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自动化仪表与过程控制实验指导书.
自动化仪表与过程控制实验指导书
电气自动化实验中心
2009年3月
实验一. DDZ-III型电动温度变送器的调校
实验目的:
了解DDZ-III型温度变送器(DBW-5500A)的结构接线情况,熟悉其使用 方法,进一步理解其工作原理。
学会DBW-5500A热电阻温度变送器的零位与量程的调整,以及精度校验方法。
实验设备:
1、DBW-5500A型温度变送器一台
2、ZX-21型旋转式电阻箱一台
3、0.5级电流表一台
4、连接导线若干根
5、螺丝刀一把
实验接线:
按下图方法进行接线,并将电阻箱阻值调整在100Ω,电流表量程接0-20mA档。
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ② ③
实验内容:
1、 零点与量程的调整:根据仪表的温度测量范围,调整电阻箱,加入温度下限值所对应的电阻值,观察输出电流表的读数。调整零点电位器,使变送器输出信号为4mA。再调节电阻箱,加入温度上限值所对应的电阻值,调整量程电位器,使变送器输出信号为20mA。并且反复多次调整,直到“零点”、“满量程”都符合要求为止。
2、线性测试:按表正行程法次序依次逐渐增加阻值,同时记录相应的输出电流,以完成正行程测试。然后,按下表反行程法次序依次逐渐减少阻值,同时记录相应的输出电流,以完成反行程的测试。结果如下:
温度OC 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 输入值R(Ω) 100 138.5 正行程Ia(mA) 反行程Ia(mA)
作图:
实验二 电动调节器的PID参数校正
一、实验目的
1)、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。
2)、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。
3)、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗扰动作用。
4)、定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。
二、实验装置
1)、TKGK-1型过程控制实验装置:
PID调节器GK-04、变频器GK-07-2
2)、计算机及监控软件
三、实验原理
1、单容水箱液位控制系统
图7-1、单容水箱液位控制系统的方块图
图7-1为单容水箱液位控制系统。这是一个单回路反馈控制系统,它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度;并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求,故它在过程控制中得到广泛地应用。
当一个单回路系统设计安装就绪之后,控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。合适的控制参数,可以带来满意的控制效果。反之,控制器参数选择得不合适,则会导致控制质量变坏,甚至会使系统不能正常工作。因此,当一个单回路系统组成以后,如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后,系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 图7-2单容液位控制系统结构图
系统由原来的手动操作切换到自动操作时,必须为无扰动,这就要求调节器的输出量能及时地跟踪手动的输出值,并且在切换时应使测量值与给定值无偏差存在。
一般言之,具有比例(P)调节器的系统是一个有差系统,比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小,而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分(PI)调节器,由于积分的作用,不仅能实现系统无余差,而且只要参数δ,Ti选择合理,也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分(PID)调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用,从而使系统既无余差存在,又能改善系统的动态性能(快速性、稳定性等)。在单位阶跃作用下,P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图7-3中的曲线①、②、③所示。
图7-3、P、PI和PID调节的阶跃响应曲线
实验内容与步骤
1、比例(P)调节器控制
1)、按图7-1所示,将系统接成单回路反馈系统(接线参照实验一)。其中被控对象是上水箱,被控制量是该水箱的液位高度h1。
2)、启动工艺流程并开启相关的仪器,调整传感器输出的零点与增益。
3)、在老师的指导下,接通单片机控制屏,并启动计算机监控系统,为记录过渡过程曲线作好准备。
4)、在开环状态下,利用调节器的手动操作开关把被控制量“手动”调到等于给定值(一般把液位高度控制在水箱高度的50%点处)。
5)、观察计算机显
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