过程控制仪表实验报告资料Word文档格式.docx
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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
五、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
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?
实验二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。
三、实验设备与仪器
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
5.螺丝刀1把
6.连接导线若干
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
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。
输入
温度(℃)
对应的电阻值(Ω)
输出
误差
上行误差(mA)
下行误差(mA)
变差(﹪)
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?
为什么?
3.与热电偶温度变送器比较,在结构上它们有哪些异同点?
实验三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)
图5-1电Ⅲ型模拟调节器开环校验接线图
(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.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?
实验四模拟调节器闭环校验
四、实验接线图
五、实验说明及步骤
实验五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。
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
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?
实验六SLPC可编程调节器PID控制参数整定
1.熟悉SLPC可编程调节器的控制功能模块的工作原理和特性。
2.清楚SLPC的工作方式以及切换方法,学会进行各工作方式之间的无扰动切换。
3.弄清SLPC调节器中主程序与仿真程序的区别,学习SLPC控制参数的整定方法。
1.进一步熟悉SLPC调节器正、侧面板各种开关和按键的用途及操作。
2.以一个给定的流量控制系统为例编写出主程序与仿真程序,并使用编程器键入,同时进行各种参数的设置。
3.进行各工作方式之间的无扰动切换,PID控制参数的整定。
4.秒表1块
5.连接导线若干
6.实验架1个
实验项目如下:
一个给定的简单流量控制系统:
采用基本PID控制,被控对象的传递函数为:
K1为对象的放大倍数,可设置为0.6
T为对象的时间常数,可设置为5秒
要求系统能进行外部串级设定。
实验接线如图8-1所示。
利用仿真程序编写出模拟一个实际对象的数学模型,通过外部的硬件连接与主程序构成一个闭环系统,以便进行运行测试。
通过运行测试检查所编程序是否完整合理,是否需要修改,同时,通过闭环试运行确定出最佳整定参数。
主程序与仿真程序的连接如图8-2所示。
虚线为SLPC外部的硬件连线。
图8-1SLPC可编程调节器闭环连接图
(2)对编程器进行初始化,然后根据实验项目内容键入主程序,然后键入仿真程序,并在编程器上设定参数K01=0.6,并确认。
按运行键系统投入运行。
(3)在SLPC侧面板上需要设定的参数有:
①正/反作用开关(ACTION)置于“反”。
②MODE2键为1(按住按键1秒以上的时间)
③P01=5%
④PID的控制参数:
比例度PB、积分时间TI、微分时间TD,三个参数的初始值可以任意设定,最终选择一组最佳的参数。
c.将SLPC的工作方式无扰动切换到串级C方式,调节电位器W2使X2为3V或SLPC调节器侧面板显示50%。
此时测量针应随之变化,迅速跟踪给定针,直到最终测量值等于给定值。
如果不发生此事,说明程序或参数设定有问题,应进行检查。
d.在系统稳定后,调节电位器W2迅速加入一个±
10%偏差信号,同时启动秒表,观察测量针跟踪给定针的情况,待系统重新稳定后,停止记时。
记录下过渡过程的时间。
e.重新设置比例度PB、积分时间TI、微分时间TD,重复上述过程。
一般情况下,过渡过程曲线来回波动3次,或超调量最小,过渡过程的时间最短,则认为整定参数最佳。
上述过程可以重复多次,直到你认为已整定出最佳的参数为止。
选择其中三组参数填入表1。
PB(%)
TI(秒)
TD(秒)
过渡时间(秒)
1.SLPC调节器实现闭环试运行有何实际意义?
2.如果过渡过程曲线出现超调量过大,应如何调整控制参数?
3.如果SLPC调节器的给定为“内给定”,工作方式应作何调整?
程序又有什么变化?
4.如果PF灯的状态完全与PF键状态相同,程序又该如何编写?
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