过程控制实验装置温度控制实验

一、实验目的
1．了解单回路温度定值控制系统的结构与组成。
2．研究不同控制器对温度系统的控制作用。
3. 掌握PID参数整定的方法。
二、实验设备
1．过程控制综合实验装置—PLC控制模块
2．计算机及MCGS组态软件—PLC200控制实验.MCG
3．实验专用线若干及网线一根。
三、实验原理
本实验采用PLC控制,将锅炉的水温控制在设定温度输入PLC，PLC根据PID运算，然后控制输出信号。通过调压模块，调整电加热器的功率，使得锅炉里水的温度控制在设定的温度。
锅炉内胆温度控制系统原理方块图如图所示。

锅炉温度控制系统原理图
四、实验步骤与内容
1．了解实验装置中的对象。
2．按要求接好实验导线和通讯线。
将PC与控制台右侧面的PLC通讯口“LAN”用网线连接。
在传感器信号输出区域，将温度信号TT用实验线连接到PLC控制模块的AI0信号输入端，正负一一对应。
   将PLC控制模块输出信号AO1连接到执行器控制信号输入区的加热器控制信号端口，AO2连接到变频器控制信号端口，正负一一对应。
3．将手动阀门2V3打开，将手动阀门2V1、2V2、V5关闭。
4．先打开控制台左侧的总电源开关，按“Start”按钮启动设备，再打开PLC控制单元电源。
5．在PC上运行工程“PLC200控制实验”。
6．选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
7．进入实验目录页面，选择 “锅炉内胆温度控制实验”。
8．在控制台面板上打开变频器电源开关，打开变频器启动开关，启动变频器。上位机界面设定阀门开度为100%。
9．观察锅炉水标，水位在水标的2/3以上，将手动关闭变频器启动开关。
10．在控制台面板上打开加热器开关。
11．调节器参数设置。
周期Ts=1   （参考值）
     设定值SV=30   （参考值）
比例参数Kc=20   （参考值）
     积分参数Ti=150  （参考值）
     微分参数Td=0    （参考值）
12.选择自动控制。
13、待温度稳定于给定值后，通过以下方式加干扰：突增（或突减）设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化。扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，温度稳定至新的设定值，记录此时的温度设定值。
14．分别适量改变调节仪的P及I参数，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。
15．分别用P、PD、PID三种控制规律，用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。
16．实验完成后，点击结束实验退出，关闭各个电源开关，拔出并整理实验线
五、实验报告要求
1．画出锅炉内胆温度控制系统的结构框图。
2．用实验方法整定PI控制器的参数，写出整定过程。
3．比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。

DB-CG27 过程控制实验装置

过程控制实验装置配置基本的水箱、管路、智能调节器、电磁泵等，利用不同工业液位测量传感器，组成多种液位检测系统，可提供的传感器包括有：应变式液位器等。通过实验熟悉的安装测试方法，应用特点，测量范围，安装条件，掌握精度分析方法。
过程控制实验装置具有多重安全保护，提供IEC标准信号及相关测试点供PLC接入进行编程实验。
装置技术条件
1）输入电源：二相三线AC220V±10％ 50Hz；
2）工作环境：温度-10℃- +40℃,相对湿度<85%(25℃) 海拔<4000m；
3）装机容量：<0.5kVA；
4）外形尺寸：750mm×650mm×1500mm；偏差为5%以内。

执行机构
	名称	单位	数量	备注	特点
1	小型增压泵加压直流无刷水泵	台	2	功率60瓦，量程780升/小时，调速功能：水泵外接0-5V 调速信号。

传感变送器
2	扩散硅压力（液位）变送器 YC800	只	2	扩散硅压力（液位）变送器：选用原装进口的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）0-5kpa。一个一体式压力变送器用来对水箱压力进行检测，其量程为0～5Kpa，输出信号为4-20mA DC，精度为0.5级。接液件材质为JIS SCS14A 哈氏合金C-276 JIS SUS316，带不锈钢隔离膜片，NEPSI隔爆许可：dⅡCT6 环境温度为-40-60℃ 电气接口为1/2NPT，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。
3	压力变送器 YC800	只	1	选用原装进口的扩散硅隔离探头。0.5级精度；输出信号：选4-20mADC（二线制）；量程：0-100kpa。接头及外壳材料：不锈钢（1Cri18Ni9Ti）。	不锈钢隔离膜片,适用范围广,高精度,高温定性,高可靠性,结构精巧安装方便,零点漂移小,它的价格是普通的传感器的两倍
4	涡轮流量计及流量变送器FMCLWGY-10	套	2	采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源。流量范围：0.2～1.2m³/h,精度±0.5％；输出: 4～20mA电流信号，分别用来测量两个管路的流量大小。	结构小巧精致,安装方便,精度高
5	温度传感器 PT100加上变送器	套	1	PT100传感器精度高，热补偿性较好，用于做标准校验用热电阻。变送器部分供电DC24V，输出4-20mA DC通信功能，用于测量加热模块内部的温度，是工业现场中常用的温度测量仪表。
6	实验用透明有机玻璃水箱	套	2	圆形，直径20cm。水箱设计要求：结构独特，由三个槽组成，分别为缓冲槽、工作槽和出水槽，进水时水管的水先流入缓冲槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。
7	储水箱	套	1	由10MM厚的亚克力有机玻璃制作，配不锈钢盖子，要求结构设计独特，加配不锈钢过滤网，拆洗方便。如果要清洗水箱内部的污垢可以把过滤网罩卸下来，以防杂物进入水泵和管道。水箱的上部和底部须装有不锈钢注水阀门和不锈钢排水阀门，方便实验用水的更换。
8	不锈钢支架	套	1	由3030mm的管子做成，支架尺寸为500500*700（mm）。整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，其中储水箱底部装有出水阀，当水箱需要更换水时，把出水阀打开将水直接排出。
9	加热温控实验箱	套	1	由加热铝锭、加热电阻、Pt100、温度变送器组成，降温装置全部由不锈钢管及配件制成，增加设备的使用寿命。管道及阀门由不锈钢管连接而成，所有的手动阀门均须采用优质球阀，避免管道系统生锈。
10	DDC计算机直接控制	套	1	1、模拟量输入模块分辨率：16位模拟输入范围：±150mV、±500mV、±1V、±5V、±10V、±20mA 通道数：6路差动/2路单端或8路差动采样频率10KHz 2、模拟量输入模块分辨率：14位模拟输入范围：0～20mA、4～20mA通道数：4路D/A通道需外配电源供电 3、网络控制软件：计算机控制技术现场总线，采用工业以太网IEEE802.3协议族，具有良好的开放性，共享总线网络结构，以能够相互共享资源的方式结合起来。计算机网络中的技术具有自治特点，他们以传输数据和控制为目的。一个工程师站，可以控制无限个操作员站，老师可以在任何地方对他进行监控和控制，用密码的形式来实现。
11	PLC控制	套	1	PLC-200SMART:SMARTPLCSR20AC/DC/RLY，继电器型,12输入/8输出，EM AM06，4入2出模拟量。	西门子PLC
12	智能仪表	套	1	具有人工智能调节算法，模糊PID及参数自整定功能；全球通用的85～246VAC范围开关电源供电；输出4-20mA电流；输入采用数字校正系统，内置常用热电偶和热电阻非线性校正表格，测量精确稳定；	厦门宇电

实验内容
过程控制调节装置特性实验
1. 水箱单容特性实验
2. 温度特性实验
3. 电动阀流量特性实验
4. 压力特性实验
过程控制系统实验-单回路控制系统实验
1、单容液位控制实验
2、流量控制实验
3、温度控制实验
4、压力控制实验
过程控制系统实验-串级控制系统实验
1、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验
2、上下水箱串级控制实验
过程控制系统实验-比值控制系统实验
1、单闭环比值流量控制实验
2、随动流量比值控制实验
过程控制系统实验-前馈反馈控制系统实验
1、单容液位前馈反馈控制实验

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