《过程控制实验册》doc版.doc

第一部分 实验方法及操作实验1 熟悉并掌握组态王软件一、实验原理1、组态王使用入门：1.1 建立组态王新工程启动“组态王”工程管理器，选择菜单“文件新建工程”或单击“新建”按钮，弹出如下图所示。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之二对话框”，如下图所示。在工程路径文本框中输入一个有效的工程路径，或单击“浏览”按钮，在弹出的路径选择对话框中选择一个有效的路径。单击“下一步”继续。弹出“新建工程向导之三对话框”，如下图所示。 在工程名称文本框中输入工程的名称，该工程名称同时将被作为当前工程的路径名称。在工程描述文本框中输入对该工程的描述文字。工程名称长度应小于32个字符，工程描述长度应小于40个字符。单击“完成”完成工程的新建。系统会弹出对话框，询问用户是否将新建工程设为当前工程，如下图所示。单击“否”按钮，则新建工程不是工程管理器的当前工程，如果要将该工程设为新建工程，还要执行“文件设为当前工程”命令；单击“是”按钮，则将新建的工程设为组态王的当前工程。定义的工程信息会出现在工程管理器的信息表格中。双击该信息条或单击“开发”按钮或选择菜单“工具切换到开发系统”，进入组态王的开发系统。1.2 创建组态王画面第一步：定义新画面 进入新建的组态王工程，选择工程浏览器左侧大纲项“文件画面”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出对话框如下图所示。在“画面名称”处输入新的画面名称，如Test，其它属性不用更改。点击“确定”按钮进入内嵌的组态王画面开发系统。如下图所示。第二步：在组态王开发系统中从“工具箱”中分别选择“矩形”和“文本”图标，绘制一个矩形对象和一个文本对象，如下图所示。在工具箱中选中“圆角矩形”,拖动鼠标在画面上画一矩形，如上图所示。用鼠标在工具箱中点击“显示画刷类型”和“显示调色板”。在弹出的“过渡色类型”窗口点击第二行第四个过渡色类型；在“调色板”窗口点击第一行第二个“填充色”按钮，从下面的色块中选取红色作为填充色，然后点击第一行第三个“背景色”按钮，从下面的色块中选取黑色作为背景色。此时就构造好了一个使用过渡色填充的矩形图形对象。 在工具箱中选中“文本”,此时鼠标变成“I”形状，在画面上单击鼠标左键，输入“#”文字。 选择“文件全部存”命令保存现有画面。1.3 构造数据库数据库是“组态王”软件的核心部分，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，操作者在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场，所有这一切都是以实时数据库为中介环节，所以说数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在TouchVew运行时，它含有全部数据变量的当前值。变量在画面制作系统组态王画面开发系统中定义，定义时要指定变量名和变量类型，某些类型的变量还需要一些附加信息。数据库中变量的集合形象地称为“数据词典”，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。选择工程浏览器左侧大纲项“数据库数据词典”，在工程浏览器右侧用鼠标左键双击“新建”图标，弹出“变量属性”对话框如下图所示。变量名定义为a，变量类型为内存实数。1.4 建立动画连接双击图形对象即矩形，可弹出“动画连接”对话框，如下图所示。用鼠标单击“填充”按钮，弹出对话框如下图所示。在“表达式”处输入“a”，“缺省填充刷”的颜色改为黄色，其余属性目前不用更改，如下图所示。单击“确定”，再单击“确定”返回组态王开发系统。为了让矩形动起来，需要使变量即a能够动态变化，选择“编辑画面属性”菜单命令，弹出对话框如下图所示。单击“命令语言”按钮，弹出画面命令语言对话框，如下图所示。在编辑框处输入命令语言： if(a时，h（）-h（0）=Kx0，因而有K= (2-6)当t=T时，则有h(T)=Kx0(1-e-1)=0.632Kx0=0.632h() (2-7)式（2-5）表示一阶惯性环节的响应曲线是一单调上升的指数函数，如图2-2（a）所示，该曲线上升到稳态值的63%所对应的时间，就是水箱的时间常数T。也可由坐标原点对响应曲线作切线OA，切线与稳态值交点A所对应的时间就是该时间常数T，由响应曲线求得K和T后，就能求得单容水箱的传递函数。图2-1-2 单容水箱的阶跃响应曲线如果对象具有滞后特性时，其阶跃响应曲线则为图2-2（b），在此曲线的拐点D处作一切线，它与时间轴交于B点，与响应稳态值的渐近线交于A点。图中OB即为对象的滞后时间，BC为对象的时间常数T，所得的传递函数为：H(S)= (2-8)四、实验内容与步骤本实验选择下水箱作为被测对象（也可选择上水箱或中水箱）。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8全开，将下水箱出水阀门F1-11开至适当开度（30%80%），其余阀门均关闭。具体实验内容与步骤如下：1使用一根RS485通讯线将控制屏左侧的仪表通讯串口通过RS485/232转换器连接到计算机串口。接通总电源漏电保护器、三相和单相空气开关，打开DC24V开关电源，给变送器及传感器上电，打开电动调节阀和智能仪表的电源开关，给电动调节阀及智能仪表上电。（电磁流量计也可以上电，观察对应的流量信号，接线类似。）智能仪表1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=33, dIP =1, dIL =0, dIH =50, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。2用3#实验导线将下水箱1-5V的液位信号LT3接到智能仪表1的1和2上，对应1-、2+。仪表1的输出接电动调节阀的控制信号输入端，正负对应，参数设置参考第10页。3打开上位机组态王组态环境，打开“智能仪表”工程，然后进入组态王运行环境，获得控制权限后在主菜单中点击“实验一、单容水箱特性的测试”，进入“实验一”的监控界面。4通过调节仪1手动给定一个输出值（50%-70%），来控制电动调节阀的开度。5打开磁力驱动泵电源开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少智能仪表的输出量，使下水箱的液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。6待下水箱液位平衡后，突增（或突减）智能仪表输出量的大小，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段时间后，水箱液位进入新的平衡状态，记录此时的仪表输出值和液位测量值，液位的响应过程曲线将如图2-1-3所示：2-1-3单容下水箱液位阶跃响应曲线7根据前面记录的液位值和仪表输出值，按公式（2-6）计算K值，再根据图2-2中的实验曲线求得T值，写出单容水箱的传递函数。五、实验报告要求1画出单容水箱液位特性测试实验的结构框图。2根据实验得到的数据及曲线，分析并计算出单容水箱液位对象的参数及传递函数。六、思考题1做本实验时，为什么不能任意改变出水阀F1-11开度的大小？2用响应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？3如果采用中水箱做实验，其响应曲线与下水箱的曲线有什么异同？并分析差异原因。实验三 双容水箱液位特性测试一、实验目的1掌握双容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法；2根据由实验测得双容液位的阶跃响应曲线，确定其特征参数K、T1、T2及传递函数；3掌握同一控制采用不同控制方案的实现过程。二、实验设备：与实验一实验设备相同。三、实验原理(a)结构图 (b)方框图图2-2-1 双容水箱液位特性测试由图1-2-1所示，被测对象由两个不同容积的水箱相串联组成，故称其为双容对象。自衡是指对象在扰动作用下，其平衡位置被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。根据本章第一节单容水箱特性测试的原理，可知双容水箱数学模型是两个单容水箱数学模型的乘积，即双容水箱的数学模型可用一个二阶惯性环节来描述：G(s)=G1(s)G2(s)= (2-9) 式中Kk1k2，为双容水箱的放大系数，T1、T2分别为两个水箱的时间常数。本实验中被测量为下水箱的液位，当中水箱输入量有一阶跃增量变化时，两水箱的液位变化曲线如图2-2-2所示。由图2-2-2可见，上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数（图22-2 (a)）；而下水箱液位的响应曲线则呈S形曲线（图2-2-2 (b)），即下水箱的液位响应滞后了，它滞后的时间与阀F1-10和F1-11的开度大小密切相关。 （a）中水箱液位 （b）下水箱液位 图2-2-2 双容水箱液位的阶跃响应曲线双容对象两个惯性环节的时间常数可按下述方法来确定。在图2-2-3所示的阶跃响应曲线上求取：(1) h2（t）|t=t1=0.4 h2()时曲线上的点B和对应的时间t1；(2) h2（t）|t=t2=0.8 h2()时曲线上的点C和对应的时间t2。图2-2-3 双容水箱液位的阶跃响应曲线 然后，利用下面的近似公式计算式 (2-10) (2-11) (2-12)0.32t1/t20.46由上述两式中解出T1和T2，于是得到如式（2-9）所示的传递函数。在改变相应的阀门开度后，对象可能出现滞后特性，这时可由S形曲线的拐点P处作一切线，它与时间轴的交点为A，OA对应的时间即为对象响应的滞后时间。于是得到双容滞后（二阶滞后）对象的传递函数为：G（S）= (2-13) 四、实验内容与步骤本实验选择中水箱和下水箱串联作为被测对象（也可选择上水箱和中水箱）。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将进水阀阀F1-7全开，出水阀门F1-10、F1-11开至适当开度（要求F1-10开度稍大于F1-11的开度）。具体实验内容与步骤如下：1用一根RS485通讯线将控制屏左侧的仪表通讯串口通过RS485/232转换器连接到计算机串口。接通总电源漏电保护器、三相和单相空气开关，打开DC24V开关电源，给变送器及传感器上电，打开电动调节阀和智能仪表的电源开关，给电动调节阀及智能仪表上电。（电磁流量计也可以上电，观察对应的流量信号，接线类似。）智能仪表1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=33, dIP =1, dIL =0, dIH =50, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。2用3#实验导线将下水箱1-5V的液位信号LT3接到智能仪表1的1和2上，对应1-、2+；中水箱1-5V的液位信号LT2接仪表2的1和2，对应1-、2+。仪表1的输出接电动调节阀的控制信号输入端，正负对应。 3打开上位机组态王组态环境，打开“智能仪表”工程，然后进入组态王运行环境，获得控制权限后在主菜单中点击“实验二、双容水箱液位特性测试”，进入“实验二”的监控界面。4通过调节仪1手动给定一个输出值（50%-70%），来控制电动调节阀的开度。5打开磁力驱动泵电源开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少智能仪表的输出量，使下水箱的液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。6待下水箱液位平衡后，突增（或突减）智能仪表输出量的大小，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段时间后，水箱液位进入新的平衡状态，记录此时的仪表输出值和液位测量值，液位的响应过程曲线将如图2-2-4所示： 图2-2-4 双容水箱液位阶跃响应曲线7根据前面记录的液位和控制器输出值，按公式（2-10）计算K值，再根据图2-2-3中的实验曲线求得T1、T2值，写出对象的传递函数。五、实验报告要求1画出双容水箱液位特性测试实验的结构框图。2根据实验得到的数据及曲线，分析并计算出双容水箱液位对象的参数及传递函数。六、思考题1做本实验时，为什么不能任意改变两个出水阀门开度的大小？2用响应曲线法确定对象的数学模型时，其精度与那些因素有关？3如果采用上水箱和中水箱做实验，其响应曲线与用中水箱和下水箱做实验的曲线有什么异同？并分析差异原因。4引起双容对象滞后的因素主要有哪些？实验四 单容水箱液位定值控制一、实验目的1了解单容液位定值控制的结构与组成。2掌握单容液位定值控制调节器参数的整定和投运方法。3研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。4了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。5掌握同一控制采用不同控制方案的实现过程。二、实验设备：与实验一实验设备相同。三、实验原理(a)结构图 (b)方框图图3-2-1 单容水箱液位定值控制本实验系统结构图和方框图如图3-2-1所示。被控量为下水箱（也可采用上水箱或中水箱）的液位高度，实验要求下水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT3检测到的下水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制下水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。四、实验内容与步骤本实验选择下水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀F1-1、F1-8、全开，阀F1-11开至适当开度，其它阀门全部关闭，具体实验步骤如下：1使用一根RS485通讯线将控制屏左侧的仪表通讯串口通过RS485/232转换器连接到计算机串口。接通总电源漏电保护器、三相和单相空气开关，打开DC24V开关电源，给变送器及传感器上电，打开电动调节阀和智能仪表的电源开关，给电动调节阀及智能仪表上电。（电磁流量计也可以上电，观察对应的流量信号，接线类似。）智能仪表1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=33, dIP =1, dIL =0, dIH =50, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。2用3#实验导线将下水箱1-5V的液位信号LT3接到智能仪表1的1和2上，对应1-、2+。仪表1的输出接电动调节阀的控制信号输入端，正负对应。3打开上位机组态王组态环境，打开“智能仪表”工程，然后进入组态王运行环境，获得控制权限后在主菜单中点击“实验三、单容水箱液位定值控制”，进入“实验三”的监控界面。4通过调节仪1手动给定一个输出值（50%-70%），来控制电动调节阀的开度。5打开三相磁力泵电源开关，磁力驱动泵上电打水，在实验界面内“手动”状态下，适当增加/减少智能仪表的输出量，使下水箱的液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。6按本章第一节中的经验法或动态特性参数法整定调节器参数，选择PI控制规律，并按整定后的PI参数进行调节器参数设置。7待液位稳定于给定值后，将调节器切换到“自动”控制状态，待液位平衡后，通过以下几种方式加干扰：（1）突增（或突减）仪表设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化；（此法推荐，后面三种仅供参考）（2）将电动调节阀的旁路F1-4（同电磁阀）开至适当开度；（3）打开阀门F2-1、F2-5，打开变频器电源，将智能调节仪2的4-20mA输出接入“变频器控制信号输入端”。按下仪表面板“A/M”切换按钮将仪表输出切换为“M”手动控制，手动调节仪表2的输出，控制变频器支路以较小频率给下水箱打水加入扰动。智能仪表2常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=33, dIP =1, dIL =0, dIH =50, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=2,bAud=9600。变频器常用参数设置：P1=50、P2=0、P792、P160=0、P161=1、P182= 4。以上几种干扰均要求扰动量为控制量的515，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水箱液位稳定至新的设定值，记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数，液位的响应过程曲线将如图3-2-2所示。图3-2-2 单容下水箱液位的阶跃响应曲线8分别适量改变调节仪的P及I参数，重复步骤7，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。9分别用P、PD、PID三种控制规律重复步骤48，用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。五、实验报告要求1画出单容下水箱液位定值控制实验的结构框图。2用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。3根据实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。4比较不同PID参数对系统的性能产生的影响。5分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用。六、思考题1如果采用中水箱或上水箱做实验，其响应曲线与中水箱的曲线有什么异同？并分析差异原因。2改变比例度和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？附录第一节 THJ-3型高级过程控制对象实验对象总貌图如图1-1所示：图1-1 实验对象总貌图本实验装置对象主要由水箱、锅炉、盘管和换热器四大部分组成。供水系统有两路：一路由三相（380V恒压供水）磁力驱动泵、电动调节阀、电磁流量计及电磁阀组成；另一路由变频磁力驱动泵（220V变频调速）及涡轮流量计组成。一、被控对象由不锈钢储水箱、（上、中、下）三个串接有机玻璃水箱、4.5KW三相电加热模拟锅炉(由不锈钢锅炉内胆加温筒和封闭式锅炉夹套构成)、盘管和敷塑不锈钢管道等组成。1水箱：包括上水箱、中水箱、下水箱和储水箱。上、中、下水箱采用淡蓝色优质有机玻璃，不但坚实耐用，而且透明度高，便于学生直接观察液位的变化和记录结果。上、中水箱尺寸均为：D=25cm，H=20cm；下水箱尺寸为：D=35cm，H=20cm。水箱结构独特，由三个槽组成，分别为缓冲槽、工作槽和出水槽，进水时水管的水先流入缓冲槽，出水时工作槽的水经过带燕尾槽的隔板流入出水槽，这样经过缓冲和线性化的处理，工作槽的液位较为稳定，便于观察。水箱底部均接有扩散硅压力传感器与变送器，可对水箱的压力和液位进行检测和变送。上、中、下水箱可以组合成一阶、二阶、三阶单回路液位控制和双回路、三回路液位串级控制。储水箱由不锈钢板制成，尺寸为：长宽高=68cm5243，完全能满足上、中、下水箱的实验供水需要。储水箱内部有两个椭圆形塑料过滤网罩，以防杂物进入水泵和管道。2模拟锅炉：是利用电加热管加热的常压锅炉，包括加热层（锅炉内胆）和冷却层（锅炉夹套），均由不锈钢精制而成，可利用它进行温度实验。做温度实验时，冷却层的循环水可以使加热层的热量快速散发，使加热层的温度快速下降。冷却层和加热层都装有温度传感器检测其温度，可完成温度的定值控制、串级控制，前馈-反馈控制，解耦控制等实验。3盘管：模拟工业现场的管道输送和滞后环节，长37米（43圈），在盘管上有三个不同的温度检测点，它们的滞后时间常数不同，在实验过程中可根据不同的实验需要选择不同的温度检测点。盘管的出水通过阀门的切换既可以流入锅炉内胆，也可以经过涡轮流量计流回储水箱。它可用来完成温度的滞后和流量纯滞后控制实验。4管道及阀门：整个系统管道由敷塑不锈钢管连接而成，所有的阀门均采用优质阀，彻底避免了管道系统生锈的可能性。有效提高了实验装置的使用年限。其中储水箱侧面有一个进水阀和出水阀，当水箱需要更换水时，可把球阀打开将水直接接入或排出。5. 换热器 本装置采用宁波哈雷换热设备有限公司生产的钎焊式板式换热器，钎焊式换热器整机由波纹通道板组成，它们组合在一起形成复杂的钎焊式换热器通道，冷热介质的分配就是通过这些通道完成的。冷热介质分隔在波纹板两边，尽可能接近但不会混合；当它们并肩流动时，热量就从一种介质传输到了另一种介质。该换热器设计最大流量为22m3/h，换热面积为0.8 m2，可以满足正常实验需要。换热器在工业现场应用十分广泛，通过换热器相关实验，学生可以了解换热器的基本原理及应用，为以后从事相关行业打下基础。二、检测装置1压力传感器、变送器：三个液位传感器分别用来对上、中、下三个水箱的液位进行检测，其量程为05KP，精度为0.5级。采用工业用的扩散硅压力变送器，带不锈钢隔离膜片，同时采用信号隔离技术，对传感器温度漂移跟随补偿。采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源，输出：420mADC。2温度传感器：装置中采用了七个Pt100铂热电阻温度传感器，分别用来检测锅炉内胆、锅炉夹套、盘管（有3个测试点）以及上水箱出口的水温和。Pt100测温范围：-200+420。经过调节器的温度变送器，可将温度信号转换成420mA直流电流信号。Pt100传感器精度高，热补偿性较好。3流量传感器、变送器：电磁流量计用来对由电动调节阀控制的动力支路、涡轮流量计用来对由变频器控制的动力支路的流量进行检测。涡轮流量计的优点是测量精度高，反应快。采用标准二线制传输方式，工作时需提供24V直流电源。流量范围：01.2m3/h；精度：1.0%；输出：420mADC；电磁流量计测量范围01.2m3/h，精度：0.5%；输出：420mADC。4.锅炉防干烧保护装置：为保证实验效果好、不降低锅炉加热功率的前提下，本套装置配备了良好的防干烧保护系统，当锅炉内胆液位低于红色警戒水位线时，保护装置将切断调压模块输出电压，以有效保护电加热管不被干烧损坏。三、执行机构1电动调节阀：采用智能直行程电动调节阀，用来对控制回路的流量进行调节。电动调节阀型号为：QSTP-16K。具有精度高、技术先进、体积小、重量轻、推动力大、功能强、控制单元与电动执行机构一体化、可靠性高、操作方便等优点，电源为单相220V，控制信号为420mADC或15VDC，输出为420mADC的阀位信号，使用和校正非常方便。2水泵：本装置采用磁力驱动泵，型号为16CQ-8P，流量为30升/分，扬程为8米，功率为180W。泵体完全采用不锈钢材料，以防止生锈，使用寿命长。本装置采用两只磁力驱动泵,一只为三相380V恒压驱动，另一只为三相变频220V输出驱动。3电磁阀：本套装置配有优质电磁阀，其阀体为黄铜材质，磁力连接栓为不锈钢榜及弹簧、弹杆、橡皮膜片，以防止生锈，它具有体积小、流量大、耐高温、耐高压、动作快、寿命长等特点。4三相电加热管：由三根1.5KW电加热管星形连接而成，用来对锅炉内胆内的水进行加温，每根加热管的电阻值约为50左右。第二节 THSA-1型高级过程控制实验平台“THSA-1型高级过程控制实验平台”主要由控制柜电源面板组件、智能仪表控制组件、信号转接板组件、DDC模块（远程数据采集）组件和变频器、PLC、移相调压模块控制组件等几部分组成。一、控制柜电源板组件1控制柜电源面板充分考虑人身安全保护，装有漏电保护空气开关、电压型漏电保护器、电流型漏电保护器。图1-2为电源控制柜示意图。合上总电源空气开关，此时三只电压表均指示380V左右，总电源指示灯亮；在锅炉里水位达不到正常加热水位时，锅炉干烧报警指示灯亮；当储水箱液位低于水泵动作最低水位时，储水箱液位报警指示灯亮，此时水泵不能启动，只有向水箱重新添加一定水量时，储水箱液位指示灯灭，水泵可以正常启动；照明指示灯亮。如果电源指示灯不亮，三相带灯熔断器指示灯亮，说明保险丝未装，需要在三相带灯熔断器各个单相插槽中装入陶瓷保险丝。图1-2 电源控制柜面板示意图2.接地介绍：控制柜因内部走线感应出来的电压、变频器的漏电以及两个开关电源的漏电，使机壳整体带电超过人体安全电压，需将设备有效接地。接地时需注意，最好将开关的接地端和控制柜机壳的接地端分开接地，一般控制柜本身漏电并不大，两支开关电源的漏电较大，一般大于交流60V。不可将控制柜上的地线与接有地线的零线短接，因使用单相电时，零线上会走过三相不平衡负载电流，如果零地线在控制柜上短接，整台柜子在感应出很大电压后，才能流向零地线短接的配电系统。另外，漏电对设备的通讯也会带来预想不到的影响。3.电源开启顺序：先打开电源总空开，再打三相电源开关和单相电源开关，此时观察个表头电压显示是否正常，均为380V左右，是否有缺相，总电源指示灯亮了没有，三相带灯熔断器指示灯均不亮（表示不存在断相问题），确认没有问题后，方可接实验的相关线路。二、智能仪表控制组件1AI智能调节仪表组件采用AI系列全通用人工智能调节仪表，其中智能调节仪控制组件为AI-818型，智能位式调节仪为AI-708型。AI-818型仪表为PID控制型，输出为420mADC信号；而AI-708型仪表为位式控制型，输出为继电器触点型开关量信号。AI系列仪表通过RS485串口通信协议与上位计算机通讯，从而实现系统的实时监控。1.1通讯线介绍THSA-1控制柜左侧门板上有仪表串口通讯孔，仪表通讯线通过RS485转换器与PC机通讯。1.2 AI仪表常用参数设置：CtrL：控制方式。CtrL0，采用位式控制；CtrL1，采用AI人工智能调节/PID调节；CtrL2，启动自整定参数功能；CtrL3，自整定结束。Sn：输入规格。Sn21，Pt100热电阻输入；Sn32，0.21VDC电压输入；Sn33，15VDC电压输入。DIL：输入下限显示值，一般DIL0。DIH：输入上限显示值。输入为液位信号时，DIH50.0；输入为热电阻信号时，DIH100；输入为流量信号时，DIH100。OP1：输出方式，一般OP14为420mA线性电流输出。CF：系统功能选择。CF0为内部给定，反作用调节；CF1为内部给定，正作用调节；CF8为外部给定，反作用调节；CF9为外部给定，正作用调节。Addr：通讯地址。单回路实验Addr1；串级实验主控为Addr1，副控为Addr2；三回路实验主控为Addr1，副控为Addr2，内环为Addr3。实验中各仪表通讯地址不允许相同。P、I、D参数可根据实验需要调整，其他参数请参考默认设置。有关AI系列仪表的使用请参考说明书上相关的内容。2比值、前馈补偿及解耦装置组件比值、前馈补偿装置同调节器一起使用，其原理如图1-3所示。上面一路作为比值器，输入电压经过电压跟随器、反相比例放大器、反相器输出05V电压，可以实现流量的单回路比值、双回路比值控制实验；当上面一路作为干扰输入，下面一路作为调节器输出时，两路相加或相减（通过钮子开关切换），再经过I/V变换输出420mA电流，这部分构成一个前馈补偿器，可以实现液位与流量、温度与流量的前馈-反馈控制实验。图1-3 比值、前馈补偿器原理图解耦装置同调节器一起使用，其原理如图1-4所示。上面一路的输入对输出的影响，以及下面一路的输入对输出的影响均为1：1的关系；两路之间相互的影响通过可调比例放大器及加法器实现。值得注意的是上面一路对下面一路的影响可通过钮子开关选择相加或相减，可以实现锅炉内胆与锅炉夹套的温度、上水箱液位与出口水温的解耦控制实验。图1-4 解耦装置原理图三、信号转接板组件：该面板的作用主要是通过航空插头（一端与对象系统连接）将各种传感器检测信号及执行器控制信号同面板上自锁紧插孔相连，便于学生自行联机组成不同的控制。学生熟练之后可以自己设计控制，画出对应原理图，接线并完成实验。需要注意的是，当用到信号转接板上相关信号时，大部分传感器为无源元器件，需要外部供给电源，所以在信号接入控制之前，先要保证信号转接板左下方的DC24V开关电源正常工作。将DC24V开关电源的钮子开关打到“开”位置，数显表头显示为“24.0”左右即为正常，也可用万用表直流电压档测量“DC24V输出”是否为24V左右。传感器的电源已经在内部接好，在这里不需要另外再串电源进去，面板外留的电源是为了扩展使用，也是为了直观地测量鉴别。四、DDC模块（远程数据采集）组件：远程数据采集控制即我们通常所说的直接数字控制（DDC），它的特点是以计算机代替模拟调节器进行控制，并通过数据采集板卡或模块进行A/D、D/A转换，控制算法全部在计算机上实现。在本装置中远程数据采集控制包括远程数据采集模拟量输入模块组件ADAM4017、远程数据采集模拟量输出模块组件ADAM4024、远程数据采集数字量输入/输出组件ADAM4050。其中ADAM-4017是8路模拟量输入模块，ADAM-4024是4路模拟量输出模块， ADAM-4050是数字量7路输入8路输出模块。RemoDAQ8000系列智能采集模块通过RS485等串行口通讯协议与PC相连，由PC中的算法及程控并实现数据采集模块对现场的模拟量、开关量信号的输入和输出、脉冲信号的计数和测量脉冲频率等功能。下图所示即为远程数据采集控制框图。图中输入输出通道即为RemoDAQ8000