《工业自动化仪表和过程控制》
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
工业自动化仪表和过程控制实验项目一览表
序号 1 2 3 4 5 实验项目 实验装置的基本操作和仪表调试 单容/双容水箱对象特性的测试 单容/双容水箱液位PID控制系统 液位串级控制系统的设计和研究 PLC单容/双容水箱液位PID控制系统 实验学时 实验类型 2 2 2 2 2 验证 验证 验证 综合 综合 实验要求 必做 必做 必做 限选 （2选1） 实验参考书：
1. TKGK-1型操作说明书.实验指导书
实验一 实验装置的基本操作和仪表调试
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和组成。
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和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：
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交流变频器GK-07-2 直流调速器GK-06 PID调节器GK-04 2)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、设备组装和检查： 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”和“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）、打开电源空气开关和电源总钥匙开关。 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。 4、仪表调整：（仪表的零位和增益调节 ） 在GK-02装置结构展示屏的左侧，有五组传感器检测信号输出：LT1、PT、LT2、FT、TT（输出标准信号DC0~5V），它们旁边分别设有数字显示器，以显示相应的输出值。在LT1、PT、LT2数字显示器的右边各有二个电位器，可通过这些电位器调整相应传感器的零位和增益，在每次实验进行之前，必须作好这些准备工作。
调试步骤如下：
1)、将三根?6的橡皮导气管（约0.6m长）的一端分别竖直地插入上、下水箱底部（上水箱两根，下水箱一根），再将它们的另一端接到三个差压传感器（MPX2010DP）的正压室。
2）、打开阀1、阀3，关闭阀7、阀8，（或者打开阀7、阀8，关闭阀1、阀3）关闭阀2、阀4、阀5、阀6，然后开启变频器（或直流调速器），启动一个齿轮泵，给上、下水箱供水，使其液面均上升至10cm高度，关闭变频器（或直流调速器）。
3）、将各增益调节电位器置于中间位置，然后调节零位调节电位器，使LT1 两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，LT2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。
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4）、零位调节
a、打开阀2、阀4，排空上、下水箱中的水，关闭阀2、阀4。
b、调节“零位调节”电位器，使LT1、LT2和PT输出为零伏，显示器显示为00.00cm。注：稳定几分钟后进入下一步。
5）、开始增益调节：
a、启动齿轮泵，使上、下水箱水位上升至于10cm高度，然后再关闭齿轮泵。 b、调节“增益调节”电位器，使LT1、LT2显示器显示10.00cm，Pa显示器显示980Pa。
6）、重复实验步骤4、5，反复调整零位和增益，使上、下水箱水位为零时，LT1、LT2、PT输出都为0V（显示器显示00.00）；上、下水箱水位上升至于10cm高度时，LT1两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，LT2两端的输出电压为3.33V(显示器显示10.00)，PT两端的输出电压为3.33V（显示器显示980）。
实验二 单容/双容水箱对象特性的测试
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）、了解单/双容水箱的自衡特性。
2）、掌握单容/双容水箱的数学模型及其阶跃响应曲线。 3）、由实测单容/双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
1）、TKGK-1型过程控制实验装置： PID调节器：GK-04 变频器：GK-07-2
2）、万用表一只 3）、计算机一台
三、实验原理
阶跃响应测试法是系统在开环运行状况下，待工况稳定后，通过调节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和阶跃响应曲线，然后根据给定对象模型的结构形式，对实验数据进行合理的处理，确定模型中的相关参数。
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。
（一）、单容水箱
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