過程控制專業(yè)實(shí)訓(xùn)

1、目錄實(shí)訓(xùn)一雙容水箱特性的測(cè)試 1實(shí)訓(xùn)二雙容水箱液位定值控制系統(tǒng)7實(shí)訓(xùn)三鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng)9實(shí)訓(xùn)四水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng) 12實(shí)訓(xùn)五下水箱液位與進(jìn)水流量的串級(jí)控制系統(tǒng)17實(shí)訓(xùn)六下水箱液位的前饋-反饋控制系統(tǒng)20總結(jié) 23實(shí)訓(xùn)一雙容水箱特性的測(cè)試一、實(shí)訓(xùn)目的1 掌握雙容水箱特性的階躍響應(yīng)曲線測(cè)試方法；2 根據(jù)由實(shí)訓(xùn)測(cè)得雙容液位的階躍響應(yīng)曲線，確定其特征參數(shù)K、T1、T2及傳遞函數(shù)；3 掌握同一控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過程。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備 同前）三、原理說明FI-7°也卜船曲尸侖由圖1-1所示，被測(cè)對(duì)象由兩個(gè)不同容積的水箱相串聯(lián)組成，故稱 其為雙容對(duì)象。自衡是指對(duì)象在擾動(dòng)作用下，其

2、平衡位置被破壞后，不 需要操作人員或儀表等干預(yù)，依靠其自身重新恢復(fù)平衡的過程。根據(jù)本 章第一節(jié)單容水箱特性測(cè)試的原理，可知雙容水箱數(shù)學(xué)模型是兩個(gè)單容 水箱數(shù)學(xué)模型的乘積，即雙容水箱的數(shù)學(xué)模型可用一個(gè)二階慣性環(huán)節(jié)來 描述：G(s>=G(s>G2(s>=(1-1>式中K= kik2，為雙容水箱的放大系數(shù)，、T2分別為兩個(gè)水箱的時(shí) 間常數(shù)。本實(shí)訓(xùn)中被測(cè)量為下水箱的液位，當(dāng)中水箱輸入量有一階躍增量變化時(shí)，兩水箱的液位變化曲線如圖1-2所示。由圖1-2可見，上水箱液位的響應(yīng)曲線為一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)<圖1-2 (a> );而下水箱液位的響應(yīng)曲線則呈 S形曲線 <

3、圖1-2 (b> )，即下水箱的液位響應(yīng)滯后 了，它滯后的時(shí)間與閥F1-10和F1-11的開度大小密切相關(guān)。1-3所示的階躍響應(yīng)曲線上求取：(1>h2<t) |t=t1 =0.4 h 2( s>時(shí)曲線上的點(diǎn)B和對(duì)應(yīng)的時(shí)間11；(2> h 2<t) | t=t2 =0.8 h 2(s>時(shí)曲線上的點(diǎn) C和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t2。0 A12然后，利用下面的近似公式計(jì)算式由上述兩式中解出Ti和T2,于是得到如式1-1）所示的傳遞函數(shù)。在改變相應(yīng)的閥門開度后，對(duì)象可能出現(xiàn)滯后特性，這時(shí)可由S形曲線的拐點(diǎn)P處作一切線，它與時(shí)間軸的交點(diǎn)為 A, 0A對(duì)應(yīng)的時(shí)間即為 對(duì)象響應(yīng)

4、的滯后時(shí)間。于是得到雙容滯后 二階滯后）對(duì)象的傳遞函 數(shù)為：GS 二 k 固（1-4四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟本實(shí)訓(xùn)選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為被測(cè)對(duì)象也可選擇上水箱和中水箱）。實(shí)訓(xùn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-2、F1-7全開，將中水箱出水閥門 F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至 適當(dāng)開度 要求F1-10開度稍大于F1-11的開度），其余閥門均關(guān)閉。具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟按五種方案分別敘述，這五種方案的實(shí)訓(xùn)與用 戶所購的硬件設(shè)備有關(guān)，可根據(jù)實(shí)訓(xùn)需要選做或全做。智能儀表控制步驟如下：1將SA-12掛件掛到屏上，并將掛件的通訊線插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上，將控制屏右側(cè) RS48

5、5通訊線通過RS485/232轉(zhuǎn)換器連 接到計(jì)算機(jī)串口 2,并按照本章第一節(jié)控制屏接線圖 2-3連接實(shí)訓(xùn)系 統(tǒng)。將“ LT3下水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“ ON的位置。2.接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，打開24V開關(guān)電源，給壓力變送器上電，按下啟動(dòng)按鈕，合上單相I、單相川空氣開關(guān)，給智能儀 表及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上電。3打開上位機(jī)MCG組態(tài)環(huán)境，打開“智能儀表控制系統(tǒng)”項(xiàng)目， 然后進(jìn)入MCGS行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊“實(shí)訓(xùn)二、雙容自衡水箱對(duì) 象特性測(cè)試”，進(jìn)入實(shí)訓(xùn)二的監(jiān)控界面。4 在上位機(jī)監(jiān)控界面中將智能儀表設(shè)置為“手動(dòng)”輸出，并將輸 出值設(shè)置為一個(gè)合適的值 一般為最大值的4070%不宜過大，以免 水箱中水

6、溢出），此操作需通過調(diào)節(jié)儀表實(shí)現(xiàn)。5合上三相電源空氣開關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，適當(dāng)增加/減少智能儀表的輸出量，使下水箱的液位處于某一平衡位置，記錄此時(shí)的儀 表輸出值和液位值。6.液位平衡后，突增 或突減）儀表輸出量的大小，使其輸出有一 個(gè)正 或負(fù)）階躍增量的變化 即階躍干擾，此增量不宜過大，以免水箱 中水溢出），于是水箱的液位便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間后，水 箱液位進(jìn)入新的平衡狀態(tài)，記錄下此時(shí)的儀表輸出值和液位值，液位的 響應(yīng)過程曲線將如圖1-4所示。h"Ilh7.根據(jù)前面記錄的液位 再根據(jù)圖1-3中的實(shí)訓(xùn)曲求得正階既1-2）計(jì)算K值,值，寫出對(duì)象的傳遞函數(shù)。五、實(shí)訓(xùn)結(jié)果亍并出

7、41IJ的數(shù)據(jù)及曲線，分析1.雙容水箱液位特性測(cè)試實(shí)訓(xùn)的結(jié)構(gòu)框圖。雙容水箱液位對(duì)象.hV > I I i J > I > I1UD3ilg40*1«!DD：S71t9曲蘇六、思考題1 做本實(shí)訓(xùn)時(shí)，為什么不能任意改變兩個(gè)出水閥門開度的大??？ 答：如果改變會(huì)影響實(shí)訓(xùn)的穩(wěn)定，對(duì)所設(shè)置的給定值產(chǎn)生影響。2 用響應(yīng)曲線法確定對(duì)象的數(shù)學(xué)模型時(shí)，其精度與那些因素有關(guān)？答：與K和T有關(guān)。3 如果采用上水箱和中水箱做實(shí)訓(xùn)，其響應(yīng)曲線與用中水箱和下水箱做實(shí)訓(xùn)的曲線有什么異同？并分析差異原因。4 引起雙容對(duì)象滯后的因素主要有哪些？答：因素有K、T及時(shí)間常數(shù)。實(shí)訓(xùn)二雙容水箱液位定值控制系統(tǒng)

8、一、實(shí)訓(xùn)目的1 通過實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步了解雙容水箱液位的特性。2 掌握雙容水箱液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運(yùn)方法。3 研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的改變對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。4 .研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對(duì)液位系統(tǒng)的控制作 用。5.掌握雙容液位定值控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過程。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備 同前）三、實(shí)訓(xùn)原理本實(shí)訓(xùn)以中水箱與下水箱串聯(lián)作為被控對(duì)象，下水箱的液位高度為系統(tǒng)的被控制量。要求下水箱液位穩(wěn)定至給定量，將壓力傳感器LT2檢測(cè)到的中水箱液位信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過調(diào) 節(jié)器控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，以達(dá)到控制下水箱液位的目的。為了實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動(dòng)作用下的

9、無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。調(diào)節(jié)器的參數(shù)整定可采用本章第一節(jié)所述任意一種整定方法。本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖2-1所示圖2-1雙容液位定值控制系統(tǒng)四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟本實(shí)訓(xùn)選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為雙容對(duì)象也可選擇上水箱和中水箱）。實(shí)訓(xùn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-2、F1-7全開，將中水箱出水閥門 F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至 適當(dāng)開度 要求閥F1-10稍大于閥F1-11），其余閥門均關(guān)閉。具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟可根據(jù)本實(shí)訓(xùn)的目的與原理參照前一節(jié)單容液 位定值控制中的相應(yīng)方案進(jìn)行。實(shí)訓(xùn)的接線與第二章第一節(jié)單容對(duì)象特 性測(cè)試的接線圖完全一樣。值得

10、注意的是手自動(dòng)切換的時(shí)間為：當(dāng)中水 箱液位基本穩(wěn)定不變 一般約為35cm且下水箱的液位趨于給定值時(shí) 切換為最佳。五、實(shí)訓(xùn)結(jié)果1 雙容水箱液位定值控制實(shí)訓(xùn)的結(jié)構(gòu)框圖。性a 01IIB壬色時(shí)時(shí)年中1屮吋17:15215曲如20131 01i 0*20 01 0D主積甘時(shí)阿|2 研究P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對(duì)溫度系統(tǒng)的控制作 用。3了解PID參數(shù)自整定的方法及其參數(shù)整定在整個(gè)系統(tǒng)中的重要 性。4 分析鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫與靜態(tài)水溫在控制效果上有何不同之 處？二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備 同前）三、實(shí)訓(xùn)原理本實(shí)訓(xùn)以鍋爐內(nèi)膽作為被控對(duì)象，內(nèi)膽的水溫為系統(tǒng)的被控制量。 本實(shí)訓(xùn)要求鍋爐內(nèi)膽的水溫穩(wěn)定至給定量，將鉑電

11、阻TT1檢測(cè)到的鍋爐內(nèi)膽溫度信號(hào)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制 三相調(diào)壓模塊的輸出電壓 即三相電加熱管的端電壓），以達(dá)到控制鍋 爐內(nèi)膽水溫的目的。在鍋爐內(nèi)膽水溫的定值控制系統(tǒng)中，其參數(shù)的整定 方法與其它單回路控制系統(tǒng)一樣，但因?yàn)榧訜徇^程容量時(shí)延較大，所以 其控制過渡時(shí)間也較長，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器可選擇PD或PID控制。本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-15所示。2命 "號(hào) II I出"ITr顯然，兩種方案的控制效果是不一樣的，后者比前者的升溫過程稍慢，降溫過程稍快，過渡過程時(shí)間稍短。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟本實(shí)訓(xùn)選擇鍋爐內(nèi)膽水溫作為被控對(duì)象，實(shí)訓(xùn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯 足

12、水量，然后將閥門 F2-1 、F2-6 、F1-13 全開，將鍋爐出水閥門 F2-12 關(guān)閉，其余閥門也關(guān)閉。將變頻器輸出 A、B、C 三端連接到三相磁力驅(qū) 動(dòng)泵220V,打開變頻器電源并手動(dòng)調(diào)節(jié)其頻率，給鍋爐內(nèi)膽貯一定 的水量 要求至少高于液位指示玻璃管的紅線位置），然后關(guān)閉閥F1-13,打開閥F1-12，為給鍋爐夾套供冷水做好準(zhǔn)備。具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟按五種方案分別敘述，這五種方案的實(shí)訓(xùn)與用 戶所購的硬件設(shè)備有關(guān)，可根據(jù)實(shí)訓(xùn)需要選做或全做。智能儀表控制步驟如下：1將SA-11、SA-12掛件掛到屏上，并將掛件的通訊線插頭插入屏 內(nèi)RS485通訊口上，將控制屏右側(cè) RS485通訊線通過RS48

13、5/232轉(zhuǎn)換器 連接到計(jì)算機(jī)串口 2，并按照第二章第三節(jié)的控制屏接線圖 2-14 連接 實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。2 接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，按下啟動(dòng)按鈕，合上單相I 空氣開關(guān)，給智能儀表上電。3打開上位機(jī)MCGS&態(tài)環(huán)境，打開“智能儀表控制系統(tǒng)”項(xiàng)目， 然后進(jìn)入MCGS行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊“實(shí)訓(xùn)六、鍋爐內(nèi)膽水溫定 值控制”，進(jìn)入實(shí)訓(xùn)六的監(jiān)控界面。4在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“啟動(dòng)儀表”，將智能儀表設(shè)置為 “手動(dòng)”，并將輸出值設(shè)置為一個(gè)合適的值，此操作可通過調(diào)節(jié)儀表實(shí) 現(xiàn)。5合上三相電源空氣開關(guān)，三相電加熱管通電加熱，適當(dāng)增加/減少智能儀表的輸出量，使鍋爐內(nèi)膽的水溫平衡于設(shè)定值。6按本章第一節(jié)中

14、的經(jīng)驗(yàn)法或動(dòng)態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)， 選擇PID控制規(guī)律，并按整定后的PID參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。7待鍋爐內(nèi)膽水溫穩(wěn)定于給定值時(shí)，將調(diào)節(jié)器切換到“自動(dòng)”狀 態(tài)，待水溫平衡后，突增 或突減）儀表設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正或負(fù)）階躍增量的變化 即階躍干擾，此增量不宜過大，一般為設(shè)定值 的5%15%為宜），于是鍋爐內(nèi)膽的水溫便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一 段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水溫穩(wěn)定至新的設(shè)定值，記錄此時(shí)智能儀表的設(shè)定值、 輸出值和儀表參數(shù)，內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過程曲線將如圖3-16所示。9 打開變頻器電源開關(guān)，給變頻器上電，將變頻器設(shè)置在適當(dāng)?shù)念l率19Hz左右），變頻器支路開始往鍋爐夾套打冷水，重復(fù)步驟48，

15、觀察實(shí)訓(xùn)的過程曲線與前面不加冷水的過程有何不同。10.分別采用P、PI、PD控制規(guī)律重復(fù)實(shí)訓(xùn)，觀察在不同的 PID參 數(shù)值下，系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。五、實(shí)訓(xùn)結(jié)果根據(jù)實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)和曲線，分析系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)作用下的靜、動(dòng)態(tài)性能4HIIHJ14：日 5lRIF koU!>i>LJri nil4*1性能更好溫It 1 foI J A動(dòng)態(tài)性能更好為什么內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水的溫度控制比靜態(tài)水時(shí)的溫度控制更容易穩(wěn)定,紀(jì)心吊時(shí)Hrldy1 .通過實(shí)訓(xùn)了解水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)組成原理答：因?yàn)闇囟纫詢?nèi)膽動(dòng)態(tài)水的,IM2 掌握水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運(yùn)方法。3 了解階躍擾動(dòng)分別作用于副對(duì)象和主對(duì)象時(shí)對(duì)系

16、統(tǒng)主控制量的 影響。4 掌握液位串級(jí)控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過程。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備 同前）三、實(shí)訓(xùn)原理本實(shí)訓(xùn)為水箱液位的串級(jí)控制系統(tǒng)，它是由主控、副控兩個(gè)回路組 成。主控回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制對(duì)象為下水箱，下水箱的液 位為系統(tǒng)的主控制量。副控回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，控制對(duì)象為中 水箱，又稱副對(duì)象，中水箱的液位為系統(tǒng)的副控制量。主調(diào)節(jié)器的輸出 作為副調(diào)節(jié)器的給定，因而副控回路是一個(gè)隨動(dòng)控制系統(tǒng)。副調(diào)節(jié)器的 的輸出直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到控制下水箱液位的目的。為了實(shí) 現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動(dòng)作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器應(yīng) 為PI或PID控制。因?yàn)楦笨鼗芈返妮敵鲆竽芸焖佟?zhǔn)

17、確地復(fù)現(xiàn)主調(diào) 節(jié)器輸出信號(hào)的變化規(guī)律，對(duì)副參數(shù)的動(dòng)態(tài)性能和余差無特殊的要求， 因而副調(diào)節(jié)器可采用P調(diào)節(jié)器。本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖5-2所示。0* 1-10>1 T下水轄» Fi-11喘1-1舲弋扁：也可選擇上水箱和F1-中水箱）。實(shí)訓(xùn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門2、F1-7全開，將中水箱出水閥門F1-10、下水箱出水閥門F1-11開至適當(dāng)開度 要求閥F1-10稍大于閥F1-11），其余閥門均關(guān)閉。具體實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟按五種方案分別敘述，這五種方案的實(shí)訓(xùn)與用戶所購的硬件設(shè)備有關(guān)，可根據(jù)實(shí)訓(xùn)需要選做或全做智能儀表控制步驟如下:1 將兩個(gè)SA-12掛件掛到屏上，并將掛件的

18、通訊線插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上，將控制屏右側(cè) RS485通訊線通過 RS485/232轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)串口2，并按照下面的控制屏接線圖連接實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。將LT2中水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“ OFF”的位置，將“ LT3下水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“ ON的位置匕5D4.在上位機(jī)監(jiān)控界面中060智能 、屮“實(shí)打擊M日日esse、“啟動(dòng)儀表2”SSfiBl.?電夕百開關(guān)電源主控儀表設(shè)置為“手動(dòng)”，并將輸出值設(shè)置為一個(gè)合適的值，此操作可通過調(diào)節(jié)儀表實(shí)現(xiàn)。5. 合上三相電源空氣開關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，適當(dāng)增加/減少 主調(diào)節(jié)器的輸出量，使下水箱的液位平衡于設(shè)定值，且中水箱液位也穩(wěn) 定于某一值 <此

19、值一般為35cm以免超調(diào)過大，水箱斷流或溢流）。6. 按本章第一節(jié)中任一種整定方法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，并按整定得 到的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器設(shè)定。7 .待液位穩(wěn)定于給定值時(shí)，將調(diào)節(jié)器切換到“自動(dòng)”狀態(tài)，待液 位平衡后，通過以下幾種方式加干擾：<1）突增 < 或突減）儀表設(shè)定值的大小，使其有一個(gè)正 < 或負(fù)）階 躍增量的變化；2）打開閥門F2-1、F2-4或F2-5），用變頻器支路以較小頻率給 中水箱（或下水箱 打水。干擾作用在主對(duì)象或副對(duì)象）3）將閥F1-5、F1-13開至適當(dāng)開度 改變負(fù)載）；4）將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥 F1-3或F1-4V同電磁閥）開至適當(dāng)開度;以上幾種干擾均要求擾動(dòng)量

20、為控制量的5%15%，干擾過大可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾后，水箱的液位便離開原平 衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值后面三種干擾方法仍穩(wěn)定在原設(shè)定值），記錄此時(shí)的智能儀表的設(shè)定值、輸出值和儀表參數(shù)，下水箱液位的響應(yīng)過程曲線將如圖5-4所示8適量改變主、副控調(diào)節(jié)儀的PID參數(shù)，重復(fù)步驟7,用計(jì)算機(jī)記錄不同參數(shù)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求1 水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖在臺(tái)匕答：因?yàn)榇?jí)控制有主、副兩個(gè)回路，且有主、副兩個(gè)調(diào)節(jié)器，所 以對(duì)主擾動(dòng)具有很強(qiáng)的抗擾能力。因?yàn)榇?jí)控制系統(tǒng)主要受主對(duì)象的時(shí) 間常數(shù)影響。實(shí)訓(xùn)五 下水箱液位與進(jìn)水流量的串級(jí)控制系統(tǒng)一、實(shí)訓(xùn)

21、目的1. 了解液位 - 流量串級(jí)控制系統(tǒng)的組成原理。2. 掌握液位 -流量串級(jí)控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運(yùn)方法。3. 了解階躍擾動(dòng)分別作用于副對(duì)象和主對(duì)象時(shí)對(duì)系統(tǒng)主控制量的 影響。4. 掌握液位 -流量出串級(jí)控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過程。二、實(shí)訓(xùn)設(shè)備 同前）三、實(shí)訓(xùn)原理本實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的主控量為下水箱的液位高度h,副控制量為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路流量q,它是一個(gè)輔助的控制變量。系統(tǒng)由主、畐U兩個(gè)回路所組 成。主回路是一個(gè)定值控制系統(tǒng),要求系統(tǒng)的主控制量 h 等于給定值, 因而系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器應(yīng)為 PI 或者 PID 控制。副回路是一個(gè)隨動(dòng)系統(tǒng), 要求副回路的輸出能正確、快速地復(fù)現(xiàn)住調(diào)節(jié)器輸出的變化規(guī)律

22、,以達(dá) 到對(duì)主控制量 h 的控制目的,因而副調(diào)節(jié)器可采用 P 控制。但選擇流量 作?？貐?shù)時(shí),為了保持系統(tǒng)穩(wěn)定,比例度必須選的較大,這樣比例控 制作用偏弱,為此需引入積分作用,即采用 PI 控制器了。引入積分作 用的目的不是消除靜差,而是增強(qiáng)控制作用。顯然,因?yàn)楦睂?duì)象管道的 時(shí)間常數(shù)小于主對(duì)象下水箱的時(shí)間常數(shù),因而當(dāng)主擾動(dòng)作用于副回路 時(shí),通過副回路快速的調(diào)節(jié)作用消除了擾動(dòng)的影響。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟本實(shí)訓(xùn)選擇下水箱和電動(dòng)調(diào)節(jié)閥支路組成串級(jí)控制系統(tǒng)。實(shí)訓(xùn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1 、F1-2、 F1-8 全開，將下水箱出水閥門 F1-11 開至適當(dāng)開度，其余閥門均關(guān)閉。 本實(shí)訓(xùn)

23、采用智能儀表控制，步驟如下：1. 將兩個(gè) SA-12 掛件掛到屏上，并將掛件的通訊線插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上，將控制屏右側(cè) RS485通訊線通過 RS485/232轉(zhuǎn)換器連 接到計(jì)算機(jī)串口 2。將“ FT1電動(dòng)閥支路流量”鈕子開關(guān)撥到“ OFF的 位置，將“ LT3下水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“ ON的位置。2. 接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，打開 24V 開關(guān)電源，給壓力變 送器及渦輪流量計(jì)上電，按下啟動(dòng)按鈕，合上單相I、單相川空氣開 關(guān)，給智能儀表 1 及電動(dòng)閥上電。3. 打開上位機(jī) MCGSS態(tài)環(huán)境，打開“智能儀表控制系統(tǒng)”項(xiàng)目，然后進(jìn)入MCG運(yùn)行環(huán)境，進(jìn)入該實(shí)訓(xùn)監(jiān)控界面。4. 在上位

24、機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“啟動(dòng)儀表 1”“啟動(dòng)儀表 2”。將主 控儀表設(shè)置手動(dòng)，并將輸出值設(shè)置為一個(gè)合適的值，此操作可通過調(diào)節(jié) 儀表實(shí)現(xiàn)。5. 合上三相電源空氣開關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，適合增加/減少主控儀表的輸出量，使下水箱的液位平衡于設(shè)定值。6. 按照以前的方法進(jìn)行整定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。7. 待下水箱進(jìn)水流量相對(duì)穩(wěn)定，且其液位穩(wěn)定于給定值時(shí)，將調(diào)節(jié) 器切換到自動(dòng)狀態(tài)，待液位平衡后，通過以下加干擾，突增儀表設(shè)定值 的大小，使其有一個(gè)正階躍增量的變化。將閥 F1-5、 F1-13 開至適當(dāng)開 度。8. 適量改變調(diào)節(jié)儀的PID參數(shù)，重復(fù)7步驟，用計(jì)算機(jī)記錄不同參 數(shù)時(shí)系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。五、實(shí)訓(xùn)報(bào)告要求1. 液

25、位-流量串級(jí)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。曙悍1他軍窩H階躍擾擾動(dòng)分別作用于主、畐I對(duì)象時(shí)系統(tǒng)輸出的響應(yīng)曲線，分析系統(tǒng)在 靜、動(dòng)態(tài)性能。泵流輦爭級(jí)歷史曲銭：zoo4t出值宙葉港井"J何冋：IG "6°FI 140III 3?DILHh HD| M ij'當(dāng)市道單崗|絕對(duì)七釘24：rM?t!-|曲線1T2D0|恤SU(T2W91|曲線3測(cè)I答：因?yàn)楦睂?duì)象管道的時(shí)間常數(shù)小于主對(duì)象下水箱的時(shí)間常數(shù)，因副回路快速的調(diào)節(jié)作用消除了擾動(dòng)的影l(fā)nigin給定值，因而系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或者PID控制。而不采用P調(diào)節(jié)而當(dāng)主擾動(dòng)作用于副回路時(shí)，通過EDan器。實(shí)訓(xùn)六下水箱液位的前饋

26、-反饋控制系統(tǒng)、實(shí)訓(xùn)目的1. 通過本實(shí)訓(xùn)進(jìn)一步了解液位前饋-反饋控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原 理。2. 掌握前饋補(bǔ)償器的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法。3. 掌握前饋-反饋控制系統(tǒng)參數(shù)的整定與投運(yùn)方法。、實(shí)訓(xùn)設(shè)備 同前）、實(shí)訓(xùn)原理本實(shí)訓(xùn)被控制量為下水箱的液位h,主擾動(dòng)量為變頻器支路的流量本實(shí)訓(xùn)要求下水箱液位穩(wěn)定到給定值，將壓力傳感器 LT3 檢測(cè)到下水箱 液位信號(hào)作為反饋信號(hào),在與給定量比較后的差值通過調(diào)節(jié)器控制電動(dòng) 調(diào)節(jié)閥的開度,以達(dá)到控制下水箱液位的目的,而擾動(dòng)量經(jīng)過前饋補(bǔ)償 器后直接疊加在調(diào)節(jié)器的輸出,以抵消擾動(dòng)對(duì)被控對(duì)象的影響。四、實(shí)訓(xùn)內(nèi)容與步驟本實(shí)訓(xùn)選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為被控對(duì)象。實(shí)訓(xùn)之前先將儲(chǔ)水 箱中貯

27、足水量,然后將閥門 F1-1、F1-2 、F1-7、F2-1、F2-5 全開,將 閥門 F1-1Q、F1-11 開至適當(dāng)開度,其余閥門均關(guān)閉。本實(shí)訓(xùn)采用智能儀表控制,步驟如下：1. 將SA-11、SA-12、SA-14掛件掛到屏上，并將 SA-12掛件的通訊 線插頭插入屏內(nèi) RS485通訊口上，將控制屏右側(cè) RS485通訊線通過 RS485/232 轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)串口 2。將“ FT2 電動(dòng)閥支路流量”鈕 子開關(guān)撥到“ ON的位置，將“ LT3下水箱液位”鈕子開關(guān)撥到“ ON 的位置。2. 接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，打開 24V 開關(guān)電源，給壓力變 送器及渦輪流量計(jì)上電，按下啟動(dòng)按鈕，合上單相I、單相川空氣開 關(guān)，給智能儀表 1 及電動(dòng)閥上電。3. 打開上位機(jī) M