过程控制实验指导书new.docx
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过程控制实验指导书new
实验一FESTO过程控制平台认知实验
一、实验目的和任务
1.熟悉FESTO过程控制平台各工作站的功能
2．熟悉FESTO过程控制平台各工作站中各物理变量的传感器
3．熟悉SIEMENSSIPARTDR19控制器面板功能
4.绘制FESTO过程控制平台工艺流程图
二、实验内容
主要内容：
1．了解控制平台各工作站功能；
2．查看FESTO过程控制平台各工作站中各物理变量的传感器
3．观察SIEMENSSIPARTDR19控制器面板功能
4.弄清FESTO过程控制平台管路连接
三、实验仪器、设备及材料
1．FESTO综合过程控制实验装置
四、实验原理
对过程控制工艺的认知是过程控制工程的开端。
对过程控制的工艺认知包括对系统的被控制量、控制量、对象的结构、传感器的型号、控制器的型号、调节器的型号、控制回路的构成、大系统之间各独立系统之间的连接情况。
常见工艺流程图绘制说明：
第一位字母F-流量P-压力L-液位T-温度Q-成分V-阀门P-泵
离心泵
电磁阀
手动阀
比例阀
第一位后字母I-指示C-控制A-报警H-高限L-下限
五、主要技术重点、难点
重点观察各控制工作站是如何通过旁路系统彼此相联系的
六、实验步骤
（一）观察各独立工作站
1.液位工作站
（1）找到传感器、执行器、控制器、对象
（2）绘制液位工作站的工艺示意图
2.流量工作站
（1）找到传感器、执行器、控制器、对象
（2）绘制流量工作站的工艺示意图
3.压力工作站
（1）找到传感器、执行器、控制器、对象
（2）绘制压力工作站的工艺示意图
4.温度工作站
（1）找到传感器、执行器、控制器、对象
（2）绘制温度工作站的工艺示意图
5.旁路工作站
（1）找到执行器
（2）绘制温度工作站的工艺示意图
（二）观察绘制系统工艺流程图
（三）观察DR19控制器面板
（1）认知控制器面板上各按钮，各指示器的功能
七、实验报告要求
1、实验目的及要求
2、实验方案及控制线路图
3、绘制各工作站工艺图
4、绘制系统工艺图
5、指出DR19控制器各标记所指功能
八、实验注意事项
1、实验前应认真检查所用电路结构图是否正确
2、实验应严肃认真，同组成员应分工合作，认真记录实验数据
3、注意观察并记录实验中所发生的现象，认真思考和分析
4、如发现机器故障，应及时向指导老师报告
九、思考题
1．想搭建一个恒温度恒液位系统，各电磁阀的开关状态应置于何种状态？
2．如果刚使用该系统，想排空管路中的空气，采用怎样的方式排出最好？
3．心得体会。
实验二控制系统对控制策略的响应
一、实验目的和任务
1.掌握P控制的特点
2．掌握PI控制的特点
3.掌握PID控制的特点
二、实验内容
主要内容：
1．了解一个实际的被控系统对不同控制作用的响应；
2．明确为什么要选择适当的控制器并正确配置参数的意义。
三、实验仪器、设备及材料
2．综合过程控制实验装置
3．远程监控PC站
四、实验原理
P（比例）控制具有快速响应的特点，但无法做到无差调节。
I（积分）控制具有无差调节的特点，但其消除无差的时间很长。
D（微分）控制具有超前调节的特点，但其控制效果为有差调节。
PI（比例+积分）控制响应速度较快，无差调节。
PID（比例+积分+微分）控制能够实现控制系统的稳、准、快三方面指标。
五、主要技术重点、难点
重点观察每种控制策略对不同类型系统的动态性能与稳态精度的影响。
六、实验步骤
（1）打开工作站
1．打开各工作站电源
2．扭动旁路控制台钥匙到自动位置
3．按下RESET按钮，旁路工作站自动指示灯亮。
（2）打开远程监控PC机
（3）进入WINCC监控界面
点击运行符号，进入到系统远程监控界面。
（4）液位控制策略响应
1.打开阀V101
2.鼠标双击监控界面旁路总控泵P501
3.将液位控制回路控制打到自动”AUTO”位置
4.进入液位控制器参数设定界面，按照表1.1，1.2，1.3分别设定PID调节器参数
对每种控制都按照下表做出相应的控制，参数取值如下表
P控制
参数
取值
Kp
2
Kp
5
Kp
10
表1.1
PI控制
参数
取值
参数
取值
Kp
2
Ti
10
Kp
2
Ti
5
Kp
5
Ti
10
Kp
5
Ti
5
表1.2
PID控制
参数
取值
参数
取值
参数
取值
Kp
1
Ti
1
Td
1
Kp
1
Ti
2
Td
1
Kp
1
Ti
2
Td
5
Kp
1
Ti
51
Td
1
表1.3
七、实验报告要求
1、实验目的及要求
2、实验方案及控制线路图
3、整理实验原始数据，按数据处理要求进行。
绘制曲线。
4、对实验中出现的现象进行分析
八、实验注意事项
1、实验前应认真检查所用电路结构图是否正确
2、实验应严肃认真，同组成员应分工合作，认真记录实验数据
3、注意观察并记录实验中所发生的现象，认真思考和分析
4、如发现机器故障，应及时向指导老师报告
九、思考题
1．每种系统对P，PI，PID控制的响应如何？
2．为什么液位控制泵常常不停的启动停止，控制作用在小幅度范围内振荡？
3．心得体会。
实验三PROFIBUS现场总线连接应用实验
一、实验目的和任务
1．掌握本实验中PROFIBUS总线的搭建情况
2．了解STEP7组态PROFIBUS-DP的方法
二、实验内容
主要内容：
1．PROFIBUS网络结构
2．STEP7对PROFIBUS-DP组态的基本方法
三、实验仪器、设备及材料
1．远程监控PC站
2．SIEMENSS7300PLC
3．SIEMENSSTEP7软件
四、实验原理
现场总线为一种开放式的、双向的、全数字化的、多分支结构的数据通信形式。
目前有多种现场总线并存，常见的有FF、PROFIBUS、CAN、LONWORK等等。
SIEMENS的PROFIBUS现场总线协议基本上成为欧洲的现场总线通信标准。
其基本的层次结构为PROFIBUS-FMS，PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA。
PROFIBUS-FMS属于管理层，PROFIBUS-DP和PA属于现场级控制。
本实验用到的是PROFIBUS-DP。
现场中的所有控制器为带有PROFIBUS-DP接口的SipartDR-19控制器，接收来自现场传感变送器送来的现场信号并将计算出来的控制作用控制各泵或各比例阀。
上位PC机通过SIEMENSSTEP7软件对SamaticS7-300PLC进行组态，对控制器进行通信控制。
五、主要技术重点、难点
1、按图找到PROFIBUS网络的连接层次，了解PROFIBUS-DP的连接方式，体会现场总线与DCS不同
2、记录STEP7组态基本操作步骤
六、实验步骤
（一）按图找到PROFIBUS网络的连接层次
（二）添加SIPARTDR19的PDM
1．打开STEP7环境
File→Retrieve
2.选中PDM文件夹，增加DR19的参数配置和驱动程序
3．打开文件，如图选择，点击“Open”按钮
4．解压为标准STEP7文件夹
→
→
5．选中“View”菜单，选中“ProcessDeviceView”选项。
6．可以看到温度、压力、流量、温度的控制器参数。
（三）（STEP7对DR19组态步骤）
1．观察实验指导老师的组态方法和步骤
2．记录观察结果
七、实验报告要求
1、实验目的及要求
2、观察本系统PROFIBUS接口硬件及连接方式
3、记录组态步骤
4、画出本系统PROFIBUS系统图
八、实验注意事项
1、实验前应认真准备相关资料
2、实验应严肃认真，同组成员应分工合作，认真记录实验数据
3、注意观察并记录实验中所发生的现象，认真思考和分析
4、如发现机器故障，应及时向指导老师报告
九、思考题
1、现场总线与DCS系统相比有哪些优点？
2、S7300PLC在这里有什么作用？
选S7200系列PLC可否？
3、心得体会？
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