过控实训报告温度控制和流量控制

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1、 目录页（此处省略 写完后面内容后自己再加上该页。 ） 一、 概述随着计算机控制装置在控制仪表基础上发展起来以后，自动化控制手段也越来越丰富。其中有在工业领域有着广泛应用的智能数字仪表控制系统、智能仪表加计算机组态软件控制系统、计算机 DDC 控制系统、PLC 控制系统、DCS 分布式集散控制系统、有 FCS 现场总线控制系统等。在现代化工业生产中，过程控制技术正为实现各种最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产效率、改善劳动条件、保护生态环境等方面起越来越大的作用。二、实训目的及其任务通过对过程控制系统与仪表的学习,再结合以前的传感与自动控制原理, 加深我们对过程控制在连续生 产过程中的自

2、动控制.本学期我们在老师的带领下,在过程实验室进行实训.希望能够通过实训对过程控 制有更深刻的了解. 本次实训的主要内容过程控制的基本实验,由于时间和能力有限,我们只选做了其中的四个实验作为实训 的内容,并且在 MATLAB 环境下对其进行软件仿真。以下是一些在实训过程中需掌握的基本内容: (1)传感器特性的认识和零点迁移; (2)自动化仪表的初步使用; (3)变频器的基本原理和初步使用; (4)电动调节阀的调节特性和原理; (5)测定被控对象特性的方法; (6)单回路控制系统的参数整定; (7)串级控制系统的参数整定; (8)控制参数对控制系统的品质指标的要求; (9)控制系统的设计,计算,

3、 分析,接线,投运等综合能力; (10)各种控制方案的生成过程及控制算法程序的编制方法;三、实验装置简介AE2000B 型系统介绍AE2000B 型过程控制实验装置是根据工业自动化及相关专业教学特点，吸取了国外同类实验装置的特点和长处，并与目前大型工业自动化现场紧密联系，采用了工业上广泛使用并处于领先的 AI 智能仪表加组态软件控制系统、DCS(分布式集散控制系统)，经过精心设计，多次实验和反复论证，推出的一套基于本科，着重于研究生教学、学科基地建设的实验设备。该设备涵盖了信号和信息处理 、 传感技术 、 工程检测 、 模式识别 、 控制理论 、 自动化技术 、智能控制 、 过程控制 、 自动

4、化仪表 、 计算机应用和控制 、 计算机控制系统等课程的教学实验与研究。整个系统美观实用，功能多样，使用方便，既能进行验证性、设计性实验，又能提供综合性实验，可以满足不同层次的教学和研究要求。AE2000 型过程实验装置的检测信号、控制信号及被控信号均采用 ICE 标准，即电压 15V，电流 420mA。实验系统供电要求：单相 220V 交流电，外型尺寸：18501450900mm，重量：100Kg 一） 、AE2000B 型系统主要特点1被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数。2执行器中既有电动调节阀（或气动调节阀） 、单相 SCR 移相调压等仪表类执行机构，又有变频器等电力拖动类

5、执行器。3调节系统除了有调节器的设定值阶跃扰动外，还有在对象中通过另一动力支路或电磁阀和手操作阀制造各种扰动。4一个被调参数可在不同动力源、不同的执行器、不同的工艺线路下可演变成多种调节回路，以利于讨论、比较各种调节方案的优劣。5某些检测信号、执行器在本对象中存在相互干扰，二者同时进行时要对原独立调节系统的被调参数进行重新整定，还可对复杂调节系统比较优劣。6各种控制算法和调节规律在开放的组态实验软件平台上都可以实现。7实验数据及图表在 MCGS 组态软件中永久存储可随时调用，以便实验者进行实验后的比较和分析。二） 、AE2000B 型实验对象组成结构过程控制实验对象系统包含有：不锈钢储水箱（长

6、宽高：850450400mm） 、串接圆筒有机玻璃上水箱、中水箱、下水箱、单相 2.5KW电加热锅炉（由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式外循环不锈钢冷却锅炉夹套组成） 。系统动力支路分两路组成：一路由单相增压泵、电动调节阀、涡轮流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成；另一路由增压泵、变频调速器、小流量涡轮流量计、自锁紧不锈钢水管及手动切换阀组成。如图 2-1 所示：2-1、系统结构图对象系统结构图中检测变送和执行元件包括：液位传感器、温度传感器、涡轮流量计、压力表、电动调节阀等。AE2000B 实验对象检测及执行装置包括：检测装置：扩散硅压力液位传感器、涡轮流量传感器、Pt100 热电阻温度传感

7、器。执行装置：单相可控硅移相调压装置、电动调节阀、变频器。1、液位传感器工作原理：当被测介质（液体）的压力作用于传感器时，压力传感器将压力信号转换成电信号，经归一化差分放大和输出放大器放大，最后经 V/A 电压电流转换器转换成与被测介质（液体）的液位压力成线性对应关系的 420mA 标准电流输出信号。接线如图所示：接线说明：传感器的端子位于中继箱内，电缆线从中继箱的引线口接入，直流电源 24V+接中继箱内正（+） ，中继箱内负（）接负载电阻，负载电阻接 24V-，输出 420mA 电流信号，通过负载电阻转换成电压信号，两线制接法。在负载电阻 250/50 两端取信号电压，当负载电阻接 250

8、时信号电压为 15V，当负载电阻切换成 50 时信号电压为 0.21V。零点和量程调整：零点和量程调整电位器位于另一侧的中继箱内。校正时打开中继箱盖，即可进行调整，左边的（Z）调零电位器，右边的（R）调增益电位器。2、温度传感器Pt100 热电阻工作原理：接线说明：连接两端元件热电阻采用的是三线制接法。采用三线制接法是为了减少测量误差。因为在多数测量中，热电阻远离测量电桥，因此与热电阻相连接的导线长，当环境温度变化时，连接导线的电阻值将有明显的变化，为了消除连接导线阻值的变化而产生的测量误差，就采用了三线制接法。即在两端元件的两端分别引出两条导线，这两条导线（材料相同、长度、粗细相等）又分别加

9、在电桥相邻的两个桥臂上，经过温度变送器变送出 420mA 信号。如图所示：3、流量计1） 、涡轮流量计：输出信号：420mA，测量范围：00.6m 3/h接线如图所示：接线说明：传感器的端子位于中继箱内，电缆线从中继箱的引线口接入，直流电源 12V+接中继箱内正（+） ，中继箱内负（）接 24V-，中继箱内负（）作为涡轮流量计输出信号负端，中继箱内 A 为输出信号+（正） 。负载电阻则把电流信号转换成电压信号。4、压力表安装位置：单相泵之后，电动调节阀之前。测量范围：00.25MPa5、电动调节阀主要技术参数：执行机构型式：智能型直行程执行机构输入信号：010mA/420mADC/05VDC/

10、15VDC输入阻抗：250/500输出信号：420mADC输出最大负载：500断信号阀位置：可任意设置为保持/全开/全关/0100%间的任意值电源：220V10%/50Hz 6、单相可控硅移相调压: 通过 420mA 电流控制信号控制单相 220V 交流电源在 0220V 之间根据控制电流的大小实现连续变化。三） 、AE2000B 型实验对象控制台仪表控制台面板由三部分组成：（1） 电源控制屏面板：充分考虑人身安全保护，带有漏电保护空气开关、电流型漏电保护器。（2） 仪表及远程数据采集模块面板：1 块变频调速器面板、3 块 AI/818A智能调节仪面板、2 块远程数据采集模块面板组成，各装置外

11、接线端子通过面板上自锁紧插孔引出。（3）I/O 信号接口面板：该面板的作用主要是将各传感器检测及执行器控制信号同面板上自锁紧插孔相连，再通过航空插头同对象系统连接，便于学生自行连线组成不同的控制系统，进行几十种过程控制实验。1、电源控制屏电源控制屏带有总电源漏电保护器，电源总开关，单相电源开关，单相电源指示，单相电压指示表，单相电源保险丝（座） ，照明开关，启动、停止按钮，单相电源输出。A、电源控制屏为实验提供：（1） 单相 220V 交流电源。B、电源控制屏的启动:（1） 关闭所有的电源开关。（2） 接好机壳的接地线，插好单相电源插头，接通单相 220V、50Hz 的交流电。（3） 开启总电

12、源单相漏电保护器开关，电源指示灯亮表示三相电源已经接通。开启总电源开关，电源控制屏启动完毕。（4） 、实验完毕，先关闭所有电源开关，再关电源总开关，为保护仪表及所以用电设备的使用寿命。（5） 、单相电源主电路中设有 10A 带灯熔断器。2、I/O 信号接口面板该面板的作用主要是将各传感器检测及执行器控制信号同面板上自锁紧插孔相连，再通过航空插头同对象系统连接，便于学生自行连线组成不同的控制系统，进行实验.1） 、DCS-FM151 模拟量输出接口：共 4 路模拟量信号输出控制执行器。2） 、单相 SCR 移相调压装置：单相电加热管 0220V 连续可调交流电压提供装置，可调电压由 420mA

13、控制输出。3） 、电动调节阀：电动调节阀直接接 220V 交流电源，由电源开关控制电源的通断，控制信号 420mA 电流输入+端接调节器输出的（420mA）控制信号+端，控制信号 420mA 电流输入-端接调节器输出的（420mA）控制信号-端。4） 、铂电阻：提供锅炉内胆、锅炉夹套，强制对流换热系统的冷水和热水温度信号。温度范围为（0100） 。5） 、温度变送器：为各个电流信号转化成（15V、0.21V 等）标准电压信号提供转化电路。 （通过钮子开关切换可得到 50 欧姆或 250 欧姆电路，钮子开关打到 ON 为 50 欧姆，打到 OFF 为 250 欧姆） 。6） 、压力变送器：引出上

14、水箱液位，下水箱液位（15V 或 0.21V）和小流量管压力的标准电压信号和各路的钮子开关打到 OFF 为（15V） ，打到 ON为（0.21V） 。7） 、流量变送器：涡轮流量计输出频率信号，分别为+，-两端输出。8） 、24V 开关电源： 提供 24V，正常供电时电压指示灯亮。3、变频器如图所示，变频器型号为三菱 FR-S520S-0.4K 型变频调速器，具体参数设置如下表：名称 表示 设定范围 设定值上限频率 P1 0-120Hz 60Hz下限频率 P2 0-120Hz 25Hz扩张功能显示选择 P30 0，1 1频率设定电流增益 P39 1-120Hz 60HzRH 端子功能选择 P6

15、2 4操作模式选择 P79 0-8 0C5 C5 输出频率大小 25HzC6 C6 偏置 20%A 面板接线端子功能说明：为了保护变频器各接线端子不因实验时经常的装拆线而损坏或丢失，故将其常用的端子引到面板上。1、控制信号输入：可输入外部 05V 电压，或 420mA 电流控制信号。2、STF、STR：电机的正、反转控制端，SD 与 STF 相连为正转，SD 与 STR 相连时为反转。B 本装置中变频器使用说明：本装置中使用变频器时，主要有两种输出方式：一种是直接调面板旋钮输出频率，另一种是用外部输入控制信号使变频器输出频率。两种输出方式具体接线方法如下：1、变频器面板旋钮输出接线方法：SD

16、与 STF（或 STR）短接，当需要改变输出频率时，旋动面板上的旋钮，顺时针旋可增大输出频率，逆时针旋可减小输出频率。待旋至所需要的频率时，按变频器上白色的 SET 键，即可完成面板旋钮改变输出频率。2、变频器外部控制信号控制输出接线方法：SD 与 STF（或 STR） 、RH 两端都短接，在控制信号输入端接入控制信号（正极、负极应对应，不能接错）打开变频器的电源开关即可输出。通过改变控制信号的大小来改变输出的频率。*注：附 FR-S520S-0.4K-CH 三菱变频调速器使用手册（基本篇）3、远程数据采集模块 ICP-7017、ICP-7024 (或 8017，8024)ICP-7017:8 通道模拟量输入模块。面板如图所示，亚当 ICP-7017（8017）电，提供了 4 通道的输入端口。型号 功能