控制仪表与装置实验报告
过程控制实验指导书
过程控制及仪表实验指导书襄樊学院实验装置的基本操作与仪表调试一、实验目的1、了解本实验装置的结构与组成。
2、掌握压力变送器的使用方法。
3、掌握实验装置的基本操作与变送器仪表的调整方法。
二、实验设备1、THKGK-1型过程控制实验装置GK-02 GK-03 GK-04 GK-072、万用表一只三、实验装置的结构框图图1-1、液位、压力、流量控制系统结构框图四、实验内容1、设备组装与检查：1）、将GK-02、GK-03、GK-04、GK-07挂箱由右至左依次挂于实验屏上。
并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。
2）、先打开空气开关再打开钥匙开关，此时停止按钮红灯亮。
3）、按下起动按钮，此时交流电压表指示为220V，所有的三芯蓝插座得电。
4）、关闭各个挂件的电源进行连线。
2、系统接线：1）、交流支路1：将GK-04 PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”接GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负），GK-07的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U1、V1、W1”输入端；GK-07 的“SD”与“STF”短接，使电机驱动磁力泵打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STR”短接）。
2）、交流支路2：将GK-04 PID调节器的给定“输出”端接到GK-07变频器的“2”与“5”两端（注意：2正、5负）；将GK-07变频器的输出“A、B、C”接到GK-01面板上三相异步电机的“U2、V2、W2”输入端；GK-07 的“SD”与“STR”短接，使电机正转打水（若此时电机为反转，则“SD”与“STF”短接）。
3、仪表调整：（仪表的零位与增益调节）在GK-02挂件上面有四组传感器检测信号输出：L T1、PT、L T2、FT（输出标准DC0~5V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应水位高度、压力、流量的值。
对象系统左边支架上有两只外表为蓝色的压力变送器，当拧开其右边的盖子时，它里面有两个3296型电位器，这两个电位器用于调节传感器的零点和增益的大小。
自动化仪表与过程控制实验指导书教材
自动化仪表与过程控制实验指导书实验一位式控制一、实验目的1、了解简单控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）2、掌握简单过程控制的原理及仪表使用二、实验设备及参考资料1、PCS过程控制实验装置（使用其中：位式电磁阀、AI818智能调节仪一台、上水箱液位传感器、水泵1系统等）。
2、AI-818仪表的操作说明书和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、实验系统流程图：四、实验原理本实验采用位式控制原理进行液位的范围控制，即，将液位控制在一定的上下限范围内。
水箱液位变送器输出信号，经AI-818仪表进行处理后与设定上下限水位值进行比较。
控制仪表内继电器触点状态，对位式电磁阀进行控制，以达到控制目的。
图1-1五、实验步骤1、按附图位式控制实验接线图接好实验导线。
2、将手动阀门1V2、1V10、V4、V5打开，其余阀门全部关闭。
3、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源，再打开仪表电源。
4、设置智能调节器参数，其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值）HIAL=30 （参考值）LOAL=20 （参考值）dHAL=9999dlAL=9999dF=0.5 （参考值）Ctrl=0Sn=33Dip=1 （参考值）dIL=0dIH=50Alp=2OP1＝0具体请详细阅读调节器使用手册5、在控制板上打开水泵1、位控干扰。
6、在信号板上打开上水箱输出信号。
六、思考建议在什么样的情况下适合采用位式控制。
实验二电动阀支路单容液位控制一、实验目的1、了解简单过程控制系统的构成及仪表的应用（熟悉仪表的操作）2、掌握简单过程控制的原理及仪表使用二、实验设备及参考资料1、PCS过程控制实验装置（使用其中：电动调节阀、AI818智能调节仪一台、上水箱及液位变送器、水泵1系统等）2、AI-818仪表的操作说明书，智能电动调节阀使用手册和液位变送器的调试（一般出厂之前已调试好）方法。
三、实验系统流程图：四、实验原理本实验采用仪表控制,将液位控制在设定高度。
实验报告
第I 页课程设计说明书数字显示温度控制器设计制作摘要在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。
在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。
本次设计一个数字显示温度的测量与控制装置.应用温度敏感元件和二次仪表的组合,对温度进行调节、控制,且能直接读数.经实验验证此控制器的性能指标达到要求,为温度测量与控制的工业应用奠定了一定的基础。
关键词：温度传感器数字电压表温度控制执行机构。
第II 页课程设计说明书目录1设计任务及要求 (1)2数字温度控制器设计方案 (1)3温度控制器电路的设计 (3)3.1温度传感器的选择 (3)3.2采样电路及校准电路 (4)3.3上下限采集电路 (5)3.4温度比较电路 (6)3.5 温度控制电路 (7)3.7 显示温度电路 (10)3.8 直流电源电路 (12)3.8.1稳压电源设计 (12)3.8.2 电路设计 (14)4整机工作原理 (14)5整体电路图 (16)致谢 (18)参考文献 (18)课程设计说明书1 设计任务及要求采用热敏电阻作为温度传感器，由于温度变化而引起的电压变化，在利用比较运算放大器与设置的温度值对应的电压进行比较，输出高或低电平从而对控制对象加热器进行控制。
其电路可分为三部分：测温电路，比较/显示电路，控制电路。
设计要求：（1）：实现题目要求的内容（2）：电路在功能相当的情况下越简单越好（3）：要求输入电压为5V，红绿发光二极管为负载（4）：调节电位器，使红，绿发光二极管交替点亮2 数字温度控制器设计方案方案1：此电路是一种数字温度控制器的参考设计方案图1 方案流程图原理：温度检测电路通过热敏电阻检测温度并将温度信号转化成电压信号，时钟发生器产生的脉冲启动A/D转换电路。
通过A/D转换电路将模拟信号转化成数字信号，利用4课程设计说明书线——7段显示译码器/驱动器将得到的BCD码送至LED数码显示管显示。
自动化仪表与过程控制实验指导书
扰动 设定值 上水箱 电动阀 e
调节器 反馈值 上水箱 液位变送器 图1-2 五、实验步骤 1、按附图单容液位控制实验接线图接好实验导线和通讯线。
2、将控制台背面右侧的通讯口（在电源插座旁）与上位机连 接。 3、将手动阀门1V1、1V10、V4、V5打开，其余阀门全部关闭。 4、先打开实验对象的系统电源，然后打开控制台上的总电源， 再打开仪表电源。 5、整定参数值的计算 设定适当的控制参数使过渡过程的衰减比为4：1，整定参数 值可按下列“阶跃反应曲线整定参数表”。 表1 阶跃反应曲线整定参数表
再打开仪表电源。 5、设置智能调节器参数（可在仪表上直接设置，也可在计算机 上设置），其需要设置的参数如下：（未列出者用出厂默认值） （1）主调节器 SV=20 （参考值） dF=0.3 （参考值） CtrL=1 P=30 （参考值） I=60 （参考值） d=0 （参考值） Sn=33 Dip=2 （参考值） dIL=0 dIH=50 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=0 Addr=2 run=1 （2）副调节器 dF=0.3 （参考值） CtrL=1 P=36 （参考值） I=15 （参考值） d=0 （参考值） Sn=32 Dip=1 （参考值） dIL=0 dIH=800 OP1=4 OPL=0 OPH=100 CF=8 Addr=1 run=1 具体请详细阅读调节器使用手册
dHAL=9999 dlAL=9999 dF=0.5 （参考值） Ctrl=0 Sn=33 Dip=1 （参考值） dIL=0 dIH=50 Alp=2 OP1＝0 具体请详细阅读调节器使用手册 5、在控制板上打开水泵1、位控干扰。 6、在信号板上打开上水箱输出信号。 六、 思考建议 在什么样的情况下适合采用位式控制。
过程控制实验报告.doc
实验报告专业：自动化姓名：学号：实验一、计算机控制系统实验一、实验目的1、了解计算机控制系统的基本构成。
2、掌握本装置计算机实时监控软件的使用3、熟悉计算机控制算法。
4、掌握计算机控制的参数整定方法。
二、实验设备1、THKGK-1过程控制实验装置：GK-02 GK-03 GK-072、计算机及上位机监控软件三、实验原理与常规仪表控制系统相比，计算机控制系统的最大区别就是用微型机和A/D、D/A转换卡来代替常规的调节器。
基本构成框图如下：计算机根据测量值与设定值的偏差，按程序设定的算法进行运算，并将结果经D/A转换器输出。
控制算法有位置式，增量式和速度式。
为了使采样时间间隔内，输出保持在相应的数值，在D/A卡上设有零阶保持器。
四、实验步骤（一）、监控软件的使用及安装说明：1、计算机硬件要求：CPU：486以上。
内存：32MB或更多。
硬盘：1GB。
操作系统：Windows98/2000/XP。
显示器：1024×768。
串行口：COM12、软件安装安装过程已经在上位机光盘里面。
（二）、登录后选择PID算法对上水箱液位进行控制1、将计算机与单片机控制屏结合使用，对上水箱液位进行直接数字DDC控制实验。
系统连接图自拟。
（单片机控制屏仅起A/D、D/A转换的作用）2、设置适当的作图时间间隔和给定值，调整PID参数K、、Ti、Td、直到得到较好的过程控制实时曲线。
3、对不同PID参数下的实时控制曲线进行比较，分析各参数变化对控制质量的影响。
4、自行选择其他控制算法进行实验，了解不同算法的控制质量。
五、实验小结1、将上述实验结果整理好，写出参数整定的具体步骤及整定数值，整理出系统的结构图。
Kp=2 Ki=6 K=5 阀门开度为60%2、简述PID参数对系统性能的影响。
PID调节器分别对应比例、积分和微分作用1、比例参数KP的作用是加快系统的响应速度，提高系统的调节精度。
随着KP的增大系统的响应速度越快，系统的调节精度越高，但是系统易产生超调，系统的稳定性变差，甚至会导致系统不稳定。
控制仪器与仪表课程设计
控制仪器与仪表课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解控制仪器与仪表的基本原理，掌握常见仪表的工作方式和功能。
2. 学生能够描述控制系统的基本构成，了解各部分在系统中的作用和相互关系。
3. 学生能够识别并解释控制系统中常用的图形符号和标准。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行简单的控制系统的设计、安装和调试。
2. 学生能够使用相关工具和仪器，进行控制参数的测量，并分析测量结果。
3. 学生通过实践操作，培养解决实际工程问题的能力和动手能力。
情感态度价值观目标：1. 学生能够发展对控制工程领域的兴趣，培养探究精神和创新意识。
2. 学生通过小组合作完成项目，增强团队合作意识和沟通能力。
3. 学生在学习过程中，树立正确的工程观念，认识到技术发展对社会的积极影响。
分析课程性质、学生特点和教学要求：本课程旨在帮助学生建立控制工程的基础知识体系，结合学生的年级特点，注重理论与实践相结合。
课程性质偏向应用技术，强调学生对控制系统的理解与应用能力。
针对学生的学习特点，课程目标分解为具体的知识与技能点，以成果为导向，促进学生的主动学习和实践操作能力。
在教学过程中，注重培养学生的科学态度和工程伦理，使其在学习中形成积极的情感态度和价值观念。
二、教学内容1. 控制系统基本原理：包括反馈与闭环控制、开环控制系统的概念，控制系统的数学模型，稳定性分析基础。
- 教材章节：第1章 控制系统概述，第2章 控制系统的数学模型。
2. 常见控制仪表及其工作原理：介绍模拟和数字控制器、执行器、传感器等，及其在控制系统中的应用。
- 教材章节：第3章 控制仪表与装置。
3. 控制系统设计与实现：涵盖控制系统的设计步骤、控制器参数整定、系统调试方法。
- 教材章节：第4章 控制系统设计方法，第5章 控制器设计与实现。
4. 控制系统仿真与实验：利用软件工具进行控制系统的模拟，以及实验室中的实际操作。
- 教材章节：第6章 控制系统仿真，第7章 控制系统实验。
仪表实验报告——温度控制系统
实验四温度控制系统（一）一．实验目的：1．认识温度控制系统的构成环节和各环节的作用。
2．察看比率、积分、微分控制规律的作用，并比较其他差及稳固性。
3．察看比率度δ、积分时间T I、微分时间 T D对控制系统（闭环特征）控制品质的影响。
二．温度控制系统的构成：电动温度控制系统是过程控制系统中常有的一种，其作用是经过一套自动控制装置，见图 4-1 ，使炉温自动保持在给定值。
图 4-1温度控制系统炉温的变化由热电偶丈量，并经过电动温度变送器转变为DDZ-Ⅱ型表的标准信号0～10mA直流电流信号，传递到电子电位差计XWC进行记录，同时传递给电动控制器DTL，控制器按误差的大小、方向，经过预约控制规律的运算后，输出0～10mA直流电流信号给可控硅电压调整器ZK-50，经过控制可控硅的导通角，以调理加到电炉（电烙铁）电热元件上的沟通电压，除去因为扰乱产生的炉温变化，稳固炉温，实现自动控制。
三．实验内容与步骤：（一）察看系统各环节的构造、型号、电路的连结，熟习可控硅电压调整器和电动控制器上各开关、旋钮的作用。
（二）控制系统闭环特征的测定：在以下实验中使用以下详细数值：δ1(50%)，δ2 (80%)，T I 1(50s)，T I 2 (40s)，T D1(30s) 来察看比率与积分控制规律的作用（1）观察比率作用将δ置于某值 50%，记着δ旋钮在δ1的地点，积分时间置最大（T I=max），微分开关切向0，将扰乱开关从“短”切向“扰乱” ，产生一个阶跃扰乱（此时为反向扰乱），同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录阶跃扰乱加入的时辰，察看并记录在纯比率作用下达到稳固的时间及余差大小。
（2）观察积分作用保持δ =δ1不变，置 T I =T I 1，同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录积分作用加入的时辰，注意察看积分作用怎样除去余差，直到过程基本稳固。
2．观察 PI 控制作用下的过渡过程保持δ 1 ，T I 1 不变，将扰乱开关从“扰乱”切向“短” ，产生一个正向阶跃扰乱，察看过渡过程到基本稳固。
杭电《过程控制系统》实验报告
实验时间：5月25号序号：杭州电子科技大学自动化学院实验报告课程名称：自动化仪表与过程控制实验名称：一阶单容上水箱对象特性测试实验实验名称：上水箱液位PID整定实验实验名称：上水箱下水箱液位串级控制实验指导教师：尚群立学生姓名：俞超栋学生学号：09061821实验一、一阶单容上水箱对象特性测试实验一．实验目的（1）熟悉单容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。
（2）根据由实际测得的单容水箱液位的阶跃响应曲线，用相关的方法分别确定它们的参数。
二．实验设备AE2000型过程控制实验装置， PC 机，DCS 控制系统与监控软件。
三、系统结构框图单容水箱如图1-1所示：丹麦泵电动调节阀V1DCS控制系统手动输出hV2Q1Q2图1-1、 单容水箱系统结构图四、实验原理阶跃响应测试法是系统在开环运行条件下，待系统稳定后，通过调节器或其他操作器，手动改变对象的输入信号（阶跃信号），同时记录对象的输出数据或阶跃响应曲线。
然后根据已给定对象模型的结构形式，对实验数据进行处理，确定模型中各参数。
图解法是确定模型参数的一种实用方法。
不同的模型结构，有不同的图解方法。
单容水箱对象模型用一阶加时滞环节来近似描述时，常可用两点法直接求取对象参数。
如图1-1所示，设水箱的进水量为Q 1，出水量为Q 2，水箱的液面高度为h ，出水阀V 2固定于某一开度值。
根据物料动态平衡的关系，求得：在零初始条件下，对上式求拉氏变换，得：h1( t ) h1(∞ ) 0.63h1(∞)0 T式中，T 为水箱的时间常数（注意：阀V 2的开度大小会影响到水箱的时间常数），T=R 2*C ，K=R 2为单容对象的放大倍数，R 1、R 2分别为V 1、V 2阀的液阻，C 为水箱的容量系数。
令输入流量Q 1 的阶跃变化量为R 0，其拉氏变换式为Q 1（S ）=R O /S ，R O 为常量，则输出液位高度的拉氏变换式为：当t=T 时，则有：h(T)=KR 0(1-e -1)=0.632KR 0=0.632h(∞) 即 h(t)=KR 0(1-e-t/T)当t —>∞时，h （∞）=KR 0，因而有 K=h （∞）/R0=输出稳态值/阶跃输入式（1-2）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图1-2所示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验报告
实验名称：电容式压力变送器校验实验院系：自动化系
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
实验日期：
一．实验目的
1.熟悉 1151 电容式差压变送器的结构原理和技术指标；
2.掌握此型号变送器的调试、检验和操作方法。
二．实验设备
1.XY1151DP3E电容式变送器（最小量程 0~1.3kpa,最大量程 0~7.5kpa, 输出信号 4-20mA ） 1台
2.数字式压力计 CPC20001台
3.手操压力泵（-25~25kpa）1台
4.毫安表1块
三．实验步骤
1.实验接线
按图 3-1 接线，数字压力计即可测压力，又能提供24V 直流电源。
电源 - 信号端子位于电气壳体内的接线侧，接线时，可将铭牌上标有“接线侧”那边盖子拧开，上部端子是电源信号端子，下部端子为测试端子，注意不要把电源 - 信号线接到测试端，否则会烧坏二极管。
24VDC是通过信号线送的变送器的。
2.零点及满量程调整：
零点和满量程调整螺钉位于电气壳体内的铭牌后面，移开铭牌即可进行调校，
顺时针转动调整螺钉使变送器的输出表大。
（ 1）零点调整：
由手操压力泵向电容式变送器高压腔轻轻加压，低压腔通大气，注意所加压力不应超过变送器的最大量程（此型号变送器量程是0—7.5KPa），向变送器压力室输入零点所对应的差压1KPa，看变送器的输出是否是4mA，若不是，调整零点螺钉使输出为 4mA。
（2）满量程调整：
由手操压力泵轻轻加压，向变送器压力室输入满量程所对应的差压5KPa，看
变送器的输出，是否是20mA，若不是调整量程螺钉使输出为20mA。
注意，零点调整不影响量程，但量程调整会影响零点，调整量程影响零点的量，为量程调整量的 1/5 。
所以量程和零点须反复调整，直到符合要求为止。
3. 线性度校验：
下限差压为 ，上限差压为
，测量量程为
将相当于量程的 0%，25%，50%，75%，100%的压力依次送入变送器，从输出电流
表看变送器的输出电流，其误差应在精度范围之内（变送器的精度等级是 0.2 级）。
上下行程分别校验，数据表格如下所示：
表 3-1
输入压力（ KPa ）
输出电流（ mA ）
上行程
理论值 示值 绝对误差 1.01 4.00 4.00 0.00 2.04 8.00 8.02 0.02 3.01 1
12.01 0.01 12.00 4.02 16.00 15.99 0.01 5.00
20.00
20.00
0.00
表 3-2
输入压力（ KPa ）
输出电流（ mA ）
下行程
理论值 示值 绝对误差 4.99 20.00 20.01 0.01 4.00 16.00 16.02 0.02 3.01 12.00 12.01 0.01 2.00 8.00 8.00 0.00 1.00
4.00
3.98
0.02
四．数据分析
1. 误差分析：由于此变送器的精度等级是 0.2 级，量程范围是 4`20mA ，所以绝对误差应小于等于 0.032mA ，由表 3-1 、3-2 可知，本次实验所用变送
器经零点及满量程调节所得输出电流数据绝对误差均 <0.03mA ，误差符合要求。
2. 线性度分析：理论线性度满足下图，
输出电流 /mA
16
4
输入压力 /KPa
O
1
5
上行程的最大绝对误差为 0.02 ≤0.032 ，下行程的最大绝对误差为 0.02 ≤ 0.032 ，在平均分配的不同点上均未超出误差限制，所以可认为该变送器线性度良好。
3. 实验误差原因分析：
a.当从汽源输入压力时，可能会存在漏气现象，导致数据产生误差；
b.手操压力计，电流表等仪器本身就存在误差，也会对实验结果产生一定影响；
c.实验操作人员读取数据存在误差。
五、实验总结
本次实验基本达到预期目标，通过本次实验我熟悉了1151 电容式差压变送器的结构原理和技术指标，本次实验结果均在误差之内。
由于实验前进行了认真的预习，及老师的悉心指导，使本次实验顺利完成。
最后再次感谢老师的耐心指导。