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1、资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。单回路控制系统实验单回路控制系统概述实验三单容水箱液位定值控制实验实验四双容水箱液位定值控制实验实验五锅炉内胆静 ( 动 ) 态水温定值控制实验实验三实验项目名称 : 单容液位定值控制系统实验项目性质 : 综合型实验所属课程名称 : 过程控制系统实验计划学时 : 2 学时一、 实验目的1了解单容液位定值控制系统的结构与组成。2掌握单容液位定值控制系统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掌握同一控制系统采用不同控制方案
2、的实现过程。二、 实验内容和 ( 原理 ) 要求本实验系统结构图和方框图如图 3-4 所示。被控量为中水箱 ( 也可采用上水箱或下水箱 ) 的液位高度 , 实验要求中水箱的液位稳定在给定值。 将压力传感器 LT2 检测到的中水箱液位信号作为反资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。馈信号 , 在与给定量比较后的差值经过调节器控制电动调节阀的开度 , 以达到控制中水箱液位的目的。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。三、 实验主要仪器设备和材料1实验对象及控制屏、SA-11 挂件一个、计算机一台、万用表一个 ;2SA-
3、12 挂件一个、RS485/232 转换器一个、通讯线一根 ;3SA-44 挂件一个、CP5611 专用网卡及网线、PC/PPI 通讯电缆一根。四、 实验方法、步骤及结果测试本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量 , 然后将阀门F1-1、 F1-2、 F1-7、 F1-11 全开 , 将中水箱出水阀门 F1-10 开至适当开度 , 其余阀门均关闭。具体实验内容与步骤按二种方案分别叙述。( 一) 、 智能仪表控制1按照图 3-5 连接实验系统。将”LT2 中水箱液位”钮子开关拨到” ON”的位置。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图 3-4 中水箱
4、单容液位定值控制系统(a)结构图(b)方框图图 3-5智能仪表控制单容液位定值控制实验接线图2接通总电源空气开关和钥匙开关, 打开 24V 开关电源 , 给压资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。力变送器上电 , 按下启动按钮, 合上单相 、 空气开关 , 给智能仪表及电动调节阀上电。3打开上位机 MCGS 组态环境 , 打开” 智能仪表控制系统 ” 工程 , 然后进入 MCGS 运行环境 , 在主菜单中点击” 实验三、 单容液位定值控制系统”, 进入实验三的监控界面。4在上位机监控界面中把”设定值”设置为一个合适的值( 从低位开始每次增加3-4cm, 水箱最高水位为1
5、5cm) 。将” P、 I”值设置为一个合适的值( P, I50 ) 。单击”启动仪表”系统进入运行状态。5合上三相电源空气开关, 磁力驱动泵上电打水, 使中水箱的液位平衡于设定值, 观察记录响应曲线的变化。6按经验法或衰减曲线法整定调节器参数, 选择 P、 I 控制规律, 并按整定后的PI 参数进行调节器参数设置。合适的PI 值可做出 41 的响应曲线。7待液位平衡后, 经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阀 F1-3 或 F1-4( 同电磁阀 )
6、 开至适当开度 ;( 3) 将下水箱进水阀F1-8 开至适当开度 ; ( 改变负载 )( 4) 接上变频器电源, 并将变频器输出接至磁力泵, 然后打开阀门 F2-1、 F2-4, 用变频器支路以较小频率给中水箱打水。以上几种干扰均要求扰动量为控制量的5 15, 干扰过大资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。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 ( 采用后面三种干扰方法仍稳定在原设定值) , 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3-6 所示。图
7、 3-6单容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。( 二) 、 S7-200PLC 控制1将 SA-42 S7-200PLC 控制挂件挂到屏上 , 并用 PC/PPI 通讯电缆线将 S7-200PLC 连接到计算机串口 2, 并按照 图 3-7 控制屏接线图连接实验系统。将” LT2 中水箱液位”钮子开关拨到” ON” 的位置。2接通总电源空气开关和钥匙开关, 打开 24V 开关电源 , 给压力变送器上电
8、 , 按下启动按钮 , 合上单相 、 空气开关 , 给 S7-200PLC 及电动调节阀上电。资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。3打开 Step 7-Micro/WIN 32 软件 , 并打开” S7-200PLC ”程序进行下载 , 然后将 S7-200PLC 置于运行状态 , 然后运行 MCGS 组态环境 , 打开” S7-200PLC 控制系统 ”工程 , 然后进入 MCGS 运行环境 , 在主菜单中点击”实验三、 单容液位定值控制” , 进入实验三的监控界面。4以下步骤请参考前面”( 一) 智能仪表控制”的步骤4 9。五、 实验报告要求1画出单容水箱液位定值
9、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。6综合分析二种控制方案的实验效果。六、 思考题1如果采用下水箱做实验, 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?资料内容仅供您学习参考，如有不当或者侵权，请联系改正或者删除。图 3-7S7-200PLC 控制单容液位定值控制实验接线图实验四实验项目名称 : 双容水箱液位定值控制系统实验项目性质 : 综合型实验所属课程名称 : 过程控制系统实验计划学时 : 2 学时一、 实验目的
