《化工自動(dòng)化及儀表》2015實(shí)驗(yàn)講義

PAGE《化工自動(dòng)化及儀表》實(shí)驗(yàn)講義華東理工大學(xué)信息學(xué)院自動(dòng)化系2015年5月實(shí)驗(yàn)一控制系統(tǒng)認(rèn)識(shí)一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.了解開(kāi)環(huán)、閉環(huán)控制2.了解簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)的基本組成環(huán)節(jié)熟悉控制流程圖和控制方框圖認(rèn)識(shí)常用儀表二．實(shí)驗(yàn)裝置電阻爐溫度控制系統(tǒng)二套三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．控制系統(tǒng)流程圖TTTRCTVTTTRCTVTE電阻爐圖1-1控制系統(tǒng)流程圖 2．控制系統(tǒng)方框圖了解控制系統(tǒng)方框圖的構(gòu)成，熟悉電阻爐溫度控制系統(tǒng)方框圖。其控制系統(tǒng)方框圖如圖1-2所示。溫度設(shè)定4~20ma0~220V0~1000溫度設(shè)定4~20ma0~220V0~1000℃溫度控制器觸發(fā)器及可控硅電阻爐-4~20ma溫度變送器mv熱電偶自動(dòng)平衡記錄儀圖1-2爐溫控制系統(tǒng)方框圖3．指出溫度控制系統(tǒng)的被控過(guò)程、被控變量、操縱變量、擾動(dòng)、設(shè)定值和偏差。觀察、記錄控制系統(tǒng)中所用的儀表名稱、型號(hào)。4．電阻爐溫度控制系統(tǒng)的運(yùn)行。=1\*GB2⑴手動(dòng)控制將溫度控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器置于“手動(dòng)”位置。給過(guò)程施加階躍擾動(dòng)信號(hào)，調(diào)整調(diào)節(jié)器手操輸出電流，觀察記錄曲線的變化。待系統(tǒng)穩(wěn)定后無(wú)擾動(dòng)切換到“自動(dòng)”位置。=2\*GB2⑵自動(dòng)控制定值控制：系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)，設(shè)定值不變，對(duì)控制系統(tǒng)施加階躍擾動(dòng)，觀察定值控制過(guò)程記錄曲線。隨動(dòng)控制：系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定后，設(shè)定值作一階躍變化，觀察隨動(dòng)控制過(guò)程記錄曲線。四．思考題定值控制、隨動(dòng)控制和程序控制有何區(qū)別？組成一個(gè)簡(jiǎn)單控制系統(tǒng)需要哪幾個(gè)基本環(huán)節(jié)？附：電阻爐溫度控制系統(tǒng)的主要儀器儀表序號(hào)名稱型號(hào)數(shù)量1可控硅電壓調(diào)整器ZK-02臺(tái)2數(shù)字顯示控制儀WP-S815-82-12/12-HL2臺(tái)3大型長(zhǎng)圖自動(dòng)平衡記錄儀XWCJ-2001臺(tái)424V開(kāi)關(guān)電源YJ104-0301臺(tái)5雙回路溫度變送器WP202TC2-K1臺(tái)6K型熱電偶WRN2-1202支7管式電阻爐SK-2-102臺(tái)

實(shí)驗(yàn)二溫度測(cè)量與顯示儀表實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁y(cè)溫元件的種類與使用方法掌握測(cè)溫元件與顯示儀表的正確配接方法實(shí)驗(yàn)儀器與儀表管式電阻爐及爐溫控制系統(tǒng)鎳鉻-鎳硅熱電偶（分度號(hào)K）數(shù)字式溫度顯示儀（多功能顯示控制儀SWP-T803，0.5級(jí)）電子電位差計(jì)（XWF-100，0.5級(jí)）電子自動(dòng)平衡電橋（XQF-100，0.5級(jí)）十進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)電阻箱（ZX38/10，0.1級(jí)）手動(dòng)電位差計(jì)（UJ-33a）三．熱電偶測(cè)溫以及與常用顯示儀表的配接方法熱電偶測(cè)溫原理是熱電效應(yīng)。當(dāng)參比端溫度恒定時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的電勢(shì)E（θ，θ0）會(huì)隨被測(cè)溫度的變化而變化。在測(cè)溫時(shí)一定要注意參比端溫度補(bǔ)償問(wèn)題，否則將造成測(cè)量的誤差。目前參比端溫度補(bǔ)償主要是自動(dòng)補(bǔ)償法，即儀表在制造過(guò)程中就已經(jīng)考慮到冷端補(bǔ)償，采用特殊的電路或運(yùn)算方法對(duì)冷端進(jìn)行補(bǔ)償。電子電位差計(jì)和數(shù)顯儀表就采用自動(dòng)補(bǔ)償。此外在實(shí)驗(yàn)室里可采用計(jì)算方法進(jìn)行人為的補(bǔ)償，其方法是：將未經(jīng)補(bǔ)償時(shí)測(cè)量到的溫度根據(jù)分度號(hào)轉(zhuǎn)化成電勢(shì)信號(hào)E(θ,θ0)，然后查分度表得到參比端溫度E(θ0,0),根據(jù)公式：E(θ,0)=E(θ,θ0)+E(θ0,0)，就可以得到電勢(shì)E(θ,0)，再查分度表就可以得到準(zhǔn)確的測(cè)量值。1．熱電偶與電子電位差計(jì)配接電子電位差計(jì)屬自動(dòng)平衡式顯示記錄儀表，用于測(cè)量記錄mv電壓信號(hào)或配接熱電偶測(cè)溫。電子電位差計(jì)的測(cè)量原理是電壓補(bǔ)償法，即用一個(gè)已知測(cè)量電橋的輸出電壓（即指示值）來(lái)與未知的測(cè)量電壓比較，兩者的差值經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)可逆電機(jī)以改變橋路的輸出電壓，直至兩者相等為止。一般工業(yè)用電子電位差計(jì)精度等級(jí)為0.5級(jí)。對(duì)于配接熱電偶的電子電位差計(jì)，其測(cè)量橋路能自動(dòng)補(bǔ)償熱電偶的參比端溫度變化，但要求補(bǔ)償電阻與熱電偶的參比端處于同一溫度。因此應(yīng)將熱電偶的參比端用補(bǔ)償導(dǎo)線延伸到儀表所處的環(huán)境中，再用銅導(dǎo)線接到儀表的輸入端。另外，配熱電偶的電子電位差計(jì)分度號(hào)必須與熱電偶一致。電子電位差計(jì)在使用時(shí)，有時(shí)會(huì)遇到輸入端短路或開(kāi)路的情況。在輸入端短路時(shí)，相當(dāng)于熱電偶輸出電勢(shì)信號(hào)E(θ,θ0)為零。由于此時(shí)補(bǔ)償電阻仍然感受到參比端溫度，θ=θ0，因此儀表指針指在參比端溫度處（通常為室溫）。如果輸入端開(kāi)路，意味著測(cè)量回路斷開(kāi)，即放大器輸入開(kāi)路，故放大器輸出一般為零，可逆電機(jī)不轉(zhuǎn)，指針也就保持不動(dòng)，但有些時(shí)候放大器輸出有漂移，則指針就會(huì)向增大或減小方向持續(xù)慢慢移動(dòng)，直至上限或下限位置。2．熱電偶與數(shù)字式溫度顯示儀表配接數(shù)字式溫度顯示儀表目前應(yīng)用廣泛，具有顯示直觀、結(jié)構(gòu)方便、使用簡(jiǎn)單、精度高、價(jià)格低等特點(diǎn)。數(shù)字式溫度顯示儀表品種多，功能全，但最基本功能是：通過(guò)測(cè)量電路將一次儀表的輸出電信號(hào)（電阻、電壓或電流等）轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，然后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，再用數(shù)碼管直接顯示溫度數(shù)值。數(shù)字式溫度顯示儀還具有對(duì)熱電阻、熱電偶輸入的非線性補(bǔ)償功能，因此測(cè)量精度較高，一般在0.5級(jí)以上。熱電偶與數(shù)顯儀表配接方法類似于配接電子電位差計(jì)，同樣要注意熱電偶的分度號(hào)與數(shù)顯儀表分度號(hào)一致，熱電偶的參比端通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線直接連到數(shù)顯儀表上以保證參比端溫度自動(dòng)補(bǔ)償。熱電偶與手動(dòng)電位差計(jì)配接在實(shí)驗(yàn)室里通?？捎檬謩?dòng)電位差計(jì)來(lái)測(cè)量熱電偶的電勢(shì)信號(hào)，然后再通過(guò)分度表查出所測(cè)溫度。手動(dòng)電位差計(jì)精度等級(jí)為0.1級(jí)以上，可以得到精確的測(cè)量值。手動(dòng)電位差計(jì)使用之前必須經(jīng)過(guò)機(jī)械零點(diǎn)和工作電流校驗(yàn)，“測(cè)量”與“輸出”選擇開(kāi)關(guān)打在“測(cè)量”端。倍率開(kāi)關(guān)選擇合適的檔位。另外還要注意熱電偶參比端溫度，因?yàn)殡娢徊钣?jì)上讀出的測(cè)量電勢(shì)為E(θ,θ0)，若參比端溫度為0℃，則直接用測(cè)量電勢(shì)去查分度表，而參比端溫度不是0℃時(shí)，必須通過(guò)計(jì)算：E(θ,0)=E(θ,θ0)+E(θ0,0)用E(θ,0)查分度表得到溫度值。如果E(θ,0)數(shù)值介于表上兩個(gè)相鄰測(cè)量電勢(shì)之間，由于在這么小的區(qū)間范圍內(nèi)可以將溫度與測(cè)量電勢(shì)的關(guān)系近似為線性關(guān)系，故可以采用線性內(nèi)插方法算出測(cè)量溫度。四．熱電阻測(cè)溫以及與電子自動(dòng)平衡電橋配接熱電阻的測(cè)溫原理是基于金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體的電阻會(huì)隨溫度變化而變化的特性。由于熱電阻本身的電阻值較小，因此由環(huán)境溫度變化而引起的熱電阻連接導(dǎo)線電阻值變化量會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。通常熱電阻測(cè)溫時(shí)與顯示儀表的接線采用三線制方法，以消除環(huán)境溫度對(duì)測(cè)量造成的影響。電子自動(dòng)平衡電橋的輸入信號(hào)是熱電阻，可與熱電阻配套測(cè)溫。從儀表的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，電子自動(dòng)平衡電橋與電子電位差計(jì)十分相似，但兩者的工作原理完全不同。電子電位差計(jì)是用一個(gè)不平衡電橋來(lái)與被測(cè)量電勢(shì)平衡，而電子自動(dòng)平衡電橋工作時(shí)電橋始終保持平衡。當(dāng)被測(cè)電阻變化時(shí)，電橋的不平衡電壓輸出經(jīng)放大后由可逆電機(jī)帶動(dòng)滑動(dòng)觸臂重新找到平衡點(diǎn)，指示被測(cè)電阻阻值。熱電阻與電子自動(dòng)平衡電橋配套測(cè)溫時(shí)，要注意分度號(hào)一致，并且采用三線制接線。五．熱電偶與顯示儀表配套測(cè)溫實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖2-1是實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。室溫電阻爐熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線銅導(dǎo)線顯示儀表電子電位差計(jì)溫度控制裝置數(shù)顯儀表溫度控制裝置圖2-1實(shí)驗(yàn)裝置示意圖觀察實(shí)驗(yàn)裝置電阻爐、熱電偶及爐溫控制系統(tǒng)，從儀表屏數(shù)字式溫度控制儀及電子電位差計(jì)讀出爐溫，并從記錄曲線判斷爐溫是否已經(jīng)穩(wěn)定。注：本實(shí)驗(yàn)中爐溫穩(wěn)定是實(shí)驗(yàn)正常進(jìn)行的必要條件。觀察熱電偶參比端是否接在室溫環(huán)境下。仔細(xì)觀察電子電位差計(jì)、數(shù)字式溫度顯示儀，了解各儀表的分度號(hào)、量程、精度等級(jí)以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，觀察各儀表的輸入接線端并考慮如何與熱電偶連接。熱電偶與電子電位差計(jì)、數(shù)字式溫度顯示儀的配接使用：電子電位差計(jì)和數(shù)字式溫度顯示儀都是具有自動(dòng)補(bǔ)償功能的顯示儀表，而且精度均為0.5級(jí)。電子電位差計(jì)還具有記錄功能。4.用手動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量熱電偶電勢(shì)，查分度表得到對(duì)應(yīng)溫度。表2-1熱電偶與不同儀表配套測(cè)溫?zé)犭娕挤侄忍?hào)__________組號(hào)_________室溫___________電子電位差計(jì)：分度號(hào)__________型號(hào)__________量程___________精度_________數(shù)字式顯示儀：分度號(hào)__________型號(hào)__________量程___________精度_________手動(dòng)電位差計(jì)：量程__________精度___________表1-1熱電偶與不同顯示儀表配接測(cè)溫儀表名稱溫度絕對(duì)誤差相對(duì)誤差參考爐溫電子電位差計(jì)數(shù)字式顯示儀手動(dòng)電位差計(jì)θ=E（θ,θ0）=θ0=E（θ0,0）=E（θ,0）=注：絕對(duì)誤差=|標(biāo)準(zhǔn)值–測(cè)量值|相對(duì)誤差=絕對(duì)誤差/（測(cè)量上限–測(cè)量下限）×100％本實(shí)驗(yàn)中以手動(dòng)電位差計(jì)測(cè)量值作為標(biāo)準(zhǔn)值。熱電阻與電子自動(dòng)平衡電橋配套測(cè)溫實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熱電阻用精密電阻箱代替，即用電阻箱模擬輸出溫度測(cè)量信號(hào)。實(shí)驗(yàn)裝置圖見(jiàn)圖2-2。A電子自動(dòng)B平衡電橋電阻箱C圖2-2電子自動(dòng)平衡電橋與電阻箱接線圖本實(shí)驗(yàn)使用電阻箱對(duì)電子自動(dòng)平衡電橋的精度進(jìn)行校驗(yàn)。電子自動(dòng)平衡電橋的精度是0.5級(jí)，因此對(duì)于測(cè)量范圍內(nèi)任何點(diǎn)上的測(cè)量誤差均應(yīng)不超過(guò)0.5%。一般的檢查方法是在量程范圍內(nèi)均勻地抽取5-10點(diǎn)（包括零點(diǎn)和滿度），進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)時(shí)，改變電阻箱阻值（它與某個(gè)溫度相對(duì)應(yīng)），使平衡電橋指針與被校驗(yàn)點(diǎn)溫度刻度值重合。電阻箱上的讀數(shù)為被校讀數(shù)Rm，平衡電橋刻度溫度對(duì)應(yīng)分度表的阻值為Rs。比較兩者（Rs與Rm）即可算出該點(diǎn)的絕對(duì)誤差和相對(duì)百分誤差。為減少讀數(shù)誤差，檢查點(diǎn)應(yīng)選在刻度線上。絕對(duì)誤差=|Rs-Rm|相對(duì)誤差=|Rs-Rm|/（Rsh-Rsl）×100％式中Rs是標(biāo)準(zhǔn)值，平衡電橋刻度溫度所對(duì)應(yīng)分度表的熱電阻阻值；Rm是測(cè)量值，電阻箱上讀出的電阻值；Rsh是儀表上限溫度對(duì)應(yīng)的熱電阻阻值；Rsl是儀表下限溫度對(duì)應(yīng)的熱電阻阻值。測(cè)量數(shù)據(jù)填入表2-2中。表2-2電子自動(dòng)平衡電橋的校驗(yàn)數(shù)據(jù)表被校儀表型號(hào)___________分度號(hào)____________精度___________量程___________________Rsh-Rsl=___________________RθRM(Ω)RS(Ω)RS–RMδ(%)注：校驗(yàn)點(diǎn)應(yīng)包括零點(diǎn)和滿度。如果零點(diǎn)和滿度不準(zhǔn)，可調(diào)整平衡電橋起始電阻和量程電阻。（本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)校驗(yàn)儀表精度方法，不要求調(diào)整起始電阻和量程電阻。）根據(jù)表2-2，分析誤差原因，作出校驗(yàn)結(jié)論。七．思考題熱電偶在與顯示儀表配接使用時(shí)要注意哪幾個(gè)方面問(wèn)題？熱電阻在與顯示儀表配接使用時(shí)要注意哪幾方面問(wèn)題？如何用簡(jiǎn)單方法區(qū)別電子電位差計(jì)和電子自動(dòng)平衡電橋？若熱電阻短路或斷路，電子自動(dòng)平衡電橋的指針應(yīng)分別指在哪里？

實(shí)驗(yàn)三電動(dòng)III型溫度變送器實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私鉁囟茸兯推鞯挠猛菊莆諟囟茸兯推髋c熱電偶的配接使用方法實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備電動(dòng)III型溫度變送器（DBW-5500A）UJ-33a手動(dòng)電位差計(jì)0.5級(jí)直流毫安表實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)內(nèi)容是對(duì)電動(dòng)III型溫度變送器精度進(jìn)行校驗(yàn)。溫度變送器可與各種熱電偶或熱電阻配套測(cè)溫，將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換成4~20mADC標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)，作為顯示記錄儀表或調(diào)節(jié)器的輸入信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度變量的顯示記錄或自動(dòng)控制。溫度變送器還可以作為直流毫伏轉(zhuǎn)換器來(lái)使用，使其他能夠轉(zhuǎn)換成直流毫伏信號(hào)的工藝變量也變成相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)。溫度變送器有三個(gè)品種：熱電偶溫度變送器、熱電阻溫度變送器、直流毫伏變送器。在熱電偶溫度變送器和熱電阻溫度變送器中采用了線性化電路，從而使變送器輸出信號(hào)與被測(cè)溫度信號(hào)呈線性關(guān)系。熱電偶溫度變送器還具有參比端溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能。溫度變送器在使用之前必須調(diào)整零點(diǎn)和量程。本實(shí)驗(yàn)中使用的電動(dòng)III型溫度變送器型號(hào)為DBW-5500A，配接K分度號(hào)熱電偶，量程范圍是50~400℃（零點(diǎn)與量程已經(jīng)事先調(diào)整好了，無(wú)須再改變）。手動(dòng)電位差計(jì)是一種實(shí)驗(yàn)室常用儀表，一般用于精確測(cè)量或輸出毫伏電壓。其測(cè)量原理是“電壓補(bǔ)償法”，采用高精度的標(biāo)準(zhǔn)電池、精密線繞電阻及高靈敏度的檢流計(jì)來(lái)達(dá)到較高的測(cè)量精度，一般可達(dá)0.1級(jí)、0.05級(jí)或更高。通常手動(dòng)電位差計(jì)被用于校驗(yàn)熱電偶。在本實(shí)驗(yàn)中手動(dòng)電位差計(jì)被用來(lái)代替熱電偶輸出毫伏信號(hào)。手動(dòng)電位差計(jì)在使用前，一定要檢查和調(diào)整其機(jī)械零點(diǎn)、電氣零點(diǎn)及工作電流。由于手動(dòng)電位差計(jì)代替熱電偶輸出電勢(shì)信號(hào)E(θ,θ0)，該信號(hào)可從K分度表查到。但由于參比端溫度為室溫，而溫度變送器具有參比端溫度自動(dòng)補(bǔ)償功能，因此查出分度表中測(cè)量溫度對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值E(θ,0)后必須減去參比端溫度（一般為室溫）對(duì)應(yīng)的電勢(shì)值E(θ0,0)，才是手動(dòng)電位差計(jì)輸出信號(hào)（即熱電偶測(cè)量信號(hào)）。即E(θ,θ0)=E(θ,0)-E(θ0,0)。實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖3-1所示，溫度變送器接線端子示意圖如圖3-2所示。手動(dòng)電位差計(jì)電流表溫度變送器mV手動(dòng)電位差計(jì)電流表溫度變送器圖3-1實(shí)驗(yàn)裝置示意圖12345678910111213+-+-+-輸入信號(hào)手動(dòng)電輸出信號(hào)mA24V電源位差計(jì)RcuRL圖3-2溫度變送器接線端子示意圖注：端子1，2是輸入信號(hào)端，接手動(dòng)電位差計(jì)輸出端。端子3，4端接銅電阻Rcu（K型熱電偶,Rcu=20.16Ω）。端子4，5，6，7是根據(jù)遷移量而有不同的連接，本實(shí)驗(yàn)端子4，5短接。端子8，9，10是輸出信號(hào)端，電壓輸出時(shí)接8，10端子；電流輸出時(shí)接9，10端子，RL為負(fù)載電阻（0-450Ω）。本實(shí)驗(yàn)用9，10端子輸出，接一個(gè)電流表，RL不接。端子12，13接24V電源。(2)實(shí)驗(yàn)方法：測(cè)溫范圍為50~400℃，對(duì)應(yīng)K熱電偶電勢(shì)范圍為2.022mV~16.395mV。熱電偶電勢(shì)信號(hào)與溫度信號(hào)是非線性關(guān)系，但配熱電偶的溫度變送器具有線性化功能，使測(cè)量溫度與變送器的輸出信號(hào)之間呈線性關(guān)系。因此在測(cè)溫范圍50~400℃中任一溫度與變送器輸出電流I0的線性對(duì)應(yīng)關(guān)系為：I0=（T-50）*（20-4）/（400-50）+4式中I0為變送器輸出電流，T為測(cè)量溫度。在測(cè)量溫度范圍內(nèi)均勻選取測(cè)量點(diǎn)（包括測(cè)量下限和上限），如50，137.5，225，312.5，400℃，相應(yīng)的輸出電流理想值分別對(duì)應(yīng)4，8，12，16，20mADC。在各個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)，先用分度表查出對(duì)應(yīng)電勢(shì)E(θ,0)，求得E(θ,θ0)，再用手動(dòng)電位差計(jì)將E(θ,θ0)送往變送器。將Im與I0比較，得到測(cè)量誤差，最后確定該變送器精度等級(jí)。表3-1溫度變送器校驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄分度號(hào)______溫度量程____________對(duì)應(yīng)電勢(shì)_______精度______室溫____E(θ0,0)=校驗(yàn)溫度℃50137．5225312．5400對(duì)應(yīng)I0(mA)48121620E(θ,0)E(θ,θ0)測(cè)得Im(mA)ΔIδ(℅)表中：I0是溫度變送器對(duì)應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)應(yīng)該輸出的電流；E(θ,0)是根據(jù)測(cè)量溫度查K分度表得到的電勢(shì)值；E(θ,θ0)=E(θ,0)-E(θ0,0)，是輸入熱電偶信號(hào)（手動(dòng)電位差計(jì)輸出電勢(shì)），；Im是實(shí)際測(cè)得溫度變送器輸出電流；ΔI=Im-I0是測(cè)量偏差；δ是相對(duì)誤差，δ=ΔI/16×100℅。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表3-1中，看最大相對(duì)誤差（絕對(duì)值）是否小于0.5%，以確定該表精度等級(jí)是否符合0.5級(jí)。四．思考題如果輸入信號(hào)改用熱電阻，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)校驗(yàn)溫度變送器精度的實(shí)驗(yàn)方案。

實(shí)驗(yàn)四電動(dòng)III型調(diào)節(jié)器一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私怆妱?dòng)III型調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)和使用方法了解PID控制時(shí)的輸出特性二．實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備1．電動(dòng)III型PID自整定控制儀（SWP-NST805）1臺(tái)2．校驗(yàn)信號(hào)發(fā)生器（DFX-02）1臺(tái)3．無(wú)紙記錄儀（NHR-8100）1臺(tái)三．調(diào)節(jié)器特性調(diào)節(jié)器將來(lái)自變送器的測(cè)量信號(hào)與設(shè)定值相比較后產(chǎn)生的偏差（e=y-r）進(jìn)行比例、積分、微分（PID）運(yùn)算，并輸出標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一信號(hào)去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控變量的自動(dòng)控制。調(diào)節(jié)器上通過(guò)對(duì)三個(gè)參數(shù)（比例度δ、積分時(shí)間TI、微分時(shí)間TD）的設(shè)置改變控制規(guī)律以及控制作用的強(qiáng)弱。（1）若TI為∞，TD為0，積分項(xiàng)和微分項(xiàng)都不起作用，則為比例控制。（2）若TD為0，微分項(xiàng)不起作用，則為比例積分控制。（3）若TI為∞，積分項(xiàng)不起作用，則為比例微分控制。e(t)A0tΔu(t)KcA0t圖4-1階躍偏差作用下比例調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)輸出特性1．比例控制（P）比例控制規(guī)律時(shí)，調(diào)節(jié)器的輸出變化量與輸入偏差成正比例，在時(shí)間上沒(méi)有延滯。其開(kāi)環(huán)輸出特性如圖4-1所示。比例增益Kc是調(diào)節(jié)器的輸出變量Δu(t)與輸入變量e(t)之比。Kc越大，在相同偏差e(t)輸入下，輸出Δu(t)也越大。因此Kc是衡量比例作用強(qiáng)弱的因素。工業(yè)生產(chǎn)上所用的調(diào)節(jié)器，一般都用比例度δ來(lái)表示比例作用的強(qiáng)弱。在電動(dòng)III型調(diào)節(jié)器中δ=1/Kc×100%，因此比例度δ與比例增益Kc成反比。δ越小，則Kc越大，比例控制作用就越強(qiáng)；反之，δ越大，則Kc越小，比例控制作用就越弱。2．比例積分控制（PI）具有積分控制規(guī)律的調(diào)節(jié)器，其輸出信號(hào)的大小不僅與偏差信號(hào)的大小有關(guān)，而且還將取決于偏差存在的時(shí)間的長(zhǎng)短。在幅度為A的階躍偏差作用下，積分調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)輸出特性如圖4-2所示。積分控制規(guī)律在工業(yè)生產(chǎn)上很少單獨(dú)使用，因?yàn)樗妮敵鲋鸩皆龃?，控制作用總是滯后于偏差的存在。因此都是將比例作用與積分作用組合成比例積分控制規(guī)律來(lái)使用。e(t)e(t)AA0t0tΔu(t)Δu(t)2KcAKcA0t0TiTi’t圖4-2積分輸出特性圖4-3比例積分輸出特性比例積分控制規(guī)律是比例作用與積分作用的疊加。在階躍偏差作用下，比例積分調(diào)節(jié)器的開(kāi)環(huán)輸出特性如圖4-3所示。當(dāng)偏差的階躍幅度為A時(shí)，比例輸出立即跳變至KcA,爾后積分輸出隨時(shí)間線性增長(zhǎng)。在Kc和A確定的情況下，直線的斜率將取決于積分時(shí)間TI的大?。篢I越大，直線越平坦，說(shuō)明積分作用越弱；TI越小，直線越陡峭，說(shuō)明積分作用越強(qiáng)。因而TI是描述積分作用強(qiáng)弱的一個(gè)物理量。3．比例微分控制（PD）微分輸出只與偏差的變化速度有關(guān)，而與偏差的存在與否無(wú)關(guān)，即偏差固定不變時(shí)，不論其數(shù)值有多大，微分作用都無(wú)輸出。微分控制要與比例控制結(jié)合在一起使用。在階躍偏差信號(hào)（幅度A）的作用下，實(shí)際PD調(diào)節(jié)器開(kāi)環(huán)輸出特性參見(jiàn)圖4-4。在偏差跳變瞬間，輸出跳變幅度為比例輸出的KD倍（KD是微分增益），即KDKcA,然后按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng)t趨于無(wú)窮大時(shí)僅有比例輸出KcA。因此決定微分作用的強(qiáng)弱有兩個(gè)因素：一個(gè)是開(kāi)始跳變幅度的倍數(shù)，取決于KD，另一個(gè)是降下來(lái)所需要的時(shí)間，用微分時(shí)間TD來(lái)衡量。輸出跳得越高，或降得越慢，表示微分作用越強(qiáng)。通常KD=10，因此用TD來(lái)表示微分控制作用的強(qiáng)弱。微分時(shí)間TD越大，微分控制作用越強(qiáng)e(t)A0tΔu(t)Δu(t)KcKDAKcA0t0t圖4-4PD輸出特性圖4-5PID輸出特性（3）比例積分微分控制（PID）在幅度為A的階躍偏差作用下，實(shí)際PID控制可看成是比例、積分和微分三部分作用的疊加，其開(kāi)環(huán)特性如圖4-5所示。四．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容調(diào)節(jié)器信號(hào)發(fā)生器記錄儀調(diào)節(jié)器信號(hào)發(fā)生器記錄儀-723圖4-6實(shí)驗(yàn)裝置示意圖實(shí)驗(yàn)裝置示意圖如圖4-6所示。利用信號(hào)發(fā)生器輸出4~20mA直流電流給調(diào)節(jié)器，與調(diào)節(jié)器設(shè)定值比較得到偏差信號(hào)。調(diào)節(jié)器對(duì)偏差進(jìn)行PID運(yùn)算后輸出控制信號(hào)。調(diào)節(jié)器輸出信號(hào)通過(guò)顯示儀表記錄。接線后，按以下步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：1.信號(hào)發(fā)生器各開(kāi)關(guān)位置設(shè)定：“短路開(kāi)關(guān)和相位切換開(kāi)關(guān)”置于向“上”的方向；“輸出電流量程切換開(kāi)關(guān)”置于“20”；“電壓-電流切換開(kāi)關(guān)”置于“電流”；“電流-Ω輸出切換開(kāi)關(guān)”置于“電源”2．調(diào)節(jié)器的具體使用及參數(shù)設(shè)定見(jiàn)本實(shí)驗(yàn)附錄手自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換。=1\*GB2⑴在自動(dòng)模式下，同時(shí)按壓SET鍵和鍵，A/M指示燈（紅）亮，儀表將自動(dòng)跟蹤輸出量，完成自動(dòng)手動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換。=2\*GB2⑵按▲或鍵使調(diào)節(jié)器輸出為50%。改變信號(hào)發(fā)生器的輸出為50%（即調(diào)節(jié)器的測(cè)量值為50%），使偏差為0（調(diào)節(jié)器的設(shè)定值已設(shè)置為50%）。=3\*GB2⑶在手動(dòng)模式下，同時(shí)按壓SET鍵和鍵，A/M指示燈（紅）滅，儀表將自動(dòng)跟蹤輸出量，完成手動(dòng)自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換。比例P。=1\*GB2⑴按壓SET鍵，進(jìn)入控制參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，置P=100%、Ti=0（在該調(diào)節(jié)器中為無(wú)積分作用）、TD=0（無(wú)微分作用），即純比例P。=2\*GB2⑵快速改變信號(hào)發(fā)生器的輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從50%瞬間增加到70%左右（即輸入階躍信號(hào)），觀察記錄曲線。=3\*GB2⑶讓記錄紙走一段時(shí)間，改變信號(hào)發(fā)生器輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從70%左右瞬間回到50%，觀察記錄曲線。=4\*GB2⑷把上述記錄紙上的圖形，轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)圖形畫下來(lái)，并注上相應(yīng)的數(shù)據(jù)及參數(shù)。=5\*GB2⑸按壓SET鍵，進(jìn)入控制參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，將比例度置于50%，再重復(fù)以上=2\*GB2⑵~=4\*GB2⑷步驟。5.比例積分PI。=1\*GB2⑴按壓SET鍵，進(jìn)入控制參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，置P=100%、Ti=60S、TD=0（無(wú)微分作用）。=2\*GB2⑵快速改變信號(hào)發(fā)生器的輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從50%瞬間增加到60%左右（即輸入階躍信號(hào)），觀察記錄曲線。=3\*GB2⑶讓記錄紙走一段時(shí)間，改變信號(hào)發(fā)生器輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從60%左右瞬間回到50%，觀察記錄曲線。=4\*GB2⑷把上述記錄紙上的圖形，轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)圖形畫下來(lái)，并注上相應(yīng)的數(shù)據(jù)及參數(shù)。=5\*GB2⑸按壓SET鍵，進(jìn)入控制參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，置Ti=30S，其余不變，再重復(fù)以上=2\*GB2⑵~=4\*GB2⑷步驟。6.比例微分PD。因做PI實(shí)驗(yàn)時(shí)調(diào)節(jié)器輸出已偏離50%，所以先將調(diào)節(jié)器置“手動(dòng)”，按▲或鍵改變調(diào)節(jié)器輸出使其回到50%，然后將調(diào)節(jié)器無(wú)擾動(dòng)切換到“自動(dòng)”。=1\*GB2⑴按壓SET鍵，進(jìn)入控制參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，置P=100%、Ti=0（無(wú)積分作用）、TD=120S。=2\*GB2⑵快速改變信號(hào)發(fā)生器的輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從50%瞬間增加到60%左右（即輸入階躍信號(hào)），觀察記錄曲線。=3\*GB2⑶待曲線走直，改變信號(hào)發(fā)生器輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從60%左右瞬間回到50%，觀察記錄曲線。=4\*GB2⑷把上述記錄紙上的圖形，轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)圖形畫下來(lái)，并注上相應(yīng)的數(shù)據(jù)及參數(shù)。=5\*GB2⑸按壓SET鍵，進(jìn)入控制參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，置TD=30S，其余不變，再重復(fù)以上=2\*GB2⑵~=4\*GB2⑷步驟。7．比例積分微分PID。=1\*GB2⑴按壓SET鍵，進(jìn)入控制參數(shù)設(shè)定狀態(tài)，置P=100%、Ti=30S、TD=60S。=2\*GB2⑵快速改變信號(hào)發(fā)生器的輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從50%瞬間增加到60%左右（即輸入階躍信號(hào)），觀察記錄曲線。=3\*GB2⑶讓記錄紙走一段時(shí)間，改變信號(hào)發(fā)生器輸出，使調(diào)節(jié)器測(cè)量值從60%左右瞬間回到50%，觀察記錄曲線。=4\*GB2⑷把上述記錄紙上的圖形，轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)圖形畫下來(lái)，并注上相應(yīng)的數(shù)據(jù)及參數(shù)。五．思考題從實(shí)驗(yàn)中概括調(diào)節(jié)器比例、積分和微分控制特性。附錄：PID自整定儀的使用方法一、手自動(dòng)切換1.自動(dòng)切到手動(dòng)：同時(shí)按SET鍵和▼鍵，面板上A/M紅燈亮，表示手動(dòng)狀況。通過(guò)增加鍵▲和減少鍵▼來(lái)修改手動(dòng)輸出大小。2.手動(dòng)切到自動(dòng)：同時(shí)按SET鍵和▼鍵，面板上A/M紅燈熄滅，表示自動(dòng)狀況。二、PID參數(shù)的修改（一級(jí)參數(shù)）在儀表PV測(cè)量值顯示狀態(tài)下，按壓SET鍵，儀表將轉(zhuǎn)入控制參數(shù)的設(shè)定狀態(tài)。每按SET鍵一次，即按照表4-1順序變換參數(shù)（一次巡回后隨即回至最初項(xiàng)顯示）。到所需修改的選項(xiàng)后，通過(guò)增加鍵▲和減少鍵▼來(lái)修改選項(xiàng)的數(shù)值。參數(shù)修改好以后再按住SET鍵，幾秒鐘后恢復(fù)到顯示測(cè)量值。實(shí)驗(yàn)中，除PID參數(shù)的修改外，其他參數(shù)不必修改。表4-1一級(jí)參數(shù)PV顯示名稱設(shè)定值說(shuō)明CLK設(shè)定參數(shù)0密碼，禁鎖CON內(nèi)部參數(shù)0CON=0，控制輸出為PID控制P比例帶全量程可修改，設(shè)定為“0”時(shí)，是位式控制I積分時(shí)間1~1999秒可修改，設(shè)定為“0”時(shí)，無(wú)積分作用D微分時(shí)間1~1999秒可修改，設(shè)定為“0”時(shí)，無(wú)微分作用AT積分分離區(qū)200可有效的防止積分飽和TO運(yùn)算周期1顯示PID調(diào)節(jié)運(yùn)算周期，默認(rèn)AUT自動(dòng)演算（自整定）0默認(rèn)AH邏輯回差值0默認(rèn)

實(shí)驗(yàn)五自動(dòng)控制計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牧私庥?jì)算機(jī)仿真對(duì)自動(dòng)控制的意義、作用和基本方法。了解MATLAB軟件包仿真過(guò)程的基本方法。了解過(guò)程特性參數(shù)測(cè)試方法。了解P、I、D控制規(guī)律及δ、TI、TD參數(shù)對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響，初步學(xué)會(huì)控制系統(tǒng)的工程整定方法。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟過(guò)程（一階、二階環(huán)節(jié)）的階躍響應(yīng)在MTALAB命令窗口（見(jiàn)附錄圖示）里打開(kāi)仿真文件process_respond，得到畫面如圖5-1。圖5-1程序procss_respnd畫面圖5-2程序process_respond仿真輸出響應(yīng)畫面在上圖中，STEP（階躍信號(hào)源）的幅值為1（單位階躍，下同）。PROCESSER（過(guò)程環(huán)節(jié)）中各參數(shù)的賦值為：K=1，T1=30s，T2=0，τ=0（即為無(wú)純滯后的一階環(huán)節(jié)）。點(diǎn)擊黑三角，運(yùn)行該程序（即進(jìn)行仿真），觀察過(guò)程的輸出響應(yīng)（過(guò)程輸出波形和數(shù)值的變化）。圖5-2即為該過(guò)程環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)，并進(jìn)行圖形處理（圖形處理方法見(jiàn)附錄）。按下列要求修改過(guò)程環(huán)節(jié)的參數(shù)，運(yùn)行仿真程序，觀察、比較不同過(guò)程環(huán)節(jié)的輸出響應(yīng)，并進(jìn)行圖形處理。一階環(huán)節(jié)放大倍數(shù)增大：K=2，T1=30s，T2=0，τ=0一階環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)增大：K=1，T1=90s，T2=0，τ=0有純滯后的一階環(huán)節(jié)：K=1，T1=30s，T2=0，τ=10s有容量滯后的二階環(huán)節(jié)：K=1，T1=30s，T2=60s，τ=0有純滯后的二階環(huán)節(jié)：K=1，T1=30s，T2=60s，τ=10s閉環(huán)控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)和品質(zhì)指標(biāo)閉環(huán)控制系統(tǒng)按其設(shè)定的情況不同，一般可以分為兩大類，一類稱為定值控制系統(tǒng)，另一類稱為隨動(dòng)控制系統(tǒng)（注：這里暫不討論程序控制系統(tǒng)）。定值控制系統(tǒng)的設(shè)定值恒定不變，其輸入為擾動(dòng)，系統(tǒng)的基本任務(wù)是克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響。隨動(dòng)控制系統(tǒng)也稱為自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)，其設(shè)定值是未知的時(shí)間函數(shù)，系統(tǒng)的輸入既為設(shè)定值，系統(tǒng)的主要任務(wù)是迅速、準(zhǔn)確地克服擾動(dòng)對(duì)被控變量的影響。在下面的仿真程序中，PROCESSER為有純滯后的二階環(huán)節(jié)，各參數(shù)的賦值為：K=1，T1=30s，T2=50s，τ=5s。CONTROLLER為PID控制器,各參數(shù)的賦值為：KC=5(即δ=20%)，TI=10000s，TD=0，即近似為純比例控制，也即控制的結(jié)果存在余差。隨動(dòng)控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)打開(kāi)仿真文件following_respond，畫面如圖5-3，該控制系統(tǒng)的方塊圖可參見(jiàn)圖5-4。圖5-3程序following_respond畫面運(yùn)行該程序，觀察過(guò)程的輸出響應(yīng),然后進(jìn)行圖形處理，并在圖上估算、記錄各單項(xiàng)控制指標(biāo)（衰減比、超調(diào)量、余差、回復(fù)時(shí)間、振蕩周期等）。控制器過(guò)程環(huán)節(jié)控制器過(guò)程環(huán)節(jié)過(guò)程(擾動(dòng))c2r+euc1c-y圖5-4控制系統(tǒng)的方塊圖定值控制系統(tǒng)的階躍響應(yīng)打開(kāi)仿真文件constant_sp_respond，畫面如圖5-5，其中的DISTURB_PROCESS為擾動(dòng)通道的過(guò)程環(huán)節(jié)部分，是無(wú)純滯后的一階環(huán)節(jié)，參數(shù)的賦值為：KF=1，TF=10s，τ=0。圖5-5程序constant_sp_respond畫面運(yùn)行該程序，觀察過(guò)程的輸出響應(yīng),然后進(jìn)行圖形處理，并在圖上估算、記錄各單項(xiàng)控制指標(biāo)（衰減比、最大偏差、余差、回復(fù)時(shí)間、振蕩周期等）。PID控制規(guī)律及參數(shù)對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響：這里主要討論P(yáng)ID控制規(guī)律及參數(shù)對(duì)定值控制系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的影響。故先打開(kāi)仿真文件constant_sp_respond，畫面如圖5-5。其中PROCESSER為有純滯后的二階環(huán)節(jié)，參數(shù)值為：K=1，T1=30s，T2=50s，τ=5s；DISTURB_PROCESS為過(guò)程環(huán)節(jié)的擾動(dòng)通道部分，是無(wú)純滯后的一階環(huán)節(jié)，參數(shù)值為：KF=1，TF=10s，τ=0。上述參數(shù)在以下的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持不變。CONTROLLER為PID控制器,改變控制規(guī)律及控制參數(shù)進(jìn)行仿真，即可觀察到其對(duì)過(guò)渡過(guò)程的影響。比例控制規(guī)律Ｐ：保持控制器中參數(shù)TI=10000s，TD=0不變，即近似為純比例控制。然后分別取KC=10、5.5、0.5進(jìn)行仿真，比較其控制質(zhì)量，推測(cè)δ的增大對(duì)系統(tǒng)各單項(xiàng)控制指標(biāo)的基本影響。最后，自己估算取一個(gè)合適的KC值進(jìn)行仿真。然后進(jìn)行圖形處理，并在圖上估算、記錄各單項(xiàng)控制指標(biāo)和作出推論。思考：在比例控制規(guī)律中，改變比例度δ會(huì)對(duì)控制指標(biāo)產(chǎn)生什么影響？在實(shí)驗(yàn)中若要得到衰減比為4:1的過(guò)渡過(guò)程，大致應(yīng)當(dāng)選用多大的比例度?在下面PI、PID二個(gè)實(shí)驗(yàn)中要求選取一組合適的參數(shù)得到衰減比為4:1—10:1的過(guò)渡過(guò)程響應(yīng)曲線。比例積分控制規(guī)律PI：保持控制器中參數(shù)KC=3，TD=0不變，即為比例積分控制，然后分別取TI=20s、60s、200s進(jìn)行仿真，比較其控制質(zhì)量，推測(cè)TI的增大對(duì)系統(tǒng)各單項(xiàng)控制指標(biāo)的基本影響。最后，自己估算選取一組合適的KC、TI值進(jìn)行仿真。然后進(jìn)行圖形處理，并在圖上估算、記錄各單項(xiàng)控制指標(biāo)和作出推論。思考：與比例控制規(guī)律Ｐ相比較，比例積分控制規(guī)律PI的控制指標(biāo)主要區(qū)別是什么？積分時(shí)間TI的變化（如增大）對(duì)控制指標(biāo)的影響又如何？比例積分微分控制規(guī)律PID：保持控制器中參數(shù)KC=10，TI=30s不變，即為比例積分控制，然后分別取TD=10s、30s、100s進(jìn)行仿真，比較其控制質(zhì)量，推測(cè)TD的增大對(duì)系統(tǒng)各單項(xiàng)控制指標(biāo)的基本影響。最后，自己估算取一組合適的KC、TI、TD值（如KKC=8，TI=60，TD=30s）進(jìn)行仿真。然后進(jìn)行圖形處理，并在圖上估算、記錄各單項(xiàng)控制指標(biāo)和作出推論。思考：微分控制規(guī)律的作用是什么？它對(duì)控制指標(biāo)的主要影響又是什么？微分時(shí)間TD選擇的主要依據(jù)是什么？為什么當(dāng)控制系統(tǒng)需要在PI控制規(guī)律的基礎(chǔ)上增加微分控制，可以適當(dāng)減小比例度？其又能起什么作用？附錄:MATLAB仿真程序說(shuō)明和圖形處理圖5-6MATLAB命令窗口步驟：在桌面上雙擊MATLAB圖標(biāo)，打開(kāi)MATLAB命令窗口，如圖5-6所示。打開(kāi)仿真文件：在MATLAB命令窗口中輸入simulink，或點(diǎn)擊simulink快捷工具(NewSimuLinkModel)，就可進(jìn)入simulink環(huán)境。在這個(gè)simulink環(huán)境下，按File,并在D盤下的MATLAB文件夾里（即路徑為D：\MATLAB）打開(kāi)仿真文件。=1\*GB2⑴PROCESS_RESPOND（過(guò)程響應(yīng)）=2\*GB2⑵FOLLOWING_RESPOND（隨動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)）=3\*GB2⑶CONSTANT_SP_RESPOND（定值系統(tǒng)響應(yīng)）程序一般使用方法介紹：=1\*GB2⑴參數(shù)修改方法：系統(tǒng)中所用的所有模塊的的參數(shù)都可以修改。方法是：雙擊該模塊，然后在彈出的窗口中修改參數(shù)。修改后必須點(diǎn)擊APPLY，否則所做的修改無(wú)效。如圖5-7所示。在‘過(guò)程響應(yīng)’中修改PROCESSER，在‘隨動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)’及‘定值系統(tǒng)響應(yīng)’中修改CONTROLLER=2\*GB2⑵程序運(yùn)行方法：在工具欄上點(diǎn)擊黑色三角，使系統(tǒng)運(yùn)行。=3\*GB2⑶觀察波形：點(diǎn)擊SCOPE，觀察響應(yīng)曲線的波形變化。=4\*GB2⑷點(diǎn)擊望遠(yuǎn)鏡，將找回有效波形并縮放到適當(dāng)大小。圖5-7參數(shù)修改窗口4、圖形處理=1\*GB2⑴對(duì)需要處理的圖形，按Alt+PrintScreen組合鍵進(jìn)行屏幕活動(dòng)窗口COPY。=2\*GB2⑵進(jìn)入到畫圖板：開(kāi)始→程序→附件→畫圖，在畫圖板中選編輯→粘貼（黑底黃線）選圖像→反色（白底蘭線）選選中圖標(biāo)，選擇圖畫邊界（包括響應(yīng)曲線和坐標(biāo)數(shù)值）選編輯→復(fù)制（把應(yīng)選圖形放在剪貼板上）=3\*GB2⑶進(jìn)入Word窗口，建立一個(gè)Word文件。在Word文件中選編輯→粘貼，則把圖形粘貼到Word文件中，并注明仿真軟件及參數(shù)。=4\*GB2⑷將需要做的仿真曲線都保存到Word文件中，并進(jìn)行文件保存、修改和打印等處理。

實(shí)驗(yàn)六PLC和觸摸屏控制器一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解PLC結(jié)構(gòu)和工作原理，學(xué)習(xí)用PLC構(gòu)成噴泉控制系統(tǒng)2．學(xué)習(xí)觸摸屏與PLC主機(jī)通信二．實(shí)驗(yàn)裝置裝有三菱FXon-3APLC控制器、噴泉模擬控制系統(tǒng)、SW8D5C-GPPW-C觸摸屏和計(jì)算機(jī)的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)三．實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．控制要求隔燈閃爍：L1亮0.5秒后滅，接著L2亮0.5秒后滅，接著L3亮0.5秒后滅，接著L4亮0.5秒后滅，接著L5、L9亮0.5秒后滅，接著L6、L10亮0.5秒后滅，接著L7、L11亮0.5秒后滅，接著L8、L12亮0.5秒后滅，L1亮0.5秒后滅，如此循環(huán)下去。如圖6.1所示。圖6.1噴泉控制示意圖2．I/O分配和接線數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出起動(dòng)按鈕：SB1→X0L1→Y0停止按鈕：SB2→X1L2→Y1L3→Y2L4→Y3L5、L9→Y4L6、L10→Y5L7、L11→Y6L8、L12→Y7數(shù)字量輸入：S/S→+24V數(shù)字量輸出：Y0-Y3用COM1→0V，Y4-Y7用COM2→0V電源部分：+24V→+24V，COM→0V3．根據(jù)控制動(dòng)作要求編寫梯形圖程序4．把程序?qū)懭隤LC1）打開(kāi)D：\程序及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書\fx3u\噴泉\Gppw(1KB)2）雙擊Gppw，點(diǎn)擊菜單欄：在線3）在線：=1\*GB3①傳輸設(shè)置：雙擊：串行-串口詳細(xì)設(shè)置：RS-232C；COM端口：COM1；傳輸速度：9.6kbps，點(diǎn)：確認(rèn)，再點(diǎn)：通信測(cè)試→連接成功→確定→確認(rèn)。=2\*GB3②PLC寫入：點(diǎn)擊：參數(shù)＋程序→執(zhí)行→是→完成→確定→關(guān)閉。4）按裝置上噴泉的模擬控制起動(dòng)和停止按鈕，完成噴泉的模擬控制。5.觸摸屏控制1）觸摸屏程序下載：將程序“控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目”下載到觸摸屏中2）PLC程序下載：將FX3U程序“噴泉”下載到PLC中。3）將PLC與觸摸屏用通訊線聯(lián)好后，系統(tǒng)上電4）進(jìn)入觸摸屏實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇“噴泉的模擬實(shí)驗(yàn)”按下“起動(dòng)”按鈕，觸摸屏上的燈依次按順序點(diǎn)亮，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始。按下“停止”按鈕，停止運(yùn)行。如圖6.2所示。圖6.2觸摸屏顯示四．思考題1.PLC輸入輸出端子是否可以任意分配？為什么？2.觸摸屏有哪些優(yōu)點(diǎn)？附參考一．噴泉控制梯形圖

附參考二．噴泉控制語(yǔ)句表0LDX00014ANDX00128K142OUTY0041ORM1015OUTM12943LDM1062ANIT016LDM13044OUTY0053ANDX00117ANIM03145LDM1074OUTM1018OUTT13246OUTY0065LDM1019SPK533LDM10147LDM1086OUTT02034OUTY00048OUTY0077SPK521LDT135LDM10249LDIX001822OUTM036OUTY00150FNC409LDT023LDM037LDM10351M10110ORM10824FNC3538OUTY00252M10811OUTM10025M10039LDM1045312LDX00026M10140OUTY0035413ORM127K841LDM10555END

實(shí)驗(yàn)七組態(tài)王監(jiān)控一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．用PLC構(gòu)成水塔水位控制系統(tǒng)。2.學(xué)習(xí)通過(guò)組態(tài)王控制PLC實(shí)現(xiàn)水塔水位控制。3．學(xué)習(xí)通過(guò)組態(tài)王控制PLC實(shí)現(xiàn)溫度控制。二．實(shí)驗(yàn)裝置裝有三菱FXon-3APLC控制器、水塔水位模擬控制系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)的綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)三．水塔水位控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．控制要求隔燈閃爍：L1亮0.5秒后滅，接著L2亮0.5秒后滅，接著L3亮0.5秒后滅，接著L4亮0.5秒后滅，接著L5、L9亮0.5秒后滅，接著L6、L10亮0.5秒后滅，接著L7、L11亮0.5秒后滅，接著L8、L12亮0.5秒后滅，L1亮0.5秒后滅，如此循環(huán)下去。如圖6.1所示。按下SB4，水池需要進(jìn)水，燈L2亮；直到按下SB3，水池水位到位，燈L2滅；按SB2，表示水塔水位低需進(jìn)水，燈L1亮，進(jìn)行抽水；直到按下SB1，水塔水位到位，燈L1滅，過(guò)2秒后，水塔放完水后重復(fù)上述過(guò)程即可。如圖7.1所示。圖7.1水塔裝置2．I/O分配及接線數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出SB1→X1L1→Y1SB2→X2L2→Y2SB3→X3SB4→X4數(shù)字量輸入：S/S→+24V數(shù)字量輸出：COM1→0V電源部分：+24V→+24V，COM→0V3．按照控制要求編寫梯形圖程序。4．把程序?qū)懭隤LC1）打開(kāi)D：\程序及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書\fx3u\水塔水位\Gppw(1KB)2）雙擊Gppw，點(diǎn)擊菜單欄：在線3）在線：=1\*GB3①傳輸設(shè)置：雙擊：串行→串口詳細(xì)設(shè)置：RS-232C；COM端口：COM1；傳輸速度：9.6kbps，點(diǎn)：確認(rèn)，再點(diǎn)：通信測(cè)試→連接成功→確定→確認(rèn)。=2\*GB3②PLC寫入：點(diǎn)擊：參數(shù)＋程序→執(zhí)行→是→完成→確定→關(guān)閉。4）按裝置上的水塔水位的模擬控制按鈕，完成水塔水位的模擬控制。5.用組態(tài)王控制PLC進(jìn)行水塔水位控制實(shí)驗(yàn)桌面上雙擊：組態(tài)王6.55，在工程管理器上搜索實(shí)驗(yàn)程序：D:\程序及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書\組態(tài)王程序\水塔水位的模擬控制；雙擊水塔水位的模擬控制，進(jìn)入演示方式確定，點(diǎn)擊VIEW顯示運(yùn)行系統(tǒng)畫面。6．按下“SB4”按鈕，表示水位低，需要進(jìn)水，這時(shí)候右側(cè)水管開(kāi)始進(jìn)水。等到按下SB3表示下水箱水已經(jīng)注滿。然后按下SB2，水塔在低水位需要進(jìn)水，此時(shí)左側(cè)水泵運(yùn)行向上送水。直到按下SB1表示水塔水已到達(dá)高水位，即注水完成。如圖7.圖7.2水塔水位組態(tài)王控制界面一7.水塔水位的觸摸屏的控制1）PLC程序下載：打開(kāi)“水塔水位”程序，修改通信參數(shù)，將FX3U程序“水塔水位”下載到PLC中2）將PLC與觸摸屏用通訊線聯(lián)好后，系統(tǒng)上電3）進(jìn)入觸摸屏實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)選擇“噴泉的模擬實(shí)驗(yàn)”按控制要求，按觸摸屏上的按鈕，完成實(shí)驗(yàn)。如圖7.3所示。圖7.3水塔水位組態(tài)王控制界面二附參考一．水塔水位控制梯形圖附參考二．水塔水位控制語(yǔ)句表

0LDX00413OUTT126LDM10139K11OUTC114SPK2027ANDX003402SPK11528ORB41316LDT129LDM102424LDY00117PLSM330ANDX002435PLFM11831ORB44LDM101619LDM332LDM10345ORY0027LDM120RSTC133ANDX00146ANIM1028ORM22134ORB47OUTY0029ANIM322LDC135FNC3548LDM10310OUTM223PLSM10036M10049ANIM10411LDM22437M10150OUTY00112ANIM325LDM10038K451END四．溫度控制實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．控制要求（1）溫度控制原理：通過(guò)電壓加熱電熱絲改變對(duì)象溫度，該溫度再通過(guò)溫度變送器變送為電壓。加熱電熱絲時(shí)根據(jù)加熱時(shí)間的長(zhǎng)短可產(chǎn)生不一樣的熱能，這就需用到脈沖。輸入電壓不同就能產(chǎn)生不一樣的脈寬，輸入電壓越大，脈寬越寬，通電時(shí)間越長(zhǎng)，熱能越大，溫度越高，輸出電壓就越高。（2）PID閉環(huán)控制：通過(guò)PLC+A/D+D/A實(shí)現(xiàn)PID閉環(huán)控制，原理圖和接線圖及如圖7.4，圖7.5所示。利用組態(tài)王和PLC的通信，在上位計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的監(jiān)控。圖7.4閉環(huán)控制原理圖圖7.5接線圖2.通訊端口設(shè)置打開(kāi)組態(tài)王程序，左側(cè)選擇與電腦連接的通信端口。3.PLC程序下載打開(kāi)“溫度控制”程序，修改通信參數(shù)，必須與組態(tài)王通訊參數(shù)一致，才能進(jìn)行通訊4．連接PLC與組態(tài)王的通訊線5.組態(tài)參數(shù)設(shè)定：SP：設(shè)定值1）桌面上雙擊：組態(tài)王6.55，在工程管理器上搜索實(shí)驗(yàn)程序：D:\程序及實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書\組態(tài)王程序\溫度的檢測(cè)和控制。2）點(diǎn)開(kāi)發(fā)，雙擊溫度檢測(cè)與控制。3）雙擊SP“##”后，勾模擬量輸入，點(diǎn)擊進(jìn)入。4）變量名：點(diǎn)“？”，本站點(diǎn)，右邊點(diǎn)SP后確定。5）值范圍最大50，確定。6）點(diǎn)菜單文件：全部存7）點(diǎn)切換到VIEW，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。6.修改SP參數(shù)，設(shè)定控制溫度。如圖7.6所示。圖7.6溫度對(duì)象組態(tài)王控制界面五．