控制工程实验指导书1.docVIP

控制工程 实验指导书 周 志 2006年9月 概 述 自本世纪30年代以来，自动化技术获得了惊人的成就，已在工业和国民经济各行各业起着关键的作用。自动化水平已成衡量各行各业现代化水平的一个重要标志。 自动控制按输入量的变化规律分类，可分恒值控制系统（Fixed Set-Point Control System）、随动控制系统（Follow-Up Control System）、过程控制系统（Process Control System）。 过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自动化技术的重要组成部分。在现代化工业生产过程中，过程控制技术正在为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起着越来越大的作用。 学生通过该实验课程后，可掌握下列内容： 自动化仪表的初步使用。 变频器的基本工作原理和初步使用。 测定控制对象特性的方法。 单回路控制系统的参数整定。 复杂控制回路系统的参数整定。 控制参数对控制系统品质指标的影响。 控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力。 实验的基本程序： 明确实验任务； 提出实验方案； 画实验接线图； 进行实验操作，作好观测和记录； 整理实验数据，得出结论，撰写实验报告。 在进行本书中的综合实验时，上述程序应尽量让学生独立完成，教师给予必要的指导，以培养学生的实验能力。要做好各主题实验，就应做到：实验前有准备；实验中有条理；实验后有分析。 第一章 硬件设备的介绍 PCT—I型过程控制实验装置是基于工业过程物理模拟对象，它集自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的多功能实验装置。系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识、单回路控制、串级控制、前馈控制、比值控制等多种控制形式。 第一节 水箱 实验装置由被控对象和控制回路两部分组成。其中被控对象包括：上位水箱、下位水箱、储水箱。上位水箱和下位水箱采用进口有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变化和记录实验结果。水箱容积高达80升，使实验效果更为理想。水箱结构独特，有三个槽，分别是工作槽、溢流槽、缓冲槽。当水箱进水时，水管的水先流进缓冲槽，当缓冲槽中注满水时，水流便漫过缓冲槽和工作槽当中的隔板并沿此隔板缓慢注入，这样水流对工作槽中的冲击力非常小，减少振荡，以便更精确的观察和记录实验结果。实验过程中水位失控时水流可以直接经过缓冲槽流进储水箱。储水箱是采用不锈钢板制成，有效提高实验装置的使用寿命。其容积180升，完全能满足上下水箱的实验的需要。储水箱上面有一个金属滤网，有效防止异物进入水箱堵塞管道。 第二节 温控圆筒、加热器、热电阻 本装置采用温控圆筒进行温度实验，此圆筒采用不锈钢精制而成，设计巧妙，圆筒周围有九个孔，六个小孔和三个大孔， 在给圆筒中的水加热时圆筒中的水蒸气可以通过三个大孔出去。六个小孔是为了给圆筒灌水用，当作温控实验时，将温控圆筒放入下水箱中，此时给下水箱加水，当下水箱中的水位超过温控圆筒上的六个小孔时，表示此时温控圆筒中水已加满。圆筒下面一个阀门，实验完毕可将圆筒中的水放掉，将圆筒拉出下水箱。 采用温控圆筒进行温控实验，只对圆筒中的水加温，做完温控实验后，用下水箱中的水冷却温控圆筒，因此可使温度的控制更加快速稳定。 检测水温的传感器是CU50，它的精度高，热补偿性好。 第三节 液位传感器、变送器 液位传感器用来对上位水箱和下位水箱的液位进行检测，采用工业用的DBYG扩散硅压力变送器，本变送器按标准的二线制传输，采用高品质、低功耗精密器件，稳定性、可靠性大大提高。可方便地与其它DDZ--ⅢX型仪表互换配置，并能直接替换进口同类仪表。校验的方法是通电预热15分钟后，分别在零压力和满程压力下检查输出电流值。在零压力下调整零电位器，使输出电流为4mA，在满量程压力下调整量程电位器，使输出电流为20mA。本传感器精度为0.5级，因为为二线制，故工作时需串24V直流电源。 第四节 电动调节阀 电动调节阀对控制回路流量进行调节。采用智能电动调节阀，具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化，可靠性高、操作方便，并可与计算机配套使用，组成最佳调节回路。执行机构直接接受4～２０mADC或1～５Ｖ控制信号，输出４～２０mADC的阀位信号，使用和校正非常方便。ZDS系列的阀门采用柔性弹簧连接，可预置阀门关断力，保证阀门的可靠关断，防止泄露。驱动电机采用高性能稀土磁性材料制造的同