过程控制及仪表实验指导书
过程控制实验指导书
过程控制实验指导书实验一：对象动态特性实验目的：1、学习被控对象动态特性的工程测试方法。
2、掌握被控对象动态特性特征参数的求取方法。
实验要求：1、预习被控对象有关章节；安排好实验计划；作好前期准备。
2、依据实验曲线求取被控对象动态特性的特征参数。
实验内容：1、对象的动态特性：下图为单位阶跃时输入系统输出测试曲线：曲线1.1实验报告：⑴依据曲线1.1、1.2和1.3 求取对象动态特性的特征参数（K 、T 、τ）。
由此确定闭环系统模型。
⑵ 分别确定系统开环传递函数，并分别画出单位负反馈时系统动态结构图。
⑶用SIMULINK 构建系统，比较仿真曲线与输出测试曲线。
⑷比较曲线1.1、1.2和1.3，说明不同系统的动态特性在运动形态、特征参数等方面的异同。
实验二：调节器控制规律实验目的：1、熟悉SIMULINK 调节器模块的使用方法。
2、掌握调节器控制规律特征参数的整定方法。
实验要求：1、预习调节器有关章节；安排好实验计划；作好前期准备。
2、用工程测试法绘制调节器的输出特性，求取PID 参数。
实验内容：被控对象分别为)11.0)(1(2)(1++=s s s G p 和)11.0(2)(2+=s s s G p分别对以上系统，构建下述调节器，研究调节器对输出特性的影响：1、比例调节器的输出特性：⑴ 用SIMULINK 构建比例控制系统。
⑵ 设定值为单位阶跃信号，改变比例调节器的大小，观察对系统的影响。
2、比例积分调节器的输出特性：⑴用SIMULINK 构建比例积分控制系统。
⑵设定值为单位阶跃信号，改变比例积分调节器的大小，观察对系统的影响。
注意调节器的整定顺序。
3、比例微分调节器的输出特性：⑴用SIMULINK 构建比例微分控制系统。
⑵改变比例微分调节器的大小，观察对系统的影响。
注意调节器的整定顺序。
4、比例积分微分调节器的输出特性：⑴用SIMULINK构建比例积分微分控制系统。
⑵改变比例积分微分调节器的大小，观察对系统的影响。
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。
过程控制实验指导书
过程控制实验指导书THKGK-1过程控制实验装置的组成和各部分使用说明THKGK-1型过程控制实验装置是根据自动化专业及相关专业教学的特点，吸收了国内外同类实验装置的特点和长处，经过精心设计，多次实验和反复论证，向广大师生推出一套全新的实验设备。
该设备可以满足《过程控制》、《自动化仪表》、《工程检测》、《计算机控制系统》等课程的教学实验、课程设计等。
整个系统结构紧凑、功能多样、使用方便，既能进行验证性、研究性实验，又能提供综合性实验。
本实验装置可满足本科、大专及中专等不同层次的教学实验要求，还可为科学研究的开发提供实验手段。
本实验装置的控制信号及被控信号均采用IEC标准，即电压0～5V或1～5V，电流0～10mA或4～20mA。
实验系统供电要求为单相交流220V±10%，10A；外型尺寸为：182×160×70，重量：380Kg。
装置特点本实验装置具有以下特点：1、多种被控参数：液位、压力、流量、温度。
2、多种控制方式：位式控制、PID控制、智能仪表控制、单片机控制、PLC控制、计算机控制等。
3、多种计算机控制软件：西门子PROTOOL-CS组态软件、北京昆仑公司的MCGS组态软件以及本公司开发的上位机监控软件，另外还可以用台湾HITECH公司的ADP6.0软件与PLC 相连进行控制。
4、丰富的计算机控制算法：P、PI、PID、死区PID、积分分离、不完全积分、模糊控制、神精元控制、基于SIMULINK的动态参数自适应补偿控制等。
5、开放的软件平台：在我们提供的软件平台上，学生既可以利用我们所提供的算法程序进行实验，又可以用自己编写的PLC程序、MATLAB`程序等进行实验，还可以利用人机界面（触摸屏）的组态再结合PLC的编程来进行控制实验。
6、灵活多样的实验组合：可以很方便地对控制方式与被控参数进行不同组合，得到自己需要的单回路、多回路等多种控制系统。
系统组成被控对象包括上水箱、下水箱、复合加热水箱以及管道。
过程控制实训指导书
过程控制工程实训报告学号：班别：姓名：实验一上水箱特性测试实验一、实验目的：了解调节器的功能和操作方法，学会使用调节器。
通过实验，了解对象特性曲线的测量的思路和方法，掌握对象模型参数的求取方法。
二、实验设备：水泵Ⅰ、变频器、压力变送器、调节器、主回路调节阀、上水箱、上水箱液位变送器、调节器、电流表。
图1.1实验接线图三、实验步骤：1、认识实验系统，了解本实验系统中的各个对象。
了解本实验系统中各仪表的名称、基本原理以及功能，掌握其正确的接线与使用方法，以便于在实验中正确、熟练地操作仪表读取数据。
熟悉实验装置面板图，做到根据面板上仪表的图形、文字符号找到该仪表。
熟悉系统构成和管道的结构，认清电磁阀和手动阀的位置及其作用。
本实验采用调节器手动输出控制调节阀，计算机采集并记录数据。
图1.2 上水箱特性测试（调节器控制）系统框图图1.3 恒压供水（调节器控制）系统框图2、将上水箱特性测试（调节器控制）实验所用的设备，参照流程图和系统框图接线。
3、确认接线无误后，接通总电源、各仪表的电源，打开上水箱进水阀和下水箱排水阀。
4、设置调节器参数，使用手动输出功能。
（注意：更改调节器参数时，严禁用指甲按调节器面板，为防止损坏面板上的按钮，应用手指均匀用力）按调节器的增/减键改变输出值，使上水箱的液位处于某一平衡位置，记下此时手动输出值。
5、按调节器的增/减键增加调节器手动输出，给系统输入幅值适宜的阶跃信号(阶跃信号不要太大)，使系统的输出产生变化，在液位较高处达到新的平衡状态。
6、观察计算机采集的上水箱液位的阶跃响应和历史曲线。
7、调节器的手动输出回到原来的输出值，记录液位下降的曲线。
8、曲线的分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表格1。
四、试验报告：根据试验结果编写实验报告，并计算出K、T、τ的平均值，写出系统的广义传递函数（等效成惯性环节，K为静态增益，T为时间常数，τ为延迟时间）。
实验二压力单闭环实验一、实验目的：通过实验掌握单回路控制系统的构成。
AE2000型仪表实验指导书
AE2000型过程控制实验系统使用手册智能仪表实验指导书目录第一章系统熟悉实验 (3)实验一、实验装置的基本操作（一） (3)实验二、实验装置的基本操作（二） (5)实验三、AE2000-YB软件熟悉实验 (7)第二章系统主题实验 (9)实验一、一阶单容水箱对象特性测试实验 (9)实验二、二阶双容中水箱对象特性测试实验 (15)实验三、锅炉内胆温度二位式控制实验 (21)实验四、单容水箱液位PID整定实验 (27)实验五、串接双容中水箱液位PID整定实验 (34)实验六、锅炉内胆水温PID整定实验（动态） (38)实验七、锅炉夹套水温PID整定实验（动态） (45)实验八、流量计流量PID整定实验 (52)实验九、上水箱液位和涡轮流量串级控制实验 (58)实验十、锅炉内胆和夹套温度串级控制系统 (62)实验十一、电磁和涡轮流量计流量比值控制系统实验 (67)实验十二、上水箱中水箱液位串级控制实验 (71)实验十三、换热器热水出口温度控制实验 (74)实验十四、下水箱对象特性测试实验 (80)实验十五、三容下水箱液位PID整定实验 (84)第一章系统熟悉实验实验一、实验装置的基本操作（一）系统结构的熟悉和液位传感器的校准一、实验目的1.了解实验装置的结构和组成。
2.了解信号的传输方式和路径。
3.掌握实验装置的基本操作。
4.掌握液位传感器的校准方法。
二、实验设备AE2000型过程控制实验装置，万用表。
三、实验内容1、设备的连接与检查1).关闭阀门，往AE2000型过程控制对象的储水箱灌水，水位达到总高度的90％以上时停止灌水。
2).打开以齿轮泵为动力的支路至上水箱的所有阀门，关闭动力支路上通往其它对象的切换阀门。
3).关闭上水箱泄水阀。
4).检查电源开关是否关闭。
2、系统连线1).将I/O信号面板上水箱液位的切换开关设置在1～5V位置上。
2).不需连线。
3、启动实验装置1).将实验装置电源插头接到单相220V交流电源上。
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。
过程控制与仪表实验指导书
过程控制与仪表实验指导书电子信息工程学院2012年9月目录目录........................................................................ 第一章安全注意事项 .. (1)1.1防止触电 (1)1.2防止烫伤 (1)1.3防止损坏 (1)1.4其他注意事项 (2)第二章 A3000过程控制实验系统说明 (3)2.1现场系统 (3)实验一对象飞升特性曲线实验 (6)1.1实验目的 (6)1.2实验要求 (6)1.3实验设备及系统组成 (6)1.4操作步骤和调试 (8)1.5实验结果 (9)1.6实验思考 (9)实验二单容水箱液位变频器控制实验 (10)2.1实验目的 (10)2.2实验要求 (10)2.3实验设备及系统组成 (10)2.4操作步骤和调试 (10)2.5实验结果 (11)2.6实验思考 (11)实验三单容水箱液位调节阀控制实验 (12)3.1实验目的 (12)3.2实验要求 (12)3.3实验设备及系统组成 (12)3.4操作步骤和调试 (13)3.5实验结果 (14)3.6实验思考 (14)实验四流量调节阀控制实验 (15)4.1实验目的 (15)4.2实验要求 (15)4.3实验设备及系统组成 (15)4.4操作步骤和调试 (16)4.5实验结果 (17)4.6实验思考 (17)第一章安全注意事项安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前．一定仔细阅读以下安全注意事项。
在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注意事项以后使用。
在本使用说明书中，将安全注意事项等级分为“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。
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。
请遵循两个等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。
自动化过程控制实验指导书
一、过程控制仪表认识实验一、实验目的1、熟悉装置的具体结构、明确各部件的作用。
2、掌握常用传感器的工作原理及使用方法。
二、实验内容1、水箱本装置包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱，上、中、下三个水箱都有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽和溢流槽。
实验时，水流首先进入缓冲槽（可减小水流对工作槽的冲击），当缓冲槽中注满水时，水流便溢出到工作槽。
整个装置的管道都采用铝塑管，以防止阀门生锈。
打开储水箱后的小球阀可排出水箱中的水，另外还可排出空气，以防抽不上水。
2、微型锅炉、纯滞后系统、热电阻本装置采用锅炉进行温度实验，锅炉用不锈钢材料制作，共有四层，从内向外依次是加热层、冷却层、溢流层和纯滞后管道层（盘管长达20米）。
热电阻为Pt100，三线制工作。
温度变送器内部已有内置电源，不能再接外加电源。
系统用2Kw的加热丝进行加热，并采用可控硅移相触发模块（移相触发角与输入电流成正比），本模块输入为4—20mA的标准电流，输出为380V的交流电。
3、液位传感器本装置采用扩散硅压力变送器（不锈钢隔离膜片），标准二线制进行传输，因此工作时需要串接24V电源。
压力变送器通电15分钟后，方可调整零点和量程。
使用的原则是：没通电，不加压；先卸压，再断电。
零点调整：在水箱液位为零时，调整输出电流表的读数为4mA。
满量程调整：在水箱加满水时，调整输出电流表的读数为20mA。
调整的原则是：先调零点，再调满量程，要反复多次调整（满量程调整后会影响零点）。
4、电动调节阀采用德国PS公司生产的PSL 202型智能电动调节阀。
调节阀由220V50HZ电源供电。
工作环境温度为-20—70摄氏度，输入信号为4—20mA的控制信号，输出信号为4—20mA 的阀位信号。
5、变频器采用日本三菱FR-S520变频器，内控为0—50HZ，外控为4—20mA，可通过控制屏上的双掷开关进行切换。
内控：上电时，EXT灯先亮，开关打到内控，Run灯亮，开始内控变频控制水泵。
EFPT过程控制实验装置实验指导书
EFPT过程控制实验装置实验指导书EFAT/P过程控制实验装置简介1、实验装置简介2、控制对象：控制对象由⼯艺设备和现场仪表、电⽓负载三部分组成。
2.1 主要⼯艺设备包括：2.1.1 内部4.5KW三相星形连接电热丝，19升的热⽔夹套锅炉。
2.1.2 38升的⾼位溢流⽔箱（产⽣稳定压⼒的⼯艺介质——⽔）。
2.2.3 35升的液位⽔槽和105升的计量⽔槽。
2.1.4 配三相电机的循环⽔泵。
2.1.5 2只电磁阀（⽤于扰动）和28只⼿动球阀。
2.2 现场仪表包括：3、控制对象的图纸和⼿动阀的操作3.1 控制对象⼯艺流程和现场仪表总图总图实线内的图形、⽅框为安装在对象框架内的⼯艺设备及流量、压⼒、液位、温度信号的检测、变送、执⾏单元，虚线⽅框为安装在操作台上的变送、执⾏单元。
本控制对象通过切换22只⼿动阀开关可以组成不同的⼯艺流程。
在流程图表⽰阀半开半关。
删去这些截⽌状态的⼿动阀，就得到了变更后的⼯艺流程。
可⽤简化图的形式表⽰，如过程控制实验装置应⽤资料之⼀所⽰。
4、过程控制操作台4.1 操作台配电操作台⾯板的第⼀层为信号接线板。
接线板的左边是电源配电部分，其右边是从控制对象中传送来的现场仪表信号和电⽓负载。
⾯板的第⼆层和第三层⽤于插⼊实验板。
每层最多插⼊8块实验板。
4.2 信号板上与控制对象连接的现场仪表信号：虚线为可选件。
4.3信号板上与控制对象连接的电⽓负载a)循环⽔泵的三相电机（星形连接）供电端⼦U,V,W。
b)锅炉加热的三相电热丝（星形连接）供电端RL1, RL2, RL3, RN。
c)锅炉夹套加热的单相电热丝供电端⼦RL,RN（可选件）。
d)⾯板上标有“电磁阀”区域中的VD11、VD12端⼦内部已连接到⼀继电器，经继电器控制220V AC供电给电磁阀；同时该区域中标有“OV”（或-24V）端⼦应连接到同⼀⾯板上标有“24VDC”及“OV”端⼦区域的“OV”端⼦。
4.4 实验板简介4.5 使⽤注意事项⽔泵禁⽌空转：必须有⽔流通的情况下，⽔泵才能运转；第⼀次启动前必须将⽔泵注满⽔（在⽔泵上⼝有⼀只螺帽是注⽔⼝）。
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过程控制及仪表实验指导书
西安文理学院
机械电子工程系
目录
实验一热电偶特性与应用 (2)
实验二调节器参数校验 (4)
实验三过程特性测试 (7)
实验四控制系统参数整定 (9)
实验一热电偶特性与应用
一、实验目的
1. 了解热电偶构造及热电特性
2. 掌握热电势基本测量方法
3. 领会冷端温度对热电偶输出电势的影响，掌握补偿导线的正确使用方法。
二、实验设备
1. K分度热电偶及补偿导线1支；S分度热电偶及补偿导线1支；
2. 管式电炉1台；
3. 电炉温度控制器1台；
4. UJ－37电位差计1台；
5. 电吹风1支。
三、实验设备连接
图1 热电偶特性与使用设备连接示意图
四、实验内容
1. 热电偶热电特性测量
将两支热电偶分别从电炉两端插入电炉，通过温度测量控制仪依次改变炉温，待炉温稳定后，由控制仪的指示盘读取温度，由UJ－37电位差计测取热电势，得出电势－温度关系，同时记取室温。
2. 观察冷端温度对测量的影响
在炉温保持恒定情况下，用电吹风改变热电偶冷端温度，观察电位差计的读数变化，体会冷端温度补偿的意义，分以下不同情形分别进行：
⑴补偿导线极性连接正确，用电吹风改变热电偶与补偿导线连接点温度，观察电位差计读数变化。
⑵补偿导线极性连接不正确，用电吹风改变热电偶与补偿导线连接点温度，观察电位差计读数变化。
（注意：改变热电偶与补偿导线连接极性时，要同时调换补偿导线与电位差计连接极性。
）
⑶用导线替换补偿导线，用电吹风改变铜导线与热电偶连接点的温度，观察电位差计读数变化情况。
五、实验报告
1、将实验内容1所测得的热电势－温度关系经冷端温度（实验时读取的室温）转换修正后，在方格纸上画出电势－温度曲线，并与K分度的热点偶标准热电势特性比较，简要讨论误差发生的原因。
2、通过实验内容2中三种情况对比，论述正确使用补偿导线的重要性。
实验二调节器参数校验
一、实验目的
1．了解工业用调节器的结构、特性和基本使用方法。
2．学习调节器重要参数的校验方法。
3．体验调节器无扰切换过程。
二、实验设备
1．PID调节器1台
2．校验信号发生器1台
3．24V直流稳压电源1台
4．单刀双掷开关1只
250电阻1只）
5．电阻箱1台（或
6．秒表1只
7．毫安表1只
8．万用表1只
三、实验接线图
图2 仪表校验接线图
四、实验内容与方法
实验内容：调节器PID 参数校验以及手动操作的无扰动切换。
方法如下：
（一）调节器PID 参数校验 1. 比例带P 校验
自动/手动按键开关置手动，内外给定选择开关置内给定，输入电压（信号源1）、给定电压均为3V ，使偏差为零。
“D ”置关，“I ”置 2.5分，倍率选择开关置10⨯，正反作用开关置正作用。
“P ”置被测刻度100％，信号源2为3.5V ，按键开关置自动，当开关K 由信号源1切换到信号源2，记录调节器输出，因为实测比例带为
P ＝100
121
2⨯--o o i i v v v v ％
比例带刻度误差允许范围为±25%，所以随着信号源切换，调节器输出应在
V
v o 667.4~600.32=范围以内。
2. 积分时间I T 校验
调节器自动/手动按键开关置手动，调节器输出3V ，信号源2调到3.5V ；“D ”置关，“P ”置实测100%,“测量/校正”置“测量”“正/反”作用开关置“正”， 倍率选择开关置1⨯，内给定置3V ，信号源1调到3V ，使偏差表指示偏差为零；校验积分时间5.2=I T 分，“I ”置 2.5分，“自动/手动”按键置自动，开关K 由信号源1切换到信号源2，调节器输出由3V 阶跃变化到 3.5V ，开始记时，输出在积分作用下线性增长，达到4V 时停止记时，记录时间即为实测积分时间，因为仪表的积分刻度误差允许范围为－25％～＋50％，所以实测积分时间应在1分53秒至
3分54秒之间。
3. 微分时间校验
调节器自动/手动按键开关置手动，调节器输出1V ， “D ”置关，“P ”置实测100%,“测量/校正”置“测量”，“正/反”作用开关置“正”， 倍率选择开关置10⨯，内给定置3V ，信号源1调到3V ，开关K 切到信号源1，使偏差表指示偏差为零；信号源2调到3.25V ；校验微分时间10
=D T
分，“D ”置10分，“自动/手动”按键置自动，开关K 由信号源1切换到信号源2，调节器输出在微分作用下由3V 快速变化到最大后按照负指数规律下降趋于稳态值，从输出最大值时开始记时，输出衰减63%(约为2V)时停止记时，记录时间 D
D
K T t =
,t K T D D •=即为实测微分时间。
因为仪表微分增益10=D K ，微分时间刻度误差允许范围为－25％～＋50％，所以10=D T 分钟时的记录时间D
D
K T t =
应在45秒到1分30秒范围以内。
注意：如果要连续几次测量微分时间时，需要在校验一个微分时间后，将D 置关，开关K 置信号源1，使偏差为零，调节器置手动，输出1V ，再将D 置被测刻度重新开始测量，测量方法同上述。
（二）手动操作的无扰动切换
DTZ －2100全刻度指示调节器在结构上采用了数字电路，仪表的手动输出具有长时间保持特性，自动与手动之间的切换为非平衡无扰动切换。
1. 从手动到自动切换：当表盘上的红、绿指针重合，即偏差为零时，可从手动方式切换到自动方式；
2. 从自动到手动切换：无需平衡即可做到无扰动切换。
五、实验报告要求
1. 整理实验中的测试数据；
2. 计算P 、I 、D 参数的刻度误差；
3. 将计算得到的刻度误差与仪表允许的刻度误差进行比较，简要分析误差成因。
实验三 过程特性测试
一、实验目的
1. 通过实验进一步体会单回路过程控制系统的基本结构。
2. 学习用调节器、变送器、管式电炉等设备构成温度控制系统。
3. 学习广义过程的特性测试及实验建模方法。
二、实验设备
1. 管式电炉1台
2. 热电偶1支
3. 温度变送器1台
4. 调节器1台
5. 可控硅执行单元1台
6. 直流毫安表1台
7. 万用表1只
8. 秒表1只
三、系统结构示意图
图3 广义过程特性测试的系统结构
四、实验内容
在C o 100和C o 300或C o 200和
C o 400从低往高，分别测试两组广义过程特性。
五、实验方法
1. 按照示意图构成炉温控制系统
2. 电炉升温：手动控制调节器输出电流在50％左右使电炉升温，待到达预定温度后，进入下一步。
3. 温度保持：调整调节器使输出电流1I 维持在约2mA 左右以保持炉温恒定,记录保持电流
1
o I 或保持电压
1
o V 。
4. 在调节器操作面板上将给定值设置为阶跃相应后炉温重新稳定的期望值（约为25％或30％左右）。
5. 加阶跃给定信号：使调节器输出电流增加
1
%20~%10I I i =∆作为
阶跃输入信号，并开始记时，记录炉温从原来稳定温度开始上升的时间，从开始升温到测量与给定指示偏差为零时，将调节器从手动方式切换到做到方式，等到炉温重新达到稳定时停止计时在此期间要同时在温度变送器输出端记录
2
o I 或
2
o V 。
六、实验报告
1. 将实验测试数据整理成表格；
2. 描绘广义过程特性曲线；
3. 对实验结果进行数字处理，求得过程特性参数；
4. 写出广义过程数学模型。
实验四控制系统参数整定
一、实验目的
1. 学习针对广义过程传递函数选择调节器控制规律的方法；
2. 领会调节器参数整定的含义，学习并掌握调节器参数的整定方法；
3. 领会调节器控制规律改变或系统参数变化对系统被控参数和系统性能的影响作用。
二、仪器设备
1. 管式电炉1台
2. 热电偶2支
3. 温度变送器1台
4. 调节器1台
5. 可控硅执行单元1台
6. 直流毫安表1台
7. 万用表1只
8. 秒表1只
9. 电吹风1个
三、系统结构
本次实验系统为单回路温度控制系统，侠义对象为电阻炉，被控参数为炉膛温度，广义对象为调节器以外的其余环节，系统结构入图所示：
四、实验内容与方法
1. 在上次实验广义对象特性测试的基础上，根据自己已经求得的广义过程数学模型，选择调节器控制规律，进行系统整定。
可参考以下方法思路操作：
图4 炉温控制系统参数整定
2. 手动升温至静态工作点（应与实验三建模测试时的温度相同）；
维持调节器输出电流（大约在2mA左右）一定，使炉温在一段时间内保持恒定；
3. 根据实验3的建模结果，选择控制规律；参照实验建模中过程动态特性参数，参考相应经验公式计算出调节器整定参数；
4. 将计算得到的调节器整定参数设置在调节器上，按照无扰动切换要求将调节器从手动方式切换到自动方式运行；
5. 当运行稳定后，施加干扰信号（用电吹风改变炉管温度或改变调节器给定值），记录运行（包括各时刻的电流、电动势以及相应时刻等）。
五、实验报告要求
1. 根据实验三测得的广义过程模型选择调节器控制规律的方法；
2. 调节器控制参数的计算过程和结果；
3. 实验数据列表；
4. 被控参数的响应曲线；
5. 对实验结果的分析总结。