《过程控制系统》22实验报告

《《过程控制系统》22实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《过程控制系统》22实验报告（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、过程控制系统过程控制系统实实 验验 报报 告告时间：时间： 2015 / 20162016 学年 二二 学期专业：专业： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 班级：班级： 电气（二）班电气（二）班 姓名：姓名： 寸永泽寸永泽 学号：学号： 201301030530201301030530 红河学院红河学院 电气工程实验教学中心电气工程实验教学中心过程控制系统实验报告过程控制系统实验报告部门：工学院 电气工程实验教学中心 实验日期： 年 月 日 姓 名寸永泽寸永泽学 号201301030530班 级2 班成 绩实验名称 单容水箱液位定值控制实验单容水箱液位定值控制实验学 时课程名称过程控制系统

2、实验及课程设计教材过程控制系统实验目的1、通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。2、分析分别用 P、PI 和 PID 调 节时的过程图形曲线。3、定性地研究 P、PI 和 PID 调节器的参数对系统性能的影响一、一、实验仪器与设备实验仪器与设备 A3000 现场系统，任何一个控制系统，万用表 二、二、实验要求实验要求 1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。2、使用比例积分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。三、实验原理三、实验

3、原理(1)控制系统结构单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析 P, PI，PD 控制器特性。控制逻辑如图 1 所示：LT 101图 1 单容液位定值控制实验QohQiLIC 101FV101给定值干扰水流入量 Qi 由调节阀 u 控制，流出量 Qo 则由用户通过负载阀 R 来改变。被调量为水位 H。使用P,PI , PID 控制，看控制效果，进行比较。控制策略使用 PI、PD、PID 调节。 (2)控制系统接线表测量或控制量测量或控制量标号使用 PLC 端 口使用 ADAM 端 口锅炉液位LT101AI0AI0调节阀FV101AO0AO0四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤本实验选择中水箱

4、作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，打开手动调节阀JV101，调节JV103开度（可以稍微大一些），其余阀门关闭。连接好仪表后，打开电源，启动计算机组态，分别按实验要求进行实验。具体步骤如下：1.比例调节控制：设置参数 P,I 设置到最大，D=0。观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本稳定于给定值后，可以开始加干扰实验：减小 P 重复步骤 1，观察过渡过程曲线，并记录余差大小；增大 P 重复步骤 5，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。选择合适的 P,可以得到合适的曲线。2. 比例积分调节器控制：在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即把“I”（积分器）由最大处设定到中间某一个值，观察

5、被控制量是否能回到设定值，以验证 PI 控制下，系统对阶跃扰动无余差存在。固定比例 P 值(中等大小)，改变 PI 调节器的积分时间常数值 Ti；固定于某一中间值，然后改变 P 的大小。根据以上两种情况，观察调量的输出波形并记录不同 Ti 值时的超调量 p。选择合适的 P 和 Ti 值，可以得到合适的波形。3. 比例积分微分调节(PID)控制：在 PI 调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即把在仪表上设置 D 参数，然后加上与前面实验幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线，并与实验（二）PI 控制下的曲线相比较，由此可看到微分 D 对系统性能的影响。选择合适的 P、Ti

6、和 Td，使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线(阶跃输入可由给定值从 50%突变至 60%来实现)。在历史曲线中选择一条较满意的过渡过程曲线进行记录。4用临界比例度发来整定调节器参数五、五、实验结果记录及处理实验结果记录及处理P=0.5 I=20000P=1.5 I=25000P=0.7 I=21000过程控制系统实验报告过程控制系统实验报告部门：工学院 电气工程实验教学中心 实验日期： 年 月 日 姓 名寸永泽寸永泽学 号201301030530班 级2 班成 绩实验名称 单溶液位调节阀控制实验单溶液位调节阀控制实验学 时2课程名称 过程控制系统实验及课程设计教材过程控制目 的 1、掌

7、握单回路控制的特点。2、了解 PI 控制特点，以及对控制效果的评价。3、掌握通过调 节阀控制流量的原理和操作。一、实验仪器与设备一、实验仪器与设备 A3000 现场系统，任何一个控制系统二、实验要求二、实验要求 1、使用比例控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。2、使用积分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。三、实验原理三、实验原理 1、如图所示为调节阀流量控制实验逻辑关系图：图 1 流量计流量定值控制实验FT 102定值FI C 101FV101该控制逻辑是一个经典的单回路流量控制系统。单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一

8、个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是管道流量，即控制的任务是控制流量等于给定值所要求的大小。根据控制框图，这是一个闭环反馈型单回路流量控制，采用 PID 控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。因此，当一个单回路系统组成好以后，如何整定好控制器参数是一个很重要的实际问题。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。一般言之

9、，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度 的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数 ，Ti 调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在 PI调节器的基础上再引入微分 D 的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等） 。在单位阶跃作用下，P、PI、PID 调节系统的阶跃响应分别如图 2 中的曲线、所示。 图 2 P、PI 和 PID 调节的阶跃响应曲线本实验暂时对 PID 控制的调节问题不涉及更多。2、控制系统接线表测量或控制量测量或

10、控制量标号使用控制器端口流量FT101AI0调节阀FV101AO0四、实验内容与步骤四、实验内容与步骤1、在 A3000-FS 上，打开手动调节阀 JV201、JV206，调节下水箱闸板开度(可以稍微大一些)，其余阀门关闭。2、在 A3000-CS 上，将电磁流量计输出连接到 AI0，AO0 输出连到电动调节阀上。3、打开 A3000 电源。在 A3000-FS 上，启动右边水泵。4、对控制器或调节器进行工作量设定(设定 SP、P、I、D 值)，并记录控制曲线。暂时设定积分参数I=999999(一个很大的值，表示取消积分),D=0。注意，对于 DCS，常规仪表等控制系统，比例系数指的是0%-1

11、00%的比例带。与课本上的比例系数成反比例关系。5、改变给定值和 PID 参数，再次记录控制曲线。6、对控制器或调节器进行工作量设定，把比例控制，微分控制取消，直接积分控制。7、改变给定值和 PID 参数，再次记录控制曲线。8、实验结束后，关闭阀门，关闭水泵。关闭全部电源设备，拆下实验连接线。四、四、 实验结果记录及处理实验结果记录及处理过程控制系统实验报告过程控制系统实验报告部门：工学院 电气工程实验教学中心 实验日期： 年 月 日 姓 名寸永泽寸永泽学 号201301030530班 级2 班成 绩实验名称 流量比值控制实验流量比值控制实验学 时2课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控

12、制系统目 的1、学习比例控制的原理。2、了解比例控制的特点。3、掌握闭环比例单回路控制的设计。一、实验仪器与设备一、实验仪器与设备 A3000-FS/FBS 现场系统，任意控制系统。二、实验要求二、实验要求 1、设计比值控制器。2、经过参数调整，获得最佳的控制效果，并通过干扰来验证。 三、实验原理三、实验原理1、控制原理电磁流量计流量与涡轮流量计比值控制实验，可以与“随动系统”和“串级系统”进行比较。如图6-10 所示。若支路 2 安装的是涡轮流量计，则是两个涡轮流量计进行比值控制。被调量为调节阀开度，控制目标是水流量，通过两个流量不同比例下的比较，然后输出控制值到调节阀。实行 PID 控制，

13、看控制效果，进行比较。如图 1 所示。如果进行常规 PID 仪表实验，比值器通过内给定智能 PID 调节器实现。把微分，积分调节取消。就是一个比值器。注意调节器比例带是 P 调节中的比例系数求反，即 P=*100%。AI0 为第一个内给PKPK1定调节仪输入。显示范围可以是 4-20mA，则给定值 4 mA；也可以是(工程量)0-1.2，也可以是 0-100 百FT 102 2#调节阀 FV101FT 101比值器调节仪Q2Q11#图 1 比值控制系统原理图分比，那个给定值就是 0。 在第一个调节仪作为比值器使用之前，请切换到手动，设置输出为 4 mA，然后切换到自动状态，并且把 SP 值设为

14、 4 mA。如果把简单看成比例，那么可以控制两个流量的百分比相等。(注意水泵提供的流量占电磁流量PK计最大的 50%，所以电磁流量计不能超过该数值)。如果要准确到流量成比例，只需要在原来的值修正两个流量计的最大值之比就行。例如：涡轮流PK量计百分比：电磁流量计百分比=1：，那么实际流量比就是 1.2：3。PKPK外给定的调节仪输入为 FT102，给定值为第一个调节仪(作为比值器)的输出。输出控制电动调节阀。2、测量与控制端连接表测量或控制量测量或控制量标号使用 PLC 端口使用 ADAM 端口涡轮流量计FT101AI0AI0电磁流量计FT102AI1AI1调节阀FV101AO0AO0四、四、

15、实验内容及步骤：实验内容及步骤： 1、在 A3000-FS 上，打开手动调节阀 JV104、JV103、JV201、JV206 及电磁阀 XV101(直接加 24V 到控制端)，其余阀门关闭。2、打开 A3000 电源。3、在 A3000-FS 上，启动左边水泵，右边水泵。(也可以启动变频器控制)。4、在 A3000-FS 上，通过调节变频器或调节手阀 JV103 开度，从而设定涡轮流量计(FT101)的流量固定，例如 0.5m/h。5、按照测量与控制端连接表连线：在 A3000-CS 上，将电磁流量计(FT102)的输出连接到 AI1，输出端 AO0 连接到电动调节阀(FV101)；涡轮流量计(FT101)的 420mA 输出信号连接到 AI0。6、对控制器或调节器进行设定。7、改变比值器的比例值 (如果是调节仪就是比例度 P)给定值，记录控制曲线。PK五、实验结果及处理五、实验结果及处理过程控制系统实验报告过程控制系统实验报告部门：工学院 电气工程实验教学中心 实验日期： 年