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 前 言過程控制儀表是實(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(duì)理論知識(shí)的理解和掌握，從而進(jìn)一步認(rèn)識(shí)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(huì)主要儀表的調(diào)校及測(cè)試方法，培養(yǎng)實(shí)際動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)。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?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)

2、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(huì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求。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(duì)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(duì)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，經(jīng)

3、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(huì)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(shí)1實(shí)驗(yàn)二 壓力表的校驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)三 流量檢測(cè)儀表的校驗(yàn)5實(shí)驗(yàn)四 液位檢測(cè)、壓力變送器調(diào)校7實(shí)驗(yàn)五 控制閥特性測(cè)試及拆裝實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)六 模擬控制器認(rèn)識(shí)及調(diào)校12實(shí)驗(yàn)七 數(shù)字控制器認(rèn)識(shí)及調(diào)校16實(shí)驗(yàn)八 熱電偶的校驗(yàn)17附一

4、：PCTI型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介19附二：AI系列儀表參數(shù)功能表及操作簡(jiǎn)介21實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求24實(shí)驗(yàn)一 儀表基本認(rèn)識(shí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?認(rèn)識(shí)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(jiǎn)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、型控制器和控制器有什么相同與不同？1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)物掌握彈簧管壓力表的具體結(jié)構(gòu)及其組成。2 實(shí)際操

5、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(duì)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(tái)2彈簧管壓力表 1臺(tái)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)裝置連接圖被校壓力表活塞式壓力計(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(duì)應(yīng)點(diǎn)進(jìn)行記錄，對(duì)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.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

6、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（）熟悉裝置，了解裝置及壓力表結(jié)構(gòu)及各部分作用。（）檢查活塞式壓力計(jì)開關(guān)閥為正確位置。（）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。（）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)）。（）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(shí)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。依法從小到大完成各校驗(yàn)點(diǎn)實(shí)驗(yàn)及數(shù)據(jù)記錄。 () 反行程校驗(yàn)：由大到小按（）過

7、程校驗(yàn)各確定點(diǎn)并數(shù)據(jù)記錄。（）誤差計(jì)算公式絕對(duì)誤差被校表示值標(biāo)準(zhǔn)表示值絕對(duì)變差=對(duì)應(yīng)點(diǎn)上行程示值對(duì)應(yīng)點(diǎn)下行程示值最大絕對(duì)誤差相對(duì)百分誤差×量程 最大絕對(duì)變差變差×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(duì)誤差（MPa）下行程輸出壓力（MPa）下行絕對(duì)誤差（MPa）絕對(duì)變差（MPa）基本誤差（）變差（）結(jié)論七、思考題1 壓力表所測(cè)壓力是什么壓力？環(huán)境大氣壓對(duì)壓力表檢測(cè)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(cè)儀表的校驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.熟悉流量?jī)x表的種類、型號(hào)、結(jié)構(gòu)、原理及特點(diǎn)。2.熟悉流量檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)及使用要求。

8、3.掌握流量?jī)x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?jī)x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(cè)裝置對(duì)流量?jī)x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(tái)3轉(zhuǎn)子流量計(jì) 1臺(tái)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(cè)裝置產(chǎn)生對(duì)應(yīng)流量，采用比較的方法，用標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)對(duì)被校流量?jī)x表進(jìn)行校驗(yàn)，將對(duì)應(yīng)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)記錄數(shù)據(jù)計(jì)算分析，完成流量?jī)x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

9、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?jī)x表，了解各環(huán)節(jié)組成及安裝。（2）檢查水箱水位，保持大約高度。（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，從小到大對(duì)各校驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。（8）反行程校驗(yàn)：調(diào)整流量控制閥，從大到小對(duì)各校驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。3數(shù)據(jù)記錄及處理標(biāo)準(zhǔn)流量（ ）上行程被校流量上行絕對(duì)誤

10、差下行程被校流量下行絕對(duì)誤差絕對(duì)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(cè)、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(duì)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)：測(cè)量范圍06Kpa輸出電流42

11、0mA負(fù)載能力250300工作電源24（1±5%）V DC2、壓力變送器測(cè)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(qǐng)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，

12、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(hào)標(biāo)準(zhǔn)值IO（

13、mA）輸出信號(hào)實(shí)測(cè)值IO（mA）正行程反行程誤差絕對(duì)誤差正行程反行程絕對(duì)變差基本誤差（%）變差（%）精度等級(jí)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(huì)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(duì)誤差= IO實(shí)IO標(biāo) 引用誤差=±/（IO上IO下）×100% 基本誤差=±MAX /（IO上IO下）×100% 變 差=| IO正-IO反|MAX/（IO上IO下）×100%IO標(biāo) 某點(diǎn)輸出信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)值，單位mA。IO實(shí) 某點(diǎn)輸出信號(hào)的實(shí)際值，單位mA。MAX

14、各校驗(yàn)點(diǎn)絕對(duì)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-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。26實(shí)驗(yàn)五 控制閥特性測(cè)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(cè)試實(shí)驗(yàn)掌握控制閥特性曲線的測(cè)量方法，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的問題：控制閥流量特性的求取方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)試求取控制閥特性曲線。2分析控制閥的流量特性。3對(duì)控制閥進(jìn)行拆裝。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器PTCI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(cè)試閥位反饋電流（420mA）與通

15、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(shí)，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(cè)試。3點(diǎn)擊指導(dǎo)書按扭,閱讀控制閥特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。4.點(diǎn)擊接線圖按扭，按控制閥特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)接線圖接好實(shí)驗(yàn)線路。接通總電源及各儀表電源。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)界面。7在輸入下限時(shí)（可通過置實(shí)現(xiàn)）狀態(tài)下，逐漸增加輸入信號(hào)，開始測(cè)試控制閥的正向流量特性，直至最大，完成控制閥正向特性測(cè)試。分別將各對(duì)應(yīng)輸入輸出數(shù)據(jù)記錄下表。在輸入上限限時(shí)（可通過置實(shí)現(xiàn)）狀態(tài)下，逐漸減少輸入信號(hào)，開始測(cè)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(cè)試。分別將各對(duì)應(yīng)輸入輸出數(shù)據(jù)記錄下表。可在不同水

16、壓情況下的控制閥特性曲線分別進(jìn)行測(cè)試。六、數(shù)據(jù)記錄及處理： 正向特性測(cè)試輸入電流（mA）流量（%）反向特性測(cè)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(duì)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(shí)及調(diào)校一、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)定方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1熟悉模擬控制器（電型或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

17、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)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1模擬控制器（電型或EK） 1臺(tái)2標(biāo)準(zhǔn)電阻箱 1個(gè)3恒流給定器 1臺(tái)4標(biāo)準(zhǔn)電流表 1臺(tái)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：(1)比例度（2）微分時(shí)間TD時(shí)間常數(shù)：TD的測(cè)定（參看圖

18、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(hào)輸入下，（如U01變化10%（1.6mA），輸出為U01，當(dāng)輸出從U01開始下降了微分作用的63.2%（ ）所需要的時(shí)間再乘以KD即為TD。（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(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)量標(biāo)定切換開關(guān)： 測(cè)量給

19、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±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±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%、25%、50%、

20、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)目刻度值實(shí)際值誤差結(jié)論（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，

21、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：誤差=數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 序號(hào) 項(xiàng)目刻度值（%）實(shí)際值（%）誤差結(jié)論 d100%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，不是原來的校驗(yàn)位置。如：偏差變化2mA（假設(shè)測(cè)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(cè)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(cè)量指示50%（12mA），調(diào)節(jié)軟手

22、動(dòng)手桿使控制器輸出電流Io為10mA。b將積分刻度盤對(duì)準(zhǔn)要測(cè)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?hào)±e（信號(hào)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（10±2e）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： 數(shù)據(jù)處理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果： 序號(hào) 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

23、作方式切換開關(guān)置于“硬手動(dòng)”位置，當(dāng)輸入偏差變化時(shí)，控制器的輸出將會(huì)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(shí)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(cè)試數(shù)字控制器的功能及操作2數(shù)字控制器精度測(cè)試。3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)。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(hào)。2.按說明書（見附錄）按鍵測(cè)試功能操作。3.參考實(shí)驗(yàn)六測(cè)試控制參數(shù)。實(shí)驗(yàn)八 熱電偶的校驗(yàn)一、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

24、握確定儀表精度的方法。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 識(shí)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所示。圖-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(cè)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和被校熱電偶所產(chǎn)生的電勢(shì)信號(hào)，將對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄，對(duì)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(huì)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)說明及操

25、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（）熟悉裝置，了解裝置及壓力表結(jié)構(gòu)及各部分作用。（）用經(jīng)驗(yàn)方法識(shí)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(shí)別熱電偶的種類及熱電偶的正負(fù)電極。（）按連線圖正確接線。（）根據(jù)需要，通過溫度控制系統(tǒng)的控制器設(shè)定溫度。（）精密電位差計(jì)調(diào)整。 () 溫度控制系統(tǒng)溫度穩(wěn)定后檢測(cè)熱電偶電勢(shì)。根據(jù)被校熱電偶的檢測(cè)范圍分點(diǎn)。3數(shù)據(jù)記錄及處理環(huán)境溫度t0 = 第一點(diǎn)第二點(diǎn)第三點(diǎn)標(biāo)準(zhǔn)熱電偶（ 型）E(t,t0) （mv）E(t,t0) （mv）E(t,t0) （mv）E(t0,0) （mv）E(t0,0) （mv）E(t0,0) （

26、mv）E(t,0) （mv）E(t,0) （mv）E(t,0) （mv）溫度t （）溫度t （）溫度t （）被校熱電偶（ 型）E(t,t0) （mv）E(t,t0) （mv）E(t,t0) （mv）E(t0,0) （mv）E(t0,0) （mv）E(t0,0) （mv）E(t,0) （mv）E(t,0) （mv）E(t,0) （mv）溫度t （）溫度t （）溫度t （）絕對(duì)誤差基本誤差（）（按溫度量程1000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型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介一 PCTI型過程控制

27、實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)介PCTI型過程控制實(shí)驗(yàn)裝置是基于工業(yè)過程物理模擬對(duì)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(duì)象特性測(cè)試、單回路控制、串級(jí)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(duì)象，包括：上位水箱，下位水箱和儲(chǔ)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

28、硅移相觸發(fā)單元，輸入控制信號(hào)為420mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)，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(duì)上下位水箱的液位進(jìn)行檢測(cè)，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(jí)，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(duì)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(cè)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(hào)輸出。實(shí)驗(yàn)臺(tái)中用了兩套傳感器，轉(zhuǎn)換器。6 電動(dòng)控制閥電動(dòng)控制閥對(duì)控制回路流量進(jìn)行控制。執(zhí)行機(jī)構(gòu)直接接受

29、420mA直流信號(hào)或15V控制信號(hào)，輸出420mA直流閥位信號(hào)。技術(shù)指標(biāo)： 電源：220V AC 50Hz 功耗：5 W輸入信號(hào)：420mA DC 輸入阻抗：100(420mA DC)輸出信號(hào)：420mA DC環(huán)境溫度：2070 重復(fù)精度：±17 水泵實(shí)驗(yàn)裝置采用進(jìn)口水泵，揚(yáng)程達(dá)10米。8 變頻器8 8 8PUEXTRUNSTOPRESETMODESET圖34 FR-S520面板本過程控制采用日本三菱FR-S520變頻器，420mA控制信號(hào)輸入，可對(duì)流量或壓力進(jìn)行控制(見圖34)。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燈亮，開始內(nèi)控變頻控制水泵

30、，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 實(shí)驗(yàn)臺(tái)的三臺(tái)控制器是采用上海萬迅精密儀器有限公司生產(chǎn)的智能控制器。其中兩臺(tái)是帶模糊算法的PID控制儀表，一臺(tái)是普通PID控制儀表，全部都是帶溫度變送的控制儀表。控制器面板如圖 35圖 35 控制器面板 控制器的用法 上電時(shí)，儀表上方的PV(Previous Value)后緊跟著顯示的是測(cè)量變送器測(cè)得的測(cè)量值，下方的SV（Set Value）后顯示設(shè)定值。

31、按住23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，按可以更換參數(shù)，按住2秒可以回到前一個(gè)參數(shù)。同時(shí)按下可以馬上返回到測(cè)量狀態(tài)（即上電時(shí)的狀態(tài)）。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：AI系列儀表參數(shù)功能表及操作簡(jiǎn)介1、參數(shù)功能表參數(shù)代號(hào)參數(shù)含義說明設(shè)置范圍HIAL上限報(bào)警測(cè)量值大于HIAL值時(shí)儀表將產(chǎn)生上限報(bào)警。測(cè)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）。19999999線性單位或1LOAL下限報(bào)

32、警 當(dāng)測(cè)量值小于LOAL值時(shí)儀表將產(chǎn)生下限報(bào)警。當(dāng)測(cè)量值大于LOALdF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(cè)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DHALdF時(shí)正偏差報(bào)警解除。設(shè)置DHAL=9999（溫度時(shí)為999.9）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(duì)值報(bào)警。0999.9或09999定義單位dLAL負(fù)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dLALdF時(shí)負(fù)偏差報(bào)警解除。設(shè)置dLAL=9999（溫度時(shí)為999.9）時(shí)

33、，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(cè)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(duì)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，dF參數(shù)為2.0：1) 儀表在正常狀態(tài)時(shí)，當(dāng)測(cè)量溫度值大于800（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(cè)量值小于798（HIAL-dF）時(shí)，儀表才解除報(bào)警狀態(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700，dF參數(shù)設(shè)置為2.0，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(cè)量溫度值大于702時(shí)（SVdF）時(shí)關(guān)斷。2) 輸出在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，則當(dāng)測(cè)量溫度值小于

34、698（SVdF）時(shí)，才重新接通進(jìn)行加熱。對(duì)采用位式調(diào)節(jié)而言，dF值越大，通斷周期越長(zhǎng)，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(duì)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(cè)量值因受干擾跳動(dòng)造成誤動(dòng)作，但過大的dF值也會(huì)影響自整定效果。如果測(cè)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(cè)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(cè)量值的瞬間跳動(dòng)值的23倍為佳。0200.0或02000定義單位CtrL控制方式 CtrL=0，采用位式調(diào)節(jié)（ON/OFF）,只

35、適合要求不高的場(chǎng)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(huì)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 CtrL=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(duì)極快速變化的溫度（每秒變化100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

36、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）又將主輸出定為電流輸出（Opt=1、2或4分別表示為010mA、020mA或420mA輸出）則對(duì)于AI-708/808儀表將把PV值變送為電流信號(hào)從OUTP位置輸出，而對(duì)于AI708P/808P則將SV值變送為電流信號(hào)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(jí)，加上測(cè)量誤差，綜合變送精度約0.30.4級(jí)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(duì)位式調(diào)節(jié)方式（CtrL=0時(shí)），這些參數(shù)不起作用。M5定義為輸出值變化為5時(shí)，控制對(duì)象基本穩(wěn)定后測(cè)量值的差值。5表示輸出值變化量為5，同一系統(tǒng)的M5參數(shù)一般會(huì)隨測(cè)量值有所變化，應(yīng)