检测技术与自动化仪表实验指导书 精品推荐.docx

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检测技术与自动化仪表实验指导书精品推荐

检测技术与自动化仪表

实验指导书

黄山学院信息工程学院自动化教研室

施云贵

2011年12月

第一章实验装置说明

第一节系统概述

浙江求是科教设备有限公司生产的QSYB-HG1系列自动化仪表实训装置，可以非常好地满足自动控制等课程实验的要求。

在这套设备由被控对象和控制台组成，通过手动或计算机控制，可以将被控对象转变成不同特性的过控对象，因此，在此基础上可以进行简单的温度流量、液位的单回路控制，而且也可以进行一系例复杂控制系统实验如：

串级实验、二容液位实验等。

一、QSYB-HG1系列自动化仪表实训装置特点:

1．装置由控制对象、控制台、计算机三部分组成，对象构布局合理，造型美观大方。

2．真实性、直观性、综合性强，控制对象元件全部来源于工业现场。

3．参数全面，涵盖了液位、压力、流量、温度等典型的热工量参数。

4．敞开式实验对象的结构设计，使实验对象直观性强，便于理解。

5．硬件对象的设计充分考虑了其数学模型确定性，与理论教材相结合。

6．所选用的仪器仪表的参数和特性符合系统的设计要求，实验效果理想。

7．仪器仪表的可拆性，更加深了学生对工程仪器仪表的理解，尤其对器件的内部原理的理解。

8．实验装置通过带快速接头的软管自由连接和设计，不仅锻炼了学生的动手能力，也使学生对系统有了深刻的认识。

9．实验项目可以扩展，不同的硬件组成可搭配出不同的控制系统。

二、本实验装置可以灵活搭配，进行多方面的实验，有利于学生掌握下列内容：

1．自动化仪表的初步使用，其中包括检测仪表、变送单元、执行单元和控制仪表。

2．测定控制对象特性的方法。

3．变频器的基本工作原理和初步使用。

4．单回路控制系统的参数整定。

5．复杂控制系统的参数整定。

6．控制参数对控制系统品质指标的影响。

7．控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力。

8．学习组态王控制软件的功能、使用和编程。

三、实验的基本程序：

1．明确实验任务。

2．提出实验方案。

3．画实验接线图。

4．进行实验操作，作好观测和记录，调整控制参数。

5．整理实验数据，得出结论，撰写实验报告。

在进行本书中的综合实验时，上述程序应让学生独立完成，教师给予必要的指导，以培养学生的动手能力。

要做好各主要实验，就应做到：

实验前做准备，实验中有条理，实验后勤分析。

第二节QSYB-HG1型化工自动化仪表实验对象

本实验装置对象主要由水箱、锅炉、管式电阻炉和压力检验台四大部分组成。

供水系统有两路：

一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、涡轮流量计及手动球阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、玻璃转子流量计及手动球阀组成。

主控屏部分有智能仪表、氧量分析仪、无纸记录仪、闪光报警仪、温度动圈调节仪、八路巡检仪和流量积算仪组成。

一、被控对象

1．水箱：

包括上水箱、下水箱和储水箱。

上、下两个水箱采用8mm厚的进口有机玻璃无缝加工而成的方形三槽式水箱，容积为30升，每个水箱都有三槽结构（进水水箱、出水水箱和实验水箱）。

采用了无缝加工技术，确保无漏水现象。

水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。

上、下水箱可以组合成一阶、二阶单回路液位控制系统和双闭环液位串级控制系统。

储水箱由不锈钢板制成，容积为200升，完全能满足上、下水箱的实验供水需要。

2．模拟锅炉：

是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层（锅炉内胆）、冷却层（锅炉夹套）和溢流层，均由不锈钢精制而成，可利用它进行温度实验。

做温度实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。

夹套里的水满了之后便会从溢流层流出去。

冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。

3．管式电阻炉：

本管式电阻炉可供工矿企业、大专院校及科研单位等实验室作化学分析、物理测定等加热用。

本电炉与KSJD电阻炉温度控制器和热电偶等配套使用，能对电炉的温度自动控制、测量及指示。

4．阀门：

所有的手动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。

有效提高了实验装置的使用年限。

5.压力检验台：

含活塞式压力计，主要适用于校验精确度等级低于0.25级的精密压力表，亦可用来校验低一等级的活塞压力计、各种工业用压力表或其它各类压力测量仪器。

压力计适合在周围为10℃~30℃、相对湿度不大于80%的条件下工作。

二、检测装置

1．压力传感器、变送器和差压变送器：

三个压力传感器分别用来对上、下两个水箱的液位进行检测（其中下水箱两个，用来完成液位解耦实验），其量程为0～3KP，精度为0.5级。

采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。

采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源，输出：

4～20mADC。

2．温度传感器：

装置中采用了一个PT100、一个CU50、两个热电偶温度传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、以及电阻炉的温度。

Pt100测温范围：

-200～+420℃。

经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号。

Pt100传感器精度高，热补偿性较好。

3．涡轮流量计和玻璃转子流量计：

涡轮流量计优点是测量精度高，反应快。

采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源。

流量范围：

0.1～0.6m3/h；精度：

1.0%；脉冲输出，配套流量积算仪用，输出4～20mADC信号。

玻璃转子流量计的主要测量元件为一根垂直安装的下小上大锥形玻璃管和在内可上下移动的浮子。

当流体自下而上经锥形玻璃管时，在浮子上下之间产生压差，浮子在此差压作用下上升。

当此上升的力、浮子所受的浮力及粘性升力与浮子的重力相等时，浮子处于平衡位置。

因此，流经玻璃转子流量计的流体流量与浮子上升高度，即与玻璃转子流量计的流通米面积之间存在着一定的比例关系，浮子的位置高度可作为流量量度。

4.智能仪表：

采用上海万迅仪表有限公司生产的AI系列全通用人工智能调节仪表，AI-818型仪表为PID控制型，输出为4～20mADC信号；具有手动输出功能，AI系列仪表可通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯（附加功能），从而实现系统的实时监控。

5.氧量分析仪：

氧化锆氧量分析仪是一种可靠的自动化分析仪表，能与各种电动单元仪表，常规显示记录仪及DCS集散控制系统配合使用，可对钢炉、窖炉加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含氧量进行快速、正确的在线检测分析，以实现低氧燃烧控制，达到节能、减少环境污染。

6.无纸记录仪：

VX2100系列3通道输入单色无纸记录仪，可输入标准电流、标准电压、频率（附加功能）、毫伏、热电偶、热电阻等信号。

具有传感器隔离配电输出、继电器报警输出、变送输出、流量积算、温压补偿、历史数据转存、打印以及远程通讯功能。

7.闪光报警仪：

闪光报警控制仪可与各种HXWP系列控制仪表或其他接点式控制检测仪表配套使用。

可同时检测八路输入信号，八路信号均采用大规模、高亮度数码管分别显示各通道的当前状态值。

8.八路巡检仪：

智能巡检仪用于工业控制系统多测量点的巡回检测、显示和报警。

9.温度动圈调节仪：

XCT型动圈式指示调节仪表可以与热电偶、热电阻、活儿变送器、远程压力变送器以及标准mV或mA信号配合，能将0~2000℃范围内之各种工业介质的气体、液体、蒸汽的温度、压力货其它工业参量进行指示或调节、报警用。

10.流量积算仪：

流量积算仪与各种流量传感器配合使用（本装置中与涡轮流量计配合使用），可对各种液体、蒸汽、天然气、一般气体等流量参数进行测量显示、累积计算、报警控制、变送输出。

三、执行机构

1．电动调节阀：

采用霍尼韦尔公司的ML7420型电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。

调节阀的执行器采用进口器件，阀体口径DN15,采用等百分比特性控制；具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点，电源为24VAC，执行机构直接接受4-20mADC或1-5V控制信号，使用和校正方便

2．水泵：

本装置采用两只磁力驱动泵,一只为单相恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动。

磁力驱动泵的型号为16CQ-8P，流量为30升/分，扬程为8米，功率为180W。

3．加热装置：

控制信号：

4～20mADC，对触发模块进行控制，进而对调压模块进行输出调压控制。

第三节软件介绍

一、组态王6.52

组态王6.52是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向高端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。

该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库（KingHistorian）的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效的获取信息，及时的做出反应，以获得最优化的结果。

组态王6.52保持了组态王早期版本运行稳定、使用方便的特点。

并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。

该款产品的历史曲线、温控曲线以及配方功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。

 组态王6.52的主要功能特性：

（1）可视化操作界面，真彩显示图形、支持渐进色、丰富的图库、动画连接

（2）无与伦比的动力和灵活性，拥有全面的脚本与图形动画功能

　　（3）变量导入导出功能，变量可以导出到Excel表格中，方便的对变量名称等属性进行修改，然后再导入新工程中，实现了变量的二次利用，节省了开发时间

　　（4）强大的分布式报警、事件处理，支持实时、历史数据的分布式保存

　　（5）强大的脚本语言处理，能够帮助你实现复杂的逻辑操作和与决策处理

　　（6）全新的WebServer架构，全面支持画面发布、实时数据发布、历史数据发布以及数据库数据的发布

　　（7）丰富的设备支持库，支持常见的PLC设备、智能调节器、智能模块

二、西门子S7系列编程软件

本装置中PLC控制方案采用了德国西门子公司的S7-200PLC，西门子S7-200PLC采用的是Step7编程软件。

利用这两个软件可以对相应的PLC进行编程、调试、下装、诊断。

有关软件使用请参考光盘中相应的内容。

第四节实验操作规程

一、实验前的准备

实验前应复习教科书有关章节，认真阅读实验指导书，了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题，并按实验项目准备记录等。

实验前应了解实验装置中的对象、水泵、变频器和所用控制组件的名称、作用及其所在位置。

以便于在实验中对它们进行操作和观察。

熟悉实验装置面板图，要求做到：

由面板上的图形、文字符号能准确找到该设备的实际位置。

熟悉工艺管道结构、每个手动阀门的位置及其作用。

二、实验过程的基本程序

1．明确实验任务；

2．提出实验方案；

3．画实验接线图；

4．进行实验操作，做好观测和记录；

5．整理实验数据，得出结论，撰写实验报告。

在进行本书中的综合实验时，上述程序应尽量让学生独立完成，老师给予必要的指导，以培养学生的实际动手能力，要做好各主题实验，就应做到：

实验前有准备；实验中有条理，实验后有分析。

三、实验安全操作规程

1．实验之前确保所有电源开关均处于“关”的位置。

2．接线或拆线必须在切断电源的情况下进行，接线时要注意电源极性。

完成接线后，正式投入运行之前，应严格检查安装、接线是否正确，并请指导老师确认无误后，方能通电。

3．在投运之前，请先检查管道及阀门是否已按实验指导书的要求打开，储水箱中是否充水至三分之二以上，以保证磁力驱动泵中充满水，磁力驱动泵无水空转易造成水泵损坏。

4．在进行温度试验前，请先检查锅炉内胆内水位，至少保证水位超过液位指示玻璃管上面的红线位置，无水空烧易造