检测技术与自动化仪表实验指导书黄山学院信息工程学院自动化教研室施云贵2011年12月目录第一章实验装置说明 (1)第一节系统概述 (1)一、QSYB-HG1系列自动化仪表实训装置特点: (1)二、本实验装置可以灵活搭配，进行多方面的实验，有利于学生掌握下列内容： (1)三、实验的基本程序： (1)第二节 QSYB-HG1型化工自动化仪表实验对象 (2)一、被控对象 (2)二、检测装置 (2)三、执行机构 (3)第三节软件介绍 (3)一、组态王6.52 (3)第四节实验操作规程 (4)一、实验前的准备 (4)二、实验过程的基本程序 (4)三、实验安全操作规程 (4)第二章仪器、仪表的认识及使用实验 (5)实验一玻璃转子流量计的认识实验及使用实验 (5)一、实验目的 (5)二、实验所需仪器设备 (5)三、实验指导 (5)四、实验内容 (5)五、实验报告： (6)实验二电压表、电流表的认识及使用实验 (6)一、实验目的 (6)二、实验所需仪器设备 (6)三、实验指导 (6)四、实验内容 (6)五、实验报告： (7)实验三流量积算仪的认识及使用实验 (7)一、实验目的 (7)二、实验所需仪器设备 (7)三、实验指导 (7)四、实验内容 (7)五、注意事项 (8)六、实验报告 (8)实验四电动调节阀的工作原理及认识实验 (8)一、实验目的 (8)二、实验设备 (8)三、实验指导 (8)四、实验报告内容 (9)实验五涡轮流量变送器的工作原理及认识实验 (9)一、实验目的 (9)二、实验所需仪器设备 (10)三、实验指导 (10)四、实验内容 (10)五、注意事项 (11)六、实验报告 (11)实验六差压变送器的工作原理及认识实验 (11)一、实验目的 (11)二、实验所需仪器设备 (11)三、实验指导 (11)四、实验内容 (12)五、仪表校验记录单 (12)六、数据处理 (12)实验七扩散硅压力变送器的工作原理及认识实验 (13)一、实验目的 (13)二、实验所需仪器设备 (13)四、实验内容 (14)五、仪表校验记录单 (14)六、数据处理 (14)实验八氧量分析仪的工作原理及应用实验 (15)一、实验目的 (15)二、实验所需仪器设备 (15)三、实验指导 (15)四、实验内容 (18)五、实验总结 (18)实验九变频器的工作原理及认识实验 (18)一、实验目的 (18)二、变频器简介 (18)三、实验设备 (18)四、实验步骤 (19)五、实验报告 (19)实验十智能巡检仪及闪光报警仪的工作原理及认识实验 (19)一、实验目的 (19)二、实验设备 (19)三、实验指导 (19)四、实验步骤 (21)五、实验总结 (21)实验十一智能调节器的工作原理及认识实验 (21)一、实验目的 (21)二、实验设备 (22)三、实验指导 (22)四、实验内容及步骤 (22)五、实验报告 (23)实验十二一体化温度变送器(热电偶)的工作原理及认识实验 (23)一、实验目的 (23)二、实验设备 (23)三、实验指导 (24)四、实验报告 (25)实验十三活塞式压力计的认识和使用实验 (25)一、实验目的 (25)二、实验设备 (25)三、实验指导 (25)四、实验步骤 (25)五、实验总结 (26)实验十四管式电阻炉的认识和温度控制实验 (26)一、实验目的 (26)二、实验设备 (26)三、实验指导 (26)四、实验步骤 (27)五、实验报告 (27)实验十五温度动圈表的认识实验 (27)一、实验目的 (27)二、实验设备 (27)三、实验指导 (27)四、实验步骤 (28)五、实验报告 (28)实验十六无纸记录仪的认识实验 (29)一、实验目的 (29)二、实验设备 (29)三、实验指导 (29)四、实验步骤 (29)五、实验报告 (29)第一章实验装置说明第一节系统概述浙江求是科教设备有限公司生产的QSYB-HG1系列自动化仪表实训装置，可以非常好地满足自动控制等课程实验的要求。
在这套设备由被控对象和控制台组成，通过手动或计算机控制，可以将被控对象转变成不同特性的过控对象，因此，在此基础上可以进行简单的温度流量、液位的单回路控制，而且也可以进行一系例复杂控制系统实验如：串级实验、二容液位实验等。
一、QSYB-HG1系列自动化仪表实训装置特点:1．装置由控制对象、控制台、计算机三部分组成，对象构布局合理，造型美观大方。
2．真实性、直观性、综合性强，控制对象元件全部来源于工业现场。
3．参数全面，涵盖了液位、压力、流量、温度等典型的热工量参数。
4．敞开式实验对象的结构设计，使实验对象直观性强，便于理解。
5．硬件对象的设计充分考虑了其数学模型确定性，与理论教材相结合。
6．所选用的仪器仪表的参数和特性符合系统的设计要求，实验效果理想。
7．仪器仪表的可拆性，更加深了学生对工程仪器仪表的理解，尤其对器件的内部原理的理解。
8．实验装置通过带快速接头的软管自由连接和设计，不仅锻炼了学生的动手能力，也使学生对系统有了深刻的认识。
9．实验项目可以扩展，不同的硬件组成可搭配出不同的控制系统。
二、本实验装置可以灵活搭配，进行多方面的实验，有利于学生掌握下列内容：1．自动化仪表的初步使用，其中包括检测仪表、变送单元、执行单元和控制仪表。
2．测定控制对象特性的方法。
3．变频器的基本工作原理和初步使用。
4．单回路控制系统的参数整定。
5．复杂控制系统的参数整定。
6．控制参数对控制系统品质指标的影响。
7．控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力。
8．学习组态王控制软件的功能、使用和编程。
三、实验的基本程序：1．明确实验任务。
2．提出实验方案。
3．画实验接线图。
4．进行实验操作，作好观测和记录，调整控制参数。
5．整理实验数据，得出结论，撰写实验报告。
在进行本书中的综合实验时，上述程序应让学生独立完成，教师给予必要的指导，以培养学生的动手能力。
要做好各主要实验，就应做到：实验前做准备，实验中有条理，实验后勤分析。
第二节 QSYB-HG1型化工自动化仪表实验对象本实验装置对象主要由水箱、锅炉、管式电阻炉和压力检验台四大部分组成。
供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、涡轮流量计及手动球阀组成；另一路由变频器、三相磁力驱动泵（220V变频调速）、玻璃转子流量计及手动球阀组成。
主控屏部分有智能仪表、氧量分析仪、无纸记录仪、闪光报警仪、温度动圈调节仪、八路巡检仪和流量积算仪组成。
一、被控对象1．水箱：包括上水箱、下水箱和储水箱。
上、下两个水箱采用8mm厚的进口有机玻璃无缝加工而成的方形三槽式水箱，容积为30升，每个水箱都有三槽结构（进水水箱、出水水箱和实验水箱）。
采用了无缝加工技术，确保无漏水现象。
水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。
上、下水箱可以组合成一阶、二阶单回路液位控制系统和双闭环液位串级控制系统。
储水箱由不锈钢板制成，容积为200升，完全能满足上、下水箱的实验供水需要。
2．模拟锅炉：是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层（锅炉内胆）、冷却层（锅炉夹套）和溢流层，均由不锈钢精制而成，可利用它进行温度实验。
做温度实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。
夹套里的水满了之后便会从溢流层流出去。
冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。
3．管式电阻炉：本管式电阻炉可供工矿企业、大专院校及科研单位等实验室作化学分析、物理测定等加热用。
本电炉与KSJD电阻炉温度控制器和热电偶等配套使用，能对电炉的温度自动控制、测量及指示。
4．阀门：所有的手动阀门均采用优质球阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。
有效提高了实验装置的使用年限。
5.压力检验台：含活塞式压力计，主要适用于校验精确度等级低于0.25级的精密压力表，亦可用来校验低一等级的活塞压力计、各种工业用压力表或其它各类压力测量仪器。
压力计适合在周围为10℃~30℃、相对湿度不大于80%的条件下工作。
二、检测装置1．压力传感器、变送器和差压变送器：三个压力传感器分别用来对上、下两个水箱的液位进行检测（其中下水箱两个，用来完成液位解耦实验），其量程为0～3KP，精度为0.5级。
采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。
采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源，输出：4～20mADC。
2．温度传感器：装置中采用了一个PT100、一个CU50、两个热电偶温度传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、以及电阻炉的温度。
Pt100测温范围：-200～+420℃。
经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成4～20mA直流电流信号。
Pt100传感器精度高，热补偿性较好。
3．涡轮流量计和玻璃转子流量计：涡轮流量计优点是测量精度高，反应快。
采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源。
流量范围：0.1～0.6m3/h；精度：1.0%；脉冲输出，配套流量积算仪用，输出4～20mADC信号。
玻璃转子流量计的主要测量元件为一根垂直安装的下小上大锥形玻璃管和在内可上下移动的浮子。
当流体自下而上经锥形玻璃管时，在浮子上下之间产生压差，浮子在此差压作用下上升。
当此上升的力、浮子所受的浮力及粘性升力与浮子的重力相等时，浮子处于平衡位置。
因此，流经玻璃转子流量计的流体流量与浮子上升高度，即与玻璃转子流量计的流通米面积之间存在着一定的比例关系，浮子的位置高度可作为流量量度。
4. 智能仪表：采用上海万迅仪表有限公司生产的AI系列全通用人工智能调节仪表，AI-818型仪表为PID控制型，输出为4～20mADC信号；具有手动输出功能，AI系列仪表可通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯（附加功能），从而实现系统的实时监控。
5.氧量分析仪：氧化锆氧量分析仪是一种可靠的自动化分析仪表，能与各种电动单元仪表，常规显示记录仪及DCS集散控制系统配合使用，可对钢炉、窖炉加热炉等燃烧设备在燃烧过程中所产生的烟气含氧量进行快速、正确的在线检测分析，以实现低氧燃烧控制，达到节能、减少环境污染。
6.无纸记录仪：VX2100系列3通道输入单色无纸记录仪，可输入标准电流、标准电压、频率（附加功能）、毫伏、热电偶、热电阻等信号。
具有传感器隔离配电输出、继电器报警输出、变送输出、流量积算、温压补偿、历史数据转存、打印以及远程通讯功能。
7. 闪光报警仪：闪光报警控制仪可与各种HXWP系列控制仪表或其他接点式控制检测仪表配套使用。
可同时检测八路输入信号，八路信号均采用大规模、高亮度数码管分别显示各通道的当前状态值。
