2016热工过程控制实验报告——姜栽沙

热工过程控制工程

实验报告

专业班级：新能源1402班

学生姓名：姜栽沙

学号：1004140220

中南大学能源学院

2017年1月

实验一热工过程控制系统认识与MCGS应用

组号______ 同组成员李博、许克伟、成绩__________

实验时间__________ 指导教师(签名)___________

一、实验目的

通过实验了解几种控制系统（基于智能仪表、基于计算机）的组成、工作原理、控制过程特点；了解计算机与智能仪表的通讯方式。了解组态软件的功能和特点，熟悉MCGS组态软件实现自动控制系统的整个过程。掌握MCGS组态软件提供的一些基本功能，如基本画面图素的绘制、动画连接的使用、控制程序的编写、构造实时数据库。

二、实验装置

1、计算机一台

2、MCGS组态软件一套

3、对象：SK-1-9型管状电阻炉一台；测温热电偶一支（K型）。

4、AI818/宇电519/LU-906K智能调节仪组成的温控器一台。

5、THKGK-1型过程控制实验装置（含智能仪表、PLC、变频器、控制阀）一套

6、CST4001-6H电阻炉检定炉（含电阻炉、温度控制器、测温元件、接口）一套

7、电阻炉温度控制系统接线图和方框图如图1-1、1-2所示。

三、实验内容

1、电阻炉温度控制系统（液位、流量、压力）

被控过程: 电阻炉被控变量: 电阻炉温度

操纵变量: 电阻炉的功率主要扰动：环境温度变化，电压值，电流值2、带检测控制点的流程图

3、控制系统方框图

4、控制系统中所用的仪表名称、型号（检测仪表、控制器、执行器、显示仪表）。

检测仪表：CST4001-6H电阻炉检定炉

控制器：AI818/宇电519/LU-906K智能调节仪组成的温控器

执行器：THKGK-1型过程控制实验装置（含智能仪表、PLC、变频器、控制阀）

显示仪表：计算机

5、智能仪表与计算机是怎样进行通讯？有哪几种方式？

智能仪表与计算机通讯一般有三种方式，分别为USB接口，485接口，232接口，通过这些接口进行信号传输，计算机得以对仪表进行温控。

6、什么是组态软件？

组态软件是指对系统的各种资源进行配置，达到系统按照预定设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的的应用软件。

四、MCGS组态界面

提供电阻炉温度控制系统一套完整组态界面图（共6个图），包括主界面、运行界面、设备工况、存盘数据、实时曲线、历史数据。

五、思考题

1、定值控制、随动控制和程序控制有何区别？

定值系统是设定值恒定，不随时间而变；随动控制系统是设定值随时间不断变化，而且预先不知道它的变化规律；程序控制系统是设定值在时间上按一定程序变化，被控量在时间上也按一定程序变化。

2、组成一个简单控制系统需要哪些基本环节？

对象，检测元件及变送器，控制器，执行器。

3、说明在计算机上完成232接口、USB接口设置步骤（要配屏幕截图）。

232接口用来串口连接USB的数据线，将接口转为USB后，插上USB接口，安装好接线的驱动即可。

4、简述智能仪表（宇电519）在MCGS组态软件中设备窗口进行组态配置的方法和步骤（要有屏幕截图）。

选择设备构件；设置构件属性；连接设备通道。

5、设计两种流量控制系统，分别画出两个控制系统的原理图、方框图，比较说明两种控制系统的优劣。

典型工业加热炉燃烧过程流量控制系统有以下两种：

①比值串级控制系统

优：比值系数可以预先设定，在系统稳定运行的情况下，通过分析烟气含氧量计算热效率，人工调整比值器的设定值，可以使燃烧处于较佳状态。

缺：在动态过程中，不能保持适当的空气燃料比。

②交叉限幅控制系统

优：发生扰动时，由于高低值选择器的限幅作用，使得系统能在一定的范围内维持空气-燃料比，克服了一般比值调节方式的局限性。

6、对电阻炉温度进行温度控制时，常用的执行器有哪几种？各有什么特点？

①气动执行器：结构简单，输出推力大，动作可靠，性能稳定，维护方便，价格便宜，本质安全防爆。控制精度较低，双作用的气动执行器，断气源后不能回到预设位置。单作用的气动执行器，断气源后可以依靠弹簧回到预设位置。

②电动执行器：能源取用方便，信号传输速度快，传送距离远，便于集中控制，灵敏度和精度较高，与电动调节仪表配合方便，安装接线简单。结构复杂，体积较大，推力小，价格贵。

实验二对象动态特性测试与识别

组号______ 同组成员李博、许克伟、成绩__________

实验时间__________ 指导教师(签名)___________

一、实验目的

了解飞升曲线法（即阶跃法）测量对象动态特性的方法，并根据飞升曲线识别对象的动态特性，通过数据处理建立对象的数学模型。

二、实验仪器及设备

1、计算机一台

2、MCGS组态软件一套

3、对象：SK-1-9型管状电阻炉一台；测温热电偶一支（K型）。

4、AI818/YD519/LU-906K智能调节仪组成的温控器一台。

三、预习填空

1、在实际工作中，常常用实验的方法来研究对象的特性。通常采用飞升曲线（即阶跃法）测量对象动态特性，通过数据处理建立对象的动态特性。表征对象动态特性的通常用微分方程式或传递函数。

2、对象特性的实验测取法有响应曲线法、矩形脉冲法、正弦波法和随机信号法四种。

3、表征对象特性的参数有放大系数K 、时间常数T 和滞后时间τ。

4、对象特性的类型有自衡非振荡、无自衡非振荡、自衡振荡和反向特性四种。

5、时间常数可以通过响应曲线和实验测定求出。

四、实验装置示意图

电阻炉特性测试原理图、接线图、数据采集MCGS组态界面图。

电阻炉特性测试原理图：