《过程控制仪表》实验讲义
《过程控制及仪表》课件
2
电气指标和计量单位
电流、电压、电阻、电功率等
பைடு நூலகம்
计量单位的转换
3
仪表信号传输和处理
传感器和信号转换器
信号放大和滤波
控制系统与仪表的应用
工业自动化中的应用
航空航天中的应用
生命科学中的应用
总结
概念、原理和应用
本课件对过程控制和仪表的概念、原理和应用进行了介绍。
为学习和工作提供指导
学生可以通过本课件了解控制系统和仪表相关知识，为今后的学习和工作提供指导。
《过程控制及仪表》PPT课件
# 过程控制及仪表PPT课件 ## 简介 - 本课件主要介绍过程控制和仪表的相关知识。 - 旨在帮助学生了解控制系统和仪表的基本原理以及使用方法。
控制系统
控制系统概述
定义和分类 组成和特点
控制系统建模
系统模型 状态空间模型 传递函数模型
仪表
1
仪表概述
定义和分类
组成和特点
《过程控制仪表》实验报告书
《过程控制仪表》实验指导书/实验报告姜滨、刘洋、徐秋景2011年8月编制专业：班号：学号：姓名：哈尔滨华德学院电子与信息工程学院过程控制仪表实验大纲一、实验目的学习数字调节器的构造及各部件的作用、调节器的原理及工作特性，了解调节器的功能；掌握调节器、PLC调节、数据采集模块调节控制系统的操作方法和测试方法。
通过实验的基本训练，使学生能达到以下要求：1. 掌握调节器的操作方法和测试方法。
2．掌握PLC调节控制系统的操作方法和测试方法。
3．掌握数据采集模块调节的操作方法和测试方法。
二、适应专业自动化专业、电气工程及其自动化专业三、实验内容及学时安排实验一数字调节器应用实验（4学时）实验目的学习数字调节器的构造及各部件的作用、调节器的原理及工作特性，了解调节器的功能；掌握调节器的操作方法和测试方法。
实验内容首先熟悉调节器的操作使用方法，并根据本指导书附表中调节器的参数功能说明，掌握参数设置方法。
然后完成电机转速调节实验和热电阻温度调节实验。
实验二 PLC调节实验（4学时）实验目的学习使用PLC调节控制系统的操作方法和测试方法。
实验内容首先熟悉PLC的操作使用方法，掌握参数设置方法；然后完成以下实验内容。
1.PLC基本练习（使用S7-200PLC编制程序）2.电机转速调节实验3.热电阻温度调节实验实验三数据采集模块实验（4学时）实验目的学习使用数据采集模块调节控制系统的操作方法和测试方法。
实验内容1．连接硬件。
通过数据线将远程数数据模块组件通讯口和UT-201（232转485通讯模块）的485端相连，同时UT-201的232端与计算机COM1相连。
2．电机转速单闭环实验（模块控制）3．温度单闭环实验（模块控制）实验一数字调节器应用实验一．实验目的学习数字调节器的构造及各部件的作用、调节器的原理及工作特性，了解调节器的功能；掌握调节器的操作方法和测试方法。
二．实验设备调节器、电机转速控制对象、温度控制模块。
《仪表及过程控制》
2．当一次扰动作用于主对象时，试问由于副回路的存在，系统的动态性能比单回路系统的动态性能有何改进？
三、总结实验过程中所遇到的问题和解决方法，并写出经验和体会
3.记录实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。
4.比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。
5.分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用。
二、思考题
1.如果采用下水箱做实验，其响应曲线与中水箱的曲线有什么异同？并分析差异原因。
2.改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？
《仪表及过程控制》课程实验报告（七）
实验名称
双容水箱液位特性测试实验
实验时间
年月日
实验地点
实验人
姓名
合作者
学号
实验小组
第组
实验性质
□验证性□设计性□综合性□应用性
实验成绩：
评阅教师签名：
一．实验测试结果
1．画出双容水箱液位特性测试实验的系统结构框图（根据实际被控对象结构绘制）。
2．记录实验得到的数据及曲线，分析并计算出双容水箱液位对象的参数及传递函数。
《仪表及过程控制》
实验报告册
班级：
姓名：
学号：
唐山学院电工电子实验教学中心
2009年3月
《仪表及过程控制》课程实验报告（一）
实验名称
单容自衡水箱液位特性测试实验
实验时间
年月日
实验地点
实验人
姓名
合作者
学号
实验小组
第组
《过程控制与仪表》课件
均匀控制系统
均匀控制
均匀控制系统主要用于解决控制过程 中存在的速率问题，通过调节受控变 量的变化速率，使系统达到稳定状态 。这种系统通常用于化工、冶金等行 业的连续生产过程。
05
仪表在过程控制系统中的应用
温度仪表的应用
总结词
温度仪表是过程控制中常用的仪表之一 ，用于测量物体的温度。
VS
详细描述
过程控制系统的故障诊断
观察法
通过观察仪表的显示值、设备的运行状态等 ，初步判断故障原因。
听诊法
通过听设备的运行声音，判断设备是否正常 运转。
触摸法
通过触摸设备的表面，感受设备的温度、振 动等，判断设备是否正常运转。
故障代码法
如果有故障代码显示，可以根据故障代码查 找故障原因。
过程控制系统的故障处理
被控对象，是实现过程控制的基础。
02
仪表基础知识
仪表的分类与选型
分类
根据测量参数和应用领域，仪表可分 为温度计、压力计、流量计、液位计 等。
选型
选择合适的仪表类型需要考虑测量精 度、量程、环境条件、安装要求等因 素。
仪表的工作原理
传感器
传感器是仪表的核心部分，负责将待测参数转换为电 信号。
转换电路
《过程控制与仪表》PPT 课件
• 过程控制概述 • 仪表基础知识 • 过程控制系统的设计 • 常见的过程控制系统 • 仪表在过程控制系统中的应用 • 过程控制系统的维护与故障处理
01
过程控制概述
过程控制的基本概念
01
过程控制是指在工业生产过程中，对工艺参数进行 检测、比较、调整和控制的手段。
02
详细描述
压力仪表的种类包括压力传感器、压力变送 器和压力表等，它们能够将压力信号转换为 电信号或数字信号，传输给控制系统。在石 油、化工、天然气等行业中，压力仪表的应 用非常广泛，对于保证设备和管道的安全运 行以及产品质量具有重要作用。
过程控制与仪表实验指导书
过程控制与仪表实验指导书电子信息工程学院2012年9月目录目录........................................................................ 第一章安全注意事项 .. (1)1.1防止触电 (1)1.2防止烫伤 (1)1.3防止损坏 (1)1.4其他注意事项 (2)第二章 A3000过程控制实验系统说明 (3)2.1现场系统 (3)实验一对象飞升特性曲线实验 (6)1.1实验目的 (6)1.2实验要求 (6)1.3实验设备及系统组成 (6)1.4操作步骤和调试 (8)1.5实验结果 (9)1.6实验思考 (9)实验二单容水箱液位变频器控制实验 (10)2.1实验目的 (10)2.2实验要求 (10)2.3实验设备及系统组成 (10)2.4操作步骤和调试 (10)2.5实验结果 (11)2.6实验思考 (11)实验三单容水箱液位调节阀控制实验 (12)3.1实验目的 (12)3.2实验要求 (12)3.3实验设备及系统组成 (12)3.4操作步骤和调试 (13)3.5实验结果 (14)3.6实验思考 (14)实验四流量调节阀控制实验 (15)4.1实验目的 (15)4.2实验要求 (15)4.3实验设备及系统组成 (15)4.4操作步骤和调试 (16)4.5实验结果 (17)4.6实验思考 (17)第一章安全注意事项安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项。
在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。
在本使用说明书中，将安全注意事项等级分为“危险”和“注意”。
！危险：不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤的发生。
！注意：不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的伤害或造成物体的硬件损坏。
注意：根据情况的不同，“注意”等级的事项也可能造成严重后果。
请遵循两个等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。
过程控制仪表实训指导书
《化工过程控制仪表》实验指导书广东石油化工学院自动化与仪表教研室伍林2013年6月前言过程控制仪表是实现生产过程自动化必不可少的工具。
而过程控制仪表这门课程是自动化专业的必修专业课之一，为了配合课堂教学，根据专业教学大纲要求，开设了过程控制仪表实训课。
为使实训课能顺利进行，编写了过程控制仪表实训指导书。
通过实训，可以让学生理论联系实际，加深对理论知识的理解和掌握，从而进一步认识过程控制仪表的基本结构和工作原理。
通过实训，学生还能掌握实验仪器的正确使用和操作方法，学会主要仪表的调校及测试方法，培养实际动手能力和创新意识。
实训指导书中包含多个实验项目，每个实验项目都包括：实验目的、实验内容、实验设备与仪器、实验原理、注意事项、实验步骤、思考题等内容。
学生实验守则1、上实验课前，学生应做好实验预习。
着重领会实验目的、要求。
掌握实验原理、步骤和方法。
2、遵守实验室各项规章制度，服从实验室工作人员的指挥。
文明实验，不能穿拖鞋进入实验室，不准乱扔杂物，不准在实验室内嬉戏、喧哗。
3、严格遵守仪器设备的操作规程。
独立思考细心观察、如实记录，对实验现象和数据进行分析和处理。
4、鼓励学生自行设计实验，使用前必须经过实验指导人员的同意方可进行。
5、对实验室的公共财物要爱护，厉行节约，不准损坏和带出实验室，违者要追究责任。
6、实验操作结束后，学生必须整理好所用的实验器材并填写仪器使用记录，经过实验指导人员签字后，方可离开实验室，并独立完成实验报告。
操作规程1、熟悉各种控制仪表和设备，懂得各种仪器的用途及各自的操作方法。
2、外观检查，有接线时要注意电源极性，最好预热半小时。
3、在实验时，要看清楚和注意相关仪表的输入范围，，不允许超过其范围，否则可能会损坏仪表设备。
4、使用螺丝刀进行仪表的零位、终点调整时，用力要均匀，不可强扭，防止损害元件。
目录实验一仪表基本认识 (1)实验二压力表的校验 (2)实验三流量检测仪表的校验 (5)实验四液位检测、压力变送器调校 (7)实验五控制阀特性测试及拆装实验 (10)实验六模拟控制器认识及调校 (12)实验七数字控制器认识及调校 (16)实验八热电偶的校验 (17)附一：PCT—I型过程控制实验装置简介 (19)附二：AI系列仪表参数功能表及操作简介 (21)实验报告要求 (24)实验一仪表基本认识一、实验目的1．认识相关过程控制仪表。
过程控制实验讲义
高级过程控制综合系统的认识和实践第一章过程控制工程实践的目的和任务一、实践目的：1、认识实际工业生产现场过程控制系统的结构与组成。
2、熟悉过程控制综合系统的各种自动化仪表的使用。
3、掌握单闭环液位控制系统的结构和组成以及调节器参数整定的方法。
4、研究调节器相关参数的整定的方法和对系统动态性能的影响。
二、实践所需设备及附件：1)THJ-2型高级过程控制系统装置。
2)计算机、上位机MCGS组态软件、RS232-485转换器1只、串口线1根。
3) 万用表1只。
三、预习要求：学习过程控制工程和相关专业课程的有关知识和内容。
四、实践报告：第二章高级过程控制系统的认识一、系统简介“THJ-2型高级过程控制系统实验装置”是基于工业过程的物理模拟对象，它集自动化仪表技术，计算机技术，通讯技术，自动控制技术为一体的多功能实验装置，该装置是根据自动化及其它相关专业教学的特点，吸收了国内外同类实验装置的特点和长处，经过精心设计，多次实验和反复论证，推出了一套全新的实验装置，该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈—反馈控制，比值控制，解耦控制等多种控制形式。
本装置还可根据用户的需要设计构成DDC，DCS，PLC，FCS 等多种控制系统。
该实验装置既可作为本科，专科，高职过程控制课程的实验装置，也可为研究生及科研人员对复杂控制系统、先进控制系统的研究提供物理模拟对象和实验手段。
二、系统组成本实验装置由被控对象和控制仪表两部分组成。
系统动力支路分两路：一路由三（380V 交流）磁力驱动泵、电动调节阀、直流电磁阀、涡轮流量计及手动调节阀组成；另一路由日本三菱变频器、三相磁力驱动泵（220V变频）、涡轮流量计及手动调节阀组成。
1、被控对象由不锈钢储水箱、上、中、下三个串接有机玻璃圆筒形水箱、4.5千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套构成)、冷热水交换盘管和敷塑不锈钢管道组成。
《过程控制与仪表》实验指导书
《过程控制及仪表》实验指导书主编冯翼审核虎恩典校对杨艺北方民族大学电气信息工程学院二○○八年三月目录实验系统介绍 (1)实验一一阶单容上水箱对象特性测试实验 (11)实验二二阶双容中水箱对象特性测试实验 (16)实验三单回路控制系统PID参数整定实验（1）——上水箱液位PID整定实验 (21)实验四单回路控制系统PID参数整定实验（2）——锅炉内胆水温PID整定实验 (27)实验五串级控制实验——上水箱中水箱液位串级控制实验 (31)一、概述随着计算机控制装置在控制仪表基础上发展起来以后，自动化控制手段也越来越丰富。
其中有在工业领域有着广泛应用的智能数字仪表控制系统、智能仪表加计算机组态软件控制系统、计算机DDC控制系统、PLC控制系统、DCS分布式集散控制系统、有FCS现场总线控制系统等。
在现代化工业生产中，过程控制技术正为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产效率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起越来越大的作用。
二、AE2000B型系统介绍A E2000B型过程控制实验装置是根据工业自动化及相关专业教学特点，吸取了国外同类实验装置的特点和长处，并与目前大型工业自动化现场紧密联系，采用了工业上广泛使用并处于领先的AI智能仪表加组态软件控制系统、DCS(分布式集散控制系统)，经过精心设计，多次实验和反复论证，推出的一套基于本科，着重于研究生教学、学科基地建设的实验设备。
该设备涵盖了《信号和信息处理》、《传感技术》、《工程检测》、《模式识别》、《控制理论》、《自动化技术》、《智能控制》、《过程控制》、《自动化仪表》、《计算机应用和控制》、《计算机控制系统》等课程的教学实验与研究。
整个系统美观实用，功能多样，使用方便，既能进行验证性、设计性实验，又能提供综合性实验，可以满足不同层次的教学和研究要求。
AE2000型过程实验装置的检测信号、控制信号及被控信号均采用ICE标准，即电压1～5V，电流4～20mA。
《过程控制仪表及装置》实训指导
《过程控制仪表及装置》实训指导实训1 差压变送器的认识与校验目标1：认识各种差压变送器的外形、结构和信号输入、输出的位置。
操作要领：仔细观察差压变送器的外表、铭牌，学会从外部辨认仪表的类型；查找各变送器输入、输出信号的位置；打开仪表外壳，认识内部结构。
目标2：掌握差压变送器校验的方法。
操作要领：按先接线，再通电，最后通气方式启动实训装置；找到调零点和调量程的档位和调整螺钉；反复调零点和量程使之达到实训要求值，按正反行程校验5等份点（加差压，看变送器输出）。
目标3：掌握数据处理方法。
操作要领：根据校验数据计算被校表的最大绝对误差、最大引用误差和变差，给出校验结论。
实训2 Ⅲ型温度变送器的校验目标1：熟悉温度变送器的结构。
操作要领：仔细观察温度变送器的外表、铭牌，接线端子；打开仪表外壳，认识内部结构。
目标2：掌握热电偶温度变送器校验的方法。
操作要领：按先接线，再通电的方式启动实训装置；找到调零点和调量程的档位和调整螺钉；用毫伏信号发生器和UJ-36配合，反复调零点和量程使之达到实训要求值，按正反行程校验5等份点（各校验温度点所对应的热电势值为：E(t, t1)=E(t, 0) – E(t1, 0) ；t-被测点温度；t1-热电偶温度（变送器端子排温度）用玻璃棒温度计测得）。
目标3：掌握热电阻温度变送器校验的方法。
操作要领：按先接线，再通电的方式启动实训装置；找到调零点和调量程的档位和调整螺钉；反复调零点和量程使之达到实训要求值，按正反行程校验5等份点（各校验温度点所对应的电阻值由电阻箱获得）。
目标4：掌握数据处理方法。
操作要领：根据校验数据计算被校表的最大绝对误差、最大引用误差和变差，给出校验结论。
实训3 基型控制器的认识与使用目标1：熟悉基型控制器的外形和基本结构。
操作要领：仔细观察基型控制器的正面板，接线端子；抽出表芯注意辨认侧面板上各旋钮和开关的意义。
目标2：掌握测量、给定双针精度校验方法。
操作要领：将侧面板的开关分别置于正确位置。
过程控制及仪表实验指导书
过程控制及仪表实验指导书过程控制系统及仪表实验指导书潘岩左利长沙理工大学电气与信息工程学院20XX年4月1目录第一章系统概述第二章实验装置介绍一、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置二、THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台三、软件介绍四、实验要求及安全操作规程第三章实验内容实验一、单容自衡水箱液位特性测试实验实验二、双容水箱特性的测试实验实验三、单容液位定值控制系统实验2第一章系统概述THSA-1型过程综合自动化控制系统(Experiment Platform of Process Synthetic automation Control system)THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置、THSA-1型综合自动化控制系统实验平台及上位监控PC机三部分组成。
如图1-1所示。
图1-1 THSA-1过程综合自动化控制系统实验平台该套实验装置紧密结合工业现场控制的实际情况，能够对流量、温度、液位、压力等变量实现系统参数辨识，并能够进行单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、比值控制、解耦控制等多种控制实验，是一套集成了自动化仪表技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术及现场总线技术等的多功能实验设备。
THSA-1型过程综合自动化控制系统能够为在校学生和相关科研人员提供有力帮助。
学生通过学习，应对传感器特性及零点漂移有初步认识，同时能掌握自动化仪表、变频器、电动调节阀等仪器的规范操作，并能够整定控制系统中相关参数。
这套实验设备综合性强，所涉及的工业生产过程多，所有部件均来自工业现场，严格遵循相关国家标准，具有广泛的可扩展性和后续开发功能，有利于培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的创新能力.整套实验装置的电源、控制屏均装有漏电保护装置，装置内各种仪表均有可靠的自保护功能，强电接线插头采用封闭式结构，强弱电连接采用不同结构接头，安全可靠。
3第二章实验装置介绍“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”是实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。
演示文稿(过程控制与仪表)第10讲
Td 1 Kd KiTi
令：F 1 Td
Ti
P Ci
n Cm
8
1 1 Td s V0 (s) F FTis F Vi (s) P 1 1 Td s
KiTi s Kd 此时实际值与刻度值旳关系为：
P P F
Td
Td F
Ti FTi
F称为相互干扰系数，表达了PID运算电路
实际旳整定参数 P,Td,Ti 之间相互影响
Cm
V02 Ci
V03
1 m V02
Ri
IC
VB
18
输出电路实质 上是一种V/I变 换器。
令 R1 R2 4R3 R3 R4 10K ，故有
V
R3 R2 R3
VB
R2 R2 R3
24
1 5 VB
4 5
24
V
R4 R1 R4
(VB
V03 )
R1
R1 R4
Vf
1 5
(VB
V03 )
4 5
Vf
由 V V
，解出:
Vf
24
1 4
V03
19
又
Vf
24
R
f
I
&#V03 4Rf
而
I0
I
' 0
If
IB
I
' 0
I0
V03 4Rf
1 250
V03
六、手动操作电路及自动—手动切换
20
1、保持电路：
当 K1 M，K4 开， 此时为浮空状态。 从而有
a. V03 Vcm，能使输出长久保持不变；
而换A H 或 M H切换时，需要预平衡，
方能切换。 23
常规仪表过程控制实验内容.
第一章实验装置说明第一节系统概述一、概述“DDD-Z05-IK型过控综合自动化控制系统实验平台”是由实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。
它是本企业根据工业自动化及其他相关专业的教学特点，并吸收了国内外同类实验装置的特点和长处，经过精心设计，多次实验和反复论证而推出的一套全新的综合性实验装置。
本装置结合了当今工业现场过程控制的实际，是一套集自动化仪表技术、计算机技术、通讯技术、自动控制技术及现场总线技术为一体的多功能实验设备。
该系统包括流量、温度、液位、压力等热工参数，可实现系统参数辨识，单回路控制，串级控制，前馈-反馈控制，滞后控制、比值控制，解耦控制等多种控制形式。
本装置还可根据用户的需要设计构成AI智能仪表，DDC远程数据采集，DCS分布式控制，PLC可编程控制，FCS现场总线控制等多种控制系统，它既可作为本科，专科，高职过程控制课程的实验装置，也可为教师、研究生及科研人员对复杂控制系统、先进控制系统的研究提供一个物理模拟对象和实验平台。
学生通过本实验装置进行综合实验后可掌握以下内容：1．传感器特性的认识和零点迁移；2．自动化仪表的初步使用；3．变频器的基本原理和初步使用；4．电动调节阀的调节特性和原理；5．测定被控对象特性的方法；6．单回路控制系统的参数整定；7．串级控制系统的参数整定；8．复杂控制回路系统的参数整定；9．控制参数对控制系统的品质指标的要求；10．控制系统的设计、计算、分析、接线、投运等综合能力培养；11．各种控制方案的生成过程及控制算法程序的编制方法。
二、系统特点●真实性、直观性、综合性强，控制对象组件全部来源于工业现场。
●被控参数全面，涵盖了连续性工业生产过程中的液位、压力、流量及温度等典型参数。
●具有广泛的扩展性和后续开发功能，所有I/O信号全部采用国际标准IEC信号。
●具有控制参数和控制方案的多样化。
通过不同被控参数、动力源、控制器、执行器及工艺管路的组合可构成几十种过程控制系统实验项目。
过程控制仪表实验报告_2
过程控制仪表实验报告成绩________过程控制仪表及装置实验报告班级：_______________________________________姓名：________________________________________学号：________________________________________指导老师：_____________________________________实验日期：_____________________________________目录实验一电容式差压变送器的校验 (2)实验二热电阻温度变送器的校验 (5)实验三模拟调节器开环校验 (8)实验四模拟调节器闭环校验 (12)实验五SLPC可编程调节器的编程设计与操作 (14)实验六SLPC可编程调节器PID控制参数整定 (19)1实验一电容式差压变送器的校验一、实验目的1．了解并熟悉电容式差压变送器整体结构及各种部件的作用。
2．掌握电容式差压变送器的工作原理。
3．掌握电容式差压变送器的起点及终点调整、精度校验、迁移的调整方法。
二、实验项目1．掌握气动定值器、标准电流表、标准压力表、标准电阻箱的使用方法。
2．了解电容式差压变送器整体结构，熟悉各调节螺钉的位置和用途。
3．按照实验步骤进行仪表的起点、终点调整，进行精度、迁移校验。
三、实验设备与仪器1．电容式差压变送器1台2．标准电阻箱1个3．气动定值器1个4．标准电流表1台5．标准压力表1个6．大、小螺丝刀各1把7．连接导线、气压导管若干四、实验原理实验接线如图2-1所示。
2-1 电容式差压变送器校验接线图图五、实验说明及操作步骤21．由实验指导人员讲解本实验的基本要求、操作和注意事项。
2．实验开始（1）按图接线，经检查无误后接通电源。
（2）起点调整：当变送器输入差压为零时，调整零点螺钉，标有“Z”的位置，使输出电流Io 为4mA。
（3）终点调整：输入变送器终点对应的差压信号，调整量程螺钉，标有“R”的位置，使输出电流Io为20mA。
2015控制仪表实验一、二讲义
控制仪表及装置实验大连理工大学自动化技术实验室2014年4月实验注意事项实验课是理论联系实际的重要教学环节。
其目的是巩固和加深学生所学的理论知识，培养学生具有一定的实验技能，并能较熟练地使用常用仪器、仪表等。
因此进入实验室做实验的学生，应做到以下几点：1．明确实验课的目的，认真地做好每一个实验。
2．课前应按预习要求做好预习。
上课之前，要明确本次实验的目的、原理、内容、实验方法、步骤及实验所用仪器、仪表等，做到心中有数。
3．进入实验室后，应遵守“实验室管理规则”，自觉维护实验室秩序，保持实验室卫生。
做实验时，不要大声喧哗和打闹。
不经允许，不准擅自调换实验组和仪器。
4．学生做实验时，应先按要求自行接好实验线路，并将所用仪器仪表上的旋钮和开关置于正确的初始位置。
经指导老师检查允许后，方可接通电源。
5．每个学生都应按讲义中规定的内容和步骤进行实验，除因特殊情况，均应独立完成全部规定的实验内容，并按讲义要求，如期交出实验报告。
对缺课和完不成实验内容者，以实验不及格处理。
6．实验中所用仪器仪表，应注意爱护，并应严格按照操作规程使用。
对于违章使用而损坏仪器者，按学校有关规定处理。
7．要注意人身安全。
不准做违反用电安全规定的举动。
应熟悉实验室开关位置，以便一旦发生意外情况时，立即断电。
8．做完实验经指导教师审查同意后，方可断开电源，拆除连线，使仪器恢复初始状态。
经指导老师同意后，方可离开实验室。
目录实验一可编程调节器的使用 (1)实验二PID特性实验 (6)实验三配电器的使用 (8)实验四安全栅的使用 (10)实验五调节阀的特性 (14)实验六PID运算规律的实现 (15)实验七总线控制系统的设计与组态训练 (19)实验一 可编程调节器的使用一、实验目的1. 了解CS910两回路可编程调节器的构成及主要特点；2. 掌握其在操作状态，整定状态、编程状态下的主要功能；3. 掌握其调校及使用方法。
二、实验设备与接线 （一）实验设备：1．CS910EC 可编程调节器 1台 2．DFX-01型信号发生器 1台 3．直流电流表1块 4．万用表 1块 5．电阻箱1个（二）接线图1 实验一接线图三、实验内容及步骤（一） CS910型两回路可编程调节器的使用要求熟练掌握CS910调节器在操作状态，整定状态及编程状态下仪表面板上按键的操作方法。
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《过程控制仪表》实验讲义中国石油大学（华东）信息与控制工程学院自动化系2012年10月实验一可编程数字调节器一、实验目的1、理解可编程数字调节器组态的含义。
2、掌握组态操作的基本概念和常用操作方法。
二、实验设备1、可编程数字调节器DRC-97 一台三、实验内容（一）基本操作练习按照DRC-97使用说明（见附录）进行基本操作练习。
掌握调节器面板上各按键的使用方法，熟悉各个操作画面，理解常用参数的含义。
（二）组态操作1、输入输出组态按下列参数对模拟输入AI1进行组态：类型：4~20mA 量程：0~100 单位：℃滤波：2S按下列参数对模拟输出AO1进行组态：类型：4~20mA 内部信号：MV1按下列参数对模拟输出AO2进行组态：类型：4~20mA 内部信号：MV22、控制组态按下列参数对PID1进行组态：作用方式：正作用给定方式：内给定SV:A1 PV:A1 MVH:90% MVL:10% AT:NP:100% I:2000S D:5S3、报警组态按下列参数对A1进行报警组态H.ALM Y 70 DO1L.ALM Y 30 DO2＋DEV Y 10 DO3－DEV Y 10 DO44、记录组态按下列参数对记录R1进行组态；内部信号：A1 记录间隔：1S按下列参数对记录R2进行组态；内部信号：MV1 记录间隔：1S（三）系统运行1、按下图接线。
（将LOOP2的输出MV2接入LOOP1中，模拟LOOP1的PV信号）2、调整控制点。
在LOOP1与LOOP2画面中进行操作，调整LOOP1的控制点，使得在自动状态下，MV 稳定在20%左右。
3、改变测量值。
在手动状态下迅速增加LOOP2的输出值，在记录画面中观察并分析MV1的实时变化曲线。
在手动状态下较大幅度的调整LOOP2的输出值，观察并分析报警状态的变化。
（四）综合实验1、PI 调节规律1）设置PB=100%，TI=5秒，TD=0。
2）调整控制点：MV=6mA 。
3）当偏差如右图变化时，将输出变化曲线绘制出来。
2、PD 调节规律 1）设置PB=100%，TI>1000秒，TD=10秒。
2）调整控制点：MV=10mA 。
3）当偏差如上图变化时，定性绘制输出曲线，标出重要坐标。
六、思考题1、什么是控制点？2、进行PI 特性测试时，PB 是否一定为100%？3、 若将调节器的输出信号作为测量值反送给调节器，构成一闭环控制系统，则调节器的正反作用应如何选择，会发生什么现象？4、实际系统中PID 参数的确定与哪些因素有关？实验二 S7-200 PLC 基本操作练习一、实验目的1、熟悉S7-200PLC 实验系统及外部接线方法。
2、熟悉编程软件STEP7-Micro/WIN 的程序开发环境。
3、掌握基本指令的编程方法。
DV(mA)二、实验设备1、智能仪表开发综合实验系统一套（包含PLC主机、各实验挂箱、各功能单元、PC机及连接导线若干）三、实验系统使用注意事项1、实验接线前必须先断开电源开关，严禁带电接线。
接线完毕，检查无误后，方可上电。
2、实验过程中，实验台上要保持整洁，不可随意放置杂物，特别是导电的工具和多余的导线等，以免发生短路等故障。
系统上电状态下，电源总开关下方L、N端子间有220VAC输出，实验中应特别注意！3、本实验系统上的各档直流电源设计时仅供实验使用，不得外接其它负载。
4、实验完毕，应及时关闭各电源开关（置关端），并及时清理实验板面，整理好连接导线并放置规定的位置。
四、实验内容（一）熟悉S7-200PLC的接线方法S7-200PLC是西门子公司生产的小型可编程逻辑控制器，其CPU模块接线方法如下图所示：实验系统将输入输出接点用固定连接线连到实验面板的固定插孔处。
如下图所示：在实验中使用导线将主机挂箱与其它挂箱连接，连接时要将主机的L+电源与各实验模块的L+输入连接；主机输出M端与实验模块中的M端相连；主机输出端1L、2L、3L与主机的M相连；主机输入端的1M、2M与主机电源L+相连，输入输出端子对应相连即可。
本次实验使用S21-2挂箱中的“基本指令编程练习”单元，如右图所示。
（二）STEP7-Micro/WIN软件简介STEP7-Micro/WIN编程软件为用户开发PLC应用程序提供了良好的操作环境。
在实验中应用梯形图语言进行编程。
编程的基本规则如下：1、外部输入/输出继电器、内部继电器、定时器、计数器等器件的接点可多次重复使用，无需用复杂的程序结构来减少接点的使用次数。
2、梯形图每一行都是从左母线开始，线圈接在右边。
接点不能放在线圈的右边，在继电器控制的原理图中，热继电器的接点可以加在线圈的右边，而PLC的梯形图是不允许的。
3、线圈不能直接与左母线相连。
如果需要，可以通过一个没有使用的内部继电器的常闭接点或者特殊内部继电器的常开接点来连接。
4、同一编号的线圈在一个程序中使用两次称为双线圈输出。
双线圈输出容易引起误操作，应尽量避免线圈重复使用。
5、梯形图程序必须符合顺序执行的原则，即从左到右，从上到下地执行，如不符合顺序执行的电路就不能直接编程。
6、在梯形图中串联接点使用的次数是没有限制，可无限次地使用。
7、两个或两个以上的线圈可以并联输出。
以下通过一个实例简单介绍STEP7-Micro/WIN软件的使用，该实例实现的功能为由S21-2挂箱中的I0.0开关控制灯Q0.0与Q0.1的亮灭，当I0.0闭合时灯Q0.0亮，当I0.0断开时灯Q0.1亮。
首先设计PlC输入输出端口分配方案（如下表所示）并按前文所述接线。
输入输出PLC I0.0 Q0.0 Q0.1 基本指令编程练习单元I0.0 Q0.0 Q0.1然后应用STEP7-Micro/WIN软件编写控制程序并下载程序。
程序开发的具体过程如下：1、左键单击“开始”，选择“所有程序”—“Simatic”—“STET 7_MicroWIN V4.0.3.08”—“STEP 7-MicroWIN”，进入编程环境如下图所示。
2、在程序编辑器中选择“主程序”标签。
3、在指令树中选择相应指令并拖入网络1中，如下左图所示:4、指令地址区域中键入所需的数值，以指定地址，如上右图所示:5、点击“PLC”菜单中“编译”项，编译程序。
如编译错误，则修改程序重新编译直至编译正确，如编译正确，则进行下一步。
6、点击“PLC”菜单中“STOP”项并确认，此时PLC进入停止状态。
7、点击“文件”菜单中“下载”项，出现下载对话框，点击“下载”按钮下载程序。
8、点击“PLC”菜单中“RUN”项并确认，此时PLC进入运行状态，程序描述的控制逻辑得以实现。
（三）写简单程序并运行程序1、与或非功能的实现在同一程序中编程实现如下控制功能：a、当开关I0.0与I0.1均处于闭合状态时，灯Q0.0亮，否则灯灭。
b、当开关I0.2与I0.3均处于断开状态时，灯Q0.1亮，否则灯灭，要求不使用取反指令实现c、当开关I0.4与I0.5中至少有一个处于闭合状态时灯Q0.2亮，否则灯灭。
d、当开关I0.6与I0.7中至少有一个处于断开状态时灯Q0.3亮，否则灯灭，要求应用取反指令实现。
2、定时器指令的应用定时器指令简介：S7-200 PLC的定时器指令包含三种基本指令，分别为：接通延时定时器指令（TON），有记忆的接通延时定时器指令(TONR)以及断开延时定时器指令(TOF)。
这里对接通延时定时器指令进行简单介绍，其详细说明以及其他两种定时器指令的使用说明可以查阅STEP-7Micro/WIN帮助文件。
接通延时定时器指令的形式（以定时器T37，定时一秒为例）如下图所示：指令在IN输入接通时，开始计时。
当前值（Txxx）大于或等于预设时间（PT）时，定时器位为"打开"。
IN输入断开时，接通延时定时器当前值被清除。
达到预设值后，定时器仍继续计时，达到最大值32767时，停止计时。
TON定时器有三种分辨率，分辨率由定时器号码决定。
每一个当前值都是时间分辨率的倍数。
例如，10毫秒定时器中的计数50表示500毫秒。
TON定时器号码与相应的时间基准如下所示：定时器类型分辨率最大值定时器号码TON 1毫秒10毫秒100毫秒32.767秒327.67秒3276.7秒T32,T96T33-T36,T97-T100T37-T63,T101-T255在同一程序中编程实现如下控制功能：a、开关I0.0闭合3秒后灯Q0.0亮，I0.0断开，灯Q0.0灭。
b、当开关I0.1闭合3秒后灯Q0.1亮，再过2秒钟后灯Q0.2亮，I0.1断开，灯Q0.1、Q0.2灭。
3.计数器指令的应用计数器指令简介：S7-200PLC的计数器指令包含三种基本指令，分别为：增计数器指令（CTU），减计数器指令(CTD)以及增/减计数器指令(CTUD)。
这里对增计数器指令进行简单介绍，其详细说明以及其他两种计数器指令的使用说明可以查阅STEP-7Micro/WIN帮助文件。
增计数器指令的形式（以计数器C1，计数预置值为5为例）如下图所示：增计数器从当前计数值开始，从每一个(CU)输入状态从低到高时递增计数。
当CXX当前值大于等于预置值PV时,计数器CXX置位，当复位端(R)接通或执行复位指令时，计数器复位。
当达到最大值（32767）后，计数器停止计数。
在同一程序中编程实现如下控制功能：a、当开关I0.6闭合3次后灯Q0.0亮，I1.0闭合，灯Q0.0灭。
b、当开关I0.7闭合2次后灯Q0.1亮，I1.1闭合，灯Q0.1灭，当Q0.1第2次亮时灯Q0.2亮，I1.2闭合，灯Q0.2灭。
实验三S7-200 PLC控制程序开发一、实验目的1、熟练掌握S7-200PLC的应用方法。
2、掌握应用PLC实现简单控制系统的方法。
二、实验设备1、智能仪表开发综合实验系统一套（包含S7-200 PLC主机、各实验挂箱、各功能单元、PC机及连接导线若干）三、实验系统使用注意事项1、实验接线前必须先断开电源开关，严禁带电接线。
接线完毕，检查无误后，方可上电。
2、实验过程中，实验台上要保持整洁，不可随意放置杂物，特别是导电的工具和多余的导线等，以免发生短路等故障。
系统上电状态下，电源总开关下方L、N端子间有220VAC输出，实验中应特别注意！3、本实验系统上的各档直流电源设计时仅供实验使用，不得外接其它负载。
4、实验完毕，应及时关闭各电源开关（置关端），并及时清理实验板面，整理好连接导线并放置规定的位置。
四、实验内容（一）应用PLC实现水塔水位控制1、在实验中应用S21-3挂箱上的水塔水位控制单元模拟实际的控制对象，其中开关S1、S2、S3及S4模拟液位信号，灯M1、Y分别模拟水泵及进水阀的状态。
S21-3挂箱面板如右图所示：2、控制要求：当水池水位低于水池低水位界限（S4为ON）时，阀Y打开进水（灯Y亮），当水池水位高于水池高水位界限（S3为ON）时，阀Y关闭（灯Y灭）。