过程控制专业实验指导书.docx

过程控制专业实验指导书 周秀英黄镇海 那文波 徐红伟编 审 中国计量学院机电工程分院 自动化教研室 ■ U. —1—冃IJ s 木实验指导书主要用于满足控制理论与控制工程学科口动化专业的《过程 控制专业实验》课程的实验教学要求。 过程控制是生产过程自动控制的简称，这是自动化技术的一个重要组成部 分。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 的或按一定周期与程序进行的生产过程中冇关物理量（温度、压力、流量及液 位四个参数）的自动调节控制。在现代工业生产过程中，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來越人的作用。 大家熟知，工程教育改革的原则体现为科学主导工程的训练方法，课程教 学必须与实践教学紧密结合起来，工程教育内容与实验内容必须与时俱进、充 分体现现代工业的现状和需要。而过程控制实验教学系统就是以工业现场工艺 设备为背景，以现行教材的教学内容为依据研发出的新一代的实验装置。它不 仅能满足木、专科工业口动化、口动控制等专业的相关课程实验教学的要求, 而且也适用于研究生对课题的研究与开发。例如，在这两套实验装置中增加了 如比值控制、解耦控制和Smith预估控制等复杂控制的内容。 木实验指导书共分两部分。第一部分是实验项目部分，叙述了实验的原理、 实验内容和要求等。第二部分是实验室现冇实验装置的介绍。通过对实验装置 各个仪表的原理、工作情况及软硕件的详细介绍，使学生对高级过程控制实验 装置有一个充分的认识，并能利用不同实验装置设计各种实验，同时也有益于 他们对工业生产现场控制系统的了解。 由于本实验指导书编写时间较为仓促，书中的缺点和错谋在所难免，敬请 广大师生批评指正。 编者 2004年6月 TOC \o 1-5 \h \z \o Current Document 实验一 过程控制系统组成认识实验 3 \o Current Document 实验二 被控对象特性测试实验 5 \o Current Document 实验三 单回路液位控制系统实验 9 \o Current Document 实验四 单回路温度控制系统实验 16 \o Current Document 实验五 单回路控制流量系统实验 19 \o Current Document 实验六 单回路控制系统质量研究 21 \o Current Document 实验七 串级控制系统的实验 24 \o Current Document 实验八 比值控制系统实验 30 \o Current Document 实验九 滞后控制系统实验 34 \o Current Document 实验十 前馈-反馈控制系统实验 36 \o Current Document 实验十一解耦控制系统实验 39 \o Current Document 实验十二 工控组态软件组态控制实验 43 \o Current Document 实验十三 输入通道与数据采集 47 实验十四 输出通道与信号驱动 49 \o Current Document 实验十五 数字式PID调节器控制算法仿真 50 附录1 PCS-2000B过程控制综合试验装置 52 附录2 TKGK-1型过程控制实验装置 63 附录3 THJ-3型高级过程控制对象系统控制柜 64 附录4 PCI—2003数据采集卡 70 实验一 过程控制系统组成认识实验 一、 实验目的 1、 增加对过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案组成及控制 系统连接实验； 2、 熟悉智能调节仪表、智能变送仪表等智能仪表的操作及参数设定； 3、 掌握传感器的校正（零点迁移与量程调整）。 二、 实验设备 TKGK-1过程控制实验装置 PCS-2000B过程控制综合实验装置 T町-3过程控制实验装置 PCS系统温度特性仪 三、 实验原理 过程控制是生产过程自动控制的简称,这是自动化技术的一个重要组成部 分。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 的或按一定周期与程序进行的生产过程中有关物理量（温度、压力、流量及液 位四个参数）的自动调节控制。在现代工业生产过程中，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。 （-）实验装置介绍 本实验过程控制系统设计本着工程化、参数化、现代化、开放性、综合性 人才的培养原则出发。实验对象采用当今工业现场常用的对象，如水箱、锅炉。 仪表采用具冇人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用 MCGS工控组态软件。对象系统还留有扩展连接口，扩展信号接口便于控制系 统