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1、过程控制仪表及装置实验指导书编写 广东石油化工学院 康珏 学院年级专业学号姓名成绩2000年 7 月 28前 言过程控制仪表是实现生产过程自动化必不可少的工具。而过程控制仪表及装置这门课程是电气工程及其自动化专业的重要专业课之一，为了配合课堂教学，根据课程教学大纲要求，开设了过程控制仪表及装置实验课。为使实验课能顺利进行，编写了过程控制仪表及装置实验指导书。通过实验，可以让学生理论联系实际，加深对理论知识的理解和掌握，从而进一步认识过程控制仪表的基本结构和工作原理。通过实验，学生还能掌握实验仪器的正确使用和操作方法，学会主要仪表的调校及测试方法，培养实际动手能力和创新意识。实验指导书中包含九个
2、实验项目，每个实验项目都包括：实验目的、实验内容、实验设备与仪器、试验原理、注意事项、实验步骤、思考题及实验报告八项内容，实验项目覆盖每个章节，项目中有些实验是必做，有些实验是选做，老师可以根据具体的教学要求进行选取。另外，SLPC可编程调节器的实验可以安排成设计性实验，详细内容请参看SLPC可编程调节器设计实验任务书。学生实验守则1、 上实验课前，学生应做好实验预习。着重领会实验目的、要求。掌握实验原理、步骤和方法。2、 遵守实验室各项规章制度，服从实验室工作人员的指挥。文明实验，不能穿拖鞋进入实验室，不准乱扔杂物，不准在实验室内嬉戏、喧哗。3、 严格遵守仪器设备的操作规程。独立思考细心观察
3、、如实记录，对实验现象和数据进行分析和处理。4、 鼓励学生自行设计实验，使用前必须经过实验指导人员的同意方可进行。5、 对实验室的公共财物要爱护，厉行节约，不准损坏和带出实验室，违者要追究责任。6、 实验操作结束后，学生必须整理好所用的实验器材并填写仪器使用记录，经过实验指导人员签字后，方可离开实验室，并独立完成实验报告。操作规程1、 熟悉各种控制仪表和设备，懂得各种仪器的用途及各自的操作方法。2、 外观检查，接线时注意电源极性，最好预热半小时。3、 在检验差压变送器时，操作顺序是：启动时，先通电，再加压，停止时先卸压，再断电，要看清楚差压变送器的测量范围，用定值器加压时，不允许超过此范围，否
4、则打坏压力表以及损坏变送器。4、 使用螺丝刀进行仪表的零位、终点调整时，用力要均匀，防止损害元件。标准电位差计应水平放置，注意电位差计的检流计旋扭，调整时，动作要缓慢，实验完成后，开关置“断”。目 录实验一 膜盒式差压变送器的校验1实验二 电容式差压变送器的校验4实验三 热电偶温度变送器的校验7实验四 热电阻温度变送器的校验10实验五 模拟调节器开环校验13实验六 SLPC可编程调节器的编程设计与操作18实验七 SLPC可编程调节器PID控制参数整定22实验八 执行器的调校25实验一 膜盒式差压变送器的校验一、实验目的1了解并熟悉膜盒式差压变送器整体结构及各种部件的作用，进一步掌握膜盒式差压变
5、送器的工作原理。2掌握膜盒式差压变送器的起点及终点调整、精度校验方法。 3掌握高、低量程的实现方法。 二、实验项目1 掌握气动定值器、标准电流表、标准压力表、标准电阻箱的使用方法。2 了解膜盒式差压变送器整体结构，熟悉各调节螺钉的位置和用途。3 学会各仪器之间的正确接线，进一步理解二线制的概念。4 按照实验步骤进行仪表的起点、终点调整，进行精度校验。5 进行高、低量程检查。三、实验设备与仪器1膜盒式差压变送器 1台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1-1所示。图1-1 膜盒式差压变送器
6、校验接线图膜盒式差压变送器是按照力矩平衡原理工作的。整机的方框图如图1-2所示。图1-2 膜盒式差压变送器结构框图输入差压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lZ大小（调整调零弹簧）。(3)Pi = Pmax时，Io =20mA否则可改变tg或Kf大小（调整矢量角或反馈线圈匝数）。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
7、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）连接气源，检查气路的密闭性。（3）用手轻按平衡锤，毫安表示值应随之变化，并能听到轻微吱叫声。 检查接线端子上高低档连接片位置是否正确，当所需量程小于或等于仪表的最大范围的1/3时，用低档，反之用高档。（4）起点调整：当变送器输入差压为零时，用螺丝刀调整零点螺钉，使输出电流Io为4mA。（5）终点调整：用定值器均匀、缓慢输入变送器终点对应的差压信号，调整量程螺钉，使输出电流Io为20mA。（6）反复进行4、5项调整，直至起点和终点均满足精度要求为止。（7）精度校验：将整个差压范围分为四等分，按
8、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,计算出各误差，基本误差和变差的计算公式如下：(7)在调好变送器的起点和终点之后，改变变送器的高低档连接片位置，可以检验变送器的高低量程范围，看看经过改变后变送器的输出有什么变化。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）上行误差（mA）下行输出电流（mA）下行误差（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。
9、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 膜盒式差压变送器如何实现量程的调整的？2 矢量机构的矢量角大小对量程有何影响？3 说明高、低量程的跨接原理？实验二 电容式差压变送器的校验一、实验目的1了解并熟悉电容式差压变送器整体结构及各种部件的作用。2掌握电容式差压变送器的工作原理。 3掌握电容式差压变送器的起点及终点调整、精度校验、迁移的调整方法。二、实验项目1掌握气动定值器、标准电流表、标准压力表、标准电阻箱的使用方法。2了解电容式差压变送器整体结构，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
10、调整，进行精度、迁移校验。三、实验设备与仪器1电容式差压变送器 1台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，否则可改变大小（调整调零电位器
11、W2）。(3)Pi = Pmax时，Io =20mA否则可改变K 4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
12、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
13、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？
