《过程控制系统》实验指导书

《过程控制系统》实验指导书

电气工程学院自动化系

09年 5 月

实验项目

实验编号实验名称时数页码

01 过程控制实验装置的构成与基本操作 2

02 单回路控制系统对象特性测试实验 2

03 单回路控制系统基本PID控制实验 2

04 微分先行PID控制实验 2

05 2

学生实验须知

一实验要求

1 认真进行实验预习和准备，应教师要求于实验前完成实验准备报告；

2 按照安排的时间、地点和分组签到和参加实验。因故调换应提交调换申请并经教师批准；

3 在指定实验台（位置）进行实验，不得随意调换，不得动用非实验设备；

4 实验时，主动参与，认真细致，互助合作，注意安全。有问题主动向教师请教。

5 实验结束，整理好实验设备，报告指导教师检查实验结果，经认可后方可离开。

6 损坏设备，应予以赔偿。

二实验报告基本要求

1 在院统一印制的实验报告用纸上书写报告；

2 书写整洁，符号、表格和曲线规范；

3 实验记录数据真实客观，实验结果分析认真正确；

4 按时呈交。实验报告作为教学档案由院留存。

三实验成绩评定

1 每项实验的成绩综合学生出勤、实验过程（参与程度，实验结果，设备安全和人身安全）情况和实验报告质量（内容和规范性）给出。不参加实验或不提交报告者，该项实验成绩为0分。

2 实验成绩计入课程平时成绩表；

3 不参加实验及不提交报告达三次者，将取消该课程考核资格。

实验一过程控制实验装置的构成与基本操作

一、实验目的

1、了解本实验装置的结构与组成。

2、掌握单回路控制系统的基本组建方式。

3、掌握实验装置的基本操作与仪表的调整方法。

二、实验设备

1、THGK-1型过程控制实验装置一套

GK-02 GK-03 GK-04 GK-07

2、计算机一套

三、实验装置的结构框图

1、过程控制实验装置结构图

2、S500系列变频器

(3)多段速运行控制

四、实验步骤：

1、设备组装与检查：

1）、将GK-02、GK-03、GK-04、GK-07挂箱由右至左依次挂于实验屏上。并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。

2）、先打开空气开关再打开钥匙开关，此时停止按钮红灯亮。

3）、按下起动按钮，此时交流电压表指示为220V，所有的三芯蓝插座得电。4）、关闭各个挂件的电源进行连线。

2、单回路控制系统接线：

1）、控制方式1：将GK-04模拟 PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，电位器输出接其给定，传感器接其反馈输入，并将其“输出“接GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端； GK-07 的“SD”与“STR”短接，设定变频器相关参数，调节电位器输出，使电机驱

动泵正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”短接）。

2）、控制方式2：传感器输出接GK-02单片机控制器输入，将单片机控制器的“输出1”端接 GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负）；单片机控制器rs232通讯端口接计算机串口1，将GK-07变频器的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端；GK-07 的“SD”与“STR”短接，使电机正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”短接）。

3）、控制方式3：传感器输出接数字仪表控制器输入，将仪表的“输出”端接加热器两端；对数字仪表控制器参数进行设定。

3、变频器控制接线方式：

1）、电位器控制方式：将电位器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，电位器输出接 GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端； GK-07 的“SD”与“STR”短接，设定变频器相关参数，调节电位器输出，使电机驱动泵正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”）。2）、电流控制方式：将数字控制仪表的4~20mA输出接 GK-07变频器的“”与“5”两端（注意：4正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端； GK-07 的“SD”与“STR”短接，设定变频器相关参数，使电机驱动泵正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”）。

3）、电压控制方式：将数字控制仪表的0~5V输出接 GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端； GK-07 的“SD”与“STR”短接，设定变频器相关参数，使电机驱动泵正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”）。

五：实验报告要求

绘制实验中的三种控制系统接线图。

实验二 单回路控制系统对象特性测试实验

一 实验目的

1.熟悉温度对象的数学模型及其阶跃响应曲线。

2.根据由实际测得的对象的温度阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。 二、实验设备

1.wk-1型温度控制实验装置 一套

2.计算机系统 一套 三、实验原理

阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号）。同时，记录对象的输出数据或阶跃响应曲线，然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。

电加热器温度对象模型可用用一阶惯性加滞后环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。其传递函数可以近似为：

s e Ts K

s G τ-+=

1

)( (2.1) 式中T 为对象的时间常数，τ为纯滞后时间，K 为放大系数。 1．实验装置系统框图

A/D D/A 接口

多路模拟量输出通屏幕显示

开关量输出通道 开关量输入通道

键盘

多路模拟量输入通执行机构与 温 度 对 象

数据显示

计算机 手动/自动转换

图2.1 WK -1型温度控制系统组成