自控原理實驗(平臺課).doc

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1、-實驗一控制系統(tǒng)的初步認(rèn)識過程控制CS4000系統(tǒng)介紹過程控制是針對工業(yè)生產(chǎn)過程中液位、流量、溫度、壓力等參數(shù)的控制。一、CS4000系統(tǒng)組成1、雙管路流量系統(tǒng)系統(tǒng)包括兩個獨立的水路動力系統(tǒng)，一路由水泵、電動調(diào)節(jié)閥、電磁流量計組成（主管路），由電動調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)流量，電磁流量計檢測流量；另一路由變頻器、水泵、渦輪流量計組成（副管路），由變頻器調(diào)節(jié)流量，渦輪流量計檢測流量。如右圖：雙管路流量系統(tǒng)可以完成多種方式下的流量控制實驗：a.單回路流量控制實驗b.流量比值控制實驗2、四容水箱液位系統(tǒng)系統(tǒng)提供一組有機(jī)玻璃四容水箱，每個水箱裝有液位變送器；通過閥門切換，任何兩

2、組動力的水流可以到達(dá)任何一個水箱。因此系統(tǒng)可以完成多種方式下的液位、流量及其組合實驗。如右圖：3、熱水箱-純滯后水箱溫度系統(tǒng)系統(tǒng)提供了一個加熱水箱和一個溫度純滯后水箱，加熱水箱及純滯后水箱不同時間常數(shù)位置裝有Pt100熱電阻檢測溫度，由可控硅控制電加熱管提供可調(diào)熱源，系統(tǒng)可以完成多種溫度實驗二、執(zhí)行機(jī)構(gòu)1、可控硅移相調(diào)壓裝置通過4-20mA電流控制信號控制單相220V交流電源在0-220V之間實現(xiàn)連續(xù)變化，從而調(diào)節(jié)電加熱管的功率。2、調(diào)節(jié)閥l電動調(diào)節(jié)閥.---電動調(diào)節(jié)閥通過改變管路的流通面積來改變控制通過的流量，由電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分組成。調(diào)節(jié)閥部分

3、主要由閥桿、閥體、閥芯、及閥座等部件組成。當(dāng)閥芯在閥體內(nèi)上下移動時，可改變閥芯閥座間的流通面積。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般采用隨動系統(tǒng)的方案組成，如上圖所示。從調(diào)節(jié)器來的信號通過伺服放大器驅(qū)動電動機(jī)，經(jīng)減速器帶動調(diào)節(jié)閥，同時經(jīng)位置發(fā)生器將閥桿行程反饋給伺服放大器，組成位置隨動系統(tǒng)。依靠位置負(fù)反饋，保證輸入信號準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為閥桿的行程。為了簡單，電動執(zhí)行器中常使用兩位式放大器和交流鼠籠式電機(jī)組成交流繼電器式隨動系統(tǒng)。執(zhí)行器中的電機(jī)常處于頻繁的啟動制動過程中，在調(diào)節(jié)器輸出過載或其他原因使閥卡住時，電機(jī)還可能長期處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)。為了保證電機(jī)在這種情況下不至因過熱而燒毀，電動執(zhí)

4、行器都使用專門的異步電機(jī)，以增大轉(zhuǎn)子電阻的辦法，減小啟動電流，增加啟動力矩，使電機(jī)在長期堵轉(zhuǎn)時溫升也不超出允許范圍。這樣做雖使電機(jī)效率降低，但大大提高了執(zhí)行器的工作可靠性。一、檢測機(jī)構(gòu)1、擴(kuò)散硅式壓力傳感器2、渦輪流量計3、電磁流量計4、Pt100熱電阻溫度傳感器二、控制系統(tǒng)1、智能調(diào)節(jié)儀控制系統(tǒng)智能調(diào)節(jié)儀型號為上海萬迅儀表有限公司AI818A，系統(tǒng)中有兩塊AI818A，以便可以實現(xiàn)串級等復(fù)雜控制。AI818A與電腦通過串口通訊。上位機(jī)軟件采用MCGS。AI818A與MCGS的使用參照相關(guān)手冊。2、DDC計算機(jī)直接控制系統(tǒng)采用集智達(dá)R-8000系列Remo

5、DAQ-R-8017模擬量輸入模塊,RemoDAQ-R-8024模擬量輸出模塊。與電腦串口通訊。上位機(jī)DDC實驗軟件是廠家面向過程控制實驗特點，結(jié)合本過程控制實驗對象，開發(fā)的一套DDC實驗軟件。運(yùn)行電腦桌面的“中控教儀過程控制實驗軟件”圖標(biāo)即可打開實驗軟件。實驗內(nèi)容參照相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書。3、PLC可編程控制器控制系統(tǒng)采用西門子s7-300PLC，電腦上安裝了一塊CP5621西門子通訊卡（PCI-E插槽），通訊線將卡接口連到PLC的cpu的MPI端口，實現(xiàn)通訊。PLC中運(yùn)行的程序采用西門子STEP7設(shè)計并下載到PLC中、上位機(jī)程序采用西門子Wincc設(shè)計，存

6、放在電腦C盤基礎(chǔ)性/總線型目錄的PLC子目錄下，運(yùn)行電腦桌面的WINCC圖標(biāo)可打開該實驗軟件，再參照相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書完成實驗。4、C3000過程控制器C3000是國產(chǎn)的一種采用32位微處理器和5.6英寸TFT彩色液晶顯示屏的可編程多回路控制器。C3000過程控制器主要有控制、記錄、分析等功能?？赏ㄟ^串口、以太網(wǎng)和CF卡實現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換。本裝置中采用串口與上位機(jī)通訊。C3000內(nèi)部有3個程序控制模塊、4個單回路PID控制模塊、6個ON/OFF控制模塊，可實現(xiàn)串級、分程、三沖量、比值控制及用戶定制等多種復(fù)雜的控制方案。.---倒立擺系統(tǒng)一、基本原理介紹倒

7、立擺系統(tǒng)是一個非線性復(fù)雜的自然不穩(wěn)定系統(tǒng),是進(jìn)行控制理論教學(xué)及開展各種控制實驗的理想實驗平臺。許多抽象的控制概念，如控制系統(tǒng)的非線性問題、穩(wěn)定性問題、魯棒性問題、可控性問題、鎮(zhèn)定問題、隨動問題、跟蹤問題、以及系統(tǒng)收斂速度和系統(tǒng)抗干擾能力等，都可以通過倒立擺系統(tǒng)直觀的表現(xiàn)出來。除教學(xué)用途外，倒立擺系統(tǒng)的高階次、不穩(wěn)定、多變量、非線性和強(qiáng)耦合等特性使得許多現(xiàn)代控制理論的研究人員一直將它視為研究對象。他們不斷從研究倒立擺控制方法中發(fā)掘出新的控制方法，并將其應(yīng)用于軍工、航天科技和機(jī)器人學(xué)等各種高新科技領(lǐng)域。倒立擺系統(tǒng)按擺桿數(shù)量的不同，可以分成一級、二級、三級倒立擺

8、等，多級擺的擺桿之間屬于自由連接（即無電機(jī)或其它驅(qū)動設(shè)備），控制系