過程控制儀表與裝置實驗指導書

1、過程控制儀表與裝置實驗指導書張法業(yè)榮衛(wèi)平 編寫2007年11月目 錄實驗一溫度變送器的調(diào)校1實驗二、智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀的調(diào)校8實驗三變送器、調(diào)節(jié)器在液位單回路控制系統(tǒng)中的應(yīng)用14實驗一 溫度變送器的調(diào)校一、實驗?zāi)康? 掌握溫度變送器內(nèi)部參數(shù)的調(diào)校方法。2 驗證溫度變送器的測量精度。二、實驗設(shè)備 WP-201溫度變送器一個、多功能過程信號校準儀一個、萬用表一個、智能編程儀一個、導線若干，計算器一個（自帶）。三、實驗原理1、Pt100熱電阻在工業(yè)現(xiàn)場中，當系統(tǒng)的被測介質(zhì)不會超過100度時，一般采用Pt100熱電阻作為溫度傳感器，以便獲得比較高的精度。當然，也有可能使用熱電阻。本實驗主要使用

2、Pt100熱電阻。通常情況下，Pt100使用兩線制或三線制接法。采用三線制接法是為了減少測量誤差，因為在多數(shù)測量中，熱電阻遠離測量電橋，因此，與熱電阻相連的導線長。當環(huán)境溫度變化時，連接導線的電阻值將有明顯的變化。為了消除連接導線的阻值的變化帶來的測量誤差，采用了三線制接法，即在兩端元件的兩端分別引出兩條導線，這兩條導線（材料、長度、粗細相同等）又分別加在電橋相鄰的兩個橋臂上，如圖11所示：Pt10024V DC圖11 Pt100與溫度變送器接線原理圖Pt100電阻在0時為100，溫度每升高1，電阻增大大約0.4，但不是非常線性的。2、溫度變送器調(diào)校方法與原理Pt100熱電阻的電阻和溫度并不是

3、嚴格的一階線性關(guān)系，實驗中采用一階曲線擬合（兩點法）的方法，利用-200和650兩個點對Pt100的電阻溫度曲線進行擬合。實驗時，通過智能數(shù)字編程儀改變變送器的零點遷移和量程比例即可實現(xiàn)對變送器的調(diào)校。智能數(shù)字編程儀的面板如圖：· ：SET鍵· ：RESER鍵· ：減一鍵· ：加一鍵 零點遷移和量程比例的計算方法如下：、顯示零點遷移和顯示量程比例的計算：以本實驗使用的溫度變送器為例，其輸入信號為18.52329.64的電阻信號，測量量程為200650，現(xiàn)做做校對時發(fā)現(xiàn)輸入18.52時顯示-202，輸入329.64時顯示651，假定原Pb1=0，原KK1=

4、1，根據(jù)公式：KK1=預定量程÷顯示量程×原KK1=650(200)÷651(202)×10.9965Pb1=預定量程下限顯示量程下限×KK1+原Pb1 =200(202×0.9965)+0=1.2931.3設(shè)定：Pb1=1.3，KK1=0.9965、變送輸出零點遷移和變送輸出量程比例的計算：以本實驗使用的溫度變送器為例, 測量量程為200650, 變送輸出420mA, 現(xiàn)做校對時發(fā)現(xiàn)儀表的發(fā)現(xiàn)輸入18.52和329.64時，儀表分別輸出3.9mA和20.1mA,設(shè)原儀表Pb3=20.0,KK3=1.000根據(jù)公式：KK3=預定輸出量

5、程÷實際輸出量程×原KK3 =(20-4)÷(20.1-3.9)×1.000 =0.988 Pb3=預定下限輸出實際下限輸出量程×KK3+原Pb3 =20.1設(shè)定：Pb3=20.1 KK3=0.9883、實驗原理圖、實驗原理圖WP-201型溫度變送器多功能過程信號校準儀輸入智能數(shù)字編程儀萬 用 表輸出、WP201型溫度變送器接線圖Pt1002220V2143567894-20mA輸出圖13 WP201型溫度變送器接線圖四、實驗內(nèi)容與步驟1、按照圖1所示引腳接線，1、2腳接220伏電源，5、6腳短路，從4、5腳引出2根導線接電阻箱，7、8腳引出2

6、根導線接萬用表，并且萬用表打到直流20毫安檔。2、打開電源，熟悉智能數(shù)字編程儀的一級、二級參數(shù)的意義及設(shè)定方法(參數(shù)的具體意義參見附錄)。用戶參數(shù)設(shè)定：模塊在PV值顯示狀態(tài)下，按SET鍵將CLK設(shè)成132，同時按住SET和鍵，5秒鐘后即可進入用戶參數(shù)的設(shè)定，然后繼續(xù)按SET可調(diào)出不同參數(shù) ，按上下增鍵即可修改參數(shù)值，最后再按SET鍵確認。最后，按SET鍵5秒后，儀表自動回到測量值顯示狀態(tài)。3、根據(jù)Pt100分度表，分別調(diào)節(jié)多功能過程信號校準儀到-200度和650度所對應(yīng)的電阻值，從智能編程儀上分別讀出對應(yīng)的溫度值，并與標準值比較，當上下限顯示量程與實際有誤差時，可通過修改pb1和kk1來調(diào)整，

7、具體按下列方法（可參見實驗原理2）： kk1=預定量程/顯示量程*原kk1 pb1=預定量程下限-顯示量程下限*kk1+原pb1多次調(diào)整直到顯示量程與實際值一致。原kk1=_ 原pb1=_;設(shè)定kk1=_ 設(shè)定pb1=_設(shè)定智能數(shù)字編程儀二級參數(shù)中的kk1、pb1為校對后的值，具體調(diào)整方法見步驟24、當多功能過程信號校準儀打到-200度和650度所對應(yīng)的電阻值時，從萬用表上分別讀出所對應(yīng)的溫度變送器輸出的電流值，當上下限變送輸出與實際有誤差時（實際值應(yīng)為4mA和20mA），可通過修改pb3和kk3來調(diào)整，具體按下列方法（可參見實驗原理2）：、Kk3=預定輸出量程/實際輸出量程*原kk3Pb3=

8、預定下限輸出-實際下限輸出*kk3+原pb3多次調(diào)整直到顯示量程與實際值一致。原kk3=_ 原pb3=_;設(shè)定kk3=_ 設(shè)定pb3=_設(shè)定智能數(shù)字編程儀二級參數(shù)中的kk3、pb3為校對后的值，具體調(diào)整方法見步驟25、對照Pt100分度表在0到100度之間均勻選一組數(shù)分別從智能編程儀和萬用表中讀出測量溫度值和變送器輸出電流值，并將數(shù)據(jù)填入下表電阻值()18.5260.26100.00138.51175.86212.05247.09280.98標準溫度()-200-1000100200300400500實測溫度()溫度誤差(%)標準輸出(mA)45.887.769.6511.5213.4115.

9、2917.17實際輸出(mA)輸出誤差(%)電阻值()313.71329.64標準溫度()600650實測溫度()溫度誤差(%)標準輸出(mA)19.0620實際輸出(mA)輸出誤差(%)溫度測量相對誤差：變送輸出相對誤差：五、編程儀面板說明及參數(shù)設(shè)置表表一、智能編程儀面板各部分說明名稱內(nèi)容備注顯示器四位LED顯示顯示過程測量值在參數(shù)設(shè)定狀態(tài)下，顯示參數(shù)符號或設(shè)定值無操作數(shù)SET參數(shù)設(shè)定鍵可以記錄已變更的設(shè)定值可以按順序變換參數(shù)設(shè)定模式可以變換顯示或參數(shù)設(shè)定模式設(shè)定值減少鍵變更設(shè)定值時，作為減少數(shù)值連續(xù)按壓，將作自動快速減1設(shè)定值增加鍵變更設(shè)定值時，作為增加數(shù)值連續(xù)按壓，將作自動快速加1復位（

10、RESET）用于程序清零指示燈電源指示燈模塊電源正常時紅色指示燈亮AL指示燈當控制或報警輸出時綠色指示燈亮表二、智能編程儀工程參數(shù)（一級參數(shù)）設(shè)定符號名稱設(shè)定范圍參數(shù)說明備注CLK設(shè)定參數(shù)禁鎖CLK=00、132無禁鎖設(shè)定參數(shù)時可修改CLK00、132禁鎖設(shè)定參數(shù)時不可修改CLK=132進入用戶參數(shù)（二級參數(shù)）設(shè)定AL1控制或報警值-19999999出場設(shè)置為100AH1控制或報警回差值09999出廠設(shè)定值為2表三、智能編程儀用戶參數(shù)（二級參數(shù)）設(shè)定符號名稱設(shè)定范圍參數(shù)說明備注SL0輸入分度號0228：Pt100輸入;12:4-20mA輸入實驗前設(shè)定SL1設(shè)定PV小數(shù)點SL1=00實驗前設(shè)定S

11、L2第一控制或報警方式勿設(shè)定SL6內(nèi)冷補勿設(shè)定SL8報警功能選擇勿設(shè)定DE通訊儀表設(shè)備號0254勿設(shè)定BT儀表通訊波特率設(shè)定勿設(shè)定Pb1顯示零點遷移全量程設(shè)定顯示值零點的遷移量，出廠設(shè)為0實驗校對KK1顯示量程比例01.999設(shè)定顯示量程的比例，出廠設(shè)為1.000實驗校對Pb3第一路變送輸出的零點遷移0100.0設(shè)定變送輸出的零點遷移量，出廠設(shè)為20.0實驗校對KK3第一路變送輸出的量程比例01.200設(shè)定變送輸出的量程比例，出廠設(shè)為1.000實驗校對Pb4第二路變送輸出的零點遷移0100.0設(shè)定變送輸出的零點遷移量勿設(shè)定KK4第二路變送輸出的量程比例01.200設(shè)定變送輸出的量程比例勿設(shè)定1

12、OL第一路變送輸出量程下限全量程設(shè)定變送輸出的下限實驗前設(shè)定為2001OH第一路變送輸出量程上限全量程設(shè)定變送輸出的上限實驗前設(shè)定為6502OL第二路變送輸出量程下限全量程設(shè)定變送輸出的下限實驗前設(shè)定為002OH第二路變送輸出量程上限全量程設(shè)定變送輸出的上限實驗前設(shè)定為1000實驗二、智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀的調(diào)校一、試驗?zāi)康模?、了解智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀的工作原理及內(nèi)部參數(shù)的校正方法。、驗證智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀的輸出精度。二、實驗設(shè)備WP-201智能調(diào)節(jié)儀一個，多功能過程信號校準儀一個，智能編程儀一個，智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀一個，萬用表一個，計算器一個（自帶）。三、實驗原理圖

13、1、實驗原理圖PID智能調(diào)節(jié)儀多功能過程信號校準儀萬用表 2、PID調(diào)節(jié)器的調(diào)校方法與原理智能數(shù)字編程儀的面板如圖：PVSVSET主屏副屏報警指示燈1報警指示燈2功能指示燈控制輸出指示燈復位鍵設(shè)定值加一鍵設(shè)定值減一鍵參數(shù)選擇鍵零點遷移和量程比例的計算方法如下：、顯示零點遷移和顯示量程比例的計算：以本實驗使用的溫度變送器為例，其輸入信號為18.52329.64的電阻信號，測量量程為200650，現(xiàn)做做校對時發(fā)現(xiàn)輸入18.52時顯示-202，輸入329.64時顯示651，假定原Pb1=0，原KK1=1，根據(jù)公式：KK1=預定量程÷顯示量程×原KK1=650(200)÷

14、651(202)×10.9965Pb1=預定量程下限顯示量程下限×KK1+原Pb1 =200(202×0.9965)+0=1.2931.3設(shè)定：Pb1=1.3，KK1=0.9965、變送輸出零點遷移和變送輸出量程比例的計算：以本實驗使用的溫度變送器為例, 測量量程為200650, 變送輸出420mA, 現(xiàn)做校對時發(fā)現(xiàn)儀表的發(fā)現(xiàn)輸入18.52和329.64時，儀表分別輸出3.9mA和20.1mA,設(shè)原儀表Pb3=20.0,KK3=1.000根據(jù)公式：KK3=預定輸出量程÷實際輸出量程×原KK3 =(20-4)÷(20.1-3.9)

15、15;1.000 =0.988 Pb3=預定輸出量程下限實際輸出量程下限×KK3+原Pb3 =20.1設(shè)定：Pb3=20.1 KK3=0.9883、PID智能調(diào)節(jié)儀接線圖14765432113121198101615AC220VPIDOUT mA/VmAinVinmAin或Vin的GND圖二、調(diào)節(jié)器接線圖注：mAin或Vin和GND接變送器輸出四、實驗步驟：、按實驗原理圖連線，接通電源，熟悉PID智能調(diào)節(jié)儀的一級、二級參數(shù)(各個參數(shù)的意義參見附錄)，并按參數(shù)設(shè)定表將需要提前設(shè)定的參數(shù)設(shè)定好。 智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀參數(shù)的修改：在主屏顯示測量值的情況下，按壓SET鍵，以表轉(zhuǎn)入控制參

16、數(shù)設(shè)定狀態(tài)。在CLK=00的狀態(tài)下繼續(xù)按SET鍵對一級參數(shù)進行調(diào)節(jié)，在儀表一級參數(shù)設(shè)定狀態(tài)下，修改CLK=132后，在PV顯示CLK，SV顯示132狀態(tài)下，同時按下SET鍵和增加鍵5秒，以表及進入二級參數(shù)設(shè)定。二級參數(shù)修改狀態(tài)下，每按SET即按照順序順序變化?？赏ㄟ^增加鍵和減少鍵修改參數(shù)。、PID調(diào)節(jié)器的顯示輸入校準按Pt100分度表將電阻箱分別調(diào)到-200和650攝氏度所對應(yīng)的電流值，從智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀的主屏（即PV屏）讀出所對應(yīng)的溫度輸出值，如與標準值有差值，則按下列方法修改Pb1和KK1值（計算方法可參考注一）：KK1預定量程顯示量程原KK1Pb1預定量程下限顯示量程KK1原P

17、b1可按此方法反復校正直到滿意（誤差為正負攝氏度）為止。原kk1=_ 原pb1=_;設(shè)定kk1=_ 設(shè)定pb1=_設(shè)智能自整定PID調(diào)節(jié)控制儀二級參數(shù)中的kk1、pb1為校對后的值，具體調(diào)整方法見步驟1五、實驗結(jié)果標準輸入(mA)4.005.887.769.6511.5213.4115.2917.17標準溫度()-200-1000100200300400500實測溫度()溫度誤差(%)標準輸出(mA)4.005.887.769.6511.5213.4115.2917.17實際輸出(mA)輸出誤差(%)標準輸入(mA)19.0620.0標準溫度()600650實測溫度()溫度誤差(%)標準輸出(

18、mA)19.0620.0實際輸出(mA)輸出誤差(%)溫度測量相對誤差：附錄：WP-D20型PID調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置表表一、WP-D20型PID調(diào)節(jié)器工程參數(shù)（一級參數(shù)）表符號名稱設(shè)定范圍說明設(shè)定值CLK設(shè)定參數(shù)禁鎖CLK=00CLK00, 132CLK=132無禁鎖（設(shè)定參數(shù)可修改）禁鎖（設(shè)定參數(shù)不可修改）進入二級參數(shù)可設(shè)為00或132AL1第一控制或報警值-19999999顯示第一控制或報警的報警設(shè)定值實驗前設(shè)為-199.9AL2第二控制或報警值-19999999顯示第二控制或報警的報警設(shè)定值實驗前設(shè)為>=655AH1第一報警回差值0255顯示第一報警的回差值無需改動AH2第二報警回差值

19、0255顯示第二報警的回差值無需改動CON內(nèi)部參數(shù)CON=0控制輸出為ID控制無需改動P比例帶全量程顯示程序比例帶的設(shè)定值無需改動I積分時間01999秒顯示程序積分時間的設(shè)定值無需改動D微分時間01999秒顯示程序微分時間的設(shè)定值無需改動AT積分分離值全量程可有效防止積分飽和無需改動T0邏輯運算時間1200秒精度:10ms顯示PID參數(shù)運算周期無需改動T1輸出周期1200秒精度:10ms顯示控制周期無需改動AUT自動演算AUT=0-關(guān)AUT=1-開關(guān)-手動設(shè)定PID參數(shù)值開-自動演算無需改動AH邏輯回差值全量程顯示自動演算輸出時的邏輯回差值無需改動表二、WP-D20型PID調(diào)節(jié)器二級參數(shù)表符號

20、名稱設(shè)定范圍說明備注SL0輸入輸入分度號02012：420mA輸入實驗前設(shè)為12SL1小數(shù)點設(shè)定0301：一位小數(shù)實驗前設(shè)為01SL2第一控制或報警方式0601：下限報警00：無報警實驗前設(shè)為00SL3第二控制或報警方式0602：上限報警實驗前設(shè)為00SL4冷端補償01實驗前設(shè)為00SL5閃爍報警設(shè)定0101：閃爍報警實驗前設(shè)為00SL6濾波系數(shù)勿設(shè)定SL7內(nèi)部保留參數(shù)勿設(shè)定DE設(shè)備號勿設(shè)定BT通訊波特率勿設(shè)定T1保留參數(shù)勿設(shè)定B1F1PID作用方式0100：正作用實驗前設(shè)為00F2PID輸出類型0101：mA或V輸出實驗前設(shè)為01F3SV顯示方式0300：SV顯示控制目標值實驗前設(shè)為00IN

21、2第二路輸入開關(guān)0001實驗前設(shè)為00OH保留參數(shù)勿設(shè)定PIDLPID控制輸出下限0100%實驗前設(shè)為00PIDHPID控制輸出上限0100%實驗前設(shè)為100Pb1零點遷移全量程顯示輸入的零點遷移量，出廠設(shè)為0.0實驗校對KK1放大比例0.0001.999顯示輸入量程的放大比例，出廠設(shè)為1.000實驗校對Pb2冷端補償勿設(shè)定KK2冷端補償增益勿設(shè)定Pb3變送輸出零點遷移全量程顯示變送輸出的零點遷移量，出廠設(shè)為20.0，實驗校對KK3變送輸出放大比例0.0001.999顯示變送輸出的放大比例，出廠設(shè)為1.000實驗校對Pb4控制輸出放大比例全量程顯示控制輸出的零點遷移量勿設(shè)定KK4控制輸出放大比例0.0001.999顯示控制輸出的放大比例勿設(shè)定OUTL變送輸出量程下限全量程設(shè)定變送輸出的下限量程實驗前設(shè)為4OUTH變送輸出量程上限全量程設(shè)定變送輸出量程上限實驗前設(shè)為20PVL閃爍報警下限全量程設(shè)定閃爍報警下限量程實驗前設(shè)為199.9PVH閃爍報警上限全量程設(shè)定閃爍報警上限量程實驗前設(shè)為>655SVL測量量程下限-19999999測量量程下限實驗前設(shè)為199.9SVH測量量程上限-19999999測量量程上限實驗前設(shè)為650實驗三 變送器、調(diào)