自動化儀表與過程控制實驗指導書.doc

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1、自動化儀表與過程控制實驗指導書電氣自動化實驗中心２００９年３月實驗一.DDZ-III型電動溫度變送器的調(diào)校一.實驗目的：1、了解DDZ-III型溫度變送器（DBW-5500A）的結(jié)構(gòu)接線情況，熟悉其使用方法，進一步理解其工作原理。2、學會DBW-5500A熱電阻溫度變送器的零位與量程的調(diào)整,以及精度校驗方法。二.實驗設備：1、DBW-5500A型溫度變送器一臺2、ZX-21型旋轉(zhuǎn)式電阻箱一臺3、0.5級電流表一臺4、連接導線若干根5、螺絲刀一把三.實驗接線：24V按下圖方法進行接線,并將電阻箱阻值調(diào)整在100Ω,電流表量程接0-20mA檔。①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩

2、②③mA24VmA①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩①②③四.實驗內(nèi)容：1、零點與量程的調(diào)整：根據(jù)儀表的溫度測量范圍，調(diào)整電阻箱，加入溫度下限值所對應的電阻值，觀察輸出電流表的讀數(shù)。調(diào)整零點電位器，使變送器輸出信號為4mA。再調(diào)節(jié)電阻箱，加入溫度上限值所對應的電阻值，調(diào)整量程電位器，使變送器輸出信號為20mA。并且反復多次調(diào)整，直到“零點”、“滿量程”都符合要求為止。2、線性測試：按表正行程法次序依次逐漸增加阻值，同時記錄相應的輸出電流，以完成正行程測試。然后，按下表反行程法次序依次逐漸減少阻值，同時記錄相應的輸出電流，以完成反行程的測試。結(jié)果如下：溫度OC01020304

3、05060708090100輸入值R（Ω）100138.5正行程Ia（mA）反行程Ia（mA）五.作圖:實驗二　電動調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)校正一、實驗目的1）、通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理。2）、研究系統(tǒng)分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)器時的階躍響應。3）、研究系統(tǒng)分別用P、PI和PID調(diào)節(jié)器時的抗擾動作用。4）、定性地分析P、PI和PID調(diào)節(jié)器的參數(shù)變化對系統(tǒng)性能的影響。二、實驗裝置1）、TKGK-1型過程控制實驗裝置：PID調(diào)節(jié)器GK-04、變頻器GK-07-22）、計算機及監(jiān)控軟件三、實驗原理1、單容水箱液位控制系統(tǒng)圖7-1、單容水箱液位控制系統(tǒng)

4、的方塊圖圖7-1為單容水箱液位控制系統(tǒng)。這是一個單回路反饋控制系統(tǒng)，它的控制任務是使水箱液位等于給定值所要求的高度；并減小或消除來自系統(tǒng)內(nèi)部或外部擾動的影響。單回路控制系統(tǒng)由于結(jié)構(gòu)簡單、投資省、操作方便、且能滿足一般生產(chǎn)過程的要求，故它在過程控制中得到廣泛地應用。當一個單回路系統(tǒng)設計安裝就緒之后，控制質(zhì)量的好壞與控制器參數(shù)的選擇有著很大的關系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會導致控制質(zhì)量變壞，甚至會使系統(tǒng)不能正常工作。因此，當一個單回路系統(tǒng)組成以后，如何整定好控制器的參數(shù)是一個很重要的實際問題。一個控制系統(tǒng)設計好以后，

5、系統(tǒng)的投運和參數(shù)整定是十分重要的工作。圖7-2單容液位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)由原來的手動操作切換到自動操作時，必須為無擾動，這就要求調(diào)節(jié)器的輸出量能及時地跟蹤手動的輸出值，并且在切換時應使測量值與給定值無偏差存在。一般言之，具有比例（P）調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度δ的大小不僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關。比例積分（PI）調(diào)節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù)δ，Ti選擇合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例積分微分（PID）調(diào)節(jié)器是在PI調(diào)節(jié)器的基礎上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系統(tǒng)的動態(tài)

6、性能（快速性、穩(wěn)定性等）。在單位階躍作用下，P、PI、PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的階躍響應分別如圖7-3中的曲線①、②、③所示。圖7-3、P、PI和PID調(diào)節(jié)的階躍響應曲線四、實驗內(nèi)容與步驟1、比例（P）調(diào)節(jié)器控制1）、按圖7-1所示，將系統(tǒng)接成單回路反饋系統(tǒng)（接線參照實驗一）。其中被控對象是上水箱，被控制量是該水箱的液位高度h1。2）、啟動工藝流程并開啟相關的儀器，調(diào)整傳感器輸出的零點與增益。3）、在老師的指導下，接通單片機控制屏，并啟動計算機監(jiān)控系統(tǒng)，為記錄過渡過程曲線作好準備。4）、在開環(huán)狀態(tài)下，利用調(diào)節(jié)器的手動操作開關把被控制量“手動”調(diào)到等于給定值（一般把液位高

7、度控制在水箱高度的50%點處）。5）、觀察計算機顯示屏上的曲線，待被調(diào)參數(shù)基本達到給定值后，即可將調(diào)節(jié)器切換到純比例自動工作狀態(tài)（積分時間常數(shù)設置于最大，積分、微分作用的開關都處于“關”的位置，比例度設置于某一中間值，“正-反”開關拔到“反”的位置，調(diào)節(jié)器的“手動”開關撥到“自動”位置），讓系統(tǒng)投入閉環(huán)運行。6）、待系統(tǒng)穩(wěn)定后，對系統(tǒng)加擾動信號（在純比例的基礎上加擾動，一般可通過改變設定值實現(xiàn)）。記錄曲線在經(jīng)過幾次波動穩(wěn)定下來后，系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差，并記錄余差大小。7）、減小δ，重復步驟6，觀察過渡過程曲線，并記錄余差大小。8）、增大δ，重復步驟6，觀察過渡過程曲

8、線，并記錄余差大小。9）、選擇合適的δ