3、仪表的调校步骤
(1)测量信号指示精度调校 将各切换开关置于“M(手动1)”,“测量”位置。变化输入信号4~20mA。则双针指示表红针在0%~100%刻度范围内相应变化。当测量指针在0%、50%、100%时,调节器1和2端间电压应为1V、2V、5V。其误差应小于±40mV。否则应分别调整测量针零位与量程电位器使其符合。
(2)给定信号指示精度调校
上述开关位置不变。内给定开关置“内给定”,改变内给定拨轮。在仪表内右侧端子排上测量内给定电压在1~5V内变化,给定针(黑针)在0%~100%刻度范围内相应变化。当给定针指在0%、50%、100%时,内给定电压应为1V、2V、5V。其误差应小于±40mV。否则应分别调整给定针零位与量程电位器使其符合。
(3)校正电压调校
把测校开关置校正位置,此时给定针与测量针应同时指向刻度50%处,若有偏离,则调整校正电压电位器。
(4)输出指示精度校验 将手自动开关置“M”,操作M+或M-按钮,输出指示表指针应能在0%~100%刻度范围内移动,当针指在0%、50%、100%时,接线端子13至7之间串接的电流表应为4mA、12mA、20mA,允许误差为±0.4mA。
(5)PID特性测试 ①比例度的测试
将微分时间关断(听到响声),积分时间旋至最大(25分),正反作用开关置“正”,手自动切换开关置“M”位置。输入信号和给定信号均为2V(即50%的位置),操作M+或M-按钮使输出为4mA,然后将手自动开关切换至“A”自动位置,将比例度置于被测档。改变输入信号,测出此时输出电流。
比例度按下式计算:
??输入信号变化量输入信号量程?100%
输出信号变化量输出信号量程—18—
比例度误差?P按下式计算:
?P?实际值?标准值?100%
标准值比例度测试在2%、100%、500%三点进行,比例度允许误差为±20%。 ②积分时间的测试
将微分时间关断,积分时间旋至最大,正反作用开关置“正”,手自动开关置“M”位置,输入信号和给定信号均为2V,操作M+或M-按钮使输出为4mA,然后将手自动开关切换至“A”自动位置,改变输入信号0.25V,调整比例度使输出变化1mA(4mA变至5mA),把积分时间迅速调至被测档,同时启动秒表。当输出上升至6mA时停表。记下时间,即为实测积分时间。
积分时间误差
?T?ITI标?TI实TI标?100%
积分时间的测试在0.1分、1分、2.5分三点进行,积分时间允许误差为±20%。 ③微分时间测试
将微分时关断,积分时间旋至最大,正反作用开关置“正”,手自动开关置“M”位置,输入信号和给定信号为2V,操作M+或M-按钮使输出为4mA,然后把手自动开关切换至“A”自动位置,改变输入信号0.25V,短接CD。将微分时间旋至被测档,调整比例度使输出电流为14mA。断开CD短接线的同时,启动秒表。测定输出从14mA下降至8.3mA时的时间t(即时间常数T)。
实测微分时间TD实 TD实?KD?T KD?10 微分时间误差
?T?DTD标?TD实TD标?100%
积分时间在1分和10分两点进行测试。微分时间允许误差为±20%。
(6)自动/软手动/硬手动切换特性的校验 ①手动1操作(软手动) 手自动切换开关置“M”,轻按M-则输出匀速下降,全行程时间100秒左右。重按M-,输出快速下降,全行程时间6秒左右。轻按M+,输出匀速增加,重按M+,输出快速增加,全行程时间同M-的操作。
②手动2操作(硬手动) 手自动切换开关置“H”,拨动操作杆至某一位置,输出表指针应与拨杆上红线重合,误差不大于±0.8mA。否则应调整手动2零位和量程电位器。
③手自动切换校验
将比例度置100%,积分时间“2.5分”×10档,微分时间关断。利用手动2使输出为12mA,把手动切换开关从H切向M再切向A,及A切向M分别观察外接输出电流表应无变化(<±0.14mA)。
将手动2拨杆中红线与输出指示表的指针重合,再由N切向H,外接输出电流表变化不应超过0.8mA。 五、实验报告内容
1、 说明实验中使用的仪器和接线图,并记录处理实验数据;
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2、 思考并回答下列问题:
(1)当用作定值调节时,调节器投入“自动”的步骤如何? (2)通过实验对调节仪表在哪些方面有了进一步的认识。 3、对本实验的改进意见
附注:DFX—01校验信号发生器的使用方法
DFX—01校验信号发生器作为校验DDZ—Ⅰ型仪表的一种信号源,能分别输出0~10 mA,0~100μA,0~10mV,0~10V等五种可调的直流值,此信号源的核心线路实际上是一个恒流源。
2、 使用前注意事项:
(1)在前面板“外接”表头端子连接一个0.5级的直流表。
(2)本信号源背面装有13端子的接线端子板,规定①②为信号输出,③④⑤⑥⑦⑧为
辅助输出,○11为仪表的接地端,○12○13为本信号源的电源。
3、 各个开关的作用:
(1)表头:面板上的表头是0~10 mA的直流表,该表头的指示值为本信号输出往该表信号的大小,根据量程选择开关的位置,其满量程分别为10 mA、100μA、10 mV、100mV、10V等五档。
(2)量程选择:本开关的作用改变本信号源输出信号的量程范围,并选择其为电流信号或电压信号。
(3)量程调节:量程调节电位器可改变输出信号的大小。
(4)短路开关:本开关是短路输出信号,使被校仪表的输入为“零”。 (5)单元选择:选择可校验的单元。
(6)运算选择:本开关只用于检验调节器和加法器的起作用。 “运算选择”置于“Ⅰ”信号由背面端子板①②输出。 “运算选择”置于“Ⅱ”信号由背面端子板③④输出。 “运算选择”置于“Ⅲ”信号由背面端子板⑤⑥输出。 “运算选择”置于“Ⅳ”信号由背面端子板⑦⑧输出。 (7)输入输出开关
输入外接表上被校仪表的输入信号大小值。 输出外接表上表示被校仪表的输出信号大小值。 (8)正反开关
当正反开关在“正”时,端子①②的极性是①+、②-;当正反开关在“负”时,端子①②的极性是①-②+。
其他与本实验无关各部分的作用从略。
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实验七 A3000过程控制系统综合实验
一、实验说明
化工自动控制系统通常由被控对象、测量元件及变送器、控制器和执行器四个部分构成,一个简单控制系统可用下图表示:
fex+_z控制器p执行器q被控对象y测量变送图1. 简单控制系统方框图
影响控制系统控制质量的因素有很多,除了被控对象的性质之外,自动化装置能否根据对象特性加以选择和调整,控制参数是否合适,也直接影响着控制质量的好坏(可参考教材第一章、第七章的有关内容)。因此,本实验旨在通过对化工四大参数的控制,研究和掌握自动化装置以及控制规律与控制参数等对控制系统控制质量的影响趋势,从而获得理想的控制质量。
二、实验仪器及设备
A3000过程控制系统是模拟实际工业控制过程的高级实验装置,整个系统可以分作现场系统和控制系统两部分。现场系统又由被控对象系统和测量变送系统构成,前者包括一个储水槽、三个水箱、两个水泵、一个带有大功率加热管的锅炉、一个工业用板式换热器、一段调整滞后时间用的滞后管和硬件联锁保护等,后者包括5个温度传感器、1个液位传感器、1个压力传感器、2个涡轮流量计、1个电动控制阀、2个电磁阀、2个液位开关等传感器和执行器。控制系统由2个百特智能控制器、3个Adam DDC控制模块,以及多个显示仪表构成,详细见下图。由此可见,该控制系统集成了测量变送、显示仪表、控制器、执行器以及计算机控制系统等各个环节,实验功能较为齐全。
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PC机标准工业机柜图2. A3000过程控制系统结构图 三、实验安排
在A3000过程控制系统上可以开设的实验较为丰富,诸如:温度、压力、液位和流量等四大参数的测量实验、电动控制阀特性测量实验、单容水箱液位定值控制实验、锅炉水温定值控制实验、换热器出口温度定值控制实验,以及多容水箱串级控制实验、被控变量的程序控制实验等复杂控制实验。在本综合型实验中,学生可以从流量、液位、压力和温度四大参数中任意选择一个,利用Adam DDC控制模块或百特智能控制器进行定值或程序控制实验,实验内容包括:
(1) 运用不同控制规律进行某一参数的定值控制; (2) 通过对过渡过程曲线的观察比较,分析控制参数对控制过程的影响; (3) 对P、I、D控制参数的具体数值进行工程整定;
(4)按照选定的P、I、D参数对被控变量进行定值控制,得到理想控制曲线。 下面以单容水箱的液位定值控制为例对实验过程加以说明。 四、单容水箱液位定值控制实验 (一)实验目的和要求
1、 熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理,研究控制器参数对控制效果的影响; 2、 使用P、PI和PID等控制规律进行单容水箱的液位定值控制; 3、 分析控制过程中的过渡过程曲线并考察控制参数的影响;
4、 运用临界比例度法进行控制器参数的工程整定,以得到理想控制曲线。 (二)工作原理
1、控制系统结构
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