實驗報告單容液位定值控制系統(tǒng)實驗報告.doc

1、實驗報告單容液位定值控制系統(tǒng)實驗報告過程控制綜合實驗報告 實驗名稱:單容液位定值控制系統(tǒng) 專業(yè)：電氣工程 班級 : 姓名：學號: 實 驗 方 案 一、實驗名稱：單容液位定值控制系統(tǒng) 二、實驗目的 。理解單容液位定值控制系統(tǒng)的構(gòu)造與組成。2.掌握單容液位定值控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定和投運方法。3.研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的變化對系統(tǒng)靜、動態(tài)性能的影響。4理解、I、PD 和ID 四種調(diào)節(jié)器分別對液位控制的作用。5。掌握同一控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實現(xiàn)過程。三、實驗原理 本實驗系統(tǒng)構(gòu)造圖和方框圖如圖所示。被控量為中水箱的液位高度,實驗要求中水箱的液位穩(wěn)定在給定值。將壓力傳感器 LT檢測到的中水箱液位信號

2、作為反應信號，在與給定量比擬后的差值通過調(diào)節(jié)器控制電動調(diào)節(jié)閥的開度，以到達控制中水箱液位的目的。為了實現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應為 PI 或 PD 控制(本次實驗我組采用的是I 控制)。圖 1 中水箱單容液位定值控制系統(tǒng) a)構(gòu)造圖 b)方框圖 一、實驗目的 。理解單容液位定值控制系統(tǒng)的構(gòu)造與組成.掌握單容液位定值控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定和投運方法。3.研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的變化對系統(tǒng)靜、動態(tài)性能的影響.4。理解、PI、P和 PID 四種調(diào)節(jié)器分別對液位控制的作用。掌握同一控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實現(xiàn)過程。二、實驗設備 實驗控制水箱; 2。實驗對象及控制屏、計

3、算機一臺、SA-44 掛件一個、PC/PPI 通訊電纜一根； 3三相電輸出8V10A、單相電輸出220V/5A中單相 I、單相 I端口、三相磁力泵80V、壓力變送器 LT2、電動調(diào)節(jié)閥中控制信號(4mA 輸入,220V 輸入、S7-20 中 AO 端口、I2 端口。三、實驗原理 本實驗系統(tǒng)構(gòu)造圖和方框圖如圖 1 所示。被控量為中水箱的液位高度，實驗要求中水箱的液位穩(wěn)定在給定值。將壓力傳感器 L2 檢測到的中水箱液位信號作為反應信號，在與給定量比擬后的差值通過調(diào)節(jié)器控制電動調(diào)節(jié)閥的開度,以到達控制中水箱液位的目的.為了實現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應為 PI 或ID

4、 控制.圖 中水箱單容液位定值控制系統(tǒng) (構(gòu)造圖 b)方框圖 四、實驗內(nèi)容與步驟 本實驗選擇中水箱作為被控對象。實驗之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門-1、1-2、F-7、F111 全開,將中水箱出水閥門 F1開至適當開度，其余閥門均關(guān)閉。本次實驗采用的是 S20_控制的方法。圖 2 S70PLC 控制單容液位定值控制實驗接線圖 1。將 S- S72LC 控制掛件掛到屏上，并用 PC/P通訊電纜線將7-20_LC 連接到計算機串口,并按照下面的控制屏接線圖連接實驗系統(tǒng)。將“LT2 中水箱液位“鈕子開關(guān)撥到&“ON”的位置。接通總電空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān),翻開 24V 開關(guān)電，給壓力變送器

5、上電，按下啟動按鈕，合上單相、空氣開關(guān),給 S72PLC 及電動調(diào)節(jié)閥上電。3.翻開 Step 7-cro/W 32 軟件,并翻開&“ S7- - 00PLC”程序進展下載，然后將 S-20LC 置于運行狀態(tài),然后運行 MCS 組態(tài)環(huán)境，翻開“ S7 20_C LC 控制系統(tǒng)”工程，然后進入 MC運行環(huán)境，在主菜單中點擊“實驗三、單容液位定值控制&t;，進入實驗三的監(jiān)控界面。4。在上位機監(jiān)控界面中點擊&“啟動儀表”。將智能儀表設置為“手動”，并將設定值和輸出值設置為一個適宜的值,此操作可通過調(diào)節(jié)儀表實現(xiàn)。合上三相電空氣開關(guān)，磁力驅(qū)動泵上電打水,適當增加/減少智能儀表的輸

6、出量，使中水箱的液位平衡于設定值。6。根據(jù)經(jīng)歷法或動態(tài)特性參數(shù)法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，選擇 P控制規(guī)律，并按整定后的 PI 參數(shù)進展調(diào)節(jié)器參數(shù)設置。7待液位穩(wěn)定于給定值后，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”控制狀態(tài),待液位平衡后,通過以下幾種方式加干擾：(1突增或突減儀表設定值的大小，使其有一個正或負階躍增量的變化;(此法推薦，后面三種僅供參考 (2將電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥1-3 或1-同電磁閥)開至適當開度； (3)將下水箱進水閥1-8 開至適當開度；改變負載 接上變頻器電，并將變頻器輸出接至磁力泵,然后翻開閥門2-1、F24，用變頻器支路以較小頻率給中水箱打水。以上幾種干擾均要求擾動量為控制量的 51，干擾過大

7、可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。參加干擾后，水箱的液位便分開原平衡狀態(tài),經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后,水箱液位穩(wěn)定至新的設定值采用后面三種干擾方法仍穩(wěn)定在原設定值,記錄此時的智能儀表的設定值、輸出值和儀表參數(shù),液位的響應過程曲線將如圖 3 所示。線曲應響躍階的位液箱水容單 3 圖8。分別適量改變調(diào)節(jié)儀的 P 及 I 參數(shù),重復步驟 7，用計算機記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的階躍響應曲線.9分別用、P、PID 三種控制規(guī)律重復步驟 48,用計算機記錄不同控制規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應曲線。四、 實驗結(jié)果分析p 實驗剛開場時,輸入設定值SV為c,比例系數(shù)、積分時間I)均設為 10，液位波形開場有近似規(guī)律的阻尼震蕩響應,直至最后波形穩(wěn)定，得出相應曲線.(如圖 4、所示 圖 單容液位控制的系數(shù)調(diào)節(jié) 圖 5 單容液位控制的響應曲線 六、實驗總結(jié) 學習了單容液位定值控制系統(tǒng)方法，待液位穩(wěn)定于給定值后，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”控制狀態(tài)，待液位平衡后，突減儀表設定值為0,使其有一個負階躍增量的變化，但由于忽略，未能將圖像保存下來.由于設定值的原因，波位波形曲線趨向正確,但是阻尼震蕩時間過長，得到最后結(jié)果曲線所需時間較長,說明