過程控制綜合實驗

1、過程控制綜合實驗姓名： 學號： 班級： 同組人： 指導老師： 王 軍 目錄實驗一： 調功器的電路研究實驗二、 數(shù)-模轉換實驗實驗三、 模-數(shù)轉換實驗實驗四、 鉑電阻溫度變送器的調整實驗實驗五 鍋爐內膽溫度特性測實實驗實驗六 溫度PID連續(xù)控制第一節(jié)：調功器的電路研究一、實驗目的：1、 確調功器在過程控制系統(tǒng)中的作用，了解模擬、數(shù)字兩種調功器的特點。2、 熟悉由kCOS集成的電路組成的模擬調功器的工作原理，并對其波形作全面觀察與分析。3、 熟悉 數(shù)字調功器的工作原理，并對其波形作全面觀察與分析。4、 熟悉 由雙向可控硅組成的數(shù)字調功器的工作原理，并對其波形作、分析其觸發(fā)方式。二、實驗儀器設備：、

2、 雙蹤示波器一臺。、 過程控制實驗箱、 加熱器（電熱杯三、實驗電路原理與接線圖：實驗電路圖原理說明見本節(jié)附錄一和附錄二。數(shù)字式調功器電路圖見附圖。模擬調功器電路圖見附圖。實驗接線見圖圖1調功器實驗實驗接線圖四、實驗內容與步驟：一、 模擬調功器實驗內容與步驟：、 按圖1接線檢查，并設置面板開關位置：失交開關：置交開側脈沖開關：置1同步開關：置1V1開關：置向上位置V2開關：置向上位置檢查無誤后打開電源開關，接通220V交流電源、用示波器觀察并記錄下列各點波形。1) 同步電壓UT2) 鋸齒波電壓Uj3) 脈沖電壓 Up、 觸發(fā)脈沖參數(shù)測量：1) 觸發(fā)脈沖寬度測量：調解“脈寬”電位器，用示波器觀察輸

3、出脈沖的寬度變化，記錄脈沖的寬度變化的范圍。2) 觸發(fā)脈沖幅值測量：用示波器觀察輸出脈沖幅值并記錄。3) 觸發(fā)脈沖移相范圍測量： 首先調節(jié)電位器RP2使控制電壓UK為最小值，然后調節(jié)RP和斜率電位器使脈沖移到后（最大）。在此情況下，改變RP2使UK由最小值增至最大值，觀察記錄觸發(fā)脈沖移相范圍。注意：測量觸發(fā)脈沖移相范圍時要以UT或Uj為參考、 觀察主回路電壓波形改變UK，用示波器觀察主回路電壓（加熱器兩端電壓）波形的變化情況。記錄、和度時主回路電壓波形。、 觀察失交保護現(xiàn)象、 將失交開關打到上方位置，調RP2、RP兩電位器為最大值（控制電壓UK為最大值），觀察觸發(fā)脈沖應位于處，然后將失交開關打

4、到下方觀察觸發(fā)脈沖是否消失。分析失交保護的作用與原理。二、 數(shù)字式調功器的實驗內容與步驟：、 將“手動自動”開關置手動位置，“數(shù)字模擬” 開關置數(shù)字位置，用示波器觀察并記錄下列各點波形：畫出數(shù)字式調功器點波形，說明其工作原理。A) 同步電壓波形B) UT正半周脈沖波形C) UT負半周脈沖波形D) 同步脈沖波形、 調節(jié)“調寬”，“調寬”電位器、測定UT正半周脈沖波形、UT負半周脈沖波形并記錄輸出電壓幅值及脈沖寬度的變化范圍。之后將脈沖寬度定為度左右。、 測實輸出同步脈沖波形。、 由撥碼開關設定幾組數(shù)，測量并記錄輸出電壓（加熱器兩端電壓）波形，驗證通斷率隨設定之變化的情況。注意：繪制各電壓波形時要

5、注意各電壓波形的相位關系。第二節(jié)、數(shù)-模轉換實驗二、 實驗目的：1. 驗證8路12位D/A轉換板的工作狀態(tài)，調通系統(tǒng)的后向通道。2. 熟悉研華PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板數(shù)模轉換接口的使用和工作原理。3. 掌握用VB編程語言編寫數(shù)模轉換程序。三、 實驗儀器設備：1. 工業(yè)控制機一臺2. 過程控制實驗箱3. 加熱器4. PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板一套四、 實驗電路原理與接線圖: （見圖11-2.1） 圖二五、 實驗內容與步驟：、 按圖2接線，設定調功器為模擬調功器方式，（見實驗一開關設置，其中脈沖開關和同步開關均置），檢查無誤后，接通個部分電源。、 （將預習時編

6、制好VB的數(shù)模轉換程序輸入工控機然后進行編譯）。運行過程控制實驗軟件，在主界面下打開模式轉換菜單，運行數(shù)模轉換程序。、 在數(shù)模轉換對話框中用鍵盤分別輸入數(shù)字量0，216，512，1024，2048，2560，3072，3586，4095，用萬用表測D/A輸出端，分別讀出萬用表顯示的對應的模擬量，分析D/A轉換的線性關系。數(shù)字量0216512102420482560307235864095模擬量、 在數(shù)模轉換對話框中用鍵盤分別輸入數(shù)字量0，216，512，1024，2048，2560，3072，3586，4095，測定并記錄加熱器兩端對應的電壓輸出波形。數(shù)字量021651210242048256

7、0307235864095加熱器端電壓（V）對D/A轉換的線性關系進行分析。第三節(jié)、模-數(shù)轉換實驗一、 實驗目的：、 驗證12位A/D轉換板的工作狀態(tài)，調通系統(tǒng)的后向通道。、 熟悉研華PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板模數(shù)轉換接口的使用和工作原理。二、 實驗儀器設備：、 工業(yè)控制機一臺、 控制實驗箱、 加熱器、 PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板一套三、 實驗電路原理與接線圖:（見圖11-3.1）圖11-3.1四、 實驗內容與步驟：、 （信號源為雙路直流穩(wěn)壓電源，調整電源的輸出為0-5v）按圖3接線，檢查無誤后，接通個部分電源。、 運行過程控制實驗軟件，在主界面下打開模式轉

8、換菜單，運行模數(shù)轉換程序。、 選擇好輸入的路號（先選第一路），將信號源調為4.5v，在對話框中，單擊“確定”按鈕，在第一路采樣值后的輸出框中顯示該路的數(shù)字量。記錄數(shù)值，并單擊“結束轉換”按鈕，完成一次模數(shù)轉換。依此，操作二十次，分別記錄數(shù)字量的最大數(shù)值和最小數(shù)值，分析數(shù)字濾波的必要性。、 將信號源分別調為3.7v，3v，2.3v，1.5v，0.7v，重復第步的操作，并記錄相應的數(shù)值。進行線性分析。信號源電壓（V）4.53.732.31.50.70最大值最小值針對實驗數(shù)據(jù)分析數(shù)字濾波的必要性和該板卡的模數(shù)轉換線性性能。第四節(jié)、鉑電阻溫度變送器的調整實驗一. 實驗目的1. 學會溫度變送器的調整方法

9、。2. 分析三線制的優(yōu)點。3. 熟悉鉑電阻短線報警的工作原理。二. 實驗設備1. 溫度變送器2. 萬用表一塊三. 實驗電路原理與接線圖溫度變送器原理圖見本節(jié)附圖11-4-1。溫度變送器原理見附錄本節(jié)附錄一實驗接線見圖11-4.1。圖11-4.1四. 實驗內容與步驟1. 按圖四接線。2. 開關設置：3. 零點調整：調多圈電位器使電阻輸出電阻值為100（對應Pt100鉑電阻0阻值），接通RP連線，接通變送器電源，調節(jié)調零電位器，使輸出OUT為0V。4. 滿度調整：取下RP連線，調節(jié)多圈電位器使其電阻值為139（對應Pt100鉑電阻100阻值），接通RP連線，調節(jié)滿度電位器，使輸出OUT為5V。5.

10、 線性度測實：將多圈電位器分別調為107.8，115.6，123.4，131.2，分別測量對應的輸出電壓，連同兩個端點值（100，139）一起，作輸入輸出特性曲線求線性度。多圈電位器電阻值（）100107.8115.6123.4131.2139輸出電壓（V）圖11-4.2圖11-4.3五. 實驗報告內容1. 分析鉑電阻溫度變送器零點調整和滿度調整的作用和調整工作原理，在調整過程中注意的各項。2. 畫出鉑電阻三線制接法和兩線制接法的電路原理圖，簡單分析三線制接法的優(yōu)點。用實驗結果說明鉑電阻三線制接法和兩線制接法的特點。3. 跟據(jù)電路原理圖分析斷線報警報警保護的工作原理。第五節(jié) 鍋爐內膽溫度特性測

11、實實驗一、實驗目的1、測定被控對象的飛升曲線，從而求出其數(shù)學模型。2、調實和了解系統(tǒng)的結構和前向通道二、實驗設備與儀器1、PCS過程控制實驗裝置（其中使用：加熱器、DDC控制單元、Pt100及變送器等）2、計算機一臺三、實驗原理：見附錄一、對象參數(shù)的求取四、實驗步驟：1、了解實驗裝置中的對象，流程圖如下圖11-5.1所示。增壓泵計算機調壓模塊 內膽冷卻層Pt100加熱環(huán)V91V71V10儲水箱鍋爐內膽溫度特性測實實驗流程圖（圖11-5.1）2、按附圖鍋爐內膽溫度特性測實實驗接線圖（圖11-5.2）接好實驗導線和通訊線。模擬量輸出通道要串入直流電流表。圖11-5.23、將控制臺背面右側的通訊口（

12、在電源插座旁）與上位機連接。 4、內膽進冷卻水方法：打開水泵，關斷電動閥電源，用手輪操作電動閥一定開度，將手動閥門V7、1V10、V9打開，其余閥門全部關閉，直至內膽水滿溢出，打開1V1，關小V7在合適的開度。5、先打開實驗對象的系統(tǒng)電源，然后打開控制臺上的總電源，再打開直流電壓和DDC控制單元電源。6、在控制板上打開水泵1、加熱器。7、在信號板上打開溫度輸入信號、內膽溫度輸出信號。8、 打開計算機上的 MCGS運行環(huán)境，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。9、選擇特性實驗的鍋爐內膽溫度特性實驗。10、選擇手動控制方式。11、設置手動輸出值，使系統(tǒng)在小電流狀態(tài)下達到平衡，記下手動輸出的百分

13、比。12、增大手動輸出值，使系統(tǒng)在輸出電流變大后重新達到平衡狀態(tài)，記下手動輸出的百分比。13、將手動輸出值設置回小電流給定狀態(tài)，觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線，直至達到新的平衡為止。14、再將手動輸出值設置回大電流輸出狀態(tài)，觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線，直至達到新的平衡為止。 15、曲線的分析處理，對實驗的記錄曲線分別進行分析和處理，處理結果記錄于表中。階躍響應曲線數(shù)據(jù)處理記錄表 參數(shù)值測量情況 溫度1 溫度2 K1 T1 1 K2 T22 正向輸入 反向輸入 平均值按常規(guī)內容編寫實驗報告，并根據(jù)K、T、平均值寫出廣義的傳遞函數(shù)。第六節(jié) 溫度PID連續(xù)控制一、實驗目的1、了解溫度控制系統(tǒng)

14、構成2、學習控制原理及儀表應用3、改變控制參數(shù)使被控量達到預期的控制指標，通過參數(shù)的估計和調整，學會過程控制系統(tǒng)的參數(shù)調實方法。4、控制要求：超調量20%，調節(jié)時間Ts3T，余差5%。二、實驗設備及資料1、 PCS過程控制實驗裝置（其中使用：加熱器、DDC控制單元、Pt100及變送器等）三、 實驗系統(tǒng)流程圖增壓泵計算機調壓模塊 內膽冷卻層Pt100加熱環(huán)1V7V91V10儲水箱四、實驗原理本實驗采用計算機控制,將加熱器水的溫度控制在設定溫度。根據(jù)加熱器溫度變送輸出給計算機，計算機根據(jù)PID運算，然后控制輸出信號。通過調壓模塊，調整電加熱器的功率，使的加熱器里水的溫度控制在設定的溫度。也可控制加

15、熱器外層冷卻水的流量（溫度），控制熱水器里的溫度。溫度控制原理方塊圖：如圖11-6.1過零觸發(fā)調壓模塊電加熱棒調節(jié)器Pt100溫度變送器器設定值測量值TY38025XP-220模塊T（溫度）e五、實驗步驟1、按附圖鍋爐內膽溫度控制實驗接線圖接好實驗導線和通訊線將控制臺背面右側的通訊口（在電源插座旁）與上位機連接。 3、將手動閥門1V7（保持實驗八1V7開度）、1V10、V9、1V1打開，其余閥門全部關閉。4、先打開實驗對象的系統(tǒng)電源，然后打開控制臺上的總電源，再打開DDC控制單元電源。5、在控制板上打開水泵1、加熱器。6、在信號板上打開溫度輸入信號、內膽溫度輸出信號。7、 打開計算機上的 MCGS運行環(huán)境，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，