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过程控制实验报告

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生产实习（仿真实习）是自动化专业的一门技术实践课，是一门理论与实践密切结合的课程。

本大纲依据自动化专业教学计划拟定。

本实习教学的实质是使学生掌握自动化技术专业人员所必须的生产知识和仿真方法，巩固与加深对理论知识的理解，培养与提高实践操作的技能。

通过学生接触实际，了解工厂，热爱自己的专业，热爱未来工作，扩大视野，并为后续课程学习提供感性认识的重要手段。

1生产实习目的 (1)2生产实习内容 (2)任务一：单容水箱液位PID控制 (2)1.1实习目的 (2)1.2实习设备 (2)1.3实习内容 (2)1.4实习内容和步骤 (3)1.5实验模型 (5)任务二上水箱中水箱液位串级控制 (8)2.1实习目的 (8)2.2实习设备 (8)2.3实习原理 (8)2.4实习内容和步骤 (8)2.5 实习结果及分析 (10)任务三精馏塔常压和真空精馏流程 (13)3.1实习目的 (13)3.2实习设备 (13)3.3实习内容 (13)任务四：煤矿电机厂实习 (18)4.1抚顺煤矿电机厂简介 (18)4.2公司产品展示 (20)4.3电机的的原理及组成........................................... 错误！未定义书签。

4.4 实习结果及分析 (22)3生产实习总结 (23)参考文献 (25)1生产实习目的本次实习以生产实习为主，生产实习是学习自动化专业的一项重要的实践性教学环节，旨在开拓我们的视野，增强专业意识，巩固和理解专业课程。

通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理论联系实际，扩大知识面;同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作的能力、初步了化工工艺的基本方法和技能。

实习方式主要是先由指导老师组织同学们在实训中心分组进行过程设备控制的仿真研究，请参观的企业技术管理和管理人员介绍企业装备和产品的相关内容，然后同学们下生产车间参观，向企业的现场技术生产工作人员学习请教相关知识，最后通过讨论、发言交流实习体会方式，加深和巩固实习和专题讲座内容。

在实习的过程中，通过对工厂的了解，与工人、技术人员交谈，得以对所学专业在国民经济中所占的地位与作用的认识有所加深，培养事业心，使命感和务实精神，为适应从学生到工作者做准备。

同时通过仿真实习，使我们在生产设备的模拟设计和仿真分析中得到一次综合能力的训练和培养。

在整个实习过程中，充分发挥学生学习的主动性、积极性，在生产现场细心观察，虚心请教，积极思考，多方了解，大胆提出自己的想法，在有限的实习时间里使各方面的能力都得到锻炼。

这些实际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础2生产实习内容任务一：单容水箱液位PID控制1.1实习目的1、掌握水箱液位传感器的校准方法。

2、熟悉水箱液位单回路反馈控制系统的组成和工作原理。

3、分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。

4、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。

1.2实习设备AE2000A型过程控制实验装置、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、实验连接线。

1.3实习内容图1.1 单回路水箱液位控制系统图1.1为单回路水箱液位控制系统。

根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用工业智能仪表控制。

一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。

比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，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的作对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图1.2中的曲线①、②、③所示。

图1.2 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线1.4实习内容和步骤1、设备的检查和连接（1）关闭排水阀门，检查AE2000A型过程控制对象的储水箱水位是否达到总高度的50％以上，如不够，灌水。

（2）打开以循环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）打开上水箱泄水阀，开至适当的开度。

检查电源开关是否关闭。

2、系统连线系统连线如图1.3所示。

I/O信号接线端子图1.3 单容水箱液位PID参数整定控制接线图（1）将I/O信号接口板上的上水箱液位的钮子开关打到1～5V(250Ω)位置。

将上水箱液位+（正极）接到一号智能调节仪的1端（即RSV的正极），将上水箱液位－（负极）接到智能调节仪的2端（即RSV的负极）。

（2）将智能调节仪的4~20mA输出端的7端（即正极）接至调节阀的4~20mA 输入端的+端（即正极），将智能调节仪的4~20mA输出端的5端（即负极）接至调节阀的4~20mA输入端的－（即负极）。

（3）智能调节仪的220V的电源开关打在关的位置。

（4）电源控制板上的电源空气开关、单相泵电源开关打在关的位置。

3、启动实验装置（1）将实验装置电源插头接到220V的单相交流电源。

（2）打开电源带漏电保护空气开关。

打开电源总开关。

开启24VDC电源开关，调整好仪表各项参数（仪表初始状态为手动且为0）和液位传感器的零位。

（3）启动智能仪表，设置好仪表参数。

4、比例调节控制（1）启动计算机MCGS组态软件，进入系统选择相应实验，如图1.4所示：图1.4 实验软件界面（2）打开调节阀和单相电源泵开关，开始实验。

（3）设定给定值，调整比例度（P）。

（4）待系统稳定后，对系统加扰动信号（在纯比例的基础上加扰动，一般可通过改变设定值实现）。

记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。

（5）减小比例系数重复步骤4，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。

（6）增大比例系数重复步骤4，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。

（7）选择合适的比例系数(K)，可以得到较满意的过渡过程曲线。

改变设定值（如设定值由50％变为60％），同样可以得到一条过渡过程曲线。

P=(1/K)x100%。

注意：每当做完一次试验后，必须待系统稳定后再做另一次试验。

5、比例积分调节器（PI）控制（1）在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即在界面上设置积分时间（Ti）不为0，观察被控制量是否能回到设定值，以验证PI控制下，系统对阶跃扰动无余差存在。

（2）固定比例系数值（中等大小），改变PI调节器的积分时间常数Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量σp。

（3）固定积分时间于某一中间值，然后改变比例系数的大小，观察加扰动后被调量输出的动态波形，据此列表记录不同值Ti下的超调量σp。

（4）选择合适的K和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线。

此曲线可通过改变设定值（如设定值变化20%）来获得。

6、比例积分微分调节（PID）控制（1）在PI调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即把软件界面上设置微分时间（Td）参数，然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线，并与PI控制下的曲线相比较，由此可看到微分时间（Td）对系统性能的影响。

（2）选择合适的K、Ti和Td，使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值突变20%来实现）。

（3）在历史曲线中选择一条较满意的过渡过程曲线进行记录。

1.5实验模型水箱实物图及接线图，如图1.5所示;图1.5.1图1.5.2 1.6实验结果与分析实验结果如图1.6所示;图1.6.1图1.6.2图1.6.3实验结果数据实验结果分析当K越来越大时，比例度越大，余差越小，此时，我们应该消除余差，加强积分作用。

任务二上水箱中水箱液位串级控制2.1实习目的1、掌握上水箱中水箱液位串级控制系统的组成和工作原理。

2、掌握上水箱中水箱液位串级控制系统的投运与参数整定方法。

3、研究阶跃扰动分别作用在副对象和主对象时对系统主被控量的影响。

2.2实习设备AE2000A型过程控制实验装置：上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根，万用表一只。

2.3实习原理上水箱液位作为副调节器调节对象，中水箱液位做为主调节器调节对象，串级控制系统如图2.1所示：图2.1上水箱下水箱液位串级控制系统2.4实习内容和步骤1、设备的连接和检查（1）打开以循环泵、调节阀、涡轮流量计组成的动力支路至上水箱的出水阀门，关闭动力支路上通往其他对象的切换阀门。

（2）打开上水箱和中水箱的出水阀至适当开度。

（3）检查电源开关是否关闭。

2、系统连线系统连线如图2.2所示：（1）电源控制板上电源、单相泵电源开关打在关的位置。

（2）智能调节仪的220V电源开关打在关的位置。

（3）如图9-2所示：将I/O信号接口板上的中水箱液位的钮子开关打到1~5v(250Ω)位置，上水箱液位的钮子开关打到0.2~1V(50Ω)位置。

（4）将中水箱液位+（正极）接到任意一个智能调节仪的1端（即RSV的+极），中水箱液位-（负端）接到智能调节仪的2端（即RSV的-极）。

智能仪表的地址设为1，软件定义调节仪地址为1的调节器为主调节器，调节仪地址为2的调节器为副调节器。

（5）将主调节仪的4~20mA输出接至I/O信号面板的转换电阻上转换成1~5V 电压信号，再将此转换信号接至另一调节仪（副调节器）的1端和2端作为外部给定，上水箱液位信号转换为0.2~1V的信号后接入副调节器的3、2两端。

调节器输出的4~20mA接调节阀的4~20mA控制信号两端。

I/O信号接口图2.2系统接线图3、启动实验装置：（1）将实验装置电源插头接到220V的单相交流电源。

（2）打开电源漏电保护空气开关。

（3）启动计算机MCGS组态软件，进入实验系统相应的实验如图2.3所示：图2.3实验软件界面（5）设定主控参数和副控参数。

主调节器的参数与单回路闭环控制设定方法一样，对副调节器参数主要的区别在于参数Sn应设为32，CF应设为8。

（6）待系统稳定后，在上水箱给一个阶跃信号，观察软件的实时曲线变化，并记录。

（7）系统稳定后，在副回路上加阶跃干扰信号，观察主回路和副回路上的实时曲线的变化。

记录并保存曲线。

注意：实验线路接好后，必须经指导老师检查认可后方可接通电源。

2.5 实习结果及分析实验结果如图2.4所示;图2.4.1图2.4.2图 2.4.3由上图2.4我们能看出当调节仪1：P=20，I=60，D=0，CF=0，ADDR=1，Sn=33, CTRL=1,SV=8CM 调节仪2：P=50，I=20， D=0，CF=8，ADDR=2, Sn=32, CTRL=1 上水箱阀门开度80-90%，中水箱阀门开度50%；主控参数调整，设定值SV=9.0，比例系数P=3.7，积分时间I=42.0，微分时间D=10.0，由上图可以看出，中水箱液位在调节仪的调节下终将趋于稳定，测量值PV=9.0，达到最佳的稳定状态。

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北京科技大学过程控制实验报告

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实验报告课程名称：过程控制系统实验项目名称：被控对象特性测试实验日期与时间： 2022.07 指导教师：班级：姓名：学号：成绩：一、实验目的要求1．了解控制对象特性的基本形式。

2．掌握实验测试对象特性的方法，并求取对象特性参数二、实验内容本节实验内容主要完成测试对象特性，包含以下两部分内容：1．被控对象特性的实验测定本实验采用飞升曲线法（阶跃向应曲线法）测取对象的动特性。

飞升曲线是指输入为阶跃信号时的输出量变化的曲线。

实验时，系统处于开环状态，被控对象在某一状态下稳定一段时间后，输入一阶跃信号，使被控对象达到另一个稳定状态，得到被控对象的飞升曲线。

在实验时应注意以下的一些问题：1）测试前系统应处于正常工作状态，也就是说系统应该是平衡的。

采取一切措施防止其他干扰的发生，否则将影响实验结果。

2）在测试工作中要特别注意工作点与阶跃幅度的选取。

作为测试对象特性的工作点，应该选择正常工作状态，也就是在额定负荷及正常的其他干扰下，因为整个控制过程将在此工作点附近进行。

阶跃作用的取值范围为其额定值的 5－10%。

如果取值太小，由于测量误差及其它干扰的影响，会使实验结果不够准确。

如果取值过大，则非线性影响将扭曲实验结果。

不能获得应有的反应曲线，同时还将使生产长期处于不正常的工作状态，特别是有进入危险区域的可能性，这是生产所不能允许的。

3）实验时，必须特别注意的是，应准确地记录加入阶跃作用的计时起点，注意被调量离开起始点时的情况，以便计算对象滞后的大小，这对以后整定控制器参数具有重要的意义。

4）每次实验应在相同的条件下进行两次以上，如果能够重合才算合格。

为了校验线性，宜作正负两种阶跃进行比较。

也可作不同阶跃量的实验。

2．飞升曲线数据处理在飞升曲线测得以后，可以用多种方法来计算出所测对象的微分方程式，数据处理方法有面积法、图解法、近似法等。

面积法较复杂，计算工作量较大。

近似法误差较大，图解法较方便，误差比近似法小。

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实验一 基于Matlab/Simulink 的控制系统仿真研究一、实验目的1）学习使用Matlab 命令软件对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法。

2）学习使用Simulink 工具箱对控制系统进行时域特性仿真研究的基本方法。

3）加深对各典型环节的理解。

4）研究二阶系统的特征参数，阻尼比ξ和自然频率n ω对系统动态性能的影响。

二、实验原理1. 基于Matlab 的时域特性分析 已知系统的闭环传递函数26543222050()1584223309240100s s G s s s s s s s ++=++++++ 试求系统的单位脉冲、单位阶跃、单位速度、单位加速度响应。

% 输入系统传递函数模型 num=[2 20 50];den=[1 15 84 223 309 240 100];t=0:0.1:20; % 生成时间向量 % 求系统的单位脉冲响应subplot(2, 2, 1); % 设定子图形显示位置 impulse(num, den, t); % 求单位脉冲响应 ylabel('y(t)'); % 显示纵轴名称 title('单位脉冲响应'); % 显示图形名称 % 求系统的单位阶跃响应subplot(2, 2, 2); % 设定子图形显示位置 step(num, den, t); % 求单位阶跃响应 ylabel('y(t)'); % 显示纵轴名称 title('单位阶跃响应'); % 显示图形名称 % 求系统的单位速度响应subplot(2, 2, 3); % 设定子图形显示位置u1=t; % 单位速度输入信号 plot(t, u1); % 绘制单位速度输入信号hold on; % 图形保持，在同图中绘制响应曲线 lsim(num, den, u1, t); % 求单位速度响应 ylabel('x(t), y(t)'); % 显示纵轴名称text(10, 12, 't'); % 显示单位速度函数表达式 title('单位速度响应'); % 显示图形名称 % 求系统的单位加速度响应subplot(2, 2, 4); % 设定子图形显示位置u2=t.*t/2; % 单位加速度输入信号 plot(t, u2); % 绘制单位加速度输入信号hold on; % 图形保持，在同图中绘制响应曲线 lsim(num, den, u2, t); % 求单位加速度响应 ylabel('x(t), y(t)'); % 显示纵轴名称text(11, 100, '1/2*t^2'); % 显示单位加速度函数表达式 title('单位加速度响应'); % 显示图形名称2. 基于Simulink 的时域特性分析按图建立系统的Simulink 模型，对不同的输入信号进行仿真，改变传递函数12325()()s (4)G s G s s s ==+，，观察仿真结果。

过程控制实验报告

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东南大学自动化学院实验报告课程名称：过程控制实验实验名称：水箱液位控制系统院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室：实验组别：同组人员：实验时间：评定成绩：审阅教师：目录一、系统概论 (3)二、对象的认识 (4)三、执行机构 (14)四、单回路调节系统 (15)五、串级调节系统Ⅰ (17)六、串级调节系统Ⅱ (18)七、前馈控制 (20)八、软件平台的开发 (21)一、系统概论1.1实验设备1.1.1 组成器件图1.1 实验设备正面图图1.2 实验设备背面图本实验设备包含水箱、加热器、变频器、泵、电动阀、电磁阀、进水阀、出水阀、增压器、流量计、压力传感器、温度传感器、操作面板等。

1.1.2 铭牌·加热控制器：功率1500w，电源220V（单相输入）·泵：Q40-150L/min，H2.5-7m，Hmax2.5m，380V，VL450V，IP44，50Hz，2550rpm，1.1kw，HP1.5，In2.8A，ICL B·全自动微型家用增压器：型号15WZ-10，单相电容运转马达最高扬程10m，最大流量20L/min，级数2，转速2800rmp，电压220V，电流0.36A，频率50Hz，电容 3.5μF，功率80w，绝缘等级E·LWY-C型涡轮流量计：口径4-200mm，介质温度-20—+100℃，环境温度-20—+45℃，供电电源+24V，标准信号输出4-20mA，负载0-750Ω，精确度±0.5%Fs ±1.0%Fs，外壳防护等级 IP65 ·压力传感器YMC303P-1-A-3RANGE 0-6kPa，OUT 4-20mADC，SUPPLY 24VDC，IP67，RED SUP+，BLUE OUT+/V- ·SBWZ温度传感器 PT100量程0-100℃，精度0.5%Fs，输出4-20mADC，电源24VDC·智能电动调节阀型号2DYP-16P压力 1.6MPa，输入信号4-20mA，口径2.5mm，电源220V，反馈信号4-20mA，阀门控制精度0.1%-8%可调·电磁阀MODEL UW-15，VOLTS 220V，ORIFICE 15，CYCLES 60Hz，PIPESIZE 1/211，OFERATING PRESSURE MINI 0kg/c m2—MAX 8kg/cm2·交流变频器功率1500w，电源220V（单相输入）380V（三相输入）1.2电气接线图见最后一页1.3操作面板图控制面板中有4个P909仪表，以及执行机构和变送器的接口。

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过程控制实验报告过程控制实验报告引言：过程控制是一种重要的工程控制方法，广泛应用于工业生产、环境保护、交通运输等各个领域。

本实验旨在通过对过程控制的实际操作，理解和掌握过程控制的基本原理和方法。

一、实验目的本实验的主要目的是通过搭建一个简单的过程控制系统，了解过程控制的基本概念和原理，并通过实际操作掌握过程控制的方法和技巧。

二、实验装置和原理实验所用的装置是一个温度控制系统，由温度传感器、控制器和执行器组成。

温度传感器负责测量温度，控制器根据测量值与设定值的差异来控制执行器的动作，从而实现温度的控制。

三、实验步骤1. 将温度传感器安装在被控温度区域，并连接到控制器上。

2. 设置控制器的参数，包括设定值、比例系数、积分时间和微分时间等。

3. 打开控制器，开始实验。

观察温度的变化过程，并记录实验数据。

4. 根据实验数据分析控制效果，并对控制器的参数进行调整，以达到更好的控制效果。

5. 重复步骤3和4，直到达到满意的控制效果。

四、实验结果与分析在实验过程中，我们观察到温度的变化过程，并记录了实验数据。

通过对实验数据的分析，我们可以评估控制效果的好坏，并对控制器的参数进行调整。

五、实验总结与体会通过本次实验，我们深入了解了过程控制的基本原理和方法。

实践操作使我们更加熟悉了过程控制的过程和技巧。

同时，我们也体会到了过程控制在工程实践中的重要性和应用价值。

六、实验改进与展望本次实验中，我们采用了简单的温度控制系统进行实验。

未来可以进一步扩展实验内容，涉及到其他参数的控制，如压力、流量等，以更全面地了解过程控制的应用。

结语：过程控制是一门重要的工程学科，对于提高生产效率、保护环境、提升产品质量等方面具有重要意义。

通过本次实验，我们对过程控制的原理和方法有了更深入的理解，为今后的工程实践打下了坚实的基础。

希望通过不断学习和实践，我们能够在工程领域中运用过程控制的知识，为社会发展做出更大的贡献。