控制仪表与装置实验报告

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。

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。

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。

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。

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。

控制测量实习报告一、引言控制测量是自动化领域中非常重要的一门学科，其通过采集、传输和处理控制系统的信号，实现对系统的测量和控制。

本实习报告旨在总结与记录在控制测量实习中所学到的知识和经验。

二、实习目的本次控制测量实习的目的是使我们在实践中理解和掌握控制测量的基本原理和方法，并能够独立完成相关实验和报告撰写。

三、实习内容1. 仪器的使用在实习中，我们学习了使用各种仪器设备进行测量和控制实验。

其中包括： - 示波器：用于观察和分析信号的变化情况； - 信号发生器：用于产生特定的信号以供实验使用； - 多用电表：用于测量电流、电压和电阻等参数； - 电子天平：用于测量物体的质量； - 温度计：用于测量温度。

在实习中，我们熟练掌握了这些仪器的操作方法，实现了对实验条件的准备和监测。

2. 传感器与执行器传感器是控制测量中的核心设备，它能够将非电信号转化为电信号，以便进行后续的处理和控制。

在实习中，我们学习了各种传感器的原理和使用方法，包括温度传感器、压力传感器和光电传感器等。

执行器则是实现控制的关键设备，它能够将电信号转化为机械能，以产生特定的动作。

在实习中，我们学习了电磁阀和电动机等执行器的原理和控制方法。

3. 控制系统实验在实习中，我们通过搭建不同的控制系统，进行了一系列的实验。

我们学习了比例控制、积分控制和微分控制等基本控制方法，并进行了相关的实验验证。

同时，我们还学习了PID控制器的原理和使用方法，并进行了PID控制系统的实验。

4. 实验数据分析与报告撰写在实习过程中，我们对实验数据进行了仔细的记录和分析。

通过对实验数据的处理，我们能够得出一些结论和经验，并能够撰写出符合要求的实验报告。

四、实习总结通过此次控制测量实习，我对控制测量的基本原理和方法有了更深入的理解。

我学会了使用各种仪器设备进行测量和控制实验，熟练掌握了传感器和执行器的使用方法。

我还学习了不同的控制方法，并能够通过实验验证和分析，得出结论和经验。

实验一温度控制系统（一）一、实验目的1、了解温度控制系统的组成环节和各环节的作用。

2、观察比例、积分、微分控制规律的作用，并比较其余差及稳定性。

3、观察放大倍数P、积分时间I、微分时间dt对控制系统（闭环特性）控制品质的影响。

二、温度控制系统的组成电动温度控制系统是过程控制系统中常见的一种，其作用是通过一套自动控制装置，见图1，使炉温自动维持在给定值。

图1 温度控制系统炉温的变化由热电偶测量，并通过电动温度变送器转化为标准信号4～20mA直流电流信号，传送到电子电位差计进行记录，同时传送给电动控制器，控制器按偏差的大小、方向，通过预定控制规律的运算后，输出4～20mA直流电流信号给可控硅电压调整器，通过控制可控硅的导通角，以调节加到电炉（电烙铁）电热元件上的交流电压，消除由于干扰产生的炉温变化，稳定炉温，实现自动控制。

三、实验内容1、在相同扰动作用下，作出两条不同比例度的纯比例温度控制动态曲线，综合分析比例度对控制系统的影响。

2、在相同扰动作用下，作出两条相同比例度不同积分时间的比例积分温度控制动态曲线，分析积分时间对控制系统的影响3、作出比例积分微分温度控制动态曲线，综合分析微分时间对控制系统的影响。

4、观察小比例度时的温度两只动态曲线，综合分析原因。

四、实验步骤1、观察系统各环节的结构、型号、电路的连接，熟悉可控硅电压调整器和电动控制器上各开关、旋钮的作用。

2、控制系统闭环特性的测定：在以下实验中使用的P1 ，P2 ，I1，I2 ，dt1，Cr1的具体数值由各套实验装置具体提供。

（1）考察比例作用将δ置于某值P1 ，积分时间置最大（I=999），微分时间dt置于提供值不变，Cr1置于7，将干扰开关从“短”切向“干扰”，产生一个阶跃干扰（此时为反向干扰），同时在记录仪的记录线上作一记号，以记录阶跃干扰加入的时刻，观察并记录在纯比例作用下达到稳定的时间及余差大小。

（2）考察积分作用保持P=P1不变，置I=I1，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刻，注意观察积分作用如何消除余差，直到过程基本稳定。

一、实验目的1. 理解过程装备控制的基本原理和概念。

2. 掌握过程装备控制系统的基本组成和结构。

3. 学习过程装备控制系统的调试和优化方法。

4. 培养动手能力和实验技能。

二、实验原理过程装备控制是研究过程工业中使用的装备及其装备的控制。

它涉及到过程工业中的温度、压力、流量、液位等变量的自动化控制。

本实验主要研究一阶、二阶单回路控制系统的结构与组成，以及调节器参数的整定。

三、实验仪器与设备1. 实验台：包含水箱、锅炉、压力容器、手动阀、闸板等。

2. 仪表：智能调节仪、上位机监控软件（MCGS工控组态软件）。

3. 传感器：液位传感器、压力传感器、温度传感器、流量传感器。

4. 控制器：PLC控制器、DCS控制器。

四、实验步骤1. 实验装置连接：按照设计要求完成系统的接线，连接传感器、控制器、执行器等。

2. 系统上电：接通总电源和相关仪表的电源，启动计算机，运行MCGS组态软件，进入本实验系统。

3. 参数整定：选用单回路控制系统所述的某种调节器参数的整定方法整定好调节器的参数。

4. 系统运行：设置系统给定值SV，手动操作调节器的输出，使被控制量接近给定值且基本稳定不变，切换调节器为自动运行。

5. 实验测试：（1）阶跃扰动实验：在系统稳定运行后，突加阶跃扰动（将给定量增加5%~15%），观察并记录系统的输出响应曲线。

（2）扰动实验：待系统进入稳定后，适量打开另一个阀，以作为系统的扰动，观察并记录在阶跃扰动作用下液位的变化过程。

（3）参数变化实验：适量改变PI的参数，用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。

五、实验结果与分析1. 阶跃扰动实验结果：在阶跃扰动作用下，系统输出响应曲线呈现出典型的二阶系统响应特性，经过一定时间后，被控制量逐渐恢复到稳定状态。

2. 扰动实验结果：在扰动作用下，系统输出响应曲线同样呈现出典型的二阶系统响应特性，经过一定时间后，被控制量逐渐恢复到稳定状态。

3. 参数变化实验结果：通过改变PI参数，可以观察到系统响应曲线的变化。

常用电子仪器的使用实验报告分析篇一：《常用电子仪器的使用》的实验报告实验一、常用电子仪器的使用一、实验目的1、学习电子技术实验中常用电子仪器的主要技术指标、性能和正确使用方法。

2、初步掌握用示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。

电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。

二、实验原理在模拟电子电路实验中，要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以接线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局。

接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。

1．信号发生器信号发生器可以根据需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。

输出信号电压频率可以通过频率分挡开关、频率粗调和细调旋钮进行调节。

输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。

操作要领：1）按下电源开关。

2）根据需要选定一个波形输出开关按下。

3）根据所需频率，选择频率范围（选定一个频率分挡开关按下）、分别调节频率粗调和细调旋钮，在频率显示屏上显示所需频率即可。

4）调节幅度调节旋钮，用交流毫伏表测出所需信号电压值。

注意：信号发生器的输出端不允许短路。

2．交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量300伏以下正弦交流电压的有效值。

操作要领：1）为了防止过载损坏仪表，在开机前和测量前（即在输入端开路情况下）应先将量程开关置于较大量程处，待输入端接入电路开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。

2）读数：当量程开关旋到左边首位数为“1”的任一挡位时，应读取0～10标度尺上的示数。

当量程开关旋到左边首位数为“3”的任一挡位时，应读取0～3标度尺上的示数。

3）仪表使用完后，先将量程开关置于较大量程位置后，才能拆线或关机。

3．双踪示波器示波器是用来观察和测量信号的波形及参数的设备。

双踪示波器可以同时对两个输入信号进行观测和比较。

操作要领：1）时基线位置的调节开机数秒钟后，适当调节垂直（↑↓）和水平（←→）位移旋钮，将时基线移至适当的位置。

过程控制及检测装置硬件结构组成认识，控制方案的组成及控制系统连接过程控制是指自动控制系统中被控量为温度、压力、流量、液位等变量在工业生产过程中的自动化控制。

本系统设计本着培养工程化、参数化、现代化、开放性、综合性人材为出发点。

实验对象采用当今工业现场常用的对象，如水箱、锅炉等。

仪表采用具有人工智能算法及通讯接口的智能调节仪，上位机监控软件采用MCGS 工控组态软件。

对象系统还留有扩展连接口，扩展信号接口便于控制系统二次开辟，如PLC 控制、DCS 控制开辟等。

学生通过对该系统的了解和使用，进入企业后能很快地适应环境并进入角色。

同时该系统也为教师和研究生提供一个高水平的学习和研究开辟的平台。

本实验装置由过程控制实验对象、智能仪表控制台及上位机PC 三部份组成。

由上、下二个有机玻璃水箱和不锈钢储水箱串接， 4.5 千瓦电加热锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭外循环不锈钢锅炉夹套构成)，压力容器组成。

用，透明度高，有利于学生直接观察液位的变化和记录结果。

水箱结构新颖，内有三个槽，分别是缓冲槽、工作槽、出水槽，还设有溢流口。

二个水箱可以组成一阶、二阶单回路液位控制实验和双闭环液位定值控制等实验。

锅炉采用不锈钢精致而成，由两层组成：加热层(内胆)和冷却层(夹套)。

做温度定值实验时，可用冷却循环水匡助散热。

加热层和冷却层都有温度传感器检测其温度，可做温度串级控制、前馈－反馈控制、比值控制、解耦控制等实验。

采用不锈钢做成，一大一小两个连通的容器，可以组成一阶、二阶单回路压力控制实验和双闭环串级定值控制等实验。

整个系统管道采用不锈钢管连接而成，彻底避免了管道生锈的可能性。

为了提高实验装置的使用年限，储水箱换水可用箱底的出水阀进行。

检测上、下二个水箱的液位。

其型号：FB0803BAEIR，测量范围：0~1.6KPa，精度：0.5 。

输出信号：4~20mA DC。

LWGY－6A，公称压力：6.3MPa，精度：1.0％，输出信号：4~20mA DC本装置采用了两个铜电阻温度传感器，分别测量锅炉内胆、锅炉夹套的温度。

化工仪表及自动化实验报告篇一：实验三—化工仪表及自动化实验报告实验报告《化工仪表及自动化》姓名：学号：专业班级：承德石油高等专科学校机械系2014年3实验三、二阶双容水箱液位PID控制实验专业：化工设备维修技术学时：2 实验类型：（验证、综合、设计）实验地点：工业中心C306 一、实验目的1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。

2、分析P、PI和PID调节时的过程图形曲线。

3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。

实验要求：（必修、选修）二、实验器材CS2000型过程控制实验装置配置：C3000过程控制器、实验连接线。

三、实验原理图3-1 二阶单回路PID控制方框图图3-1为双容水箱液位控制系统。

这也是一个单回路控制系统，它与实验四不同的是有两个水箱相串联，控制的目的是使下水箱的液位高度等于给定值所期望的高度，具有减少或消除来自系统内部或外部扰动的影响功能。

显然，这种反馈控制系统的性能完全取决于调节器的结构和参数的合理选择。

由于双容水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如单容液位控制系统。

对于阶跃输入（包括阶跃扰动），这种系统用比例（P）调节器去控制，系统有余差，且与比例度成正比，若用比例积分（PI）调节器去控制，不仅可实现无余差，而且只要调节器的参数K和Ti调节得合理，也能使系统具有良好的动态性能。

比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的控制作用，从而使系统既无余差存在，又使其动态性能得到进一步改善。

四、实验内容和步骤此实验以中水箱的液位为控制对象。

1、储水箱进水阀，主管路泵阀，副管路泵阀，关闭其他手阀，将储水箱灌满水。

打开上水箱进水阀，将上水箱通中水箱出水阀、中水箱出水阀打开至适当开度。

2、将中水箱的液位信号送至C3000过程控制器模拟量输入通道1，将模拟量输出通道12信号送电动调节阀，具体接线如下图所述：仪表回路的组态：点击menu——进入组态——控制回路——PID控制回路PID01的设置，给定方式设为：内给定；测量值PV设为：AI01，其余默认即可，量程0-100。

第一部分、项目一、项目分析从上世纪80年代至90年代中期，PLC得到了快速的发展，在这时期，PLC 在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

PID控制是迄今为止最通用的控制方法之一。

因为其可靠性高、算法简单、鲁棒性好，所以被广泛应用于过程控制中,尤其适用于可建立精确数学模型的确定性系统。

PID控制的效果完全取决于其四个参数,即采样周期ts 、比例系数 Kp、积分系数Ki 、微分系数Kd。

因而,PID参数的整定与优化一直是自动控制领域研究的重要课题。

PID在工业过程控制中的应用已有近百年的历史，在此期间虽然有许多控制算法问世,但由于PID算法以它自身的特点，再加上人们在长期使用中积累了丰富经验，使之在工业控制中得到广泛应用。

在PID算法中，针对P、I、D三个参数的整定和优化的问题成为关键问题。

自70年代以来，由于工业过程控制的需要，特别是微电子技术和计算机技术的迅猛发展以及自动控制理论和设计方法发展的推动下，国内外模拟量控制系统的发展迅速，并在智能化，自适应、参数整定等方面取得成果，在这方面，以日本、美国、德国、瑞典等国技术领先，都生产出了一批商品化的、性能优异的模拟量控制器及仪器仪表，并在各行各业广泛应用。

它们主要有以下特点：1）适应于大惯性、大滞后等复杂的模拟量控制体统的控制。

2）能适应于受控系统数学模型难以建立的模拟量控制系统的控制。

3）能适用于受控系统过程复杂、参数时变的模拟量控制系统的控制。

4）这些模拟量控制系统普遍采用自适应控制、自校正控制、模糊控制、人工智能等理论及计算机技术，运用先进的算法，适应范围广泛。

5）模拟量控制器普遍具有参数整定功能。

《工业自动化仪表与过程控制》实验指导书授课学时：8课时授课班级：芙蓉自动化0901、0902授课学期：2012年上学期授课教师：敖章洪工业自动化仪表与过程控制实验项目一览表实验参考书：GK-1型操作说明书.实验指导书实验一实验装置的基本操作与仪表调试实验学时：2学时实验类型：验证实验要求：必做一、实验目的1）、了解本实验装置的结构与组成。

2）、掌握液位、压力传感器的使用方法。

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) TKGK-1型过程控制实验装置：交流变频器GK-07-2直流调速器GK-06PID调节器GK-042)万用表三、实验装置的结构框图图1-1、液位、压力、流量控制系统的结构框图四、实验内容1、设备组装与检查：1）、将GK-07-2、GK-06、GK-04挂件由左至右依次挂于实验屏上。

并将挂件的三芯蓝插头插于相应的插座中。

2）、检查挂件的电源开关是否关闭。

3）、用万用表检查挂件的电源保险丝是否完好。

2、系统接线1）、直流部分：将一台GK04的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GK06的控制电压“输入”；GK06的“电枢电压”和“励磁电压”输出端分别接GK01的直流他励电动机的“电枢电压”和“励磁电压”输入端。

2）、交流部分：将另一台GK04的PID调节器的自动/手动切换开关拨到“手动”位置，并将其“输出”端接GK-07-2变频器的“2”与“5”接线端；将GK-07-2变频器的输出“A、B、C”接GK-01上三相异步电机的“A、B、C”输入端；将三相异步电机接成三角形，即“A”接“Z”、“B”接“X”、“C”接“Y”；GK-07-2 的“SD”接“STR”使电机正转打水，（若此时电机为反转则“SD”接“STF”）。

3、启动实验装置：1）、将实验装置电源插头接到~220V市电电源。

2）、打开电源空气开关与电源总钥匙开关。

3）、按下电源控制屏上的启动按钮，即可开启电源，交流电压表指示220V。

过程控制及仪表实验指导书过程控制系统及仪表实验指导书潘岩左利长沙理工大学电气与信息工程学院20XX年4月1目录第一章系统概述第二章实验装置介绍一、THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置二、THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台三、软件介绍四、实验要求及安全操作规程第三章实验内容实验一、单容自衡水箱液位特性测试实验实验二、双容水箱特性的测试实验实验三、单容液位定值控制系统实验2第一章系统概述THSA-1型过程综合自动化控制系统(Experiment Platform of Process Synthetic automation Control system)THJ-3型高级过程控制对象系统实验装置、THSA-1型综合自动化控制系统实验平台及上位监控PC机三部分组成。

如图1-1所示。

图1-1 THSA-1过程综合自动化控制系统实验平台该套实验装置紧密结合工业现场控制的实际情况，能够对流量、温度、液位、压力等变量实现系统参数辨识，并能够进行单回路控制、串级控制、前馈-反馈控制、滞后控制、比值控制、解耦控制等多种控制实验，是一套集成了自动化仪表技术、计算机技术、自动控制技术、通信技术及现场总线技术等的多功能实验设备。

THSA-1型过程综合自动化控制系统能够为在校学生和相关科研人员提供有力帮助。

学生通过学习，应对传感器特性及零点漂移有初步认识，同时能掌握自动化仪表、变频器、电动调节阀等仪器的规范操作，并能够整定控制系统中相关参数。

这套实验设备综合性强，所涉及的工业生产过程多，所有部件均来自工业现场，严格遵循相关国家标准，具有广泛的可扩展性和后续开发功能，有利于培养学生的独立操作、独立分析问题和解决问题的创新能力.整套实验装置的电源、控制屏均装有漏电保护装置，装置内各种仪表均有可靠的自保护功能，强电接线插头采用封闭式结构，强弱电连接采用不同结构接头，安全可靠。

3第二章实验装置介绍“THSA-1型过控综合自动化控制系统实验平台”是实验控制对象、实验控制台及上位监控PC机三部分组成。

- - -.过程控制与检测仪表课程设计指导书杜玉晓XX工业大学自动化学院二００六年十月实验项目名称：题目一单容水箱液位定值控制系统实验项目性质：综合性所属课程名称：《过程控制系统》、《组态软件技术》、《PLC与电器控技术》实验计划学时：1周一．实验目的使学生针对典型的工业控制对象，实现单容水箱液位的定值控制。

单容液位控制系统设计包括系统的设备选型、控制器设计（智能控制仪表/PLC）和监控界面设计，使学生初步掌握工业控制系统的设计和实现方法。

了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用，了解单容液位定值控制系统的结构与组成，掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。

二、预习与参考自动控制原理、过程控制系统、MCGS、西门子200、300PLC编程。

三．实验要求和设计指标按照实验要求，综合运用所学理论知识，通过查阅手册和文献资料，完成单容液位控制系统的综合与设计，培养学生独立分析问题和解决实际问题的能力。

掌握自动控制系统的综合与设计方法，熟悉控制器的结构、类型及其校正作用。

（1）根据选定的典型系统类型、选择合适的控制器型号；（2）确定控制系统控制算法以及实现方法；（3）智能控制仪表控制设定；或者西门子PLC程序设计；（4）M CGS监控界面。

四.实验（设计）仪器设备和材料清单实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、计算机一台、万用表一个；SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；SA-44挂件一个、CP5611专用网卡及网线、PC/PPI通讯电缆一根。

五．调试及结果测试根据题目指标，实验教师对每个指标进行现场验收。

六.考核形式实验完成后，交实验报告一份，包括计算与系统设计说明。

实验考核方法：随堂考核试验操作能力；评分标准：含各项目成绩、参考平时成绩和实验报告成绩，分为优、良、中、及格、不及格五级打分。

七.实验报告要求每位同学根据自己的实验数据和结果，根据给定的格式，独立完成实验报告。