控制儀表實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、、八前言執(zhí)行器 (final controlling element )是自動(dòng)化技術(shù)工具中接收控制 信息并對(duì)受控對(duì)象施加控制作用的裝置。工業(yè)上一般用在電廠脫硫， 污水處理廠的給排水，造紙廠管道上 很多地方都用，小型的執(zhí)行器有的是控制小的碟閥截止閥風(fēng)門等比如燃燒機(jī)在點(diǎn)燃前需爐膛內(nèi)需要進(jìn)行給風(fēng)吹掃， 吹掃的時(shí)候就可以用電動(dòng)執(zhí)行器來(lái)控制閥 門從開到關(guān)或從關(guān)到開運(yùn)行 執(zhí)行器一般分為電動(dòng)執(zhí)行器和氣動(dòng)執(zhí)行 器，從控制方式上有分為開關(guān)型和調(diào)節(jié)型 開關(guān)型是說(shuō)只是控制閥門 從開到關(guān)或從關(guān)到開 而調(diào)節(jié)型說(shuō)的是通過(guò)執(zhí)行器可以控制閥門在中 間或者某段位置進(jìn)行來(lái)回調(diào)節(jié) 了解執(zhí)行器的特點(diǎn)， 有利于了解工廠 的機(jī)器運(yùn)行。過(guò)

2、程控制儀表及裝置是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化的工具； 是生產(chǎn)過(guò)程 高效運(yùn)行的保障，有助于提高生產(chǎn)效率；保證產(chǎn)品質(zhì)量；減少生產(chǎn)過(guò) 程的原材料與能量損耗。 近年來(lái)由于微電子技術(shù)、 計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)的發(fā)展，過(guò)程控制儀表已經(jīng)進(jìn)入以 DCS和智能儀表為主的時(shí)代； 同時(shí)模擬式控制儀表在我國(guó)仍將大量使用。本次實(shí)習(xí)的目的是將生產(chǎn)過(guò)程控制儀表中常用的測(cè)量原件及執(zhí) 行器等儀表的結(jié)構(gòu)、工作原理、選用方法、校驗(yàn)方法做一總結(jié)，使讀 者從中了解利用過(guò)程控制儀表構(gòu)成控制系統(tǒng)的手段和方法， 理解各控 制儀表的工作原理與結(jié)構(gòu)， 獲得控制儀表的安裝、 使用、校驗(yàn)、維護(hù)、 選型等方面的知識(shí)與技能。、八、-丄前 言 1一、實(shí)驗(yàn)儀器 3

3、.1. 變送器 3.1.1 概念 3.1.2 保護(hù)作用 3.1.3 基本原理 4.1.4 種類特點(diǎn) 4.2、控制器 4.2.1 基本簡(jiǎn)介 4.2.2 主要分類 4.2.3 組合邏輯 5.2.4 基本組成 5.2.5 工作原理 5.3. 執(zhí)行器 6.3.1 基本概念 6.3.2 執(zhí)行器的原理 6.3.3 作用 7.3.4 氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的對(duì)比 7.二、儀器調(diào)校 8.1、液位檢測(cè)、壓力變送器調(diào)校 8.1.1 壓力變送器的主要技術(shù)指標(biāo)： 8.1.2 壓力變送器測(cè)試框圖如下所示。 8.1.3 注意事項(xiàng) 8.1.4 實(shí)驗(yàn)說(shuō)明及操作步驟 9.2、模擬控制器認(rèn)識(shí)及調(diào)校 1.02.1 目的 1.0.2

4、.2 內(nèi)容 1.0.2.3 原理 1.0.2.4 步驟 1.2.3、執(zhí)行器調(diào)校 1.3.4、調(diào)節(jié)閥結(jié)構(gòu) 1.5.三、總 結(jié)1.7.11實(shí)驗(yàn)儀器1.變送器1.1概念變送器(tran smitter)是把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R(shí)別的信號(hào) (或?qū)鞲衅鬏斎氲姆请娏哭D(zhuǎn)換成電信號(hào)同時(shí)放大以便供遠(yuǎn)方測(cè)量和控制的信 號(hào)源)的轉(zhuǎn)換器。傳感器和變送器一同構(gòu)成自動(dòng)控制的監(jiān)測(cè)信號(hào)源。不同的物理量需要不同的傳感器和相應(yīng)的變送器。 變送器的種類很多，用在工控儀表上面的 變送器主要有溫度變送器、壓力變送器、流量變送器、電流變送器、電壓變送器 等等。變送器應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)、能輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的傳感器稱為變送器。變送器這

5、個(gè)術(shù)語(yǔ)有時(shí)與傳感器通用。在自動(dòng)控制原理中，變送器是把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀豢刂破髯R(shí) 別的信號(hào)的轉(zhuǎn)換器。至于有時(shí)候與傳感器通用是因?yàn)楝F(xiàn)代的多數(shù)傳感器的輸出信 號(hào)已經(jīng)是通用的控制器可以接收的信號(hào)， 此信號(hào)可以不經(jīng)過(guò)變送器的轉(zhuǎn)換直接為 控制器所識(shí)別。所以，傳統(tǒng)意義上的“變送器”意義應(yīng)該是：“把傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以被控制器或者測(cè)量?jī)x表所接受標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的儀器”。在自控中：信號(hào)源-傳感器-變送器-運(yùn)算器控制器-執(zhí)行機(jī)構(gòu)-控制輸出。變送器種類很多，總體來(lái)說(shuō)就是由變送器發(fā)出一種信號(hào)來(lái)給二次儀表使二次 儀表顯示測(cè)量數(shù)據(jù)。將物理測(cè)量信號(hào)或普通電信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電信號(hào)輸出或能夠以通訊協(xié)議方 式輸出的設(shè)備。一般

6、分為：溫度/濕度變送器，壓力變送器，差壓變送器，液位 變送器，電流變送器，電量變送器，流量變送器，重量變送器等。1.2保護(hù)作用1、變送器輸入過(guò)載保護(hù)；2、輸出過(guò)流限制保護(hù)；3、輸出電流長(zhǎng)時(shí)間短路保護(hù)；4、兩線制端口瞬態(tài)感應(yīng)雷與浪涌電流 TVS抑制保護(hù);5、工作電源過(guò)壓極限保護(hù)w 35V;6工作電源反接保護(hù)。1.3 基本原理變送器是中文名字，英文是： TRANSMITTER 顧名思義，變送器含有“變”和“送”之意。 所謂“變”，是指將各種從傳感器來(lái)的物理量，轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N電信號(hào)。比如： 利用熱電偶，將溫度轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱?shì)；利用電流互感器，將大電流轉(zhuǎn)換為小電流。由 于電信號(hào)最容易處理，所以，現(xiàn)代變送器，均將

7、各種物理信號(hào)，轉(zhuǎn)變成電信號(hào)。 因此，我們說(shuō)的變送器，通常都變成了“電” 。所謂“送”，是指將各種已變成的電信號(hào)，為了便于其他儀表或控制裝置接 收和傳送，又一次通過(guò)電子線路， 將傳感器來(lái)的電信號(hào)， 統(tǒng)一化（比如 4-20MA）。 方法是通過(guò)多個(gè)運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種“變” +“送”，就組成了現(xiàn)代最常用的 變送器。比如： SST3-AD 就是一種將電流互感器的輸出電流，轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的 4-20MA 的電流變送器；再比如：SST4LD,可以將重量傳感器來(lái)的重量信號(hào)，轉(zhuǎn)變成標(biāo) 準(zhǔn)的 4-20MA 的重量變送器。1.4 種類特點(diǎn)變送器的種類很多， 用在工控儀表上面的變送器主要有溫度變送器， 壓力變 送器，

8、流量變送器，電流變送器，電壓變送器等等。變送器在儀器、 儀表和工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中起著舉足輕重的作用。 與傳感器不 同，變送器除了能將非電量轉(zhuǎn)換成可測(cè)量的電量外， 一般還具有一定的放大作用。壓力變送器也稱差變送器，主要由測(cè)壓元件傳感器、模塊電路、顯示表頭、 表殼和過(guò)程連接件等組成。 它能將接收的氣體、 液體等壓力信號(hào)轉(zhuǎn)變成標(biāo)準(zhǔn)的電 流電壓信號(hào)，以供給指示報(bào)警儀、記錄儀、調(diào)節(jié)器等二次儀表進(jìn)行測(cè)量、指示和 過(guò)程調(diào)節(jié)。壓力變送器測(cè)量原理是： 流程壓力和參考?jí)毫Ψ謩e作用于集成硅壓力敏感元 件的兩端，其差壓使硅片變形（位移很小，僅卩 m級(jí)），以使硅片上用半導(dǎo)體技 術(shù)制成的全動(dòng)態(tài)惠斯登電橋在外部電流源驅(qū)動(dòng)下輸

9、出正比于壓力的 mV 級(jí)電壓 信號(hào)。由于硅材料的強(qiáng)性極佳， 所以輸出信號(hào)的線性度及變差指標(biāo)均很高。 工作 時(shí)，壓力變送器將被測(cè)物理量轉(zhuǎn)換成 mV 級(jí)的電壓信號(hào)， 并送往放大倍數(shù)很高而 又可以互相抵消溫度漂移的差動(dòng)式放大器。 放大后的信號(hào)經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換變換成 相應(yīng)的電流信號(hào)， 再經(jīng)過(guò)非線性校正， 最后產(chǎn)生與輸入壓力成線性對(duì)應(yīng)關(guān)系的標(biāo) 準(zhǔn)電流電壓信號(hào)。壓力變送器根據(jù)測(cè)壓范圍可分成一般壓力變送器 （O.OOIMPa20MPa）和微 差壓變送器（030kPa）兩種。2、控制器2.1 基本簡(jiǎn)介控制器是按照預(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值 來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、調(diào)速、制動(dòng)和反向的主令裝置

10、。2.2 主要分類控制器分組合邏輯控制器和微程序控制器， 兩種控制器各有長(zhǎng)處和短處。 組 合邏輯控制器設(shè)計(jì)麻煩，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，一旦設(shè)計(jì)完成，就不能再修改或擴(kuò)充，但它 的速度快。微程序控制器設(shè)計(jì)方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，修改或擴(kuò)充都方便，修改一條機(jī) 器指令的功能，只需重編所對(duì)應(yīng)的微程序；要增加一條機(jī)器指令， 只需在控制存儲(chǔ)器中增加一段微程序， 但是，它是通 過(guò)執(zhí)行一段微程序。具體對(duì)比如下： 組合邏輯控制器又稱硬布線控制器， 由邏輯電路構(gòu)成， 完全 靠硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)指令的功能。2.3 組合邏輯設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)機(jī)器的指令系統(tǒng)： 規(guī)定指令的種類、 指令的條數(shù)以及每一條指令的格 式和功能。 初步的總體設(shè)計(jì)：如寄存器設(shè)置、總

11、線安排、運(yùn)算器設(shè)計(jì)、部件間的連接 關(guān)系等。 繪制指令流程圖：標(biāo)出每一條指令在什么時(shí)間、什么部件進(jìn)行何種操作。 編排操作時(shí)間表： 即根據(jù)指令流程圖分解各操作為微操作， 按時(shí)間段列出 機(jī)器應(yīng)進(jìn)行的微操作。 列出微操作信號(hào)表達(dá)式，化簡(jiǎn)，電路實(shí)現(xiàn)。2.4 基本組成（1）指令寄存器用來(lái)存放正在執(zhí)行的指令。指令分成兩部分：操作碼和地 址碼。操作碼用來(lái)指示指令的操作性質(zhì)，如加法、減法等；地址碼給出本條指令 的操作數(shù)地址或形成操作數(shù)地址的有關(guān)信息 （這時(shí)通過(guò)地址形成電路來(lái)形成操作 數(shù)地址 ）。有一種指令稱為轉(zhuǎn)移指令，它用來(lái)改變指令的正常執(zhí)行順序，這種指 令的地址碼部分給出的是要轉(zhuǎn)去執(zhí)行的指令的地址。（2）操作

12、碼譯碼器： 用來(lái)對(duì)指令的操作碼進(jìn)行譯碼， 產(chǎn)生相應(yīng)的控制電平， 完成分析指令的功能。（3）時(shí)序電路：用來(lái)產(chǎn)生時(shí)間標(biāo)志信號(hào)。在微型計(jì)算機(jī)中，時(shí)間標(biāo)志信號(hào) 一般為三級(jí)： 指令周期、 總線周期和時(shí)鐘周期。 微操作命令產(chǎn)生電路產(chǎn)生完成指 令規(guī)定操作的各種微操作命令。 這些命令產(chǎn)生的主要依據(jù)是時(shí)間標(biāo)志和指令的操 作性質(zhì)。該電路實(shí)際是各微操作控制信號(hào)表達(dá)式（如上面的A-L表達(dá)式）的電路實(shí) 現(xiàn)，它是組合邏輯控制器中最為復(fù)雜的部分。 （4）指令計(jì)數(shù)器：用來(lái)形成下一條 要執(zhí)行的指令的地址。 通常， 指令是順序執(zhí)行的， 而指令在存儲(chǔ)器中是順序存放 的。所以，一般情況下下一條要執(zhí)行的指令的地址可通過(guò)將現(xiàn)行地址加 1

13、 形成， 微操作命令“ 1”就用于這個(gè)目的。如果執(zhí)行的是轉(zhuǎn)移指令，則下一條要執(zhí)行的 指令的地址是要轉(zhuǎn)移到的地址。 該地址就在本轉(zhuǎn)移指令的地址碼字段， 因此將其 直接送往指令計(jì)數(shù)器。微程序控制器的提出是因?yàn)榻M合邏輯設(shè)計(jì)存在不便于設(shè)計(jì)、 不靈活、不易修 改和擴(kuò)充等缺點(diǎn)。2.5 工作原理有兩種由于設(shè)計(jì)方法不同因而結(jié)構(gòu)也不同的控制器。 微操作是指不可再分解 的操作，進(jìn)行微操作總是需要相應(yīng)的控制信號(hào) （稱為微操作控制信號(hào)或微操作命 令）。一臺(tái)數(shù)字計(jì)算機(jī)基本上可以劃分為兩大部分 -控制部件和執(zhí)行部件。控制 器就是控制部件，而運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備相對(duì)控制器來(lái)說(shuō)就是執(zhí)行部件。 控制部件與執(zhí)行部件的一種聯(lián)系

14、就是通過(guò)控制線。 控制部件通過(guò)控制線向執(zhí)行部 件發(fā)出各種控制命令， 通常這種控制命令叫做微命令， 而執(zhí)行部件接受微命令后 所執(zhí)行的操作就叫做微操作。控制部件與執(zhí)行部件之間的另一種聯(lián)系就是反饋信息。 執(zhí)行部件通過(guò)反饋線 向控制部件反映操作情況， 以便使得控制部件根據(jù)執(zhí)行部件的狀態(tài)來(lái)下達(dá)新的微 命令，這也叫做“狀態(tài)測(cè)試” 。微操作在執(zhí)行部件中是組基本的操作。由于數(shù)據(jù) 通路的結(jié)構(gòu)關(guān)系，微操作可分為相容性和相斥性兩種。在機(jī)器的一個(gè)CPU 周期中，一組實(shí)現(xiàn)一定操作功能的微命令的組合， 構(gòu)成一條微指令。 一般的微指令格 式由操作控制和順序控制兩部分構(gòu)成。 操作控制部分用來(lái)發(fā)出管理和指揮全機(jī)工 作的控制信號(hào)

15、。 其順序控制部分用來(lái)決定產(chǎn)生下一個(gè)微指令的地址。 事實(shí)上一條 機(jī)器指令的功能是由許多條微指令組成的序列來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 這個(gè)微指令序列通常叫 做微程序。既然微程序是有微指令組成的， 那么當(dāng)執(zhí)行當(dāng)前的一條微指令的時(shí)候。 必須指出后繼微指令的地址， 以便當(dāng)前一條微指令執(zhí)行完畢以后， 取下一條微指 令執(zhí)行。3.執(zhí)行器3.1 基本概念 執(zhí)行器是自動(dòng)化工具中接收控制信息并對(duì)受控對(duì)象施加控制作用的裝置， 也 是控制系統(tǒng)正向通路中直接去改變操縱變量的儀表， 在過(guò)程控制系統(tǒng)中， 執(zhí)行器 由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩部分組成。 調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)執(zhí)行元件直接改變生產(chǎn)過(guò)程的 參數(shù)，使生產(chǎn)過(guò)程滿足預(yù)定的要求。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)則接受來(lái)自控

16、制器的控制信息把它 轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出（如角位移或直線位移輸出） 。它也采用適當(dāng)?shù)膱?zhí)行 元件，但要求與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不同。 執(zhí)行器與變送器等儀表不同， 它直接安裝在生產(chǎn) 現(xiàn)場(chǎng)，與生產(chǎn)過(guò)程相接觸，并且對(duì)生產(chǎn)過(guò)程施加影響。換句話說(shuō)，執(zhí)行器要工作 在高溫、高壓、腐蝕、振動(dòng)等惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中，同時(shí)要有足夠的功率以影響生 產(chǎn)過(guò)程。我們有必要了解執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)原理及性能指標(biāo)， 以便對(duì)其恰當(dāng)?shù)剡x擇和 使用，保證控制系統(tǒng)安全、正常、高效地運(yùn)行，以能保持正常工作直接影響自動(dòng) 調(diào)節(jié)系統(tǒng)的安全性和可靠性。執(zhí)行器是構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的重要部分。 它在系統(tǒng)中的作用是接收 控制器的輸出信號(hào)，直接控制能量或物料等， 調(diào)

17、節(jié)介質(zhì)的輸送量， 達(dá)到控制溫度、 壓力、流量、液位等工藝參數(shù)的目的。由于執(zhí)行器代替了人的操作，所以人們形 象地成之為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的“手腳” 。執(zhí)行器的主要產(chǎn)品為調(diào)節(jié)閥。3.2 執(zhí)行器的原理在齒輪級(jí)， 發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可通過(guò)兩套齒輪傳送到輸出桿上。 主減速器由行星 齒輪完成， 副減速器由蝸輪實(shí)現(xiàn)， 它被一套繃緊的彈簧固定在中心位置。 在發(fā)生 過(guò)載的情況下， 也就是輸出桿超過(guò)了彈簧的設(shè)定轉(zhuǎn)矩時(shí)， 中央蝸輪會(huì)發(fā)生軸向位 移，對(duì)開關(guān)及信號(hào)裝置進(jìn)行微調(diào)，為系統(tǒng)提供保護(hù)。 受由外部變化控制桿操縱 的耦合的作用，輸出桿在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)與蝸輪耦合，在手動(dòng)操作時(shí)與手輪耦合。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不工作時(shí)， 可以很容易地?cái)嗟綦姍C(jī)

18、驅(qū)動(dòng)， 并且只需壓一下控制桿即可連 上手輪。由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)優(yōu)先于手動(dòng)操作， 因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)再次啟動(dòng)時(shí)， 會(huì)自動(dòng)發(fā)生 反向動(dòng)作。這樣就可以避免當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)還開啟手輪，有利于保護(hù)系統(tǒng)。由于手輪直接與輸出桿耦合， 因此可以保證在內(nèi)部齒輪失靈或損壞時(shí)閥門的 正常手動(dòng)操作。安裝在齒輪上的開關(guān)與信號(hào)裝置是一個(gè)密封外殼， 保護(hù)其內(nèi)部的元件實(shí)現(xiàn)以 下功能 :1. 本地或遠(yuǎn)程顯示閥門位置2. 執(zhí)行器 /閥門的過(guò)載保護(hù)3. 限定閥門行程范圍4. 電氣接口執(zhí)行器在不同型號(hào)閥門上的安裝是通過(guò)輸出桿來(lái)完成的， 它可適用于現(xiàn)有的 多種閥桿組態(tài)。3.3 作用雙作用雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用以 DA 系列氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例。齒輪條式執(zhí)

19、行機(jī)構(gòu)的 輸出力矩是活塞壓力 （氣源壓力所供 ）乘上節(jié)圓半徑 （力臂 ）所得，如圖 4 所示。且 磨擦阻力小效率高。 如圖 5 所示，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)輸出力矩都是線性 的。在正常操作條件下，雙作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的推薦安全系數(shù)為 25-50%單作用單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選用以SR系列氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為例在彈簧復(fù)位的應(yīng)用中， 輸出力矩是在兩個(gè)不同的操作過(guò)程中所得， 根據(jù)行程位置， 每一次操作產(chǎn)生兩個(gè) 不同的力矩值。彈簧復(fù)位執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出力矩由力 （空氣壓力或彈簧作用力 ）乘上 力臂所得第一種狀況 :輸出力矩是由空氣壓力進(jìn)入中腔壓縮彈簧后所得，稱為 空 氣行程輸出力矩 在這種情況下， 氣源壓力迫使活塞從 0

20、 度轉(zhuǎn)向 90度位置， 由于 彈簧壓縮產(chǎn)生反作用力，力矩從起點(diǎn)時(shí)最大值逐漸遞減直至到第二種狀況:輸出力矩是當(dāng)中腔失氣時(shí)彈簧恢復(fù)力作用在活塞上所得， 稱為彈簧行程輸出力矩 在 這種情況下，由于彈簧的伸長(zhǎng)，輸出力矩從 90 度逐漸遞減直 0 度如以上所述， 單作用執(zhí)行機(jī)構(gòu)是根據(jù)在兩種狀況下產(chǎn)生一個(gè)平衡力矩的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)而成的。3.4 氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的對(duì)比 調(diào)節(jié)閥所用執(zhí)行器不外乎氣動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng) （電液動(dòng) ）這三種，其使用性能各 有優(yōu)劣，下面分述之。1、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu) :現(xiàn)今大多數(shù)工控場(chǎng)合所用執(zhí)行器都是氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因?yàn)?用氣源做動(dòng)力，相較之下，比電動(dòng)和液動(dòng)要經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于掌握和 維

21、護(hù)。由維護(hù)觀點(diǎn)來(lái)看，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)比其它類型的執(zhí)行機(jī)構(gòu)易于操作和校定， 在現(xiàn)場(chǎng)也可以很容易實(shí)現(xiàn)正反左右的互換。 它最大的優(yōu)點(diǎn)是安全， 當(dāng)使用定位器 時(shí)，對(duì)于易燃易爆環(huán)境是理想的， 而電訊號(hào)如果不是防爆的或本質(zhì)安全的則有潛 在的因打火而引發(fā)火災(zāi)的危險(xiǎn)。 所以現(xiàn)在電動(dòng)調(diào)節(jié)閥應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。 但是在 化工領(lǐng)域上，氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥還是占據(jù)著絕對(duì)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是 :響應(yīng)較慢，控制精度欠佳， 抗偏離能力較差， 這是因?yàn)闅怏w的可壓縮性， 尤其是使用大的氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)時(shí)， 空氣填滿氣缸和排 空需要時(shí)間。但這應(yīng)該不成問(wèn)題， 因?yàn)樵S多工況中不要求高度的控制精度和極快 速的響應(yīng)以及抗偏離能力。2、電動(dòng)

22、執(zhí)行機(jī)構(gòu) :電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要應(yīng)用于動(dòng)力廠或核動(dòng)力廠，因?yàn)樵诟邏?水系統(tǒng)需要一個(gè)平滑、 穩(wěn)定和緩慢的過(guò)程。 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)就是高度的穩(wěn)定和用戶可應(yīng)用的恒定的推力，最大執(zhí)行器產(chǎn)生的推力可高達(dá)225000kgf,能達(dá)到這么大推力的只有液動(dòng)執(zhí)行器， 但液動(dòng)執(zhí)行器造價(jià)要比電動(dòng)高很多。 電動(dòng)執(zhí) 行器的抗偏離能力是很好的，輸出的推力或力矩基本上是恒定的， 可以很好的克 服介質(zhì)的不平衡力，達(dá)到對(duì)工藝參數(shù)的準(zhǔn)確控制，所以控制精度比氣動(dòng)執(zhí)行器要 高。如果配用伺服放大器，可以很容易地實(shí)現(xiàn)正反作用的互換， 也可以輕松設(shè)定 斷信號(hào)閥位狀態(tài)（保持/全開/全關(guān)），而故障時(shí)，一定停留在原位，這是氣動(dòng)執(zhí)行 器所作不到，

23、氣動(dòng)執(zhí)行器必須借助于一套組合保護(hù)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)保位。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)主要有：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，更容易發(fā)生故障，且由于它的復(fù) 雜性，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員的技術(shù)要求就相對(duì)要高一些；電機(jī)運(yùn)行要產(chǎn)生熱，如果調(diào)節(jié)太頻繁，容易造成電機(jī)過(guò)熱，產(chǎn)生熱保護(hù)，同時(shí)也會(huì)加大對(duì)減速齒輪的磨損 ； 另外就是運(yùn)行較慢，從調(diào)節(jié)器輸出一個(gè)信號(hào)，到調(diào)節(jié)閥響應(yīng)而運(yùn)動(dòng)到那個(gè)相應(yīng)的 位置，需要較長(zhǎng)的時(shí)間，這是它不如氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器的地方。3、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)：當(dāng)需要異常的抗偏離能力和高的推力以及快的形成速度時(shí)， 我們往往選用液動(dòng)或電液執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因?yàn)橐后w的不可壓縮性，采用液動(dòng)執(zhí)行器的 優(yōu)點(diǎn)就是較優(yōu)的抗偏離能力，這對(duì)于調(diào)節(jié)工況是很重要的，因?yàn)楫?dāng)調(diào)節(jié)元件接

24、近 閥座時(shí)節(jié)流工況是不穩(wěn)定的，越是壓差大，這種情況越厲害。另外，液動(dòng)執(zhí)行機(jī) 構(gòu)運(yùn)行起來(lái)非常平穩(wěn)，響應(yīng)快，所以能實(shí)現(xiàn)咼精度的控制。電液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是將 電機(jī)、油泵、電液伺服閥集成于一體，只要接入電源和控制信號(hào)即可工作，而液 動(dòng)執(zhí)行器和氣缸相近，只是比氣缸能耐更高的壓力，它的工作需要外部的液壓系 統(tǒng)，工廠中需要配備液壓站和輸油管路，相比之下，還是電液執(zhí)行器更方便一些。液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要缺點(diǎn)就是造價(jià)昂貴， 體檢龐大笨重，特別復(fù)雜和需要專 門工程，所以大多數(shù)都用在一些諸如電廠、石化等比較特殊的場(chǎng)合。二、儀器調(diào)校1、液位檢測(cè)、壓力變送器調(diào)校1.1壓力變送器的主要技術(shù)指標(biāo):測(cè)量范圍0 6Kpa輸出電流4 2

25、0mA負(fù)載能力250300Q工作電源24( 1 5%V DC1.2壓力變送器測(cè)試框圖如下所示+ 124V1圖3-1壓力變送器接線原理圖1.3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(qǐng)指導(dǎo)教師確認(rèn)無(wú)誤后， 方能通電。2投通電、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. 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。1.4實(shí)驗(yàn)說(shuō)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

26、為4mA，如果不對(duì)，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(cè)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(huì)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(duì)輸出電流讀取并 記錄。（3）反行程校驗(yàn)：由大到小按（2）過(guò)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（cm）0

27、12.52537.550輸出輸出信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)值Io （ mA）48121620輸出信號(hào)實(shí)測(cè)值Io （mA）正行程47.9011.8015.8020.0反行程47.8211.8016.020.0誤差絕對(duì)誤差正行程00.10.20.20反行程00.180.200絕對(duì)變差00.0800.20基本誤差（%）1.25變差（%）1.25精度等級(jí)1.5記錄及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)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(huì)給實(shí)驗(yàn)結(jié) 果帶來(lái)較大的誤差。（3）誤差計(jì)算公式絕對(duì)誤差厶=10實(shí)10標(biāo)引用誤差=A / （I0上 I0 下）X 100% 基本誤差=A

28、 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(hào)的標(biāo)準(zhǔn)值，單位 mA。IO實(shí)一一某點(diǎn)輸出信號(hào)的實(shí)際值，單位 mA。A MAX各校驗(yàn)點(diǎn)絕對(duì)誤差的最大值，單位 mA。IO上-IO下一一儀表的輸出量程，單位 mA。|IO正-IO反|MAX各檢驗(yàn)點(diǎn)正反行程實(shí)測(cè)值的最大絕對(duì)變差， 單位mA2、模擬控制器認(rèn)識(shí)及調(diào)校2.1目的1 熟悉模擬控制器的整體結(jié)構(gòu)，了解各部分的作用。2 掌握模擬控制器測(cè)量針的校驗(yàn)方法。3 知道模擬控制器的工作方式，學(xué)會(huì)進(jìn)行各工作方式之間的無(wú)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(cè)

29、定方法。2.2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(cè)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(cè)定和校驗(yàn)。2.3原理實(shí)驗(yàn)接線如圖3-2所示。圖3-2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器的測(cè)量信號(hào)， 當(dāng)控制器的給定為某一數(shù)值時(shí), 改變測(cè)量信號(hào)，產(chǎn)生一個(gè)偏差階躍輸入，此時(shí)，分別測(cè)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(cè)試原理: 比例度e/(e max e min )U/(Umax Um)

30、n)(2)微分時(shí)間TdU 02( t)1 (Kd 1)e Td U01 K D時(shí)間常數(shù):TTdKdTd的測(cè)定(參看圖3-3):圖5-3比例微分作用響應(yīng)曲線比例度100%,在階躍信號(hào)輸入下，(如 Uoi變化10% (1.6mA),輸出為a U01,當(dāng)K 1輸出從U01開始下降了微分作用的63.2% (0.632 U。1 )所需要的izu 1時(shí)間再乘以KDKd即為Td。(3)積分時(shí)間TIAfYYoC :*Trt圖3-4比例積分作用響應(yīng)曲線2.4步驟(1) 按圖接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后接通電源，預(yù)熱 30分鐘(2) 測(cè)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(cè)量/

31、標(biāo)定切換開關(guān)：測(cè)量給定開關(guān)：內(nèi)給正/反作用開關(guān)：正比例度最大 積分時(shí)間TI最大微分時(shí)間Td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(hào)，測(cè)量針應(yīng)分別指示 0%、100%。當(dāng)誤差超過(guò)土 1%時(shí)，應(yīng)調(diào)整機(jī)械零點(diǎn) 和指示單元的測(cè)量指示量程電位器。 中間刻度校驗(yàn)：把測(cè)量/標(biāo)定切換開關(guān)置于“標(biāo)定”位置，這時(shí)，測(cè)量針 和給定針都應(yīng)指示50%，當(dāng)誤差超過(guò)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(duì)準(zhǔn)指針0%

32、、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(hào)項(xiàng)目0255075100刻度值48121620實(shí)際值48.312.416.420慶差00.30.40.40(3) 控制參數(shù)測(cè)試比例度的測(cè)試：將控制器側(cè)面板上，測(cè)量/標(biāo)定切換開關(guān)置于“測(cè)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50%，再調(diào)節(jié)恒流給定器使測(cè) 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. 將比例刻度盤對(duì)準(zhǔn)要測(cè)試的點(diǎn)的位置， 如100%的位置，迅速將工作方式 切換開關(guān)切向“自動(dòng)”，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?hào)，此時(shí)，記錄下控制器的輸出電流值。c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 輸出變化量刻度實(shí)際誤差100%25%刻度數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果:序號(hào)項(xiàng)目7、100300500刻度值（%）4.43.53.7實(shí)際值（%）4.361.40.62誤差（%）0.916.719.2d. 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(duì)準(zhǔn)真正的100%的位置，不是原來(lái)的校