《先进过程控制系统》实验指导书.doc

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1、先进过程控制系统实验指导书过程控制系统实验2实验一组合型过程控制系统简介及过程控制演示2实验二传感器、执行器实验8实验三系统动态特性的测试10实验四液位单回路控制系统的设计及参数整定12实验五PLC和DCS综合控制演示14仿真实验24实验一MATLAB与SIMULINK熟悉实验24实验二过程参数PID控制仿真25实验三复杂过程对象PID控制仿真26实验四非线性控制时滞系统迭代学习控制算法仿真27实验五利用输入-输出的模型参考自适应控制系统的设计与仿真29过程控制系统实验实验一组合型过程控制系统简介及过程控制演示一、FESTO紧凑型过程控制系统介绍FESTO紧凑型

2、过程控制系统如图1-1所示，在这套系统上，我们可以进行液位、温度、压力、流量的控制。图1-1二、组合式过程控制系统介绍结合过程计算机控制系统理论的学习，我们研制了一套组合式过程控制系统，这套系统可以通过灵活、方便的管路组合，实现过程控制中的五种典型控制方式—单回路控制，串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。一、主要仪器与设备1、计算机2、接口研华USB-4711AUSB-4711A系列包括即插即用数据采集模块，因此无需再打开您的计算机机箱来安装板卡。仅需插上模块，便可以采集到数据，简单高效。USB-4711A是给任何带有USB端口的计算机增加测量和控制能力的最

3、佳途径。它通过USB端口获得所有所需的电源，所以它无需连接外部的电源。USB-4711A在一块卡上包含了所有的数据采集功能，如：16路AI，2路AO，8路DI，8路DO，1路32位计数器，其中A/D数据采集为12位。USB-4711A板卡的如图1-2。图1-2USB-4711A板卡图1-3I/O接口针脚定义表1.1：I/O接口信号描述3.水箱：水箱如图1-4所示。技术参数见表1-1。图1-4表1-1工作温度最大：+65外部尺寸宽度深度高度240mm190mm385mm材质塑料螺旋接口15mm直径1、流量传感器流量传感器如图1-5，主要技术参数见表1-2。表1-2

4、工作电压5to12VDC工作电流6to33mA输出信号方波信号，5…12V频率范围13to1200HZ测量范围0.5to15.0l/min工作压力80°Cmax。6bar工作温度0°Cto65°C接线方式白：电源正绿：电源负褐：输出+图1-51、比例阀1094-PMR比例阀如图1-6，主要技术指标见表1-3。表1-3工作电压24VDC功率8W工作压力0to0.5bar环境温度Max。+55°C媒介自然媒介，如水、压缩空气媒体温度0°Cto+65°C图1-61094-PMR比例阀接口如图1-7所示。端子2：+24V，端子3：24V地，端子4：输出控制信号。R1：最

5、小流量调节，R2：最大流量调节，R3：延迟时间调节。S1：（on）：中频（2832），S2：（off）图1-71、液位传感器主要技术参数见表1-4表1-4工作电压24VDC测量范围0－400mm输出信号0—5VDC工作温度-40—120°C接线方式红：电源正黑：电源负蓝：输出+2、温度传感器主要技术参数见表1-5表1-5工作电压24VDC测量范围0－100°C输出信号0—5VDC接线方式红：电源正绿：电源负黄：输出+3、管路、接头、手动阀管路、接头、手动阀如图1-8所示。系统所有部件的连接都是直接插拔，非常方便。图1-8实验二传感器、执行器实验一、实验目的了解传

6、感器、执行器的工作原理，掌握它们在实际过程控制中的应用。二、实验要求编程实现系统液位、温度、流量等模拟量的数据采集以及比例阀开度的控制。三、实验步骤1、液位传感器的测试在水箱内按要求注入不同高度的纯净水，利用万用表和USB-4711A板卡的A/D口分别测出液位传感器的输出电压。并在计算机内将其转换成对应的高度。将测量数据填入下表。高度输出250mm200mm150mm100mm50mm万用表测量值（伏）A/D口测量值(伏)机内转换高度（mm）相对误差（%）2、温度传感器的测试改变水箱内水的温度，用温度计测量出水温，同时利用万用表和USB-4711A的A/D口测出

7、温度传感器的输出电压，并在计算机内将其转换成相应的温度。将测量数据填入下表。温度计（度）传感器输出电压（伏）A/D口测量电压(伏)机内转换温度（度）相对误差（%）2、流量传感器的测试调节手动阀以改变流量传感器所在管路中的流量，利用USB-4711A的计数口测量流量传感器单位时间内输出的脉冲数，并转换成对应的流量。将测量结果填入下表。脉冲数（个/秒）150128125122121流量（l/min）2.1741.9051.8681.8321.8193、比例阀的控制通过USB-4711A的D/A口向比例阀输出控制，比较机内控制电压与实际输出电压，并将结果填入下表。控制

8、量（伏）02.557.5