过程计算机控制系统.doc

过程计算机控制系统
实验指导书
编写王海梅
南京理工大学
2003年4月
前言
计算机控制是以自动控制理论和计算机技术为基础的一门学科,随着计算机技术的发展,计算机控制得到了广泛的推广和应用。为了增强学生的动手能力,更好地掌握所学到的理论知识,以满足社会对控制系统设计人才的需求,我们一直进行着不断的努力和探索。
基于当前过程控制系统的被控量多为温度、压力、液位等变量,我们设计了一套集液位、流量、温度为一体的组合式控制系统实验装置,学生可以通过灵活、方便的管路组合,实现过程控制中的五种典型控制方式——单回路控制、串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。通过实验,要求学生掌握工程设计的基本方法,能够根据要求选择控制设备、仪表的类型,进行控制信号的处理、控制方式的选择,以及控制参数整定的方法。
由于本实验的操作涉及到强电、水、加热器、计算机等,为保证学生的人身安全和设备的完好,要求学生课前一定要进行预习,并在实验过程中严格遵守以下事项:
未经任课教师检查不得加电控制;
断电以后,才能进行线路改动;
控制过程中谨防管路漏水、水箱溢水;
严禁在水箱无水情况下进行加热控制;
程序控制结束前关闭阀门、断开加热器。
实验内容
实验一:组合型过程控制系统简介及过程控制演示………… 1
实验二:传感器、执行器实验………………………………… 7
实验三:系统动态特性的测试………………………………… 10
实验四:液位单回路控制系统的设计及参数整定…………… 13
实验五:液位—流量串级控制系统的设计及参数整定……… 15
实验六:液位—流量前馈控制系统的设计及参数整定……… 17
实验七:液位—流量均匀控制系统的设计及参数整定……… 18
实验八:液位—流量比值控制系统的设计及参数整定……… 20
实验九:温度控制系统的设计及参数整定…………………… 22

实验一组合型过程控制系统简介及过程控制演示
FESTO紧凑型过程控制系统介绍
FESTO紧凑型过程控制系统如图1-1所示,在这套系统上,我们可以进行液位、温度、压力、流量的控制。
图 1-1 FESTO紧凑型过程控制系统
组合式过程控制系统介绍
PCL—812PG
系统板
被
控
对
象
检测元件
调节阀
流量
液位
脉冲
电信号
电信号
温度
计算机
控制电压
结合过程计算机控制系统理论的学习,我们研制了一套组合式过程控制系统,其原理结构如图1-2所示。这套系统可以通过灵活、方便的管路组合,实现过程控制中的五种典型控制方式—单回路控制,串级控制、前馈控制、均匀控制和比值控制。图 1-2 组合式过程控制系统原理图
主要仪器与设备
计算机
接口板PCL-812PG
PCL-812PG是一块高性能,高速度的多功能数据采集卡,它适用于IBM PC以及其它兼容机。PCL-812PG在一块卡上包含了所有的数据采集功能,如:16路A/D,2路D/A,16路DI,16路DO,1路定时器、计数器通道,其中A/D数据采集为12位。PCL-812PG板卡的具体布局如图1-3。
图 1-3 PCL-812PG板卡的元件布局图
图中:
SW1:基地址设定。(220H)
CN1:16位数字输出。
CN2:16位数字输入。
CN3:模拟输入/输出以及记数器/定时器接口。
JP1、JP2:DMA(直接数据传输)通道设定。(NO DMA)
JP3:中断级别设定。(5)
JP4:时钟源设定。(脉冲计数时,设置为:EXTCLK)
JP5:A/D转换时内/外部触发设定。(内部软件触发)
JP6、JP7:D/A参考电压设定,分别对应AO1、AO2口。(内部参考电压)
JP8:内部参考电压设定。(-10V,对应的D/A电压输出范围为0—10V)
JP9:A/D输入范围设定。(-10V to +10V)
CN3接口管脚说明如图1-4所示。
图 1-3接口管脚说明
水箱:
水箱如图1-5所示,其技术参数见表1-1。

表1-1 水箱的技术参数
工作温度
最大:+65
外部尺寸
宽度
深度
高度
240 mm
190 mm
385 mm
材质
塑料
螺旋接口
15 mm 直径
图 1-5 水箱
流量传感器
流量传感器如图1-6,主要技术参数见表1-2。
表1-2 流量传感器的技术参数
工作电压
5 to 12 V DC
工作电流
6 to 33 mA
输出信号
方波信号,5…12 V
频率范围
13 to 1200 HZ
测量范围
to l/min
工作压力
80°C max。 6bar