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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
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

  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 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
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
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 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
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 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 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 1 由30*30mm的管子做成,支架尺寸为500*500*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 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 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 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 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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