过控实验报告.
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
高度
输出
250mm
200mm
150 mm
100 mm
50 mm
万用表测量值（伏）
3.03
2.47
1.86
1.23
0.61
A/D口测量值(伏)
3.02
2.48
1.86
1.25
0.61
机内转换高度（mm）
247.14
198.05
149.02
99.61
48.63
相对误差（%）
1.14
0.975
0.653
0.39
图 1-6
1094-PMR比例阀接口如图1-7所示。
端子2：+24V，
端子3：24V地，
端子4：输出控制信号。
R1：最小流量调节，
R2：最大流量调节，
R3：延迟时间调节。
S1：（on）：中频（2832），
S2：（off）
图 1-7
6、液位传感器
主要技术参数见表1-4
表 1-4
工作电压
24 V DC
测量范围
图 1-2
图中：
SW1：基地址设定。（220H）
CN1：16位数字输出。
CN2：16位数字输入。
CN3：模拟输入/输出以及记数器/定时器。
JP1、JP2：DMA（直接数据传输）通道设定。（NO DMA）
JP3：中断级别设定。（5）
JP4：时钟源设定。（外部时钟）
JP5：内/外部触发设定。（内部触发）
4.95
7.44
9.93
相对误差（%）
0
1.2
1
0.8
0.7
四、思考题
1、用传感器测量过程变量的准确性如何？如果有误差，可以采取什么方法进行修正？
答：使用液位传感器时测量误差比较大，温度传感器电压值误差不大，比例阀实验中机内电压和实验输出电压值误差很小，且十分稳定。
如果有误差
（1）可以在计算时进行补偿，比如计算零点高度，相减后作为实际测量高度。
2.47
2、温度传感器的测试
改变水箱内水的温度，用温度计测量出水温，同时利用万用表和PCL-812PG板卡的A/D口测出温度传感器的输出电压，并在计算机内将其转换成相应的温度。将测量数据填入下表。
温度计（度）
16.0
16.2
16.2
16.5
16.5
传感器输出电压（伏）
0.80322
0.8251
0.8227
190 mm
385 mm
材质
塑料
螺旋接口
15 mm直径
4、流量传感器
流量传感器如图1-5，主要技术参数见表1-2。
表 1-2
工作电压
5to12 V DC
工作电流
6 to 33mA
输出信号
方波信号，5…12 V
频率范围
13to 1200 HZ
测量范围
0.5to 15.0 l/min
工作压力
80°Cmax。6bar
过程计算机控制系统
实验报告
实验一 组合型过程控制系统简介及过程控制演示
一、FESTO紧凑型过程控制系统介绍
FESTO紧凑型过程控制系统如图1-1所示，在这套系统上，我们可以进行液位、温度、压力、流量的控制。
图 1-1
二、组合式过程控制系统介绍
结合过程计算机控制系统理论的学习，我们研制了一套组合式过程控制系统，这套系统可以通过灵活、方便的管路组合，实现过程控制中的五种典型控制方式—单回路控制，串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。
0.8129
0.8300
A/D口测量电压(伏)
0.81
0.81
0.81
0.82
0.82
机内转换温度（度）
16.064
16.5039
16.455
16.2597
16.601563
相对误差（%）
0.4
1.88
1.57
1.46
0.62
3、流量传感的测试
调节手动阀以改变流量传感器所在管路中的流量，利用PCL-812PG板卡的计数口测量流量传感器单位时间内输出的脉冲数，并转换成对应的流量。将测量结果填入下表。
0－400mm
输出信号
0—5 V DC
工作温度
-40—120°C
接线方式
红：电源正
黑：电源负
蓝：输出+
7、温度传感器
主要技术参数见表1-5
表 1-5
工作电压
24 V DC
测量范围
0－100°C
输出信号
0—5 V DC
接线方式
红：电源正
绿：电源负
黄：输出+
8、 管路、接头、手动阀
管路、接头、手动阀如图1-8所示。系统所有部件的连接都是直接插拔，非常方便。
图 1-8
实验二传感器、执行器实验
一、实验目的
了解传感器、执行器的工作原理，掌握它们在实际过程控制中的应用。
二、实验要求
编程实现系统液位、温度、流量等模拟量的数据采集以及比例阀开度的控制。
三、实验步骤
1、液位传感器的测试
在水箱内按要求注入不同高度的纯净水，利用万用表和PCL-812PG板卡的A/D口分别测出液位传感器的输出电压。并在计算机内将其转换成对应的高度。将测量数据填入下表。
工作温度
0°Cto 65°C
接线方式
白：电源正
绿：电源负
褐：输出+
图 1-5
5、比例阀1094-PMR
比例阀如图1-6，主要技术指标见表1-3。
表 1-3
工作电压
24 V DC
功率
8 W
工作压力
0to 0.5 bar
环境温度
Max。+55°C
媒介
自然媒介，如水、压缩空气
媒体温度
0°Cto +65°C
（2）减小出水阀开度，使出水过程平稳，减小波动。
实验三 系统动态特性的测试
一、实验目的
学习单容对象动态特性的实验测定方法。
二、实验要求
通过实验的方法建立液位对象的过程数学模型。
三、实验步骤
利用液位对象的液位与输出流量的关系建立其模型
⑴测试系统结构如图3-1所示。
进水
出水
图3-1利用液位—输出流量关系建立模型的实验原理图
三、主要仪器与设备
1、计算机
2、接口板PCL-812PG
PCL-812PG是一块高性能，高速度的多功能数据采集卡，它适用于IBM PC以及其它兼容机。PCL-812PG在一块卡上包含了所有的数据采集功能，如：16路A/D，2路D/A，16路DI，16路DO，1路定时器、计数器通道，其中A/D数据采集为12位。PCL-812PG板卡的具体布局如图1-2。
脉冲数（个/秒）
0
5
41
83
118
流量（l/min）
0.341196
0.402275
0.842036
1.355097
1.782645
4、比例阀的控制
通过PCL-812PG板卡的D/A口向比例阀输出控制，比较机内控制电压与实际输出电压，并将结果填入下表。
控制量（伏）
0
2.5
5
7.5
10
测量值（伏）
0
2.47
JP6、JP7：D/A参考电压设定。（内部参考电压）
JP8：内部参考电压设定。（-10V）
JP9：A/D输入范围设定。(-10Vto+10V)
CN3接口管脚说明如图1-3所示。
图1-3
3、水箱：
水箱如图1-4所示。技术参数见
表1-1。
图 1-4
表1-1
工作温度
最大：+65
外部尺寸
宽度
深度
高度
240mm
输出
250mm
200mm
150 mm
100 mm
50 mm
万用表测量值（伏）
3.03
2.47
1.86
1.23
0.61
A/D口测量值(伏)
3.02
2.48
1.86
1.25
0.61
机内转换高度（mm）
247.14
198.05
149.02
99.61
48.63
相对误差（%）
1.14
0.975
0.653
0.39
图 1-6
1094-PMR比例阀接口如图1-7所示。
端子2：+24V，
端子3：24V地，
端子4：输出控制信号。
R1：最小流量调节，
R2：最大流量调节，
R3：延迟时间调节。
S1：（on）：中频（2832），
S2：（off）
图 1-7
6、液位传感器
主要技术参数见表1-4
表 1-4
工作电压
24 V DC
测量范围
图 1-2
图中：
SW1：基地址设定。（220H）
CN1：16位数字输出。
CN2：16位数字输入。
CN3：模拟输入/输出以及记数器/定时器。
JP1、JP2：DMA（直接数据传输）通道设定。（NO DMA）
JP3：中断级别设定。（5）
JP4：时钟源设定。（外部时钟）
JP5：内/外部触发设定。（内部触发）
4.95
7.44
9.93
相对误差（%）
0
1.2
1
0.8
0.7
四、思考题
1、用传感器测量过程变量的准确性如何？如果有误差，可以采取什么方法进行修正？
答：使用液位传感器时测量误差比较大，温度传感器电压值误差不大，比例阀实验中机内电压和实验输出电压值误差很小，且十分稳定。
如果有误差
（1）可以在计算时进行补偿，比如计算零点高度，相减后作为实际测量高度。
2.47
2、温度传感器的测试
改变水箱内水的温度，用温度计测量出水温，同时利用万用表和PCL-812PG板卡的A/D口测出温度传感器的输出电压，并在计算机内将其转换成相应的温度。将测量数据填入下表。
温度计（度）
16.0
16.2
16.2
16.5
16.5
传感器输出电压（伏）
0.80322
0.8251
0.8227
190 mm
385 mm
材质
塑料
螺旋接口
15 mm直径
4、流量传感器
流量传感器如图1-5，主要技术参数见表1-2。
表 1-2
工作电压
5to12 V DC
工作电流
6 to 33mA
输出信号
方波信号，5…12 V
频率范围
13to 1200 HZ
测量范围
0.5to 15.0 l/min
工作压力
80°Cmax。6bar
过程计算机控制系统
实验报告
实验一 组合型过程控制系统简介及过程控制演示
一、FESTO紧凑型过程控制系统介绍
FESTO紧凑型过程控制系统如图1-1所示，在这套系统上，我们可以进行液位、温度、压力、流量的控制。
图 1-1
二、组合式过程控制系统介绍
结合过程计算机控制系统理论的学习，我们研制了一套组合式过程控制系统，这套系统可以通过灵活、方便的管路组合，实现过程控制中的五种典型控制方式—单回路控制，串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。
0.8129
0.8300
A/D口测量电压(伏)
0.81
0.81
0.81
0.82
0.82
机内转换温度（度）
16.064
16.5039
16.455
16.2597
16.601563
相对误差（%）
0.4
1.88
1.57
1.46
0.62
3、流量传感的测试
调节手动阀以改变流量传感器所在管路中的流量，利用PCL-812PG板卡的计数口测量流量传感器单位时间内输出的脉冲数，并转换成对应的流量。将测量结果填入下表。
0－400mm
输出信号
0—5 V DC
工作温度
-40—120°C
接线方式
红：电源正
黑：电源负
蓝：输出+
7、温度传感器
主要技术参数见表1-5
表 1-5
工作电压
24 V DC
测量范围
0－100°C
输出信号
0—5 V DC
接线方式
红：电源正
绿：电源负
黄：输出+
8、 管路、接头、手动阀
管路、接头、手动阀如图1-8所示。系统所有部件的连接都是直接插拔，非常方便。
图 1-8
实验二传感器、执行器实验
一、实验目的
了解传感器、执行器的工作原理，掌握它们在实际过程控制中的应用。
二、实验要求
编程实现系统液位、温度、流量等模拟量的数据采集以及比例阀开度的控制。
三、实验步骤
1、液位传感器的测试
在水箱内按要求注入不同高度的纯净水，利用万用表和PCL-812PG板卡的A/D口分别测出液位传感器的输出电压。并在计算机内将其转换成对应的高度。将测量数据填入下表。
工作温度
0°Cto 65°C
接线方式
白：电源正
绿：电源负
褐：输出+
图 1-5
5、比例阀1094-PMR
比例阀如图1-6，主要技术指标见表1-3。
表 1-3
工作电压
24 V DC
功率
8 W
工作压力
0to 0.5 bar
环境温度
Max。+55°C
媒介
自然媒介，如水、压缩空气
媒体温度
0°Cto +65°C
（2）减小出水阀开度，使出水过程平稳，减小波动。
实验三 系统动态特性的测试
一、实验目的
学习单容对象动态特性的实验测定方法。
二、实验要求
通过实验的方法建立液位对象的过程数学模型。
三、实验步骤
利用液位对象的液位与输出流量的关系建立其模型
⑴测试系统结构如图3-1所示。
进水
出水
图3-1利用液位—输出流量关系建立模型的实验原理图
三、主要仪器与设备
1、计算机
2、接口板PCL-812PG
PCL-812PG是一块高性能，高速度的多功能数据采集卡，它适用于IBM PC以及其它兼容机。PCL-812PG在一块卡上包含了所有的数据采集功能，如：16路A/D，2路D/A，16路DI，16路DO，1路定时器、计数器通道，其中A/D数据采集为12位。PCL-812PG板卡的具体布局如图1-2。
脉冲数（个/秒）
0
5
41
83
118
流量（l/min）
0.341196
0.402275
0.842036
1.355097
1.782645
4、比例阀的控制
通过PCL-812PG板卡的D/A口向比例阀输出控制，比较机内控制电压与实际输出电压，并将结果填入下表。
控制量（伏）
0
2.5
5
7.5
10
测量值（伏）
0
2.47
JP6、JP7：D/A参考电压设定。（内部参考电压）
JP8：内部参考电压设定。（-10V）
JP9：A/D输入范围设定。(-10Vto+10V)
CN3接口管脚说明如图1-3所示。
图1-3
3、水箱：
水箱如图1-4所示。技术参数见
表1-1。
图 1-4
表1-1
工作温度
最大：+65
外部尺寸
宽度
深度
高度
240mm