湖南工业职业技术学院：《过程控制技术》电子教案

湖南工业职业技术学院 教 案 部课 门_电气系 程过程控制技术 任课教师 授课班级电气S2003-1234 2005年_下学期

湖 南 工 业 职 业 技 术 学 院 教 案 部 门 电 气 系 课 程 过程控制技术 任 课 教 师 授 课 班 级 电气 S2003-1,2,3,4 2005 年 下 学期

湖南工业职业技术学院教案 教研室主任(签名) 备课日期2005年9月17日 授课班级 电气S033、4班电气S03-1、2班 星期 授课日期 4 课题 过程控制系统的组成和分类 教学准备 看书 写教案 教学目的 与要求 了解过程控制在生活中的认识 掌握过程控制的基本概念 掌握过程控制系统的框图 了解过程控制系统的分类 授课方式 讲授 教学过程(检查复习,教授听课,巩固复习,课堂小结,安排作业) 教授听课 课堂小结

湖 南 工 业 职 业 技 术 学 院 教 案 教研室主任（签名） 备课日期 2005 年 9 月 17 日 授 课 班 级 电气 S03-3、4 班 电气 S03-1、2 班 授课日期 星期 周 1 4 1 4 课题 过程控制系统的组成和分类 教学准备 看书 写教案 教学目的 与 要 求 了解过程控制在生活中的认识 掌握过程控制的基本概念 掌握过程控制系统的框图 了解过程控制系统的分类 授课方式 讲授 教学过程（检查复习，教授听课，巩固复习，课堂小结，安排作业） 教授听课 课堂小结

前言 本课程的特点和重要性 1.自动化专业的重要专业课,是自动化专业区别于其它专业的主要课程。 2.涉及知识面广,需要计算机、电子技术、自控理论、电气控制技术灯多方面 的知识。 3.能产生比自身成本高几十倍的效益 、学习方法 1.联系生活实际、增加知识面 2.多作实验 第一章绪论 过程控制一般是指冶金、石油、化工、机械、电子、轻工、建材等工业部门的 生产过程的自动化,随着经济的发展,高层楼宇不断涌现,过程控制技术在民用行 业中应用也越来越广 第一节过程控制系统的组成和分类 过程控制系统是指自动控制生产过程中的温度、压力、流量、料位等这样一些 变量,且使这些变量稳定在某一范围或按预定的规律变化的系统。 、过程控制系统的组成 冰箱自控系统示意图 冰箱的控制系统简图如下:

前 言 一、本课程的特点和重要性 1．自动化专业的重要专业课，是自动化专业区别于其它专业的主要课程。 2．涉及知识面广，需要计算机、电子技术、自控理论、电气控制技术灯多方面 的知识。 3．能产生比自身成本高几十倍的效益 二、学习方法 1．联系生活实际、增加知识面 2．多作实验 第一章 绪 论 过程控制一般是指冶金、石油、化工、机械、电子、轻工、建材等工业部门的 生产过程的自动化，随着经济的发展，高层楼宇不断涌现，过程控制技术在民用行 业中应用也越来越广。 第一节 过程控制系统的组成和分类 过程控制系统是指自动控制生产过程中的温度、压力、流量、料位等这样一些 变量，且使这些变量稳定在某一范围或按预定的规律变化的系统。 一、过程控制系统的组成 1．冰箱自控系统示意图 冰箱的控制系统简图如下：

箱内温度 控制器 缩机 测温元件 恒稳室自控系统示意图 恒稳室的控制系统简图如下: 回风 、过程控制系统的框图 为了能更清楚地表示一个自动控制系统各组成部分之间的相互影响和信号关 系,一般都用框图来表示控制系统的组成。一般一个单回路的控制系统可用以下框 图表示 定值器 +-自动调节器一执行机构一调节机构-对象 变送器

回风 TC M 2．恒稳室自控系统示意图 恒稳室的控制系统简图如下： 二、过程控制系统的框图 为了能更清楚地表示一个自动控制系统各组成部分之间的相互影响和信号关 系，一般都用框图来表示控制系统的组成。一般一个单回路的控制系统可用以下框 图表示：

框图中各部分的解释如下: 被控对象:简称对象,指自动控制系统中要进行控制的设备或生产过程的一部 分或全部。例如:空调房间,冰箱,锅炉,自来水 被控变量:被控对象中要求实现自动控制的物理量,例如温度、湿度、压力等。 设定值:又称给定值,即通过控制作用,使被控变量达到要求的数值。 传感器:或称变送器,将被控(测)量按一定的规律转换成便于处理和传输的 另一种物理量(一般为电量)的物理量的元件,如热电偶、热电阻等。变送器的作 用是将传感器测出的被控量,变换成统一标准的信号形式。如温度变送器、差压变 送器 控制器:又称调节器,是将被控变量的实测值信号与设定值信号比较,检测偏 差并对偏差进行运算,按照预定的规律发出控制指令的部件。因此,它一般具有设 定、比较、指示、运算和操作功能。 执行器:将来自控制器的控制信号,转变为操作量的部件,由执行机构和调节 机构组成。例如,电动调节阀是由电动执行机构(电动机、减速器)和调节阀组成。 操作量:是为了是被控变量受到干扰后,再恢复到新稳定值而需要通过调节机 构向对象输入的物理量或能量 干扰:引起被控量发生变化的外部原因 过程控制系统的分类 根据系统设定值的不同,可分为以下几类 定值控制系统 程序控制系统 随动控制系统

框图中各部分的解释如下： 被控对象：简称对象，指自动控制系统中要进行控制的设备或生产过程的一部 分或全部。例如：空调房间，冰箱，锅炉，自来水。 被控变量：被控对象中要求实现自动控制的物理量，例如温度、湿度、压力等。 设定值：又称给定值，即通过控制作用，使被控变量达到要求的数值。 传感器：或称变送器，将被控（测）量按一定的规律转换成便于处理和传输的 另一种物理量（一般为电量）的物理量的元件，如热电偶、热电阻等。变送器的作 用是将传感器测出的被控量，变换成统一标准的信号形式。如温度变送器、差压变 送器。 控制器：又称调节器，是将被控变量的实测值信号与设定值信号比较，检测偏 差并对偏差进行运算，按照预定的规律发出控制指令的部件。因此，它一般具有设 定、比较、指示、运算和操作功能。 执行器：将来自控制器的控制信号，转变为操作量的部件，由执行机构和调节 机构组成。例如，电动调节阀是由电动执行机构（电动机、减速器）和调节阀组成。 操作量：是为了是被控变量受到干扰后，再恢复到新稳定值而需要通过调节机 构向对象输入的物理量或能量。 干扰：引起被控量发生变化的外部原因。 三、过程控制系统的分类 根据系统设定值的不同，可分为以下几类： 定值控制系统 程序控制系统 随动控制系统

湖南工业职业技术学院教案 教研室主任(签名) 备课日期2005年9月19日 授课班级 电气S033、4班电气S03-1、2班 星期 5 授课日期 4 课题 tkgk-1实验装置的基本操作 教学准备 看书 写教案 教学目的 与要求 了解tkgk-1实验装置的基本操作 掌握tkgk-1实验装置的仪表调校 授课方式 讲授 教学过程(检査复习,教授听课,巩固复习,课堂小结,安排作业) 教授听课 课堂小结

湖 南 工 业 职 业 技 术 学 院 教 案 教研室主任（签名） 备课日期 2005 年 9 月 19 日 授 课 班 级 电气 S03-3、4 班 电气 S03-1、2 班 授课日期 星期 周 5 4 5 5 课题 tkgk-1 实验装置的基本操作 教学准备 看书 写教案 教学目的 与 要 求 了解 tkgk-1 实验装置的基本操作 掌握 tkgk-1 实验装置的仪表调校 授课方式 讲授 教学过程（检查复习，教授听课，巩固复习，课堂小结，安排作业） 教授听课 课堂小结

实验装置的基本操作与仪表调试 实验目的 1)、了解本实验装置的结构与组成。 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与变送器仪表的调整方法。 实验设备 1)TKGK-1型过程控制实验装置 交流变频器GK-07-2 直流调速器GK06 PID调节器GK04 2万用表 三、实验装置的结构框图 压力检测 上水箱三 液位1检测 给定调变 交 器 F下水箱二液位2检测 热水箱 储水箱 图1-1、液位、压力、流量控制系统的结构框图

实验装置的基本操作与仪表调试 一、实验目的 1）、了解本实验装置的结构与组成。 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与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： 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 设备组装与检查 1)、将GK07-2、GK-06、GK04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GK0l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”与“5”接线端;将GK072 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)、打开电源空气开关与电源总钥匙开关。 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:(仪表的零位与增益调节) 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:LTl、PT、LT2、 FT、TT(输出标准信号DCO~5V),它们旁边分别设有数字显示器,以显示相应的

四、实验内容 1、设备组装与检查： 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”与“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）、打开电源空气开关与电源总钥匙开关。 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：（仪表的零位与增益调节 ） 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)、将各増益调节电位器置于中间位置,然后调节零位调节电位器,使LTl 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1000),PT两端的输出电压为333V(显示器显示980)。 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0000cm。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LTl、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

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 ø6 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）。 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

LTl两端的输出电压为333v(显示器显示10.00),LT2两端的输出电压为33yV(显 示器显示1000),PT两端的输出电压为33y(显示器显示980)

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）