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1、北华大学电气信息工程学院集散控制系统课程实习报告班 级： 测 控 学 号： 姓 名： X X X 专 业 名 称： 测控技术与仪器 指 导 教 师： 宋文蕾 目录实习题目1实习内容1实习目的1实习要求1硬软件介绍21.研华PCI171122.MM420变频器23. PT330型压力变送器34.磁力离心泵35.霍尼韦尔电动执行器ML7420A8088-E调节型控制执行机构描述56.PID算法介绍57.组态王参数设置6实习步骤61.液位控制系统硬件搭建62.工艺流程图7前馈控制7单回路控制8串级控制9系统调试及运行101.前馈控制102. 单回路控制113.串级控制13实习心得15附录16参考文献
2、1718实习题目液位控制系统的三种控制模式实习内容通过三种不同的控制模式来控制液位控制系统中电动调节阀开度，进而使液位达到一个平衡的液位，并且在有干扰的情况下很快达到一个自整定的过程。画出工艺流程图和电气接线图。实习目的集散控制系统的工程实践是集散控制系统教学体系中的一个重要环节。对学生动手和创新能力的培养，工程素质的提高，具有不可替代的作用。通过实习，增强了学生对集散控制系统各组成部分的感性认识，同时对相关理论的有关知识进行全面的复习和综合运用，从而培养了学生的工程意识，贯彻、执行国家标准的意识，为后续课程的理论教学和实践教学奠定基础。实习要求1、了解系统组成及结构；2、能正确进行硬件连接；
3、3、能熟练使用组态软件，并设计相关程序；4、完成温度、压力、液位、流量等常见工业对象的集散控制；5、按时出勤，安全操作，爱护设备；按照实习报告的内容及格式要求认真完成实习报告书。硬软件介绍1.研华PCI1711PCI-1711是12位的低损耗多功能采集卡卡,具有独特的电路设计和完善的数据采集与控制功能,支持即插即用,具有FIFO的高速缓存,可灵活设定输入类型和范围,具有16通道单端模/数输入、16通道数字I/O和2通道数模输出,采集速率可达100kHz,可编程的计数/计时器可作为A/D转换的速度触发,同时具有通道自动搜索功能。内部结构主要有单端模拟输入通道、模拟输出通道和触发源连接三部分。2.
4、MM420变频器西门子MM420是用于控制三相交流电动机速度的变频器系列。该系列有多种型号，从单相电源电压，额定功率120W 到三相电源电压，额定功率11KW 可供用户选用。MM420变频器可以通过3个数字输入端口对电动机进行正反转运行、正反转点动运行方向控制，可通过基本操作板BOP的，按 增加， 减少输出频率，来设置正反向转速的大小；也可以由模拟输入端控制电动机转速的大小。MM420变频器为用户提供了一对模拟输入端口AIN和AIN，即端口“3”和“4”420mA控制信号输入，可对流量或压力进行控制。本装置变频器的用法：上电时，EXT灯先亮，此时将控制内外控的双掷开关掷到内控端，RUN灯点亮，
5、开始内控变频控制水泵。当实行外控时将制内外控的双掷开关掷到外控端，按键，此时PU灯点亮，旋转到所希望的值，按键数字闪动几下，再按键即可运行，按停止运行。当双掷开关掷到外控时，变频器将由外部电流来控制频率的大小。 变频器内部参数大部分都和变频器说明书一样，只有一小部分改动，改动参数如下。C5=15 P21=3 P30=1 P39=80 P53=1P59=1 P60=4 P61=4 P62=4 P63=4PU灯亮时，才能改变参数，外部电流无法控制，调节变频器设定用旋钮，改变频率的大小；EXT灯亮时，不能改变变频器内部参数，将面板上的双掷开关掷到外控，外部输入420mA控制电流控制变频器的频率。按下
6、STOP键变频器停止工作。如变频器在外控工作状态下，将双掷开关掷到内控，变频器便停止工作；如需变频器再在外控状态下工作，将双掷开关掷到内控，将变频器上的PU/EXT转换一下，然后再将双掷开关掷到外控，变频器便开始工作。具体请事项请参见变频器使用手册。3. PT330型压力变送器PT330防水型压力变送器是一种常用的防水型压力变送器产品，是以输出为标准信号的压力传感器，主要针对于各种液体、气体、蒸汽等介质进行检测。采用进口敏感芯体，配合优良的运放电路，具有很好的稳定性和可靠性，精度高，抗冲击压力较好，适合测量各种与316不锈钢兼容的介质。它采用标准隔爆铸铝外壳，可全天候使用，并且可选带表头指示，
7、是工业现场和过程控制的最佳选择。特点：316L不锈钢隔离膜片结构 高精度、全不锈钢结构 微型放大器，电压、电流、频率信号输出 抗干扰强、长期稳定性好，外形结构多样化。具有反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常时变送器会自动限流在35MA以内。稳定性好，满度、零位长期稳定性可达0.2%FS/年。在补偿温度070范围内，温度飘移低于0.2%FS，在整个允许工作温度范围内低于0.5%FS。技术性能：供电电源：12VDC36VDC、典型24VDC 输出信号：420mA、15V、010mA、020mA、05V、110kHz 量程范围：-0.100.02100Mpa 补偿温度：-1
8、070 介质温度：-40125 环境温度：-4085 外壳防护：IP65 压力类型：表压、绝压、密封压精度：0.1、0.3、0.5级可选 长期稳定性：0.2%FS/年 零点温度漂移：0.03%FS/ 灵敏度温度漂移：0.03%FS/ 过载压力：200%FS 固有频率：5kHz650kHz4.磁力离心泵广泛用于化工、制酸、制碱等；属于化工、石油化工、制药等；带来了较高的经济效益和社会效益。磁力离心泵是将永磁联轴器的工作原理用于离心泵的高科技产品，设计合理，工艺先进，具有全密封，无泄漏，耐腐蚀等特点磁力离心泵可广泛用于化工、制酸、制碱、冶炼、稀土、农药、染料、医药、造纸、电镀、酸洗、无线电、化成箔
9、、石油、食品、电影照相洗印、科研机构、国防工业等单位抽送酸、碱液、油类稀有贵重液、毒液、挥发性液体，特别是易漏、易燃、易爆液体的输送与增压。结构原理磁力化工离心泵由离心泵、磁力传动器、电动机三部分组成。关键部件磁力传动器由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电动机带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动与叶轮相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触传递，将动密封转化为静密封。磁力自吸离心泵采用先进的外混式轴向回水泵体结构设计，泵体由吸液室、储液室、蜗壳、回流孔、气液分离室等部分组成。泵启动后，在离心力的作用下，吸水室中的剩余液体与进液管路中的空气被叶轮搅拌形成气液混合物，
10、混合物通过蜗壳进入气液分离室，随着流速降低，导致气水分离，空气由泵出液口排出。磁力自吸泵的驱动装置采用主动磁铁联轴器直接装在电机轴上，通过磁力偶合间接驱动转子组合上的叶轮旋转，泵腔全部封闭，完全无泄漏。磁力高粘度离心泵是有圆盘泵，磁力传动器、电动机三部分组成。圆盘式叶轮离心泵，从叶轮向液体流的能量传递是在旋转圆盘的边界层的磨擦力的作用下进行。当液体进入泵时，其分子与圆盘表面接合，同时形成边界层。随着泵的旋转，发生了向圆盘间液体分子后继层的能量传递。以此种方式形成的强大压力场将产品以层状（即不受流体波动影响）“拖拽”出泵。按输送介质的物理、化学性质、磨损性、腐蚀性不同，过流部件的材料分为金属和非
11、金属类两大类。结构特性1.永磁体 由稀土永磁材料制成的永磁体工作温度范围广(-45400)，矫顽力高，磁场方向具有很好的各向异性，在同极相接近时也不会发生退磁现象，是一种很好的磁场源。2.隔离套 在采用金属隔离套时，隔离套处于一个正弦交变的磁场中，在垂直于磁力线方向的截面上感应出涡电流并转化成热量。涡流的表达式为：其中Pe涡流；K常数；n泵的额定转速；T磁传动力矩；F隔套内的压力；D隔套内径；一材料的电阻率； 材料的抗拉强度。当泵设计好后，n、T是工况给定的，要降低涡流只能从F、D等方面考虑。选用高电阻率、高强度的非金属材料制作隔离套，在降低涡流方面效果十分明显。3.冷却润滑液流量的控制 泵运
12、转时，必须用少量的液体对内磁转子与隔离套之间的环隙区域和滑动轴承的摩擦副进行冲洗冷却。冷却液的流量通常为泵设计流量的2%-3%，内磁转子与隔离套之间的环隙区域由于涡流而产生高热量。当冷却润滑液不够或冲洗孔不畅、堵塞时，将导致介质温度高于永磁体的工作温度，使内磁转子逐步失去磁性，使磁力传动器失效。当介质为水或水基液时，可使环隙区域的温升维持在3-5；当介质为烃或油时，可使环隙区域的温升维持在5-8。4.滑动轴承 磁力泵滑动轴承的材料有浸渍石墨、填充聚四氟乙烯、工程陶瓷等。由于工程陶瓷具有很好的耐热、耐腐蚀、耐摩擦性能，所以磁力泵的滑动轴承多采用工程陶瓷制作。由于工程陶瓷很脆且膨胀系数小，所以轴承
13、间隙不得过小，以免发生抱轴事故。由于磁力泵的滑动轴承以所输送的介质进行润滑，所以应根据不同的介质及使用工况，选用不同的材质制作轴承。5保护措施 当磁力传动器的从动部件在过载情况下运行或转子卡死时，磁力传动器的主、从动部件会自动滑脱，保护机泵。此时磁力传动器上的永磁体在主动转子交变磁场的作用下，将产生涡损、磁损，造成永磁体温度升高，磁力传动器滑脱失效。5.霍尼韦尔电动执行器ML7420A8088-E调节型控制执行机构描述霍尼韦尔电动阀门执行器ML7420A8088-E，600N，20MM行程，调节型，无弹簧复位功能。霍尼韦尔电动阀门执行器ML7420A8088-E可为阀门提供调节型控制并且输出
14、2 10V位置反馈信号 ,它们可广泛应用于加热、通风及空调系统。特点：（1） 无需连杆，安装简单快捷（2） 低能耗，免维护;自适应功能（3） 终点限位开关;手动开关（4） 动作方向可选;正反作用可选;故障安全位置可选（控制信号缺失时）（5） 阀门定位准确防腐设计型号参数:供电压:24 Vac 15%; 50/60 Hz 功耗:5 VA 输入信号: 0(2) Vdc阀门连接件位于顶端输入信号: 10 Vdc阀门连接件位于底端额定行程:20mm 运行时间:(50 Hz ) 1 min推力:600 N 6.PID算法介绍众所周知，要使控制系统具有良好的控制性能，除了必须正确的选取、设计控制方案以外，还必须正确的选择控制算法并进行参数整定。在控制系统中，按照给定信号和反馈信号之间的偏差的比例（P）、积分（I）和微分（D）进行控制的PID控制器是应用最为广泛的一种自动控制器8。它具有原理简单、易于实现、适用面广、控制参数相互独立、参数的选定比较简单等优点；而且在理论上可以证明，对于过程控制的典型对象“一阶惯性纯滞后”与“二阶惯性纯滞后”的控制对象，PID控制器是一种最优控制。PID调节规律是连续系统动态品质校正的一种有效方法，它的参数整定方式简便，结构改变灵活，可以方便的改变为PI、PD、PID等
