“测试”方接入K 分度热电偶时，数字温度表显示的温度并非为加热炉内的温度。 七、思考题 将平台上的热电偶转换开关打向左边，显示的温度值是否正确？为什么？
化工仪表及自动化实验讲义 实验一热电偶温度计的使用 一．实验目的： 1．掌握热电偶与动圈仪的配套连接，测温方法及外阻影响。2．掌握 热电偶配手动电位计的测温方法。3．掌握热电偶冷端温度影响及补偿方法。二．实验仪器：1．管状电炉 2．自耦变压器（带电流表）3．广口保温瓶4．动圈仪5．热电偶 6．接线板（带调整电阻）7．手动电位差计8．30cm不锈钢直尺 三．实验内容 （一）热电偶配手动电位差计测温： 1．按图1-1接线，注意极性是否接对，接点是否牢固等。为保持热 电偶冷端温度为零度，将热电偶冷端放置保温瓶中内冰水混合物中。 图1-1热电偶温度计接线图 2．把双向开关打向手动电位差计进行测温。 3．手动电位差计使用方法：首先调整检流计的机械零点，其次把手 动电位差 计的双向开关打向并按住在“校正”位置，调整“工作电流”电位器，使检流计电流为零，然后把双向开关打向“测量（或未知）”位置，即可 进行测量。注意：手动电位差计的双向开关在每一次测量完后，应置于中 间位置，以减少干电池的耗电量。
4．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对手动电位差计测温 的影响。（二）热电偶配动圈仪测温： 1．把双向开关打向动圈仪进行测温。 2．调整仪表零点为零度，由于本实验中热电偶的冷端温度也为零度，这样动圈仪指示的温度就是电炉温度。 3．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对动圈仪测温的影响。 （三）在测温点相同的条件下，同时用手动电位差计和动圈仪对炉温 进行测量，将两个测量结果进行比较。（四）改变测温点，重复（三）， 将电炉内的温度分布得到。测温点数不少于10个。 四．实验报告 1．实验数据记录及处理 动圈仪分度号Eu—2量程0—800℃精度1.0室温26.0℃测温点距离（cm）测温仪表手动电位差计138动圈仪外阻（Ω）150150读数 mV25.1425.16℃6066272．画出热电偶配动圈仪和手动电位差计的接线图。 图1-1热电偶温度计接线图 3．从实验结果讨论热电偶测量线路电阻的大小对于用动圈仪测量时 如何影响，对于电位差计又是如何影响。 答：从实验结果可以看出，热电偶测量线路电阻的大小对于用动圈仪 测量时 使其测量结果偏大，对于电位差计使其测量结果几乎无影响。
绪论 本实训平台的设计结合了目前各大院校《化工测量及仪表》、《检测技术及仪表》、《热工自动化及仪表》、《非电量测量与控制技术》、《过程控制》等课程实验大纲的要求。通过该实验装置的使用和学习，学生能够掌握有关化工仪表及自动化的基本知识，对有关仪表的安装、调试及使用有一定的了解，并对化工生产中如何进行液位、温度、压力和流量等参数的自动化控制有基本的认识。 本实验装置的设计思想主要是通过学生使用本实训平台，首先完成传感器与检测技术等一系列基本实验，来掌握传感器与检测技术课程所要求的基本原理、操作技能和动手能力，以及对化工生产现场的工业自动化仪表有一定程度的认识，并掌握其使用方法。还能通过完成几个综合性实验，对控制系统有一个较为全面的认识，形成基本解决实践问题的知识体系。并能进一步让学生自己组合和设计各种不同的实验系统，进行创新性实验，培养其创新思想和能力。 本实验指导书中大量篇幅描述了实际工业现场常用的仪器仪表，并对传感器及仪表进行有针对性的解析，在第一章中，对本套系统作了整体的介绍，包括硬件和软件部分；第二章中对化工中最常用的离心泵进行了介绍；第三章对工业现场应用普遍的执行器电动调节阀作了详细的技术描述；第四章对本套装置中四块三类仪表进行了详细介绍；第五章对装置的主题传感器和变送器进行了叙述讲解；第六章实现了对四大热工参数的自动控制；第七章着重讲解了无纸记录仪在化工生产现场中的一个重要应用；第八章可完成一些开放性的实验项目，如组态编程和控制实验。在解析说明过程中侧重于对学生动手能力的锻炼，在常用的四大热工参数的传感器检测手段上，都作了两种以上的选型，使学生对传感器的工作原理有一个比较认识过程，另外增加了两种执行机构，使参数变得可控，进而可以使用者在认识传感器的基础上进行控制类实验，使实验装置不仅具有良好的自动检测功能，同样具有更高的自动控制功能。 本实验指导由于编者时间仓促和水平能力有限，很多内容是作者的经验和见解，欢迎高校老师的批评指正，以使本实验指导书日臻完善。
化工仪表及自动化实验 主编: 何京敏 中国矿业大学化工学院 过程装备与控制工程实验室 二零一零年十一月
目录 实验一化工仪表认识实验 (3) 实验二DCS认识实验 (5) 实验三、单容水箱液位PID整定实验 (9) 附录：实验二“天塔之光”参考程序 (12)
化工仪表实验指导 3 实验一化工仪表认识实验 实验项目性质：演示性 实验计划学时：2 一、实验原理 化工仪表通称为工业自动化仪表或过程检测控制仪表;用于化工过程控制..是对化工 过程工艺参数实现检测和控制的自动化技术工具;能够准确而及时地检测出各种工艺参数的变化;并控制其中的主要参数;保持在给定的数值或规律;从而有效地进行生产操作和实现生产过程自动化.. 化工仪表按功能可分为检测仪表、在线分析仪表和控制仪表..①检测仪表;或称化工测量仪表..用以检测、记录和显示化工过程参数的变化;实现对生产过程的监视和向控制系统提供信息..如温度、压力、流量和液位等..②在线分析仪表;主要用以检测、记录和显示化工过程特性参数如浓度、酸度、密度等和组分的变化;是监视和控制生产过程的直接信息..③控制仪表又称控制器或调节仪表;用以按一定精度将化工过程参数保持在规定范围之内;或使参数按一定规律变化;从而实现对生产过程的控制.. 化工仪表从过去单参数检测发展到综合控制系统装置;从模拟式仪表发展到数字式、计算机式的智能化仪表..仪表基础元器件正在向高精度、高灵敏度、高稳定性、大功率、低噪音、耐高温、耐腐蚀、长寿命、小型化、微型化方向发展..仪表的结构向模件化、灵巧化等方向发展；正在加强红外、激光、光导纤维、微波、热辐射、晶体超声、振弦、核磁共振、流体动力等多种新技术、新材料和新工艺向检测及传感器领域的渗透..以应用微型计算机技术为核心;以现代控制理论和信息论为指导;与各种新兴技术如半导体、光导纤维、激光、生化、超导及新材料等相结合;将使化工仪表进入多学科发展的新阶段.. 一、实验目的 1．初步了解《化工仪表及自动化》课程所研究的各种常用的结构、类型、特点及应用.. 2．了解常用传感器的结构特点及应用.. 3．了解常用智能仪表的结构特点及应用.. 4．了解常用电动调节阀的结构特点及应用.. 5．增强对化工仪表的结构及化工过程控制的感性认识.. 二、实验设备 AE2000A高级过程控制实验装置、常用传感器及仪表.. 三、实验方法 学生们通过对实验指导书的学习及“实验装置”中的各种仪表的展示;实验教学人员的介绍;答疑及同学的观察去认识化工常用仪表的基本结构和原理;使理论与实际对应起来;从而增强同学对化工仪表的感性认识..并通过展示的传感器与变送、控制仪表和和执行机构等;使学生们清楚知道化工过程控制的基本组成要素—化工仪表..
化工仪表及自动化 1. 仪表的相对百分误差为 A=(+4)/(700-200)*100%=+0.8%去掉+和%其数值为 0.8，超过0.5级仪表所允许的最大误差。 2. 建立数学模型的方法有机理建模和实验建模。 3. 比例控制器适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺上没有提出无差要求的系统。比例积分控制器适用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、工艺参数不允许有余差的系统。比例积分微分控制器适用于控制通道滞后较大、负荷变化大、控制质量要求较高的系统。 4. 前馈控制是基于不变性原理工作的，比反馈控制及时有效。前馈控制是根据干扰的变化产生控制作用的。 5.串级控制系统中，主控制器的作用方式与主对象特性有关。 6. 所谓控制规律是指控制器的输入信号与输出信号之间的关系。 7. 答均匀控制系统中的调节器一般采用纯比例控制作用。 8. 电磁流量计是用来测量管道中具有一定导电性的液体或液固混合介质的体积流量。 9.用差压变送器测量液位的方法是利用静压原理。
10. 仪表的精度等级是衡量仪表质量优劣的重要指标之一，精确度等级数值越小，就表明该仪表的精确度等级越高。 11. 保证系统为负反馈控制的原则是控制器、执行器、对象以及测量单元四个环节的正反作用符号相乘为负。 12. 正作用控制器：当控制器的输入信号增大时，其输出信号随之增大。 13.由题意可知，振荡周期T=15分钟;最大偏差为 A=230-200=30度;余差C=205-200=5度;第一个波峰值B1=230-205=25度，第二个波峰值 B2=210-205=5度。 14. 在控制方案、广义对象的特性、控制规律都已确 定的情况下，控制质量主要取决于控制器参数的整定。 15. 被控变量在给定值的某一侧做缓慢变化，没有来回波动，最后稳定在某一数值，这种过渡过程形式为非周期衰减过程。 16.调节阀经常在小开度工作时，应选用等百分比流量特性。 17.仪表的精度等级是根据已选定的仪表量程和工艺生产上所允许的最大绝对误差求最大允许百分误差来确定的。 18.
化工专业实验报告 实验名称：仪表自动控制 实验人员：同组人： 实验地点：天大化工技术实验中心615室实验时间：2014年5月16日 年级：研一；专业：生物化工； 组号：18 ；学号：2013207 指导教师： 实验成绩：
仪表自动控制 一、实验目的 1、通过实验对自控仪表和控制元器件有一具体认识。 2、了解自控原理，锻炼动手能力。学习并安装不同的温度自控电路。 3、通过对不同电路的调试和数据测量，初步掌握仪表自控技术。 二、实验原理 仪表自动控制在现代化工业生产中是极其重要的，它可以减少大量的手工操作，尤其是在化工生产和实验中使操作人员远离工作条件恶劣、危险的环境，还可以使大量的重复性、简单的手工操作由仪器仪表自动控制装置完成。并可在极大的程度上提高实验和工业生产上的操作精度及数据测量的准确性，可完成数据的远程传输。 本实验就是仪表自动控制在化工生产和实验中非常重要的一个分支——温度的仪表自动控制。实验装置图如下： 图1 实验装置图 1控温仪表2、测温仪表3、4测温元件（热电偶）5、电加热釜式反应器6、保险丝7、电流表8、固态调压器9、滑动变阻10、固态继电器（SSR） 实验装置中部分仪器的工作原理： 1、控温仪表：输出端输出直流电压控制SSR，当加热釜温度未达到预设温度时，SSR使电路导通，持续加热；当达到最终温度后，SSR使电路断开，加热停止。 2、测温仪表：与测温的热电偶相连，实时反馈加热釜内温度的测量值。 3、热电偶：分别测量加热腔和反应芯内的温度。 工作原理：热电阻工业上常用的一种测温元件。它是由两种不同材料的导体焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受被测温度，称为热电偶的工作端或热端。另一端与导线连接，称为自由端或冷端。若将其两端焊接在一起，且两段存在温度差，则在这个闭路回路中有热电势产生。如在回路中加一直流毫伏计，可见到毫伏计中有电势指示，电势的大小与两
化工仪表及自动化实验指导书 （过控装备与控制工程教研室） 南昌大学环境与化学工程学院 二0 一0 年五月 本实验指导书系根据《过程装备控制技术与应用》课程及实验室已有设备而设置的实验内容编写的。通过实验操作，使学生增强感性认识，加深对书本理论知识的理解，提高动手能力，熟悉和掌握仪表实验工作的一般方法，为将来的实验工作和科学研究打下基础。 实验要求 在实验过程中，务必做到以下几点： 1、实验前必须预习有关实验内容； 2、进入实验室后，应首先认真听取实验介绍，以提高操作效率； 3、熟悉并检查实验装置的组成部分及连线； 4、按实验要求连接实验装置后，需经老师检查方可进行操作； 5、实验过程中，应遵守实验室的规章制度，爱护设备。在实验过程中未按操作步骤进行而 造成仪器、设备、工具等损坏以及发生事故，待查明原因后，按学校有关规定予以赔偿； 6、实验后，各小组须整理清点实验工具，并交老师核查； 7、按实验具体要求，认真完成实验报告。 在做实验报告时应注意以下几点： 1、明确实验目的； 2、了解实验内容；
3、熟悉实验装置; 4、掌握实验方法; 5、制定实验步骤; 6、处理实验数据（数据准确、表格合理、图形清晰）； 7、得出实验结果； 8、提出分析建议（注意现象，分析误差等原因）。 目录 一、实验一弹簧管压力表的校验 (5) 二、实验二热电偶与动圈仪表的配套使用 (7) 三、实验三自动电子电位差计的校验 (10) 四、实验四自动电子平衡电桥的校验 (12) 五、实验五XMZ-102数显仪表的校验 (13) 六、实验六XMZ-101数显仪表的校验 (14) 七、实验七电容式差压变送器认识与校验 (15) 实验一弹簧管压力表的校验 一、实验目的: 1、熟悉工业用弹簧管压力表的构造、工作原理及校验方法; 2、掌握压力校验器的基本结构原理和操作方法。 实验设备
化工仪表及自动化实验指导书
电气工程学院
安全注意事项 安全注意事项： 在安装、操作、维护或检查本系统之前，一定仔细阅读以下安全注意事项。在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。 防止触电尽管系统经过多层保护，还是请用户注意以下安全 事项。 1. 2. 3. 4. 5. 当通电或正在运行时，请不要进行任何维护、维修操作，不要打开机柜后门，接线箱盖子，变频器前盖板，否则会发生触电的危险。 即使电源处于断开时，除维护、维修外，请不要接触任何具有超过安全电压的裸露端子，否则接触各种充电回路可能造成触电事故。 请不要用湿手操作设定各种旋钮及按键，以防止触电。 对于电缆，请不要损伤它，不要对它加过重的应力，使它承载重物或对它钳压。否则可能会导致触电。 包括布线或检查在内的工作都应由专业技术人员进行。在开始布线或维修之前，请断开电源，经过10 分钟以后，用万用表等检测剩余电压后进行。 防止烫伤 1. 不要接触热水管道，避免高温烫伤。在热水没有冷却时，不要打开锅炉，不要进行任何维修维 护工作。 2. 请尽量控制水温在70 度以下，以免高温烫伤，提高产品寿命。 防止损坏 1. 2. 3. 4. 5. 6. 在水泵运行状态，绝对禁止进行水泵切换控制操作，否则可能损坏变频器。在水箱水位没有达到一定高度，不能启动调压器输出，否则可能损坏加热器。该系统增加了硬件的连锁保护，但是也要在操作时注意。 系统应远离可燃物体。系统发生故障时，请断开电源。否则系统可能因电流过大导致火灾。各个端子上加的电压只能是使用手册上所规定的电压，以防止爆裂、损坏等等。确认电缆与正确的端子相连接，否则，可能会发生爆裂、损坏等等事故。始终应保证正负极性的正确，以防止爆裂、损坏等。