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1、XXXX 大学电子信息工程学院专业硕士学位研究生综合实验报告实验名称：双容水箱液位定值控制系统专 业：控制工程姓 名：XXX学 号：XXXXXX指导教师：XXX完成时间：XXXXX实验名称：双容水箱液位定值控制系统实验目的：1. 通过实验进一步了解双容水箱液位的特性。2. 掌握双容水箱液位控制系统调节器参数的整定与投运方法。3. 研究调节器相关参数的改变对系统动态性能的影响。4. 研究P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位系统的控制作用。5. 掌握双容液位定值控制系统采用不同控制方案的实现过程。实验仪器设备：1. 实验对象及控制屏、SA-11挂件一个、SA-13挂件一个、SA-14挂件一个
2、、 计算机一台（DCS需两台计算机）、万用表一个；2. SA-12挂件一个、RS485/232转换器一个、通讯线一根；3. SA-21挂件一个、SA-22挂件一个、SA-23挂件一个；4. SA-31挂件一个、SA-32挂件一个、SA-33挂件一个、主控单元一个、数 据交换器两个，网线四根；5. SA-41挂件一个、CP5611专用网卡及网线；6. SA-42挂件一个、PC/PPI通讯电缆一根。实验原理：本实验以中水箱与下水箱串联作为被控对象，下水箱的液位高度为系统的被 控制量。要求下水箱液位稳定至给定量，将压力传感器LT2检测到的中水箱液位 信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器
3、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。调节器的参数整定可采用本 章第一节所述任意一种整定方法。本实验系统结构图和方框图如图所示。(bj方案设计及参数计算：单回路控制系统方框图的一般形式，它是由被控对象、执行器、调节器和测 量变送器组成一个单闭环控制系统。系统的给定量是某一定值，要求系统的被控 制量稳定至给定量。单回路控制系统方框图 调节器参数的整定方法（一）经验法系统参数8(%)T(min)TD(min)温度20 603100.5 3流 量40 1000.1 1压 力30 700.4 3液位2
4、0 80（二）临界比例度法根据临界比例度6k和振荡周期TS，按下表所列的经验算式，求取调节器的参考参数值，这种整定方法是以得到4： 1衰减为目标。调节器参数调节器名称8Ti(S)Td（S）P28kPI2.2处Ts/1.2PIDl68k0.5TS0.125TS（二）衰减曲线法（阻尼振荡法）理想比例度为4： 1衰减比例度，用6S表示之。相邻两波峰间的距离称为4：1衰减周期TS。根据6S和TS，运用下表所示的经验公式，就可计算出调节器预 整定的参数值。_调节器参数调节器名称-8 (%)T(min)TD(min)P8sPIHQ0.5TSPID0.88s0.3TS0.1 Ts（四）动态特性参数法对象特性
5、的阶跃响应曲线测试法测得系统的动态特性参数（K、T、t等），利用下表所示的经验公式，就可计算出对应于衰减率为4： 1时调节器的相关参数。调节器参数 调节器名称f6(%)TItdPKT X100%TPI1.1 KT X100% T3.3 tPID0.85 KT X 100% T2 T0.5 t实验内容及操作步骤：本实验选择中水箱和下水箱串联作为双容对象（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，然后将阀门Fl-1、Fl-2、F1-7全开，将中水箱 出水阀门F1-10、下水箱出水阀门F1-11开至适当开度（要求阀F1-10稍大于阀 F1-11），其余阀门均关闭。1. 将挂件SA-2
6、2远程数据采集模拟量输出模块、SA-23远程数据采集模拟量 输入模块挂到屏上，并将挂件上的通讯线插头插入屏内RS485通讯口上，将控制 屏右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口 2,并按照本章第 一节的控制屏接线图2-5连接实验系统。将“LT3下水箱液位”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，给智能采集模块 及压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相I空气开关，给电动调节阀上电。3. 打开上位机MCGS组态环境，打开“远程数据采集系统”工程，然后进 入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实验二、双容自衡水箱对象特性测试”，
7、进入实验二的监控界面。flii1JL卜VK并且有较大的超调现象，但系统最终稳定，整体图像比较理想。结果分析:本实验采用PID进行双容水箱的液位定值控制，PID控制器的参数整定采用 理论计算方法计算得出，并根据实际控制效果进行微调，最终可以实现双容水箱 的液位定值控制。由系统响应曲线可以看出，采用PID控制器进行控制时，系统响应痴线了明 显的滞后，并且有较大的超调，但最终可以实现跟踪给定的控制效果。实验心得：通过通过此次试验，进一步深刻了解了过程综合自动化实验平台的结构及各部分的功能。同时对双容水箱的液位定值控制有了更加深刻的认识，通过实验熟悉了 PID参数整定的方法。 通过实验检验了课本所学理论知识，理论加实验的方式，是我对水箱是过程控制有了深刻的 理解。最后，我还要强调，做实验时，一定要要耐心思考，细心观察，才能很好的做出实验。实验成绩:
