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1、. -HUATECA3000过程控制实验系统实验指导书V3.0华晟高科教学仪器编制. 优选-. -目 录第一章平安本卷须知与设备使用- 1 -1.1防止触电- 1 -1.2防止烫伤- 2 -1.3防止损坏- 2 -1.4现场系统组成- 2 -1.5控制系统组成- 2 -第二章计算机测控系统实验- 5 -实验1 实验系统认知- 5 -实验2 ADAM4000模块的通讯和使用- 10 -实验3 组态软件编程和数据获取- 18 -实验4 PLC系统通讯和使用- 21 -实验5 PLC Step7编程- 28 -实验6 现场总线技术与DCS实验- 33 -第三章工艺设备和仪器仪表实验- 41 -实验1
2、 温度、压力、液位和流量测量实验- 41 -实验2 水泵负载特性测量实验- 45 -实验3 管道压力和流量耦合特性测量实验- 47 -实验4 电动调节阀特性测量实验- 50 -实验5 调压器特性测量实验- 53 -实验6 变频器水泵控制特性测量实验- 55 -第四章工业系统对象特性的测定研究- 59 -实验1 单容水箱液位数学模型的测定实验- 59 -实验2 双容水箱液位数学模型的测定实验- 62 -实验3 非线性容积水箱液位数学模型的测定实验- 64 -实验4 测定不同阻力下单容水箱液位数学模型实验- 67 -实验5 锅炉与加热器对象数学模型实验- 69 -实验6 滞后管数学模型实验- 72
3、 -实验7 换热机组数学模型实验- 75 -第五章简单设计型控制实验- 79 -实验1 单闭环流量控制实验- 79 -实验2 单容水箱液位定值控制实验- 82 -实验3 双容水箱液位定值控制实验- 88 -实验4 三容水箱液位定值控制实验- 91 -实验5 锅炉水温定值位式控制实验- 94 -实验6 锅炉水温定值控制实验- 98 -实验7 换热器水温单回路控制实验- 101 -实验8 联锁控制系统实验- 104 -实验9 单闭环压力控制实验- 107 -第六章复杂设计型控制系统- 110 -实验1下水箱液位和进口流量串级控制实验- 110 -实验2 闭环双水箱液位串级控制实验- 119 -实验
4、3 换热器热水出口温度和冷水流量串级控制实验- 123 -实验4 单闭环流量比值控制系统实验- 127 -实验5 下水箱液位前馈反响控制系统实验- 129 -实验6 锅炉温度和换热器前馈反响控制系统实验- 133 -实验7 管道压力和流量解耦控制系统实验- 136 -实验8 换热器出口温度与流量解耦控制系统实验- 140 -第七章创新型设计与研究- 144 -实验1 大延迟系统补偿控制的研究- 144 -实验2 单神经元自适应PID算法的研究- 147 -实验3 模糊控制算法的研究- 154 -实验4 现场总线系统控制研究- 156 -第八章工程应用型设计- 164 -实验1 工业工程设计-
5、164 -实验2 报警系统设计- 168 -实验3 关键事件处理和记录设计- 175 -实验4 系统趋势和历史存储设计- 178 -实验5 系统登录和平安性设计- 180 -实验6 网络化控制系统的研究- 185 -. 优选-. -. 优选-. -第一章 平安本卷须知与设备使用平安本卷须知：在安装、操作、维护或检查本系统之前一定仔细阅读以下平安本卷须知。在熟悉设备的知识、平安信息及全部有关本卷须知以后使用。在本使用说明书中，将平安本卷须知等级分为危险和注意。！危险：不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤的发生。！注意：不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的伤害或造成物体的硬件损坏
6、。注意：根据情况的不同，注意等级的事项也可能造成严重后果。请遵循两个等级的本卷须知，因为它们对于个人平安都是重要的。1.1防止触电尽管系统经过多层保护，还是请用户注意以下平安事项。！危险严格要求系统可靠接地，包括现场对象系统，控制系统，接地电阻不大于4欧姆。当通电或正在运行时，请不要进展任何维护、维修操作，不要翻开机柜后门，接线箱盖子，变频器前盖板，否则会发生触电的危险。即使电源处于断开时，除维护、维修外，请不要接触任何具有超过平安电压的裸露端子，否则接触各种充电回路可能造成触电事故。请不要用湿手操作设定各种旋钮及按键，以防止触电。对于电缆，请不要损伤它，不要对它加过重的应力，使它承载重物或对
7、它钳压。 否则可能会导致触电。包括布线或检查在的工作都应由专业技术人员进展。在开场布线或维修之前，请断开电源，经过10分钟以后，用万用表等检测剩余电压后进展。1.2防止烫伤！危险不要接触热水管道，防止高温烫伤。在热水没有冷却时，不要翻开锅炉，不要进展任何维修维护工作。！注意请尽量控制水温在70度以下，以免高温烫伤，提高产品寿命。1.3防止损坏！危险在水泵运行状态，绝对制止进展水泵切换控制操作，否则可能损坏变频器。！危险在水箱水位没有到达一定高度，不能启动调压器输出，否则可能损坏加热器。该系统增加了硬件的连锁保护，但是也要在操作时注意。！注意系统应远离可燃物体。系统发生故障时，请断开电源。否则系
8、统可能因电流过大导致火灾。各个端子上加的电压只能是使用手册上所规定的电压，以防止爆裂、损坏等等。确认电缆与正确的端子相连接，否则，可能会发生爆裂、损坏等等事故。始终应保证正负极性的正确，以防止爆裂、损坏等。1.4现场系统组成A3000现场系统(A3000-FS和A3000-FBS)包括三水箱，一个锅炉，一个强制换热器，两个水泵，两个流量计，一个电动调节阀。其他还包括加热管，大水箱。图见1-1。1.5控制系统组成A3000控制系统(A3000-CS)包括了传感器执行器I/O连接板、三个可换的子控制系统板，第三方控制系统接口板。1* 储水箱5* 锅炉滞后管2* 水箱3* 水箱换热器4* 水箱图1-
9、1 系统构造图图1-4-1 系统构造图控制系统构造举例标准机柜传感、执行器连接板第一控制系统第二控制系统第三控制系统常规仪表，DDC，或PLCRS485到以太网网络接入设备实验接口过程级管理级网关系统图1-2 控制系统构造整个局部设计在一个工业机柜中，开放性极强。一个前门，保证了设备防尘、散热等需要。部构造设计合理，布线完全按照工业要求，整齐、可靠。系统构造如以下列图。左边是机柜布置简图，右边是各个控制系统的半模拟屏简图。控制系统构造图1-2：部包括一个接线盒，两块安装板。第二章 计算机测控系统实验本章为后续实验打下根底。容包括实验系统认知，认识各种工业设备，仪器仪表，以及不同的控制系统。开场
10、学习控制系统软件编程，以及上位机组态软件编程。实验1 实验系统认知一、实验目的1、了解实验装置构造和组成。2、了解信号的传输方式和路径。3、掌握实验装置的根本操作。4、了解DDC控制系统的使用二、实验设备A3000-FS常规现场系统、万用表，AS3020 DDC控制系统。三、实验原理与介绍A3000高级过程控制实验系统独创现场系统概念，而不是对象系统。现场系统包括了实验对象单元、供电系统、传感器、执行器(包括电动调节阀、变频器及调压器)、以及半模拟屏，从而组成了一个只需承受外部标准控制信号的完整、独立的现场环境。1、A3000特点(1)现场系统通过一个现场控制箱，集成供电系统、变频器、移相调压
11、器、以及现场继电器，所有驱动电力由现场系统提供。它仅需通过标准接线端子接收标准控制信号即能完成所有实验功能。从而实现了现场系统与控制系统完全独立的模块化设计。(2)现场控制箱侧面是工业标准接线端子盒。这种标准信号接口可以使现场系统与用户自行选定的DCS系统、PLC系统、DDC系统方便连接，甚至用户自己用单片机组成的系统都可以对现场系统进展控制。(3)现场系统的设计另外的优势是保证动力线与控制线的电磁干扰隔离。(4)现场系统的设计保证了控制系统只需要直流低压就可以了，使得系统设计更模块化，更平安、具有更大的扩展性。A3000-FS系统构造原理图如图2-1所示。图2-1 A3000现场系统构造图现
12、场系统包括三个水箱，一个大储水箱，一个锅炉，一个工业用板式换热器，两个水泵，大功率加热管，滞后时间可以调整的滞后系统，一个硬件联锁保护系统。传感器和执行器系统包括5个温度、3个液位、1个压力，1个电磁流量计，1个涡轮流量计，1个电动调节阀，两个电磁阀，2个液位开关。 2、现场系统面板左侧设置：电源：220V AC单相电源开关，380V AC三相电源开关。开关：三个旋钮开关，分别是1*、2*工频电源开关，以及变频器控制水泵的开关。可以拔出上面水泵的电力连线，连接到不同的位置，从而更改各个水泵的电力来源。可以是工频，也可以是变频器。如果用户不需要变频调速，则建议全部使用工频控制。按照设计，使用变频器控制的水泵，其面板对应的指示灯可能不工作，因为变频器可能输出0-50Hz，而继电器不能工作。两个拨动开关，分别是现场系统照明用电源开关，以及变频器STF(正转)控制开关。注意在机柜上还有并联的一个STF控制端，如果要设置工作模式，请断开该控制端。为了防止控制逻辑太复杂，我们一般不连接机柜上的这个开关。电压表：显示加在调压器上的电压值。变频器：对于A3000F
