1、1目录一、 LPC-III 型过程控制实验系统的结构 第一节 被控对象 第二节 控制台 第三节 变送器及调节阀 第四节 图形符号和图位号说明 第五节 LPC-III 实验装置与上位 PC 计算机的通讯二、AI-808 智能调节仪表的使用及编程实验三、 被控对象数学模型的测定 第一节 锅炉流动水温度对象特性的测定 第二节 进水流量及出水流量对象特性的测定 四 单回路控制系统 第一节 锅炉（或 1#水箱）液位单回路控制系统（水箱水源、进水阀为调节阀） 第一节 锅炉水温定值调节系统（锅炉流动水，进水阀为调节阀，晶闸管控制） 第三节 进水流量控制系统（水箱水源、进水阀、外给定） 的三冲量控制系统（水箱
2、水源与进水阀） 2一、LPC-III 型过程控制实验系统的结构LPC-III 型过程控制实验系统是模拟工业过程的实验控制系统，通过开发不仅可以进行仪表控制实验，还可以进行计算机控制、智能控制、参数辨识等实验。第一节 被控对象一、被控对象的结构图 1-1-1 是 LPC-3 型过程控制系统实验装置对象部分的工艺流程和现场仪表总图。图上可以分为两部分，左侧为系统的水源提供部分，包括：1、高位水箱，水箱高 2.6 米，由水泵供水，其作用是为被控对象提供水源。2、变频器，1.5kw，为水泵供电。3、水泵，可以选择 50HZ 市电供电和变频器供电。4、蓄水池，既是水泵的水源，又是系统的排水池，该池水位不
3、能过低，以防水泵空转。5、显示进水压力的压力表。图右侧为被控对象和现场仪表，包括：1、 1#和 2#两个水箱作为液位对象的容器及测量它们液位的扩散硅液位变送器。2、一个有夹套的锅炉，该锅炉配有差压式液位变送器用来测量锅炉水位，锅炉内部和夹套各配有一个铂电阻作为温度传感器。3、出水压力变送器。4、出水电磁流量计和出水流量变送器。5、进水电磁流量计和进水流量变送器。6、两个电动调节阀，VC1 控制进水，VC2 控制出水。7、两个电磁阀，用来提供扰动。8、带快装接头的软管和手动阀用来改变系统控制结构。二、水泵的操作1、水泵无水空转会烧坏密封橡胶，因此启动水泵前必须先打开 V25；而水池的蓄水量应大于
4、 70%，即当水溢流而 1#、2#容器和锅炉由实验用水时，水池仍有 20%以上余水（水池的出水口不产生旋涡） 。2、水泵启动后，改变 V24 开度从而改变水泵出水压力，使 PI-1 压力表指示在50100KPa（0.51.0Kg/cm 2）范围。3、若高位水箱机架移地重新安装，应先检查水泵转向是否正确，若错误则将三相仅限电源中的二根线对调。4、本实验设备可有 2 种方法来驱动水泵马达运行，这分别是：（1）市电三相电源；（2）交流变频器。它们通过高位水箱控制箱面板上的选择开关来选取。然而不管选取哪4一种方法来运行水泵，其马达都不会立即运转，必须等到“使能”开关变成“on”或者“使能”端接 OV
5、以后，水泵电机方可运行。当然，水泵电机如果选择市电驱动，则“使能”后，便即56刻在其额定转速下运行；而如果选择变频器驱动，则“使能”后，可有 2 种方法来控制水泵电机的运行。三、锅炉的操作1、 为了使空锅炉能迅速进水，可关闭锅炉出水阀 VA2，用水泵水源向水泵放水（V14 打开，VA6 与 VB1 连接） ，但此时应注意锅炉液位，防止冲顶溢出。锅炉上部设有溢出口，能对流动水（VA2 打开）液位调节失控时进行溢流保护，但对于上述手动快速进水仍保持不够。2、 测锅炉水温的铂电阻温度计，其 0。5 =15 秒；测夹套水温的铂电阻温度计，其 0。5 =5 秒。若为了增加实验难度而要增加广义对象的容量滞
6、后时间 ，可在铂电阻温度计约 30mm 头部包上塑胶带。根据制造厂定义， 0。5 是指被测温度阶跃扰动后，铂电阻温度计测到该阶跃温度 50%这店所需时间。 0。5 滞后时间 和部分时间常数 T 的混合。3、 做温度实验时，改变锅炉的液位高度或改变近、出水流量值，都会改变广义对象的时间常数 T 和放大系数 K。4、 作温度实验时，一定要有低水位的联锁保护，当锅炉水位低于 TE-1 铂电阻和上层电热管的高度（一般设定 140mm）时，报警仪表（或用户工控装置）的报警接点（D03）接通，使晶闸管 SCR 的给定值为零。5、 为了保护锅炉液位变送器和防止热水烫伤，温度实验的上限一般在 81 度以下。第
7、二节 控制台一 、调节器及报警变送仪 控制台上有六台数显智能调节器及两台报警变送仪。仪表采用上海万讯仪表有限公司生产的 AI 系列，220v 交流电源，输入信号可以在 1-5v 、4-20mA、0.2-1v 的线性电信号及 Pt 电阻等输出信号之间通过编程任意选择，输出信号可以在 0-10mA 、4-20mA 信号之间通过编程任意选择。其中，报警变送仪不能进行 PID 控制。二、温度调控器控制台上温度调控器是为锅炉内的电阻丝供电的，它采用可控硅三相交流调压器来控制电阻丝的输入电压。如图 12-3 所示：R、S、T 为三相电源接入端子；RL7.1、RL7.2、 RL7.3 与操作台面板上的电阻丝
8、板块的相应端子相接，作为电阻丝的电源输入。移相调控板块的电源信号是直流 12V，调节器送来的控制信号接入 AO3+ 和 AO3-；KA70 接入的是低水位连锁保护信号，当锅炉水位过低时，需要为 KA70 提供 ON 信号，此时 KA70 继电器线圈吸合，交流调压器输出电压为零，避免了锅炉内水位过低电阻丝空烧的危险。7图 1-2-3 温度调控器三、控制面板 1、三相电源：为温度调控器提供电源信号。2、单相电源：为调节器和报警仪提供电源信号。3、三相电加热：锅炉三相电阻丝电源接入端子。4、DC 电源：为控制台提供 12V 和 24V 直流电源。5、变频器控制：变频器的频率设定信号及使能信号接入端子
9、。6、进水电动阀：（1）阀位信号：开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF” ，为 420mA 电流输出。（2）给定信号：420mA 电流输入，为调节阀的输入控制信号。7、液位信号：分别为对象上各液位变送器的输出端子。开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF” ，为 420mA电流输出。8、进水电动阀：（1） 阀位信号：开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF”，为 420mA 电流输出。（2）给定信号：420mA 电流输入，为调节阀的输入控制信号。8图 1-2-4 控制面板9、压力信号：对象上出水压力变
10、送器的输出端子。开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF” ，为 420mA 电流输出。10、进水流量：对象上进水流量变送器的输出端子。开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF” ，为 420mA 电流输出。11、出水流量：对象上出水流量变送器的输出端子。开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF” ，为 420mA 电流输出。12、锅炉水温：对象上锅炉水温的输出端子。开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF” ，为 420mA 电9流输出。a、b、c 为 Pt 电阻输出信号的
11、三线子制接出端子。13、锅炉冷却水温：对象上锅炉夹套水温的输出端子。开关打“ON” ，为 0.21V 或 15V 电压输出；开关打“OFF” ，为 420mA 电流输出。a、b、c 为 Pt 电阻输出信号的三线子制接出端子。第三节 变送器及调节阀一、液位、压力传感器、变送器1、用来测量 1#和 2#水箱液位的扩散硅压力变送器，不锈钢隔离模片，变送器按标准的两线制传输，输出信号：4-20mA。2、用来测量供水水箱液位、锅炉液位和出水压力的是差压变送器，测量范围：0-6 Kpa，输出电流：4-20mA，工作电源：24VDC。二、温度传感器、变送器测量锅炉内温度和锅炉夹套温度的传感器采用三线制接法，
12、经过调节器中的温度变送器将温度信号转换成 4-20mA 电流信号。三、流量传感器、变送器测量进水流量和出水流量的传感器为电磁流量传感器及与之配套的电磁流量转换器。测量范围：0-300L/h，输出信号：4-20mA。四、电动调节阀PQ 系列电子式一体化直行程电动调节阀。1、 作用型式 正作用或反作用。2、 工作型式 带现场电动软手操功能，可用上升键或下降键进行操作；带数字显示窗口，可看到反馈信号值，电动手操值。3、 断信号保护 故障判断、报警及保护功能。即断信号时可使执行机构或开；或关；或保持；或在 0100%之间予置的任意值。4、 电源 单相交流电 220V10% 50Hz。5、输入信号 01
13、0mA、 020 mA、 420 mA、412 mA、1220 mA、05V、15 V、 010V 、210V。6、输入阻抗 250 欧姆7、绝缘电阻 输入信号端与电动执行机构壳体：20M 欧姆；输入信号端与电源端：50M 欧姆；电源端与电动执行机构壳体：20M 欧姆。8、绝缘强度 输入信号端与电动执行机构壳体：500V/分钟；输入信号端与电源端：500/ 分钟电源端与电动执行机构壳体：1500/ 分钟。9、回差 1.0%。1010、死区 1.0%。11、阀位反馈 010mA 420mA（反馈与输入信号可以不对应） ，负载500 欧。12、手动操作 手轮第四节 图形符号和图位号说明一、高位水箱
14、小机架上的手阀 V11V18二、控制对象大机架上的手阀 V21V26表 1：代码 操作功能 代码 操作功能V11 改变 Vc1 的旁通扰动流量 V21 高位水箱的出口阀V12 改变 Vc2 的旁通扰动流量 V22 水泵的出口阀V13 对水箱水源与高压水源进行分隔V23 自来水的出口阀水泵上排水 （V22须打开）V14 高压水源（水泵或自来水）的进口阀V24 调节水泵的出口阀V15 1#容器的出口阀 V25 水泵的进口阀V16 2#容器的出口阀 V26 水池的下排水泵V17 1#、2#容器之间的连通阀V18 2#容器的侧面出口阀三、现场仪表信号表 2序号 图位号 名称 规格1 PI-1 进水压力
15、表 00.25MPa2 PT-2 出水压力变送器 0100KPa3 FE-1 电磁流量传感器（进水） 0300L/h4 FE-2 电磁流量传感器（出水） 0300L/h5 FIT-1 电磁流量转换器（进水） 420mA116 FIT-2 电磁流量转换器（出水） 420mA7 LT-1 压力变送器（1#容器） 0400mm8 LT-2 压力变送器（2#容器） 0400mm9 LT-3 压力变送器（锅炉） 0600mm10 LT-4 压力变送器（水箱） 0400mm11 M1 进水调节阀阀位 0100%12 M2 出水调节阀阀位 0100%四、过程检测和控制流程图用图形符号说明1、常用检测元件的图
16、形符号 2、仪表的图形符号热电偶 就地安装热电阻 盘面安装嵌在管道中的检测元件 盘后安装取压接口 3、执行机构的图形符号 4、手动球阀符号电动调节阀 全开电磁阀 开启一部分电磁阀电动接通 全关12二、AI-808 智能调节仪表的使用及编程实验一、实验目的1、熟悉 AI 系列调节器的功能键、显示屏及指示灯的功能操作方法。2、掌握 AI 系列调节器的功能及编程方法。3、掌握 AI 系列调节器的接线方法。二、实验原理1、调节器输入规格热电阻 Cu50，Pt100热电偶 K、S、E、B线性电压 0-5V 、1-5V、0.2-1V线性电流 4-20mA、0-10Ma2、控制方法PID 控制电流、控制电压
17、， PID 正、反转阀位控制PID 控制继电器开关量输出， 位式控制3、输出信号0- 10mA、4-20mA、0-5V、1-5V4、报警方式继电器上限、下限报警，LED 指示继电器偏差内报警，LED 指示继电器偏差外报警，LED 指示5、 调节器面板：数显智能调节器的面板示意图（1）输出指示灯 OUT：通过亮/暗变化反映输出电流的大小。（2）报警 1 指示灯 AL1：当报警/事件 1 动作时灯亮。13（3）报警 2 指示灯 AL2：当报警/事件 2 动作时灯亮。（4）手动调节指示灯 MAN：亮时表示仪表处于手动输出状态，灭时表示仪表处于自动调节状态。（5）显示转换（兼参数设置） ：按此键可以在
18、显示状态 1 和显示状态 2 以及仪表工作参数修改状态之间切换。仪表上电后，自动进入显示状态 1，此时仪表上显示窗口显示测量值 PV，下显示窗口显示给定值；按此键可以切换到显示状态 2，此时下显示窗口显示输出值；按此键保持几秒钟时间，可以切换到仪表工作参数修改状态。（6）数据移位（兼手动/自动切换及程序设置进入）A/M：按此键可以进行数据在各个位之间的移动；在显示状态 2 下按此键可以使仪表在自动及手动状态之间进行无扰动切换。（7）数据减少键（兼程序运行/暂停操作）和数据增加键（兼程序停止操作）：在显示 2 状态且仪表处于手动状态下，直接按数据减少键 和数据增加键 可以增加和减少手动输出值。（
19、8）设定值显示窗 SV（9）测量值显示窗 PV6、调节器接线板：（1）设定端子：调节器外给定输入端，1-5V。（2）测量端子： 0.2-1V 的反馈信号接入端及 Pt 电阻温度反馈信接入端。（3）输出端子：调节器输出端子，4-20mA。（4）信号转换单元：可以将 4-20mA 信号转换成 1-5V 信号。7、调节器编程参数：（1）HIAL（上限报警）：测量值大于该值时仪表产生上限报警，测量值小于该值时报警解除。设置该值等于最大值（9999）时可以避免产生报警。（2）LOAL（下限报警）：当测量值小于该值时产生下限报警，当测量值大于该值时解除警。设置该值等于最小值（-1999）时可以避免报警。调
20、节器接线板（3）DHAL（正偏差报警）：当偏差（测量值 PV 设定值 SV）大于 DHAL+DF 时产生正14偏差报警。偏差小于 DHAL-DF 时报警解除。设置 DHAL=9999 时正偏差报警功能取消。（4）DLAL（负偏差报警）：当负偏差（给定值-测量值）大于 DLAL+DF 时产生负偏差报警，负偏差小于 DLAL-DF 时报警解除。设置 DLAL=9999，负偏差报警功能取消。（5）DF（回差）：回差用来避免因为测量值波动而导致报警频繁产生/解除或位式调节频繁通/断。 （6）CTRL（控制方式）：CTRL=0;位式调节。 CTRL=1；PID 调节；容许从面板启动自整定功能。CTRL=
21、2；启动自整定参数功能，自整定结束后自动设置为或。CTRL=3；自整定结束后自动进入该设置，该设置不容许从面板启动自整定功能。CTRL=4；与相同但是 P 参数定义为原来的倍。CTRL=5；仪表直接输出测量值。可以作为手动操作器或侍服放大器使用。（7）P：比例调节参数（8）I：积分调节参数（9）D：微分调节参数（10）SN（输入规格）：SN=21；Pt 电阻SN=32；0.21V 输入SN=33；V 输入（11）DIP（小数点位置）：DIP=0；显示格式为DIP=1；显示格式为.DIP=2；显示格式为. DIP=3；显示格式为.（12）DIL（输入下限）：定义线性输入信号的下限刻度值。（13）
22、DIH（输入上限）：定义线性输入信号的上限刻度值。（14）SC（主输入平移修正）：（15）OP1（输出方式）：OP1=0；位式方式输出。OP1=1；mA 电流输出OP1=2；mA 电流输出OP1=3；三相可控硅触发输出OP1=4；mA 电流输出（16）OPL（输出下限）：限制调节输出的最小值。（17）OPH（输出上限）：限制调节输出的最大值。（18）ALP（报警输出定义）：定义报警功能的输出位置。ALP=A*1+B*2+C*4+D*8+E*16+F*3215A=0，上限报警由 AL1 输出；A=1 ，上限报警由 AL输出。B=0，下限报警由 AL1 输出；B=1 ，下限报警由 AL输出。C=0
23、，正偏差报警由 AL1 输出； C=1，正偏差报警由 AL或 OUT2 输出。D=0 ，负偏差报警由 AL1 输出； D=1，负偏差报警由 AL或 OUT2 输出。E=0 ，显示器交替显示报警信号；E=1；报警信号不显示，只用于控制。 F=0、C=1、D=1 时，正、负偏差报警由 AL2 输出；F=1、 C=1、 D=1 时，正、负偏差由 OUT2 输出。（19）CF（系统功能选择）：CF 参数用于选择部分系统功能:CF=A*1+B*2+C*4+D*8+E*16+F*32+G*64A=0，反作用调节方式；A=1，正作用调节方式。B=0 ，无上电给定值修改取消报警功能；B=1，有上电给定值修改取
24、消报警功能。C=0 ，按通讯接口方式工作；C=1，按线性电流输出方式工作。D=0 ，不允许外部给定；D=1，允许外部给定。E=0 ，无分段功率限制功能；E=1，有分段功率限制功能。F=0 ，仪表光柱指示输出值；F=1，仪表光柱指示测量值。G=0 ，工作方式；G=1，工作方式。（20）ADDR（通讯地址）：串行接口通讯地址。（21）BAUD（通讯波特率）：定义串行接口通讯波特率。（22）DL（输入数字滤波）：用来设置数字滤波，在之间取值。（23）RUN（运行状态及上电信号处理）：RUN=0，手动调节状态。RUN=1，自动调节状态。RUN=2，自动调节状态，并且禁止手动调节。（24）LOC（参数修
25、改级别）：设置参数修改级别。（25）EP1-EP8（现场参数定义）三、实验内容及步骤（一）调节器编程：1、按 P17 图 2-1-1 接好管线，将锅炉液位信号接入调节器。2、接线：将 220V 交流电源接入调节器，信号端接入 0.2-1V 的锅炉液位电信号。设定值输入端悬空。3、观察调节器的显示屏及指示灯，确定它们的指示内容。为调节器编程，使调节器按下面工作状态工作，记录调节器参数。调节器工作状态：控制规律：PID 调节；作用方式：反作用输入规格：0.2-1V 输出方式：4-20mA 线性输出16变送器量程：0-600mm（液位）P=25I=10D=2.5显示格式：#.# 上限报警值：450m
26、m 下限报警值：100mm上、下限偏差报警值：50mm上电报警，上限报警值由 AL1 显示，下限报警值由 AL2 显示。4、根据调节器工作状态确定下列参数：HIAL、LOAL、 DHAL、DLAL、CTRL、P、 I、 D 、Sn 、DIP、DIL、DIH、OP1、OPL、OPH、ALP、CF 、ADDR、BAUD。设定：DL：0 DF：10 Cr：2.0Ct1：1Sc：05、将确定后的参数写入调节器：（1）编程方法：按住按显示转换（兼参数设置） 保持几秒钟，调节器进入编程状态，按数据移位键 到参数需要修改的位，再按数据减少键 （） 或数据增加键 （） 修改参数值。（2） 每按一次 键，表示一
27、个参数修改完成，依次修改全部参数。（3） 观察、记录调节器输入与锅炉液位实际值是否相等，不对时修改Sn、DIL、DIH。（4） 观察、记录调节器输出是否为 0-100，不对时修改 OP1、OPL、OPH。（5） 观察显示格式，不对时修改 DIP。（6） 改变设定值或液位输入，通过观察调节器输出的变化判断作用方式，不对时修改 CF。（7）分别改变 P、I、D 参数，观察调节器输出变化。（二）调节器功能键的功能及操作方法1、设定值修改：（1）方法：按数据移位键 到 SV 需要修改的位，再按数据减少键 （） 或数据增加键 （） 修改设定值。（2）实验：将设定值修改二到三次，记录修改方法及仪表显示结果
28、。2、手动/自动切换方法：（1）方法：按显示转换（兼参数设置） ，此时调节器由显示状态 1（仪表上17显示窗口显示测量值 PV，下窗口显示给定值）进入显示状态 2（下窗口显示输出值） ；再按数据移位（兼 A/M）键 ，观察手动指示灯（MAN ）是否亮，如果有指示，则调节器处于手动状态，此时，按数据减少键 （） 或数据增加键 （）可以修改调节器的输出值。再按数据移位（兼 A/M）键 ，手动指示灯（MAN）灭，此时，调节器处于自动状态，调节器输出值根据偏差自动调节。（2）实验：切入自动挡，观察、记录调节器输出及指示灯的变化。改变设定值，观察、记录调节器输出及指示灯的变化。按（）或（）键，观察、记录
29、调节器输出及指示灯的变化。切入手动挡，观察、记录调节器输出及指示灯的变化。改变设定值，观察、记录调节器输出变化。按（）或（）键，观察、记录调节器输出及指示灯的变化。将调节器输出手动调节到 50。（三）报警1、 上限报警值：修改编程参数 HIAL，使其低于调节器输入的液位值，观察报警灯变化。2、 改变锅炉液位，将液位增加到 500 以上，观察调节器是否 AL1 显示报警。3、 下限报警值：修改编程参数 LOAL，使其高于调节器输入的液位值，观察报警灯变化。4、 改变锅炉液位，将液位减小到 50 以下，观察调节器是否 AL2 显示报警。五、实验报告1、实验参数的修改计算。2、分析反作用调节器的设定
30、值与输出值之间的关系。3、分析 P、I、 D 参数与调节器输出之间的关系。六、注意事项1、 严禁水泵空转。2、严禁强、弱电信号线插混。3、修改线路后，再通电前须经指导教师检查。4、试验前理解调节器编程参数的意义并计算出实验步骤中所需要的参数。18三、 被控对象数学模型的测定第一节 锅炉流动水温度对象特性的测定一、实验目的：1、掌握锅炉流动水温度对象静态、动态特性的测定方法。2、掌握阶跃响应法测定对象特性的方法。3、掌握矩形脉冲响应曲线法测定对象特性的方法。二、实验装置流程图按图 3-1-1 接好管线三、实验内容1、 实验原理任何过程自动控制系统都是由对象、调节器、调节阀及测量变送环节组成。掌握
31、构成系统的各基本环节的特性，特别是被控对象的特性，是分析、改进、设计系统的基础。对象的静态特性是指在稳定状态下其输入参数和输出参数之间的关系；而动态特性是指在输入参数作用下其输出参数随时间变化的特性。了解对象的静态特性可以知道对象的静态放大倍数及其非线性情况；而对动态特性的了解则是确定调节方案、调节器参数进行系统分析的最重要的依据。获取对象静态、动态特性的方法主要有两种数理法和实验测定法。对于比较复杂的对象，用数理法很难或根本无法使用。而实验测定法获取对象特性简便、适用面广，实验测定对象特性的方法比较多，我们这里选用阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法。测定对象静态特性的方法是依次改变对象的输入
32、参数，记录稳定后对应的输出参数，根据输出参数的变化量和输入参数变化量就可以求对象的放大倍数。阶跃响应曲线法测定对象动态特性的方法是将对象的输入参数突然作一阶跃变化，随即记录对象输出参数随时间变化的过渡过程曲线，即阶跃响应曲线。矩形脉冲响应曲线法测定对象动态特性的方法是给对象的输入端加一个矩形脉冲，随即记录对象输出参数随时间变化的过渡过程曲线，即矩形脉冲响应曲线。锅炉温度对象的输入信号是温度调控器移相调控的输入信号，输出信号是锅炉温度。2、 实验内容：（1）测定单容锅炉流动水温度对象静态特性（2）阶跃响应曲线法测定单容锅炉液位对象动态特性。（3）矩形脉冲响应曲线法测定单容锅炉液位对象动态特性。四
33、、实验步骤1、准备工作： 1（1） 选择一台智能调节器作为液位调节器 LIC(1#)，地址为 *1。（2） 在控制台上连接液位控制线路：调节器接上 220V 电源；锅炉液位的变送输出信号的 50 欧姆两端（0.2-1V）连接到调节器上的 2、3 两端；调节器 4-20mA 输出端（7、8）连接到进水电动阀的给定。（3） 选择一台数显变送报警仪作为低水位报警仪 LIA(3#)，地址为*3。 （4） 在控制台上连接低水位报警控制线路：报警仪接上 220V 电源；锅炉液位的变送输出信号的 50 欧姆两端（0.2-1V）连接到报警仪上的 2、3 两端；报警仪的常开触点 N/O 和 COM 端（11、1
34、3）连接到移相调控电路的锁定端 KA70 和地端。（5） 另选择一台调节器 TIC(2#)，地址为*2。用该调节器发出温度调控器移相调控的输入信号，并作为温度变送器。（6） 在控制台上连接温度变送线路：锅炉温度传感器 Pt 电阻的三线输出信号 a、b、c 连接到 TIC 的 1、2、3 两端；调节器 420Ma 输出端（ 7、8）连接到温度调控器移相调控的输入信号（AO+、AO- ） 。按 A/M 使调节器工作于手动状态，需要发出阶跃信号时，手动快速改变调节器的输出。（7） 调节器接上 220V 电源；接入移相调控电路的电源 DC12V 和三相交流调压器的输入电压 R、S、 T。此时一定注意三
35、相交流调压器的输出电压 RL7.1、RL7.2、RL7.3在锅炉水位比较低时暂时不要接入电阻丝的电压输入端 R2、S2、T2，以防电阻丝干烧。调节器参数设置如下：1# ：HIAL：大于 600LOAL：小于 0DHAL：大于 600DLAL：大于 600DF：10CTRL：1P：现场调整I：现场调整D：现场调整Cr：2.0Ct1：1Sn：32DIP：1DIL：0DIH：600Sc：0OP1：4OPL：0OPH：100ALP：16CF：2ADDR：*1BAUD：9600DL：02# ：HIAL：大于 100LOAL：小于 0DHAL：大于 100DLAL：大于 100DF：1CTRL：1P：现场
36、调整I：现场调整D：现场调整Cr：0.1Ct1：1Sn：21DIP：1DIL：0DIH：100Sc：0OP1：4OPL：0OPH：100ALP：16CF：2ADDR：*2BAUD：9600DL：03# ：HIAL：大于 600LOAL：300DHAL：大于 600DLAL：大于 600DF：10CTRL：1M5：现场调整P：现场调整I：现场调整19D：现场调整Ct1：1Sn：32DIP：1DIL：0DIH：600Sc：0OP1：4OPL：0OPH：100ALP：8CF：0ADDR：*3BAUD：9600DL：02、测定锅炉温度对象静态特性（1） 按图 3-1-1 操作手动阀和带快装接头的软管。
37、进水由水泵提供，水泵选择 50HZ市电驱 动，将逆变器开关打到 50HZ 挡。（2） 将液位控制系统及液位下限报警系统投入使用，液位设定值 H*=400，待液位稳定、低水位报警正常工作后，断电，关掉锅炉的进、出水阀。（3） 温度开环系统调到稳定。接入温度控制系统，温度控制器 TIC 处于手动状态，TIC 输出为零。在确定锅炉液位高于报警水位的情况下，逐渐增加手动输出使锅炉温度稳定在 25左右。（4） 给锅炉温度调控器移相调控的输入信号（AO+ 、AO-）每次增加 10%，将每次锅炉温度稳定后的值记录在表 1 中。（5） 给锅炉温度调控器移相调控的输入信号（AO+ 、AO-）每次减少 10%，将
38、每次锅炉温度稳定后的值记录在表 1 中。表 1：静态曲线控制电压 10% 20% 30%温度T（）控制电压 30% 20% 10%温度T（）3、阶跃响应曲线测取：（1）将液位控制系统及液位下限报警系统投入使用，液位设定值 H*=400，待液位稳定、低水位报警正常工作后，断电，关掉锅炉的进、出水阀。（2）温度开环系统调到稳定。接入温度控制系统，温度控制器 TIC 处于手动状态，TIC 输出为零。在确定锅炉液位高于报警水位的情况下，逐渐增加手动输出使锅炉温度稳定在 25左右。（3）给锅炉温度调控器移相调控的输入信号（AO+、AO-）增加 10%，记录锅炉温度的响应曲线。(每半分钟记录一点 )（4）
39、给锅炉温度调控器移相调控的输入信号（AO+、AO-）减少 10%，记录锅炉温度的响应曲线(每半分钟记录一点 )。表 2：阶跃响应曲线t（S）温度20T（）t（S）温度T（）4、矩形脉冲响应曲线测取（1）将液位控制系统及液位下限报警系统投入使用，液位设定值 H*=400，待液位稳定、低水位报警正常工作后，断电，关掉锅炉的进、出水阀。（2）温度开环系统调到稳定。接入温度控制系统，温度控制器 TIC 处于手动状态，TIC 输出为零。在确定锅炉液位高于报警水位的情况下，逐渐增加手动输出使锅炉温度稳定在 25左右。（3）锅炉温度调控器移相调控的输入信号（AO+、AO- ）增加 30%，约 2 分钟后恢复
40、到原来值，记录锅炉温度的响应曲线，直至温度稳定 (每半分钟记录一点 ) 。（4）给锅炉温度调控器移相调控的输入信号（AO+、AO-）减少 30%，约 2 分钟后恢复到原来值，记录锅炉温度的响应曲线，直至温度稳定(每半分钟记录一点 )。表 3：矩形脉冲响应曲线t（S）温度T（）t（S）温度T（）五、实验前预习要求1、熟悉本实验所用的仪器设备的原理、使用方法及接线图。2、复习教科书实验法求取被控对象的数学模型方法。3、仔细阅读实验指导书4、认真分析实验注意事项，以保证实验过程中人身设备的安全。六、试验报告要求1、实验目的及要求。2、分析对象的静态特性。3、由用阶跃响应曲线求取锅炉温度对象的数学模型
41、。4、由矩形脉冲响应曲线绘出阶跃响应曲线，并求取锅炉温度对象的数学模型。5、实验中出现的现象及分析。七、注意事项：1、 严禁在锅炉水位低于 150mm 时为加热器送电。2、 严禁水泵空转。3、 严禁强、弱电信号线插混。4、 不可用手调阀。21第二节 进水流量及出水流量对象特性的测定一、实验目的：1、掌握进水流量对象及出水流量对象静态、动态特性的测定方法。2、掌握阶跃响应法测定对象特性的方法。3、掌握矩形脉冲响应曲线法测定对象特性的方法。二、实验装置流程图见图 3-2-1三、实验内容1、实验原理任何过程自动控制系统都是由对象、调节器、调节阀及测量变送环节组成。掌握构成系统的各基本环节的特性，特别
42、是被控对象的特性，是分析、改进、设计系统的基础。对象的静态特性是指在稳定状态下其输入参数和输出参数之间的关系；而动态特性是指在输入参数作用下其输出参数随时间变化的特性。了解对象的静态特性可以知道对象的静态放大倍数及其非线性情况；而对动态特性的了解则是确定调节方案、调节器参数进行系统分析的最重要的依据。获取对象静态、动态特性的方法主要有两种数理法和实验测定法。对于比较复杂的对象，用数理法很难或根本无法使用。而实验测定法获取对象特性简便、适用面广，实验测定对象特性的方法比较多，我们这里选用阶跃响应曲线法和矩形脉冲响应曲线法。测定对象静态特性的方法是依次改变对象的输入参数，记录稳定后对应的输出参数，
43、根据输出参数的变化量和输入参数变化量就可以求对象的放大倍数。阶跃响应曲线法测定对象动态特性的方法是将对象的输入参数突然作一阶跃变化，随即记录对象输出参数随时间变化的过渡过程曲线，即阶跃响应曲线。矩形脉冲响应曲线法测定对象动态特性的方法是给对象的输入端加一个矩形脉冲，随即记录对象输出参数随时间变化的过渡过程曲线，即矩形脉冲响应曲线。流量变送器：FT-1（0100KPa ）流量显示：1#调节器 FIC-1输入信号：进水电动调节阀 M1+VC1 的开度2、实验内容：（1）测定进水流量对象静态特性（2）阶跃响应曲线法测定进水流量对象动态特性。（3）矩形脉冲响应曲线法测定进水流量对象动态特性。（4）测定
44、出水流量对象静态特性22（5）阶跃响应曲线法测定出水流量对象动态特性。（6）矩形脉冲响应曲线法测定出水流量对象动态特性。四、实验步骤1、 准备工作：（1）选择一台智能调节器作为液位调节器 FIC(1#)，地址为*1。（2）在控制台上连接控制线路：调节器接上 220V 电源；进水流量的变送输出信号的 50欧姆两端（0.2-1V）连接到调节器上的 2、3 两端；调节器 4-20mA 输出端（7、8）连接到进水电动阀的给定。调节器参数设置如下：1# ：HIAL：大于 300LOAL：小于 0DHAL：大于 300DLAL：大于 300DF：10CTRL：1P：现场调整I：现场调整D：现场调整Cr：2
45、.0Ct1：1Sn：32DIP：1DIL：0DIH：300Sc：0OP1：4OPL：0OPH：100ALP：16CF：2ADDR：*1BAUD：9600DL：02、测定进水流量对象静态特性（1）按流程图 3-4-1 操作手动阀和带快装接头的软管。进水由水箱提供，水泵选择 50HZ市电驱动，将逆变器开关打到 50HZ 挡。另选择一台调节器，处于手动状态，用其输出控制出水阀的给定，手动调节出水阀输出为 100%左右，排空锅炉内的水。（2）进水流量开环系统调到稳定。接入进水流量控制系统，1#调节器处于手动状态，手动调节 1#调节器输出为零。等待进水流量稳定。（3）给 1#调节器的输出每次增加 10%
46、，将每次进水流量稳定后的值记录在表 1 中。（4）给 1#调节器的输出每次减小 10%，将每次进水流量稳定后的值记录在表 1 中。表 1：静态曲线开度 10 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%流量开度 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%流量3、进水流量对象阶跃响应曲线测取：（1）进水流量开环系统调到稳定。1#调节器处于手动状态，手动调节其输出为零，等待进水流量稳定（2）给 1#调节器阶跃增加 20%，记录进水流量的响应曲线。( 每 5s 记录一点)（3）给 1#调节器阶跃减小 20%，记录进水流量的响应曲线。(
47、 每 5s 记录一点)23表 2：阶跃响应曲线t（S）流量t（S）流量4、进水流量对象矩形脉冲响应曲线测取（1）进水流量开环系统调到稳定。接入进水流量控制系统，1#调节器处于手动状态，1#调节器输出为零，等待进水流量稳定（2）给 1#调节器阶跃增加 30%，待流量上升最快时，1#调节器阶跃减少 30%。记录进水流量的响应曲线。(每 5s 记录一点)（3）给 1#调节器阶跃减小 30%，待流量上升最快时，1#调节器阶跃增加 30%。记录进水流量的响应曲线。(每 5s 记录一点 )表 3：矩形脉冲响应曲线t（S）流量t（S）流量5、测定出水流量对象静态特性（1）断电。将进水流量的变送输出信号从 1
48、#调节器上的 2、3 两端拔出。（2）在控制台上连接控制线路：1#调节器接上 220V 电源；出水流量的变送输出信号的50 欧姆两端（0.2-1V ）连接到 1#调节器上的 2、3 两端；调节器 4-20mA 输出端（7、8）连接到进水电动阀的给定。（3）出水流量开环系统调到稳定。1#调节器处于手动状态，手动调节其输出为零，等待出水流量稳定。（4）给 1#调节器输出每次阶跃增加 10%，将每次出水流量稳定后的值记录在表 4 中。（5）给 1#调节器输出每次阶跃减小 10%，将每次出水流量稳定后的值记录在表 4 中。表 4：静态曲线开度 10 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%流量开度 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10%流量246、出水流量对象阶跃响应曲线测
