八学时过程控制实验指导书

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1、目录一、LPC-III型过程控制实验系统的结构第一节被控对象第二节控制台第三节变送器及调节阀第四节图形符号和图位号说明第五节LPC-III实验装置与上位PC计算机的通讯二、AI-808智能调节仪表的使用及编程实验三、被控对象数学模型的测定第一节锅炉流动水温度对象特性的测定第二节进水流量及出水流量对象特性的测定四单回路控制系统第一节锅炉（或1#水箱）液位单回路控制系统（水箱水源、进水阀为调节阀）第一节锅炉水温定值调节系统（锅炉流动水，进水阀为调节阀，晶闸管控制）第三节进水流量控制系统（水箱水源、进水阀、外给定）的三冲量控制

2、系统（水箱水源与进水阀）38一、LPC-III型过程控制实验系统的结构LPC-III型过程控制实验系统是模拟工业过程的实验控制系统，通过开发不仅可以进行仪表控制实验，还可以进行计算机控制、智能控制、参数辨识等实验。第一节被控对象一、被控对象的结构图1-1-1是LPC-3型过程控制系统实验装置对象部分的工艺流程和现场仪表总图。图上可以分为两部分，左侧为系统的水源提供部分，包括：1、高位水箱，水箱高2.6米，由水泵供水，其作用是为被控对象提供水源。2、变频器，1.5kw，为水泵供电。3、水泵，可以选择50HZ市电供电和变频器

3、供电。4、蓄水池，既是水泵的水源，又是系统的排水池，该池水位不能过低，以防水泵空转。5、显示进水压力的压力表。图右侧为被控对象和现场仪表，包括：1、1#和2#两个水箱作为液位对象的容器及测量它们液位的扩散硅液位变送器。2、一个有夹套的锅炉，该锅炉配有差压式液位变送器用来测量锅炉水位，锅炉内部和夹套各配有一个铂电阻作为温度传感器。3、出水压力变送器。4、出水电磁流量计和出水流量变送器。5、进水电磁流量计和进水流量变送器。6、两个电动调节阀，VC1控制进水，VC2控制出水。7、两个电磁阀，用来提供扰动。8、带快装接头的软管和

4、手动阀用来改变系统控制结构。二、水泵的操作1、水泵无水空转会烧坏密封橡胶，因此启动水泵前必须先打开V25；而水池的蓄水量应大于70%，即当水溢流而1#、2#容器和锅炉由实验用水时，水池仍有20%以上余水（水池的出水口不产生旋涡）。2、水泵启动后，改变V24开度从而改变水泵出水压力，使PI-1压力表指示在50～100KPa（0.5～1.0Kg/cm2）范围。3、若高位水箱机架移地重新安装，应先检查水泵转向是否正确，若错误则将三相仅限电源中的二根线对调。384、本实验设备可有2种方法来驱动水泵马达运行，这分别是：（1）市电三

5、相电源；（2）交流变频器。它们通过高位水箱控制箱面板上的选择开关来选取。然而不管选取哪一种方法来运行水泵，其马达都不会立即运转，必须等到“使能”开关变成“on”或者“使能”端接OV以后，水泵电机方可运行。当然，水泵电机如果选择市电驱动，则“使能”后，便即3838刻在其额定转速下运行；而如果选择变频器驱动，则“使能”后，可有2种方法来控制水泵电机的运行。三、锅炉的操作1、为了使空锅炉能迅速进水，可关闭锅炉出水阀VA2，用水泵水源向水泵放水（V14打开，VA6与VB1连接），但此时应注意锅炉液位，防止冲顶溢出。锅炉上部设有溢

6、出口，能对流动水（VA2打开）液位调节失控时进行溢流保护，但对于上述手动快速进水仍保持不够。2、测锅炉水温的铂电阻温度计，其τ0。5=15秒；测夹套水温的铂电阻温度计，其τ0。5=5秒。若为了增加实验难度而要增加广义对象的容量滞后时间τ，可在铂电阻温度计约30mm头部包上塑胶带。根据制造厂定义，τ0。5是指被测温度阶跃扰动后，铂电阻温度计测到该阶跃温度50%这店所需时间。τ0。5滞后时间τ和部分时间常数T的混合。3、做温度实验时，改变锅炉的液位高度或改变近、出水流量值，都会改变广义对象的时间常数T和放大系数K。4、作温度

7、实验时，一定要有低水位的联锁保护，当锅炉水位低于TE-1铂电阻和上层电热管的高度（一般设定140mm）时，报警仪表（或用户工控装置）的报警接点（D03）接通，使晶闸管SCR的给定值为零。5、为了保护锅炉液位变送器和防止热水烫伤，温度实验的上限一般在81度以下。第二节控制台一、调节器及报警变送仪控制台上有六台数显智能调节器及两台报警变送仪。仪表采用上海万讯仪表有限公司生产的AI系列，220v交流电源，输入信号可以在1-5v、4-20mA、0.2-1v的线性电信号及Pt电阻等输出信号之间通过编程任意选择，输出信号可以在0-1

8、0mA、4-20mA信号之间通过编程任意选择。其中，报警变送仪不能进行PID控制。二、温度调控器控制台上温度调控器是为锅炉内的电阻丝供电的，它采用可控硅三相交流调压器来控制电阻丝的输入电压。如图1—2-3所示：R、S、T为三相电源接入端子；RL7.1、RL7.2、RL7.3与操作台面板上的电阻丝板块的相应端子相接，作