自动化仪表与过程控制实验指导书.doc

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1、自动化仪表与过程控制实验指导书电气自动化实验中心２００９年３月实验一.DDZ-III型电动温度变送器的调校一.实验目的：1、了解DDZ-III型温度变送器（DBW-5500A）的结构接线情况，熟悉其使用方法，进一步理解其工作原理。2、学会DBW-5500A热电阻温度变送器的零位与量程的调整,以及精度校验方法。二.实验设备：1、DBW-5500A型温度变送器一台2、ZX-21型旋转式电阻箱一台3、0.5级电流表一台4、连接导线若干根5、螺丝刀一把三.实验接线：24V按下图方法进行接线,并将电阻箱阻值调整在100Ω,电流表量程接0-20mA档。①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩

2、②③mA24VmA①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩①②③四.实验内容：1、零点与量程的调整：根据仪表的温度测量范围，调整电阻箱，加入温度下限值所对应的电阻值，观察输出电流表的读数。调整零点电位器，使变送器输出信号为4mA。再调节电阻箱，加入温度上限值所对应的电阻值，调整量程电位器，使变送器输出信号为20mA。并且反复多次调整，直到“零点”、“满量程”都符合要求为止。2、线性测试：按表正行程法次序依次逐渐增加阻值，同时记录相应的输出电流，以完成正行程测试。然后，按下表反行程法次序依次逐渐减少阻值，同时记录相应的输出电流，以完成反行程的测试。结果如下：温度OC01020304

3、05060708090100输入值R（Ω）100138.5正行程Ia（mA）反行程Ia（mA）五.作图:实验二　电动调节器的PID参数校正一、实验目的1）、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。2）、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的阶跃响应。3）、研究系统分别用P、PI和PID调节器时的抗扰动作用。4）、定性地分析P、PI和PID调节器的参数变化对系统性能的影响。二、实验装置1）、TKGK-1型过程控制实验装置：PID调节器GK-04、变频器GK-07-22）、计算机及监控软件三、实验原理1、单容水箱液位控制系统图7-1、单容水箱液位控制系统

4、的方块图图7-1为单容水箱液位控制系统。这是一个单回路反馈控制系统，它的控制任务是使水箱液位等于给定值所要求的高度；并减小或消除来自系统内部或外部扰动的影响。单回路控制系统由于结构简单、投资省、操作方便、且能满足一般生产过程的要求，故它在过程控制中得到广泛地应用。当一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数的选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会导致控制质量变坏，甚至会使系统不能正常工作。因此，当一个单回路系统组成以后，如何整定好控制器的参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，

5、系统的投运和参数整定是十分重要的工作。图7-2单容液位控制系统结构图系统由原来的手动操作切换到自动操作时，必须为无扰动，这就要求调节器的输出量能及时地跟踪手动的输出值，并且在切换时应使测量值与给定值无偏差存在。一般言之，具有比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti选择合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态

6、性能（快速性、稳定性等）。在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图7-3中的曲线①、②、③所示。图7-3、P、PI和PID调节的阶跃响应曲线四、实验内容与步骤1、比例（P）调节器控制1）、按图7-1所示，将系统接成单回路反馈系统（接线参照实验一）。其中被控对象是上水箱，被控制量是该水箱的液位高度h1。2）、启动工艺流程并开启相关的仪器，调整传感器输出的零点与增益。3）、在老师的指导下，接通单片机控制屏，并启动计算机监控系统，为记录过渡过程曲线作好准备。4）、在开环状态下，利用调节器的手动操作开关把被控制量“手动”调到等于给定值（一般把液位高

7、度控制在水箱高度的50%点处）。5）、观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本达到给定值后，即可将调节器切换到纯比例自动工作状态（积分时间常数设置于最大，积分、微分作用的开关都处于“关”的位置，比例度设置于某一中间值，“正-反”开关拔到“反”的位置，调节器的“手动”开关拨到“自动”位置），让系统投入闭环运行。6）、待系统稳定后，对系统加扰动信号（在纯比例的基础上加扰动，一般可通过改变设定值实现）。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。7）、减小δ，重复步骤6，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。8）、增大δ，重复步骤6，观察过渡过程曲

8、线，并记录余差大小。9）、选择合适的δ