过程控制仪表及装置实验指导书1Word文件下载.docx

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2．标准电阻箱1个

3．气动定值器1个

4．标准电流表1台

5．标准压力表1个

6．大、小螺丝刀各1把

7．连接导线、气压导管若干

四、实验原理

实验接线如图2-1所示。

图2-1电容式差压变送器校验接线图

电容式差压变送器是由测量和转换两部分串联而构成。

当被测差压△P作用在金属膜片上，使膜片产生微小位移△S，从而引起差动电容的电容量发生变化，通过测量电路和放大输出电路将电容量的变化转化为标准电流信号输出。

输入差压△Pi与输出Io的关系如下：

（1）当仪表结构一定时,Io与△Pi成线性。

（2）△Pi=0时，Io=4mA，否则可改变α大小（调整调零电位器W2）。

（3）△Pi=△Pmax时，Io=20mA否则可改变K4大小（调整量程电位器W3）。

正、负迁移通过外接电阻进行，采用插件的形式将外接电阻接入相应位置。

五、注意事项

1．接线完成后需经过检查才能通电。

2．加入差压信号前注意变送器的量程，不许超出允许范围。

3．使用螺丝刀时，用力要均匀，防止损害元件。

4．标准电流表应水平放置，读数时注意刻度、指针、视线应在同一水平线上。

六、实验说明及操作步骤

1．由实验指导人员讲解本实验的基本要求、操作和注意事项。

2．实验开始

（1）按图接线，经检查无误后接通电源。

（2）起点调整：

当变送器输入差压为零时，调整零点螺钉，标有“Z”的位置，使输出电流Io为4mA。

（3）终点调整：

输入变送器终点对应的差压信号，调整量程螺钉，标有“R”的位置，使输出电流Io为20mA。

（4）反复进行2、3项调整，直至起点和终点均满足精度要求为止。

（5）精度校验：

将整个差压范围分为四等分，按0%、25%、50%、75%、100﹪逐点输入相应的差压值，信号输入时要注意上行程和下行程，不能搞错。

此时，分别记录下变送器相应的输出电流大小,然后计算各误差。

基本误差和变差的计算公式如下：

（6）在调好变送器的起点和终点之后，进行零点迁移。

根据正迁移或负迁移，将插件Sw1插在相应的位置上。

（正迁移插到Sz侧，负迁移插到E2侧）。

然后给变送器加输入信号，输入信号的大小可自行选定，但不能超过变送器的允许数值。

调整零点螺钉“Z”使变送器输出电流为4mA。

最后检查起点和终点，看看经过迁移后变送器的量程和零点有什么变化。

必要时可进行微调。

3．数据处理及实验结果

输入差压（MPa）

标准输出电流（mA）

上行输出电流（mA）

上行程误差（mA）

下行输出电流（mA）

下行程误差（mA）

基本误差（﹪）

变差（%）

结论

七、实验报告

1．用专门的实验报告纸进行。

2．要求有实验题目、目录、实验目的、实验设备及连接图、自己做实验的步骤、实验数据记录。

3．计算各误差、确定仪器的精度等级，并判断所校验的仪器是否合格，要有结论，完成思考题，最后写出本次实验的体会。

八、思考题

1．电容式差压变送器如何进行起点和终点的调整？

为什么终点调好后还要检查起点？

2．迁移时，为什么迁移量与量程的代数和不能超出变送器的最大上限值？

3．变送器的零点迁移和零点调整有什么关系？

实验三热电偶温度变送器的校验

1．了解并熟悉热电偶温度变送器整体结构及各种部件的作用，进一步掌握热电偶温度变送器的工作原理。

2．掌握热电偶温度变送器的起点及终点调整、精度校验方法。

1．学会正确使用标准电位差计。

2．学会各仪器之间的正确接线，与二线制接法比较。

3．了解热电偶温度变送器整体结构，熟悉各调节螺钉的位置和用途。

4．按照实验步骤进行仪表的起点、终点调整，进行精度校验。

1．热电偶温度变送器（DDZ-DBW-11）1台

3．标准电位差计（UJ-27）1台

5．螺丝刀1把

6．连接导线若干

实验接线如图3-1所示。

图3-1热电偶温度变送器校验接线图

热电偶温度变送器的构成原理图如图3-2

图3-2热电偶温度变送器结构框图

用电位差计代替热电偶作为信号源产生一个标准信号，信号大小与被测温度对应。

此信号与调零、反馈信号叠加后经放大单元→1～5V或4～20mA。

变送器的静特性：

（1）当仪表结构一定时,Io与Ei成线性。

（2）Ei=下限时，Io=4mA，否则可改变α大小（调整调零电位器W1）。

（3）Ei=上限时，Io=20mA否则可改变β大小（调整电位器W2）。

1．校验前学会正确使用标准电位差计。

2．加入电势信号注意变送器的量程，不许超出允许范围。

4．标准标准电位差计应水平放置，实验完成后，开关置“断”。

根据热电偶的分度号和不同的测量范围，调节标准电位差计输入测量下限对应的电势值，用螺丝刀调整零点螺钉，使输出电流Io为4mA。

用标准电位差计输入测量上限对应的电势值，调整量程螺钉，使输出电流Io为20mA。

（4）反复进行2、3项调整，直至起点及终点均满足精度要求为止。

将整个温度范围分为四等分，按0%、25%、50%、75%、100﹪逐点输入相应的电势值，信号输入时要注意上行程和下行程，不能搞错。

此时，分别记录下变送器相应的输出电流大小,计算出各误差。

输入

温度（℃）

对应的豪伏数（mV）

输出

误差

上行误差（mA）

下行误差（mA）

变差（﹪）

1．②、③接线端为何要接一条短路线？

在什么情况下可以不用接？

2．在用标准电位差计输入电势值时，是否要考虑环境温度？

为什么？

3．大范围改变量程时，只调整零点和量程电位器，仪表的精度会发生什么变化？

实验四热电阻温度变送器的校验

1．了解并熟悉热电阻温度变送器整体结构及各种部件的作用，进一步掌握热电阻温度变送器的工作原理。

2．掌握热电阻温度变送器的起点及终点调整、精度校验方法。

1．学会各仪器之间的正确接线，与二线制接法比较。

2．了解热电阻温度变送器整体结构，熟悉各调节螺钉的位置和用途。

3．按照实验步骤进行仪表的起点、终点调整，进行精度校验。

1．热电阻温度变送器（DDZ-DBW-12）1台

2．精密电阻箱1个

3．数字电压表1台

4．直流电流表1台

实验接线如图4-1所示。

图4-1热电阻温度变送器校验接线图

热电温度阻变送器的构成原理图如图4-2

图4-2热电阻温度变送器结构框图

用精密直流电阻箱代替热电阻作为信号源向变送器输入电阻信号，信号大小与被测温度对应。

此信号经过线性化处理与调零、反馈信号叠加后经放大单元→1～5V或4～20mA。

（1）当仪表结构一定时,Uo或Io与Ut（或R）成线性。

（2）R=下限时，Io=4mA，否则可改变Uz大小（调整调零电位器W1）。

（3）R=上限时，Io=20mA否则可改变m大小（调整电位器W2）。

1．加入电阻信号注意变送器的量程，不许超出允许范围。

2．使用螺丝刀时，用力要均匀，防止损害元件。

根据热电阻的分度号和温度不同的测量范围，调节0～9999.99精密电阻箱输入测量下限对应的电阻值，用螺丝刀调整零点螺钉，使输出电流Io为4mA或电压Uo为1V。

用精密电阻箱输入测量上限对应的电阻值，调整量程螺钉，使输出电流Io为20mA或电压Uo为5V。

将整个温度范围分为四等分，按0%、25%、50%、75%、100﹪逐点输入相应的电阻值，信号输入时要注意上行程和下行程，不能搞错。

此时，分别记录下变送器相应的输出电流或电压大小,计算出各误差。

对应的电阻值（Ω）

1．输入电阻信号时，采用几线制输入？

实际应用中，要求用几线制连接？

2．引线电阻的变化是否会影响测量？

3．与热电偶温度变送器比较，在结构上它们有哪些异同点？

实验五模拟调节器开环校验

1．熟悉模拟调节器的整体结构，了解各部分的作用。

2．掌握模拟调节器测量针的校验方法。

3．知道模拟调节器的工作方式，学会进行各工作方式之间的无扰动切换。

4．掌握模拟调节器控制参数比例度、积分时间的测定方法。

1．熟悉模拟调节器（电Ⅲ型或EK）正、侧面板布置，了解各种开关的用途及主要部件在电路板的位置。

2．检查模拟调节器是否正常。

3．进行测量指针的起点、终点、中间刻度校验。

4．按照实验步骤进行各控制参数的测定和校验。

1．模拟调节器（电Ⅲ型或EK）1台

3．恒流给定器1台

5．螺丝刀和秒表各1

实验接线如图5-1（电Ⅲ型）、5-2（EK）所示。

图5-1电Ⅲ型模拟调节器开环校验接线图

图5-2EK型模拟调节器开环校验接线图

由恒流给定器的输出作为调节器的测量信号，当调节器的给定为某一数值时，改变测量信号，产生一个偏差阶跃输入，此时，分别测出比例度、积分时间的实际值，与调节器上的刻度值比较，计算出误差，最后判断各参数是否满足技术指标要求。

控制参数的测试原理：

（1）比例度

（2）微分时间TD

时间常数：

TD的测定（参看图5-3）：

图5-3比例微分作用响应曲线

比例度100%，在阶跃信号输入下，（如△U01变化10%（1.6mA）），输出为α△U01，当

输出从α△U01开始下降了微分作用的63.2%（）所需要的时间再乘以

KD即为TD。

（3）积分时间TI

图5-4比例积分作用响应曲线

（1）按图接线，经检查无误后接通电源，预热30分钟。

（2）测量指示刻度校验

①将调节器正面、侧面板上各开关置于如下位置：

工作方式切换开关：

软手动

测量／标定切换开关：

测量

给定开关：

内给

正／反作用开关：

正

比例度δ：

最大

积分时间TI最大

微分时间TD关

②起点、终点刻度校验：

由恒流给定器从端子①、②分别输入4mA、20mA电流信号，测量针应分别指示0%、100%。

当误差超过±

1%时，应调整机械零点和指示单元的测量指示量程电位器。

③中间刻度校验：

把测量／标定切换开关置于“标定”位置，这时，测量针和给定针都应指示50%，当误差超过±

1%时，应调整指示单元中的“标定电压调整”电位器，此时，标定电压为3V。

④将整个范围分为四等分，按0%、25%、50%、75%、100﹪逐点输入相应的电流值，此时，记录下相应的指针位置,为方便读数，可以对准指针0%、25%、50%、75%、100﹪的位置，记录相应的输入电流值，然后计算出误差。

⑤数据处理及实验结果

序号

项目

刻度值

实际值

（3）控制参数测试

①比例度的测试：

将调节器侧面板上，测量／标定切换开关置于“测量”位置，其余开关位置不变。

a．调节调节器正面板上的给定，使给定指示50%，再调节恒流给定器使测量指示50%（12mA），调节软手动手杆使调节器输出电流Io为10mA。

b．将比例刻度盘对准要测试的点的位置，如100%的位置，迅速将工作方式切换开关切向“自动”，调节器输出应保持10mA不变，用恒流给定迅速加入一个大小适当的输入偏差信号，此时，记录下调节器的输出电流值。

c．再选择其它刻度点如：

2%、500%进行上述操作，记录下相应的输出电流值，将刻度值和实际比例度值比较，计算出误差。

计算公式如下：

实际比例度：

误差=

数据处理及实验结果：

刻度值（%）

实际值（%）

d．100%比例刻度校验：

重复a、b操作后，用螺丝刀调节比例刻度盘，使刻度盘对准真正的100%的位置，不是原来的校验位置。

如：

偏差变化2mA（假设测量值增加2mA），调节比例刻度盘使调节器的输出电流也变化2mA（Io变到12mA），此时的刻度盘位置就是标准的100%刻度。

②积分时间的测试

将比例刻度盘置于标准的100%处，其余开关位置不变。

b．将积分刻度盘对准要测试的点的位置（可将全刻度盘分为3点），迅速将工作方式切换开关切向“自动”，此时没有加入偏差调节器输出应保持10mA不变。

用恒流给定迅速加入一个大小适当的输入偏差信号±

e（信号不要太大以免超出范围），同时启动秒表，当输出Io从10mA变化到（10±

2e）时，停止记时。

此时，记录下秒表的读数。

c．再选择其它刻度点进行上述操作，将记录下来的秒表读数与刻度值比较，计算出误差。

（秒）

秒表读数（秒）

1．用专门的实验报告纸进行。

2．要求有实验题目、目录、实验目的、实验设备及连接图、自己做实验的步骤、实验数据记录。

3．计算各误差，并判断所验证的参数刻度是否合格，要有结论，完成思考题，最后写出本次实验的体会。

1．调节器实现无平衡无扰动切换有何实际意义？

2．如果将调节器工作方式切换开关置于“硬手动”位置，当输入偏差变化时，调节器的输出将会怎样变化？

3．如何进行给定指针的校验？

4．为什么EK调节器没有设置“硬手动”操作？

实验六SLPC可编程调节器的编程设计与操作

1．熟悉SLPC可编程调节器的硬件结构及各种运算功能模块的工作原理和特性。

2．学会各仪器之间的正确接线，了解各操作键的正确使用方法。

3．掌握SLPC的编程和设计方法，进一步提高编程技巧。

1．熟悉SLPC调节器正、侧面板布置，了解各种开关和按键的用途及操作。

2．仪器之间正确接线，判断SLPC调节器是否正常。

3．学会使用编程器，将预先编好的程序键入，并进行各种参数的设置。

4．按实验内容进行项目的验证。

1．SLPC可编程调节器1台

2．编程器1台

3．恒流源1台

4．数字电流表1台

5．数字电压表2台

6．秒表1块

7．连接导线若干

8．实验架1个

实验接线如图7-1所示。

由恒流源给实验架上的桥路提供工作电流，由此产生两个可调的（调节电位器W1可改变输入X1，调节电位器W2可改变输入X2）标准电压1～5V作为SLPC调节器的输入信号，然后按实验内容进行各项目的验证。

1．接线完成后需经过检查才能通电，仪器的通电顺序严格按照规定进行，断电也是如此。

2．仪器接线时要断电进行。

SLPC调节器

实验架

图7-1SLPC可编程调节器实验接线图

2．实验前应把要进行的实验项目设计好程序并接受检查。

3．实验开始

（1）按图接线，并把编程器连接到SLPC调节器上，编程器上的开关置于“PROGRAM”位置，经检查无误后接通电源，通电顺序为：

先接通编程器，再接通SLPC调节器。

断电顺序相反。

（2）正／反作用开关（ACTION）置于“正”。

（3）对编程器进行初始化，然后根据实验项目内容键入程序。

（４）实验项目如下：

①四则运算验证

编写出如下式子的程序并进行输出结果验证。

操作过程如下：

a．调节电位器W1使数字电压表显示X1为2V或SLPC调节器侧面板显示25%。

调节电位器W2使数字电压表显示X2为2V或SLPC调节器侧面板显示25%。

记录下SLPC调节器侧面板Y1的输出值或数字电流表Y1的指示，填入表1。

b．X2不变，改变电位器W1使X1分别为3V、4V或SLPC调节器侧面板显示50%、75%，记录下SLPC调节器侧面板Y1的输出值或数字电流表Y1的指示，填入表1。

表1

X1

X2

Y1

②纯滞后时间的验证

编写出如下式子的程序并进行纯滞后时间的验证。

a．在调节器侧面板上设定好P01=1%，待输出稳定后，迅速改变输入信号X1（增加或减少），同时启动秒表，观察输出信号Y1，到Y1发生变化时停止记时，记下秒表读数填入表2。

b．再设定P01=6%，重复以上过程。

表2

纯滞后时间

设定值

读数值

③十段折线函数验证

编写出十段折线函数程序后，将输入10等份，按照图7-2所示设定出对应的输出值

F01～F11，并验证结果。

FXnn=1～2

图7-2十段折线函数

在调节器侧面板上设定出F01～F11，改变输入信号X1调节电位器W1为表3中的数值，观察输出信号Y1，并记录。

表3

X1

25%

35%

45%

65%

85%

④PF键及PF灯的作用验证

用调节器正面板上PF键产生出状态信号来控制PF灯的亮灭状态，每按一次PF键，PF灯的状态就发生变化，由原来的0状态变为1状态，或由原来的1状态变为0状态，如图7-3所示。

PF键

PF灯

图7-3PF灯的状态变化图

3．写出每个实验项目的编程设计程序，完成思考题，最后写出本次实验的体会。

1．SLPC调节器与模拟调节器的工作方式有什么异同？

2．外部端子输入的模拟信号1～5V，与SLPC内部的X1有什么对应关系？