2．研究不同控制器對(duì)溫度系統(tǒng)的控制作用。
3. 掌握PID參數(shù)整定的方法。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1．過(guò)程控制綜合實(shí)驗(yàn)裝置—PLC控制模塊
2．計(jì)算機(jī)及MCGS組態(tài)軟件—PLC200控制實(shí)驗(yàn).MCG
3．實(shí)驗(yàn)專用線若干及網(wǎng)線一根。
三、實(shí)驗(yàn)原理
本實(shí)驗(yàn)采用PLC控制,將鍋爐的水溫控制在設(shè)定溫度輸入PLC，PLC根據(jù)PID運(yùn)算，然后控制輸出信號(hào)。通過(guò)調(diào)壓模塊，調(diào)整電加熱器的功率，使得鍋爐里水的溫度控制在設(shè)定的溫度。
鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)原理方塊圖如圖所示。
鍋爐溫度控制系統(tǒng)原理圖
四、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容
1．了解實(shí)驗(yàn)裝置中的對(duì)象。
2．按要求接好實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線和通訊線。
將PC與控制臺(tái)右側(cè)面的PLC通訊口“LAN”用網(wǎng)線連接。
在傳感器信號(hào)輸出區(qū)域，將溫度信號(hào)TT用實(shí)驗(yàn)線連接到PLC控制模塊的AI0信號(hào)輸入端，正負(fù)一一對(duì)應(yīng)。
將PLC控制模塊輸出信號(hào)AO1連接到執(zhí)行器控制信號(hào)輸入?yún)^(qū)的加熱器 控制信號(hào)端口，AO2連接到變頻器控制信號(hào)端口，正負(fù)一一對(duì)應(yīng)。
3．將手動(dòng)閥門2V3打開(kāi)，將手動(dòng)閥門2V1、2V2、V5關(guān)閉。
4．先打開(kāi)控制臺(tái)左側(cè)的總電源開(kāi)關(guān)，按“Start”按鈕啟動(dòng)設(shè)備，再打開(kāi)PLC控制單元電源。
5．在PC上運(yùn)行工程“PLC200控制實(shí)驗(yàn)”。
6．選擇系統(tǒng)管理菜單中的用戶登錄，登錄用戶。
7．進(jìn)入實(shí)驗(yàn)?zāi)夸涰?yè)面，選擇 “鍋爐內(nèi)膽溫度控制實(shí)驗(yàn)”。
8．在控制臺(tái)面板上打開(kāi)變頻器電源開(kāi)關(guān)，打開(kāi)變頻器啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，啟動(dòng)變頻器。上位機(jī)界面設(shè)定閥門開(kāi)度為100%。
9．觀察鍋爐水標(biāo)，水位在水標(biāo)的2/3以上，將手動(dòng)關(guān)閉變頻器啟動(dòng)開(kāi)關(guān)。
10．在控制臺(tái)面板上打開(kāi)加熱器開(kāi)關(guān)。
11．調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。
周期Ts=1 （參考值）
設(shè)定值SV=30 （參考值）
比例參數(shù)Kc=20 （參考值）
積分參數(shù)Ti=150 （參考值）
微分參數(shù)Td=0 （參考值）
12.選擇自動(dòng)控制。
13、待溫度穩(wěn)定于給定值后，通過(guò)以下方式加干擾：突增（或突減）設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化。 擾動(dòng)量為控制量的5％～15％，干擾過(guò)大可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾后，水箱的液位便離開(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，溫度穩(wěn)定至新的設(shè)定值，記錄此時(shí)的溫度設(shè)定值。
14．分別適量改變調(diào)節(jié)儀的P及I參數(shù)，用計(jì)算機(jī)記錄不同參數(shù)時(shí)系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。
15．分別用P、PD、PID三種控制規(guī)律，用計(jì)算機(jī)記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。
16．實(shí)驗(yàn)完成后，點(diǎn)擊結(jié)束實(shí)驗(yàn)退出，關(guān)閉各個(gè)電源開(kāi)關(guān)，拔出并整理實(shí)驗(yàn)線
五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1．畫出鍋爐內(nèi)膽溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
2．用實(shí)驗(yàn)方法整定PI控制器的參數(shù)，寫出整定過(guò)程。
3．比較不同PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。
DB-CG27 過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置
過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置配置基本的水箱、管路、智能調(diào)節(jié)器、電磁泵等，利用不同工業(yè)液位測(cè)量傳感器，組成多種液位檢測(cè)系統(tǒng)，可提供的傳感器包括有：應(yīng)變式液位器等。通過(guò)實(shí)驗(yàn)熟悉的安裝測(cè)試方法，應(yīng)用特點(diǎn)，測(cè)量范圍，安裝條件，掌握精度分析方法。
過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置具有多重安全保護(hù)，提供IEC標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)及相關(guān)測(cè)試點(diǎn)供PLC接入進(jìn)行編程實(shí)驗(yàn)。
裝置技術(shù)條件
1）輸入電源：二相三線AC220V±10％ 50Hz；
2）工作環(huán)境：溫度-10℃- +40℃,相對(duì)濕度<85%(25℃) 海拔<4000m；
3）裝機(jī)容量：<0.5kVA；
4）外形尺寸：750mm×650mm×1500mm；偏差為5%以內(nèi)。
| 執(zhí) 行 機(jī) 構(gòu) | |||||
| 名稱 | 單位 | 數(shù)量 | 備注 | 特點(diǎn) | |
| 1 | 小型增壓泵加壓直流無(wú)刷水泵 | 臺(tái) | 2 | 功率60瓦，量程780升/小時(shí)，調(diào)速功能：水泵外接0-5V 調(diào)速信號(hào)。 | |
| 傳 感 變 送 器 | |||||
| 2 |
擴(kuò)散硅壓力（液位）變送器 YC800 |
只 | 2 | 擴(kuò)散硅壓力（液位）變送器：選用原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級(jí)精度；輸出信號(hào)：選4-20mADC（二線制）；接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）0-5kpa。一個(gè)一體式壓力變送器用來(lái)對(duì)水箱壓力進(jìn)行檢測(cè)，其量程為0～5Kpa，輸出信號(hào)為4-20mA DC，精度為0.5級(jí)。接液件材質(zhì)為JIS SCS14A 哈氏合金C-276 JIS SUS316，帶不銹鋼隔離膜片，NEPSI隔爆許可：dⅡCT6 環(huán)境溫度為-40-60℃ 電氣接口為1/2NPT，同時(shí)采用信號(hào)隔離技術(shù)，對(duì)傳感器溫度漂移跟隨補(bǔ)償。 | |
| 3 |
壓力變送器 YC800 |
只 | 1 | 選用原裝進(jìn)口的擴(kuò)散硅隔離探頭。0.5級(jí)精度；輸出信號(hào)：選4-20mADC（二線制）；量程：0-100kpa。接頭及外殼材料：不銹鋼（1Cri18Ni9Ti）。 | 不銹鋼隔離膜片,適用范圍廣,高精度,高溫定性,高可靠性,結(jié)構(gòu)精巧安裝方便,零點(diǎn)漂移小,它的價(jià)格是普通的傳感器的兩倍 |
| 4 | 渦輪流量計(jì)及流量變送器FMCLWGY-10 | 套 | 2 | 采用標(biāo)準(zhǔn)二線制傳輸方式，工作時(shí)需提供24V直流電源。流量范圍：0.2～1.2m3/h,精度±0.5％；輸出: 4～20mA電流信號(hào)，分別用來(lái)測(cè)量?jī)蓚�(gè)管路的流量大小。 | 結(jié)構(gòu)小巧精致,安裝方便,精度高 |
| 5 |
溫度傳感器 PT100加上變送器 |
套 | 1 | PT100傳感器精度高，熱補(bǔ)償性較好，用于做標(biāo)準(zhǔn)校驗(yàn)用熱電阻。變送器部分供電DC24V，輸出4-20mA DC通信功能，用于測(cè)量加熱模塊內(nèi)部的溫度，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中常用的溫度測(cè)量?jī)x表。 | |
| 6 | 實(shí)驗(yàn)用透明有機(jī)玻璃水箱 | 套 | 2 | 圓形，直徑20cm。水箱設(shè)計(jì)要求：結(jié)構(gòu)獨(dú)特，由三個(gè)槽組成，分別為緩沖槽、工作槽和出水槽，進(jìn)水時(shí)水管的水先流入緩沖槽，出水時(shí)工作槽的水經(jīng)過(guò)帶燕尾槽的隔板流入出水槽，這樣經(jīng)過(guò)緩沖和線性化的處理，工作槽的液位較為穩(wěn)定，便于觀察。水箱底部均接有擴(kuò)散硅壓力傳感器與變送器，可對(duì)水箱的壓力和液位進(jìn)行檢測(cè)和變送。 | |
| 7 | 儲(chǔ)水箱 | 套 | 1 | 由10MM厚的亞克力有機(jī)玻璃制作，配不銹鋼蓋子，要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)獨(dú)特，加配不銹鋼過(guò)濾網(wǎng)，拆洗方便。如果要清洗水箱內(nèi)部的污垢可以把過(guò)濾網(wǎng)罩卸下來(lái)，以防雜物進(jìn)入水泵和管道。水箱的上部和底部須裝有不銹鋼注水閥門和不銹鋼排水閥門，方便實(shí)驗(yàn)用水的更換。 | |
| 8 | 不銹鋼支架 | 套 | 1 | 由30*30mm的管子做成，支架尺寸為500*500*700（mm）。整個(gè)系統(tǒng)管道由敷塑不銹鋼管連接而成，其中儲(chǔ)水箱底部裝有出水閥，當(dāng)水箱需要更換水時(shí)，把出水閥打開(kāi)將水直接排出。 | |
| 9 | 加熱溫控實(shí)驗(yàn)箱 | 套 | 1 | 由加熱鋁錠、加熱電阻、Pt100、溫度變送器組成，降溫裝置全部由不銹鋼管及配件制成，增加設(shè)備的使用壽命。管道及閥門由不銹鋼管連接而成，所有的手動(dòng)閥門均須采用優(yōu)質(zhì)球閥，避免管道系統(tǒng)生銹。 | |
| 10 | DDC計(jì)算機(jī)直接控制 | 套 | 1 |
1、模擬量輸入模塊 分辨率：16位模擬輸入范圍：±150mV、±500mV、±1V、±5V、±10V、±20mA 通道數(shù)：6路差動(dòng)/2路單端或8路差動(dòng)采樣頻率10KHz 2、模擬量輸入模塊 分辨率：14位模擬輸入范圍：0～20mA、4～20mA通道數(shù)：4路D/A通道需外配電源供電 3、網(wǎng)絡(luò)控制軟件：計(jì)算機(jī)控制技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)總線，采用工業(yè)以太網(wǎng)IEEE802.3協(xié)議族，具有良好的開(kāi)放性，共享總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以能夠相互共享資源的方式結(jié)合起來(lái)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的技術(shù)具有自治特點(diǎn)，他們以傳輸數(shù)據(jù)和控制為目的。一個(gè)工程師站，可以控制無(wú)限個(gè)操作員站，老師可以在任何地方對(duì)他進(jìn)行監(jiān)控和控制，用密碼的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。 |
|
| 11 | PLC控制 | 套 | 1 | PLC-200SMART:SMARTPLCSR20AC/DC/RLY，繼電器型,12輸入/8輸出，EM AM06，4入2出模擬量。 | 西門子PLC |
| 12 | 智能儀表 | 套 | 1 | 具有人工智能調(diào)節(jié)算法，模糊PID及參數(shù)自整定功能；全球通用的85～246VAC范圍開(kāi)關(guān)電源供電；輸出4-20mA電流；輸入采用數(shù)字校正系統(tǒng)，內(nèi)置常用熱電偶和熱電阻非線性校正表格，測(cè)量精確穩(wěn)定； | 廈門宇電 |
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
過(guò)程控制調(diào)節(jié)裝置特性實(shí)驗(yàn)
1. 水箱單容特性實(shí)驗(yàn)
2. 溫度特性實(shí)驗(yàn)
3. 電動(dòng)閥流量特性實(shí)驗(yàn)
4. 壓力特性實(shí)驗(yàn)
過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
1、單容液位控制實(shí)驗(yàn)
2、流量控制實(shí)驗(yàn)
3、溫度控制實(shí)驗(yàn)
4、壓力控制實(shí)驗(yàn)
過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-串級(jí)控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
1、上水箱液位與電動(dòng)閥支路流量串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
2、上下水箱串級(jí)控制實(shí)驗(yàn)
過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-比值控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
1、單閉環(huán)比值流量控制實(shí)驗(yàn)
2、隨動(dòng)流量比值控制實(shí)驗(yàn)
過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)-前饋反饋控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
1、單容液位前饋反饋控制實(shí)驗(yàn)