工业过程与过程控制.doc

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1、实践报告报告名称工业过程和过程控制年级学院西华大学专业电气工程及自动化学号姓名张枭任课教师完成时间成绩（报告在给出成绩的同时由评阅人写出评语）课程实践报告评语评阅教师签字：系部名称：理工系　　实践单位：　实践时间：　　一、实习目的1、了解实验装置结构和组成及组态软件的组成和使用。2、熟悉智能仪表的使用及实验装置和软件的操作。3、熟悉单容液位过程的数学模型及其阶跃响应曲线法的实验方法。4、学会由实际测得的单容液位过程的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数，辨识过程的数学模型。二、实习内容1.硬

2、件：1.1AE2000B型过程控制实验装置；1.2计算机、万用表各一台；1.3RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线若干。2.实验原理单容液位过程设水箱的进水量为Q1，出水量为Q2，滞后时间，水箱的液面高度为h，出水阀V2固定于某一开度值。根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得系统的传递函数式中，T为过程的时间常数（注意：阀V2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R2C，K=R2为过程的放大倍数，R2为V2阀的液阻，C为水箱的容量系数，t为滞后时间。阶跃

3、响应法是指通过操作过程的调节阀，使过程的控制输入产生一个阶跃变化，将被控量随时间变化的响应曲线记录下来，再根据测试记录的响应曲线求取过程的输出与输入之间的数学关系。本实验中输入为电动调节阀的开度给定值op，通过改变电动调节阀的开度给单容液位过程以阶跃变化的信号，输出为上水箱的液位高度h。电动调节阀开度op通过组态界面由计算机传送给智能仪表，由智能仪表输出，范围为：0~100%。水箱液位高度由传感变送器检测转换为4~20mA标准信号，再经智能仪表将该信号上传到计算机的组态中，由组态直接换算成高度值，在

4、计算机窗口中显示。因此，单容液位被控对象的传递函数，是包含了由执行机构到检测装置的所有液位单回路物理量的关系模型，实验系统结构框图如图。阶跃响应法实验系统结构框图由以上机理建模可知，单容液位过程是带有时滞的一阶惯性环节，电动调节阀的开度op，近似看成与进水流量Q1成正比，则当电动调节阀的开度op（进水量Q1）为一常量作为阶跃信号时，该单容液位过程的阶跃响应为阶跃响应曲线通过取两点计算法，计算出T和τ。把达到39%和63%稳态值的时间读出来，算式如下：需要说明的是，表达式是初始量为零的情况，如果是在一

5、个稳定的过程下进行的阶跃响应，即输入量是在原来的基础上叠加上op的变化，则输出表达式是对应原来输出之基础上的增量表达式，用输出测量数据作阶跃响应曲线，应减去原来的正常输出值。3.实验步骤3.1熟悉用MCGS组态的智能仪表过程控制系统3.1.1设备的连接和检查（1）检查AE2000B实验对象的储水箱，一般应有2/3以上最高水位。（2）打开以丹麦泵、电动调节阀、涡轮流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀门：阀1、阀2、阀3、阀7，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门：阀4、阀5、阀6阀10。（3）打开上水

6、箱的出水阀：阀8至适当开度（不要随意调）。（4）检查电源开关是否关闭。电动调节阀上水箱oph液位检测变送（5）检查RS232-485转换器的RS232端是否接到计算机的串口1（COM1）、RS485端通过串口线连接到AE2000B高级过程控制实验装置的串口端。3.1.2智能仪表的参数设置给智能调节仪1上电，设置好以下参数（见第一部分中的“智能调节仪使用参数设置”）：CtrL1P3I500d0Sn33dIP1dIL0dIH100（老装置）/50（新装置）oP14oPL0oPH100CF0bAud960

7、0bit/sAddr13.1.3熟悉组态软件（1）启动计算机。在显示桌面双击“MCGS组态环境”图标，启动MCGS组态软件，打开AE2000B型过程控制系统实验装置的组态软件，观察并熟悉组态方法，熟悉实验内容及掌握组态软件与智能仪表之间的通讯的组态步骤与要求。（2）操作软件中各个工具，学习并熟悉组态软件的一般应用。（3）在文件菜单中选择打开工程选项，打开已经组好的AE2000B实验系统工程软件。（4）按F5进入MCGS运行环境，点击进入仪表过程控制实验系统，熟悉实验内容，进入每个实验，观看各项功能。

8、3.2测定单容液位过程的数学模型3.2.1硬件连线及上电操作（1）将I/O信号接口板上的上水箱液位的钮子开关打到“OFF”位置。（2）按图连线。（3）启动实验装置。打开总电源漏电保护空气开关，电压表指示220V，电源指示灯亮。按下电源总开关，即可开启实验装置电源。（4）开启电动调节阀电源、智能调节仪电源。（5）检查并调整好智能仪表各项参数。3.2.2启动计算机MCGS组态软件，进入实验系统相应的实验界面如图所示。3.2.3双击设定输出按钮，设定输出值的大小，或者在仪表