1、熱工測量技術及儀表實驗指導書曾志偉 劉暉2012年3月實驗須知1 實驗前需仔細閱讀實驗指導書和實驗接線及參考參數手冊。2 實驗時應學生應按照實驗接線手冊接線，接線后需經專業老師確認正確后方可通電。3 學生自行設計的實驗，須經專業老師認同后才能進行。注意事項1 進入實驗室首先仔細閱讀設備操作規程，實驗時必須嚴格按操作規程操作。2 實驗前，請保證實驗設備水路走向正確和開關電源接地端已經可靠接地！3 接線時，強電必須接強電，弱電必須接弱電，否則將導致設備塤壞；要注意接口端子的對應，如：LL，NN，+，-等。4 本指導書所提供的實驗參考參數是所做實驗時必須更改的儀表部分參數，其他參數以儀表的出廠設置為

2、準。5 本指導書接線手冊內強電圖形部分中，無論用了幾個儀表，一概用一個儀表表示。實驗過程的基本程序1 明確實驗任務；2 提出實驗方案；3 畫實驗接線圖；4 進行實驗操作，做好觀測和記錄；5 整理實驗數據，得出結論，撰寫實驗報告。 目 錄實驗1 水箱液位檢測與定值控制實驗2 管道流量檢測與定值控制實驗3 鍋爐內膽水溫檢測實驗4 鍋爐內膽水溫檢測與定值控制 實驗1 水箱液位檢測及定值控制一、實驗目的了解單閉環液位控制系統的結構與組成。掌握單閉環液位控制系統調節器參數的整定。研究調節器相關參數的變化對系統動態性能的影響。二、實驗設備1THJ-2型高級過程控制系統裝置2計算機、上位機MCGS組態軟件、

3、RS232-485轉換器1只、串口線1根3萬用表 1只三、實驗原理本實驗系統的被控對象為上水箱，其液位高度作為系統的被控制量。系統的給定信號為一定值，它要求被控制量上水箱的液位在穩態時等于給定值。由圖3-7 上水箱液位定值控制結構圖反饋控制的原理可知，應把上水箱的液位經傳感器檢測后的信號作為反饋信號。圖3-7為本實驗系統的結構圖，圖3-8為控制系統的方框圖。為了實現系統在階躍給定和階躍擾動作用下無靜差，系統的調節器應為PI或PID。圖3-8 上水箱液位定值控制方框圖四、實驗內容與步驟1、按接線手冊連接好實驗線路。2、打開閥F1-1、F1-2、F1-6，關閉其它與本實驗無關的閥。3、接通總電源和

4、相關的儀表電源，打開24伏電源（傳感器供電）和LT1信號開關。4、設定儀表參數Sn=33；diH=50； dil=05、接通電動調節閥電源，手動操作儀表的輸出，使電動調節閥開度至適當值。6、打開閥F1-9將水箱余水放干，調節好儀表零位；關閉閥F1-9，啟動磁力驅動泵，將水箱加水至液位刻度10，調節儀表滿刻度。7、啟動“MCGS運行環境”軟件，打開“實驗三”，按參考參數的經驗值設定P、I、D參數及儀表的各種參數。5設置好系統的給定值后，用手動操作調節器的輸出，使電動調節閥給上水箱打水，待其液位達到給定量所要求的值，且基本穩定不變時，把調節器切換為自動，使系統投入自動運行狀態。6啟動計算機，運行M

5、CGS組態軟件軟件，并進行下列實驗：1）當系統穩定運行后，突加階躍擾動（將給定量增加5%15%），觀察并記錄系統的輸出響應曲線。2）待系統進入穩態后，適量改變閥F1-6的開度，以作為系統的擾動，觀察并記錄在階躍擾動作用下液位的變化過程。7適量改變PI的參數，用計算機記錄不同參數時系統的響應曲線。五、實驗報告1用實驗方法確定調節器的相關參數。2用屏幕截圖，記錄系統結構圖。3用屏幕截圖，記錄不同干擾情況下系統調節曲線圖。4. 實驗情況說明。實驗2 管道流量檢測與定值控制一、實驗目的1、了解單閉環流量定值控制系統的組成。2、應用階躍響應曲線法整定調節器的參數。3、研究調節器中相關參數的變化對系統性能

6、的影響。二、實驗設備1、THJ-2型高級過程控制系統實驗裝置2、計算機、上位機MCGS組態軟件、RS232-485轉換器1只、串口線1根3、萬用表 1只三、實驗原理圖一 單閉環流量控制系統的結構圖系統的被控對象為管道，流經管道中的液體流量Q作為被控制量。基于系統的控制任務是維持被控制量恒定不變，即在穩態時，它總等于給定值。因此需把流量Q經檢測變送后的信號作為系統的反饋量，并采用PI調節器。圖二 單閉環流量控制系統的方框圖四、實驗內容與步驟1、按接線手冊完成實驗系統的接線。2、打開閥F1-1、F1-2、F1-8，關閉其它與本實驗無關的閥。3、接通總電源和相關儀表的電源，打開24伏電源（傳感器供電

7、）和FT1信號開關。4、啟動“MCGS運行環境”軟件，打開“實驗九”，按參考參數的經驗值設定P、I、D參數及儀表的各種參數。5、設置流量的給定值20后，啟動磁力驅動泵，手動操作調節器的輸出，通過電動調節閥支路給下水箱打水。等流量Q趨于給定值且不變后，把調節器由手動切換為自動，使系統進入自動運行狀態。6、運行MCGS組態軟件，并進行如下的實驗：當系統穩定運行后，突加階躍擾動（可將設定值依次設為20、30、40、50），觀察并記錄系統的輸出響應曲線。反復多次調節P、I參數，使系統具有較滿意的動態性能指標。用計算機記錄此時系統的動態響應曲線。五、實驗報告1用實驗方法確定調節器的相關參數。2用屏幕截圖

8、，記錄系統結構圖。3用屏幕截圖，記錄不同干擾情況下系統調節曲線圖。4. 實驗情況說明。實驗3 鍋爐內膽水溫檢測一、實驗目的1. 掌握鍋爐內膽水溫的檢測方法。2、驗證溫度測量的線性關系。二、實驗設備1. THJ-2型高級過程控制系統實驗裝置2. 萬用電表一只三、實驗內容與步驟1、按如下接線方式連接好實驗線路。強電：三相電源輸出u、v、w 接到三相調壓模塊的輸入u、v、w調壓模塊輸出u0、v0、w0接到三相電加熱管輸入u0、v0、w0單相的L、N端接到智能調節儀電源的L、N端弱電：溫度傳感器TT1的1a、1b、1c端對應接到智能調節儀的2、3、4輸入端；調節儀輸出7、5端對應接到三相調壓模塊控制輸

9、入+、-端注意：完成接線后需經專業老師確認正確后方可通電。2、檢查鍋爐內膽水位是否超過紅色警戒線。3、接通總電源和相關的儀表電源，打開24伏電源（傳感器供電）和FT1信號開關。4、設定儀表參數Sn=21；diH=100； dil=05、接通加熱管電源，手動操作儀表的輸出，使用加熱管給鍋爐內膽加熱。6、手動操作儀表的輸出，設定輸出值依次為0、20、40、60，并分別記錄下儀表實際測得的溫度值。7、把由實驗測量所得的結果填入下表。 儀表輸出值測量值Q加熱管加熱程度值0204060正向測量負向測量平均值8、繪出儀表測量值與輸出值之間的對應曲線，驗證其線性關系。 實驗4 鍋爐內膽水溫檢測與定值控制一、

10、實驗目的1、了解單回路溫度控制系統的組成與工作原理。2、研究P、PI、PD和PID四種調節器分別對溫度系統的控制作用。3、了解PID參數自整定的方法及參數整定在整個系統中的重要性。二、實驗設備1、THJ-2型高級過程控制系統實驗裝置2、計算機、上位機MCGS組態軟件、RS232-485轉換器1只、串口線1根3、萬用表 1只三、實驗原理圖一 鍋爐內膽靜態水溫控制系統的結構示意圖模擬鍋爐的內膽主要是模擬工業生產過程中的實際鍋爐的加熱容器，其控制任務就是在電加熱過程中保持鍋爐內膽的水溫不變。被控的參數為鍋爐內膽水溫，即要求鍋爐內膽水溫等于給定值。實驗前先通過電動調節閥支路給鍋爐內膽打水，當水位上升至

11、適當高度后關閉鍋爐內膽的進水閥門F1-13，開始加熱，在加熱過程中不再加水。系統采用的調節器為工業上常用AI智能調節儀。 鍋爐內膽水溫的定值控制系統中，其參數的整定方法與其它單回路控制系統一樣，但由于加熱過程容量延時較大，所以其控制過度時間也較長。 圖二 鍋爐內膽靜態水溫控制系統的方框圖四、實驗內容與步驟（一）給鍋爐內膽打水1、打開閥F1-1、 F1-2、 F1-5和 F1-13,關閉其它與本實驗無關的閥。2、用電動調節閥支路給鍋爐內膽打水至2/3最大容量左右時，停止打水。（二）溫度控制實驗3、按接線手冊完成實驗系統的接線。4、接通總電源和相關儀表的電源。5、啟動“MCGS運行環境”軟件，打開

12、“實驗六”，根據接線手冊的經驗值設定P、I、D參數及儀表的各種參數。5、設置好溫度的給定值40，先用手操作調節器的輸出，通過三相移相調壓模塊給鍋爐內膽加熱,等鍋爐水溫趨于給定值且不變后，把調節器由手動切換為自動，使系統進入自動運行狀態。6、運行MCGS組態軟件，并進行如下的實驗：當系統穩定運行后，突加階躍擾動（可將設定值依次設為40、50），觀察并記錄系統的輸出響應曲線。反復多次調節P、I、D的參數，使系統具有較滿意的動態性能指標。用計算機記錄此時系統的動態響應曲線。五、實驗報告1用實驗方法確定調節器的相關參數。2用屏幕截圖，記錄系統結構圖。3用屏幕截圖，記錄不同干擾情況下系統調節曲線圖。4.

13、 實驗情況說明。接線手冊及參考參數部分水箱液位檢測與定值控制（實驗四、上水箱液位定值控制系統）所用硬件智能調節儀一塊；電動調節閥；380v三相磁力泵；液位傳感器LT1圖形部分（強電）圖形部分（弱電）文字部分強電三相電源輸出u、v、w接到380v三相磁力泵的u、v、w輸入端單相的L、N端分別接到智能調節儀的L、N端單相的L、N端分別接到電動調節閥電源的L、N端。弱電上水箱液位LT1信號輸出+、-端對應接到智能調節儀1、2輸入端調節儀輸出7、5端對應接到電動調節閥控制信號輸入+、-端參考參數：SV=8cm；P=20；I=40；D=0；CF=0；ADDR=1；Sn=33；diH=50;dil=0;上

14、水箱出水閥F1-6開度：45%管道流量檢測與定值控制(實驗九、單閉環流量定值控制系統)所用硬件智能調節儀一塊；380v三相磁力泵；FT1流量計；電動調節閥圖形部分（強電）圖形部分（弱電）文字部分強電三相電源輸出u、v、w 端接到380v磁力泵的輸入u、v、w端單相的L、N端接到電動調節閥電源的L、N端單相的L、N接到智能調節儀的L、N端弱電智能調節儀輸出7、5端對應接到電動調節閥控制信號輸入+、-端電動閥支路流量計FT1輸出信號+、-端對應接到調節儀信號輸入1、2端參考參數：P=40； I= 40； D=0；Sn=33； CF=0； ADDR=1；diH=100； dil=0；SV=20、30、40、50鍋爐內膽水溫檢測與定值控制（實驗六、鍋爐內膽水溫定值控制系統）所用硬件智能調節儀一塊；三相調壓模塊；TT1溫度傳感器，三相電加熱管圖形部分（強電）圖