整理杭电仪表实验指导书修改版.docx
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整理杭电仪表实验指导书修改版
自动化仪表实训装置
实训指导书
杭州言实科技有限公司
2009.11
第一部分
产
品
使
用
说
明
一、前言
职业教育的根本是培养有较强实际动手能力和职业精神的技能型人才,而实训设备是培养这种能力的关键环节。
传统的实验设备更多是验证实验原理,缺乏对学生实际动手能力的培养,更无法实现生产现场的模拟,故障的发现,分析,处理能力等综合素质的培养。
为了实现职业技术人才的培养,必须建立现代化的实训基地,具有现代工厂情景的实训设备。
本仪表自动化实训装置把热工参数检测、变送处理、信号隔离、现场防爆、传感器仪表校验、自动化控制,数据通讯采集处理有机的糅合在一起,把理论知识与实际应用紧密的对接起来,使学生学到的知识通过本实训装置的实际应用得到检验、深化,同时加强了学生的实际动手能力。
本实训装置培训的工艺流程,设备设置和操作方式与工厂现场基本一致,完全能满足实验、实训、技能鉴定等功能的需要。
本实验实训装置的主要功能:
1、传感器的安装、测量、只能变送、零点迁移、量程校验,现场通讯设置。
2、仪表的测量、变送、校验、控制、通信。
3、现场信号的变送、隔离、防爆。
4、各种执行器的控制、操作。
5、一体化的校验台设计,提供各种标准的信号源,方便实现传感器、仪表的检测、校验。
6、功能强大的上位机监控软件,实现现场数据的实时通讯监控,存储、分析,能实训各种需求的生产报表的制作,故障分析、报警。
7、开放的平台、能够根据自己的需求自行设计开展各种实验,技能鉴定。
8、完善的保护功能(学生接触的部分电压不超过24V),具有漏电、短路等功能、保护人身和设备的安全。
二、实验装置介绍
实验装置由实训对象、控制柜和校验台三部分组成
(一)、实验装置组成
1)、实训对象
表1.实训对象主要元器件
序号
名称
分类
技术参数
数量
备注
1
水泵1
动力
MS60/220V/0.37KW
1台
2
水泵2
动力
CHL2-20,0.37kw/380V
1台
3
铂热电阻
检测传感
分度号:
PT100
1只
4
铜50热电阻
检测传感
分度号:
Cu50
1只
5
镍镉镍硅热电偶
检测传感
分度号:
K
1只
6
铜康铜热电偶
检测传感
分度号:
T
1只
7
压力变送器
检测传感
表压:
0~300KPa
1台
8
压力变送器
检测传感
表压:
0~10KPa
1台
9
差压变送器
检测传感
差压:
0~10KPa
1台
10
磁翻板液位传感器
检测传感
高度:
0~650mm
1台
11
涡轮流量计
检测传感
流量:
0.6~6m3/h
1台
12
电磁流量计
检测传感
流量:
0~2m3/h
1台
13
电动调节阀
执行器
1台
14
气动调节阀
执行器
1台
15
可控硅调压模块
执行器
1台
16
变频器
执行器
输入信号:
4-20mA
1台
17
热电阻隔离变送器
变送器
热电阻变送4-20mA
1台
18
热电偶隔离变送器
变送器
热电偶变送4-20mA
1台
19
热电偶、热电阻隔离变送器
变送器
双路变送器,可变送标准热电偶、热电阻
1台
20
直流电源
电源
DC24V、DC12V
1台
21
玻璃水箱加热管
2KW
1只
22
马弗炉加热管
1KW
1只
2)、控制柜
表2.控制柜主要组成元件一览表
序号
名称
分类
技术参数
数量
备注
1
流量积算仪1
积算仪表
输入信号类型:
频率
1块
2
流量积算仪2
积算仪表
输入信号类型:
电流
1块
3
智能显示仪
显示仪表
输入信号类型:
1-5V
1块
4
智能调节仪1
调节仪表
1块
5
智能调节仪2
调节仪表
可外接信号作设定值
1块
6
无纸记录仪
智能仪表
1台
7
手操仪
1台
8
8路报警仪
输入信号:
干触点
1台
3)、校验台
表3.校验台主要组成元件一览表
序号
名称
分类
技术参数
数量
备注
1
电源(带电压指示)
DC24V
5路
2
电源(带电压指示)
DC12V
3路
3
可调恒压源
DC0~5V
2路
4
可调恒流源
DC0~30mA
2路
5
数字液晶电压表
测量范围:
DC0-20V
1台
6
数字液晶电流表
测量范围:
DC0-200mA
1台
(二)、实验装置工艺图
图1、实验装置工艺图
(三)、电气信号表
表4.实训系统电气信号一览表
HDU300自动化仪表实训平台端子线号说明
端子号
线号名称
说明
备注
对象面板--端子排KXT2
1.
FR-RC
变频器RC端
施耐德变频器
ATV11
2.
FR-RA
变频器RA端
3.
FR-0V
变频器0V端
4.
FR-AI1
变频器AI1端
5.
FR-+5V
变频器+5V端
6.
FR-+15V
变频器+15V端
7.
FR-D0
变频器D0端
8.
FR-LI1
变频器LI1端
9.
FR-LI2
变频器LI2端
10.
FR-LI3
变频器LI3端
11.
FR-LI4
变频器LI4端
12.
DTY1-CON
加热管调压模块控制信号正端
13.
DTY1-COM
加热管调压模块控制信号负端
14.
DTY2-CON
马沸炉调压模块控制信号正端
15.
DTY2-COM
马沸炉调压模块控制信号负端
16.
HL+
气动调节阀控制信号正端
4~~20mA信号
17.
HL-
气动调节阀控制信号负端
18.
QS-1
电动调节阀控制信号正端
4~~20mA信号
19.
QS-2
电动调节阀控制信号负端
20.
QS-3
电动调节阀阀位反馈信号正端
4~~20mA信号
21.
QS-4
电动调节阀阀位反馈信号负端
22.
WG1+
液位差压变送器信号正端
4~~20mA信号
23.
WG1-
液位差压变送器信号负端
24.
UHZ+
磁翻板液位计信号正端
4~~20mA信号
25.
UHZ-
磁翻板液位计信号负端
26.
HD+
超声波传感器
27.
HD-
超声波传感器
28.
HD-I+
超声波传感器
29.
WL+
涡轮流量计信号端
30.
WL-P
涡轮流量计信号端
31.
WL-
涡轮流量计信号端
32.
WG2+
孔板差压变送器信号正端
33.
WG2-
孔板差压变送器信号负端
34.
EM-I+
电磁流量计信号端
35.
EM-I-
电磁流量计信号端
36.
WG3+
泵出口差压变送器信号正端
37.
WG3-
泵出口差压变送器信号负端
38.
SM+
霍尔转速传感器
39.
SM-out
霍尔转速传感器
40.
SM-
霍尔转速传感器
41.
Pt100-1
Pt100温度传感器信号端
42.
Pt100-2
Pt100温度传感器信号端
43.
Pt100-3
Pt100温度传感器信号端
44.
Cu50-1
Cu50温度传感器信号端
45.
Cu50-2
Cu50温度传感器信号端
46.
Cu50-3
Cu50温度传感器信号端
47.
铜-康铜+
铜康铜温度传感器信号端
48.
铜-康铜-
铜康铜温度传感器信号端
49.
镍铬-镍硅+
镍铬镍硅温度传感器信号端
50.
镍铬-镍硅-
镍铬镍硅温度传感器信号端
51~~55
SG-24V
24V开关电源正端
56~~60
SG-COM1
24V开关电源负端
61~~62
SG-12V
12V开关电源正端
63~~64
SG-CON2
12V开关电源负端
对象面板—端子排KXT1
01~~16
TT1-1~~TT1-16
7021D5变送器端子
双路温度变送器
17~~32
T12-1~~T12-16
7021D5变送器端子
双路温度变送器
33~~50
X1-3~~X1-20
加热管519仪表端子
51~~68
X2-3~~X2-20
马沸炉519仪表端子
控制柜面板—端子排XT1
01~~20
SG-24V
24V开关电源正端
21~~40
SG-COM1
24V开关电源负端
41~~50
SG-12V
12V开关电源正端
51~~60
SG-COM2
12V开关电源负端
控制柜面板—端子排XT2
01~~20
X1-1~~X1-20
显示变送仪接线端子
501仪表
21~~40
X2-1~~X2-20
智能调节仪1接线端子
519仪表
41~~60
X3-1~~X3-20
智能调节仪1接线端子
719仪表
控制柜面板—端子排XT3
01~~20
X4-1~~X4-20
流量转速积算显示变送仪1接线端子
708仪表
21~~40
X5-1~~X5-20
流量转速积算显示变送仪2接线端子
708仪表
41~~60
X6-1~~X6-20
转速积算显示仪
708仪表
控制柜面板—端子排XT4
01~~20
X7-1~~X7-20
报警仪接线端子
控制柜面板—端子排XT5
01~~20
X8-1~~X8-23
液晶无纸记录仪
控制柜面板—端子排XT7
01~~60
接线端子排
(四)、实验面板图
1)、对象面板图:
图2、对象面板图a
如图2所示,此面板上装有加热管温度控制仪X1—AI-519,加热管调压模块TY1—DYT,变频器ATV11,马沸炉温度控制仪X2—AI-519,马沸炉调压模块TY2—DYT。
此面板主要用作于加热水箱和马沸炉加热控制,以及2号水泵的变频调速作用。
图3、对象面板图b
如图3所示,此面板主要提供24V开关电源,7021双路温度变送器,以及对象上所有传感器,变送器,和执行机构的接线端子,供学生实验时接线用。
2)控制柜面板
电源面板
图4、控制柜电源面板
此面板为控制柜电源面板,主要是为控制柜所有仪表提供24V电源。
装有总电源空气开关,总电源指示灯,10A保险丝,总电压电压指示表,总电源开关。
装有端子排XT1。
提供24V和12V直流电源。
图5、控制柜调节显示模块
如图5所示,此面板为显示调节仪模块面板,上装有显示仪AI-501-AX3S一块,智能调节仪AI519-AX3S两块,并装有端子排XT2,将仪表所有端子引到端子排,供学生实验用。
智能转速流量积算仪面板
图6、流量转速积算显示变送模块
如图6所示为流量转速积算显示变送模块面板,在此面板中,装有AI-708HAI2X#SV24一块,AI-708HAI4X#SV24一块,并提供端子排XT3,将仪表所有的端子引到端子排,共学生实验用。
闪光报警仪面板
图7、闪光报警仪模块
如图7所示,装有闪光报警,并提供端子排XT4,将报警仪所有的端子引到端子排上,供学生实验用。
3)校验台面板
图8、校验台面板
图8所示,为校验台面板,装有如表5所示资源:
表5.校验台配置清单
序号
名称
分类
技术参数
数量
备注
1
电源(带电压指示)
DC24V
5路
2
电源(带电压指示)
DC12V
3路
3
可调恒压源
DC0~5V
2路
4
可调恒流源
DC0~30mA
2路
5
数字液晶电压表
测量范围:
DC0-20V
1台
6
数字液晶电流表
测量范围:
DC0-200mA
1台
(五)、HDU300型仪表实训装置的安全保护体系
1.每一供电支路都带有各自断路器,并带漏电保护功能。
每一路电源都由电压表指示电压。
所有强电都设在安全位置,防止学生实验时接线发生触电事故。
所有弱电电源都由端子引出,共实验仪表传感器等供电使用。
2.控制屏电源由接触器通过起、停按钮进行控制。
3.各种电源及各种仪表均有可靠的保护功能。
4.实验装置强电系统采用钥匙开关控制,便于管理和防止触电事故的发生。
5.实验装置和控制台均设有接地螺丝,要求可靠接地。
控制台背部有警告标志,提醒实验人员在开门前必须断开电源。
三、传感器介绍
(一)、压力差压变送器
工作原理如图10所示:
外部的压力或差压加到变送器的测压口后,引起传感器电容值的变化,经数字信号转换,变为频率信号送到微处理器,微处理器运算后输出一个电流控制信号到电流控制电路,转化为标准4-20mA模拟信号输出,同时微处理器负责人机交互和数字通讯。
图10、压力差压变送器工作原理图
差压变送器安装方式如图11所示
图11、差压变送器安装方式
本装置选的B1:
管装弯支架。
引压方式有以下三种(本实训装置选择图:
一体化三阀组安装方式,引压口有两个,H为高压口,L为低压口。
):
图12.1腰形法兰方式
图12.2:
焊管接头方式
图12.3:
一体化三阀组方式。
压力、差压传感器的排气、排液:
图13、差压变送器排气排液示意图
通常排气阀和排液阀要锁紧,需要排气或排液时才打开(注意旋转方向),排气排液完毕后再锁紧。
压力差压变送器锁紧盖:
图14、差压变送器紧锁盖示意图
需要打开盖子是,应拧紧螺丝,合上盖子后,把螺丝拧松。
压力、差压变送器调零:
变送器未水平安装时,由于膜片或硅油的重力,会造成零位偏移,特别是对量程较小的变送器,可现场校零,再校零时,应保证传感器引压口的压力差为零(否则会引入变送器零点偏移)。
操作时,按住变送器壳体左侧调零按钮5秒钟完成校零。
图15、差压变送器调零示意图
(二)、流量计与液位计
一、电磁流量计
电磁流量量传感器是把流过管道内的导电液体的体积流量转换为线性电信号。
其转换原理就是著名的法拉第电磁感应定律,即导体通过磁场,切割电磁线,产生电动势。
流量传感器的磁场是通过励磁实现的,分直流励磁、交流励磁和低频方波励磁。
现在大多流量传感器采用低频方波励磁。
电磁流量计电导率阀值一般在10-4~(5×10-6)S/cm,如果测量介质电导率低于此阀值,不能用电磁流量计,一般工业用水的电导率大于10-4S/cm,酸、碱、盐液的电导率在10-4~10-1S/cm之间,低度蒸馏水为10-5S/cm,一般不存在使用问题。
石油 (3~5)×10-13
丙酮 (2~6)×10-8
纯水,高度蒸馏水4×10-8
苯 7.6×10-8
液氨 1.3×10-7
甲醇 (4.4~7.2)×10-7
饮用水 ≈10-4
海水 ≈4×10-2
硫酸(5%~99.4%)(2.1×10-1)~(8.5×10-3)
氨水(4%~30%) (1×10-3)~(2×10-4)
氢氧化钠(4%~50%)(1.6×10-1)~(8×10-2)
食盐水(2.5%) 2×10-1
电磁流量计的安装
1、 直管段长度要求
为获得正常测量精确度,电磁流量传感器上游也要有一定长度直管段,但其长度与大部分其它流量仪表相比要求较低。
90º弯头、T形管、同心异径管、全开闸阀后通常认为只要离电极中心线(不是传感器进口端连接面)5倍直径(5D)长度的直管段,不同开度的阀则需10D;下游直管段为(2~3)D或无要求
2、避免附近有大电机、大变压器等,以免引起电磁场干扰;
4、 尽可能避免测量管内变成负压;
5、 选择震动小的场所,特别对一体型仪表。
6、传感器必须单独接地(接地电阻100Ω以下)。
优点:
1、流量计量通道是一段无阻流检测件的光滑直管,因不易阻塞适。
2、不产生因检测流量所形成的压力损失,仪表的阻力仅是同一长度管道的沿程阻力,节能效果显著,对于要求低阻力损失的大管径供水管道最为适合。
3、测得的体积流量,实际上不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率(只要在某阈值以上)变化明显的影响。
4、他大部分流量仪表相比,前置直管段要求较低。
5、测量范围度大,通常为20:
1~50:
1,可选流量范围宽
6、口径范围比其他品种流量仪表宽,从几毫米到3m。
可测正反双向流量,也可测脉动流量,只要脉动频率低于激磁频率很多。
二、孔板和文丘里流量计
孔板和文丘里流量计都属于差压式流量计。
工作原理
节流装置基于流体再流动过程中遇到局部阻力时,流体为克服局部阻力,流量能量形式发生转换,即位能与动能的转换。
节流装置利用缩小流通截面的办法产生局部阻力的装置。
在节流装置上游侧,流体在直管段平稳流动,流体平直有序,当流体遇到节流装置前段时,通道截面突然减小
安装
1、直管段满足前最小8D后5D的要求。
2、法兰密封圈的内径不能小于工艺管道的内径。
3、测量液体时,取压口在工艺管道下部和中心线的45°内。
4、环室上标有“+”的为上游侧,当环视有箭头时,流体流动方向与箭头相一致,没有上述标志,应以环室凸凹结合密封面结构来分别,凸面部分在节流元件的上游侧,凹面部分在节流元件的下游侧。
5、节流装置安装前不要碰伤节流元件,将防锈油脂清洗干净。
6、节流元件安装方向:
节流元件的锐边迎着流体流动的方向。
7、测量液体时,流量计的安装高度低于节流装置。
(三)磁翻板液位计
磁翻板液位计有一容纳浮球的腔体我们称其为主体管或外壳,在腔体的外面装了一个翻柱显示器,腔体通过法兰或其他接口与容器组成一个连通器;这样它腔体内的液面与容器内的液面是相同高度的,腔体内的浮球会随着容器内液面的升降而升降;,浮球制造时在浮球沉入液体与浮出部分的交界处安装了磁钢,浮球随液面升降时,它的磁性透过外壳传递给翻柱显示器,推动磁翻柱翻转180°;磁翻柱是有红、白两个半圆柱合成的圆柱体,所以翻转180°后朝向翻柱显示器外的会改变颜色,两色交界处即是液面的高度。
磁翻版液位计即可显示液位高度。
也可在本体管上加装磁性开关或远传变送器,输出开关信号或模拟量信号。
适合用于高温、高压、耐腐蚀等场合。
安装维护:
1、液位计安装必须垂直,以保证浮球组件在主体管内上下运动自如。
2、液位计主体周围不容许有导磁体靠近否则直接影响液位计正确工作。
3、液位计安装完毕后,需要用磁钢进行校正对翻柱导引一次使零位以下显示红色,零位以上显示白色。
4、液位计投入运行时应先打开下引液管阀门让液体介质平稳进入主体管,避免液体介质带着浮球组件急速上升,而造成翻柱转失灵和乱翻,若发生此现象待液面平稳后可用磁钢重新校正。
5、因运输过程中为了不使浮球组件损坏,故出厂前将浮球组件取出液位计主体管外,待液位计安装完毕后,打开底部排污法兰,再将浮球组件重新装入主体管内,注意浮球组件重的一头朝上,不能倒装。
如果在出厂时已经将浮球组件安装在主体管内,为保证运输过程中不伎浮球组件损坏,我们用软卡将浮球组件固定在主体管内,安装时只要将软卡抽出即可。
6、根据介质情况,可定期找开排污法兰清洗主体管沉淀物质。
7、使远传配套仪表紧贴液位计主导管,并用不锈钢抱箍固定(禁用铁质);
8、远传配套仪表上感应面应面向和紧贴主导管。
9、远传配套仪表零位应与液位计零位指示处在同一水平线上。
(四)涡轮流量计
原理:
传感器主要由壳体、叶轮、后导向架、压紧圈和带放大器的磁电感应转换器等组成。
当被测流体流经传感器时,传感器内的叶轮借助于流体的动能而产生旋转,叶轮即周期性地改变磁电感应系统中的磁阻值,使通过线圈的磁通量周期的发生变化而产生电脉冲信号,经放大器放大后送至相应的流量积算仪表进行流量或总量的测量。
流量计安装应注意以下问题
1、流量计的安装一般仍使用三阀两支路管道安装模式,设计旁路主要是为了维护检定方便,并在流量计前留足直管段,满足前5D,后2D的要求。
前后管道法兰安装应水平,不能存在管道应力。
2、流量计检测器电源线应使用屏蔽线,接地应良好可靠,安装时不能碰撞磁感应部分。
(三)、可控硅调压模块
可控硅调压模块由可控硅、同步变压器、相位检测电路、移相调压电路、散热器集成固化在一起的调压模块。
当改变控制电压或电流时,就改变了输出可控硅的触发相角,从该改变了可控硅的输出电压。
注意事项:
1、con为控制端,com为内部地端,con和com的弱电部分为全隔离,con对com必须为正。
2、电流控制时,con对com的内阻为250欧。
3、加电之前,con对com的控制电压为0V,上电后再逐渐加大。
4、CON在0.8-4.6V左右可调区域,即随着控制电压或电流的增大,导通角从180°到0°线性减小,交流负载上的电压从0伏增大到最大值,CON在4.6-5V左右为全开通区域,交流负载上的电压为最大值。
5、强电部分、弱电部分、模块地板相互间绝缘电压均大于2000VAC。
(四)、电动调节阀与气动调节阀
电动调节阀
外部控制信号输入给调节控制单元,控制单元驱动动力改变阀的开度从而改变流体流量。
按流量特性分为等百分比特性、线性特性、快开特性。
本系统采用的等百分比特性的电动调节阀,可以补偿对象的非线性,使控制系统更稳定。
气动调节阀
气动调节阀就是以压缩空气为动力源,以气缸为执行器,并借助于电气阀门定位器、转换器、电磁阀、保位阀等附件去驱动阀门,实现开关量或比例式调节,接收工业自动化控制系统的控制信号来完成调节管道介质的。
特点:
控制简单,反应快速,且本质安全。
(五)、变频器
1、电机或变频器有故障时,应先断开变频器电源,等变频器的面板指示灯熄灭之后再检查电路。
2、变频器的主回路输入、输出不能接反,否则会引起变频器损坏。
3、变频器在启动之前,保证控制回路的信号为0,加电之后再缓缓加大控制信号。
(六)、可调恒压恒流源
1、可调恒压、恒流源输入电压范围宽:
AC198~242V。
2、输入输出全隔离,隔离电压大于3000V。
3、恒压源双路独立0~5可调,单路最大输出电流100mA,输出纹波电压典型值0.15mV。
恒流源单路0~30mA可调,最大带负载能力1000Ω,负载调整率典型值2μA。
4、恒压源、恒流源调整率好,恒压源典型值:
1mV。
恒流源典型值5μA。
5、恒压源、恒流源工作温度-25℃-+55℃。
四、仪表操作
(一)、智能调节仪AI519、AI719
智能调节仪AI-519AX3SV24说明
1、输入信号规格:
1、热电偶:
可以接受K、S、R、E、J、N分度号的热电偶,各个分度号热电偶测量
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