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1、专业综合实验指导书温度过程控制系统专业综合实验指导书一、实验目的：本实验装置以管式电炉为被控对象，用Honeywell 通用数字式控制器，依据提出的技术要求， 构成不同形式的温度控制系统。通过实验可进一步了解和掌握控制系统的构成；设计控制系统的依据；各单元在控制系统中的作用、要求，调校方法；以及系统的参数整定。通过控制系统的综合特性实验，将各门专业课中所学的内容有机的结合在一起，加深和巩固专业课的学习， 从而锻炼和提高分析问题、解决问题的能力。二、实验要求：1学习测定控制对象特性的方法。2自动化仪表的初步使用。3单回路控制系统的参数整定。4控制参数对控制系统品质指标的影响。5控制系统的设计、计
2、算、分析以及接线、投运等综合能力。6加深对各相关学科知识内容的理解。三、实验内容：1.管式加热炉对象特性的测取和分析。2.依据工艺技术要求，对象特性和自动化装置等综合条件，设计合理的温度控制系统。3.闭环控制系统的参数整定和分析。四、实验框图：扰动给定偏差调节器执行器对象输出测量变送单回路控制系统1专业综合实验指导书（ 1） 被控对象：管式加热炉（ 2） 被控参数：管式加热炉内温度值，其工作范围0800（ 3） 测量元件： K 型热电偶（ 4） 控制器 ： Honeywell 通用数字控制器（ 5） 执行机构：可控硅电压调整器（ 6） 扰动：管式炉加热丝的供电电压、频率的变化，炉内外的热对流。
3、五、实验主要步骤：1. 对象特性的测取：对象特性的测取，是为了设计合理的控制系统和进行系统的参数整定。（1）按照实验原理图，设计出系统接线图，在控制柜上接好线路。（2）通过调节器手动输出给管式电炉加一个初始电压，约20V，当管式电炉内的温度，通过显示表及记录仪显示已稳定在某一温度值上，约10 分钟后（此温度稳定过程大约50 分钟），用调节器手动输出加10%阶跃电压，用记录仪记录下管式电炉在阶跃电压作用下的温度变化过程，从而得到包括热电偶在内的广义对象特性曲线。（ 3）计算和分析数据，从记录曲线上找出管式电炉的纯滞后时间 ，时间常数 T，以及放大系数K 值，写出对象的传递函数。（ 4）实验中注意
4、记录相关数据，如系统初始温度值，加阶跃扰动后系统的稳态温度值，温度变送器所选量程等。2. 温度控制系统的参数整定：（1）依据所设计的控制系统，接好线路，将已确定的P，I ，D 参数在调节器中设定。（2） 给电炉加初始电压20V左右，等待系统稳定。（3） 通过记录仪观察温度稳定于某一温度值时，将调节器处于手动状态，加给定值扰动，使调节器给定值 SP大于稳态值 30 ， 同时将调节器由手动切换到自动， 此时整个系统处于按 PID 参数进行自动调节状态， 用记录仪记录过渡过程曲线。（4） 注意记录所需数据，观察整定效果。（5） 适当调整 P，I ，D参数，使过渡过程曲线达到4：1 的衰减。2专业综合
5、实验指导书六、实验装置简介：整套实验装置由管式加热炉，交流调压器，测温元件，控制柜，上位机，台式记录仪组成。通过控制柜上的接线端子，用导线连接，可构成单回路、串级等控制系统，并可完成对象特性的测定，调节器参数整定等实验。1. 管式加热炉基本型电阻炉的外形结构， 系采用薄钢板制成圆筒形， 炉膛材料采用螺纹外丝管，由刚玉耐火材料制作。电热元件的绕法，以单根分别沿着螺纹槽内盘绕其中。炉壁外层四周采用泡沫保温砖材料做隔热层， 炉管两端用耐火材料制成的炉口砖固定炉管。维护与注意事项：（ 1）电阻炉使用时切勿超过最高工作温度，以免烧熔电热元件。最好在低于最高工作温度 50以下工作，这样炉丝寿命较长。（ 2
6、）电阻炉必须在环境温度 5-40 ，相对温度不超过 85%，没有导电尘埃与能腐蚀金属及能破坏绝缘的气体和爆炸性气体的场所。（ 3）禁止向炉膛内灌注各种液体及易熔金属，凡附有油质之类金属材料需进行加热时，有大量挥发性气体，要影响和腐蚀电热元件表面，使之烧毁和缩短使用寿命。因此，加热时应及时预防和做好密封盛器或适当开孔，加以排气处理。（ 4）定期检查电阻炉，各个接头的连接点是否良好。（ 5）在高温时，对热电偶不要骤然插入或拔出炉膛，以免外瓷管骤然爆裂，在插入或拔出时，要小心动作，以防折断损坏。（ 6）炉膛内应经常保持清洁，随时清除炉内氧化物之类等杂物。2. 交流调压器基本原理：本调压器是匝比连续可
7、调的自耦调压器，当调压器电刷借助于手轮主轴和刷架的作用，沿线圈的磨光表面滑动时，就可连续的改变匝比，从而使输出电压平滑的从零调节到最大值。安装使用与维护（ 1）本机的输入电压值不得超过额定输入电压， （即 105%U额定输入）以免烧坏本机；在不使用本机时，应将输出电压调至 0V，且切断输入电压。3专业综合实验指导书（ 2）调压器必须良好接地，以保证安全。（ 3）使用时应经常注意输出电流不超过额定值，否则易使调压器寿命降低甚至烧毁。（ 4）使用时应缓慢均匀地旋转手柄，以免引进电刷损坏或产生火花。3. 控制柜电源指示下限报警上限报警炉温测量电调节输出电流指示表流指示表电炉加热电炉加热可控硅电压电压
8、显示电流显示调整器炉温测量调节器调节器变送显示控制柜是整套温度控制系统实验装置的核心，并具有上下限报警等功能。控制柜仪表选型介绍：主调节器：通用数字控制器HoneywellDC330E-K0-100-20副调节器：通用数字控制器HoneywellDC230B-C0-0A-11数字交流电压表WP-E812-00-N4专业综合实验指导书数字交流电流表WP-E814-02-N指针直流电流表2085，420mA数字温度变送器WP-C903-02-03-HL可控硅电压调整器ZK-1注：各仪表参数指标详见使用说明书。、数字温度变送器：仪表面板按键部分名称内容SET 参数设定选择键可以记录已变更的设定值可以
9、按顺序变换参数设定模式可以变换显示或参数设定模式设定值减少键变更设定时，用于减少数值连续按压，将作自动快速减1设定值增加键变更设定时，用于增加数值连续按压，将作自动快速加1带打印功能时，用于手动打印RESET复位键用于程序清零（自检）。（面板不标出）PV 显示器显示测量值在参数设定状态下， 显示参数符号或设定值ALM1 第一报警指示灯第一报警 ON时灯亮输入回路断线时灯亮ALM2 第二报警指示灯第二报警 ON时灯亮ALM3 第三报警指示灯第三报警 ON时灯亮（一般不用）ALM4 第四报警指示灯第四报警 ON时灯亮（一般不用）操作方式1控制参数（一级参数）设定5专业综合实验指导书符号名称设定范围
10、说明CLK设定参数禁锁CLK=00无禁锁（设定参数可修改）CLK=132进入二级参数设定CLK=其他禁锁（设定参数不可修改）AL1第一报警值显示第一报警的报警设定值AL2第二报警值显示第二报警的报警设定值AH1第一报警回差显示第一报警的回差值AH2第二报警回差显示第二报警的回差值2. 二级参数设定在 PV 显示器显示 CLK的设定值（ 132）的状态下，同时按下 SET键和 键 30 秒，仪表即进入二级参数设定。在二级参数修改状态下，每按 SET 键即照下列顺序变换，二级参数列示如下：参数名称设定范围说明SL0输入分度号020设定输入分度号的类型SL1小数点SL1=0无小数点SL1=1小数点在
11、十位SL1=2小数点在百位SL1=3小数点在千位SL2第一报警方SL2=0无报警式SL2=1第一报警为下限报警SL2=2第一报警为上限报警SL3第二报警方SL3=0无报警式SL3=1第二报警为下限报警SL3=2第二报警为上限报警6SL4冷补方式及光柱显示方式SL5闪烁报警SL6滤波系数SL7报警功能PB1显示输入的零点迁移KK1显示输入的量程比例PB2冷端补偿的零点迁移KK2冷端补偿的放大比例PB3变送输出的零点迁移KK3变送输出的放大比例OUL变送输出(#) 量程下限专业综合实验指导书SL4=0内部冷端补偿，光柱显示方式为线显示SL4=1外部冷端补偿，光柱显示方式为线显示SL4=2内部冷端补偿，光柱显示方式为点阵显示SL4=3外部冷端补偿，光柱显示方式为点阵显示SL5=0无闪烁报警SL5=1带闪烁报警110 次设置仪表滤波系数防止显示值跳动个位 =0无报警延迟功能个位 =19报警后延迟（0.5* 设定值）秒后输出报警信十位=0号十位 =1断线时有报警输出（继电器报警接点输出）断线时无报警输出（无继电器报警接点输出，仅闪烁报警）全量程设定显示输入零点的迁移量01.999设定显示输入量程的放大比例倍全量程设定冷端补偿的零点迁移量01.999设定冷端补偿的放大比例倍0100%设定变送输出的零点迁移量01.999设定变送输出的放大比例倍全量程设定变送输出的下限量程
