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。
化工仪表及自动化实验讲义
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。
2024年度-《化工仪表及自动化》课件
理解和应用化工仪表打下基础。
化工仪表选型与安装 针对化工生产过程中的实际需求,讲 解了仪表的选型原则、安装方法和注
意事项。
自动化控制系统 详细介绍了自动化控制系统的组成、 原理和应用,包括DCS、PLC等控制 系统。
维护与故障处理 介绍了化工仪表的日常维护、定期检 修以及常见故障的诊断和处理方法。
20
安装调试流程和方法
安装前准备
熟悉仪表结构、性能和使用说明 书,检查仪表及附件是否齐全、
完好。
安装步骤
按照工艺要求和安装图纸进行仪 表安装,确保安装位置正确、固
定牢固、密封可靠。
调试方法
先进行单体调试,检查仪表的显 示、输出等功能是否正常;再进 行系统调试,检查仪表与控制系 统、执行器等设备的联动是否协
32
学员心得体会分享
学员A
通过学习,我对化工仪表及自动 化有了更深入的了解,掌握了仪 表的选型、安装和维护技能,对 今后的工作有很大帮助。
学员B
课程中的实际案例让我印象深刻, 通过分析和解决实际问题,我提 高了自己的工程实践能力。
学员C
老师的讲解生动有趣,让我对枯 燥的理论知识产生了兴趣,激发 了我对化工仪表及自动化的热爱。
期稳定运行。
03
自动化技术在化工领域应用
Chapter
11
自动化技术发展历程及现状
01
02
03
自动化技术起源
介绍自动化技术的起源, 以及早期在化工领域的应 用情况。
发展历程
阐述自动化技术从简单控 制到复杂控制系统的发展 历程,包括重要技术突破 和里程碑事件。
现状分析
分析当前自动化技术在化 工领域的应用现状,包括 普及程度、技术水平和市 场需求等方面。
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。
9
02
自动化基础知识
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10
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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01 02 03
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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12
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。
8
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
《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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28
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。
04
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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12
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
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仪表定义
化工仪表及其自动化讲义控制课件第一章自动控制系统基本概念
3. 化工过程控制工程(第二版)
王骥程 祝和云 主编,化学工业出版社
4. 化工过程控制基础
化学工业出版社
第一章 自动控制 系统基本概念
化工自动化的主要内容 自动调节系统的组成及方块图 自动调节系统的分类 自动调节的过度过程和系统品 质指标 工艺管道及控制流程图
第一节 化工自动化的主要内容
❖ 自动检测系统 利用各种检测仪表对主要工艺参数进行测量、指示和记录的。
简称对象。 ❖ (2)被控变量 对象内要求保持一定数值(或按某一规律变化)的物
理量称为被控变量。 ❖ (3)控制变量(操纵变量) 受执行器控制,用以使被控变量保持一定
数值的物料或能量称为控制变量或操纵变量。 ❖ (4)干扰(扰动) 除控制变量(操纵变量)以外,作用于对象并引起
被控变量变化的一切因素称为干扰。 ❖ (5)设(给)定值 工艺规定被控变量所要保持的数值。 ❖ (6)偏差 偏差本应是设定值与被控变量的实际值之差。但能获取的信
❖ 自动信号和连锁保护系统 生产过程中的一种安全装置
❖ 自动操纵与自动开停车系统 可以根据预先规定的步骤自动地对生产设备进行某种周期性操作 可以按照预先规定好的步骤,将生产过程自动投入运行或自动特车
❖ 自动控制系统 使得某些关键性的控制参数在受到外界干扰的影响而偏离正常状态时, 能自动地控制而回到规定的数值范围内。
被控对象
测量变送装置
开环——系统的输出没有被反馈回输入端,执行器仅只根 据输入信号进行控制的系统称为开环系统,此时 系统的输出与设定值与测量值之间的偏差无关。
要实现自动控制,系统必须闭环。 闭环控制系统稳定运行的必要条件是负反馈。
第三节 自动控制系统的分类
(一)按设定值的特点区分 (即将控制系统按照工艺过程需要控制的被控变量数值是否变化和
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。
2024版化工仪表及自动化课件[2]
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预测控制方法及应用实例
预测控制方法的原理
通过建立过程模型,利用历史数据和实时数据对过程未来行为 进行预测,并根据预测结果制定相应的控制策略。
控制器的类型
PID控制器、模糊控制器、神经网络 控制器等。
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控制器工作原理
接收来自传感器的测量信号,与设定 值进行比较,经过运算后输出控制信 号给执行器,从而实现对被控对象的 控制。
控制器的应用领域
化工生产过程中的温度、压力、流量 等参数的控制。
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过程参数检测仪表
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预测控制方法的应用实例
在石油化工中,采用预测控制方法对反应器温度、压力等关键 参数进行精确控制,提高产品收率和质量;在精细化工中,采 用预测控制方法对合成过程中的反应条件进行精确控制,提高 产品纯度和收率。
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智能优化算法在过程控制中的应用
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智能优化算法的原理
通过模拟自然界中的优化现象,如遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等,对过程控 制中的优化问题进行求解。
化工仪表及自动化课 件
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目录
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• 化工仪表基础知识 • 自动化控制系统组成及原理 • 过程参数检测仪表 • 过程控制仪表与执行器 • 计算机控制系统在化工过程中的应
用 • 化工过程先进控制策略与方法 • 化工安全与环保技术
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化工仪表基础知识
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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。
2024年化工仪表自动化课件
化工仪表自动化课件一、引言化工仪表自动化是现代化学工业的重要组成部分,随着科学技术的不断发展,自动化技术在化工领域中的应用日益广泛。
本课件旨在介绍化工仪表自动化的基本概念、原理、技术及其在化工生产中的应用,帮助读者了解和掌握化工仪表自动化的相关知识。
二、化工仪表自动化基本概念1.化工仪表化工仪表是指用于测量、显示、控制、调节化工生产过程中各种物理量、化学量和生产状态的设备。
化工仪表种类繁多,按测量参数的不同,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。
2.自动化自动化是指利用一定的设备和技术,使生产过程或其他过程在没有人直接参与的情况下,按照预定目标自动进行。
化工仪表自动化就是利用化工仪表对生产过程中的各种参数进行测量、显示、控制、调节,实现生产过程的自动化。
三、化工仪表自动化原理1.传感器原理传感器是化工仪表自动化的核心部件,它将生产过程中的各种物理量、化学量转换为可测量的信号。
传感器的工作原理主要有电学原理、磁学原理、光学原理、热学原理等。
2.控制器原理控制器是化工仪表自动化的指挥中心,它根据传感器测量的信号,与设定值进行比较,发出控制信号,使执行器动作,实现对生产过程的控制。
控制器的工作原理主要有比例控制、积分控制、微分控制等。
3.执行器原理执行器是化工仪表自动化的执行部件,它根据控制器的信号,对生产过程进行调节。
执行器的工作原理主要有电动执行器、气动执行器、液压执行器等。
四、化工仪表自动化技术1.集散控制系统(DCS)集散控制系统是一种分布式控制系统,它将生产过程中的各个控制单元通过网络连接起来,实现集中监控、分散控制。
DCS具有可靠性高、扩展性好、操作简便等优点。
2.现场总线技术现场总线技术是一种将传感器、控制器、执行器等现场设备通过总线连接起来,实现数据传输、通信的技术。
现场总线技术具有传输速度快、抗干扰能力强、布线简单等优点。
3.可编程逻辑控制器(PLC)可编程逻辑控制器是一种通用型控制器,它采用可编程存储器,实现逻辑控制、定时、计数等功能。
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化工自动化及仪表实验讲义程万里编过程装备与控制工程教学组2002.9目录实验须知实验一热电偶温度计的使用实验二电动温度变送器的调整和使用实验三电子电位计的校验实验四温度控制系统实验(一)实验五温度控制系统实验(二)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。
实验二电动温度变送器的调整和使用一.实验目的:1.了解电动温度变送器的结构,2.学会电动温度变送器与不同检测元件的配套使用,3.掌握零点迁移和量程调整的方法。
二.实验仪器:1.DWB型电动温度变送器(DDZ―Ⅱ仪表)2.ZX32型电阻想箱3.0.5级直流毫安表4.手动电位差计5.冷端温度补偿电阻三.实验内容和步骤:(一).温度变送器配热电阻时的调整和使用要求:配用Cu50热电阻,按测温范围0~50℃调整1.接线(见图2-2):用电阻箱代替热电阻,注意三线制接法,即电阻箱图2-1 测量桥路要接出三根线,端子⑤⑥⑦的接法由迁移电阻Rx决定,在变送器的输出端子间串入一个1.5KΩ的电阻和一台毫安表。
(1)迁移电阻Rx的计算:因为当热电阻的阻值为量程下限值Rt min时,桥路输出电压e=0,从而可由下式计算迁移电阻Rx e=0.5(Rt min-Rx)=0Rx=Rt min(2)由上式计算的Rx值决定端子⑤⑥⑦的接法Rx=0~50Ω接⑤且⑥⑦短路Rx=50~100Ω接⑤Rx=100~200Ω接⑥图2-2 配热电阻时的接线图2.将“检查—工作”开关置于“检查”位置,此时仪表输出电流应在4~6mA范围内,说明仪表工作正常,然后把开关放置“工作”位置,否则请指导老师处理。
3.由相应的热电阻分度表,查得相应于上、下限温度的阻值Rt min、Rt max,则热电阻上、下限阻值差ΔR max=Rt max-Rt min4.调整(1)调整零点迁移:使电阻箱的电阻值为Rt min+10%ΔR max,仪表应有1mA输出,如不在1mA,调整“零点迁移”电位器W2(W3不能调)。
(2)调量程:使电阻箱的电阻值为Rt min+90%ΔR max,仪表应有9mA输出,如不在9mA,调整“量程”电位器W1。
(3)反复步骤(1)、(2),直到同时满足两项要求为止。
5.读出当输出电流为5mA时的电阻箱的数值,并查出相应的温度值。
(二)温度变送器配热电偶时的调整和使用要求:配用K分度号的热电偶,按测温范围600~800℃调整1.接线(见图2-3)(1)端补偿电阻(K热电偶R Cu 20=20.16Ω),(2)手动电位差计代替热电偶输出毫伏信号,(3)子⑤⑥⑦的接法由迁移电阻Rx决定,按下式计算,端子的连接方式同(一),e=E(t min,20)+0.5(R Cu 20-Rx)=0Rx=0.50.5R,20)E(tCu20mint min—量程的下限温度图2-3 配热电偶时的接线图2.检查—工作”开关置于“检查”位置,此时仪表输出电流应在4~6mA范围内,说明变送器工作正常,然后把开关置回“工作”位置,否则请指导老师处理。
3.调整(1)调整零点迁移:用手动电位差计加入E(t min,t 0)+ 10%E(t max,t min),调整“零点迁移”电位器W2使毫安表指示1mA输出(W3不能调)。
t max—量程的上限温度。
t 0—热电偶的冷端温度(可用实验室的室温)。
(2)调量程:用手动电位差计加入E(t min,t 0)+ 90%E(t max,t min),调整“量程”电位器W1使毫安表指示9mA。
(3)反复步骤(1)、(2),直到同时满足两项要求为止。
4.读出当输出电流为5mA时的手动电位差计的读数,并计算相应的温度值。
四.实验报告1.零点迁移电阻Rx的计算和端子⑤⑥⑦接法的判定。
2.画出实验装置的接线原理图。
3.热电阻和热电偶温度变送器输出为5mA时相应的温度值,若测量值与实际值有误差,试分析原因。
实验三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),与被校点相对应的电势值(E 刻,由被校仪表配用的热电偶的分度表查得)相比较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。
五.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?实验四温度控制系统(一)一.实验目的:1.了解温度控制系统的组成环节和各环节的作用。
2.观察比例、积分、微分控制规律的作用,并比较其余差及稳定性。
3.观察比例度δ、积分时间T I、微分时间T D对控制系统(闭环特性)控制品质的影响。
二.温度控制系统的组成:电动温度控制系统是过程控制系统中常见的一种,其作用是通过一套自动控制装置,见图4-1,使炉温自动维持在给定值。
图4-1 温度控制系统炉温的变化由热电偶测量,并通过电动温度变送器转化为DDZ-Ⅱ型表的标准信号0~10mA直流电流信号,传送到电子电位差计XWC进行记录,同时传送给电动控制器DTL,控制器按偏差的大小、方向,通过预定控制规律的运算后,输出0~10mA直流电流信号给可控硅电压调整器ZK-50,通过控制可控硅的导通角,以调节加到电炉(电烙铁)电热元件上的交流电压,消除由于干扰产生的炉温变化,稳定炉温,实现自动控制。
三.实验内容与步骤:(一)观察系统各环节的结构、型号、电路的连接,熟悉可控硅电压调整器和电动控制器上各开关、旋钮的作用。
(二)控制系统闭环特性的测定:在以下实验中使用的δ1 ,δ2,T I 1,T I 2 ,T D1的具体数值由各套实验装置具体提供。
1.观察比例与积分控制规律的作用(1)考察比例作用将δ置于某值δ1 ,记住δ旋钮在δ1的位置,积分时间置最大(T I=max),微分开关切向0,将干扰开关从“短”切向“干扰”,产生一个阶跃干扰(此时为反向干扰),同时在记录仪的记录线上作一记号,以记录阶跃干扰加入的时刻,观察并记录在纯比例作用下达到稳定的时间及余差大小。