自动化仪表与过程控制A实验指导书

自动化仪表与过程控制A

实验指导书

机械与电气工程学院

2009年10月

目录

0 前言............................................................ 3 0.1 实验课程简介.................................................... 3 0.2 实验目的与要求.................................................. 3 0.3 考核方法........................................................ 3 0.4 场地与主要设备及消耗性器材...................................... 3 0.5 主要参考书...................................................... 3 1 实验要求及安全操作规程 ......................................... 4 1.1 实验前的准备.................................................... 4 1.2 实验过程的基本程序.............................................. 4 1.3 实验安全操作规程................................................ 4 2 THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台 .......................... 5 2.1 概述............................................................ 5 2.2 系统总体说明.................................................... 5 2.3系统实验平台 .................................................... 8 3 软件介绍........................................................ 13 3.1 MCGS组态软件 .................................................. 13 3.2 MACS系统软件 .................................................. 13 3.3 西门子S7系列PLC编程软件...................................... 13 3.4 西门子WinCC监控组态软件....................................... 13 3.5 7000 Utility软件 .............................................. 13 4 单容自衡水箱液位特性测试实验 ................................... 15 4.1 实验目的....................................................... 15 4.2 实验设备....................................................... 15 4.3 实验原理....................................................... 15 4.4 实验内容与步骤................................................. 16 4.5 实验报告要求................................................... 18 4.6 思考题......................................................... 18 5 双容自衡水箱液位特性的测试 ..................................... 19 5.1实验目的 ....................................................... 19 5.2实验设备（同前） ............................................... 19 5.3 原理说明....................................................... 19 5.4 实验内容与步骤................................................. 20 5.5 实验报告要求................................................... 21 5.6 思考题......................................................... 21 6 单容液位定值控制系统 .......................................... 22 6.1 实验目的....................................................... 22 6.2 实验设备（同前）............................................... 22 6.3 实验原理....................................................... 22 6.4 实验内容与步骤................................................. 22 6.5 实验报告要求................................................... 24 6.6 思考题......................................................... 24

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7 双容水箱液位定值控制系统 ...................................... 25 7.1 实验目的....................................................... 25 7.2 实验设备....................................................... 25 7.3 实验原理....................................................... 25 7.4 实验内容与步骤................................................. 25 7.5 实验报告要求................................................... 25 7.6 思考题......................................................... 26 8 水箱液位串级控制系统 ........................................... 27 8.1 实验目的....................................................... 27 8.2 实验设备....................................................... 27 8.3 实验原理....................................................... 27 8.4 实验内容与步骤................................................. 27 8.5 实验报告要求................................................... 29 8.6 思考题......................................................... 29 9 三闭环液位控制系统 ............................................. 30 9.1 实验目的....................................................... 30 9.2 实验设备（同前）............................................... 30 9.3 实验原理....................................................... 30 9.4 实验内容与步骤................................................. 30 9.5 实验报告要求................................................... 31 9.6 思考题......................................................... 31 10 比值控制系统实验 .............................................. 33 10.1 实验目的...................................................... 33 10.2 实验设备（同前）.............................................. 33 10.3 实验原理...................................................... 33 10.4 比值系数的计算................................................ 33 10.5 实验内容与步骤................................................ 34 10.6 实验报告...................................................... 36 10.7 思考题........................................................ 36 11 前馈-反馈控制系统实验 ......................................... 37 11.1 实验目的...................................................... 37 11.2 实验设备（同前）.............................................. 37 11.3 实验原理...................................................... 37 11.4 静态放大系数KF的整定方法..................................... 37 11.5 实验内容与步骤................................................ 38 11.7 思考题........................................................ 40

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0 前言

0.1 实验课程简介

《自动化仪表与过程控制实验》是配合《自动化仪表与过程控制A》的课堂教学而设置的实践性教学环节。通过本实验课程教学，可以增强学生对自动化仪表与过程控制技术理论知识的理解，提高学生动手能力，分析判断线路的综合能力，使用自动化仪表、过程控制设备、电子仪器以及分析处理实验数据的能力。

0.2 实验目的与要求

1. 在实验过程中，教育学生养成良好的实验习惯，爱护公共财产，遵守安全制度，树立良好的学风，使学生了解实验的重要性以及实验课程的地位和作用； 2. 注意培养学生的科学实验能力，逐步提高排除故障、发现问题和解决问题的能力； 3. 通过实验，加深认识和理解理论课程中讲述的自动化仪表与过程控制的原理；

4. 实验要求：本实验课程要求学生在教师指导下自己动手操作各项实验内容，利用所学的自动化仪表与过程控制理论对各项数据进行测量、计算，从而得出较为准确的实验结果。

0.3 考核方法

成绩构成包括：

（1）预习实验指导书 30% （2）具有一定的实验操作动手能力，实验态度认真，且完成规定实验内容 40% （3）实验中观察、提出问题，实验报告书写规范、分析合理 30%

0.4 场地与主要设备及消耗性器材

1、场地：机电南楼四楼

2、所用设备:THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台 3、消耗性器材

0.5 主要参考书

1.施仁等编，《自动化仪表与过程控制（第三版）》，电子工业出版社，2008 2.自编，《自动化仪表与过程控制A实验指导书》，2008

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1 实验要求及安全操作规程

1.1 实验前的准备

实验前应复习教科书有关章节，认真研读实验指导书，了解实验目的、项目、方法与步骤，明确实验过程中应注意的问题，并按实验项目准备记录等。

实验前应了解实验装置中的对象、水泵、变频器和所用控制组件的名称、作用及其所在位置。以便于在实验中对它们进行操作和观察。熟悉实验装置面板图，要求做到：由面板上的图形、文字符号能准确找到该设备的实际位置。熟悉工艺管道结构、每个手动阀门的位置及其作用。

认真作好实验前的准备工作，对于培养学生独立工作能力，提高实验质量和保护实验设备都是很重要的。 1.2 实验过程的基本程序

1．明确实验任务； 2．提出实验方案； 3．画实验接线图；

4．进行实验操作，做好观测和记录；

5．整理实验数据，得出结论，撰写实验报告。

在进行本书中的综合实验时，上述程序应尽量让学生独立完成，老师给予必要的指导，以培养学生的实际动手能力，要做好各主题实验，就应做到：实验前有准备；实验中有条理，实验后有分析。 1.3 实验安全操作规程

1．实验之前确保所有电源开关均处于“关”的位置。

2．接线或拆线必须在切断电源的情况下进行，接线时要注意电源极性。完成接线后，正式投入运行之前，应严格检查安装、接线是否正确，并请指导老师确认无误后，方能通电。

3．在投运之前，请先检查管道及阀门是否已按实验指导书的要求打开，储水箱中是否充水至三分之二以上，以保证磁力驱动泵中充满水，磁力驱动泵无水空转易造成水泵损坏。

4．在进行温度试验前，请先检查锅炉内胆内水位，至少保证水位超过液位指示玻璃管上面的红线位置，无水空烧易造成电加热管烧坏。

5．实验之前应进行变送器零位和量程的调整，调整时应注意电位器的调节方向，并分清调零电位器和满量程电位器。

6．仪表应通电预热15分钟后再进行校验。 7．小心操作，切勿乱扳硬拧，严防损坏仪表。

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