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1、过程控制与检测仪表课程设计指导书过程控制与检测仪表课程设计指导书杜玉晓 广东工业大学 自动化学院二六年十月实验项目名称：题目一 单容水箱液位定值控制系统实验项目性质：综合性所属课程名称：过程控制系统、组态软件技术、PLC与电器控技术实验计划学时：1周一实验目的使学生针对典型的工业控制对象，实现单容水箱液位的定值控制。单容液位控制系统设计包括系统的设备选型、控制器设计（智能控制仪表/PLC）和监控界面设计，使学生初步掌握工业控制系统的设计和实现方法。了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用，了解单容液位定值控制系统的结构与组成，掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。

2、二、预习与参考自动控制原理、过程控制系统、MCGS、西门子200、300PLC编程。三实验要求和设计指标按照实验要求，综合运用所学理论知识，通过查阅手册和文献资料，完成单容液位控制系统的综合与设计，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。掌握自动控制系统的综合与设计方法，熟悉控制器的结构、类型及其校正作用。（1） 根据选定的典型系统类型、选择合适的控制器型号；（2） 确定控制系统控制算法以及实现方法；（3） 智能控制仪表控制设定；或者西门子PLC程序设计；（4） MCGS监控界面。四.实验（设计）仪器设备和材料清单实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个；SA-12挂件一

3、个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。五调试及结果测试根据题目指标，实验教师对每个指标进行现场验收。六.考核形式实验完成后，交实验报告一份，包括计算与系统设计说明。实验考核方法：随堂考核试验操作能力；评分标准：含各项目成绩、参考平时成绩和实验报告成绩，分为优、良、中、及格、不及格五级打分。七.实验报告要求每位同学根据自己的实验数据和结果，根据给定的格式，独立完成实验报告。八思考题1、智能控制仪表PID控制设定；西门子PLC PID控制实现方法；2、P，PI，PID调节器的作用，及其对动态与稳态的协调控制；3、用响

4、应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？4、如果采用中水箱做实验，其响应曲线与下水箱的曲线有什么异同？并分析差异原因。实验项目名称：题目二 双容水箱液位定值控制系统实验项目性质：综合性所属课程名称：过程控制系统、组态软件技术、PLC与电器控技术实验计划学时：1周一实验目的使学生针对典型的工业控制对象，实现双容水箱液位的定值控制。双容液位控制系统设计包括系统的设备选型、控制器设计（智能控制仪表/PLC）和监控界面设计，使学生初步掌握工业控制系统的设计和实现方法，掌握双容水箱液位控制系统调节器参数的整定与投运方法，掌握双容液位定值控制系统采用不同控制方案的实现过程。二、预习与参考自动控

5、制原理、过程控制系统、西门子PLC选型及应用技术、MCGS编程技术。三实验要求和设计指标按照实验要求，综合运用所学理论知识，通过查阅手册和文献资料，完成双容水箱液位定值控制系统的综合与设计，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。掌握自动控制系统的综合与设计方法，熟悉控制器的结构、类型及其校正作用。（1） 根据选定的典型系统类型、选择合适的控制器型号；（2） 确定控制系统控制算法以及实现方法；（3） 编写底层PLC控制程序；（4） MCGS通信配置、MCGS实时监测界面设计。四.实验（设计）仪器设备和材料清单实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个；SA-12挂件一个、R

6、S485/232转换器一个、通讯线一根；SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根，带有Profibus Dp扩展模块的西门子200系列PLC一套。五调试及结果测试根据题目指标，实验教师对每个指标进行现场验收。六.考核形式实验完成后，交实验报告一份，包括计算与系统设计说明。实验考核方法：随堂考核试验操作能力；评分标准：含各项目成绩、参考平时成绩和实验报告成绩，分为优、良、中、及格、不及格五级打分。七.实验报告要求每位同学根据自己的实验数据和结果，根据给定的格式，独立完成实验报告。八思考题1、西门子PLC PID控制实现方法；2、MCGS网络配置方法，包括数字量I/

7、O口，模拟量输入输出；3、用响应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？4、引起双容对象滞后的因素主要有哪些？实验项目名称：题目三 水箱液位串级控制系统实验项目性质：综合性所属课程名称：工业数据通信与控制网络、过程控制系统、组态软件技术、PLC与电器控技术实验计划学时：1周一实验目的使学生针对典型的工业控制对象，实现水箱液位的串级控制。水箱液位串级控制系统设计包括系统的设备选型、控制器设计（智能控制仪表/PLC）和监控界面设计，使学生了解水箱液位串级控制系统组成原理，初步掌握工业控制系统的设计和实现方法，掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法，掌握液位串级控制系统采用不同

8、控制方案的实现过程。二、预习与参考自动控制原理、过程控制系统、MCGS、西门子200、300PLC编程。三实验要求和设计指标按照实验要求，综合运用所学理论知识，通过查阅手册和文献资料，完成水箱液位串级控制系统的综合与设计，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。掌握自动控制系统的综合与设计方法，熟悉控制器的结构、类型及其校正作用。（1） 根据选定的典型系统类型、选择合适的控制器型号；（2） 确定控制系统控制算法以及实现方法；（3） 智能控制仪表控制设定；或者西门子PLC程序设计；（4） MCGS监控界面。四.实验（设计）仪器设备和材料清单实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用

9、表一个；SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。五调试及结果测试根据题目指标，实验教师对每个指标进行现场验收。六.考核形式实验完成后，交实验报告一份，包括计算与系统设计说明。实验考核方法：随堂考核试验操作能力；评分标准：含各项目成绩、参考平时成绩和实验报告成绩，分为优、良、中、及格、不及格五级打分。七.实验报告要求每位同学根据自己的实验数据和结果，根据给定的格式，独立完成实验报告。八思考题1串级控制原理，不同PID参数对系统动态和静态性能的影响；2、当一次扰动作用于主对象时，试问由于副回路的存在，系

10、统的动态性能比单回路系统的动态性能有何改进？3、改变副调节器的比例度，对串级控制系统的动态和抗扰动性能有何影响，试从理论上给予说明；4评述串级控制系统比单回路控制系统的控制质量高的原因？实验项目名称：题目四 单闭环流量比值控制系统实验项目性质：综合性所属课程名称：过程控制系统、组态软件技术、PLC与电器控技术实验计划学时：1周一实验目的使学生针对典型的工业控制对象，实现单闭环流量比值控制。单闭环流量比值控制系统设计包括系统的设备选型、控制器设计（智能控制仪表/PLC）和监控界面设计，使学生了解单闭环比值控制系统的原理与结构组成，初步掌握工业控制系统的设计和实现方法，掌握比值系数的计算方法，掌握

11、比值控制系统的参数整定与投运方法。二、预习与参考自动控制原理、过程控制系统、西门子PLC选型及应用技术、MCGS编程技术。三实验要求和设计指标按照实验要求，综合运用所学理论知识，通过查阅手册和文献资料，完成单闭环流量比值控制系统的综合与设计，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。掌握自动控制系统的综合与设计方法，熟悉控制器的结构、类型及其校正作用。（1） 根据选定的典型系统类型、选择合适的控制器型号；（2） 确定控制系统控制算法以及实现方法；（3） 编写底层PLC控制程序；（4） MCGS通信配置、MCGS实时监测界面设计。四.实验（设计）仪器设备和材料清单实验对象及控制屏、SA-11挂件

12、一个、计算机一台、万用表一个；SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根，带有Profibus Dp扩展模块的西门子200系列PLC一套。五调试及结果测试根据题目指标，实验教师对每个指标进行现场验收。六.考核形式实验完成后，交实验报告一份，包括计算与系统设计说明。实验考核方法：随堂考核试验操作能力；评分标准：含各项目成绩、参考平时成绩和实验报告成绩，分为优、良、中、及格、不及格五级打分。七.实验报告要求每位同学根据自己的实验数据和结果，根据给定的格式，独立完成实验报告。八思考题1单闭环比值控制系统的原理

13、与结构组成；2MCGS网络配置方法，包括数字量I/O口，模拟量输入输出；3、如果Q1（t）是一斜坡信号，试问在这种情况下Q1与Q2能否保持原比值关系？4、试根据工程比值系数确定仪表比值系数。实验项目名称：题目五 锅炉内胆静（动）态水温定值控制系统实验项目性质：综合性所属课程名称：过程控制系统、组态软件技术、PLC与电器控技术实验计划学时：1周一实验目的使学生针对典型的工业控制对象，实现锅炉内胆静（动）态水温定值控制。锅炉内胆静（动）态水温定值控制系统设计包括系统的设备选型、控制器设计（智能控制仪表/PLC）和监控界面设计，使学生了解单回路温度控制系统的组成与工作原理，了解PID参数自整定的方法

14、及其参数整定方法，初步掌握工业控制系统的设计和实现方法，研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对温度系统的控制作用。 二、预习与参考自动控制原理、过程控制系统、MCGS、西门子200、300PLC编程。三实验要求和设计指标按照实验要求，综合运用所学理论知识，通过查阅手册和文献资料，完成锅炉内胆静（动）态水温定值控制系统的综合与设计，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。掌握自动控制系统的综合与设计方法，熟悉控制器的结构、类型及其校正作用。（1） 根据选定的典型系统类型、选择合适的控制器型号；（2） 确定控制系统控制算法以及实现方法；（3） 智能控制仪表控制设定；或者西门子PLC程序设计；

15、（4） MCGS监控界面。四.实验（设计）仪器设备和材料清单实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个；SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。五调试及结果测试根据题目指标，实验教师对每个指标进行现场验收。六.考核形式实验完成后，交实验报告一份，包括计算与系统设计说明。实验考核方法：随堂考核试验操作能力；评分标准：含各项目成绩、参考平时成绩和实验报告成绩，分为优、良、中、及格、不及格五级打分。七.实验报告要求每位同学根据自己的实验数据和结果，根据给定的格式，独立完成实验报告。八思考题1智能控制仪表PID控制设定；西门子PLC PID控制实现方法；2P，PI，PID调节器的作用，及其对动态与稳态的协调控制；3在温度控制系统中，为什么用PD和PID控制，系统的性能并不比用PI控制时有明显地改善？4为什么内胆动态水的温度控制比静态水时的温度控制更容