東南大學過程控制實驗報告一

東南大學自動化學院實驗報告課程名稱： 過程控制 第一次實驗實驗名稱： 被控過程的認識實驗 院（系）：自動化專業(yè)：自動化 姓名： 學號: 同組人員： 實驗時間： 2017年4月9日評定成績： 審閱教師： TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"一.實驗目的 3二?實驗內容 3\o"CurrentDocument"實驗步驟 4\o"CurrentDocument"實驗現(xiàn)象 4\o"CurrentDocument"五?思考題 11一、實驗目的1、了解被控過程系統(tǒng)的組成；2、熟悉過程控制教學裝置的設備和管線；3、掌握過程控制系統(tǒng)的理論建模方法。二、實驗內容以表征生產過程的參量為被控制量使之接近給定值或保持在給定范圍內的自動控制系統(tǒng)。這里“過程”是指在生產裝置或設備中進行的物質和能量的相互作用和轉換過程。表征過程的主要參量有溫度、壓力、流量、液位、成分、濃度等。通過對過程參量的控制，可使生產過程中產品的產量增加、質量提高和能耗減少。一般的過程控制系統(tǒng)通常采用反饋控制的形式。在利用HGK-1過程控制實驗裝置進行各實驗項目后，可掌握下列內容：1、 測定控制對象特性的方法；2、 熟悉自動化儀表的使用方法；3、 掌握單回路控制系統(tǒng)的組成及其參數(shù)整定；4、 掌握復雜控制回路系統(tǒng)的組成及其參數(shù)整定；5、 理解控制參數(shù)對控制系統(tǒng)品質指標的影響；6、 學習過程控制系統(tǒng)的設計、計算、分析、接線、投運等綜合能力；在利用本實驗裝置進行各實驗項目后，可達到下列基本要求和目標：1、 明確實驗任務；2、 提出實驗方案；3、 完成實驗工作。本實驗教學裝置的實驗電氣接線圖如圖1所示。圖1實驗電氣接線圖三、實驗步驟1、繪制實驗裝置電器及設備分布圖；2、繪制電器接線圖及電路原理圖；按照實驗流程圖配管，并完成儀表配線；3、了解實驗裝置中的對象，水泵、變頻器和所用儀表的名稱、作用及其所在的位置。以便于在實驗中對儀表進行操作和觀察；4、熟悉實驗裝置面板圖，要求做到：由面板上的每只儀表的圖形、文字符號能準確地找到該儀表的實際位置；5、熟悉工藝管道結構、每個手動閥門的位置及其作用。四、實驗現(xiàn)象1、實驗裝置及設備分布圖圖4.1液位控制系統(tǒng)本系統(tǒng)包含水箱、加熱器、變頻器、泵、電動閥、電磁閥、進水閥、出水閥、增壓器流量計、壓力傳感器、溫度傳感器和操作面板等。

圖4.2操作面板本實驗系統(tǒng)控制面板有4個P909儀表分別用于顯示壓力、流量、液位和溫度。每個P909有4組接口，分別為外給定、PV、OUT和報警。其中PV為測量值的輸入口，即在閉環(huán)回路中為反饋值的輸入口，該接口一般與變送器相連，外給定是作為串級控制中外環(huán)輸出作為內環(huán)給定值，OUT口是控制器根據(jù)給定信號SV和反饋信號PV后，通過控制器控制算法的控制量，用于控制實驗裝置中執(zhí)行機構，如電磁閥、電動閥等。圖4.3參數(shù)顯示及操作屏此顯示屏可顯示鍋爐溫度、水箱液位、水泵壓力、管道流量和閥門開度等參數(shù)，并且有一個交流變頻控制器可以控制水泵的工作頻率。此外，還有啟動和急停按鈕，啟動按鈕用于整個系統(tǒng)的啟動，急停按鈕用于出現(xiàn)意外情況時的緊急停止。2、電器接線圖及電路原理圖圖2.1液位控制系統(tǒng)結構圖圖2.2液位控制系統(tǒng)框圖4-20mAi液位變送器電動閥Z 艸國stPOU4-20mAi液位變送器電動閥Z 艸國stPOUwesflo圖2.3電氣連接圖將液位變送器的輸出接到PV,測量液位，輸出OUT接到電動閥控制其閥門開度。通過修改設定值SV，可以觀察到水箱液位PV發(fā)生變化。3、實驗設備（1）壓力傳感器：YMC303P-1-A-3RANGE0-6kPa,OUT4-20mADC,SUPPLY24VDC,IP67，REDSUP+，BLUEOUT+/V-

圖2.4壓力傳感器壓力傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種傳感器。一般普通壓力傳感器的輸出為模擬信號，或在一段連續(xù)的時間間隔內，輸出為數(shù)字信號。而通常使用的壓力傳感器主要是利用壓電效應制造而成的，這樣的傳感器也稱為壓電傳感器。交流變頻器(2)交流變頻器：功率1500W交流變頻器(2)交流變頻器：功率1500W、220V單相輸入、380V三相輸出功率；1500W電源：22OV(單相輸入｝380V(相輸出)圖2.5交流變頻器交流型變頻器是輸出電壓和頻率可調的調速裝置。交流型變頻器實際上就是一個逆變器它首先將交流電變?yōu)橹绷麟?，然后用電子元件對直流電進行開關，變?yōu)榻涣麟姟Ｒ话愎β瘦^大的交流型變頻器用可控硅，并設一個可調頻率的裝置，使頻率在一定范圍內可調，用來控制電機的轉數(shù)，使轉數(shù)在一定的范圍內可調。(3)渦輪流量計：型號LWY-C口徑4-200mm,介質溫度-20—+100°C，環(huán)境溫度-20—+45°C，供電電源+24V，標準信號輸出4-20mA，負載0-750Q，精確度土0.5%Fs土1.0%Fs，外殼防護等級IP65

圖2.6渦輪流量計渦輪流量計是速度式流量計中的主要種類,當被測流體流過渦輪流量計傳感器時，在流體的作用下，葉輪受力旋轉，其轉速與管道平均流速成正比，同時，葉片周期性地切割電磁鐵產生的磁力線，改變線圈的磁通量，根據(jù)電磁感應原理，在線圈內將感應出脈動的電勢信號，即電脈沖信號，此電脈動信號的頻率與被測流體的流量成正比。(4)泵：Q40-150L/min,H2.5-7m,Hmax2.5m,380V,VL450V,IP44,50Hz,2550rpm,1.1kw，HP1.5，In2.8A，ICLB圖2.7水泵水泵是輸送液體或使液體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體,使液體能量增加,主要用來輸送液體包括水、油、酸堿液、乳化液、懸乳液和液

態(tài)金屬等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。（5）電動調節(jié)閥：型號2DYP-16P壓力1.6MPa,輸入信號4-20mA,口徑2.5mm,電源220V,反饋信號4-20mA，閥門控制精度0.1%-8%可調。圖2.8電動調節(jié)閥電動調節(jié)閥是工業(yè)自動化過程控制中的重要執(zhí)行單元儀表。與傳統(tǒng)的氣動調節(jié)閥相比具有明顯的優(yōu)點：電動調節(jié)閥節(jié)能（只在工作時才消耗電能）,環(huán)保（無碳排放）,安裝快捷方便（無需復雜的氣動管路和氣泵工作站）。（6）電磁調節(jié)閥：MODELUW-15,VOLTS220V，ORIFICE15,CYCLES60Hz,PIPESIZE1/211,OFERATINGPRESSUREMINI0kg/cm2—MAX8kg/cm2圖2.9電磁調節(jié)閥電磁閥（Electromagneticvalve）是用電磁控制的工業(yè)設備，是用來控制流體的自動化基礎元件，屬于執(zhí)行器，并不限于液壓、氣動。用在工業(yè)控制系統(tǒng)中調整介質的方向、流量、速度和其他的參數(shù)。電磁閥可以配合不同的電路來實現(xiàn)預期的控制，而控制的精度和靈活性都能夠保證。電磁閥有很多種，不同的電磁閥在控制系統(tǒng)的不同位置發(fā)揮作用，最常用的是單向閥、安全閥、方向控制閥、速度調節(jié)閥等。五、思考題1、 過程控制中過程參量指的是什么？舉例說明之；答：過程參量是指在系統(tǒng)控制過程中，參數(shù)隨時間變化。工業(yè)上常見的過程參數(shù)，除了過程自動化最常見的溫度、壓力、流量、液位（物位）四大參數(shù)以外，往往還要檢測物料組分、物性、噪聲、振動等參數(shù)，甚至還要測量諸如轉化率、催化劑活性等無法（或難以）直接在線檢測的參數(shù)。2、 了解常見過程參量的測量方法；答：過程參量的一般檢測原理主要有守恒定律、場的定律、熱電效應、電阻的熱效應、應變效應和壓阻效應等。溫度測量可