过程控制实验新讲义1.docx

1、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123456789101112131415161718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 1ADS-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

2、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

3、计算出基本误差和变差。表1 基本误差和变差输入压力（Pa）025005000750010000标准输出电流（mA）48121620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)02505007501000Io(mA)标称值48121620实测值 2零点迁移迁移量为100mmH2O。前面已将01000mmH2O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1001100mmH2O检查仪表精度，输入值及输出值应符合表3。表3

4、 零点迁移P(mmH2o)1003506008501100Io(mA)标称值48121620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01000mmH2O的测量范围调整好，再加100mmH2O的迁移以后（即为1001100 mmH2O）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

5、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 13RS4520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

6、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

7、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420mADC

8、，送入液位控制器，控制器经PID运算后产生420mADC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

9、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

10、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 ATMEL89S51 1块5万用表 1块6光耦 TLP521 1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

11、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

12、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 ATMEL89S51 1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。