化工自動化及儀表實驗報告

1、化工自動化及儀表實驗報告學院：姓名：學號：班級：教師： 提交日期XXX大學XXX學院實驗一 壓力表與壓力變送器校驗一、實驗目的1了解壓力表與壓力變送器的結(jié)構(gòu)與功能2掌握壓力變送器的使用3掌握壓力校驗儀的使用4掌握壓力表與壓力變送器精度校驗方法二、實驗儀器及設(shè)備 TOC o 1-5 h z 1彈簧管壓力表8 臺2壓力變送器8 臺3. XFY-2000型智能數(shù)字壓力校驗儀8臺三、復習教材壓力測量及儀表相關(guān)章節(jié)四、實驗內(nèi)容及步驟1、熟悉儀表了解壓力表、壓力變送器測壓原理、結(jié)構(gòu)及功能，熟悉并掌握壓力校驗儀的正確使用。2、壓力校驗儀準備1）上電：按下壓力校驗儀后面板的電源開關(guān)，顯示器倒計時3、2、1、0

2、后自動校零， 進入測量狀態(tài)；2）選擇壓力單位：按右向鍵，選擇壓力單位為 MPa；3）預壓：為減少遲滯，先進行預壓測試（將壓力加到0.6MPa左右，泄壓至常壓，如 此循環(huán)幾次）；4）調(diào)零：循環(huán)上述操作后，若壓力讀數(shù)偏離零點，按ZERO鍵即可壓力調(diào)零；5）管線接線：將導壓管兩頭分別與內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)換接頭及壓力校驗儀壓力輸出接口連接。3、壓力表基本誤差校驗1）將壓力表壓力輸入口與內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)換接頭相連接并檢查密封性；2）正行程測量：將校驗儀的手操泵產(chǎn)生的壓力加到壓力表上，改變壓力表輸入壓力大小，依次使壓力表指針指示各滿刻度，同時將壓力表的各輸入壓力記錄于表1；3）反行程測量：將校驗儀的輸出壓力加大至超過壓力表

3、滿量程，并逐漸改變壓力表輸入壓力的大小，依次使壓力表指針指示各滿刻度，同時將壓力表的各輸入壓力記錄于表1；4）誤差計算：（P 一 P ） 相對百分誤差5 = 指示 輸入最大值x 100% 壓力表量程|P 一 P |變差a二 入正 入反最大值x100%壓力表量程4、壓力變送器基本誤差校驗1 ）將壓力變送器（差壓變送器）正壓室接口（負壓室通大氣）與內(nèi)螺紋轉(zhuǎn)換接頭相連 接并檢查密封性；2）按鍵，將顯示器測量選擇到I： 00.000mA，若清零按ZERO鍵。將壓力變送器電 流信號端子正確接入壓力校驗儀的電流信號測量端子（紅線一端接變送器信號輸出的正端， 另一端接校驗儀 24V 電源正極輸出端；黑線一端

4、接變送器信號輸出的負端，另一端接校驗 儀直流電流測量正極輸入端）；3）正行程測量：將校驗儀的手操泵產(chǎn)生的壓力加到壓力變送器上，從小到大改變壓力 變送器輸入壓力（0.0MPa、0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa）,依次 測量壓力變送器在各標準壓力點時輸出電流的大小，并將其記錄于表2；4）反行程測量：將校驗儀的輸出壓力加大至超過壓力變送器滿量程，從大到小改變壓 力變送器輸入壓力（0.6MPa、0.5MPa、0.4MPa、0.3MPa、0.2MPa、0.1MPa、0.0MPa），依 次測量壓力變送器在各標準壓力點時輸出電流的大小，并將其記錄于表2；5

5、）誤差計算：（I一 I ）相對百分誤差5 = 實測 標準最大值x100%16變差a 二一實測正 實測反 最大值 x 100%165、實驗完畢，切斷電源，儀器設(shè)備復原五、實驗報告1實驗原始記錄表及數(shù)據(jù)處理（誤差、精度、變差計算）結(jié)果。2畫出壓力變送器電流測量接線圖。3實驗心得體會及建議。表 1 壓力表實驗數(shù)據(jù)記錄表壓力表型號 出廠編號 1109073壓力測量范圍02.5MPa壓力表精度 0.05壓力表指示壓力（MPa）壓力表輸入壓力（MPa）絕對誤差（MPa）正反行程絕對差值 （MPa）正行程反行程000.00060.00060.00060.10.09660.09100.0090.00560.2

6、0.19440.18940.01060.0050.30.29720.29300.00700.00420.40.40200.39840.00200.00360.50.50640.50360.00640.00280.60.60940.60860.00940.0008實驗結(jié)論：該表精度為：0.5變差為：0.224%x100%A maxx100%測量范圍上限值-測量范圍下限值0.0106二x 100%2.5-0=0.424%變差二最大絕對差值x 變差二測量范圍上限值-測量范圍下限值0.0056 x0.0056 x100%2.5-0二 0.224%出廠編號 11090612壓力變送器型號FY1151DP

7、壓力測量范圍0出廠編號 11090612壓力變送器型號FY1151DP壓力測量范圍00.6MPa變差為：0.325%壓力變送器 輸入壓力(MPa)折算為1標準值(mA)I實讀數(shù)(mA)絕對誤差(mA)正反行程 絕對差值(mA)正行程反行程0.00004.0004.0254.0230.0250.0020.15008.0008.0288.0250.0280.0030.300012.00012.04112.0380.0410.0030.450016.00016.06016.0390.0600.0210.600020.00020.03520.0870.0870.052壓力變送器精度0.005實驗結(jié)論：

8、該表精度為：10A max8 =x 100%160.087=x 100%=0.544%變差=變差=最大絕對差值x 100%160.052 x 100%16=0.325%2壓力變送器電流測量接線圖:XXXMPaXXXmA3實驗心得體會及建議:我認為該實驗操作較為簡單，但是儀器是否靈敏，是否存在問題 很關(guān)鍵，其次，操作的細節(jié)，比如結(jié)點的選擇等也很重要。隊友之間 的配合也是實驗能否順利完成的關(guān)鍵。實驗二熱電偶溫度變送器校驗、實驗目的1了解電動溫度變送器的結(jié)構(gòu)；2掌握熱電偶的使用；3掌握電動溫度變送器與檢測元件（熱電偶）的配套使用。二、實驗儀器及設(shè)備1. SBWR 型溫度變送器8臺2. mV 信號發(fā)生

9、器8臺3.直流毫安表（0.5 級）8臺4. 24V 直流電源1臺三、概述SBWR系列熱電偶溫度變送器是DDZ-S系列儀表中的現(xiàn)場安裝式溫度變送 器單元。它采用二線制傳送方式（兩根導線作為電源輸入，信號輸出的公用傳輸 線）。SBWR型溫度變送器的輸入信號分度號為K的熱電偶信號。將熱電偶信號 變換成與輸入信號或與溫度信號成線性的420mA的輸出信號。主要技術(shù)參數(shù)輸入信號：熱電偶即毫伏輸入 250mV輸出信號：420mA D.C.基本接線（1） （2）端子接入24V D.C，同時需串聯(lián)直流毫安表（7）（8）端子接入熱電偶（實驗中用毫伏信號發(fā)生器代替）量程調(diào)校與基本誤差校驗（1）調(diào)滿度：利用毫伏信號發(fā)

10、生器代替熱電偶作為標準信號，輸給 SBWR 型溫度變送器一個對應(yīng)于測溫上限所對應(yīng)的電勢值，即U =從+100% /U-E（6 ,O）,（式中U,為零點遷移量，無遷移時則5=0, A U為測量范圍，即上、0 1 1下限所對應(yīng)的電勢之差，E（6 ,O）為冷端溫度對0C的電勢值）。毫安電流表指示0輸出電流應(yīng)為20mA，否則應(yīng)調(diào)整溫度變送器“量程”電位器。調(diào)零點：輸入U= U1-E(9 o,O)的電勢計算值，毫安電流表應(yīng)指示4mA, 否則，應(yīng)調(diào)整DBW溫度變送器“零點遷移”電位器由于調(diào)滿度和調(diào)零點相互影響，滿度和零點應(yīng)反復調(diào)整幾次，直至符 合要求為止。依次輸入其他各檔信號，分別讀取 SBWR 溫度變送

11、器正行程和反行程 相應(yīng)各點的輸出電流值，記入表中。( 5)基本誤差和來回差計算儀表誤差均以輸入端信號折算為輸出端的電流值進行計算：(I -1)= 出測 出標最大值x 100%16(I- I )來回差a=出正 出反最大值x 來回差a165實驗完畢，切斷電源，儀器設(shè)備復原四、復習教材測量儀表品質(zhì)指標熱電偶溫度變送器的電路原理五、實驗報告要求1實驗數(shù)據(jù)記錄及處理2作出示值檢查的結(jié)論，若誤差較大，試分析產(chǎn)生的基本原因3.試定量分析熱電偶輸入時，Rcu (補償電阻)在輸入回路中為什么能起到冷端溫度自動補償作用？4實驗心得體會及建議。SBWR 型溫度變送器儀接線端子圖分度號 K量程0800 C輸出 4 -

12、 20mA電壓 DC24VSBWR 型溫度變送器示值檢查記錄被檢儀表編號SBWR-2260D量程 分度號Rcu所處環(huán)境溫度22C對應(yīng)的熱電勢E (9n, O)0.8380被檢溫度變送器示值毫安表讀數(shù)(mA)A整百刻度(C)相應(yīng)熱電勢(mV )相應(yīng)電流輸出(mA)正行程反行程0-0.8384.0004.0384.0431003.2576.0006.0946.1052007.2998.0008.0548.06130011.36910.0009.99810.00440015.55712.00011.98911.99850019.80214.00013.99614.01260024.06416.000

13、16.03116.03270028.29018.00018.03318.03480032.43920.00019.99619.995實驗結(jié)論：該表精度為：1.0變差為：變差變差=正反行程最大絕對差值poo%20-40.0161.= xlOO%1.16=0.1%A max 一5 =x 100%20-4o.1o5=x 100%16=0.656%作出示值檢查的結(jié)論，若誤差較大，試分析產(chǎn)生的基本原因?qū)嶒灁?shù)據(jù)中，有幾組誤差較大，可能的原因是：熱電偶輸出電勢不穩(wěn)定儀器接觸不良讀數(shù)時未等到其完全穩(wěn)定3試定量分析熱電偶輸入時，Rcu (補償電阻)在輸入回路中為什么能起到冷端溫度自動補償作用？Rcu 與冷端處于

14、同一溫度 t0 下，且隨冷端溫度變化而改變阻值。設(shè)計使 RcuxI=E( t,0),即補償冷端溫度變化引起 熱電勢減少的值。U=E( t,t0) +Ubc-Udc=E(t,0)-(R4+Rw)xI2。當R4、Rw固定時，U和t成單值關(guān)系，即冷端溫度 的影響被消除，所謂自動補償，即通過適當選擇Rcu,使U的輸入電壓在Et的 基礎(chǔ)上自動增加了 E (t,0)冷端電勢。4實驗心得體會及建議此次實驗讓我進一步了解了溫度變送器的使用以及冷端溫度補償?shù)南嚓P(guān)知識， 但由于人為因素以及可能會有的實驗器材的因素，導致實驗結(jié)果差強人意，希望 可以再接再厲。實驗三 基本控制規(guī)律與電動溫度自動控制系統(tǒng)、實驗目的1熟悉

15、單回路自動控制系統(tǒng)的組成2觀察基本控制規(guī)律（比例，積分，微分）對過渡過程的影響。3學習控制器參數(shù) P、I、D 的工程整定方法，通過觀察比較被控變量（被調(diào)參數(shù)）過渡過程曲線，確定控制器參數(shù)，提高控制質(zhì)量。二、實驗儀器及設(shè)備1熱電偶8支2DBW 電動溫度變送器8臺3.智能數(shù)字顯示PID控制器8臺4ZK 可控硅電壓調(diào)整器8臺5電加熱器8臺624V 直流電源1臺7XW 系列自動平衡記錄儀8臺實驗儀器及控制系統(tǒng)圖如下220V四、復習教材基本控制規(guī)律、控制器參數(shù)的工程整定、簡單控制系統(tǒng)設(shè)計五、實驗內(nèi)容和步驟1控制系統(tǒng)的投運準備工作1） 按控制系統(tǒng)圖利用接插件正確組合接線2） 放好儀表各開關(guān)位置：DBW溫度

16、變送器、XMZ數(shù)顯表、XMT智能數(shù)字控制器、ZK調(diào)壓器、XWC記錄儀電 源開關(guān)閉合，儀表供電，ZK調(diào)壓器“通一斷”開關(guān)置“斷”、“自動一手動”開關(guān)置“自動”; 設(shè)置XMT智能數(shù)字控制器為“反作用”（為什么？如何設(shè)置，請參看說明書），按XMT智 能數(shù)字控制器的手/自動（A/M）鍵置“手動”進入手動控制模式，按SET鍵，進入P菜單 設(shè)置程序 1（設(shè)定值設(shè)置）：上排顯示：SP1下排顯示：設(shè)定值改變加鍵或減鍵使設(shè)定值SP1在400 C左右；再按SET鍵，進入設(shè)置程序2 （比 例度設(shè)置）：上排顯示： P下排顯示：比例度值改變加鍵或減鍵設(shè)定比例度為1%;再按SET鍵，進入設(shè)置程序3（積分時間設(shè)置）: 上排

17、顯示： I下排顯示：積分時間值改變加鍵或減鍵設(shè)定積分時間值為9999S；再按SET鍵，進入設(shè)置程序4（微分時間設(shè)置）：上排顯示： D下排顯示：微分時間值改變加鍵或減鍵設(shè)定微分時間值為OS；再按SET鍵，退出設(shè)置程序。此時，XMT智能數(shù)字控制器僅有純比例控制規(guī)律，且處于“手動”控制狀態(tài)。3） 手動操作：ZK調(diào)壓器“通一斷”開關(guān)置“通”運用加鍵或減鍵手動改變XMT控制器的輸出 電流，使電加熱器升溫；當測量值PV等于給定值時，按A/M鍵置“自動”，實現(xiàn)無擾動切 換。觀察PID參數(shù)對過渡過程的影響所謂PID參數(shù)對過渡過程的影響，即是不同的控制規(guī)律、不同的控制器PID參數(shù)對控 制系統(tǒng)克服干擾能力的影響，

18、也就是對控制系統(tǒng)控制質(zhì)量的影響。在實驗過程中，人為施加 一定的干擾，應(yīng)用過渡過程的品質(zhì)指標，判斷控制質(zhì)量的好壞，進而了解 PID 參數(shù)對過渡 過程的影響。(施加干擾的方法：ZK調(diào)壓器“通一斷”開關(guān)置“斷”，溫度下降了設(shè)定值的 10%左右，再把ZK調(diào)壓器“通一斷”開關(guān)置“通”)比例度的影響：分別設(shè)置比例度值1%、 30%、 5%，并分別施加干擾，觀察比例 控制作用過強、過弱、恰當時對過渡過程的影響。積分時間的影響：保持一個適當?shù)谋壤戎?，分別設(shè)置積分時間值12S、480S、100120S，并分別施加干擾，觀察積分控制作用過強、過弱、恰當時對過渡過程的影響。微分時間的影響：保持一個適當?shù)谋壤戎蹬c

19、積分時間值，分別設(shè)置微分時間值 120S、5S、1520S,并分別施加干擾，觀察微分控制作用過強、過弱、恰當時對過渡過程 的影響。3控制器參數(shù)工程整定比例控制系統(tǒng)方法同上，在比例度P值中尋找最佳值，記錄、觀察比較其被控變量過渡過程曲線的 質(zhì)量，達到 4:1 或 10:1 衰減震蕩。比例積分(PI)或比例積分(PD)控制系統(tǒng)：比例度P最佳值不變，增加積分作用，方法同上，設(shè)定積分時間I,尋找和P作用最 佳組合?；蛟黾游⒎肿饔茫O(shè)定微分時間D,尋找和P作用最佳組合。記錄和觀察比較PI 作用或PD作用對被控變量過渡過程的曲線的質(zhì)量，達到4:1或10:1衰減震蕩。同理，在上述PI或PD作用下，再增加D或

20、I作用，分別記錄和觀察比較PID三 作用控制過程的質(zhì)量及PID最佳組合，達到4:1或10:1衰減震蕩。六、實驗報告1畫出該單回路溫度自動控制系統(tǒng)的方框圖，并注明各環(huán)節(jié)的輸入，輸出物理量。2從不同的控制器參數(shù)過渡過程記錄曲線中，試用控制質(zhì)量的品質(zhì)指標篩選出若干條 典型曲線，分別說明P、PI或PD、PID作用時不同參數(shù)對過渡過程曲線的影響及其特征。3PID 三作用控制的最佳參數(shù)近似值及特征。4實驗心得體會。附：XMT-3000系列智能數(shù)字PID控制器面板示意圖測讀值顯示器一謖走值.顯碩器一一-佝屐控制正轉(zhuǎn)捋不燈一-一 啊服控制反轉(zhuǎn)指示 k右務(wù)律XMTpv8. S. 8. 3. Irr-Eaaa)單

21、垃顯示窗上限報辭措示燈下排數(shù)字顯樂（拎制呈幅度指示燈）手功狀態(tài)指示燈下限報警指示燈加鍵減鍵手/自動離1.1.給定值x第一次實驗：比例控制p=1.81=9999D=0 給定階躍值A(chǔ)=40第二次實驗：比例積分控制P=1.81=110D=0給定階躍值A(chǔ)=45第三次實驗：比例積分微分控制P=1.8I=110 D=10給定階躍值A(chǔ)=67P作用時，沒有消除余差，但是控制較為及時，在比較短的時間內(nèi)就趨于平穩(wěn)。 它的特征是：反應(yīng)快，控制及時，但是存在余差。PI作用時，雖然沒有消除余差，但是，余差減小了，同樣控制較為及時。根 書本它的特征是：控制及時，能消除余差，但是穩(wěn)定性差。PID作用時，與圖可見，余差進一步

22、減小，且雖然階躍值較大，但是控制依舊 及時。根據(jù)書本它的特征是：既能快速控制，又能消除余差，還具有較好的控 制性能。PID 最佳參數(shù)：P=1.8I=110 D=10特征：既能快速控制，又能消除余差，還具有較好的控制性能。4實驗心得及體會：本次實驗，由于時間限制，直接使用特定的P、I、D的數(shù)值進行實驗，但是, 由于上一組實驗人員為將實驗參數(shù)設(shè)定適當，故導致前幾次實驗都以失敗告終。 調(diào)整實驗參數(shù)后，雖然實驗曲線不太完美，但是成功進行了實驗。我也從實驗中 切身體會到了 PID的不同控制作用，希望以后可以在自己嘗試的情況下找到更 加合適的參數(shù)值。同時也感謝學長學姐的耐心指導。實驗四 DCS 控制系統(tǒng)、

23、實驗目的了解DCS系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu)；掌握DCS溫度控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法;學習掌握DCS系統(tǒng)的基本操作方法。二、實驗儀器及設(shè)備1 .熱電偶8支2. DBW 電動溫度變送器8臺3. DCS 系統(tǒng)1套4. ZK 可控硅電壓調(diào)整器8臺5.電加熱器8臺6. 24V 直流電源1臺7. XW 系列自動平衡記錄儀8臺三、實驗儀器及控制系統(tǒng)圖如下220V四、復習教材基本控制規(guī)律、控制器參數(shù)的工程整定、簡單控制系統(tǒng)設(shè)計、計算機控制系統(tǒng)五、實驗內(nèi)容和步驟1 .控制系統(tǒng)的投運準備工作（1）按控制系統(tǒng)圖利用接插件正確組合接線（2）放好儀表各開關(guān)位置：XMZ數(shù)顯表、ZK調(diào)壓器、XWC記錄儀電源開關(guān)閉合，儀表供電，ZK調(diào)壓器

24、“通一 斷”開關(guān)置“通”、“自動手動”開關(guān)置“自動”；（3）DCS 系統(tǒng)上電：控制站電源箱中的2個電源開關(guān)閉合；8臺操作站計算機開啟，選 擇 winNT4.0 操作系統(tǒng)，進入實時監(jiān)控操作狀態(tài)，選擇“流程圖畫面”。2DCS 溫度控制系統(tǒng)的操作 在“流程圖畫面”下，通過“翻頁”功能，找到所需流程圖，用鼠標點擊控制器 輸出數(shù)據(jù)框，屏幕顯示“控制器面板”，在此“控制器面板”上，可實現(xiàn)“手/自動” 切換、手動時的輸出電流改變；用鼠標點擊“控制器面板”的位號，進入“調(diào)整畫面”， 可進行設(shè)定值、PID參數(shù)、正一反作用、輸出限位等等參數(shù)的設(shè)置，在此實現(xiàn)常規(guī)控制 器具有的所有功能。DCS系統(tǒng)還有“歷史趨勢”、“

25、報警記錄” “操作記錄” “故障診斷” “系統(tǒng)總貌” 等等功能畫面，用鼠標點擊相應(yīng)按鈕進入；通過組態(tài)可實現(xiàn)報表產(chǎn)生與自動打印。（1）比例度的影響：分別設(shè)置比例度值 1%、 30%、 5%，并分別施加干擾，觀察比例 控制作用過強、過弱、恰當時對過渡過程的影響。（2）積分時間的影響：保持一個適當?shù)谋壤戎?，分別設(shè)置積分時間值 12S、 480S、100120S，并分別施加干擾，觀察積分控制作用過強、過弱、恰當時對過渡過程的影響。（3）微分時間的影響：保持一個適當?shù)谋壤戎蹬c積分時間值，分別設(shè)置微分時間值120S、5S、1520S,并分別施加干擾，觀察微分控制作用過強、過弱、恰當時對過渡過程 的影響

26、?？刂瀑|(zhì)量比較與PID參數(shù)整定（1）比例控制系統(tǒng)在比例作用下，設(shè)置比例度P值為最小，施加干擾，觀察比較其控制質(zhì)量與常規(guī)控制 器比例作用下的控制質(zhì)量差異。（2）比例積分（PI）或比例積分（PD）控制系統(tǒng)：比例度P不變，增加積分作用，設(shè)置積分時間值為最小?；蛟黾游⒎肿饔茫O(shè)定微分 時間D為一個較大值。觀察比較PI作用或PD作用的控制質(zhì)量與常規(guī)控制器PI作用或PD 作用的控制質(zhì)量差異。（3）在PI或PD作用下，再增加D或I作用，分別觀察比較PID三作用控制過程的質(zhì)量，尋找PID最佳組合，達到4:1或10:1衰減震蕩。六、實驗報告簡單敘述DCS系統(tǒng)的基本組成。簡單敘述DCS控制系統(tǒng)的基本功能。說明計算機控制系統(tǒng)中的PID算法與常規(guī)控制器PID算法的差異。實驗心得體會。W 帕KZWlft 霹：Mt初 iHjAaa：vyy.-jjfS|UJIUU uun igQip電 W Hl r費i初 rWuLsTPRn oniji .r riDAft LO=JI比憫F iigi4mj.iJnFii%WIUJl=u aiuii駅笄L K 1JL s. axz? Blri醱矗D tn * ti*-.rrMDD.ndu旳 nit?D.iluil1廠！1砒ii un pin- H?n/ 814 Aon mij曲占Sltti：氣幵罔：=3探曜怕 星徨