过程控制实验新讲义1.docx
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过程控制实验新讲义1
大连理工大学
本科实验报告
课程名称：
学院（系）：
专业：
班级：
学号：
学生姓名：
年月日
实验项目列表
序号
实验项目名称
学时
成绩
指导教师
预习
操作
结果
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
总计
学分：
实验一电动差压（压力）变送器实验
学院（系）：
专业：
班级：
姓名：
学号：
组：
___
实验时间：
实验室：
实验台：
指导教师签字：
成绩：
一、实验目的
1．了解差压（压力）变送器的结构及工作原理；
2．学会变送器的调校和使用方法。
二、实验设备与接线
（一）实验设备
1．ADS-1151型差压（压力）变送器1台
2．有机玻璃液位计1支
3．直流mA表1块
4．万用表1块
5．直流电源1台
（二）接线（参见图1）
图1实验一接线图
三、实验内容及步骤
1．基本误差和变差校验
1）零点调整
仪表通电后，当输入压力信号为0mmH2O时，输出电流应为4mA，否则进行零点调整。
顺时针旋转调零螺丝为正，反之为负。
2）量程调整
待零点调好后，加压至输入压力上限1000mmH2O，此时仪表输出电流应为20mA。
如果输出电流大于或小于20mA，则应调整量程调整螺丝，使其为20mA，（零点和量程反复调整几次才能满足要求），然后进行误差和变差的校验。
校验时，按测量范围等分几个点，先读取正行程对应的输出电流值，然后减小压力，再读取反行程对应的输出电流值。
最后，按表1计算出基本误差和变差。
表1基本误差和变差
输入压力（Pa）
0
2500
5000
7500
10000
标准输出电流（mA）
4
8
12
16
20
上行程输出（KPa）
下行程输出（KPa）
变差
相对误差%
表2量程调整
P（mmH2O）
0
250
500
750
1000
Io
（mA）
标称值
4
8
12
16
20
实测值
2．零点迁移
迁移量为100mmH2O。
前面已将0~1000mmH2O压力范围调整好，然后在输入端加入迁移量的压力值——即100mmH2O，此时只准调校零电位器Z，使仪表输出电流为4mA。
然后，输入压力加至1100mmH2O，这时输出电流为20mA。
最后按100——1100mmH2O检查仪表精度，输入值及输出值应符合表3。
表3零点迁移
P（mmH2o）
100
350
600
850
1100
Io
（mA）
标称值
4
8
12
16
20
实测值
四、数据处理
按2级表计算，看误差是否超限。
五、讨论
本次实验先将0~1000mmH2O的测量范围调整好，再加100mmH2O的迁移以后（即为100——1100mmH2O）为什么就不应再调零点和量程了？
实验二过程控制系统及工程实验（综合实验）
学院（系）：
专业：
班级：
姓名：
学号：
组：
___
实验时间：
实验室：
实验台：
指导教师签字：
成绩：
一、实验装置简介
实验装置的工艺流程如图2如示。
1,2－液位筒（被控对象）3－低位储水槽 4－节流装置（孔板）
5－电动调节阀6－液位变送器 7－数字调节器
8－差压变送器9－流量显示仪10―温度传感器
11―温度显示控制仪12―变频器13―RS4520模块
14―计算机15―水泵
图2过程控制流程图
图中液位水槽1和水槽2可分别构成一个一阶被控对象，也可串联构成了一个二阶被控对象。
液位高度为被控参数，并通过液位变送器6测出。
水槽3为储水槽，是为形成水的循环而设置的。
储槽3中的水通过水泵15抽出，经过孔板4，电动调节阀5后，流入液位水槽1，再经手动阀流至液位水槽2。
然后，通过手动阀流回储槽3中。
这样对水来说，始终是处于循环状态。
对于一阶被控对象的控制可以用控制液位水槽1的液位来实现，将测量管接入液位水槽1的测试口；对于二阶被控对象的控制可以用控制液位水槽2的液位来实现，将测量管接入液位水槽2的测试口，如图2所示的虚线部分；
本系统除了对液位控制外，还对流量和温度进行了测量。
所有这些参数都可通过RS485通信与计算机进行数据交换。
可通过计算机监视整个控制过程。
整个实验装置除上面介绍的包括测量变送器、执行器、控制器、显示仪等在内的工艺设备外，还包括电源控制柜、操作控制台等构成一个完整的控制系统。
二、单回路控制系统的投运和整定
1．概述
单回路控制系统是指单参数单环简单控制系统。
由于这种系统结构简单，而且在一般情况下都能满足生产要求，因此在生产过程中得到了广泛的应用。
当一个单回路控制系统设计并安装完成之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大关系。
合适的控制器参数，可以带来满意的控制效果；反之，控制器参数选择得不当，则会使控制质量降低，甚至恶化。
因此，当一个单回路控制系统组成之后，如何整定控制器参数是一个很重要的实际问题。
本实验除了使同学们熟悉控制系统的构成之外，还使大家受到一次控制系统的投运和控参数整定等方面的基本训练。
图3液位控制系统实验线路连接原理图
2．实验目的
1）熟悉单回路控制系统的构成；
2）掌握SWP-T80PID显示控制器的使用方法；
3）掌握控制系统的投运及用4：
1衰减曲线法整定控制器参数的方法。
3．实验线路
本实验装置与控制仪表之间连接线路如图3所示。
本系统中液位变送器采用电动III型差压变送器，其信号制为4~20mADC，送入液位控制器，控制器经PID运算后产生4~20mADC输出信号。
送给带有伺服放大器的电动调节阀。
由控制器电动调节阀控制流量。
伺服放大器需AC220V交流电源。
4．实验步骤
1）熟悉控制系统各环节的连接方法；
2）熟悉SWP-T80PID调节器各键用途及其操作方法。
3）先将控制器切换到手动控制方式（M方式）。
然后启动水泵6，并打开手动阀7。
同时，调节控制器的输出，使电动调节阀开度为50%。
4）调节手动阀16和17，使液位L1与L2逐渐稳定下来（一般稳定在液位全程的50%左右，这主要是考虑有上下调节裕度）。
当被控变量L2稳定不变时，调整给定值，使之与当前的测量值相等，然后立即将控制器切换到自动控制方式（A方式）。
5）将控制器的微分时间置为0（即d=0），积分时间置为
（即i=9999），并将比例度设置为100%（即P=100），然后再用4:
1衰减法整定控制器参数。
其方法是：
使控制器的比例度由大至小逐渐变化，在每改变一次比例度时，均利用改变给定值的方法给系统施加一次干扰（一般是给定值改变10%），然后看L2过渡过程变化情况，直至在某一比例度时系统出现4：
1的衰减比。
那么，此时的比例度则为4：
1衰减比例度
，而过渡过程的振荡周期即为Ts。
有了
及Ts后，再根据所选控制的类型按经验公式算出控制器的参数。
5．数据处理
1）对应于不同比例度下的过渡过程曲线；
2）过程出现4：
1衰减比时的比例度
及振荡周期Ts；
3）根据所选定的控制器类型，按经验公式计算出控制器的参数。
6．讨论
结合所学理论知识对实验结果和实验中出现的各种现象进行分析、总结。
实验三光电隔离实验
学院（系）：
专业：
班级：
姓名：
学号：
组：
___
实验时间：
实验室：
实验台：
指导教师签字：
成绩：
一、实验目的
1．了解光电隔离器件的结构及工作原理；
2．学会光电隔离器件使用方法。
二、实验设备与接线
（一）实验设备
1．万能实验板1块
2．直流电源1台
3．编程器1台
4．单片机ATMEL89S511块
5．万用表1块
6．光耦TLP5211块
7．烙铁1套
8．发光二极管、导线、电阻电容等若干
（二）接线（参见图）
三、实验内容及步骤
按线路图将各部件焊接在电路板上，仔细检查无误后，备用；
在计算机上编制单片机程序，周期性控制灯的开关，间隔时间为1秒；程序编好后，用单片机编程器将程序写入单片机；
将单片机插入焊好的电路板上，送电观察各灯的状态是否与设计的一致；如不一致，修改程序和电路；直到一致为止。
记录实验现象。
完善实验程序。
用开关代替单片机，观察实验现象。
四、实验报告
1．将完成的实验现象记录和完成的实验程序整理交回；
2．分析实验的原理及其用途。
实验四固态继电器实验
学院（系）：
专业：
班级：
姓名：
学号：
组：
___
实验时间：
实验室：
实验台：
指导教师签字：
成绩：
一、实验目的
1．了解固态继电器的结构及工作原理；
2．学会固态继电器使用方法及其应用。
二、实验设备与接线
（一）实验设备
1．万能实验板1块
2．直流电源1台
3．编程器1台
4．单片机ATMEL89S511块
5．万用表1块
6．交流固态继电器1块
7．交流白只灯（15W）1只
8．烙铁1套
9．发光二极管、导线、电阻电容等若干
（二）接线（参见图）
三、实验内容及步骤
按线路图将各部件焊接在电路板上，仔细检查无误后，备用；
在计算机上编制单片机程序，周期性控制灯的开关，间隔时间为5秒；程序编好后，用单片机编程器将程序写入单片机；
将单片机插入焊好的电路板上，送电观察各灯的状态是否与设计的一致；如不一致，修改程序和电路；直到一致为止。
记录实验现象。
完善实验程序。
用万用表的电压10V档测量固态继电器的输入端，观察电压的变化情况，并记录其电压值。
四、实验报告
1．将完成的实验现象记录和完成的实验程序整理交回；
2．分析实验的原理及其用途。
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