化工仪表及自动化实验讲义
化工仪表及自动化实验
目录实验一化工仪表认识实验 (3)实验二DCS认识实验 (5)实验三、单容水箱液位PID整定实验 (9)附录：实验二“天塔之光”参考程序 (12)化工仪表实验指导 3实验一化工仪表认识实验实验项目性质：演示性实验计划学时：2一、实验原理化工仪表通称为工业自动化仪表或过程检测控制仪表，用于化工过程控制。
是对化工过程工艺参数实现检测和控制的自动化技术工具，能够准确而及时地检测出各种工艺参数的变化，并控制其中的主要参数，保持在给定的数值或规律，从而有效地进行生产操作和实现生产过程自动化。
化工仪表按功能可分为检测仪表、在线分析仪表和控制仪表。
①检测仪表，或称化工测量仪表。
用以检测、记录和显示化工过程参数的变化，实现对生产过程的监视和向控制系统提供信息。
如温度、压力、流量和液位等。
②在线分析仪表，主要用以检测、记录和显示化工过程特性参数（如浓度、酸度、密度等）和组分的变化，是监视和控制生产过程的直接信息。
③控制仪表（又称控制器或调节仪表），用以按一定精度将化工过程参数保持在规定范围之内，或使参数按一定规律变化，从而实现对生产过程的控制。
化工仪表从过去单参数检测发展到综合控制系统装置，从模拟式仪表发展到数字式、计算机式的智能化仪表。
仪表基础元器件正在向高精度、高灵敏度、高稳定性、大功率、低噪音、耐高温、耐腐蚀、长寿命、小型化、微型化方向发展。
仪表的结构向模件化、灵巧化等方向发展；正在加强红外、激光、光导纤维、微波、热辐射、晶体超声、振弦、核磁共振、流体动力等多种新技术、新材料和新工艺向检测及传感器领域的渗透。
以应用微型计算机技术为核心，以现代控制理论和信息论为指导，与各种新兴技术如半导体、光导纤维、激光、生化、超导及新材料等相结合，将使化工仪表进入多学科发展的新阶段。
一、实验目的1．初步了解《化工仪表及自动化》课程所研究的各种常用的结构、类型、特点及应用。
2．了解常用传感器的结构特点及应用。
3．了解常用智能仪表的结构特点及应用。
化工自动化及仪表内容辅导课件
LT Fd C
省煤器 给水
图1-2 开环液位控制系统
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3、自动控制系统组成及方框图
研究控制系统时，为了更清楚地表示控 制系统各环节的组成、特性和相互间的信号 联系，一般都采用方框图。每个方框表示组 成系统的一个环节，两个方框间用带箭头的 线段表示信号联系，进入方框表示信号为输 入，离开表示信号为输出，输入引起输出变 化，而输出不会引起输入变化，即环节具有 单向特性。
1、自动控制系统
图1-1 加热炉温度自动控制系统
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➢目标：控制加热炉火的出口温度 ➢实现方式（过程）： （1）测量该温度 （2）将该温度与期望值（设定值）比较 （3）根据偏差调节燃料流量，目的是使得偏
差为0 ➢ 特点：
负反馈系统（设定值与测量值相减） 根据偏差调节 闭环控制
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过程特性：指当被控过程的输入变量（操纵 变量或扰动）发生变化时，其输出变量（被 控变量）随时间变化规律。 控制通道：操纵变量q(t)对被控变量c(t)的作 用途径， 干扰通道：扰动f(t)对被控变量得作用途径 研究过程特性时，两个通道都要考虑
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h(t)
h(t)
h(0) t
自衡的非振荡过程
q(t) 执行机构
扰动
f (t)
被控变量 c(t) 过程
y(t) 测量值
检测元件 变送器
图1-3 控制系统方框图
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4、分析控制系统时重要概念
➢信息概念 图1－3中的各个符号变量都是实际的物
理量，然而他们是作为信息来转换和使用的。 每个环节都有信息流入和流出。信息的流入 和流出与实际对象中物料的流入和流出不同。 从整个系统看，设定值和扰动是系统输入， 而被控变量和其他测量值是输出。
化工仪表及自动化全套课件完整ppt课件完整版(2024)
环保意识的提高将促使化工仪 表向绿色化方向发展，采用环
保材料和低能耗技术。
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02
自动化基础知识
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自动化概念及原理
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自动化的定义
指机器设备、系统或过程（生产、管理过程）在没有人或较少人的直接参与下，按照人 的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。
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现场总线技术实践
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现场总线概述
现场总线是一种用于连接智能现场设备和自动化系统的全 数字、双向、多站的通信系统。它将传统的4-20mA模拟 信号传输方式转变为数字信号传输方式，提高了信号传输 的准确性和可靠性。
现场总线技术实践
在化工生产中，现场总线技术被广泛应用于设备间的通信 和数据传输。通过现场总线技术，可以实现设备间的实时 数据交换和远程控制，提高生产过程的透明度和可控性。
控制器
接收变送器输出的标准信号，与
设定值进行比较，得到偏差信号 ，并根据偏差信号的大小和方向
输出控制信号。
执行器
接收控制器输出的控制信号，动 作改变被控对象的参数。
测量元件
用于测量被控对象的各种工艺参 数，如温度、压力、流量等。
被控对象
需要实现自动控制的机器设备、 系统或过程。
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易于维护
化工仪表需要定期维护和校准，因此需要具备易于维护的特 点。
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化工仪表发展趋势
智能化
随着人工智能技术的发展，化 工仪表将越来越智能化，能够 实现自适应控制、远程监控等
功能。
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化工仪表及自动化实验指导书模板
化工仪表及自动化
实验指导书
齐齐哈尔大学计控学院
自动化系
目录
实验一单圈弹簧管压力表实验 (1)
实验二毫伏输入时温度变送器实验 (4)
实验三热电阻输入时温度变送器实验 (6)
实验四水箱液位定值控制实验 (9)
实验一单圈弹簧管压力表实验
一、实验目的
1．了解弹簧管压力表的结构原理。
2．熟悉压力校验器的使用方法。
3．掌握压力表的调整、校验方法。
4．掌握运用误差理论及仪表性能指标来处理实验所得的数据。
二、实验器材
1．单圈弹簧管压力表:
( 1) 标准压力表( 0.25级) 2.5MPa 1块
( 2) 被校压力表( 1.6极) 2.5MPa 1块
2．压力校验器6MPa 1台三、实验系统图
1．被校压力表2．标准压力表
3．压力校验器手轮4．油杯
5．6．截止阀手轮7．油杯针形阀
四、实验原理
本实验采用标准表比较法: 将被校压力表和标准压力表通以相同的压力, 比较它们的指示值。
要求标准表的精度等级至少要比被校表的精度等级高二级, 同时要求标准表的量程与被校表的量程越接近越好, 这样能够提高精度。
标准表的绝对误差一般应小于被校表绝对误差的1/4, 因此标准。
化工仪表及自动化课件
ΔP= P+－P-=ρgH P-= P0＋ρ2gh2 P+= P0＋ρ2gh1＋ρ1gH
ΔP= P+－P-=ρ1gH －（h2－h1）ρ2g 压差减小了一个固定值： （h2－h1）ρ2g
ΔP=ρ1gH －（h2－h1）ρ2g
H= 0 →ΔP =－（h2－h1）ρ2g < 0 → Io< 4mA H= Hmax →ΔP =ρ1gHmax－（h2－h1）ρ2g<ΔPmax →Io< 20mA
(工业现场一般不优先考虑使用核辐射式物位计)
六、称重式液罐计量仪
有时候需要精确知道某物质的质量 在石油、化工部门，有许多大型贮罐，由于高度与
直径都很大，即使液位变化1～2毫米，就会有几 百公斤到几吨的差别，所以测量液位达不到要求 的精确 同时液体(例如油晶)的密度会随温度发生较大的变 化，而大型容器由于体积很大，各处温度很不均 匀，因此即使液位(即体积)测得很准，也反映不 了罐中真实的质量储量有多少 怎么解决这个问题？ 利用称重式液罐汁量仪
特点和要求
流量计水平安装，前后需一定长度的直管段，一般 上游侧和下游侧的直管段长度要求在10D和5D以上；
常温下用水标定，当介质的密度和粘度发生变化时 需重新标定或进行补偿
基本工作原理
六、 漩涡流量计
把一个漩涡发生体 （非流线型对称物 体）垂直插在管道 中，当流体绕过漩 涡发生体时会在其 左右两侧后方交替 产生旋转方向相反 的漩涡，称为卡曼 涡街
化工仪表及自动化课件
上节课内容
• 流量基本概念 • 差压式流量计：节流原理 、流量方程 、标
准节流件、节流式流量计误差产生的原因 • 转子流量计：测量原理、流量方程 • 椭圆齿轮流量计——直接测量
化工仪表及自动化实验指导书
化工仪表及自动化实验指导书电气工程学院安全注意事项安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前，一定仔细阅读以下安全注意事项。
在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。
✧防止触电尽管系统经过多层保护，还是请用户注意以下安全事项。
1.当通电或正在运行时，请不要进行任何维护、维修操作，不要打开机柜后门，接线箱盖子，变频器前盖板，否则会发生触电的危险。
2.即使电源处于断开时，除维护、维修外，请不要接触任何具有超过安全电压的裸露端子，否则接触各种充电回路可能造成触电事故。
3.请不要用湿手操作设定各种旋钮及按键，以防止触电。
4.对于电缆，请不要损伤它，不要对它加过重的应力，使它承载重物或对它钳压。
否则可能会导致触电。
5.包括布线或检查在内的工作都应由专业技术人员进行。
在开始布线或维修之前，请断开电源，经过10分钟以后，用万用表等检测剩余电压后进行。
✧防止烫伤1.不要接触热水管道，避免高温烫伤。
在热水没有冷却时，不要打开锅炉，不要进行任何维修维护工作。
2.请尽量控制水温在70度以下，以免高温烫伤，提高产品寿命。
✧防止损坏1.在水泵运行状态，绝对禁止进行水泵切换控制操作，否则可能损坏变频器。
2.在水箱水位没有达到一定高度，不能启动调压器输出，否则可能损坏加热器。
该系统增加了硬件的连锁保护，但是也要在操作时注意。
3.系统应远离可燃物体。
系统发生故障时，请断开电源。
否则系统可能因电流过大导致火灾。
4.各个端子上加的电压只能是使用手册上所规定的电压，以防止爆裂、损坏等等。
5.确认电缆与正确的端子相连接，否则，可能会发生爆裂、损坏等等事故。
6.始终应保证正负极性的正确，以防止爆裂、损坏等。
目录实验一实验系统认知 (3)实验二单容水箱液位数学模型的测定实验 (4)实验三单容水箱液位定值控制实验 (6)实验四单闭环流量控制实验 (8)实验一实验系统认知一、实验目的1、了解实验装置结构和组成。
2、熟悉现场温度，液位，流量和压力仪表3、了解信号的传输方式和路径。
化工仪表及自动化实验二
化⼯仪表及⾃动化实验⼆实验⼆：温度测量与显⽰仪衿⼀. 实验⽬的1.了解测温元件的种类与使⽤⽅法2.掌握测温元件与显⽰仪表的正确配接⽅法亿实验仪器与仪衿/strong>1.管式电炉及炉温控制系绿/li>2.镍铬-镍硅热电偶（分度号K＿/li>3.数字式温度显⽰仪（XMZ-101A＿.5级）4.电⼦电位差计（XW长图系列＿.5级）5.电⼦⾃动平衡电桥（XQD-1或XDD-1系列＿.5级）6.⼗进制标准电阻箱（ZX38/10＿.1级）7.⼿动电位差计（UJ-33a＿/li>三．热电偶测温以及与常⽤显⽰仪表的配接⽅泿热电偶测温原理是热电效应。
当参⽐端温度恒定时，热电偶产⽣的电势E ＿θ，ο0 ）会随被测温度的变化⽽变化。
在测温时⼀定要注意参⽐端温度补偿问题，否则将造成测量的误差。
⽬前参⽐端温度补偿主要是⾃动补偿法，即仪表在制造过程中就已经考虑到冷端补偿，采⽤特殊的电路或运算⽅法对冷端进⾏补偿。
电⼦电位差计和数显仪表就采⽤⾃动补偿。
此外在实验室⾥可采⽤计算⽅法进⾏⼈为的补偿，其⽅法是：将未经补偿时测量到的温度根据分度号转化成电势信号E( θ , θ 0 ) ，然后查分度表得到参⽐端温度E( θ0 ,0 ), 根据公式＿E( θ ,0)= E( θ , θ 0 ) + E( θ 0 ,0 ) ，就可以得到电势E( θ ,0 ) ，再查分度表就可以得到准确的测量值?1、热电偶与电⼦电位差计配掿电⼦电位差计属⾃动平衡式显⽰记录仪表，⽤于测量记彿mv 电压信号或配接热电偶测温。
电⼦电位差计的测量原理是电压补偿法，即⽤⼀个已知测量电桥的输出电压（即指⽰值）来与未知的测量电压⽐较，两者的差值经放⼤后驱动可逆电机以改变桥路的输出电压，直⾄两者相等为⽌。
⼀般⼯业⽤电⼦电位差计精度等级⼃0.5 级?br> 对于配接热电偶的电⼦电位差计，其测量桥路能⾃动补偿热电偶的参⽐端温度变化，但要求补偿电阻与热电偶的参⽐端处于同⼀温度。
化工仪表及自动化实验指导书
《化工仪表及自动化》实验指导书实验装置简介《化工仪表及自动化》课程实验的试验装置是用《THKGK-1型过程控制实验装置》。
本实验装置的控制信号及被控信号均采用IEC标准，即电压0～5V或1～5V，电流0～10mA或4～20mA。
实验系统供电要求为单相交流220V±10%，10A。
实验装置包括被控对象、调节器、执行器模块和变送器模块。
被控对象包括上水箱、下水箱、复合加热水箱以及管道。
调节器主要有模拟调节器（含比例P调节、比例积分PI调节、比例微分PD调节、比例积分微分PID调节）、计算机控制等。
执行器模块主要有磁力驱动泵。
变送器模块主要有流量变送器（FT）、液位变送器（LT1，LT2）等。
变送器的零位、增益可调，并均以标准信号DC0-5V输出。
实验项目单回路控制系统的参数整定一、实验目的1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。
3、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗扰动作用。
4、定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。
二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置：GK-02、GK-03、GK-04、GK-072、万用表一只3、计算机系统三、实验原理图为一个单容水箱单回路反馈液位控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。
单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。
当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。
合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。
反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。
因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。
一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。
化工仪表及自动化课件第一章 检测仪表及传感器
例： 如果有一台压力表，其测量范围为0~10MPa，经校验得
出下列数据：
被校表读数/ MPa 被校表正行程读数/ MPa 被校表反行程读数/ MPa 0 0 0 2 1.98 2.02 4 3.96 4.03 6 5.94 6.06 8 7.97 8.03 10 MPa 9.99 10.01
解： （1）变差
按照靠系列的要求，选择等级低的为此温度计的精度等级 1.0; （3）工艺要求
允
max 满量程
max 8 C
100 % 8 C 1000 0 100 % 0 . 8 %
按照靠系列，根据工艺要求选取，要选择等 级高的精度等级，0.5; 所以此温度计不符合要求。
例2 某台测温仪表的工作范围为0~500℃，工艺要求测温时
测量误差不超过±4℃，试问如何选择仪表的精度等级才 能满足要求？ 解 根据工艺要求，仪表的相对百分误差为
max 允
4 500 0 100 % 0 . 8 %
应选择0.5级的仪表才能满足要求
小结
在确定一个仪表的精度等级时，要求仪表的 允许误差应该大于或等于仪表校验时所得到的最 大百分误差；而根据工艺要求来选择仪表的精度 等级时，仪表的允许误差应该小于或等于工艺上 所允许的最大百分误差。
按信息的获得、传递、反映和处理的过程分类
--- 检测仪表、显示仪表、集中控制装置、控制仪表 和执行器。 按仪表的组成形式分类
--- 基地式仪表和单元组合仪表。
三、测量过程与测量误差
测量过程
将被测参数与其相应的测量单位进行比较，
并将之经过一次或多次能量的交换，获得一种便
于显示和传递的信号的过程。
测量误差
2024版华东理工大学化工自动化及仪表全50讲
03
神经网络的优缺点 分析
优点包括自学习能力强、对复杂 系统适应性好等；缺点包括训练 时间长、易陷入局部最优等。
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06
自动化仪表选型和安装注意事 项
Chapter
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自动化仪表选型原则和依据
包括精确度、稳定性、可靠性、 响应速度等，需根据实际需求进 行选择。
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具备一定的实践能 力和创新意识，能 够运用所学知识进 行实际操作和研发。
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5
授课内容与安排
课程内容
包括化工自动化的基本原理、控制系统设计、常用 控制算法、仪表设备的原理及应用、自动化技术在 化工生产中的应用等。
课程安排
采用理论与实践相结合的方式，包括课堂讲授、实 验操作、案例分析、小组讨论等多种形式。
分类方法
按被测参数性质分为温度、压力、 流量、物位等仪表；按工作原理分 为机械式、电子式、智能式等仪表。
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检测仪表原理及选型依据
检测仪表原理
利用各种物理、化学效应将被测参数 转换为可测信号，再经过放大、转换 等处理，最终输出标准信号。
选型依据
测量范围、精度等级、稳定性、可靠性、 环境适应性、经济性等。
现场总线控制系统
工业机器人
一种基于现场总线的开放式控制系统，具有 高度的灵活性和可扩展性。
一种能自动执行工作的机器装置，可应用于 化工生产过程中的搬运、装配、检测等环节。
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03
仪表分类与原理
Chapter
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13
仪表基本概念及分类方法
2024/1/30
仪表定义
化工仪表及自动化资料ppt课件
化工仪表及自动化资料ppt课件目录CATALOGUE•化工仪表概述•化工仪表的基本原理•化工仪表的选型与安装•化工自动化概述•化工仪表与自动化的关系•化工仪表及自动化的应用案例01CATALOGUE化工仪表概述用于测量、显示、记录和控制工业生产过程中各种工艺参数的装置或系统。
仪表的定义温度仪表、压力仪表、流量仪表、物位仪表等。
按测量对象分类机械式仪表、电子式仪表、智能式仪表等。
按工作原理分类实验室仪表、工业用仪表、过程控制仪表等。
按使用场合分类仪表的定义与分类高精度测量化工生产对工艺参数的精度要求较高，因此化工仪表需要具备高精度测量的能力。
宽测量范围化工生产过程中工艺参数的变化范围较大，要求化工仪表具有较宽的测量范围。
•高可靠性：化工生产环境恶劣，要求化工仪表能够在高温、高压、腐蚀等环境下稳定工作。
测量工艺参数实时测量并显示生产过程中的温度、压力、流量、物位等工艺参数。
控制生产过程根据工艺要求，通过控制阀等执行机构对生产过程进行自动控制。
保障生产安全及时发现并处理生产过程中的异常情况，保障生产安全。
化工仪表的发展历程早期阶段以机械式仪表为主，如弹簧管压力表、浮子流量计等。
这些仪表结构简单，但精度较低，功能单一。
电子化阶段随着电子技术的发展，电子式仪表逐渐取代机械式仪表。
电子式仪表具有更高的精度和更多的功能，如数字显示、远程传输等。
智能化阶段近年来，随着计算机技术和人工智能技术的发展，智能式仪表开始得到广泛应用。
智能式仪表具有自学习、自适应、自诊断等功能，能够进一步提高生产过程的自动化水平和生产效率。
02CATALOGUE化工仪表的基本原理利用弹性元件受压变形的原理，将压力转换为位移或应变进行测量。
压力测量温度测量流量测量物位测量基于热电偶、热电阻等测温元件，将温度转换为电信号进行测量。
通过测量流体流过管道截面的面积和流速，计算得到流量值。
利用浮力、静压等原理，检测容器内液体或固体的位置高度。
测量原理传输原理模拟信号传输将测量信号转换为标准模拟信号（如4-20mA），通过电缆进行传输。
化工仪表及自动化教案
化工仪表及自动化教案第一章：化工仪表概述1.1 仪表的定义和分类1.2 仪表的作用和重要性1.3 仪表的性能指标1.4 仪表的选用和安装第二章：压力仪表2.1 压力仪表的分类和原理2.2 压力仪表的选用和安装2.3 压力仪表的校验和维护2.4 压力仪表在化工中的应用案例第三章：流量仪表3.1 流量仪表的分类和原理3.2 流量仪表的选用和安装3.3 流量仪表的校验和维护3.4 流量仪表在化工中的应用案例第四章：温度仪表4.1 温度仪表的分类和原理4.2 温度仪表的选用和安装4.3 温度仪表的校验和维护4.4 温度仪表在化工中的应用案例第五章：液位仪表5.1 液位仪表的分类和原理5.2 液位仪表的选用和安装5.3 液位仪表的校验和维护5.4 液位仪表在化工中的应用案例第六章：自动化控制系统基础6.1 自动化控制系统的概念6.2 自动化控制系统的基本组成部分6.3 控制器的分类和原理6.4 控制系统的性能指标和评价第七章：模拟式控制器7.1 模拟式控制器的原理和结构7.2 模拟式控制器的参数设置和调整7.3 模拟式控制器在化工中的应用案例7.4 模拟式控制器的故障诊断和维修第八章：数字式控制器8.1 数字式控制器的原理和结构8.2 数字式控制器的编程和操作8.3 数字式控制器在化工中的应用案例8.4 数字式控制器的故障诊断和维修第九章：执行器9.1 执行器的分类和原理9.2 执行器的选用和安装9.3 执行器在化工中的应用案例9.4 执行器的故障诊断和维修第十章：自动化仪表系统的安全性和可靠性10.1 自动化仪表系统的安全防护措施10.2 自动化仪表系统的可靠性设计10.3 故障检测与诊断技术10.4 系统维护和保养的注意事项第十一章：DCS（分布式控制系统）11.1 DCS的基本概念和组成11.2 DCS的架构和工作原理11.3 DCS在化工企业中的应用案例11.4 DCS的维护与管理第十二章：现场总线与工业以太网12.1 现场总线的概念与分类12.2 工业以太网的技术特点与应用12.3 现场总线与工业以太网在化工仪表中的应用12.4 现场总线与工业以太网的故障诊断与维护第十三章：过程控制仪表与系统13.1 过程控制仪表的分类与原理13.2 过程控制系统的组成与作用13.3 常见过程控制系统在化工中的应用案例13.4 过程控制仪表与系统的故障诊断与维修第十四章：化工过程优化与先进控制14.1 化工过程优化的基本方法14.2 先进控制策略及其在化工中的应用14.3 化工过程模拟与仿真14.4 化工过程优化与先进控制在实际生产中的应用案例第十五章：仪表与自动化在化工安全生产中的应用15.1 仪表与自动化在危险化学品生产中的应用15.2 仪表与自动化在化工环境保护中的应用15.3 仪表与自动化在化工安全生产中的重要作用15.4 安全生产中仪表与自动化的案例分析与总结重点和难点解析本文教案主要涵盖了化工仪表及自动化的基础知识、各类仪表的工作原理和应用、自动化控制系统的组成和性能、执行器的选用和安装、以及仪表系统的安全性和可靠性等内容。
化工仪表及自动化实验指导书35教材
化工仪表及自动化实验指导书合肥工业大学化学工程学院目录目录 (2)前言 (1)实验一热电偶的焊接与校验 (1)实验二压力表、流量计的校验 (3)实验三电子自动平衡电桥及动圈表的使用和校验 (6)实验四电子电位差计及数字显示表的使用和校验 (9)实验五 DBW温度变送器的校验 (13)实验六电动调节器性能试验 (15)实验七A3000过程控制系统综合实验 (21)附表一镍铬—镍铝，镍铬—镍硅K(EU—2) 温度—毫伏表 (28)附表二镍铬—考铜EA—2温度毫伏对照表 (29)附表三铂铑-铂LB—3温度—毫伏对照表 (30)附表四铂电阻温度与电阻值换算表 (31)附表五铂电阻温度与电阻值换算表 (32)附表六铜热电阻温度与电阻值换算表 (33)附录七铂热电阻温度与电阻值换算表 (34)附录八铜热电阻温度与电阻值换算表 (35)附录九铜热电阻温度与电阻值换算表 (36)前言本《实验指导书》与厉玉鸣主编的《化工仪表及自动化（第三版）》配套使用，全书共分为两大部分，实验一～六属于验证型实验部分，即现场仪表的使用和校验方法，其中实验一、二涉及到了温度、压力、流量等化工基本参量的测量与校验方法，实验三、四、五涉及到了显示和变送仪表的使用方法和精度校验，实验六则是控制仪表性能参数的测定；实验七则属于综合型实验部分，即自动控制系统的使用和整定方法，要求学生在熟悉A3000过程控制系统的基本使用方法的基础上，按照不同的专业要求有选择地进行温度、压力、液位和流量等化工参数的测量和控制。
各个实验均分作“实验目的和要求”、“工作原理”、“实验仪器及设备”、“实验内容”和“实验报告内容”等五个单元，本书末尾附有常用的分度号对照表。
本书是在现行实验讲义的基础上改编形成的，由合肥工业大学杨则恒副教授主编，并编写其中的实验五、六、七，参加编写的有路绪旺（实验二、三）、吕建平（实验一）、王莉（实验四），全书由路绪旺统稿。
本书在改编过程中得到化工技术中心各位教师的大力支持，在此谨致谢意！成书匆忙，疏漏之处在所难免，恳请大家包涵指正。
化工仪表及自动化实验讲义
化工仪表及自动化实验讲义实验一热电偶温度计的使用一．实验目的：1．掌握热电偶与动圈仪的配套连接，测温方法及外阻影响。
2．掌握热电偶配手动电位计的测温方法。
3．掌握热电偶冷端温度影响及补偿方法。
二．实验仪器：1．管状电炉2．自耦变压器（带电流表）3．广口保温瓶4．动圈仪5．热电偶6．接线板（带调整电阻）7．手动电位差计8．30cm不锈钢直尺三．实验内容（一）热电偶配手动电位差计测温：1．按图1-1接线，注意极性是否接对，接点是否牢固等。
为保持热电偶冷端温度为零度，将热电偶冷端放置保温瓶中内冰水混合物中。
图1-1热电偶温度计接线图2．把双向开关打向手动电位差计进行测温。
3．手动电位差计使用方法：首先调整检流计的机械零点，其次把手动电位差计的双向开关打向并按住在“校正”位置，调整“工作电流”电位器，使检流计电流为零，然后把双向开关打向“测量（或未知）”位置，即可进行测量。
注意：手动电位差计的双向开关在每一次测量完后，应置于中间位置，以减少干电池的耗电量。
4．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对手动电位差计测温的影响。
（二）热电偶配动圈仪测温：1．把双向开关打向动圈仪进行测温。
2．调整仪表零点为零度，由于本实验中热电偶的冷端温度也为零度，这样动圈仪指示的温度就是电炉温度。
3．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对动圈仪测温的影响。
（三）在测温点相同的条件下，同时用手动电位差计和动圈仪对炉温进行测量，将两个测量结果进行比较。
（四）改变测温点，重复（三），将电炉内的温度分布得到。
测温点数不少于10个。
四．实验报告1．实验数据记录及处理动圈仪分度号Eu—2量程0—800℃精度1.0室温26.0℃测温点距离（cm）测温仪表手动电位差计138动圈仪外阻（Ω）150150读数mV25.1425.16℃6066272．画出热电偶配动圈仪和手动电位差计的接线图。
图1-1热电偶温度计接线图3．从实验结果讨论热电偶测量线路电阻的大小对于用动圈仪测量时如何影响，对于电位差计又是如何影响。
化工仪表及自动化课件
化工仪表及自动化课件一、引言随着我国经济的快速发展，化工行业在国民经济中的地位日益突出。
化工生产过程具有高温、高压、易燃易爆等特点，因此，对化工仪表及自动化技术的要求越来越高。
本课件旨在介绍化工仪表及自动化技术的基本原理、类型及其在化工生产过程中的应用，以帮助大家更好地了解和掌握这一领域的技术。
二、化工仪表概述1.化工仪表的定义化工仪表是指用于测量、显示、控制化工生产过程中各种物理量、化学量的设备。
它包括传感器、变送器、控制器、执行器等部分。
2.化工仪表的分类根据测量原理和用途，化工仪表可分为温度仪表、压力仪表、流量仪表、液位仪表、成分分析仪表等。
3.化工仪表的精度等级和防爆等级精度等级：化工仪表的精度等级表示其测量准确度，通常分为0.1级、0.2级、0.35级、0.5级等。
防爆等级：化工生产过程中存在易燃易爆气体，化工仪表需要具备相应的防爆等级，以确保生产安全。
三、自动化控制系统1.自动化控制系统的概念自动化控制系统是指利用自动化装置、仪表和计算机等技术，对化工生产过程进行自动监测、调节和控制，以实现生产过程的优化和安全稳定运行。
2.自动化控制系统的组成自动化控制系统通常由检测仪表、控制仪表、执行器、计算机等组成。
3.自动化控制系统的类型（1）手动控制系统：由操作人员手动调节控制仪表，实现对生产过程的控制。
（2）自动控制系统：根据预设的程序和参数，自动调节控制仪表，实现对生产过程的控制。
（3）综合控制系统：将手动控制和自动控制相结合，实现更高效、更灵活的生产过程控制。
四、化工仪表及自动化技术在化工生产过程中的应用1.温度控制在化工生产过程中，温度是一个重要的参数。
通过安装温度仪表，可以实时监测反应釜、换热器等设备的温度，并通过自动控制系统调节加热或冷却装置，使温度保持在合适的范围内。
2.压力控制化工生产过程中，压力过高或过低都会影响产品质量和设备安全。
通过安装压力仪表，可以实时监测反应釜、压缩机等设备的压力，并通过自动控制系统调节阀门、泵等设备，保持压力稳定。
化工自动化及仪表实验指导书讲解
化工自动化及仪表实验报告书敖波化学工程2012级201201391401浙江工业大学化学工程学院实验一 压力表与压力变送器校验一、实验目的1． 了解压力表与压力变送器的结构与功能 2． 掌握压力变送器的使用 3． 掌握压力校验仪的使用4． 掌握压力表与压力变送器精度校验方法二、实验仪器及设备1．弹簧管压力表 8台 2．压力变送器 8台 3．XFY-2000型智能数字压力校验仪 8台三、实验内容及步骤 1、熟悉仪表了解压力表、压力变送器测压原理、结构及功能，熟悉并掌握压力校验仪的正确使用。
2、压力校验仪准备1）上电：按下压力校验仪后面板的电源开关，显示器倒计时3、2、1、0后自动校零，进入测量状态；2）选择压力单位：按右向键，选择压力单位为MPa ；3）预压：为减少迟滞，先进行预压测试（将压力加到0.6MPa 左右，泄压至常压，如此循环几次）；4）调零：循环上述操作后，若压力读数偏离零点，按ZERO 键即可压力调零；5）管线接线：将导压管两头分别与内螺纹转换接头及压力校验仪压力输出接口连接。
3、压力表基本误差校验1）将压力表压力输入口与内螺纹转换接头相连接并检查密封性；2）正行程测量：将校验仪的手操泵产生的压力加到压力表上，改变压力表输入压力大小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1；3）反行程测量：将校验仪的输出压力加大至超过压力表满量程，并逐渐改变压力表输入压力的大小，依次使压力表指针指示各满刻度，同时将压力表的各输入压力记录于表1；4）误差计算：100%P P δ-=⨯指示输入最大值（）相对百分误差压力表量程100%P P α-=⨯入正入反最大值||变差压力表量程4、压力变送器基本误差校验1）将压力变送器（差压变送器）正压室接口（负压室通大气）与内螺纹转换接头相连接并检查密封性；2）按▲键，将显示器测量选择到I ：00.000mA ，若清零按ZERO 键。
将压力变送器电流信号端子正确接入压力校验仪的电流信号测量端子（红线一端接变送器信号输出的正端，另一端接校验仪24V 电源正极输出端；黑线一端接变送器信号输出的负端，另一端接校验仪直流电流测量正极输入端）；3）正行程测量：将校验仪的手操泵产生的压力加到压力变送器上，从小到大改变压力变送器输入压力（0.0MPa 、0.1MPa 、0.2MPa 、0.3MPa 、0.4MPa 、0.5MPa 、0.6MPa ），依次测量压力变送器在各标准压力点时输出电流的大小，并将其记录于表2；4）反行程测量：将校验仪的输出压力加大至超过压力变送器满量程，从大到小改变压力变送器输入压力（0.6MPa 、0.5MPa 、0.4MPa 、0.3MPa 、0.2MPa 、0.1MPa 、0.0MPa ），依次测量压力变送器在各标准压力点时输出电流的大小，并将其记录于表2；5）误差计算：100%-I I δ-=⨯最大值实测标准（）相对百分误差（测量范围上限测量范围下限）100%-I I α-=⨯最大值实测正实测反||变差（测量范围上限测量范围下限）5、实验完毕，切断电源，仪器设备复原四、实验原始记录表及数据处理（误差、精度、变差计算）结果。
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化工自动化及仪表实验讲义曾飞虎林继辉编2012.01目录实验须知实验一热电偶温度计的使用实验二电子电位计的校验实验三THKGK-1实验装置的基本操作与仪表调试实验四温度位式控制系统实验五单容水箱对象特性的测试实验须知1．必须自始自终以认真和科学态度进行实验。
2．实验课不能迟到，实验期间不得擅自离开岗位。
3．切实注意安全，不得穿背心和拖鞋进入实验室。
在连接线路时应先切断电源，不许带电操作。
4．为了顺利地进行实验和取得好的实验效果，必须认真预习，写出预习报告，若指导教师发现有同学尚未预习，则不准其参加实验。
5．实验中如发生异常现象或事故，必须立即切断电源，并保持现场，即及时报告教师，共同处理。
6．要爱护公物，不得擅自拆开仪器仪表，非本实验仪器设备不得随便动用。
7．实验完成后，应切断电源，整理好一切仪器设备，并把原始记录交教师签字，经允许后方可离开实验。
8．实验后，每人应独立完成实验报告，报告与原始记录均按教师规定的时间上交。
实验一热电偶温度计的使用一．实验目的：1．掌握热电偶与动圈仪的配套连接，测温方法及外阻影响。
2．掌握热电偶配手动电位计的测温方法。
3．掌握热电偶冷端温度影响及补偿方法。
二．实验仪器：1．管状电炉2．自耦变压器（带电流表）3．广口保温瓶4．动圈仪5．热电偶6．接线板（带调整电阻）7．手动电位差计8．30cm不锈钢直尺三．实验内容（一）热电偶配手动电位差计测温：1．按图1-1接线，注意极性是否接对，接点是否牢固等。
为保持热电偶冷端温度为零度，将热电偶冷端放置保温瓶中内冰水混合物中。
图1-1 热电偶温度计接线图2．把双向开关打向手动电位差计进行测温。
3．手动电位差计使用方法：首先调整检流计的机械零点，其次把手动电位差计的双向开关打向并按住在“校正”位置，调整“工作电流”电位器，使检流计电流为零，然后把双向开关打向“测量（或未知）”位置，即可进行测量。
注意：手动电位差计的双向开关在每一次测量完后，应置于中间位置，以减少干电池的耗电量。
4．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对手动电位差计测温的影响。
（二）热电偶配动圈仪测温：1．把双向开关打向动圈仪进行测温。
2．调整仪表零点为零度，由于本实验中热电偶的冷端温度也为零度，这样动圈仪指示的温度就是电炉温度。
3．短接调整电阻，再测一次炉温，以考察外阻对动圈仪测温的影响。
（三）在测温点相同的条件下，同时用手动电位差计和动圈仪对炉温进行测量，将两个测量结果进行比较。
（四）改变测温点，重复（三），将电炉内的温度分布得到。
测温点数不少于10个。
四．实验报告1．实验数据记录及处理动圈仪分度号量程精度室温2．画出热电偶配动圈仪和手动电位差计的接线图。
3．从实验结果讨论热电偶测量线路电阻的大小对于用动圈仪测量时如何影响，对于电位差计又是如何影响。
4．利用电位差计测得的热电势列式计算电炉温度，并与动圈仪指示值进行比较，如有差别，哪一个测量结果更为准确？5．绘制电炉的温度分布曲线。
6．问题讨论：（1）热电偶和动圈仪、手动电位差计配套使用时应注意哪些问题？（2）热电偶的补偿导线极性接错时，测量时会发生何种现象？（3）试分析动圈仪、手动电位差计与热电偶配套使用时哪一个精度高。
实验二电子电位差计的校验一．实验目的：1．熟悉自动电子电位差计的结构和校验方法。
2．掌握自动电子电位差计的使用方法和冷端自动补偿的作用。
3．了解热电偶线路可能出现的故障和检查方法。
二．实验仪器：1．自动电子电位差计2．玻璃温度计3．手动电位差计三．实验内容与步骤：1．详细观察自动电子电位差计的结构，包括测量桥路、放大器、可逆电机和指示记录机构。
2．指示值的校验：首先应对仪表零点和满刻度点进行校验，待调整并达到规定要求（误差在刻度面板上所示精度范围内）后，再校验其它刻度。
零点不合格，可调起始微调电阻R G’。
量程不合格，可调量程微调电阻R M’。
（R G’，R M’本实验不调整）指示误差的测定是用标准电位差计给被校表加入适当的电势（mV），使指），与被校针与被校点刻度线重合，从标准电位差计读出加入的电势值（E示点相对应的电势值（E，由被校仪表配用的热电偶的分度表查得）相比较刻计算出校验点上的指示误差。
本实验线路见下图：其指示误差按下式计算： δ=100ΕΕe ΕΕ⨯---下限上限示刻％δ—指示误差e —补偿电阻处温度（即室温）相对应的电势值 E 上限—相对应的电势值 E 下限—相对应的电势值3．不灵敏区（即变差）的校验：仪表的不灵敏区指在输入信号增大（正向）和减小（反向）时在同一被校刻度线上输入信号实际值之差值，其数值可按下式计算：Δ=100E E E E ⨯--下限上限下行程上行程％仪表的变差不应超出仪表的允许误差，但过小也应避免。
因为此时会产生仪表指针抖动或摆动不休的现象，无法准确指示记录，而不灵敏区太大时，对小信号没有反应，误差增大。
为获得所需的仪表不灵敏区的大小，可旋转放大器的灵敏度调节旋钮，以改变放大器的增益，即灵敏度高，不灵敏区就小，反之亦然。
4．热电偶线路可能出现的故障分别将热电偶信号①短路、②断开、③反接，注意观察电子电位差计的指针变化情况，从而学会判断和排除热电偶温度计常见故障。
5．考察量程电阻R M 及起始电阻R G 对量程和起点的影响：用一电阻与R M 并联使量程电阻减小，观察仪表指针的变化，并判断量程的变化趋势；用同一方法也可考察R G 变化对起点的影响。
一． 实验报告1．数据处理热电偶分度号仪表量程精度室温t0E(t max，t min)=2．结论⑴．计算被校电子电位差计的误差和变差，从而确定其精度是否合格。
⑵．故障现象分析与结论。
⑶．讨论R M与R G减小对量程与起点的影响。
⑷．校验装置中标准电位差计与被校电位差计的连线为何用普通导线？是否可用补偿导线？实验三THKGK-1实验装置的基本操作与仪表调试一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。
2、掌握压力变送器的使用方法。
3、掌握实验装置的基本操作与变送器仪表的调整方法。
二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置GK-02 GK-03 GK-04 GK-072、万用表一只三、实验装置的结构框图图1-1、液位、压力、流量控制系统结构框图四、实验内容1、设备组装与检查：1）、将GK-02、GK-03、GK-04、GK-07挂箱由右至左依次挂于实验屏上。
并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。
2）、先打开空气开关再打开钥匙开关，此时停止按钮红灯亮。
3）、按下起动按钮，此时交流电压表指示为220V，所有的三芯蓝插座得电。
4）、关闭各个挂件的电源进行连线。
2、系统接线：1）、交流支路1：将GK-04 PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”接GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端；GK-07 的“SD”与“STR”短接，使电机驱动磁力泵打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”短接）。
2）、交流支路2：将GK-04 PID调节器的给定“输出”端接到GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负）；将GK-07变频器的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U2、V2、W2”输入端；GK-07 的“SD”与“STR”短接，使电机正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”短接）。
3、仪表调整：（仪表的零位与增益调节）在GK-02挂件上面有四组传感器检测信号输出：LT1、PT、LT2、FT（输出标准DC0~5V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应水位高度、压力、流量的值。
对象系统左边支架上有两只外表为蓝色的压力变送器，当拧开其右边的盖子时，它里面有两个3296型电位器，这两个电位器用于调节传感器的零点和增益的大小。
（标有ZERO的是调零电位器，标有SPAN的是调增益电位器）4、调试步骤如下：1)、首先我们在水箱没水时调节零位电位器，使其输出显示数值为零。
2）、用交流支路1打水（也可以用交流支路2打水）：打开阀1、阀3、阀4，关闭阀5、阀6、阀7，然后开启GK-07变频器及GK-04给定启动三相磁力泵给上、下水箱打水，使其液面均上升至10cm高度后停止打水。
3）、看各自表头显示数值是否与实际水箱液位高度相同，如果不相同则要调节增益电位器使其输出大小与实际水箱液位的高度相同，同法调节上、下水箱压力变送器的零位和增益。
4）、按上述方法对压力变送器进行零点和增益的调节，如果一次不够可以多调节几次，使得实验效果更佳。
五、预习熟读本书第一部分THKGK-1型过程控制实验装置产品使用说明书的相关内容。
六、实验报告自行绘制表格测出压力变送器的特性。
实验四温度位式控制系统一、实验目的1、了解二位式温度控制系统的结构与组成。
2、掌握位式控制系统的工作原理及其调试方法。
二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置：GK-02GK-03 GK-05GK-072、万用表一只3、计算机系统三、实验原理1、温度传感器温度测量通常采用热电阻元件（感温元件）。
它是利用金属导体的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量的。
其电阻值与温度间的关系式为：Rt＝Rt0[1+α(t-t0)]式中Rt——温度为t(如室温20℃)时的电阻值；Rt0——温度为t0(通常为0℃)时的电阻值；α——电阻的温度系数。
可见，由于温度的变化，导致了金属导体电阻的变化，这样只要设法测出电阻值的变化，就可达到温度测量的目的。
虽然大多数金属导体的电阻值随温度的变化而变化，但是它们并不都能作为测温用的热电阻。
作为热电阻的材料一般要求是：电阻温度系数小、电阻率要大、热容量要小；在整个测温范围内，应具有稳定的物理、化学性质和良好的重复性；并要求电阻值随温度的变化呈线性关系。
但是，要完全符合上述要求的热电阻材料实际上是有困难的。
根据具体情况，目前应用最广泛的热电阻材料是铂和铜。
本装置使用的是铂电阻元件PT100，并通过温度变送器（测量电桥或分压采样电路或者AI人工智能工业调节器）将电阻值的变化转换为电压信号。
铂电阻元件是采用特殊的工艺和材料制造，它具有很高的稳定性和耐震动等特点，还具有较强的抗污染能力。
在0~650℃的温度范围内，铂电阻与温度的关系为，Rt＝Rt0(1+At+Bt2+Ct3)式中，Rt——温度为t(如室温20℃)时的电阻值；Rt0——温度为t0(通常为0℃)时的电阻值；A、B、C是常数，一般A=3.90802*10－31/℃，B=-5.802*10－71/℃，C=-4.2735*10－121/℃。
Rt-t的关系称为分度表，用分度号来表示。
2、二位式温度控制系统二位控制是位式控制规律中最简单的一种。