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北方民族大学.doc北方民族大学BeifangEthnicUniversity《过程装备控制技术应用》课程实验指导书北方民族大学教务处1北方民族大学《过程控制技术及应用》课程实验指导书编著姜国平、刘天霞、汤占歧校审北方民族大学教务处二0—0年六月2刖S过程装备控制技术实验室是为化工学院过程装备控制工程、化学与化学工程两个专业开设的实验课程。该实验装置主要以MPCE—1000实验系统为主,在实验教学过程屮,充分强调培养学牛的工艺对象分析能力、现场动手能力、控制方案综合设计能力、系统化思维能力及最新控制技术的应用能力。该实验室ri前承担7个综合实验和一个开放实验的任务。实验内容多样且灵活,设备、管道、工艺参数、执行机构、控制点均可自定义,结合化工仿真软件使学牛了解和熟悉化工牛产过程屮常见参数的控制方法及控制屮常用的控制器件,如各种仪表的性能、使用方法和使用场合;了解并学会工业控制屮仪表、测量、执行器的成套方法,学会按照实际被控系统要求进行实际控制系统的设计和实现;培养学牛观察问题,分析问题和实验数据处理的能力,提高相关学科知识的综合运用能力;使学牛了解和掌握用科学实验解决工程问题的方法。冃录第一部分绪论第二部分实验任务及要求一、本课程实验的作用与任务二、 本课程实验的基础知识三、 本课程实验教学项H及其教学要求第三部分基本实验指导实验一流量口衡过程动态特性测试实验二流量非口衡自衡过程动态特性测试实验三液位自衡动态特性测试实验四反应温度非自衡过程实验五一阶惯性通道传递函数模型测试实验六衰减振荡法液位PID控制器参数整定实验七气体压力PID单回路控制系统的设计与整定4第一部分绪论一、 本课程实验的作用与任务过程装备控制技术及应用是一门专业课,过程装备控制技术及应用实验是过程装备控制技术及应用的重要的教学内容。过程装备控制技术及应用实验教学设备,函盖了检测技术与传感器、变送器、控制器、简单与复杂控制系统、PLC控制系统、计算机控制系统。过程装备控制技术及应用实验重点培养学牛的实际动手能力、分析解决实际问题的能力及理论探索精神较为系统地了解现代测试技术在过程装备屮的应用,把专业理论与测试技术结合起来,掌握过程装备主要技术参数的测试原理与试验方法;利用实验手段深入认识过程装备结构与性能的关系;了解过程装备的压力、温度、液位、流量等参数的控制技术,讲课与实验同时穿插进行。实验部分包括涉及教材内容的系列实验项H7项,实验方法既体现传统乂反映前沿。增强学牛在实践屮获取知识、解决实际问题的能力;培养学牛初步的科学实验能力。二、 本课程实验的基础知识本实验突岀过程装备与控制工程专业的特点,既力求掌握控制理论的有关基础知识,又立足于实践与应用,同时强调其先进性。从过程装备H动控制的应用角度出发,主要介绍过程控制系统的基本概念,过程控制系统的组成、原理及其应用;压力、温度、流量、液位、物质成分等常见参数的测量方法及所用仪器、仪表的结构、原理和应用。学牛在实验前需要学****过程装备控制技术及应用》、《电子电工学》、《化工原理》等专业理论知识。第二部分基本实验指导实验一流量口衡过程动态特性测试一、 实验冃的了解什么是自衡过程及其特点。2)分清过程自衡的原因。分析过程自衡的条件及自衡的范围。二、 实验原理自衡过程是指系统屮存在着对所关注的变量的变化有一种固有的、自然形式的负反馈作用,该作用总是力图恢复系统的平衡。具有自平衡能力的过程称为自衡过程。反Z,不存在固有反馈作用且自身无法恢复平衡的过程,称为非IH衡过程。在出现扰动后,过程能靠自身的能力达到新的平衡状态的性质称为自衡特性。无论扰动如何变化,过程口身都能在不加控制的条件下,在变量实际允许的量程范围内达到平衡,这种过程称为完全自衡过程。实际过程屮自衡常常是有条件的,并且是在一定的范围内才可以自衡,超出允许范围就无法达到自衡了。依据过程的自衡与非自衡特性,可以将大多数工业过程的特性归类为如下常见类型。1)无振荡自衡过程在阶跃作用下,被作用变量不发牛振荡,且逐渐向新的稳态值靠近。此类过程的传递函数模型可表达为如下形式G⑸KcSTslKeSnsG(s)G⑸(Tll)(T21)Ke(Tsl)(1-1)6以上无振荡自衡过程传递函数模型,可以直接通过阶跃响应曲线用图解法或曲线拟合方法得到,详见本单元模块(四)。在过程工业屮无振荡自衡过程十分常见,并常用第一•种模型表达。第一种模型又称为一阶加纯滞后模型,可以用来近似多容高阶动态模型。有振荡口衡过程在阶跃作用下,被作用变量发牛衰减振荡,且逐渐向新的稳态值靠近。此类过程的传递函数模型至少是二阶以上形式,在工业过程屮很少见,例如G(s)Kc22s(Ts2Tsl)(O1) (1-2)无振荡非自衡过程在阶跃作用下,被作用变量会一直上升或一直下降,不能达到新的平衡状态。此类过程甲传递函数模型常表达为G(