1、过程控制实验指导书山东轻工业学院过程控制实验指导书学院(部、中心)电子信息与控制工程学院实验中心(室)仪表实验中心课程名称过程控制课程编号自动化教研室制二八年 十一 月 实验一：单容过程特性的测试一、实验目的用实验的方法测取对象的静、动态特性，得到对象的特性曲线、求取对象的放大系数和时间常数。二、系统的结构图画出所做实验的系统结构图。 液位装置对象示意图温度装置对象示意图 压力装置对象示意图三、对象的连接根据液位装置、温度装置、压力装置的实际情况，进行正确的接线。四、实验步骤1按上述要求连接实验系统，启动系统电源，其余与本实验无关的阀门关闭。其中液位装置应分别测试水流仅经过第一水槽和经第三水槽
2、至第一水槽的参数变化，压力装置应分别测试压力仅经过第三压力罐和经第一压力罐至第三压力罐的参数变化。2加阶跃扰动，观察被测参数的变化并记录曲线。3从实验曲线上，分析和计算对象的时间常数和放大系数。根据特性曲线的形状，将其转化成数学模型。五、实验方法举例： 以液位装置为例，说明对象特性测试的具体方法。其他装置，参考此方法进行实验。1单容对象特性测试 水由水泵A抽出，经阀1进入1#水槽，水槽中的水又通过线性流出口不断流出。本实验里，要测取输入流量变化时，输出h的反应曲线。假定在时间t0之前，对象处于稳定工况。即此时流入量等于流出量，这时液位h保持不变。在t0时刻，人为地加一阶跃干扰（可以将阀2打开。
3、亦可以开始时，两个阀全开，液位达到稳定且保持不变时，关闭其中一个阀门），这时流量改变后，液位h随之变化，该变化量可由差压变送器测出，送到液位指示仪和记录仪表。记录仪上的曲线就是液位h随时间的变化曲线，即单容对象的反应曲线。观察实时曲线，让水箱的液位进入新的平衡状态，可分析和计算出单容对象的放大倍K和时间常数T。2多容对象特性测试（1）双容对象特性测试 双容对象以两个串联的单容对象构成。该对象的输入为Q2，输出为h1。也就是研究Q2变化时输出量h1是如何变化的。实验过程同单容对象。在t0时刻突加一阶跃干扰，由记录仪记录h1随时间变化曲线。观察观察实时曲线，让水箱的液位进入新的平衡状态，可分析和计
4、算出对象的放大倍K和时间常数T。（2）三容对象特性测试 该对象的输入为Q3，输出为h1。也就是研究Q3变化时输出量h1是如何变化的。实验过程同上所述。 实验二：过程控制系统实验1. 了解压力变送器、控制器、结构和原理。2. 熟悉手动操纵泵的工作原理。3. 掌握组成自动控制系统每块仪表之间的连接关系（自动控制系统的组成）。4. 观察控制器的比例度、积分时间、微分时间的改变对控制系统的影响。二、实验仪器： 1.手动操纵泵（ Y039 ）一台； 2.差.压变送器（ 1151系列 ）一台； 3.智能控制器（AI808P）一台； 4.无纸记录仪（MC203R ）一台；5. 配电器（ 9320 ）一台6.
5、 电阻箱（ ZX21A ）一台7. 电源箱（ DYFY3100 ）一台8. 计算机、打印机9. 螺丝刀一把10. 秒表一块三、实验内容：1. 观察压力变送器、控制器的结构及其作用。2. 学会手操压力泵的操作方法。3. 改变手操泵的压力，观察压力变送器与控制器的输出的变化。四、实验步骤及方法：1接线：按图所示接线 2接通电源。 3. 改变手操泵手柄加压，使差压变送器在整个压力范围内变化（全量程取5个点，可取0.02、0.04、0.06、0.08、0.1Mpa 5个点）。4. 压力由低向高加入（上行程），到达各被校验点，通过显示仪表观察变送器的输出，是否与420mA成比例变化，记下数据。然后压力由
6、高向低（下行程）作同样的变化，记下数据。 5. 计算：序号手操泵压力压力变送器（mA）绝对误差变差精度a上行下行上行下行10.0220.0430.06400.850.16. 观察比例度、积分时间、微分时间的改变对控制系统的影响：(接线如图2)（1） 程序操作说明： 设置程序：在显示状态下按 键一下即放开。仪表就进入设置程序状态。仪表首先显示的是当前运行段起始给定值，可按 、 和 键修改数据。按 键则显示下一个要设置的程序值（当前段时间）来。每段程序按给定值和时间的顺序依次排列。按 并保持不放2秒以上，返回设置上一数据，先按 键再接着按 键可退出设置程序状态。仪表允许在程序运行时修改程序。 运行
7、/暂停（run/Hold）程序：在显示状态下，如果程序处于停止状态（下显示器交替显示“Stop” ）,按 键并保持约2秒钟，仪表下显示器将显示“run”的符号，则仪表开始运行程序。在运行状态下按 键并保持约2秒钟，仪表下显示器将显示“Hold”的符号，则仪表进入暂停状态。 （2）参数设置：控制方式ctrl = 1，采用AI人工智能调节/PID调节。保持参数M5 = 30.0，M5主要决定调节算法中积分作用，和PID调节的积分时间类同。速率参数P = 3，P值类似PID调节器的比例带，但变化相反。P值越大，比例、微分作用成正比增强，而P值越小，比例、微分作用相应减弱。P参数与积分作用无关。滞后时
8、间t = 10 ，t参数对控制的比例、积分、微分均起影响作用，t越小，则比例和积分作用均成正比增强，而微分作用相对减小，但整体反馈作用增强；反之，t越大，则比例和积分作用均减弱，而微分作用相对增强。如果设置t ctl时，系统的微分作用被取消。输出周期ctl = 1，ctl值越大，比例作用增强，微分作家用减弱。ctl值越小，则比例作用减弱，微分作家用增强。ctl大于或等于5秒时，则微分作用被完全消除，系统成为比例或比例积分调节。（3）将测量值与给定值相同，观察记录仪指示值（通道2），待输出稳定后，改变手操泵输出压力值，变化幅度不要太大，观察控制器输出信号的变化规律（记录仪、电流表同时观察）。如曲
9、线所示。记录输出压力的变化量及曲线。（4）改变P、M5、T等参数，在次改变手操泵压力值，观察曲线的变化，记录参数值及曲线，并对所得结果进行分析。 I0 t7观察控制器正、反作用变化对输出的影响：将控制器的正、反作用设置在与上一项目相反的位置上，重复步骤6，记录参数值及曲线，并对所得结果进行分析。正作用：CF = 11，反作用：CF = 108. 观察比例度、积分时间、微分时间的改变对控制系统的影响。五、注意事项：1. 手动操纵泵连续加压时不要太快，以免超压。2. 做上行读数时，如所加压力超过所需压力值时应将压力降低后再递增到所需压力值。做下行读数时，如所加压力低于所需压力值时，应加压力后再逐渐递减压力至所需压力值上。3.阶跃加压时，注意速度，不要加超。六、问题讨论：1. 比例度的大小是如何影响控制器的输出的？2. 什么是积分时间？积分时间的大小如何影响控制器的输出的？3. 为什么说三作用控制器控制质量高？4. 什么是控制器的正、反作用？在控制系统中起什么作用？附：智能控制器控制面板说明等1面板说明2显示状态3控制器接线端子图
