过程控制综合实验

1、过程控制综合实验姓名： 学号： 班级： 同组人： 指导老师： 王 军 目录实验一： 调功器的电路研究实验二、 数-模转换实验实验三、 模-数转换实验实验四、 铂电阻温度变送器的调整实验实验五 锅炉内胆温度特性测实实验实验六 温度PID连续控制第一节：调功器的电路研究一、实验目的：1、 确调功器在过程控制系统中的作用，了解模拟、数字两种调功器的特点。2、 熟悉由kCOS集成的电路组成的模拟调功器的工作原理，并对其波形作全面观察与分析。3、 熟悉 数字调功器的工作原理，并对其波形作全面观察与分析。4、 熟悉 由双向可控硅组成的数字调功器的工作原理，并对其波形作、分析其触发方式。二、实验仪器设备：、

2、 双踪示波器一台。、 过程控制实验箱、 加热器（电热杯三、实验电路原理与接线图：实验电路图原理说明见本节附录一和附录二。数字式调功器电路图见附图。模拟调功器电路图见附图。实验接线见图图1调功器实验实验接线图四、实验内容与步骤：一、 模拟调功器实验内容与步骤：、 按图1接线检查，并设置面板开关位置：失交开关：置交开侧脉冲开关：置1同步开关：置1V1开关：置向上位置V2开关：置向上位置检查无误后打开电源开关，接通220V交流电源、用示波器观察并记录下列各点波形。1) 同步电压UT2) 锯齿波电压Uj3) 脉冲电压 Up、 触发脉冲参数测量：1) 触发脉冲宽度测量：调解“脉宽”电位器，用示波器观察输

3、出脉冲的宽度变化，记录脉冲的宽度变化的范围。2) 触发脉冲幅值测量：用示波器观察输出脉冲幅值并记录。3) 触发脉冲移相范围测量： 首先调节电位器RP2使控制电压UK为最小值，然后调节RP和斜率电位器使脉冲移到后（最大）。在此情况下，改变RP2使UK由最小值增至最大值，观察记录触发脉冲移相范围。注意：测量触发脉冲移相范围时要以UT或Uj为参考、 观察主回路电压波形改变UK，用示波器观察主回路电压（加热器两端电压）波形的变化情况。记录、和度时主回路电压波形。、 观察失交保护现象、 将失交开关打到上方位置，调RP2、RP两电位器为最大值（控制电压UK为最大值），观察触发脉冲应位于处，然后将失交开关打

4、到下方观察触发脉冲是否消失。分析失交保护的作用与原理。二、 数字式调功器的实验内容与步骤：、 将“手动自动”开关置手动位置，“数字模拟” 开关置数字位置，用示波器观察并记录下列各点波形：画出数字式调功器点波形，说明其工作原理。A) 同步电压波形B) UT正半周脉冲波形C) UT负半周脉冲波形D) 同步脉冲波形、 调节“调宽”，“调宽”电位器、测定UT正半周脉冲波形、UT负半周脉冲波形并记录输出电压幅值及脉冲宽度的变化范围。之后将脉冲宽度定为度左右。、 测实输出同步脉冲波形。、 由拨码开关设定几组数，测量并记录输出电压（加热器两端电压）波形，验证通断率随设定之变化的情况。注意：绘制各电压波形时要

5、注意各电压波形的相位关系。第二节、数-模转换实验二、 实验目的：1. 验证8路12位D/A转换板的工作状态，调通系统的后向通道。2. 熟悉研华PCL-818数据采集卡及8115接线端子板数模转换接口的使用和工作原理。3. 掌握用VB编程语言编写数模转换程序。三、 实验仪器设备：1. 工业控制机一台2. 过程控制实验箱3. 加热器4. PCL-818数据采集卡及8115接线端子板一套四、 实验电路原理与接线图: （见图11-2.1） 图二五、 实验内容与步骤：、 按图2接线，设定调功器为模拟调功器方式，（见实验一开关设置，其中脉冲开关和同步开关均置），检查无误后，接通个部分电源。、 （将预习时编

6、制好VB的数模转换程序输入工控机然后进行编译）。运行过程控制实验软件，在主界面下打开模式转换菜单，运行数模转换程序。、 在数模转换对话框中用键盘分别输入数字量0，216，512，1024，2048，2560，3072，3586，4095，用万用表测D/A输出端，分别读出万用表显示的对应的模拟量，分析D/A转换的线性关系。数字量0216512102420482560307235864095模拟量、 在数模转换对话框中用键盘分别输入数字量0，216，512，1024，2048，2560，3072，3586，4095，测定并记录加热器两端对应的电压输出波形。数字量021651210242048256

7、0307235864095加热器端电压（V）对D/A转换的线性关系进行分析。第三节、模-数转换实验一、 实验目的：、 验证12位A/D转换板的工作状态，调通系统的后向通道。、 熟悉研华PCL-818数据采集卡及8115接线端子板模数转换接口的使用和工作原理。二、 实验仪器设备：、 工业控制机一台、 控制实验箱、 加热器、 PCL-818数据采集卡及8115接线端子板一套三、 实验电路原理与接线图:（见图11-3.1）图11-3.1四、 实验内容与步骤：、 （信号源为双路直流稳压电源，调整电源的输出为0-5v）按图3接线，检查无误后，接通个部分电源。、 运行过程控制实验软件，在主界面下打开模式转

8、换菜单，运行模数转换程序。、 选择好输入的路号（先选第一路），将信号源调为4.5v，在对话框中，单击“确定”按钮，在第一路采样值后的输出框中显示该路的数字量。记录数值，并单击“结束转换”按钮，完成一次模数转换。依此，操作二十次，分别记录数字量的最大数值和最小数值，分析数字滤波的必要性。、 将信号源分别调为3.7v，3v，2.3v，1.5v，0.7v，重复第步的操作，并记录相应的数值。进行线性分析。信号源电压（V）4.53.732.31.50.70最大值最小值针对实验数据分析数字滤波的必要性和该板卡的模数转换线性性能。第四节、铂电阻温度变送器的调整实验一. 实验目的1. 学会温度变送器的调整方法

9、。2. 分析三线制的优点。3. 熟悉铂电阻短线报警的工作原理。二. 实验设备1. 温度变送器2. 万用表一块三. 实验电路原理与接线图温度变送器原理图见本节附图11-4-1。温度变送器原理见附录本节附录一实验接线见图11-4.1。图11-4.1四. 实验内容与步骤1. 按图四接线。2. 开关设置：3. 零点调整：调多圈电位器使电阻输出电阻值为100（对应Pt100铂电阻0阻值），接通RP连线，接通变送器电源，调节调零电位器，使输出OUT为0V。4. 满度调整：取下RP连线，调节多圈电位器使其电阻值为139（对应Pt100铂电阻100阻值），接通RP连线，调节满度电位器，使输出OUT为5V。5.

10、 线性度测实：将多圈电位器分别调为107.8，115.6，123.4，131.2，分别测量对应的输出电压，连同两个端点值（100，139）一起，作输入输出特性曲线求线性度。多圈电位器电阻值（）100107.8115.6123.4131.2139输出电压（V）图11-4.2图11-4.3五. 实验报告内容1. 分析铂电阻温度变送器零点调整和满度调整的作用和调整工作原理，在调整过程中注意的各项。2. 画出铂电阻三线制接法和两线制接法的电路原理图，简单分析三线制接法的优点。用实验结果说明铂电阻三线制接法和两线制接法的特点。3. 跟据电路原理图分析断线报警报警保护的工作原理。第五节 锅炉内胆温度特性测

11、实实验一、实验目的1、测定被控对象的飞升曲线，从而求出其数学模型。2、调实和了解系统的结构和前向通道二、实验设备与仪器1、PCS过程控制实验装置（其中使用：加热器、DDC控制单元、Pt100及变送器等）2、计算机一台三、实验原理：见附录一、对象参数的求取四、实验步骤：1、了解实验装置中的对象，流程图如下图11-5.1所示。增压泵计算机调压模块 内胆冷却层Pt100加热环V91V71V10储水箱锅炉内胆温度特性测实实验流程图（图11-5.1）2、按附图锅炉内胆温度特性测实实验接线图（图11-5.2）接好实验导线和通讯线。模拟量输出通道要串入直流电流表。图11-5.23、将控制台背面右侧的通讯口（

12、在电源插座旁）与上位机连接。 4、内胆进冷却水方法：打开水泵，关断电动阀电源，用手轮操作电动阀一定开度，将手动阀门V7、1V10、V9打开，其余阀门全部关闭，直至内胆水满溢出，打开1V1，关小V7在合适的开度。5、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开直流电压和DDC控制单元电源。6、在控制板上打开水泵1、加热器。7、在信号板上打开温度输入信号、内胆温度输出信号。8、 打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。9、选择特性实验的锅炉内胆温度特性实验。10、选择手动控制方式。11、设置手动输出值，使系统在小电流状态下达到平衡，记下手动输出的百分

13、比。12、增大手动输出值，使系统在输出电流变大后重新达到平衡状态，记下手动输出的百分比。13、将手动输出值设置回小电流给定状态，观察计算机上的实时曲线和历史曲线，直至达到新的平衡为止。14、再将手动输出值设置回大电流输出状态，观察计算机上的实时曲线和历史曲线，直至达到新的平衡为止。 15、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。阶跃响应曲线数据处理记录表 参数值测量情况 温度1 温度2 K1 T1 1 K2 T22 正向输入 反向输入 平均值按常规内容编写实验报告，并根据K、T、平均值写出广义的传递函数。第六节 温度PID连续控制一、实验目的1、了解温度控制系统

14、构成2、学习控制原理及仪表应用3、改变控制参数使被控量达到预期的控制指标，通过参数的估计和调整，学会过程控制系统的参数调实方法。4、控制要求：超调量20%，调节时间Ts3T，余差5%。二、实验设备及资料1、 PCS过程控制实验装置（其中使用：加热器、DDC控制单元、Pt100及变送器等）三、 实验系统流程图增压泵计算机调压模块 内胆冷却层Pt100加热环1V7V91V10储水箱四、实验原理本实验采用计算机控制,将加热器水的温度控制在设定温度。根据加热器温度变送输出给计算机，计算机根据PID运算，然后控制输出信号。通过调压模块，调整电加热器的功率，使的加热器里水的温度控制在设定的温度。也可控制加

15、热器外层冷却水的流量（温度），控制热水器里的温度。温度控制原理方块图：如图11-6.1过零触发调压模块电加热棒调节器Pt100温度变送器器设定值测量值TY38025XP-220模块T（温度）e五、实验步骤1、按附图锅炉内胆温度控制实验接线图接好实验导线和通讯线将控制台背面右侧的通讯口（在电源插座旁）与上位机连接。 3、将手动阀门1V7（保持实验八1V7开度）、1V10、V9、1V1打开，其余阀门全部关闭。4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开DDC控制单元电源。5、在控制板上打开水泵1、加热器。6、在信号板上打开温度输入信号、内胆温度输出信号。7、 打开计算机上的 MCGS运行环境，选择系统管理菜单中的用户登录，