自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、自動(dòng)化儀表與過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)實(shí)驗(yàn)一 位式控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的構(gòu)成及儀表的應(yīng)用（熟悉儀表的操作） 2、掌握簡(jiǎn)單過(guò)程控制的原理及儀表使用二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參考資料1、PCS過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置（使用其中：位式電磁閥、AI818智能調(diào)節(jié)儀一臺(tái)、上水箱液位傳感器、水泵1系統(tǒng)等）。2、AI-818儀表的操作說(shuō)明書(shū)和液位變送器的調(diào)試（一般出廠之前已調(diào)試好）方法。三、 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖： 增壓泵調(diào)節(jié)儀HT上水箱下水箱電磁閥1V21V10V4V5儲(chǔ)水箱四、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用位式控制原理進(jìn)行液位的范圍控制，即，將液位控制在一定的上下限范圍內(nèi)。水箱液位變送器輸出信號(hào)，經(jīng)AI-818儀表進(jìn)行處理后與設(shè)

2、定上下限水位值進(jìn)行比較?？刂苾x表內(nèi)繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)，對(duì)位式電磁閥進(jìn)行控制，以達(dá)到控制目的?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1-1調(diào)節(jié)器位式電磁閥上水箱液位變送器（上水箱） 設(shè)定值 e 反饋值 圖1-1五、實(shí)驗(yàn)步驟1、按附圖位式控制實(shí)驗(yàn)接線圖接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線。2、將手動(dòng)閥門(mén)1V2、1V10、V4、V5打開(kāi)，其余閥門(mén)全部關(guān)閉。3、先打開(kāi)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)電源，然后打開(kāi)控制臺(tái)上的總電源，再打開(kāi)儀表電源。4、設(shè)置智能調(diào)節(jié)器參數(shù)，其需要設(shè)置的參數(shù)如下：（未列出者用出廠默認(rèn)值） HIAL=30 （參考值） LOAL=20 （參考值） dHAL=9999 dlAL=9999 dF=0.5 （參考值） Ctrl=0 Sn=33 Dip

3、=1 （參考值） dIL=0 dIH=50 Alp=2 OP10 具體請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀調(diào)節(jié)器使用手冊(cè)5、在控制板上打開(kāi)水泵1、位控干擾。6、在信號(hào)板上打開(kāi)上水箱輸出信號(hào)。 六、 思考建議在什么樣的情況下適合采用位式控制。實(shí)驗(yàn)二 電動(dòng)閥支路單容液位控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解簡(jiǎn)單過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成及儀表的應(yīng)用（熟悉儀表的操作） 2、掌握簡(jiǎn)單過(guò)程控制的原理及儀表使用二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參考資料1、PCS過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置（使用其中：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、AI818智能調(diào)節(jié)儀一臺(tái)、上水箱及液位變送器、水泵1系統(tǒng)等）2、AI-818儀表的操作說(shuō)明書(shū)，智能電動(dòng)調(diào)節(jié)閥使用手冊(cè)和液位變送器的調(diào)試（一般出廠之前已調(diào)試好）方法。三、 實(shí)

4、驗(yàn)系統(tǒng)流程圖： 增壓泵調(diào)節(jié)儀HT上水箱下水箱電動(dòng)閥1V11V10儲(chǔ)水箱V4V5 四、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用儀表控制,將液位控制在設(shè)定高度。根據(jù)上水箱液位信號(hào)輸出給儀表,儀表根據(jù)P、I、D參數(shù)進(jìn)行PID運(yùn)算，輸出信號(hào)給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，然后由電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制水泵1供水系統(tǒng)的進(jìn)水流量，從而達(dá)到控制液位恒定的目的。單容水箱液位過(guò)程控制的方塊原理圖：如圖1-2 擾動(dòng)上水箱電動(dòng)閥調(diào)節(jié)器設(shè)定值 e 反饋值 上水箱液位變送器圖1-2五、實(shí)驗(yàn)步驟 1、按附圖單容液位控制實(shí)驗(yàn)接線圖接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和通訊線。 2、將控制臺(tái)背面右側(cè)的通訊口（在電源插座旁）與上位機(jī)連接。 3、將手動(dòng)閥門(mén)1V1、1V10、V4、V5打開(kāi)，其余閥門(mén)全

5、部關(guān)閉。4、先打開(kāi)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)電源，然后打開(kāi)控制臺(tái)上的總電源，再打開(kāi)儀表電源。5、整定參數(shù)值的計(jì)算設(shè)定適當(dāng)?shù)目刂茀?shù)使過(guò)渡過(guò)程的衰減比為4：1，整定參數(shù)值可按下列“階躍反應(yīng)曲線整定參數(shù)表”。 表1 階躍反應(yīng)曲線整定參數(shù)表控制規(guī)則 控制器參數(shù) TI TD P s PI 1.2s 0.5Ts PID 0.8s 0.3Ts 0.1Ts6、設(shè)置智能調(diào)節(jié)器參數(shù)（可在儀表上直接設(shè)置，也可在計(jì)算機(jī)上設(shè)置），其需要設(shè)置的參數(shù)如下：（未列出者用出廠默認(rèn)值） SV=20 （參考值） dF=0.3 （參考值） CtrL=1 P=7 （參考值） I=20 （參考值） d=0 （參考值） Sn=33 Dip=2 （參

6、考值） dIL=0 dIH=50 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=0 Addr=1 run=1具體請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀調(diào)節(jié)器使用手冊(cè)7、 在控制板上打開(kāi)水泵1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。8、 在信號(hào)板上打開(kāi)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸入信號(hào)、上水箱輸出信號(hào)。9、 打開(kāi)計(jì)算機(jī)上的 MCGS運(yùn)行環(huán)境，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。10、選擇單回路控制實(shí)驗(yàn)的電動(dòng)閥支路單容液位控制實(shí)驗(yàn)。11、選擇儀表控制方式。12、觀察計(jì)算機(jī)上的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。13、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，給定加個(gè)階躍信號(hào)，觀察其液位變化曲線。 14、再等系統(tǒng)穩(wěn)定后，給系統(tǒng)加個(gè)干擾信號(hào)，觀察液位變化曲線。 15、曲線的分析處理，對(duì)實(shí)驗(yàn)的記錄曲線分別進(jìn)行分

7、析和處理，處理結(jié)果記錄于表中。 階躍響應(yīng)曲線數(shù)據(jù)處理記錄表 參數(shù)值測(cè)量情況 液位1 液位2 K1 T1 1 K2 T22 階躍1 階躍2 平均值按常規(guī)內(nèi)容編寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并根據(jù)K、T、平均值寫(xiě)出廣義的傳遞函數(shù)。六、 思考建議根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定PID控制與儀表自整定PID有什么區(qū)別。 實(shí)驗(yàn)三 液位串級(jí)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解復(fù)雜過(guò)程控制系統(tǒng)的構(gòu)成及儀表的應(yīng)用（熟悉儀表的操作） 2、掌握復(fù)雜過(guò)程控制一串級(jí)控制方法。二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參考資料1、PCS過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置（使用其中：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、AI818智能調(diào)節(jié)儀二臺(tái)、上下水箱及液位變送器、水泵1系統(tǒng)等）。2、AI-818儀表的操作說(shuō)明書(shū)變送器的調(diào)試（一般出廠之

8、前已調(diào)試好）方法。三、 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖：增壓泵調(diào)節(jié)儀頻器調(diào)節(jié)儀HTHT上水箱下水箱電動(dòng)閥1V1V4V51V10儲(chǔ)水箱 四、 實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用儀表控制,將上水箱液位控制在設(shè)定高度。串級(jí)回路是由內(nèi)反饋組成的雙環(huán)控制系統(tǒng)，屬于復(fù)雜控制范疇。根據(jù)下水箱的液位信號(hào)輸出給儀表,作為主調(diào)節(jié)器輸入，主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的輸入，在串級(jí)控制系統(tǒng)中，兩個(gè)調(diào)節(jié)器任務(wù)不同，因此要選擇調(diào)節(jié)器的不同調(diào)節(jié)規(guī)律進(jìn)行控制，副調(diào)節(jié)器主要任務(wù)是快速動(dòng)作，迅速抵制進(jìn)入副回路的擾動(dòng)，至于副回路的調(diào)節(jié)不要求一定是無(wú)靜差。主調(diào)節(jié)器的任務(wù)是準(zhǔn)確保持下水箱液位在設(shè)定值，因此，主調(diào)節(jié)器采用PI調(diào)節(jié)器也可考慮采用PID調(diào)節(jié)器。串級(jí)控制系統(tǒng)的

9、方塊原理圖：如圖1-6PCS智能調(diào)節(jié)儀表單元模塊副調(diào)電動(dòng)閥上水箱下水箱主調(diào)液位變送器液位變送器 干擾（1） 干擾（2）設(shè)定值 反饋值 反饋值 圖3-4 圖 1-6五、實(shí)驗(yàn)步驟 1、按附圖液位串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)接線圖接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和通訊線。 2、將控制臺(tái)背面右側(cè)的通訊口（在電源插座旁）與上位機(jī)連接。 3、將手動(dòng)閥門(mén)1V1、1V10、V4、V5打開(kāi)，其余閥門(mén)全部關(guān)閉。4、先打開(kāi)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)電源，然后打開(kāi)控制臺(tái)上的總電源，再打開(kāi)儀表電源。5、設(shè)置智能調(diào)節(jié)器參數(shù)（可在儀表上直接設(shè)置，也可在計(jì)算機(jī)上設(shè)置），其需要設(shè)置的參數(shù)如下：（未列出者用出廠默認(rèn)值）（1）主調(diào)節(jié)器 SV=20 （參考值） dF=0.3 （參

10、考值） CtrL=1 P=30 （參考值） I=60 （參考值） d=0 （參考值） Sn=33 Dip=2 （參考值） dIL=0 dIH=50 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=0 Addr=2 run=1（2）副調(diào)節(jié)器 dF=0.3 （參考值） CtrL=1 P=36 （參考值） I=15 （參考值） d=0 （參考值） Sn=32 Dip=1 （參考值） dIL=0 dIH=800 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=8 Addr=1 run=1具體請(qǐng)?jiān)敿?xì)閱讀調(diào)節(jié)器使用手冊(cè)6、在控制板上打開(kāi)水泵1、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。7、在信號(hào)板上打開(kāi)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥輸入信號(hào)、上水箱輸出信號(hào)、

11、下水箱輸出信號(hào)。8、 打開(kāi)計(jì)算機(jī)上的 MCGS運(yùn)行環(huán)境，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。9、選擇串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)的上下水箱雙容串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)。10、選擇儀表控制方式。11、觀察計(jì)算機(jī)上的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。12、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，給定加個(gè)階躍信號(hào)，觀察其液位變化曲線。13、再等系統(tǒng)穩(wěn)定后，給系統(tǒng)加個(gè)干擾信號(hào)，觀察液位變化曲線。 六、實(shí)驗(yàn)建議調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)可以反復(fù)湊試，逐步逼近達(dá)到最佳的整定，實(shí)際中，采用串級(jí)調(diào)節(jié)系統(tǒng)是為了提高主被調(diào)量（下水箱）精度和改善動(dòng)態(tài)特性而設(shè)置的，因此對(duì)副調(diào)回路的質(zhì)量指標(biāo)沒(méi)有要求。而對(duì)主回路的質(zhì)量指標(biāo)要求高。犧牲副回路的質(zhì)量，保證主回路的調(diào)節(jié)質(zhì)量。所以副調(diào)節(jié)器比例作用強(qiáng)

12、一些，取消積分作用，主調(diào)節(jié)器設(shè)置P、I、D參數(shù)即可。七、 思考建議根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定PID控制與儀表自整定PID有什么區(qū)別。比較串級(jí)控制與雙容控制區(qū)別和控制的難易度，為什么。復(fù)雜控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)在那里。實(shí)驗(yàn)四 溫度PID連續(xù)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解溫度控制系統(tǒng)構(gòu)成2、學(xué)習(xí)控制原理及儀表應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及資料1、 PCS過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置（其中使用：加熱器、DDC控制單元、Pt100及變送器等）三、 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖增壓泵計(jì)算機(jī)調(diào)壓模塊 內(nèi)膽冷卻層Pt100加熱環(huán)1V7V91V10儲(chǔ)水箱四、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)控制,將加熱器水的溫度控制在設(shè)定溫度。根據(jù)加熱器溫度變送輸出給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)PID運(yùn)算，然

13、后控制輸出信號(hào)。通過(guò)調(diào)壓模塊，調(diào)整電加熱器的功率，使的加熱器里水的溫度控制在設(shè)定的溫度。也可控制加熱器外層冷卻水的流量（溫度），控制熱水器里的溫度。過(guò)零觸發(fā)調(diào)壓模塊電加熱棒調(diào)節(jié)器Pt100溫度變送器器設(shè)定值測(cè)量值PCS智能調(diào)節(jié)儀表單元TY38025XP-220模塊T（溫度）e溫度控制原理方塊圖：如圖2-5圖2-5五、實(shí)驗(yàn)步驟 1、按附圖鍋爐內(nèi)膽溫度控制實(shí)驗(yàn)接線圖接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和通訊線。 2、將控制臺(tái)背面右側(cè)的通訊口（在電源插座旁）與上位機(jī)連接。 3、將手動(dòng)閥門(mén)1V7、1V10、V9打開(kāi)，其余閥門(mén)全部關(guān)閉。4、先打開(kāi)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)電源，然后打開(kāi)控制臺(tái)上的總電源，再打開(kāi)DDC控制單元電源。5、在控制

14、板上打開(kāi)水泵1、加熱器。6、在信號(hào)板上打開(kāi)溫度輸入信號(hào)、內(nèi)膽溫度輸出信號(hào)。7、 打開(kāi)計(jì)算機(jī)上的 MCGS運(yùn)行環(huán)境，選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。8、選擇單回路控制實(shí)驗(yàn)的鍋爐內(nèi)膽溫度控制實(shí)驗(yàn)。9、選擇計(jì)算機(jī)控制方式。10、整定參數(shù)值的計(jì)算設(shè)定適當(dāng)?shù)目刂茀?shù)使過(guò)渡過(guò)程的衰減比為4：1，整定參數(shù)值可按下列“階躍反應(yīng)曲線整定參數(shù)表”。 表1 階躍反應(yīng)曲線整定參數(shù)表控制規(guī)則 控制器參數(shù) TI TD P s PI 1.2s 0.5Ts PID 0.8s 0.3Ts 0.1Ts11、設(shè)置參數(shù) Ts=1 （參考值） SV=40 （參考值） Kc=20 （參考值） Ti=0.1 （參考值） Td=0 （參考值）12、觀察計(jì)算機(jī)上的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。13、待