过程控制实验.docx
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过程控制实验
实验前准备工作及相关实验接线对应表
一、设备组装与检查:
1、将GK-07两个、GK-10一个、GK-11一个、GK-05一个、GK-08一个、GK-82挂箱共7个,由左至右依次挂于实验屏上,并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。
装有组态软件和采集卡的电脑上电,确保电脑可以正常运行。
2、先打开空气开关再打开钥匙开关,此时停止按钮红灯亮。
3、按下起动按钮,此时交流电压表指示为220V,所有的三芯蓝插座得电。
4、关闭各个挂件的电源进行连线,各控制系统通讯线与挂件连接好备用。
二、智能仪表控制系统接线对应表:
实验项目
GK-05
1-5V或0-5V
GK-05
Pt100铂电阻输入
GK-05
TC调节输出
单容自衡水箱的对象特性测试实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
双容自衡水箱的对象特性测试实验
LT2
泵1GK-07信号段子2、5
单容水箱液位PID控制实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
双容水箱液位PID控制实验
LT2
泵1GK-07信号段子2、5
流量定值控制实验
FT1
泵1GK-07信号段子2、5
温度位式控制实验
TT1
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
温度连续控制实验
TT1
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
三、S7-200PLC控制系统接线对应表:
注意:
温度实验时,TT1三线热电阻信号先接入“GK-05的PT100铂热电阻输入”(GK-05作为温度变送器使用,仪表参设置:
CTRL=0,SN=21,DIH=100,OP1=1),GK-05的“TC调节输出”作为转换后的温度信号接入对应模拟量输入通道。
实验项目
GK-08(模入)
AI0(0-5V)
GK-08(模入)
AI1(0-5V)
GK-08(模出)
AO0(0-5V)
GK-08(模出)
AO1(0-5V)
单容自衡水箱的对象特性测试实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK0-7信号段子2、5
双容自衡水箱的对象特性测试实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
单容水箱液位PID控制实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
双容水箱液位PID控制实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
流量定值控制实验
FT1
泵1GK-07信号段子2、5
温度位式控制实验
TT1接GK-05后的TC调节输出
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
泵1GK-07信号段子2、5
温度连续控制实验
TT1接GK-05后的TC调节输出
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
泵1GK-07信号段子2、5
双容液位串级控制实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
水箱液位与流量串级控制实验
LT1
FT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
流量比值控制实验
FT1
FT2
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
水箱液位与流量前馈反馈控制实验
LT1
FT2
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
四、远程数据采集控制系统接线对应表:
注意:
温度实验时,TT1三线热电阻信号先接入“GK-05的PT100铂热电阻输入”(GK-05作为温度变送器使用,仪表参数设置:
CTRL=0,SN=21,DIH=100,OP1=1),GK-05的“TC调节输出”作为转换后的温度信号接入对应模拟量输入通道。
实验项目
GK-11
AI0(0-5V)
GK-11
AI1(0-5V)
GK-10
AO0(0-5V)
GK-10
AO1(0-5V)
单容自衡水箱的对象特性测试实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵1GK0-7信号段子2、5
双容自衡水箱的对象特性测试实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
单容水箱液位PID控制实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
双容水箱液位PID控制实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
流量定值控制实验
FT1
泵1GK-07信号段子2、5
温度位式控制实验
TT1接GK-05后的TC调节输出
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
泵1GK-07信号段子2、5
温度连续控制实验
TT1接GK-05后的TC调节输出
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
泵1GK-07信号段子2、5
双容液位串级控制实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
水箱液位与流量串级控制实验
LT1
FT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
五、PCI采集卡控制系统接线对应表:
注意:
温度实验时,TT1三线热电阻信号先接入“GK-05的PT100铂热电阻输入”(GK-05作为温度变送器使用,仪表参数设置:
CTRL=0,SN=21,DIH=100,OP1=1),GK-05的“TC调节输出”作为转换后的温度信号接入对应模拟量输入通道。
实验项目
GK-82
AI1和COM
GK-82
AI2和COM
GK-82
AO1(0-5V)
GK-82
AO2(0-5V)
单容自衡水箱的对象特性测试实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK0-7信号段子2、5
双容自衡水箱的对象特性测试实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
单容水箱液位PID控制实验
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
双容水箱液位PID控制实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
流量定值控制实验
FT1
泵1GK-07信号段子2、5
温度位式控制实验
TT1接GK-05后的TC调节输出
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
泵1GK-07信号段子2、5
温度连续控制实验
TT1接GK-05后的TC调节输出
GK-05单相调压模块0-5V信号输入
泵1GK-07信号段子2、5
双容液位串级控制实验
LT2
LT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
水箱液位与流量串级控制实验
LT1
FT1
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
流量比值控制实验
FT1
FT2
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
水箱液位与流量前馈反馈控制实验
LT1
FT2
泵1GK-07信号段子2、5
泵2GK-07信号段子2、5
AI708智能仪表面板图
实验一、单容自衡水箱的对象特性测试实验
一、实验目的
1、了解单容水箱的自衡特性。
2、掌握单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
3、实测单容水箱液位的阶跃响应曲线,用相关的方法分别确定它们的参数。
二、实验设备
1、THKGK-1型过程控制实验装置1套;3#、4#强弱电导线若干;
2、GK-05和GK-08挂件各1个、GK-07挂件2个、GK-10挂件1个、GK-11挂件1个、GK-82挂件1个;
3、智能仪表通讯线、S7-200通讯线、DDC通讯线、PCI采集卡通讯线各一根、RS232/485转换器1个;
4、装有PCI采集板卡和组态王软件的计算机一台。
三、实验原理
阶跃响应测试法是被控对象在开环运行状况下,待工况稳定后,通过调节器手动改变对象的输入信号(阶跃信号)。
同时,记录对象的输出数据和阶跃响应曲线,然后根据给定对象模型的结构形式,对实验数据进行合理的处理,确定模型中的相关参数。
四、实验内容与步骤
本实验选择上水箱液位作为被控对象,将阀1、阀3全开,阀6开至适当开度,其余阀门全部关闭。
1、采用智能仪表控制系统:
1)、将GK-05的智能通讯线经RS232/485转换器转换后接至电脑COM1串口;用3#红、黑实验导线按照P11页“智能仪表接线对应表”将控制屏信号转接板右侧的信号对应接至GK-05挂件上对应点,注意正负对应。
将GK-05的TC输出,接至控制变频泵1的GK-07挂件的2、5脚,对应2+、5-。
打开该GK-05的船型电源开关,给该挂件上电,参考智能仪表使用说明书对仪表参数做如下设置:
SN=34、DIL=0、DIH=200、DIP=0、CTRL=1、CF=0、OP1=1、Addr=1、bAud=9600、run=0。
将其中一个GK-07的三相变频输出A、B、C依次接入“三相变频磁力驱动泵1”的“U1、V1、W1”,打开该GK-07的船型电源开关,给该挂件上电。
点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“PU”模式(变频器上对应PU指示灯亮),在该模式下对变频器参数做如下设置:
P1=50、P79=0、P160=0、P161=1、P182=3。
退出参数设置后,点击“RUN”气动变频器,旋转变频器面板上的黑色旋钮,给变频器一个启动频率,等对应变频泵启动后,立即按下面板上的“STOP”按键,停止变频泵,在惯性作用下变频泵不会马上停止,此时观察变频泵后侧的扇叶,看变频泵是否反转(变频泵顶部有箭头标示正转方向),如果变频器反转,则可以调换“U1、V1、W1”三相中任意两相的线序。
确保变频泵未反转后,将变频器停止运行,点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“EXIT”模式,用3#实验导线将SD、STF、STR分别短接。
打开上位机组态王组态环境,打开“THKGK-1型智能仪表控制”工程,点击“VIEW”进入组态王行环境,在主菜单中点击“实验一、单容自衡水箱的对象特性测试实验”,进入“实验一”的监控界面。
通过调节仪手动给定一个输出值(50%-70%),来控制变频器的频率。
适当增加/减少智能仪表的输出量,使上水箱的液位处于某一平衡位置,记录此时的仪表输出值和液位值。
待下水箱液位平衡后,突增(或突减)智能仪表输出量的大小,使其输出有一个正(或负)阶跃增量的变化(即阶跃干扰,此增量不宜过大,以免水箱中水溢出),于是水箱的液位便离开原平衡状态,经过一段时间后,水箱液位进入新的平衡状态,记录此时的仪表输出值和液位测量值,液位的响应过程曲线。
采用S7-200控制系统:
1)、用配发的USB/PPI通讯电缆将GK-08上主机CPU224的通讯串口与电脑USB相连,确保通讯电缆驱动安装正确。
按照P12“S7-200PLC控制系统接线对应表”将控制屏信号转接板右侧的信号对应接至GK-08挂件模拟量输入对应点,注意正负对应。
将GK-08的模拟量输出AO1接至控制变频泵1的GK-07挂件的2、5脚;AO2对应接至控制变频泵2的GK-07挂件的2、5脚;对应2+、5-(接线操作要在挂件上电之前完成,严禁带电插拔串口通讯线)。
2)、将其中一个GK-07的三相变频输出A、B、C依次接入“三相变频磁力驱动泵1”的“U1、V1、W1”,打开该GK-07的船型电源开关,给该挂件上电。
点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“PU”模式(变频器上对应PU指示灯亮),在该模式下对变频器参数做如下设置:
P1=50、P79=0、P160=0、P161=1、P182=3。
退出参数设置后,点击“RUN”气动变频器,旋转变频器面板上的黑色旋钮,给变频器一个启动频率,等对应变频泵启动后,立即按下面板上的“STOP”按键,停止变频泵,在惯性作用下变频泵不会马上停止,此时观察变频泵后侧的扇叶,看变频泵是否反转(变频泵顶部有箭头标示正转方向),如果变频器反转,则可以调换“U1、V1、W1”三相中任意两相的线序。
确保变频泵未反转后,将变频器停止运行,点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“EXIT”模式,用3#实验导线将SD、STF、STR分别短接。
另外一个GK-07控制变频泵2留给学生扩展实验使用,也可按照之前操作步骤来完成。
3)、打开GK-08船型开关,给挂件上电。
设置通讯方式为“COM3”将配发的S7-200PLC程序“THKGK-1.mwp”下载进主机中,下载完成后从软件把主机置位于“RUN”状态。
4)、打开上位机组态王组态环境,打开“THKGK-1型S7200”工程,点击“VIEW”进入组态王运行环境,在主菜单中点击“单容自衡水箱的对象特性测试实验”,进入监控界面。
5)、其余操作步骤可以参考“智能仪表控制系统”实现。
采用远程数据采集(DDC)控制系统:
1)、用配发的远程数据采集通讯线将GK-10和GK-11通讯串口经RS122/485转换器与电脑通讯串口相连。
按照P13“远程数据采集控制系统接线对应表”将控制屏信号转接板右侧的信号对应接至GK-11挂件0-5V模拟量输入对应点,注意正负对应。
将GK-10的0-5V模拟量输出AO0接至控制变频泵1的GK-07挂件的2、5脚,0-5V的AO1接至控制变频泵2的GK-07挂件的2、5脚,对应2+、5-(接线操作要在挂件上电之前完成,严禁带电插拔串口通讯线)。
将其中一个GK-07的三相变频输出A、B、C依次接入“三相变频磁力驱动泵1”的“U1、V1、W1”,打开该GK-07的船型电源开关,给该挂件上电。
点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“PU”模式(变频器上对应PU指示灯亮),在该模式下对变频器参数做如下设置:
P1=50、P79=0、P160=0、P161=1、P182=3。
退出参数设置后,点击“RUN”气动变频器,旋转变频器面板上的黑色旋钮,给变频器一个启动频率,等对应变频泵启动后,立即按下面板上的“STOP”按键,停止变频泵,在惯性作用下变频泵不会马上停止,此时观察变频泵后侧的扇叶,看变频泵是否反转(变频泵顶部有箭头标示正转方向),如果变频器反转,则可以调换“U1、V1、W1”三相中任意两相的线序。
确保变频泵未反转后,将变频器停止运行,点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“EXIT”模式,用3#实验导线将SD、STF、STR分别短接。
另外一个GK-07控制变频泵2留给学生扩展实验使用,也可按照之前操作步骤来完成。
打开上位机组态王组态环境,打开“THKGK-1型DDC”工程,然后进入组态王运行环境,在主菜单中点击“单容自衡水箱的对象特性测试实验”,进入监控界面。
2)、其余操作步骤可以参考“智能仪表控制系统”实现。
采用PCI采集卡控制系统:
1)、用配发的专用PCI采集卡通讯线将GK-82的通讯接口和电脑上采集卡通讯接口连接,确保电脑上已安装采集卡驱动且采集卡通讯线正常可用。
按照P14“PCI采集卡控制系统接线对应表”将控制屏信号转接板右侧的信号对应接至GK-82挂件AI1和COM,注意正负对应。
将GK-82的0-5V模拟量输出AO1接至控制变频泵1的GK-07挂件的2、5脚,0-5V模拟量输出AO2接至控制变频泵2的GK-07挂件的2、5脚,对应2+、5-(接线操作要在挂件上电之前完成,严禁带电插拔采集卡通讯线通讯线)。
将其中一个GK-07的三相变频输出A、B、C依次接入“三相变频磁力驱动泵1”的“U1、V1、W1”,打开该GK-07的船型电源开关,给该挂件上电。
点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“PU”模式(变频器上对应PU指示灯亮),在该模式下对变频器参数做如下设置:
P1=50、P79=0、P160=0、P161=1、P182=3。
退出参数设置后,点击“RUN”
气动变频器,旋转变频器面板上的黑色旋钮,给变频器一个启动频率,等对应变频泵启动后,立即按下面板上的“STOP”按键,停止变频泵,在惯性作用下变频泵不会马上停止,此时观察变频泵后侧的扇叶,看变频泵是否反转(变频泵顶部有箭头标示正转方向),如果变频器反转,则可以调换“U1、V1、W1”三相中任意两相的线序。
确保变频泵未反转后,将变频器停止运行,点击变频器上的“PU/EXIT”按键,将变频器切换至“EXIT”模式,用3#实验导线将SD、STF、STR分别短接。
另外一个GK-07控制变频泵2留给学生扩展实验使用,也可按照之前操作步骤来完成。
打开上位机组态王组态环境,打开“THKGK-1型采集卡”工程,然后进入组态王运行环境,在主菜单中点击“单容自衡水箱的对象特性测试实验”,进入监控界面。
2)、其余操作步骤可以参考“智能仪表控制系统”实现。
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- 关 键 词:
- 过程 控制 实验