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。

4、掌握实验装置的基本操作和控制系统的使用。

二、实验设备

A3000-FS常规现场系统

三、实验原理

A3000高级过程控制实验系统独创现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器(包括电动调节阀、变频器及调压器)组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。

1、A3000特点

(1)现场系统通过一个现场控制箱，集成供电系统、变频器、移相调压器、以及现场继电器，所有驱动电力由现场系统提供。它仅需通过标准接线端子接收标准控制信号即能完成所有实验功能。从而实现了现场系统与控制系统完全独立的模块化设计。

(2)现场控制箱侧面是工业标准接线端子盒。这种标准信号接口可以使现场系统与用户自行选定的DCS系统、PLC系统、DDC系统方便连接，甚至用户自己用单片机组成的系统都可以对现场系统进行控制。

(3)现场系统的设计另外的优势是保证动力线与控制线的电磁干扰隔离。

(4)现场系统的设计保证了控制系统只需要直流低压就可以了，使得系统设计更模块化，更安全、具有更大的扩展性。

现场系统包括三个水箱，一个大储水箱，一个锅炉，一个工业用板式换热器，两个水泵，大功率加热管，滞后时间可以调整的滞后系统，一个硬件联锁保护系统。传感器和执行器系统包括5个温度、3个液位、1个压力，1个电磁流量计，1个涡轮流量计，1个电动调节阀，两个电磁阀，2个液位开关。

2、支路分析

现场系统包含两个支路。支路1有1#水泵，换热器，锅炉，还可以直接注水到三个水箱以及锅炉。支路2有2#水泵，压力变送器，电动调节阀，三个水箱，还有一路流入换热器进行冷却。

四、实验内容与步骤

1、现场系统的观察

(1)观察A3000-FS现场系统实验对象单元和各类传感变送单元。

(2) 观察控制回路。

2、控制系统硬件连线

(1) 水箱液位控制系统的组成和连接。

(2) 通讯系统。

(3) 组态监控系统。

3、启动实验装置的步骤

(1) 将实验装置电源插头接到单相交流电源。

(2) 打开现场系统电源漏电保护空气开关。此时1#电磁阀已经动作。否则检查线路。

(3) 打开控制机柜电源漏电保护空气开关，指示灯亮起。

(4) 打开智能仪表控制子系统电源，指示灯亮起。

4、打开水泵，看整个液位实验回路工作是否正常，演示一个液位测量过程。

5、在组态软件中观察系统实时运行情况。

6、演示结束，关闭设备电源。

六、思考问题

如果要通过智能仪表控制液位，请描述开关那些阀门，启动那些信号。如果进行流量控制呢？

计算机组态软件如何实现现场设备控制的？

七、实验结果提交

1、记录观察到的仪表信息及特性参数。

2、绘制一个带控制点的水箱液位控制工艺流程图。

实验二单容水箱液位数学模型的测定实验

一、实验目的

1、熟练掌握液位测量原理。

2、了解调节阀流量调节特性。

3、掌握通过实验法获得单容水箱液位数学模型。

二、实验设备

A3000-FS/FBS常规现场系统，任选控制系统。

三、实验原理与介绍

1、实验结构介绍

水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过闸板开度来改变。被调量为水位H。分析水位在调节阀开度扰动下的动态特性。

直接在调节阀上加定值电流，从而使得调节阀具有固定的开度。(可以通过智能调节仪手动给定，或者AO模块直接输出电流) 原理如图2-1所示。

调整水箱出口到一定的开度。

突然加大调节阀上所加的定值电流观察液位随时间的变化，从而可以获得液位数学模型。

给定值