過程控制綜合實(shí)驗(yàn)

1、過程控制綜合實(shí)驗(yàn)姓名： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)： 同組人： 指導(dǎo)老師： 王 軍 目錄實(shí)驗(yàn)一： 調(diào)功器的電路研究實(shí)驗(yàn)二、 數(shù)-模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三、 模-數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四、 鉑電阻溫度變送器的調(diào)整實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五 鍋爐內(nèi)膽溫度特性測(cè)實(shí)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)六 溫度PID連續(xù)控制第一節(jié)：調(diào)功器的電路研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、 確調(diào)功器在過程控制系統(tǒng)中的作用，了解模擬、數(shù)字兩種調(diào)功器的特點(diǎn)。2、 熟悉由kCOS集成的電路組成的模擬調(diào)功器的工作原理，并對(duì)其波形作全面觀察與分析。3、 熟悉 數(shù)字調(diào)功器的工作原理，并對(duì)其波形作全面觀察與分析。4、 熟悉 由雙向可控硅組成的數(shù)字調(diào)功器的工作原理，并對(duì)其波形作、分析其觸發(fā)方式。二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：、

2、 雙蹤示波器一臺(tái)。、 過程控制實(shí)驗(yàn)箱、 加熱器（電熱杯三、實(shí)驗(yàn)電路原理與接線圖：實(shí)驗(yàn)電路圖原理說明見本節(jié)附錄一和附錄二。數(shù)字式調(diào)功器電路圖見附圖。模擬調(diào)功器電路圖見附圖。實(shí)驗(yàn)接線見圖圖1調(diào)功器實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)接線圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：一、 模擬調(diào)功器實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：、 按圖1接線檢查，并設(shè)置面板開關(guān)位置：失交開關(guān)：置交開側(cè)脈沖開關(guān)：置1同步開關(guān)：置1V1開關(guān)：置向上位置V2開關(guān)：置向上位置檢查無誤后打開電源開關(guān)，接通220V交流電源、用示波器觀察并記錄下列各點(diǎn)波形。1) 同步電壓UT2) 鋸齒波電壓Uj3) 脈沖電壓 Up、 觸發(fā)脈沖參數(shù)測(cè)量：1) 觸發(fā)脈沖寬度測(cè)量：調(diào)解“脈寬”電位器，用示波器觀察輸

3、出脈沖的寬度變化，記錄脈沖的寬度變化的范圍。2) 觸發(fā)脈沖幅值測(cè)量：用示波器觀察輸出脈沖幅值并記錄。3) 觸發(fā)脈沖移相范圍測(cè)量： 首先調(diào)節(jié)電位器RP2使控制電壓UK為最小值，然后調(diào)節(jié)RP和斜率電位器使脈沖移到后（最大）。在此情況下，改變RP2使UK由最小值增至最大值，觀察記錄觸發(fā)脈沖移相范圍。注意：測(cè)量觸發(fā)脈沖移相范圍時(shí)要以UT或Uj為參考、 觀察主回路電壓波形改變UK，用示波器觀察主回路電壓（加熱器兩端電壓）波形的變化情況。記錄、和度時(shí)主回路電壓波形。、 觀察失交保護(hù)現(xiàn)象、 將失交開關(guān)打到上方位置，調(diào)RP2、RP兩電位器為最大值（控制電壓UK為最大值），觀察觸發(fā)脈沖應(yīng)位于處，然后將失交開關(guān)打

4、到下方觀察觸發(fā)脈沖是否消失。分析失交保護(hù)的作用與原理。二、 數(shù)字式調(diào)功器的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：、 將“手動(dòng)自動(dòng)”開關(guān)置手動(dòng)位置，“數(shù)字模擬” 開關(guān)置數(shù)字位置，用示波器觀察并記錄下列各點(diǎn)波形：畫出數(shù)字式調(diào)功器點(diǎn)波形，說明其工作原理。A) 同步電壓波形B) UT正半周脈沖波形C) UT負(fù)半周脈沖波形D) 同步脈沖波形、 調(diào)節(jié)“調(diào)寬”，“調(diào)寬”電位器、測(cè)定UT正半周脈沖波形、UT負(fù)半周脈沖波形并記錄輸出電壓幅值及脈沖寬度的變化范圍。之后將脈沖寬度定為度左右。、 測(cè)實(shí)輸出同步脈沖波形。、 由撥碼開關(guān)設(shè)定幾組數(shù)，測(cè)量并記錄輸出電壓（加熱器兩端電壓）波形，驗(yàn)證通斷率隨設(shè)定之變化的情況。注意：繪制各電壓波形時(shí)要

5、注意各電壓波形的相位關(guān)系。第二節(jié)、數(shù)-模轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)二、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 驗(yàn)證8路12位D/A轉(zhuǎn)換板的工作狀態(tài)，調(diào)通系統(tǒng)的后向通道。2. 熟悉研華PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板數(shù)模轉(zhuǎn)換接口的使用和工作原理。3. 掌握用VB編程語言編寫數(shù)模轉(zhuǎn)換程序。三、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：1. 工業(yè)控制機(jī)一臺(tái)2. 過程控制實(shí)驗(yàn)箱3. 加熱器4. PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板一套四、 實(shí)驗(yàn)電路原理與接線圖: （見圖11-2.1） 圖二五、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：、 按圖2接線，設(shè)定調(diào)功器為模擬調(diào)功器方式，（見實(shí)驗(yàn)一開關(guān)設(shè)置，其中脈沖開關(guān)和同步開關(guān)均置），檢查無誤后，接通個(gè)部分電源。、 （將預(yù)習(xí)時(shí)編

6、制好VB的數(shù)模轉(zhuǎn)換程序輸入工控機(jī)然后進(jìn)行編譯）。運(yùn)行過程控制實(shí)驗(yàn)軟件，在主界面下打開模式轉(zhuǎn)換菜單，運(yùn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換程序。、 在數(shù)模轉(zhuǎn)換對(duì)話框中用鍵盤分別輸入數(shù)字量0，216，512，1024，2048，2560，3072，3586，4095，用萬用表測(cè)D/A輸出端，分別讀出萬用表顯示的對(duì)應(yīng)的模擬量，分析D/A轉(zhuǎn)換的線性關(guān)系。數(shù)字量0216512102420482560307235864095模擬量、 在數(shù)模轉(zhuǎn)換對(duì)話框中用鍵盤分別輸入數(shù)字量0，216，512，1024，2048，2560，3072，3586，4095，測(cè)定并記錄加熱器兩端對(duì)應(yīng)的電壓輸出波形。數(shù)字量021651210242048256

7、0307235864095加熱器端電壓（V）對(duì)D/A轉(zhuǎn)換的線性關(guān)系進(jìn)行分析。第三節(jié)、模-數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模骸?驗(yàn)證12位A/D轉(zhuǎn)換板的工作狀態(tài)，調(diào)通系統(tǒng)的后向通道。、 熟悉研華PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板模數(shù)轉(zhuǎn)換接口的使用和工作原理。二、 實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備：、 工業(yè)控制機(jī)一臺(tái)、 控制實(shí)驗(yàn)箱、 加熱器、 PCL-818數(shù)據(jù)采集卡及8115接線端子板一套三、 實(shí)驗(yàn)電路原理與接線圖:（見圖11-3.1）圖11-3.1四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟：、 （信號(hào)源為雙路直流穩(wěn)壓電源，調(diào)整電源的輸出為0-5v）按圖3接線，檢查無誤后，接通個(gè)部分電源。、 運(yùn)行過程控制實(shí)驗(yàn)軟件，在主界面下打開模式轉(zhuǎn)

8、換菜單，運(yùn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換程序。、 選擇好輸入的路號(hào)（先選第一路），將信號(hào)源調(diào)為4.5v，在對(duì)話框中，單擊“確定”按鈕，在第一路采樣值后的輸出框中顯示該路的數(shù)字量。記錄數(shù)值，并單擊“結(jié)束轉(zhuǎn)換”按鈕，完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換。依此，操作二十次，分別記錄數(shù)字量的最大數(shù)值和最小數(shù)值，分析數(shù)字濾波的必要性。、 將信號(hào)源分別調(diào)為3.7v，3v，2.3v，1.5v，0.7v，重復(fù)第步的操作，并記錄相應(yīng)的數(shù)值。進(jìn)行線性分析。信號(hào)源電壓（V）4.53.732.31.50.70最大值最小值針對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析數(shù)字濾波的必要性和該板卡的模數(shù)轉(zhuǎn)換線性性能。第四節(jié)、鉑電阻溫度變送器的調(diào)整實(shí)驗(yàn)一. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)溫度變送器的調(diào)整方法

9、。2. 分析三線制的優(yōu)點(diǎn)。3. 熟悉鉑電阻短線報(bào)警的工作原理。二. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 溫度變送器2. 萬用表一塊三. 實(shí)驗(yàn)電路原理與接線圖溫度變送器原理圖見本節(jié)附圖11-4-1。溫度變送器原理見附錄本節(jié)附錄一實(shí)驗(yàn)接線見圖11-4.1。圖11-4.1四. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 按圖四接線。2. 開關(guān)設(shè)置：3. 零點(diǎn)調(diào)整：調(diào)多圈電位器使電阻輸出電阻值為100（對(duì)應(yīng)Pt100鉑電阻0阻值），接通RP連線，接通變送器電源，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出OUT為0V。4. 滿度調(diào)整：取下RP連線，調(diào)節(jié)多圈電位器使其電阻值為139（對(duì)應(yīng)Pt100鉑電阻100阻值），接通RP連線，調(diào)節(jié)滿度電位器，使輸出OUT為5V。5.

10、 線性度測(cè)實(shí)：將多圈電位器分別調(diào)為107.8，115.6，123.4，131.2，分別測(cè)量對(duì)應(yīng)的輸出電壓，連同兩個(gè)端點(diǎn)值（100，139）一起，作輸入輸出特性曲線求線性度。多圈電位器電阻值（）100107.8115.6123.4131.2139輸出電壓（V）圖11-4.2圖11-4.3五. 實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容1. 分析鉑電阻溫度變送器零點(diǎn)調(diào)整和滿度調(diào)整的作用和調(diào)整工作原理，在調(diào)整過程中注意的各項(xiàng)。2. 畫出鉑電阻三線制接法和兩線制接法的電路原理圖，簡(jiǎn)單分析三線制接法的優(yōu)點(diǎn)。用實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明鉑電阻三線制接法和兩線制接法的特點(diǎn)。3. 跟據(jù)電路原理圖分析斷線報(bào)警報(bào)警保護(hù)的工作原理。第五節(jié) 鍋爐內(nèi)膽溫度特性測(cè)

11、實(shí)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、測(cè)定被控對(duì)象的飛升曲線，從而求出其數(shù)學(xué)模型。2、調(diào)實(shí)和了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和前向通道二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1、PCS過程控制實(shí)驗(yàn)裝置（其中使用：加熱器、DDC控制單元、Pt100及變送器等）2、計(jì)算機(jī)一臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理：見附錄一、對(duì)象參數(shù)的求取四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、了解實(shí)驗(yàn)裝置中的對(duì)象，流程圖如下圖11-5.1所示。增壓泵計(jì)算機(jī)調(diào)壓模塊 內(nèi)膽冷卻層Pt100加熱環(huán)V91V71V10儲(chǔ)水箱鍋爐內(nèi)膽溫度特性測(cè)實(shí)實(shí)驗(yàn)流程圖（圖11-5.1）2、按附圖鍋爐內(nèi)膽溫度特性測(cè)實(shí)實(shí)驗(yàn)接線圖（圖11-5.2）接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和通訊線。模擬量輸出通道要串入直流電流表。圖11-5.23、將控制臺(tái)背面右側(cè)的通訊口（

12、在電源插座旁）與上位機(jī)連接。 4、內(nèi)膽進(jìn)冷卻水方法：打開水泵，關(guān)斷電動(dòng)閥電源，用手輪操作電動(dòng)閥一定開度，將手動(dòng)閥門V7、1V10、V9打開，其余閥門全部關(guān)閉，直至內(nèi)膽水滿溢出，打開1V1，關(guān)小V7在合適的開度。5、先打開實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)電源，然后打開控制臺(tái)上的總電源，再打開直流電壓和DDC控制單元電源。6、在控制板上打開水泵1、加熱器。7、在信號(hào)板上打開溫度輸入信號(hào)、內(nèi)膽溫度輸出信號(hào)。8、 打開計(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、選擇特性實(shí)驗(yàn)的鍋爐內(nèi)膽溫度特性實(shí)驗(yàn)。10、選擇手動(dòng)控制方式。11、設(shè)置手動(dòng)輸出值，使系統(tǒng)在小電流狀態(tài)下達(dá)到平衡，記下手動(dòng)輸出的百分

13、比。12、增大手動(dòng)輸出值，使系統(tǒng)在輸出電流變大后重新達(dá)到平衡狀態(tài)，記下手動(dòng)輸出的百分比。13、將手動(dòng)輸出值設(shè)置回小電流給定狀態(tài)，觀察計(jì)算機(jī)上的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。14、再將手動(dòng)輸出值設(shè)置回大電流輸出狀態(tài)，觀察計(jì)算機(jī)上的實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。 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 溫度1 溫度2 K1 T1 1 K2 T22 正向輸入 反向輸入 平均值按常規(guī)內(nèi)容編寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，并根據(jù)K、T、平均值寫出廣義的傳遞函數(shù)。第六節(jié) 溫度PID連續(xù)控制一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解溫度控制系統(tǒng)

14、構(gòu)成2、學(xué)習(xí)控制原理及儀表應(yīng)用3、改變控制參數(shù)使被控量達(dá)到預(yù)期的控制指標(biāo)，通過參數(shù)的估計(jì)和調(diào)整，學(xué)會(huì)過程控制系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)實(shí)方法。4、控制要求：超調(diào)量20%，調(diào)節(jié)時(shí)間Ts3T，余差5%。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及資料1、 PCS過程控制實(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，然后控制輸出信號(hào)。通過調(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

15、熱器外層冷卻水的流量（溫度），控制熱水器里的溫度。溫度控制原理方塊圖：如圖11-6.1過零觸發(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TY38025XP-220模塊T（溫度）e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1V7（保持實(shí)驗(yàn)八1V7開度）、1V10、V9、1V1打開，其余閥門全部關(guān)閉。4、先打開實(shí)驗(yàn)對(duì)象的系統(tǒng)電源，然后打開控制臺(tái)上的總電源，再打開DDC控制單元電源。5、在控制板上打開水泵1、加熱器。6、在信號(hào)板上打開溫度輸入信號(hào)、內(nèi)膽溫度輸出信號(hào)。7、 打開計(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，