A3000过程控制实验指导 第一章教学文稿
A3000过程控制实验指导第一章
第一章A3000高级过程控制实验系统概述本章介绍A3000高级过程控制实验系统整个测试平台的构成。
A3000包括物理硬件系统以及配置的软件系统。
第一节总体架构A3000测试平台总体物理系统如图1.1所示，包括控制系统和现场系统，控制系统可有30多种，现场系统可具有现场总线。
总体逻辑结构如图1.2所示。
图1.1 Au3000测试平台物理系统A3000现场系统特性：➢尺寸：1450（毫米宽度）X700（毫米深度）X1950（毫米高度），全不锈钢框架；➢电力：三相接地四线制380V 0%，单相三线制，220V 10%；➢能耗：最大额定用电6kw/h。
自来水120L，可重复使用；A3000控制系统特性：➢尺寸：800(宽度)X60（深度）X1950（高度）。
标准工业机柜；➢电力：单相三线制，220V 10%；➢能耗：最大额定用电1kw/h；第二节测试平台现场系统物理受控系统包括了测试对象单元、供电系统、传感器、执行器（包括变频器及移相调压器），从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。
下面使用示意图和流程图方式介绍现场系统的结构、原理、操作和维护。
系统必须可靠接地，以防止因动力设备静电积累而造成触电或设备损坏。
一现场系统结构示意图现场系统结构示意图如图1.3所示。
图1.3 现场系统结构示意图总体的测点清单如表1.1所示。
表1.1 整体流程测点清单8 XV-101 电磁阀一支路给水切断光电隔离DO NC9 XV-102 电磁阀二支路给水切断光电隔离DO NC10 AL-101 告警光电隔离DO NC11 FT-101 涡轮流量计一支路给水流量4-20mADC AI0~3m3/h12 FT-102 电磁流量计二支路给水流量4-20mADC AI0~3m3/h13 PT-101 压力变送器给水压力4-20mADC AI150kPa14 LT-101 液位变送器上水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa15 LT-102 液位变送器中水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa16 LT-103 液位变送器下水箱液位4-20mADC AI 2.5 kPa17 LT-104 液位变送器锅炉/中水箱右液位4-20mADC AI0~5kPa18 FV-101 电动调节阀阀位控制4-20mADC AO 0~100%19 GZ-101 调压模块锅炉水温控制4-20mADC AO 0~100%20 U-101 变频器频率控制4-20mADC AO 0~100%注：所列信号类型为原始信号，在控制柜中Pt100经过变送器转换成了4～20mA。
过程控制实验指导教案(新编)1
过程控制实验指导书辽宁科技大学电信学院前言过程控制是自动化专业教学中一门重要的专业课。
要完成这门课程的教学任务，就应进行必要的教学实验，以指导学生理论联系实际，在实验中加深对过程控制理论的理解。
过程控制课程的主要任务是：1．通过实验进一步了解和掌握过程控制理论的基本概念，控制系统的分析方法和设计方法。
2. 学习和掌握系统控制回路的构成和测试技术。
3. 提高应用计算机的能力和水平，这也是应用本实验系统的特色之一。
为提高学生的实验技能，结合配套的工业控制组态软件不仅能进行验证性、研究型实验，又增加了综合性和设计性实验内容。
目的是培养学生用理论知识和实验手段解决科学技术中实际问题的能力。
实验过程中学生可自由组合单元，自主编制程序。
充分发挥学生的主观能动性和创造性，为学生工程实践能力和科学研究能力的提高奠定了基础。
2010年3月30日实验要求1.实验预习：实验前必须认真预习实验指导书及其相关的理论知识，作好充分准备。
对于设计性实验和综合性实验，学生必须在实验前拿出设计方案，以其达到预期的目标，写出预习报告。
让指导老师检查合格的方可进行实验。
2.实验进行：学生进入实验室，要保持室内整洁安静。
按照预习报告进行实验。
实验中需要改接线的，应关掉电源后才能拆、接线。
实验时应注意观察，若发现有异常现象，应立即关掉电源，保持现场并报告指导老师处理。
3.实验数据：实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果、数据、波形。
所记录的实验结果经指导老师审阅后再拆除实验线路。
4.实验报告：要求学生独立完成实验报告，不许抄袭或请人代劳。
报告内容包括实验目的、实验设备、实验内容、实验电路图、实验数据及仿真曲线、实验思考题等。
要求文字书写整齐清洁。
5.未尽事项由实验教师和认课教师协商决定。
目录前言-----------------------------------------------------------------------------------------------1实验要求-----------------------------------------------------------------------------------------------2目录-----------------------------------------------------------------------------------------------3实验一、实验装置的基本操作与仪表调试-----------------------------------------4实验二、智能仪表温度位式控制系统---------------------------------------------------6实验三、单容水箱对象特性的测试----------------------------------------------------10 实验四、单容水箱液位PID控制系统----------------------------------------------14实验五、流量PID控制系统--------------------------------------------------------------17实验六、双容水箱液位PID控制系统--------------------------------------------20实验七、上下水箱液位串级控制系统------------------------------------------------25附录、实验连线参考---------------------------------------------------------------------28实验一、实验装置的基本操作与仪表调试一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。
A3000高级过程控制系统实验指导书V
.HUATEC A3000过程控制实验系统实验指导书V3.0北京华晟高科教学仪器有限公司编制目录第一章安全注意事项与设备使用 ........................................................................ - 1 -1.1防止触电........................................................................................................................ - 1 -1.2防止烫伤........................................................................................................................ - 2 -1.3防止损坏........................................................................................................................ - 2 -1.4现场系统组成................................................................................................................ - 2 -1.5控制系统组成................................................................................................................ - 2 - 第二章计算机测控系统实验 ................................................................................ - 5 -实验1 实验系统认知......................................................................................................... - 5 - 实验2 ADAM4000模块的通讯和使用........................................................................... - 10 - 实验3 组态软件编程和数据获取................................................................................... - 18 - 实验4 PLC系统通讯和使用 ........................................................................................... - 21 - 实验5 PLC Step7编程 .................................................................................................. - 28 - 实验6 现场总线技术与DCS实验 ................................................................................. - 33 - 第三章工艺设备和仪器仪表实验 ...................................................................... - 41 -实验1 温度、压力、液位和流量测量实验................................................................... - 41 - 实验2 水泵负载特性测量实验....................................................................................... - 45 - 实验3 管道压力和流量耦合特性测量实验................................................................... - 47 - 实验4 电动调节阀特性测量实验................................................................................... - 50 - 实验5 调压器特性测量实验........................................................................................... - 53 - 实验6 变频器水泵控制特性测量实验........................................................................... - 55 - 第四章工业系统对象特性的测定研究 .............................................................. - 59 -实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验................................................................... - 59 - 实验2 双容水箱液位数学模型的测定实验................................................................... - 62 - 实验3 非线性容积水箱液位数学模型的测定实验....................................................... - 64 - 实验4 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型实验................................................... - 67 - 实验5 锅炉与加热器对象数学模型实验....................................................................... - 69 - 实验6 滞后管数学模型实验........................................................................................... - 72 - 实验7 换热机组数学模型实验....................................................................................... - 75 - 第五章简单设计型控制实验 .............................................................................. - 79 -实验1 单闭环流量控制实验........................................................................................... - 79 - 实验2 单容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 82 - 实验3 双容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 88 - 实验4 三容水箱液位定值控制实验............................................................................... - 91 - 实验5 锅炉水温定值位式控制实验............................................................................... - 94 - 实验6 锅炉水温定值控制实验....................................................................................... - 98 - 实验7 换热器水温单回路控制实验............................................................................. - 101 - 实验8 联锁控制系统实验............................................................................................. - 104 - 实验9 单闭环压力控制实验......................................................................................... - 107 - 第六章复杂设计型控制系统 ............................................................................ - 110 -实验1下水箱液位和进口流量串级控制实验.............................................................. - 110 - 实验2 闭环双水箱液位串级控制实验......................................................................... - 119 - 实验3 换热器热水出口温度和冷水流量串级控制实验............................................. - 123 - 实验4 单闭环流量比值控制系统实验......................................................................... - 127 - 实验5 下水箱液位前馈反馈控制系统实验................................................................. - 129 - 实验6 锅炉温度和换热器前馈反馈控制系统实验..................................................... - 133 - 实验7 管道压力和流量解耦控制系统实验................................................................. - 136 - 实验8 换热器出口温度与流量解耦控制系统实验..................................................... - 140 -第七章创新型设计与研究 ................................................................................ - 144 -实验1 大延迟系统补偿控制的研究............................................................................. - 144 - 实验2 单神经元自适应PID算法的研究 .................................................................... - 147 - 实验3 模糊控制算法的研究......................................................................................... - 154 - 实验4 现场总线系统控制研究..................................................................................... - 156 - 第八章工程应用型设计 .................................................................................... - 164 -实验1 工业项目设计..................................................................................................... - 164 - 实验2 报警系统设计..................................................................................................... - 168 - 实验3 关键事件处理和记录设计................................................................................. - 175 - 实验4 系统趋势和历史存储设计................................................................................. - 178 - 实验5 系统登录和安全性设计..................................................................................... - 180 - 实验6 网络化控制系统的研究..................................................................................... - 185 -第一章安全注意事项与设备使用安全注意事项：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。
A3000过程控制实验系统基本部分和测试实验培训指导V3
(版本 3.0)
用户文件编号：A3000DH018 北京华晟高科教学仪器有限公司编制
A3000 过程控制实验系统基本部分和测试实验培训指导
前言
《A3000过程控制实验系统基本部分和测试实验培训指导》是根据A3000过 程控制实验系统的相关内容编写的，包括如下内容：
安全注意事项 ...............................................................................................................3
1、防止触电..............................................................................................................3 2、防止烫伤..............................................................................................................4 3、防止损坏..............................................................................................................4
北京华晟高科教学仪器有 限 公 司 编制 第 I 页 共 135 页
A3000 过程控制实验系统基本部分和测试实验培训指导
修订记录：2007.8 由唐一非修改现场对象系统管路图，现场系统示意图，一 些变动的阀门的编号，以及相关图片替换为最新的。
过程控制实验指导书
北方民族大学Beifang Ethnic University《过程装备控制技术应用》课程实验指导书北方民族大学教务处北方民族大学《过程控制技术及应用》课程实验指导书编著姜国平、刘天霞、汤占歧校审北方民族大学教务处二〇一〇年六月前言过程装备控制技术实验室是为化工学院过程装备控制工程、化学与化学工程两个专业开设的实验课程。
该实验装置主要以MPCE—1000实验系统为主，在实验教学过程中，充分强调培养学生的工艺对象分析能力、现场动手能力、控制方案综合设计能力、系统化思维能力及最新控制技术的应用能力。
该实验室目前承担7个综合实验和一个开放实验的任务。
实验内容多样且灵活，设备、管道、工艺参数、执行机构、控制点均可自定义，结合化工仿真软件使学生了解和熟悉化工生产过程中常见参数的控制方法及控制中常用的控制器件，如各种仪表的性能、使用方法和使用场合；了解并学会工业控制中仪表、测量、执行器的成套方法，学会按照实际被控系统要求进行实际控制系统的设计和实现；培养学生观察问题，分析问题和实验数据处理的能力，提高相关学科知识的综合运用能力；使学生了解和掌握用科学实验解决工程问题的方法。
目录第一部分绪论第二部分实验任务及要求一、本课程实验的作用与任务二、本课程实验的基础知识三、本课程实验教学项目及其教学要求第三部分基本实验指导实验一流量自衡过程动态特性测试实验二流量非自衡自衡过程动态特性测试实验三液位自衡动态特性测试实验四反应温度非自衡过程实验五一阶惯性通道传递函数模型测试实验六衰减振荡法液位PID控制器参数整定实验七气体压力PID单回路控制系统的设计与整定第一部分绪论一、本课程实验的作用与任务过程装备控制技术及应用是一门专业课, 过程装备控制技术及应用实验是过程装备控制技术及应用的重要的教学内容。
过程装备控制技术及应用实验教学设备，函盖了检测技术与传感器、变送器、控制器、简单与复杂控制系统、PLC控制系统、计算机控制系统。
过程控制工程概论实验指导书(学生版)7页word
《过程控制工程概论》课程实验指导书电子电气工程学院自动化系2019.2目录第一章前言............... (3)第二章过程控制工程概论实验1．解耦控制系统仿真实验.. .. .. .. .. (4)2．纯滞后补偿控制系统仿真实验............................... ... ..73．预测控制系统仿真实验.. (11)第一章前言本实验课程是与学科专业基础选修课程《过程控制工程概论》相配合的实践课程。
过程控制工程是控制理论、生产工艺、计算机技术和仪器仪表等知识相结合的一门综合性应用学科，过程控制系统仿真是架起理论和实践之间的重要桥梁，是掌握过程系统分析与设计精髓的重要手段。
对先进控制系统进行仿真，其不仅可以使学生加强课程的学习效果，而且还可为学生在毕业设计中提供一个强有力的工具，有效加强教学中的实践性教学环节，提高学生的独立工作能力和创造性思维能力。
开设本课程的目的，主要是培养学生运用MATLAB语言进行过程控制系统设计与分析的能力，为今后从事科研工作和与专业有关的工程技术工作打好基础。
一、上机实验要求1、要求学生熟悉MATLAB中的控制系统工具箱、预测控制工具箱与与SIMULINK 软件包。
2、能根据有关控制算法，编写有关的MATLAB程序。
3、能对实验结果进行分析和讨论，得到相关的实验结论。
二、上机实验的基本程序：1、明确实验任务。
2、提出实验方案。
3、利用SIMULINK工具建立系统的仿真模型，编制有关的MATLAB程序。
4、进行实验操作，作好观测和记录，保存有关的实验数据。
5、整理实验数据，得出结论，撰写实验报告。
在进行上机实验时，上述程序应让学生独立完成，教师给予必要的指导，以培养学生的动手能力。
要做好各个上机实验，就应做到：实验前做准备，实验中有条理，实验后勤分析。
实验一 解耦控制系统仿真实验一、实验目的了解解耦控制系统的特点和设计方法，掌握前馈补偿解耦控制系统、反馈补偿解耦控制系统和对角阵解耦控制系统的仿真方法，对采取解耦措施后系统的性能进行分析。
过程控制实验指导书
过程控制实验指导书天津理⼯学院⾃动化系过程控制实验指导书⽬录第⼀篇实验部分 (3)概述 (3)第⼀章硬件介绍 (5)第⼀节⽔箱 (5)第⼆节微型锅炉、纯滞后系统、热电阻 (6)第三节液位传感器、变送器 (7)第四节电动调节阀 (8)第五节变频器 (8)第六节⽔泵 (9)第七节流量传感器、转换器 (9)第⼋节交流固体继电器 (9)第九节调节器 (10)第⼗节⽜顿模块 (12)第⼆章过程控制仪表实验 (13)第⼀节压⼒仪表的认识和校验 (13)第⼆节调节器的认识和校验 (15)第三节热电阻的认识和校验 (19)第四节电动调节阀的认识和校验 (21)第五节流量计的认识和校验 (24)第六节变频器的认识和校验 (25)第三章对象特性测试实验 (27)第⼀节上⽔箱特性测试（调节器）实验 (27)第⼆节上⽔箱特性测试（计算机）实验 (31)第三节下⽔箱特性测试（调节器）实验 (34)第四节下⽔箱特性测试（计算机）实验 (37)第五节⼆阶液位对象特性测试（调节器）实验 (40)第六节⼆阶液位对象特性测试（计算机）实验 (43)第七节温度锅炉对象特性测试（调节器）实验 (46)第⼋节温度锅炉对象特性测试（计算机）实验 (49)第九节调节阀流量特性测试（调节器）实验 (52) 1天津理⼯学院⾃动化系过程控制实验指导书第⼗节调节阀流量特性测试（计算机）实验 (54)第⼗⼀节对象参数的求取 (57)第四章单回路控制系统实验 (62)第⼀节压⼒单闭环（调节器）实验 (62)第⼆节压⼒单闭环（计算机）实验 (66)第三节温度单闭环（调节器）实验 (70)第四节温度单闭环（计算机）实验 (74)第五节液位单闭环（调节器）实验 (78)第六节液位单闭环（计算机）实验 (83)第七节流量单闭环（调节器）实验 (87)第⼋节流量单闭环（计算机）实验 (91)第九节双容液位控制（调节器）实验 (95)第⼗节双容液位控制（计算机）实验 (99)第五章串级控制系统实验 (103)第⼀节上⽔箱液位和流量组成串级（调节器）实验 (107)第⼆节上下⽔箱液位组成串级（调节器）实验 (112)第三节上⽔箱液位和流量组成串级（计算机）实验 (115)第⼆篇软件部分 (119)第⼀章组态王的安装及运⾏环境 (119)第⼆章⽜顿模块程序的安装 (126)第三章软件的应⽤ (131)2天津理⼯学院⾃动化系过程控制实验指导书第⼀篇实验部分概述⾃本世纪30年代以来，⾃动化技术获得了惊⼈的成就，已在⼯业和国民经济各⾏各业起着关键的作⽤。
过程控制工程实验指导书
过程控制实验指导书（DCS篇）曾慧敏自动化教研室自动化与电子信息学院自动化教研室2015年12月5日前言本实验指导书是根据求是实验室设备-和利时DCS实验装置和A3000过程控制系统的相关内容编写的，可满足《DCS与现场总线》、《过程控制》、《过程控制与仪表》、《计算机控制》、《自动化仪表》等相关课程的实验教学要求。
过程控制通常是指石油、化工、电力、冶金、轻工、建材、核能等工业生产中连续的或按一定周期程序进行的生产过程自动控制，它是自动化技术的重要组成部分。
和利时DCS实验装置根据现行教材教学的要求，设置了压力、流量、液位、温度等单回路、串级、比值及前馈等实验。
实验指导书叙述了实验装置的各个仪表的原理、工作情况，实验项目及实验原理。
并讲述了系统的一些硬件的特点和技术指标。
本书试图通过对各实验原理的认识到对实验的实践，使学生对和利时DCS实验装置和系统原理有一个较为深刻的认识。
同时学生可自行设计实验方案，进行综合性、设计性过程控制系统实验的设计、调试、分析，培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的能力。
若有疏漏，恳请批评指正！目录主要内容 (4)第一部分 A3000设备简介 (6)第二部分基础学习 (9)和利时DCS的应用系统设计内容及步骤 (9)第三部分实验内容 (43)实验一水箱液位控制系统 (43)实验二液位和进口流量串级控制系统 (55)主要内容1、实验总体目标通过实验，巩固掌握DCS课程的讲授内容，使学生对过程控制系统的基本理论及分析方法有一个感性认识和更好地理解，使学生在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。
2、适用专业自动化和电气自动化专业本科生、研究生3、先修课程控制装置、自动化仪表、计算机控制系统、过程控制系统及DCS与现场总线4、实验课时分配实验环境:和利时MACS和A3000过程控制系统6、实验总体要求（1)、掌握单回路控制系统原理和参数整定方法；(2)、掌握串级控制系统原理和参数整定方法。
基于A3000的“过程控制系统”教学方法探索
大班教学不 可能 掌握 每一个 学习者的学习进 度， 因此在评
力强的同学希望能强强结合， 这样 实验中可 以选择系数重 的题 目给 自己加分， 而能力稍弱的同学也希望能在小组竞争中取得加
分。 因此教 师就必 须给小组中的每 一个 学生分配好 任务， 使 他 们通过 自己的课外 查阅， 与教师沟通 ， 共同完成 分配任 务。 这样
的 学 习 目标 。
实验 的成绩来 综合评 价。 考勤也 不是简单点名 ， 教 师会不定期 在课堂上 留— 、 作业 ， 让学生当场完成并上交 ， 这样既可以作为 点名依 据， 也能看 出学生是否掌握 课堂内容， 争取对所有的学 生 都做 到公平 公正 。
四、总结
２ ． 自 主学习环境
的学生都必 须进入该系统进行作业 。 以上做法都保 证了学生的
自主学 习 环境 。 ３ 课 堂 教 学安排
相 比传统 的一言堂讲授 式教学模 式， 基于“ 学 习共 同体”教 学模式 就更应该注重课 堂教学形式 的多样化 。 首先 根据教学 内
容不同阶段特点设计不同的教学方式。 最初接触 汇编语言， 应该
“ 学习共 同体” 这是 一种区别于原来 以教师 “ 教”为主的全 新 的教学模式 ， 但 对它的研究毕竟有 限， 所以在上 文中只列出了 几点构建 策略。 在今后的教 学研 究中将采 取更多的教学方法 ， 来归纳 出一套 切实可行 的教学方法 ， 以适应 新的教学模式 。 本
课题在深入研究 已有 的 “ 学 习共同体 ” 理论基础上， 用抽象的汇 编语言程序设计作为载体， 从课 堂教学出发， 对教学 目标 、 教学 安排、 教学 评价 等多方面做了具体 的研 究设 计， 对 解决 当前课
过程控制实验指导书
出流量 G 成正比。 本装置的调节阀采用线性的理想特性， 当水源压力 P 稳定的情况下， 由于管 道压力损失很小， 因此调节阀在系统中 S 接近于 1， 其工作特性基本上是线性的。 所以系统的广义对象是线性的，所构成的控制系统为线性控制系统。 2 控制面板： 1) O 为插座孔。 2) C1、C2、C3 为三个控制器，框中的 PV、SP、OUT 分别为控制器的测量 值、外给定、输出值； 3) 流量变送器 1、流量变送器 2 分别为两套管路的流量检测变送值经 F/I 转 换后的标准电流输出信号； 4) 电气转换器 1、电气转换器 2 分别为两套管路的调节阀输入信号插座孔， 接收来自控制器的标准电流输出信号并经电气转换器转换成标准气信号后 送到气动调节阀； 5) 比值器，即乘除运算器，左插孔、中插孔连结二个输入信号，右插孔将乘 除运算结果信号输出。乘法运算由比值模块控制器设置参数，当 AB=0 时为 乘法，当 AB=1 时为除法。 本装置的气动调节阀采用线性理想特性，s=1，系统的广义对象是线性的， 故本装置是线性控制系统。
符号
名称
说明 .无禁锁 (可修改一、二级参数)。 .禁 锁 (设定参数不可修改)。 .可进入修改仪表日期及时间。 .无禁锁（可进入修改三级参数设定）。 .显示程序比例带的设定值。 .显示程序积分时间的设定值。 .解除比例控制所产生的残留偏差。 .显示程序微分时间的设定值。
00
50 200
D
微分时间 积 分
B. 控制器的操作方式
1. 仪表的上电 打开控制器上端的红色电源开关按钮,指示灯点亮，即控制器进入工作状 态 。 2. 仪表设备号及版本号的显示 仪表在投入电源后，可立即确认仪表设备号及版本号。3秒种后，仪表自动 转入工作状态，PV显示测量值，SV显示控制目标值或输出量的百分比。如要求 再次自检，可按一下面板右下方的复位键，仪表将重新进入自检状态。
基于CompactLogix的A3000实验指导书
基于CompactLogix的A3000实验指导书(版本1.0)北京华晟高科教学仪器有限公司编制文件编号：A1K9KHH11前言《基于CompactLogix的A3000实验指导书》是根据A3000过程控制实验系统的相关内容编写的，包括了如下内容：1、CompactLogix PLC控制系统。
2、CompactLogix PLC控制系统编程。
3、CompactLogix PLC控制系统和组态软件的连接。
4、A3000实验的编程介绍指导书中一定有许多不完善之处，敬请各位专家、院校师生和广大读者批评指正。
申明：本培训书内容只适合华晟高科A3000教学实验。
文档内容只用于提供信息，对本书不承担任何工业应用的保证。
修订记录：2010.7杨静编写本书，并提供控制程序。
北京华晟高科教学仪器有限公司二零一零年七月目录第一章CompactLogix PLC (1)1.1 CompactLogix简介 (1)1.2 CompactLogix控制器 (2)12.1 控制器内存和CPU (2)12.2控制器面板 (2)1. 3 I/O模块 (4)13.1本地I/O模块接线图 (4)1.4 CompactLogix通讯网络 (5)1.4.1 EtherNet/IP网络 (5)1.4.2DeviceNet网络 (5)第二章控制器编程软件和组态软件 (7)2.1 软件安装 (7)2.1.1 RSLogix 5000 的安装 (7)2.1.2 RSLinx的安装 (11)2.1.3组态软件RSView32的安装 (15)2.2 控制器编程 (19)2.2.1 创建项目 (19)2.2.2 硬件组态 (21)2.2.3 通信设置 (22)2.2.4程序编写 (24)2.3 简洁快速的操作和使用现有程序 (29)第三章控制器编程详细范例 (30)3.1 单容液位PID单回路控制流程 (30)3.2 范例的控制器编程 (30)3.2.1创建工程 (30)3.2.2本地模块建立和组态 (31)3.2.3 通信设置 (34)3.2.4 程序编写 (36)3.2.5 校验和下载项目 (39)3.3 范例的组态软件RSView32编程 (40)第四章控制程序 (46)4.1 控制程序变量表 (46)4.2 程序 (47)4.2.1 单回路控制范例程序 (47)4.2.2 比值控制范例程序 (48)4.2.3 串级控制范例程序 (48)4.2.4 前馈反馈控制范例程序 (49)4.2.5 解藕控制范例程序 (50)4.2.6 位式控制范例程序 (52)第一章CompactLogix PLC本章介绍罗克韦尔CompactLogix系统。
过程控制系统实验指导书
三、对给定被控过程，设计节器
实验二 串级控制系统的建模与仿真
1. 对给定三阶系统，设计单回路PID调节器，观察并记录曲线，上升时间、超调量、调节时间、稳态误差。改变PID参数值，观察输出曲线的变化规律。
2.设计串级控制调节器，观察并记录曲线，上升时间、超调量、调节时间、稳态误差。
4. 综合题
1）假设被控对象的数学模型为 ，设计PI控制，使其超调控制在55%以下，用Matlab进行仿真，
2）加入纯滞后环节后变为： ，观察系统输出波形，用Matlab进行仿真，
3）设计Smith预估补偿控制，并求其输出波形，用Matlab进行仿真。
改变调节器参数值，观察输出曲线的变化规律。
比较两种控制方案，从中可得到什么结论?
3. 假设隧道窑的燃烧室、烧成带的数学模型为惯性加纯滞后环节 ，分别为 和 ，其控制系统的框图为：
图１隔焰式隧道窑温度控制系统框图
1. 请根据已知的燃烧室、烧成带的数学模型对隔焰式隧道窑温度进行控制，使其满足超调小于40%，用Matlab进行仿真，并给出仿真图形
2. 在此基础上设计串级控制回路，画出串级控制系统框图，用Matlab进行仿真，并给出仿真图形。
3. 给出加入一次扰动、二次扰动的仿真图，比较在单回路控制及串级控制作用下，同时加入一次扰动、二次扰动的仿真结果。
实验三 前馈控制系统
1.对给定惯性纯滞后过程对象、观察单回路PID调节器曲线，并记录上升时间、超调量、调节时间、稳态误差。
实验一 单回路控制系统的建模与仿真………………………………1
实验二 串级控制系统的建模与仿真…………………………………3
实验三 前馈控制系统…………………………………………………5
工学过程控制仪表及装置实验指导书1
过程控制仪表及装置实验指导书编写广东石油化工学院康珏学院年级专业学号姓名成绩2000年7 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。
而过程控制仪表及装置这门课程是电气工程及其自动化专业的重要专业课之一，为了配合课堂教学，根据课程教学大纲要求，开设了过程控制仪表及装置实验课。
为使实验课能顺利进行，编写了过程控制仪表及装置实验指导书。
通过实验，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。
通过实验，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。
实验指导书中包含九个实验项目，每个实验项目都包括：实验目的、实验内容、实验设备与仪器、试验原理、注意事项、实验步骤、思考题及实验报告八项内容，实验项目覆盖每个章节，项目中有些实验是必做，有些实验是选做，老师可以根据具体的教学要求进行选取。
另外，SLPC可编程调节器的实验可以安排成设计性实验，详细内容请参看SLPC可编程调节器设计实验任务书。
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，接线时注意电源极性，最好预热半小时。
3、在检验差压变送器时，操作顺序是：启动时，先通电，再加压，停止时先卸压，再断电，要看清楚差压变送器的测量范围，用定值器加压时，不允许超过此范围，否则打坏压力表以及损坏变送器。
过程控制实验指导书(DOC)
实验系统认知A3000高级过程控制实验系统独创现场系统概念，而不是对象系统。
现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器(包括电动调节阀、变频器及调压器)、以及半模拟屏，从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。
1、A3000特点(1)现场系统通过一个现场控制机柜，集成供电系统、变频器、移相调压器、以及现场继电器，所有驱动电力由现场系统提供。
它仅需通过标准接线端子接收标准控制信号即能完成所有实验功能。
从而实现了现场系统与控制系统完全独立的模块化设计。
(2)现场控制机柜内有工业标准接线端子。
这种标准信号接口可以使现场系统与用户自行选定的DCS系统、PLC系统、DDC系统方便连接，甚至用户自己用单片机组成的系统都可以对现场系统进行控制。
(3)现场系统的设计另外的优势是保证动力线与控制线的电磁干扰隔离。
(4)现场系统的设计保证了控制系统只需要直流低压就可以了，使得系统设计更模块化，更安全、具有更大的扩展性。
A3000-FS现场及系统结构原理图如图2-1，图2-2所示。
图2-1 A3000现场实物图图2-2 A3000现场系统结构图现场系统包括三个水箱，一个大储水箱，一个锅炉，一个工业用板式换热器，两个水泵，大功率加热管，滞后时间可以调整的滞后系统，一个硬件联锁保护系统。
传感器和执行器系统包括5个温度、3个液位、1个压力，1个电磁流量计，1个涡轮流量计，1个电动调节阀，两个电磁阀，2个液位开关。
2、现场系统机柜面板Ø 电源：220V AC单相总电源空开，380V AC三相总电源空开。
Ø 开关：两个两位自锁旋钮开关，分别是加热器电源开关和变频器电源开关。
四个三位自锁旋钮开关，分别是1#、2#电磁阀手自动以及关闭开关。
变频器手自动启动信号以及关闭开关，2#水泵手自动运行以及关闭开关。
Ø 电压表：显示24VDC开关电源的电压值。
Ø 变频器：对于A3000FBS系统，则具有Profibus DP控制端子。
A3000高级过程控制系统实验指导书V
HUATECA3000过程控制实验系统实验指导书V3.0北京华晟高科教学仪器有限公司编制目录第一章安全注意事项与设备使用 ................................. - 1 -1.1防止触电......................................................... - 1 -1.2防止烫伤......................................................... - 2 -1.3防止损坏......................................................... - 2 -1.4现场系统组成..................................................... - 2 -1.5控制系统组成..................................................... - 2 - 第二章计算机测控系统实验 ..................................... - 5 -实验1 实验系统认知.................................................. - 5 - 实验2 ADAM4000模块的通讯和使用..................................... - 10 - 实验3 组态软件编程和数据获取....................................... - 18 - 实验4 PLC系统通讯和使用............................................ - 21 - 实验5 PLC Step7编程............................................... - 28 - 实验6 现场总线技术与DCS实验....................................... - 33 - 第三章工艺设备和仪器仪表实验 ................................ - 41 -实验1 温度、压力、液位和流量测量实验............................... - 41 - 实验2 水泵负载特性测量实验......................................... - 45 - 实验3 管道压力和流量耦合特性测量实验............................... - 47 - 实验4 电动调节阀特性测量实验....................................... - 50 - 实验5 调压器特性测量实验........................................... - 53 - 实验6 变频器水泵控制特性测量实验................................... - 55 - 第四章工业系统对象特性的测定研究 ............................ - 59 -实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验............................... - 59 - 实验2 双容水箱液位数学模型的测定实验............................... - 62 - 实验3 非线性容积水箱液位数学模型的测定实验......................... - 64 - 实验4 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型实验....................... - 67 - 实验5 锅炉与加热器对象数学模型实验................................. - 69 - 实验6 滞后管数学模型实验........................................... - 72 - 实验7 换热机组数学模型实验......................................... - 76 - 第五章简单设计型控制实验 .................................... - 79 -实验1 单闭环流量控制实验........................................... - 79 - 实验2 单容水箱液位定值控制实验..................................... - 82 - 实验3 双容水箱液位定值控制实验..................................... - 88 - 实验4 三容水箱液位定值控制实验..................................... - 92 - 实验5 锅炉水温定值位式控制实验..................................... - 94 - 实验6 锅炉水温定值控制实验......................................... - 98 - 实验7 换热器水温单回路控制实验.................................... - 101 - 实验8 联锁控制系统实验............................................ - 105 - 实验9 单闭环压力控制实验.......................................... - 108 - 第六章复杂设计型控制系统 ................................... - 110 -实验1下水箱液位和进口流量串级控制实验............................. - 110 - 实验2 闭环双水箱液位串级控制实验.................................. - 120 - 实验3 换热器热水出口温度和冷水流量串级控制实验.................... - 124 - 实验4 单闭环流量比值控制系统实验.................................. - 128 - 实验5 下水箱液位前馈反馈控制系统实验.............................. - 131 - 实验6 锅炉温度和换热器前馈反馈控制系统实验........................ - 135 - 实验7 管道压力和流量解耦控制系统实验.............................. - 138 - 实验8 换热器出口温度与流量解耦控制系统实验........................ - 143 -第七章创新型设计与研究..................................... - 146 -实验1 大延迟系统补偿控制的研究.................................... - 146 - 实验2 单神经元自适应PID算法的研究................................ - 149 - 实验3 模糊控制算法的研究.......................................... - 156 - 实验4 现场总线系统控制研究........................................ - 158 - 第八章工程应用型设计....................................... - 166 -实验1 工业项目设计................................................ - 166 - 实验2 报警系统设计................................................ - 170 - 实验3 关键事件处理和记录设计...................................... - 177 - 实验4 系统趋势和历史存储设计...................................... - 180 - 实验5 系统登录和安全性设计........................................ - 183 - 实验6 网络化控制系统的研究........................................ - 187 -第一章安全注意事项与设备使用安全注意事项：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。
过控实验报告1
过程控制工程实验报告实验一 单回路控制系统一、实验目的1、 掌握A3000过程试验装置的结构和管路流程，掌握SUPCON DCS 的操作使用方法。
2、掌握对象特性测试方法。
2、了解单回路控制的特点和调节品质，掌握PID 参数对控制性能的影响。
3、学会分析执行器风开风关特性的选择及调节器正反作用的确定。
4、初步掌握单回路控制系统的投运步骤以及单回路控制器参数调整方法。
二、实验设备A3000过程对象的下水箱V103，SUPCON DCS ，支路系统1，支路系统2。
三、实验原理和流程（一）实验原理1． 单容自衡对象动态特性测试所谓单容指只有一个贮蓄容器。
自衡是指对象在扰动作用下，其平衡位置被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。
如图1.1，水流入量Qi 由调节阀u 控制，流出量Qo 则由用户通过闸板开度来改变。
被调量为水位H 。
通过物料平衡推导出的公式： LT103图1.1单容水箱液位数学模型的测定Q o h Q iFV101u k Q H k Q u i O ==,，则 )(1H u k A dt dH u α-=，其中，A 是水槽横截面积，u k 是调节阀系数，α为流量系数，在工作点处进行线性化和增量化，得：u R k H dt H d RA u ∆=∆+∆，其中，α02H R =就是水阻。
进行拉普拉斯变换，得该系统的传递函数数学模型为：1)()()(+=∆∆=TS K s U s H S G 如果对象具有滞后特性时，传递函数为：s e TS K s U s H S G τ-+=∆∆=1)()()( 模型中τ、、T K 分别为对象增益、时间常数、纯滞后时间，这三个参数可以根据对象的阶跃相应曲线进行求取，如图1.2，一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，曲线上升到稳态值的63%所对应的时间，就是水箱的时间常数T ，也可由坐标原点对响应曲线作切线OA ，切线与稳态值交点A 所对应的时间就是该时间常数T 。
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A3000过程控制实验指导第一章第一章 A3000高级过程控制实验系统概述本章介绍A3000高级过程控制实验系统整个测试平台的构成。
A3000包括物理硬件系统以及配置的软件系统。
第一节总体架构A3000测试平台总体物理系统如图1.1所示，包括控制系统和现场系统，控制系统可有30多种，现场系统可具有现场总线。
总体逻辑结构如图1.2所示。
图1.1 Au3000测试平台物理系统图1.2 总体逻辑结构A3000现场系统特性：➢尺寸：1450（毫米宽度）X700（毫米深度）X1950（毫米高度），全不锈钢框架；➢电力：三相接地四线制380V 0%，单相三线制，220V 10%；➢能耗：最大额定用电6kw/h。
自来水120L，可重复使用；A3000控制系统特性：➢尺寸：800(宽度)X60（深度）X1950（高度）。
标准工业机柜；➢电力：单相三线制，220V 10%；➢能耗：最大额定用电1kw/h；第二节测试平台现场系统物理受控系统包括了测试对象单元、供电系统、传感器、执行器（包括变频器及移相调压器），从而组成了一个只需接受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。
下面使用示意图和流程图方式介绍现场系统的结构、原理、操作和维护。
系统必须可靠接地，以防止因动力设备静电积累而造成触电或设备损坏。
一现场系统结构示意图现场系统结构示意图如图1.3所示。
图1.3 现场系统结构示意图总体的测点清单如表1.1所示。
表1.1 整体流程测点清单注：所列信号类型为原始信号，在控制柜中Pt100经过变送器转换成了4～20mA。
一般两线制信号在IO面板上已经连接了24V和GND，可以按照四线制方式使用。
执行机构一般2～10V控制，控制信号经过500欧姆采样电阻被转换成4-20毫安控制。
二工艺设备结构和操作本节通过大量的示意图介绍各个工艺设备的结构和操作，其中包括各个水箱、锅炉、换热系统以及管路。
如图1.4所示图1.4 现场系统示意图1)上水箱上水箱位于框架右上方，模拟一个工业上常见的卧式圆罐。
水平方向的截面积在各个高度不同，中间最大，两端最小，具有典型的非线性特性。
上水箱透视图如图1.5所示。
2)中水箱中水箱是一个结构复杂的容器。
提供变容结构，以及水平多容结构。
中水箱透视图如图1.6所示、中水箱顶视图如图1.7所示。
图1.6 中水箱透视图图1.7 中水箱顶视图变容的实现过程：（1）将分隔闸板提得很高，例如2厘米以上，则中水箱左右两边容器合在一起，通过出水闸板控制出口流量。
总截面积=中水箱左容器+中水箱右容器。
图1.8 下水箱透视图图1.9 下水箱顶视图（2）将出口闸板提得很高，例如2厘米以上，通过分隔闸板控制出口流量。
总截面积=中水箱左容器。
水平多容实现过程：分隔闸板作为左右两边容器的导通流量控制，出水闸板控制右边容器出口流量。
3)下水箱下容器可以更换不同形状的出口闸板，从而改变系统特性，还可放入一个斜体，从而模拟倒锥形工业容器。
下水箱透视图结构如图1.8所示，下水箱顶视图如图1.9所示。
4)常压锅炉锅炉是一个常压电加热锅炉，大气压力，没有高温。
如图1.10所示。
5)换热系统该换热器采用工业高效板式换热器。
换热器具有一个冷水入口，一个冷水出口，一个热水入口，一个热水出口（热水和冷水的位置可以互换，但是出口和入口不能互换）。
如图1.11所示。
图1.11 换热系统示意图6)管路系统管路系统如图1.12所示。
通过该图可以了解各个阀门的位置，以及管道上的各个过程设备。
图1.13 PT100温度传感器图1.14 PT100温度变送器接线原理图三过程和电气设备结构和操作本节介绍仪器仪表以及执行器等产品的结构和操作方法。
1)温度检测设备●温度传感器为PT100，采用三线制，如图1.13所示。
●温度变送器为两线制，24V直流供电。
如图1.14所示。
2)压力和液位检测设备♫参考手册：《扩散硅压力/液位变送器使用说明书》可以采用扩散硅压力/液位变送器，也可以选择电容式或者应变电阻式。
压力变送器如图1.15所示。
图1.16 压力/液位变送器量程调节示意图图1.17 涡轮流量计 图1.18 涡轮流量计接线图压力/液位变送器包括一个表头，表头两侧都有盖子。
打开盖子，一侧用于接线，另一侧可以调节零点或满量程，如图1.16所示。
3) 流量检测设备现场系统一般包括一个涡轮流量计和一个电磁流量计。
A 、涡轮流量计♫ 参考手册：《LWGY/LWGB/LWY 型涡轮流量计使用说明书》。
涡轮流量计管道里有一个叶轮随着流动液体转动，通过霍尔效应产生脉冲，然后进行F/I 转换为4~20mA 信号。
涡轮流量计如图1.17所示，其接线如图1.18所示。
图1.19 涡轮流量计拆卸操作图1.20 电磁流量计涡轮流量计如果堵塞，则需要拆卸清洗，拆卸如图1.19所示。
使用一个铁片拧下涡轮两边的外丝，取出涡轮进行清洗。
注意安装时不能太紧。
B、电磁流量计♫参考手册《中文电磁流量计转换器用户手册》、《中文电磁流量计传感器使用说明书》电磁流量计利用法拉第电磁感应定律来测量流量。
电磁流量计如图1-20所示。
注意：不要在没有水的情况下给电磁流量计加电。
加电几分钟后才能获得准确数值。
电磁流量计接线图如图1.21所示。
注意：只连接220V电源L和N线、信号“4-20毫安”输出以及“输出地“4)变频器接线和操作变频器采用三菱的FS520S变频器，或者采用西门子的MM420变频器。
变频器控制水泵P101。
由于变频器响应快速，所以控制时间会短一些。
A、三菱变频器♫参考手册：《三菱变频器FR-S500使用手册（基本篇或高级篇）》三菱变频器如图1.22所示。
图1.22 三菱变频器即使变频器不处于运行状态，其电源输入线，直流回路端子和电动机端子上仍然可能带有危险电压。
因此，断开开关以后还必须等待5分钟，保证变频器放电完毕，再开始安装、维护等工作。
变频器拆卸如图1.23所示、变频器接线如图1.24所示。
在把 STF 启动拨动开关断开后，可以设置到面板控制模式，通过旋钮进行频率设定。
面板如图1.25所示。
图1.23 变频器安装拆卸示意图图1.24 三菱变频器接线图变频器操作模式有多种：✧模式Pr79为模式0，切换PU操作或外部操作。
✧模式Pr79为模式1，只执行PU操作。
✧模式Pr79为模式2，只执行外部操作。
✧模式Pr79为模式3，用设定旋钮进行4-20mA频率设定，STF，STR启动。
✧模式Pr79为模式4，外部端子信号（多段速，DC0~5V等），RUN键启动。
最常用的操作模式有两种：模式0通过PU键切换到PU操作，然后通过旋钮设定频率，按RUN钮启动。
模式3 4-20毫安操作选择，通过启动开关启动，然后加入外部4-20毫安控制。
调试与操作步骤：(1) 面板操作变频器上电，液晶屏显示：断开STF和SD的连接(启动旋钮)，按键设置PU操作模式，PU显示灯亮旋转直到显示为希望的频率值(设30)，约5秒闪灭。
在数值闪灭期间，按SET键，设定频率数值。
闪烁3秒后，显示屏回到0.0显示状态，按RUN键运行。
按键，变频器停止工作。
(2) 4～20mA电流控制首先断开STF和SD的连接(启动旋钮)，按键，进入参数设定模式，拨动选择参数Pr.79(操作模式选择)，设定为3。
输入一个4～20mA电流信号到变频器的4、5号端子，启动旋钮设置到ON位置，水泵运转。
改变输入的电流值，可以看到输出的频率也改变了。
调试完，将参数Pr.79设为0。
B、西门子变频器♫参考手册：《MICROMASTER 420通用型变频器操作说明书》、《MICROMASTER PROFIBUS Optional Board》现场系统上的西门子变频器一般包括三个部分：变频器主体、BOP面板、DP接口。
其中BOP面板和DP接口不是必须的。
如图1.26所示。
图1.26 西门子变频器DP模块如图1.27所示。
图1-28 西门子变频器BOP面板西门子BOP面板如图1.28所示。
西门子BOP面板包括一个液晶显示屏，8个按钮。
其中左上角是运行启动按钮，左下角是停止按钮。
具体功能如下：按钮功能功能说明状态显示LCD显示变频器当前的设定值起动变频器按此键起动变频器。
缺省值运行时此键是被封锁的。
为了使此键的操作有效，应设定 P0700 = 1停止变频器OFF1：按此键，变频器将按选定的斜坡下降速率减速停车。
缺省值运行时此键被封锁；为了允许此键操作应设定P0700 = 1。
OFF2：按此键两次(或一次，但时间较长)电动机将在惯性作用下自由停车。
此功能总是“使能”的。
一些重要参数的含义：P0010开始快速调试✧ 0 准备运行✧ 1 快速调试✧ 30 工厂的缺省设置值P0700 选择接通 / 断开 / 反转(on / off / reverse)命令源 ✧ 0 工厂设置值✧ 1 基本操作面板 (BOP)✧ 2 模拟量输入端子 / 数字量输入✧ 6 来自总线命令。
如果使用Profibus 总线，则需要设置这个参数。
注意要P0917=0。
改变电动机的转动方向 按此键可以改变电动机的转动方向。
电动机的反向用负号(－)表示或用闪烁的小数点表示。
缺省值运行时此键是被封锁的，为了使此键的操作有效，应设定P0700= 1。
电动机点动在变频器无输出的情况下按此键，将使电动机起动，并按预设定的点动频率运行。
释放此键时，变频器停车。
如果变频器/电动机正在运行，按此键将不起作用。
浏览辅助信息 变频器运行过程中，在显示任何一个参数时按下此键并保持不动2秒钟，将显示以下参数值(在变频器运行中，从任何一 个参数开始)：1. 直流回路电压（用d 表示–单位：V ）2. 输出电流（A ）3. 输出频率（Hz ）4. 输出电压（用 o 表示 – 单位：V ）5 由P0005选定的数值(如果P0005选择显示上述参数中的任何一个(3，4，或 5)，这里将不再显示)。
连续多次按下此键，将轮流显示以上参数。
跳转功能在显示任何一个参数(rXXXX 或 PXXXX)时，短时间按下此键将立即跳转到r0000，如果需要，您可以接着修改其它的参数。
跳转到 r0000 后，按此键将返回原来的显示点。
访问参数 按此键即可访问参数 增加/减少数值按此键即可增加/减少面板上显示的参数数值。
P1000 选择目标频率设定值来源✧0 无频率设定值✧ 1 用 BOP 控制频率的升降✧ 2 模拟设定值✧ 6 来自总线命令。
如果使用 Profibus 总线，则需要设置这个参数。
注意要P0917=0。
P0004参数过滤器✧ 2 变频器✧ 4 PI 比例积分控制器✧10设定值通道和斜坡函数发生器✧20 通讯✧22 变频器PID控制参数P0003 参数访问级变频器的参数有 4 个用户访问级，即标准访问级，扩展访问级，专家访问级和维修级。