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浅谈过程控制实验装置温度控制实验


发布时间:2024-09-29
一、实验目的
1.了解单回路温度定值控制系统的结构与组成。
2.研究不同控制器对温度系统的控制作用。
3. 掌握PID参数整定的方法。
二、实验设备
1.过程控制综合实验装置—PLC控制模块
2.计算机及MCGS组态软件—PLC200控制实验.MCG
3.实验专用线若干及网线一根。
三、实验原理
本实验采用PLC控制,将锅炉的水温控制在设定温度输入PLC,PLC根据PID运算,然后控制输出信号。通过调压模块,调整电加热器的功率,使得锅炉里水的温度控制在设定的温度。
锅炉内胆温度控制系统原理方块图如图所示。
锅炉温度控制系统原理图
锅炉温度控制系统原理图
四、实验步骤与内容
1.了解实验装置中的对象。
2.按要求接好实验导线和通讯线。
将PC与控制台右侧面的PLC通讯口“LAN”用网线连接。
在传感器信号输出区域,将温度信号TT用实验线连接到PLC控制模块的AI0信号输入端,正负一一对应。
   将PLC控制模块输出信号AO1连接到执行器控制信号输入区的加热器 控制信号端口,AO2连接到变频器控制信号端口,正负一一对应。
3.将手动阀门2V3打开,将手动阀门2V1、2V2、V5关闭。
4.先打开控制台左侧的总电源开关,按“Start”按钮启动设备,再打开PLC控制单元电源。
5.在PC上运行工程“PLC200控制实验”。
6.选择系统管理菜单中的用户登录,登录用户。
7.进入实验目录页面,选择 “锅炉内胆温度控制实验”。
8.在控制台面板上打开变频器电源开关,打开变频器启动开关,启动变频器。上位机界面设定阀门开度为100%。
9.观察锅炉水标,水位在水标的2/3以上,将手动关闭变频器启动开关。
10.在控制台面板上打开加热器开关。
11.调节器参数设置。
周期Ts=1   (参考值)
     设定值SV=30   (参考值)    
比例参数Kc=20   (参考值)
     积分参数Ti=150  (参考值)
     微分参数Td=0    (参考值)
12.选择自动控制。
13、待温度稳定于给定值后,通过以下方式加干扰:突增(或突减)设定值的大小,使其有一个正(或负)阶跃增量的变化。 扰动量为控制量的5%~15%,干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后,水箱的液位便离开原平衡状态,经过一段调节时间后,温度稳定至新的设定值,记录此时的温度设定值。
14.分别适量改变调节仪的P及I参数,用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。
15.分别用P、PD、PID三种控制规律,用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。
16.实验完成后,点击结束实验退出,关闭各个电源开关,拔出并整理实验线
五、实验报告要求                                  
1.画出锅炉内胆温度控制系统的结构框图。
2.用实验方法整定PI控制器的参数,写出整定过程。
3.比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。

SG-GC20 液位流量压力温度实验装置

 

 

 

液位流量压力温度实验装置是模仿现代工业生产过程中常见的物理量,诸如温度、压力、流量、液位等参数,对其进行测量、控制,分析过程参数变化特性,研究过程控制规律(如PID控制)的教学实验设备,液位流量压力温度实验装置选用智能化的工业用仪器仪表,接近工业实际,使用安全,运行稳定,维护简单,性价比优越。本装置集合多种控制方式,再现实际工业现场使用的控制手段,并提供用户更友好的二次开发接口。能满足本科院校电气工程及自动化、电子信息、机电类等相关业教学的需要。要求该过程控制实验装置是一套基于智能仪表、远程数据模块控制的实验设备,系统至少包括流量、温度、液位、压力等热工参数,可实现系统参数测定、单回路控制、串级控制等多种控制形式。
 
主要配置和详细指标
1. 智能电动调节阀
技术指标
型号:02型V口。
工作电压:220v交流,控制信号4-20ma。反馈信号4-20ma,位置进度±1%,有OLED大屏显示。
功率:待机功率5w,堵转功率30w。
系统最大误差,误差≤(定位精度+0.1%+0.1%)
特点:电动调节阀是新一代超小型电子式一体化直行程电动调节阀。
采用精小型电动执行器伺服放大器,经伺服放大器控制,使电机带动减速器运行而产生轴向推力,使阀芯移动,改变阀门的开度,达到对液位,流量等工艺参数的调节,从而实现自动控制的目的。
阀体为铸铁材质,阀芯为不锈钢材质,国标法兰安装,DC4~20mA电流信号控制,工称通径DN15。该调节阀为直行程气动控制调节阀,具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、耗气量少、可靠性高、操作方便等优点。
由控制器直接发送模拟信号控制阀门定位器,阀门定位器驱动执行机构动作,使用和校正都非常方便;使用和校正非常方便。
2. 磁力泵
技术指标
型号:MP-20R低噪音。
供电电压:二相交流220VAC。
功率20W。
扬程2米,流量20l/min.

3.扩散硅压力(液位)变送器
技术指标
型号:YC-800。
供电电压:24v,两线制4-20Ma输出。
功率:0.5w。
特点:螺纹接口M20*1.5 选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。输出信号:选4-20mADC(二线制);接头及外壳材料:不锈钢(1Cri18Ni9Ti)0-5kpa。一个一体式压力送器用来对水箱压力进行检测,其测量量程为0~5Kpa,精度为0.5级。接液件材质为JIS SCS14A 哈氏合金C-276 JIS SUS316,带不锈钢隔离膜片,NEPSI隔爆许可:dⅡCT6 环境温度为-40-60℃ 电气接口为1/2NPT,同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿。

4. 扩散硅压力(管道压力)变送器
技术指标
型号:YC-801。
供电电压:24v,两线制4-20Ma输出。
功率:0.5w。
特点:螺纹接口M14*1.5 选用美国NovaSensor原装进口的扩散硅隔离探头。输出信号:选4-20mADC(二线制);接头及外壳材料:不锈钢(1Cri18Ni9Ti)0-5kpa。一个一体式压力送器用来对水箱压力进行检测,其测量量程为0~5Kpa,精度为0.5级。接液件材质为JIS SCS14A 哈氏合金C-276 JIS SUS316,带不锈钢隔离膜片,NEPSI隔爆许可:dⅡCT6 环境温度为-40-60℃ 电气接口为1/2NPT,同时采用信号隔离技术,对传感器温度漂移跟随补偿。

5.温度传感器PT100加上变送器
技术指标
型号:PT100。
供电电压:24v,两线制4-20Ma输出。
功率:0.5w。
分度号:PT100.常温-100°。
特点:Pt100传感器精度高,热补偿性较好,用于做标准校验用热电阻。变送器部分供电DC24V,输出4-20mA DC通信功能,用于测量加热模块内部的温度,是工业现场中常用的一温度测量仪表。精度为0.5级
5. 涡轮流量计及流量变送器
技术指标
型号:FMCLWGY-10。
供电电压:24v,两线制4-20Ma输出。
功率:0.5w。
量程:流量范围:0.2~1.2m3/h。
特点:口径DN15,外螺纹M20*15连接。 进度0.5

6.控制器   国产PLC.224XP
 
附件及详细说明
附件详细说明
实验用淡蓝色透明有机玻璃水箱 1   2个圆型有机玻璃水箱,直径20cm, 实验水箱设计要求:水箱结构独特,由三个槽组成,分别为缓冲槽、工作槽和出水槽,进水时水管的水先流入缓冲槽,出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽,这样经过缓冲和线性化的处理,工作槽的液位较为稳定,便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器,可对水箱的压力和液位进行检测和变送。
储水箱 1   10MM厚的有机玻璃0.5mm*0.5mm*0.5mm,加上不锈钢盖子。内有独特的结构设计和不锈钢过滤网,拆洗方便,如果要清洗水箱内部的污垢可以把过滤网罩卸下来,以防杂物进入水泵和管道。水箱的上部和底部装须有注水不锈钢阀门和不锈钢排水阀门,方便实验用水的更换。
不锈钢支架  1 镜面不锈钢管30*30管子做成。700*600*600
阀门 7   整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成,其中储水箱底部装有出水阀,当水箱需要更换水时,把出水阀打开将水直接排出。
接触器 2 电磁阀安装在电动调节阀的旁路,电磁阀工作压力:最小压力为0kg/cm2,最大压力为10kg/cm2;工作温度:-5~60℃。工作电压交流220v。
配有24v直流稳压电源   朝阳电源
全部不锈钢管及配件,增加设备的使用寿命。 1   管道及阀门:整个系统管道由不锈钢管连接而成,所有的手动阀门均须采用优质球阀,避免管道系统生锈。
加热温控实验箱 1 由加热铝锭、加热电阻、Pt100、温度变送器组成,降温装置。
不锈钢储水箱 1 内有独特的结构设计和不锈钢过滤网,拆洗方便
储水箱自动进、排水装置  1 自动进排水减轻实验老师工作
 
 
系统配置清单
名称 型号 厂家 数量
智能电动调节阀 02型V口 江西凯强阀门 1
磁力泵 MP-20RV 新西山 1
扩散硅压力(液位)变送器 SG800 上海朔光科教设备有限公司 1
压力变送器 SG801 上海朔光科教设备有限公司 1
涡轮流量计及流量变送器 FMCLWGY-10 合肥福斯达 1
温度传感器 PT100 上海朔光科教设备有限公司 1
调压模块 DTY-220D10G 杭州西子 1
实验用淡蓝色透明有机玻璃水箱 SG-001 上海朔光科教设备有限公司 1
有机玻璃储水箱 SG-002 上海朔光科教设备有限公司 1
不锈钢支架  SG-002 上海朔光科教设备有限公司 1
配有24v直流稳压电源  MD50-24  鸿海电源 1
全部不锈钢管及配件,增加设备的使用寿命。     1
加热温控实验箱 SG-003 上海朔光科教设备有限公司 1
 
装置技术条件
1)输入电源:二相三线AC220V±10% 50Hz;
2)工作环境:温度-10℃- +40℃,相对湿度<85%(25℃)  海拔<4000m;
3)装机容量:<0.5kVA;
4)外形尺寸:700mm×650mm×500mm;偏差为5%以内。
 
实验内容
过程控制调节装置特性实验
1. 水箱单容特性实验
2. 温度特性实验
3. 电动阀流量特性实验
4. 压力特性实验
过程控制系统实验-单回路控制系统实验
1、单容液位控制实验
2、流量控制实验
3、温度控制实验
4、压力控制实验
过程控制系统实验-串级控制系统实验
1、上水箱液位与电动阀支路流量串级控制实验
2、上下水箱串级控制实验


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