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1、自动化仪表与过程控制实验指导书（修订稿）电气工程系目录实验一 自动化仪表的认识与选用 2实验二 智能调节器的使用与特性测试 3实验三 电动执行机构的使用与特性测试 4实验四 温度变送器的使用与特性校验 5实验五 JX-300X 构成原理与SCNet网络组态 6实验六 JX-300X 系统I/O组态 8实验七 JX-300X 系统操作组态 12实验八 JX-300X 系统控制组态 15实验九 过程对象实验建模研究 17实验十 单回路控制系统的组态与工程整定 18实验十一 串级控制系统的组态与工程整定 19实验十二 前馈-反馈控制系统的组态与工程整定 20实验十三 比值控制控制系统的组态与工程整定
2、 21实验十四 自选复杂方案控制系统（组态）设计 22实验十五 自选复杂方案控制系统（编程）设计 23实验一 自动化仪表的认识与选用一、实验目的1. 认知实验室中的各种自动化仪表。2. 了解实验室中的各种变送器（DDZ-温度变送器，DDZ-压力变送器，DDZ-差压变送器，DDZ-液位变送器，DDZ-电磁式流量变送器，DDZ-型靶式流量变送器，GP型交流电压变送器，GP型交流电流变送器，K分度号热电偶，Pt100热电阻）、控制器（智能调节器、KMM可编程调节器和JX-300X集散型控制系统）及执行器（ZJK-210C 型电动执行器，ZPE-2010Q伺服放大器，型交流一体化调压模块，型变频调速水
3、泵）的结构原理与性能特点。3. 初步了解实验室中的各种变送器、控制器及执行器的合理选型、正确安装与使用方法。二、主要实验设备1. JX-300X集散控制系统，XMTF-A智能调节器，KMM可编程调节器。2. DDZ-温度变送器，DDZ-压力变送器，DDZ-差压变送器，DDZ-液位变送器，DDZ-电磁式流量变送器，DDZ-型靶式流量变送器，GP型交流电压变送器，GP型交流电流变送器，K分度号热电偶，Pt100热电阻。3. DDZ - 型电动执行器（ZJK-210C），ZPE-2010Q伺服放大器，型交流一体化调压模块（15A），型变频调速水泵。三、实验内容1. 各种自动化仪表的认识。2. 实验室
4、中的各种变送器的功能特点、主要技术参数与正确安装使用。3. 实验室中的各种执行器的功能特点及合理选型与正确安装使用。4. 实验室中各种控制仪表的功能特点与选用。四、实验报告1. 列写实验室中主要检测仪表的作用及主要技术参数。2. 阐述实验室中各类执行仪表的作用及性能特点。3. 阐述实验室中各种控制仪表的性能特点及应用场合。实验二 智能调节器的使用与特性测试一、实验目的1. 掌握XMTF-A智能调节器的操作方法。2. 加深理解XMTF-A调节器的控制参数设置、调节器的正/反作用方式设定以及手动/自动切换应注意的问题。3. 掌握工业调节器的比例、比例积分和比例积分微分调节规律的控制作用特点。4.
5、掌握工业调节器控制参数的实验测定方法。二、主要实验设备1. XMTF-A智能调节器。2. DDZ-恒流给定器，电流表，+24V直流电源。三、实验内容与要求1. 按XMTF-A智能调节器使用说明书熟悉操作方法。2. 提出接线方案并构建观察阶跃响应的实验系统。3. 将调节器设置为纯P调节器、正作用方式且比例度d =50，在输入偏差阶跃扰动下（幅度控制在8范围内），分别记录下输入偏差的阶跃扰动幅度和极性以及输出响应曲线。4. 将调节器设置为PI调节器、正作用方式且比例度d =50、积分时间TI = 8秒，在输入偏差阶跃扰动下（幅度控制在8范围内），分别记录下输入偏差的阶跃扰动幅度和极性以及调节器的输
6、出响应曲线。5. 将调节器设置为PID调节器、正作用方式且比例度d = 50、积分时间TI = 8秒、微分时间TD= 2秒，在输入偏差阶跃扰动下（幅度控制在8范围内），分别记录下输入偏差的阶跃扰动幅度和极性以及控制参数d、TI和TD的设置值以及调节器的输出响应曲线。四、实验报告1. 画出能够观察阶跃响应的实验系统接线图。2. 按实验步骤3的实验结果，计算出调节器比例度d的实际值，并与设置值进行比较。3. 按实验步骤4的实验结果，计算出调节器比例度d 和积分时间TI的实际值，并与设置值进行比较。3. 按实验步骤5的实验结果，计算出调节器比例度d 、积分时间TI和微分时间TD的实际值，并与设置值进
7、行比较。实验三 电动执行机构的使用与特性测试一、实验目的1. 加深理解电动执行器组成、气开/气关型式和性能特点。2. 掌握伺服放大器的组成原理、使用与特性测试方法。3. 掌握执行器的组成原理、使用与特性测试方法。4. 掌握电动执行机构的整机特性测试方法。二、主要实验设备1. DDZ - 型执行器（ZJK-210C），ZPE-2010Q伺服放大器。2. DDZ-恒流给定器，mA电流表，指示灯，按钮开关，接插连接器等。3. F20直通单座调节阀。4. 24V直流电源。三、实验内容与要求1. 阅读ZJK-210C执行器使用说明书和ZPE-2010Q伺服放大器使用说明书，熟悉使用方法。2. 提出接线方
8、案并构建测试ZPE-2010Q伺服放大器特性的实验系统，当伺服放大器的输入偏差分别为Ii IF 、Ii IF 、Ii IF和Ii IF时的实验结果。2. 画出测试ZJK-210C执行器特性的实验系统接线图，根据执行器 IF随输出角行程q变化关系的实验结果，给出执行器的位置发送器特性（表格或特性曲线）。3. 画出由ZJK-210C执行器和ZPE-2010Q伺服放大器构成的位置负反馈实验系统接线图，根据电动执行机构输出角行程q 随输入给定电流Ii变化关系的实验结果，给出电动执行机构的整机特性（表格或特性曲线）。实验四 温度变送器的使用与特性校验一、实验目的1. 认知实验室中的各种自动化仪表。2.
9、加深理解实验室中的变送器和执行器的构成原理。3. 基本掌握实验室中的变送器、控制器及执行器的性能特点。4. 初步了解实验室中的各种变送器、控制器及执行器的合理选型、正确安装与使用方法。二、主要实验设备1. DBW - 5500A温度变送器。2. DDZ-恒流给定器（在1.0W电阻上产生毫伏信号），mA电流表。3. 100W电阻、200W多圈电位器，冷端补偿电阻1套。3. 24V直流稳压电源。三、实验内容与要求1. 阅读DBW - 5500A温度变送器使用说明书，熟悉使用方法。2. 提出接线方案并构建一个配接K分度号热电偶（由恒流给定器产生的毫伏信号代替）的实验系统，通过量程调整、零点调整和零点
10、迁移实现温度变送器的特性如下：温度变送器输入毫伏信号（mV）： 5 6 7 8 9温度变送器标准输出电流 (m A )： 4 8 12 16 20温度变送器实际输出电流 (m A )：3. 提出接线方案并构建一个配接Pt100分度号热电阻（由100W电阻和200W多圈电位器代替）的实验系统，通过量程调整、零点调整和零点迁移实现温度变送器的特性如下：温度变送器输入电阻（W）： 100 145 190 235 280温度变送器标准输出电流 (m A )： 4 8 12 16 20温度变送器实际输出电流 (m A )： 四、实验报告1. 画出等效于配接K分度号热电偶的温度变送器实验系统接线图，列出温
11、度变送器的特性实测值，计算出变送器精度。2. 画出等效于配接Pt100分度号热电阻的温度变送器实验系统接线图，列出温度变送器的特性实测值，计算出变送器精度。实验五 JX-300X 构成原理与SCNet网络组态一、实验目的1. 熟悉SUPCON JX-300X集散型控制系统的构成原理、控制系统规模与特点。2. 理解掌握JX-300X控制站的微观结构及控制站中各卡件的功能与作用。3. 初步熟悉JX-300X的操作站组态软件的主画面与功能菜单。4. 掌握JX-300X的过程控制网络SCNet组态方法。二、实验设备1. JX-300X集散控制系统。2. DDZ-压力变送器，DDZ-液位变送器，DDZ-
12、电磁式流量变送器，GP型交流电压变送器，GP型交流电流变送器，K分度号热电偶，Pt100热电阻。3. DDZ - 型电动执行器（ZJK-210C），ZPE-2010Q伺服放大器，型交流一体化调压模块（15A），型变频调速水泵。三、实验内容与要求1. 阅读JX-300X系统说明书第一章至第五章内容。2. SUPCON JX-300X集散型控制系统的构成原理、控制系统规模与特点。3. DCS实验教学系统中JX-300X的过程控制网络SCNet的特性（拓扑结构、传输方式、通信控制、通信速率、节点容量、通信介质及通信距离）。4. DCS实验教学系统中JX-300X控制站的配置（机笼及其卡件配置）。5. DCS实验教学系统中JX-300X控制站中各机笼槽位上的卡件型号及其各通道所连接的仪表（主要是输入通道连接的变送器和输出通道连接的执行器）。6. 初步熟悉JX-300X组态软件的组态功能。 7. JX-300X的过程控制网络SCNet组态方法过程控制网络SCNet组态通过总体信息组态完成的，总体信息组态包括主机设置、编译、组态下载和组态传送四个功能。DCS实验教学系统的过程控制网络SCNet通信节点有：30个
