化工班：《化工儀表及自動化》綜合報告

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化工班：《化工儀表及自動化》

過程考核之一綜合報告

系別：班級：姓名：學(xué)號：教師：日期：

化學(xué)材料與工程系

201*-10-28

學(xué)習(xí)計劃

我們在學(xué)習(xí)任何事物、課程時都應(yīng)該有一個規(guī)劃。學(xué)習(xí)規(guī)劃能更有利于我們知道自己該干什么，明確我們的學(xué)習(xí)目的和學(xué)習(xí)方法。在學(xué)習(xí)《化工儀表及自動化》這門課時，我的規(guī)劃包括以下幾個方面。

一、看課本（落實基礎(chǔ)的方法）

1、注重學(xué)科思維。要將課本看一遍，課本講了多少種不同的思維方式。這些思維方式對學(xué)習(xí)有多大的要求，總結(jié)課本上的思維。

2、看課本注重知識理解。每條知識點都有研究目的和一些獨有的表現(xiàn)形式。在理解知識點的過程中，假設(shè)不用式子推導(dǎo)，單純看能不能理解，這是定性的理解。定性是第一位，首先通過定性分析，再定量，上課時聽老師講明白，老師把

知識點量化解析了，我要從定式思維上形成自己所理解的東西，自然就會應(yīng)用了。

二、看題和做題（學(xué)會思考與能力訓(xùn)練）1、借助試題消化知識點

碰到題中不會的知識點，不明白的公式為什么這么用的，看課本定義部分，這樣就能夠?qū)⒄n本知識點實際應(yīng)用化，形成知識掌握和應(yīng)用的全部過程。

2、看題歸納、理解課本知識點

歸納、理解知識點。需要找一些比較類似的類型題�？偨Y(jié)題的考法和解答思想。通過綜合、比較，就能解決絕大多數(shù)的題型，也不再害怕陌生題。這樣不僅對課本知識本質(zhì)有一個理解，對知識的應(yīng)用范圍理解的更加透徹。自然能形成純熟的應(yīng)用。

3.團隊合作（團隊的力量，知識思維的匯總）

胡老師上課也說了要注重團隊合作。的確，團隊的合作，能將多人的知識，能力等有機的整合起來，能更好的發(fā)揮大家的能力。大家團隊合作，能分工明確，專攻一項，能使工作更細致，更有效的完成當(dāng)今社會，對團隊的合作的要求越來越高，我們要努力培養(yǎng)這點。

我相信有了這些規(guī)劃和在胡老師的教導(dǎo)下，《化工儀表及自動化》這門課一定可以學(xué)的開心而且成功。

章末總結(jié)通過第七章的學(xué)習(xí)，我基本對這章有了比較深刻的認識。具體表現(xiàn)在于對知識點的認識。

1、串級控制系統(tǒng)

應(yīng)用場合：當(dāng)對象的滯后較大，干擾比較劇烈、頻繁時，采用簡單控制系統(tǒng)往往控制質(zhì)量較差，滿足不了工藝上的要求。這時，可考慮串級控制系統(tǒng)。

主變量的確定：

主變量：工藝控制指標，在串級控制系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用的被控變量。確定：同簡單控制系統(tǒng)的被控變量選擇原則副變量的確定：

副變量：串級控制系統(tǒng)中為了穩(wěn)定主變量或因某種需要而引入的輔助變量。確定：①主副變量應(yīng)有一定的內(nèi)在聯(lián)系。兩類情況：a.選擇與主變量有一定關(guān)系的某一中間變量為副變量b.副變量就是操縱變量本身，可以及時克服操縱變量的波動，減少對主變量的影響

②要使系統(tǒng)的主要干擾被包圍在副回路內(nèi)。一方面能將主變量影響最嚴重、變化最劇烈的干擾包圍在副回路內(nèi)，另一方面又使副對象的時間常數(shù)很小。

③在可能的情況下，應(yīng)使副環(huán)包圍更多的次要干擾。在考慮使副環(huán)包圍更多干擾時，應(yīng)同時考慮到副環(huán)的靈敏度，兩者經(jīng)常矛盾。

④要考慮到主、副變量的時間常數(shù)的匹配，以防共振。共振：一個變量發(fā)生振蕩，另一個量也發(fā)生振蕩的現(xiàn)象。

主回路：是由主變量的側(cè)送變送裝置，主、副控制器，執(zhí)行器和主、副對象構(gòu)成的外回路，具有后調(diào)、細調(diào)、慢調(diào)的特點，并對副回路沒有完全克服掉的干擾影響能徹底加以克服。

副回路：由副變量的測量變送裝置，副控制器執(zhí)行器和副對象所構(gòu)成的內(nèi)回路。副回路具有先調(diào)、粗調(diào)、快調(diào)的特點。

其確定，實際上就是根據(jù)生產(chǎn)工藝的具體情況，選擇了一個合適的副變量，從而構(gòu)成一個以副變量為被控變量的副回路。主、副控制器控制規(guī)律的選擇

主控制器：通常都選用比例積分控制規(guī)律。對對象控制通道容量滯后比較大，如溫度對象或成分對象等，為了克服容量滯后，可以選擇比例積分微分控制規(guī)律

副控制器：一般采用比例控制規(guī)律�？刂破髡�、反作用的選擇

①副控制器作用方向的選擇：選定執(zhí)行器的氣開、關(guān)后，按照使副控制回路稱為一個負反饋的原則來確定副控制器的作用方向。

②主控制器作用方向選擇：為使主、副變量減小，要求控制閥的動作方向是一致的時候，主控制器選擇反作用。反之，為正作用。

③當(dāng)由于工藝過程的需要，控制器由氣開改為氣關(guān)，或者由氣關(guān)改為氣開時，只要改變副控制器的正反作用而不需要改變主控制器的正反作用。只有當(dāng)副控制器為反作用是，才能在串級與主控之間直接進行切換，如果副控制器為正作用，則在串級與主控之間進行切換的同時，要改變主控制器的正反作用。所以，在執(zhí)行器的氣開、關(guān)可任選時，應(yīng)選擇能使副控制器為反作用的那種執(zhí)行器類型。

2、前饋控制系統(tǒng)

前饋控制與反饋控制的區(qū)別及前饋控制的特點：

前饋控制是基于不變性原理工作的，比反饋控制及時、有效

前饋控制①依據(jù)是干擾的變化②檢測信號是干擾量的大�、劭刂谱饔玫陌l(fā)生時間實在干擾作用的瞬間而不需等到偏差出現(xiàn)之后

反饋控制①依據(jù)是被控變量與給定值的偏差②檢測信號時被控變量③控制作用發(fā)生時間是在偏差出現(xiàn)之后

前饋控制屬于開環(huán)控制系統(tǒng)，而反饋控制系統(tǒng)是一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，這是它們的基本區(qū)別

前饋控制使用的是視對象特性而定的“專用”控制器，而反饋控制系統(tǒng)均采用通用PID控制器。對于不同的對象特性，前饋控制器的控制規(guī)律講不通。

一種前饋作用只能克服一種干擾，反饋控制能夠克服多個干擾。

課程總結(jié)

通過這門課程的學(xué)習(xí)使我知道了自動控制系統(tǒng)的基本概念，過程特性及其數(shù)學(xué)模型，檢測儀表與傳感器，自動控制儀表，執(zhí)行器，簡單控制系統(tǒng)復(fù)雜控制系統(tǒng)及新型控制系統(tǒng)等的知識。讓我更加扎實的掌握了有關(guān)化工儀表自動化方面的知識。在學(xué)習(xí)過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考，一遍又一遍的學(xué)習(xí)最終還是解決了問題。實踐出真知，在學(xué)習(xí)過程中，我們不斷發(fā)現(xiàn)錯誤，不斷改正，不斷領(lǐng)悟，不斷獲取。在學(xué)習(xí)過程中遇到的很多問題，最后在老師的指導(dǎo)下，終于游逆而解。

這些都使我明白在今后的學(xué)習(xí)和社會實踐過程中，一定要不懈努力，不能遇到問題就想到要退縮，一定要不厭其煩的發(fā)現(xiàn)問題所在，然后一一進行解決，只有這樣，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荊斬棘，而不是知難而退，那樣永遠不可能收獲成功，收獲喜悅，也永遠不可能得到社會及他人對你的認可！

化工儀表自動化給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，同時又是一門講道課，一門辯思課，給了我許多道，給了我很多思，給了我莫大的空間。同時，化工儀表自動化讓我感觸很深。不僅僅是理論而且還使我對抽象的理論有了具體的認識。

我認為，在這學(xué)期的學(xué)習(xí)中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在化工儀表自動化設(shè)計上，我學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。以后，不管有多苦，我想我們都能變苦為樂，找尋有趣的事情，發(fā)現(xiàn)其中珍貴的事情。就像中國提倡的艱苦奮斗一樣，我們都可以在學(xué)習(xí)過后變的更加成熟，能面對更多的事情。

回顧起此課程的學(xué)習(xí)過程，至今我仍感慨頗多，從理論到實踐，在這段日子里，可以說得是苦多于甜，但是可以學(xué)到很多很多的東西，同時不僅可以鞏固了以前所學(xué)過的知識，而且還學(xué)到了很多在書本上所沒有學(xué)到過的知識。

化工儀表自動化這門課程，也需要團隊的精神，通過合作讓我們更加默契。團結(jié)就是力量，只有互相之間默契融洽的配合才能換來最終完美的結(jié)果。

當(dāng)然其中的體會是不能僅僅以這點點知識能概括的，還包涵了老師的悉心教導(dǎo)和同學(xué)們的相互幫助。雖然一門課程已經(jīng)結(jié)束了，但是伴隨著這門課程的歷練還遠沒結(jié)束。只有在不斷地學(xué)習(xí)之中才能把所學(xué)的運用到我們的切身實際當(dāng)中來。

擴展閱讀：《化工儀表及自動化》實驗報告書

學(xué)院專業(yè)班組、學(xué)號姓名協(xié)作者教師評定實驗題目溫度傳感器熱電偶測溫實驗及熱電偶標定

一、實驗?zāi)康?/p>

1.了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；2.掌握熱電偶校驗的基本方法；

3.學(xué)習(xí)如何定期檢驗熱電偶誤差，判斷是否及格。二、實驗內(nèi)容和要求

觀察熱電偶，了解溫控電加熱器工作原理；通過對K型熱電偶的測溫和校驗，了解熱電偶的結(jié)構(gòu)及測溫工作原理；掌握熱電偶的校驗的基本方法；學(xué)習(xí)如何定期檢驗熱電偶誤差，判斷是否合格。三、實驗原理：

（1）由兩根不同質(zhì)的導(dǎo)體熔接而成的閉合回路叫做熱電回路，當(dāng)其兩端處于不同溫度時則回路中產(chǎn)生一定的電流，這表明電路中有電勢產(chǎn)生，此電勢即為熱電勢。

圖1-1熱電偶測溫原理試驗臺

圖（1-1）中T為熱端，To為冷端，熱電勢E(T)AB(T)AB(To)（2）以K分度熱電偶作為標準熱電偶來校準E分度熱電偶。四、實驗所需部件：

K（也可選用其他分度號的熱電偶）、E分度熱電偶、溫控電加熱爐、溫度傳感器實驗?zāi)�塊、數(shù)字電壓表。五、實驗步驟：

（1）觀察熱電偶結(jié)構(gòu)（可旋開熱電偶保護外套），了解溫控電加熱器工作原理。

溫控器：作為熱源的溫度指示、控制、定溫之用。溫度調(diào)節(jié)方式為時間比例

式，綠燈亮?xí)r表示繼電器吸合電爐加熱，紅燈亮?xí)r加熱爐斷電。

溫度設(shè)定：撥動開關(guān)撥向“設(shè)定”位，調(diào)節(jié)設(shè)定電位器，儀表顯示的溫度值℃隨之變化，調(diào)節(jié)至實驗所需的溫度時停止。然后將撥動開關(guān)扳向“測量”側(cè)，接入熱電偶控制爐溫。（注：首次設(shè)定溫度不應(yīng)過高，以免熱慣性造成加熱爐溫度過沖）。

（2）首先將溫度設(shè)定在50℃左右，打開加熱開關(guān)，（加熱電爐電源插頭插入主機加熱電源出插座），熱電偶插入電加熱爐內(nèi)，K分度熱電偶為標準熱電偶，冷端接“測試”端，E分度熱電偶接“溫控”端，注意熱電偶極性不能接反，而且不能斷偶，萬用表置毫伏檔，當(dāng)鈕子開關(guān)倒向“溫控”時測E分度熱電偶的熱電勢，待設(shè)定爐溫達到穩(wěn)定時用電壓表毫伏檔分別測試溫控（E）和測試（K）兩支熱電偶的熱電勢（直接用電壓表在熱電偶接線端測量，鈕子開關(guān)還是保持倒向“E”分度熱電偶方向）。每支熱電偶至少測兩次求平均值，并將結(jié)果填入表1-1。

（3）繼續(xù)將爐溫提高到70℃、90℃、110℃、130℃和150℃，重復(fù)上述實驗，觀察熱電偶的測溫性能，并將對應(yīng)結(jié)果填入下表。。

（4）因為熱電偶冷端溫度不為0℃，則需對所測的熱電勢值進行修正

E（T，To）=E(T,t1)+E(T1,T0)

實際電動勢＝測量所得電勢＋溫度修正電勢查閱熱電偶分度表，上述測量與計算結(jié)果對照。

（5）校熱電偶熱電勢與標準熱電偶溫度的絕對誤差為TT校T標，相對誤差為TT標(T校T標)T標100%。六、思考題

將平臺上的熱電偶轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左邊，顯示的溫度值是否正確？為什么？答：將轉(zhuǎn)換開關(guān)打向左邊，指示溫度是標準熱電偶K測試點溫度，顯示的溫度與E分度熱電偶有差別。當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)向K分度熱電偶時，溫度數(shù)字溫度并非為加熱爐內(nèi)溫度，會引起誤差。

表1-1實驗數(shù)據(jù)表

被測量溫度熱電偶50℃第1次測量第2次測量標準熱電偶（K）第3次測量平均電勢修正電勢分度表溫度第1次測量第2次測量被校熱電偶（E）第3次測量平均電勢修正電勢分度表溫度兩偶溫度誤差絕對誤差相對誤差1.41.51.51.4672.548632.32.42.42.3674.16870711.11%70℃2.72.62.62.6333.714914.24.24.24.26.0019544.40%90℃3.83.93.93.8674.9481216.16.26.26.1677.96812543.31%110℃5.25.35.35.2676.3481558.48.68.58.510.30115831.94%130℃6.56.66.66.5677.64818810.910.910.810.86712.66819021.06%150℃8.08.08.08.09.08122413.213.513.513.415.201*23-1-0.41%

實驗時環(huán)境溫度：27℃

七．討論

隨著溫度的升高，相對誤差逐漸降低。

經(jīng)過本次實驗，對校正熱電偶的過程有了大概的理解與認識

學(xué)院專業(yè)班組、學(xué)號姓名協(xié)作者教師評定實驗題目光纖傳感器位移測量

一、實驗?zāi)康?/p>

1．了解光纖位移傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，2．掌握光纖位移傳感器的輸入--輸出特性。二、實驗內(nèi)容和要求

光纖傳感技術(shù)是適隨著光纖通信和集成光學(xué)技術(shù)而發(fā)展起來的新型傳感技術(shù)。通過光纖位移傳感器來測量位移，掌握這種傳感器的特性。本光纖傳感器為反射式，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一端作為光源發(fā)射，近紅外二極管發(fā)出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測物，由被測物反射的光信號經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為電信號，反射光的強弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系，通過對光強的檢測就可得知位置量的變化。三、實驗原理：

反射式光纖傳感器工作原理如圖2-1所示，光纖采用Y型結(jié)構(gòu)，兩束多模光纖合并于一端組成光纖探頭，一束作為接收，另一束為光源發(fā)射，近紅外二級管發(fā)出的近紅外光經(jīng)光源光纖照射至被測物，由被測物反射的光信號經(jīng)接收光纖傳輸至光電轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為電信號，反射光的強弱與反射物與光纖探頭的距離成一定的比例關(guān)系，通過對光強的檢測就可得知位置量的變化。

圖2-1反射式光纖位移傳感器原理圖及輸出特性曲線

四、實驗所需部件：

光纖（光電轉(zhuǎn)換器）、光纖光電傳感器實驗?zāi)�塊、電壓表、示波器、螺旋測微儀、反射鏡片

五、實驗步驟：

（1）觀察光纖結(jié)構(gòu)：本實驗儀所配的光纖探頭為半圓型結(jié)構(gòu)，由數(shù)百根導(dǎo)光纖維組成，一半為光源光纖，一半為接收光纖。

（2）連接主機與實驗?zāi)�塊電源線及光纖變換器探頭接口，光纖探頭裝上探頭支架，探頭垂直對準反射片中央（鍍鉻圓鐵片），螺旋測微儀裝上支架，以帶動反射鏡片位移。

（3）開啟主機電源，光電變換器V0端接電壓表，首先旋動測微儀使探頭緊貼反射鏡片（如兩表面不平行可稍許扳動光纖探頭角度使兩平面吻合），此時V0輸出≈0，然后旋動測微儀，使反射鏡片離開探頭，每隔0.2mm記錄一數(shù)值并記入表2-1。

表2-1位移與輸出電壓表

X(mm)00.20.40.60.81.01.21.41.61.822.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0V(V)

位移距離如再加大，就可觀察到光纖傳感器輸出特性曲線的前坡與后坡波形，作出V-X曲線，通常測量用的是線性較好的前坡范圍。

六、思考題

（1）為什么要分析線性較好的范圍？

答：這與光纖傳感器的特性有關(guān)，當(dāng)位移達到某一值以后，輸出信號與位移不再呈線性關(guān)系此時打不到測量目的

（2）光纖通信與測量的原理一樣嗎？答：一樣，都是把光信號轉(zhuǎn)換成電信號七、討論與思考

實驗開始時不能調(diào)零，是設(shè)備年久失修，因此產(chǎn)生不能避免的誤差，光纖測距較精準，但量程較小，對于反光能力較差的材質(zhì)測量不太合適

學(xué)院專業(yè)班組、學(xué)號姓名協(xié)作者教師評定實驗題目電容式傳感器輸出特性測量

一、實驗?zāi)康?/p>

1．了解電容式傳感器的結(jié)構(gòu)和工作原理，2．掌握電容式移傳感器的輸入--輸出特性。二、實驗原理：

差動式同軸變面積電容的兩組電容片Cx1與Cx2作為雙T電橋的兩臂，當(dāng)電容量發(fā)生變化時，橋路輸出電壓發(fā)生變化。

圖3-1電容式傳感器結(jié)構(gòu)示意圖

三、實驗所需部件：

電容傳感器、電容傳感器實驗?zāi)�塊四、實驗步驟：

（1）觀察電容傳感器結(jié)構(gòu)：傳感器由一個動極與兩個定級組成，連接主機與實驗?zāi)�塊的電源線及傳感器接口，按圖（3-1）接好實驗線路，增益適當(dāng)。

（2）打開主機電源，用測微儀帶動傳感器動極位移至兩組定極中間，調(diào)整調(diào)零電位器，此時模塊電路輸出為零。

（3）前后位移動極，每次0.5mm，直至動靜極完全重合為止，記錄數(shù)據(jù)，并填入表3-1，作出V-X曲線，求出靈敏度。

表3-1位移與輸出電壓表X（mm）V0（v）

五、思考題

結(jié)合課本探討電容式傳感器可能應(yīng)用的范圍。

答：可檢測各種機械的液壓，適用于各種導(dǎo)電、非導(dǎo)電液體的液位或粉末狀物體的測量。

六、討論

靈敏度為0.0427，電容或傳感器的變化情況比較穩(wěn)定，線性效果較好

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