天津大学仪表自动控制实验

化工专业实验报告

实验名称：仪表自动控制

实验人员：某某某同组人：某某某、某某

实验地点：天大化工技术实验中心 50楼B座315 室实验时间： 2016年3月22日

班级/学号：2013级化工十班 0 组 3013200000 指导教师：李丽

实验成绩：

天津大学化工技术实验中心

一、实验目的及要求

1、通过实验对自控仪表和控制元器件有一具体认识。

2、了解自控原理，锻炼动手能力。学习并安装不同的温度自控电路。

3、通过对不同电路的调试和数据测量，初步掌握仪表自控技术。

4、要求按流程组装实验电路，并测量加热反应釜温度随加热时间的变化。

5、要求待反应釜加热腔温度稳定后测量加热釜轴向温度分布规律。

二、实验原理

仪表自动控制在现代化工业生产中是极其重要的，它减少大量手工操作，使操作人员避免恶劣、危险环境，自动快速完成重复工作，提高测量精度，完成远程传输数据。本实验就是仪表自动控制在化工生产和实验中非常重要的一个分支——温度的仪表自动控制。

图一所示是本实验整套装置图。按图由导线连接好装置，首先设置“人工智能控制仪”的最终温度，输出端输出直流电压用于控制“SSR”（固态继电器），则当加热釜温度未达到最终温度时“SSR”是通的状态，电路导通，给加热釜持续加热；当加热釜温度达到最终温度后“SSR”是不通的状态，电路断开，加热釜加热停止。本实验研究的数据对象有两个：其一，测量仪表在加热釜开始加热后测量的升温过程，即温度随时间变化；其二，当温度达到最终温度并且稳定后，测量温度沿加热釜轴向的分布，即稳定温度随空间分布。

图一实验装置图

实验装置中部分仪器的工作原理：

1，控温仪表：输出端输出直流电压控制SSR，当加热釜温度未达到预设温度时SSR使电路导通，持续加热；当达到最终温度后SSR使电路断开，加热停止。

2，测温仪表：与测温的热电偶相连，实时反馈加热釜内温度的测量值。

3，热电偶（如图二）：分别测量加热腔和反应芯内的温度。工作原理：热电阻是利用金属的电阻值随温度变化而变化的特性来进行温度测量。它是由两种不同材料的导体焊接而成。焊接的一端插入被测介质中，感受被测温度，称为热电偶的工作端或热端。另一端与导线连接，称为自由端或冷端。若将其两端焊接在一起，且两段存在温度差，则在这个闭路回路中有热电势产生。如在回路中加一直流毫伏计，可见到毫伏计中有电势指示，电势的大小与两种不同金属的材料和温度有关，与导线的长短无关。

图二热电偶

4，中间继电器工作原理（如图3）：中间继电器有常开、常闭两组触点。电磁线圈不通电时，电磁铁T 不吸合，此时触点 B，B’导通，称为常闭触点。触点 A，A’不导通称为常开触点。反之，电磁线圈通电时，电磁铁T 吸合，触点B，B’的状态由闭合变为打开不导通，而触点 A，A’的状态由打开变为闭合而导通。

图三中间继电器

5，固态调压器原理：通过电位器手动调节以改变阻性负载上的电压，来达到调节输出功率的目的。

图四固态继电器图五固态调压器

6，固态继电器工作原理：固态继电器是一种无触点通断电子开关，为四端有源器件。其中两个端子为输入控制端，另外两端为输出受控端。中间采用光电隔离，作为输入输出之间电器隔离（浮空）。在输入端加上直流或脉冲信号，输出端就能从关断状态转变成导通状态（无信号时呈阻断状态），从而控制较大负载。可实现相当于常用的机械式电磁继电器一样的功能。

三、实验仪器

控温仪表（AI-T08），测温仪表（AI-T08），热电偶2个，中间继电器（C5×20910），固态继电器（SSR-10 DA），固态调压器（XSSVR-2410），电流表(69L9)，开关，保险丝（RT18-32），电加热釜式反应器，导线若干，工具(螺丝刀、剪线钳、剥线钳、钢丝钳等)，万能表。

四、实验步骤

1．根据实验流程图-1组装仪表自动控制加热系统，注意在接线时用不同颜色的导线标识正负极，以便后期检查。

2．组装完毕后，经过指导教师检查后方可通电。

3．通电后设置控制仪表参数和温度。设置目标温度为305℃，加热电流为1.0A。

4．打开加热电源，测定升温曲线。每间隔2分钟进行一次记录，控制仪表和显示仪表都要记录。注意加热釜温度上升很迅速。

5．待加热釜内温度达到目标温度稳定在305℃后，再测量温度30分钟，则温度随时间变化测量完毕。接下来测量轴向温度分布，由下至上每间隔2厘米测一个点。

6．实验完毕后，拆除控制电路。所用仪表、元器件、工具等放回原处。五、实验数据记录

如表二、表三所示分别是加热釜升温数据记录和加热釜轴向温度分布数据记录。表一: 实验原始条件

大气压101.2 kPa

室温25/℃

实验日期2016/3/26

实验时间8:30-12:00(am)

实验装置③号

实验地点50-B-315室

实验内容加热釜温度的仪表控制

实验人数某某某、某某某、某某某

表二：加热釜升温数据记录表

序号实验时间控制温度/℃显示温度/℃备注

110:4316.416.4设定温度为305℃210:4582.919.0

310:47134.626.6

410:49198.639.7

510:51249.857.3

610:53296.575.7

710:55304.692.1

810:57304.8104.3

910:59305.2109.8温度达到设定温度值1011:01305.1112.8

1111:03305.3114.1

1211:05305.1114.4

1311:07305.1114.0

1411:09305.4113.4

1511:11305.4112.5

1611:13305.3111.6

1711:15305.5110.8

1811:17305.3109.9