小型過程控制實驗系統(tǒng)操作和維護手冊_圖文

1、小型過程控制實驗系統(tǒng)操作和維 護 手 冊用戶文件編號：CD-012011年2月13日目 錄1安全注意事項.31.1防止觸電.31.2防止損壞.31.3 其他注意事項. 42系統(tǒng)簡介.42.1 對象系統(tǒng). 42.2 電氣控制系統(tǒng). 52.3 臺面布置. 62.4 基本參數(shù). 82.5 信號連接及配電圖. 82.6 可以實現(xiàn)的控制實驗. 83儀表系統(tǒng)介紹.93.1壓力和液位變送器.93.2渦輪流量計.103.3微型潛水泵和調(diào)速模塊.114 實驗. 124.1 水泵出口壓力PID 控制實驗. 134.1.1 題目描述. 134.1.2 上位組態(tài)樣例. 144.1.3 操作過程和調(diào)試. 154.1.4

2、 范例結(jié)果及記錄. 164.2 水泵出口流量PID 控制實驗. 174.2.1 題目描述. 174.2.2 上位組態(tài)樣例. 184.2.3 操作過程和調(diào)試. 194.2.4 范例結(jié)果及記錄. 194.3 單容液位PID 控制實驗. 204.3.1題目描述.204.3.2 上位組態(tài)示例. 214.3.3 操作過程和調(diào)試. 224.3.4 范例結(jié)果及記錄. 234.4 水平雙容液位PID 控制實驗. 234.4.1題目描述.234.4.2 上位組態(tài)示例. 254.4.3 操作過程和調(diào)試. 264.5 水平三容液位PID 控制實驗. 264.5.1題目描述.264.5.2 上位組態(tài)樣例. 284.5

3、.3 操作過程和調(diào)試. 284.6 垂直兩容液位PID 控制實驗. 294.6.1 題目描述. 294.6.2 上位組態(tài)示例. 304.6.3 操作過程和調(diào)試. 314.7 流量-液位串級控制實驗. 314.7.1 題目描述. 314.7.2 上位組態(tài)示例. 334.7.3 操作過程和調(diào)試. 344.7.4 范例結(jié)果及記錄. 354.8 流量-液位前饋反饋實驗. 364.8.1 題目描述. 364.8.2 上位組態(tài)示例. 374.8.3 操作過程和調(diào)試. 384.8.4 范例結(jié)果及記錄. 394.9 雙流量比值控制實驗. 394.9.1 題目描述. 394.9.2 上位組態(tài)示例. 404.9.

4、3 操作過程和調(diào)試. 414.9.4 范例結(jié)果及記錄. 424.10 單容液位位式控制實驗. 434.10.1題目描述.434.10.2 上位組態(tài)示例. 444.10.3 操作過程和調(diào)試. 451安全注意事項安全注意事項：在安裝、操作、維護或檢查本系統(tǒng)之前一定仔細閱讀以下安全注意事項。在熟悉設(shè)備的知識、安全信息及全部有關(guān)注童事項以后使用。在本使用說明書中，將安全注意事項等級分為“危險”和“注意”。！危險：不正確的操作造成的危險情況，將導(dǎo)致死亡或重傷的發(fā)生。！注意：不正確的操作造成的危險情況，將導(dǎo)致一般或輕微的傷害或造成物體的硬件損壞。注意：根據(jù)情況的不同，“注意”等級的事項也可能造成嚴重后果。

5、請遵循兩個等級的注意事項，因為它們對于個人安全都是重要的。！危險：當(dāng)通電或正在運行時，請不要進行任何維護、維修操作，不要打開接線箱蓋子，否則會發(fā)生觸電的危險。請不要用濕手操作開關(guān)，以防止觸電。在開始布線或維修之前，請斷開電源，以防止觸電。！注意由于系統(tǒng)用24V 供電，操作時要正確使用電壓。系統(tǒng)應(yīng)遠離可燃物體。系統(tǒng)發(fā)生故障時，請斷開電源。否則可能因電流過大導(dǎo)致火災(zāi)。各個端子上加的電壓只能是使用電氣控制原理圖上所規(guī)定的電壓，以防止爆裂、損壞等。始終應(yīng)保證正負極性的正確，以防止爆裂、損壞等。1.3 其他注意事項！注意當(dāng)搬運產(chǎn)品時，請使用正確的升降工具以防止損傷，不要過分顛簸，絕對禁止傾斜，甚至傾倒。

6、周圍環(huán)境溫度周圍環(huán)境濕度.環(huán)境 儲存溫度環(huán)境振動5-+50 (不結(jié)冰 90RH以下(不凝露 -20+50 室內(nèi)(無腐蝕性氣體，可燃性氣體，油霧和塵埃等等59ms以下(JIS C 0040標準2系統(tǒng)簡介2.1 對象系統(tǒng)小型多參數(shù)過程控制系統(tǒng)控制流程圖如下所示：小型過程控制實驗系統(tǒng)工藝流程圖儲水箱 提供了兩路動力支流，既可以滿足兩個同學(xué)同時進行壓力，流量和液位實驗，還可以一路用于提供水流，一路用于提供干擾。JV13和JV23提供泄漏干擾。2.2 電氣控制系統(tǒng)在系統(tǒng)的側(cè)邊各設(shè)置一個盒子，一邊用于安排電氣原件，一邊用于安排工業(yè)端子排，提供I/O控制連接信號，示意圖如下圖所示： 控制系統(tǒng)并不安裝在這里。

7、通過開放式I/O端子排連接到計算機上，或者桌面上，或者孔屏上。所有調(diào)速器和渦輪流量計變送器封裝到左側(cè)盒子里。系統(tǒng)整體組態(tài)管路及工藝流程如下圖所示： 2.3 臺面布置小型過程控制系統(tǒng)可以放到臺面上，從而節(jié)省實驗室布局空間，其空間布置如圖所示。 主體結(jié)構(gòu)包括：儲水箱主體。提供了整個系統(tǒng)的支撐。 1、三容水箱左邊水箱有一個入水口，四個出水口。右邊上出水用于溢流，如果水過多則從中水箱溢流。右邊中出水口用于和中水箱形成垂直多容系統(tǒng)。右邊下出水口用于和中水箱形成水平兩容，以及水平三容。底部出水口用于水回到儲水箱。底部還有一個開口用于提供液位測量。中間水箱有五個入水口，兩個出入水口，兩個出水口。前面的入水口

8、是兩個水路的入水。左右最上面的入水口用于左右兩個水箱溢流。左邊中出水用于和左邊水箱形成垂直多容系統(tǒng)。左邊下出水口用于和左水箱形成水平兩容，以及水平三容。右邊下出水口用于和右水箱形成水平兩容，以及水平三容。底部出水口用于水回到儲水箱。底部還有一個開口用于提供液位測量。中間有根管道，如果水過多則從此管道溢流。右邊水箱有一個入水口，四個出水口。左邊上出水用于溢流，如果水過多則從中水箱溢流。左邊下出水口用于和中水箱形成水平兩容，以及水平三容。底部出水口用于水回到儲水箱。底部還有一個開口用于提供液位測量。2、臺面（管路、功能閥及測控點） 管路管路在儲水箱臺面上布局，使用PVC 管道。與實驗流程有關(guān)的管路

9、有3條： 注水通道1：內(nèi)部連接管路。由泵的出水口起，至各實驗容器的入水口止。 上設(shè)：流量測點1個（LWGY-10 渦輪流量計，輸出420mA 電流信號） 壓力測點1個（兩線制壓力變送器，輸出420mA 電流信號）。 注水閥2個（注水閥11、注水閥12）。注水通道2：內(nèi)部連接管路。由泵的出水口起，至各實驗容器的另一入水口止。上設(shè)：流量測點1個（LWGY-10 渦輪流量計，輸出420mA 電流信號）。 壓力測點1個（兩線制壓力變送器，輸出420mA 電流信號）。 注水閥2個（注水閥21、注水閥22）。 連接通道：內(nèi)部連接管路。上設(shè)： 連通閥3個（連通閥34、連通閥35、連通閥36）。 各個容器的放

10、水閥3個。放水閥31、放水閥32、放水閥33。 測控點：壓力測點2個，用于測量泵出口的壓力（0100Kpa ；420mA ）。 流量測點2個，用于測量注水流量（00.6m3/h）。液位測點3個，用于測量各實驗水柱的水位（04 Kpa；420mA ）。 3、循環(huán)泵潛水直流離心泵2臺, 水系統(tǒng)的循環(huán)動力、通過調(diào)速器控制。作為控制系統(tǒng)的執(zhí)行器。4、蓄水槽循環(huán)水系統(tǒng)的中間緩沖容器，約10升。過程控制系統(tǒng)不但提供了自動化行業(yè)通用的檢測儀表、執(zhí)行儀表、控制儀表，而且提供了獨特的三容水箱系統(tǒng)，為算法研究的三容系統(tǒng)提供了理想的試驗平臺。超小型化的實驗系統(tǒng)具有體積小，重量輕的特點，大大的減少了設(shè)備占用的空間，可

11、以隨意挪動位置，為實驗室提供了最大的便利。采用透明化的設(shè)計理念，使得系統(tǒng)的外觀精美、結(jié)構(gòu)清晰。擴展性強，配電系統(tǒng)提供標準的4-20mA 信號，可以和多種控制系統(tǒng)相連。2.4 基本參數(shù)尺寸：571mm(長度*400mm（寬度）*580mm（高度） 重量：10公斤左右（無水時） 20公斤左右（裝滿水） 供電：24V 1A，12V 2A2.5 信號連接及配電圖詳見電氣控制原理圖。2.6 可以實現(xiàn)的控制實驗調(diào)速器水泵控制特性測量 單容系統(tǒng)特性測量實驗 雙容系統(tǒng)特性測量實驗 管道壓力控制實驗 流量控制實驗 單容液位控制實驗 流量比值控制實驗 流量液位前饋反饋控制實驗 流量液位串級控制實驗 水平雙容液位控

12、制實驗 水平三容液位控制實驗水平雙容液位串級控制 垂直雙容特性測量實驗 垂直雙容液位控制實驗3儀表系統(tǒng)介紹型號：ALT-P-E-G-1-2-3-M量程：0100KPa （管道壓力）、04KPa （水箱液位） 輸出信號：420mA 供電電源： 24VDC圖 3.1 壓力傳感器技術(shù)參數(shù)： 參數(shù) 過載壓力精度（包括線型、重復(fù)值、遲滯） 零點溫度漂移 滿量程溫度漂移 抗電磁/射頻干擾 抗沖擊/振動 工作溫度 工作介質(zhì) 外殼材料 螺紋連接口數(shù)值 150 ±0.5 <0.0005F.S/ <0.0005F.S/30V/m，10kHz至500MHz 100g，10ms/10g，1020

13、0Hz -2085原理/接線方法 被測液體流經(jīng)傳感器時，傳感器內(nèi)葉輪借助于液體的動能而旋轉(zhuǎn)。此時，葉輪葉片使檢出裝置中的磁路磁阻發(fā)生周期性的變化，因而在檢出線圈兩端就感應(yīng)出頻率與流量成正比的電脈沖信號，經(jīng)放大器放大后遠傳輸出。在測量范圍內(nèi)，傳感器的流量脈沖頻率與體積流量成正比，這個比值為儀表系數(shù)，用K 表示。式中：f流量信號頻率（Hz ）Q-體積流量（m /h或L/h）K =3600× N脈沖數(shù)V體積總量（m 或L ）331、基本參數(shù)： 圖3.2 壓力變送器接線原理圖3.3 渦輪流量計f N或K = Q V2、介質(zhì)溫度：-20-+120ºC 3、環(huán)境溫度：-20-+50&#

14、186;C4、供電電源：電壓：24V ±10%,電流：<10Ma5、輸出經(jīng)過變送器，為兩線制4-20毫安。接線原理同壓力變送器。 圖3.5 微型潛水泵名稱：微型屏蔽式離心泵 型號：PX1A/DC24V 揚程：5米 流量：10L/M 額定電流：1A 輸入信號：0-24VDC 尺寸：80*45*50（毫米）特點：采用全塑料外形結(jié)構(gòu)，直流無刷電機驅(qū)動，獨特的屏蔽套設(shè)計，保證了泵的軸端永無滲漏。 調(diào)速模塊采用PWM 控制，輸入控制電壓2-10V，輸入電壓DC24V，輸出0.7-24V。最大電流5A。控制水泵時，上升到4V 左右開始出水，9V左右達到最大值。下降到3V 左右仍然工作。由于

15、制造的差異，可能參數(shù)有所不同。在水蓋過水泵的情況下，測試過連續(xù)運行24小時，溫升在容許的范圍內(nèi)。4 實驗以下為基本實驗，用戶可以自己組合更多的實驗，設(shè)計很多的算法，例如模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制，等等。如果是單用戶操作，則總體組態(tài)界面如圖所示。 如果是多用戶操作，則界面如圖所示。備注：如果要支持兩人同時實驗，另外一個學(xué)生需要通過網(wǎng)絡(luò)連接，連接之后，需要選擇不同的支路。例如如果支路1已經(jīng)有人占用，另外一個人不能進入。如果有一個人占用了公共部分，則另外一個人也不能使用。4.1 水泵出口壓力PID 控制實驗 4.1.1 題目描述壓力控制流程圖如圖4.1.1所示。 圖4.1.1 壓力PID 單回路控制測點

16、清單如表2.8.1所示。表4.1.1壓力PID 單回路控制測點清單序號 1 2位號或代號 PT101或PT102 U101或U102設(shè)備名稱 壓力變送器 調(diào)速器用途 給水壓力 控制水泵原始信號類型 420mADC 210VAI AO工程量 150kPa 0100第一支路：水介質(zhì)由泵P101從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV11進入水箱V1，通過手閥JV31回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，給水壓力由PT101測得，用手閥JV11的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，PT101為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。第二支路：水介質(zhì)由泵P102從儲水

17、箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV22進入水箱V3，通過手閥JV33回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，給水壓力由PT102測得，用手閥JV22的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，PT102為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。注意，如果采用給定值干擾，則JV13，JV23請關(guān)閉。如果施加泄漏干擾，則一般統(tǒng)一開度從0到10度。4.1.2 上位組態(tài)樣例1）測試要求的組態(tài)流程圖界面（要求復(fù)顯），如圖4.1.2所示（可參考例程）。 圖4.1.2 組態(tài)流程圖界面2）動態(tài)點、交互控制點清單如表4.1.2所示。表4.1.2 動態(tài)點、交互控制點清單名稱U101或U1

18、02 PT101或PT102 SP P I D 手/自動 M/MV調(diào)速器 壓力變送器 調(diào)節(jié)器設(shè)定值 調(diào)節(jié)器比例系數(shù) 調(diào)節(jié)器積分系數(shù) 調(diào)節(jié)器微分系數(shù) PID 調(diào)節(jié)器狀態(tài) PID 調(diào)節(jié)器手動輸出值數(shù)據(jù)類型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O整型 I/O實型功能描述 顯示調(diào)節(jié)器輸出值MV 顯示給水壓力值（調(diào)節(jié)器PV） 調(diào)節(jié)器自動狀態(tài)下可改寫，同時讓手動輸出值跟蹤這個數(shù)值可改寫 可改寫 可改寫點擊，調(diào)節(jié)器狀態(tài)切換 調(diào)節(jié)器手動狀態(tài)下，點擊則彈出輸入對話框（改變調(diào)節(jié)器輸出值），自動狀態(tài)跟隨調(diào)節(jié)器輸出值4.1.3 操作過程和調(diào)試1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編

19、寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細介紹。 2、第一支路實驗步驟：將手閥JV11打開30度左右，JV31完全打開，JV13關(guān)閉。水箱V1只是作為水介質(zhì)流通回路的一個部分。第二支路實驗步驟：將手閥JV21打開30度左右，JV33完全打開，JV23關(guān)閉。水箱V3只是作為水介質(zhì)流通回路的一個部分。4、將管道壓力變送器（第一支路PT101，第二支路PT102）子通過實驗連接線連到控制器輸入端AI0，調(diào)速器（第一支路U101，第二支路U102）端連到AO0。注意：具體哪個通道連接指定的傳感器和執(zhí)行器依賴于控制器編程。對于全連好線的系統(tǒng)，則必須按照已經(jīng)接線的通道來編程。5、連接好控制系

20、統(tǒng)和監(jiān)控計算機之間的通訊電纜，接通設(shè)備電源。 6、啟動組態(tài)軟件，進入測試項目界面。7、設(shè)置PID 控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗法來整定參數(shù)，這里不限制使用的方法。4.1.4 范例結(jié)果及記錄參考曲線如圖4.1.3所示。操作值快速下降，控制量快速跟蹤到給定值。由于使用調(diào) 速器，所以控制更加快速。圖2.8.3 調(diào)速器調(diào)節(jié)壓力的控制曲線4.2 水泵出口流量PID 控制實驗 4.2.1 題目描述流量調(diào)速器控制流程圖如圖4.2.1所示。 圖4.2.1 流量PID 單回路控制測點清單如表4.2.1所示。表4.2.1流量PID 單回路控制測點清單序號 1 2位號或代號 FT101 或FT102 U101或U1

21、02設(shè)備名稱流量計 調(diào)速器用途 給水流量 電壓控制原始信號類型 420mADC 210VAI AO工程量 01.2m/h 01003第一支路：水介質(zhì)由泵P101從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV11進入水箱V1，通過手閥JV31回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，給水流量由FT101測得，用手閥JV11的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，F(xiàn)T101為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。第二支路：水介質(zhì)由泵P102從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV22進入水箱V3，通過手閥JV33回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，給水流量由FT102測得，用

22、手閥JV22的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)FT102為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。 系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，注意，如果采用給定值干擾，則JV13，JV23請關(guān)閉。如果施加泄漏干擾，則一般統(tǒng)一開度從0到10度。4.2.2 上位組態(tài)樣例1）測試要求的組態(tài)流程圖界面（要求復(fù)顯），如圖4.2.2所示。 圖4.2.2 組態(tài)流程圖界面2）動態(tài)點、交互控制點清單如表4.2.2所示。表4.2.2 動態(tài)點、交互控制點清單（取決于不同的控制器）名 稱U101 FT101 SP P I D 手/自動 M/MV調(diào)速器 流量計 調(diào)節(jié)器設(shè)定值 調(diào)節(jié)器比例系數(shù) 調(diào)節(jié)器積分系數(shù) 調(diào)節(jié)器微分系

23、數(shù) PID 調(diào)節(jié)器狀態(tài) PID 調(diào)節(jié)器手動輸出值數(shù)據(jù)類型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O整型 I/O實型功能描述 顯示調(diào)節(jié)器輸出值MV 顯示流量值（調(diào)節(jié)器PV） 調(diào)節(jié)器自動狀態(tài)下可改寫，同時可讓手動輸出值跟蹤這個數(shù)值可改寫 可改寫 可改寫點擊，調(diào)節(jié)器狀態(tài)切換 調(diào)節(jié)器手動狀態(tài)下，點擊則彈出輸入對話框（改變調(diào)節(jié)器輸出值），自動狀態(tài)跟隨調(diào)節(jié)器輸出值3）其他要求：4.2.3 操作過程和調(diào)試1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細介紹。2、第一支路實驗步驟：將手閥JV11全部打開，JV31完全打開，JV1

24、3關(guān)閉。水箱V1只是作為水介質(zhì)流通回路的一個部分。第二支路實驗步驟：將手閥JV21全部打開，JV33完全打開，JV23關(guān)閉。水箱V3只是作為水介質(zhì)流通回路的一個部分。4、將管道流量變送器（第一支路PT101，第二支路PT102）子通過實驗連接線連到控制器輸入端AI0，調(diào)速器（第一支路U101，第二支路U102）端連到AO0。注意：具體哪個通道連接指定的傳感器和執(zhí)行器依賴于控制器編程。對于全連好線的系統(tǒng)，則必須按照已經(jīng)接線的通道來編程。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計算機之間的通訊電纜，接通設(shè)備電源。 6、啟動組態(tài)軟件，進入測試項目界面。7、設(shè)置PID 控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗法來整定參數(shù)，這里不

25、限制使用的方法。4.2.4 范例結(jié)果及記錄參考的控制曲線如圖4.2.3所示。 圖4.2.3 調(diào)速器流量控制曲線曲線中PI 參數(shù)設(shè)定如下P=40，I=100。單容液位PID 單回路控制工藝流程圖如圖4.3.1所示。 圖4.3.1 單容水箱液位PID 單回路控制流程圖單容水箱液位PID 單回路控制測點清單如表4.3.1所示。表4.3.1單容水箱液位PID 單回路控制測點清單序號1位號或代號 LT101或LT103設(shè)備名稱 壓力變送器 調(diào)速器用途 水箱液位 電壓控制原始信號類型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 01002 U101或U102第一支路：水介質(zhì)由泵P101從儲水箱

26、V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV11進入水箱V1，通過手閥JV31回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，液位由LT101測得，用手閥JV31的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT101為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。第二支路：水介質(zhì)由泵P102從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV22進入水箱V3，通過手閥JV33回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，液位由LT102測得，用手閥JV33的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT102為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。注意，如果采用給定值干擾，則JV13

27、，JV23請關(guān)閉。如果施加泄漏干擾，則一般統(tǒng)一開度從0到10度。4.3.2 上位組態(tài)示例1）測試要求的組態(tài)流程圖界面（要求復(fù)顯），如圖4.3.2所示。 圖4.3.2 組態(tài)流程圖界面2）動態(tài)點、交互控制點清單如表4.3.2所示。表4.3.2 動態(tài)點、交互控制點清單名 稱U101 LT103 SP P I D 手/自動 M/MV調(diào)速器 液位變送器 調(diào)節(jié)器設(shè)定值 調(diào)節(jié)器比例系數(shù) 調(diào)節(jié)器積分系數(shù) 調(diào)節(jié)器微分系數(shù) PID 調(diào)節(jié)器狀態(tài) PID 調(diào)節(jié)器手動輸出值數(shù)據(jù)類型I/O實型I/O實型I/O實型I/O實型I/O實型I/O實型I/O整型I/O實型功能描述 顯示調(diào)節(jié)器輸出值MV顯示水箱液位值（調(diào)節(jié)器測量值P

28、V）調(diào)節(jié)器自動狀態(tài)下可改寫，同時讓手動輸出值跟蹤這個數(shù)值可改寫 可改寫 可改寫點擊，調(diào)節(jié)器狀態(tài)切換 調(diào)節(jié)器手動狀態(tài)下，點擊則彈出輸入對話框（改變調(diào)節(jié)器輸出值），自動狀態(tài)跟隨調(diào)節(jié)器輸出值4.3.3 操作過程和調(diào)試1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細介紹。2、第一支路實驗步驟：將手閥JV11全開，JV31打開30度左右，JV13關(guān)閉。第二支路實驗步驟：將手閥JV21全部打開，JV33打開30度左右，JV23關(guān)閉。4、將容器液位變送器（第一支路LT101，第二支路LT103）子通過實驗連接線連到控制器輸入端AI0，調(diào)速器（第一支路U101，第二

29、支路U102）端連到AO0。注意：具體哪個通道連接指定的傳感器和執(zhí)行器依賴于控制器編程。對于全連好線的系統(tǒng)，則必須按照已經(jīng)接線的通道來編程。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計算機之間的通訊電纜，接通設(shè)備電源。 6、啟動組態(tài)軟件，進入測試項目界面。7、設(shè)置PID 控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗法來整定參數(shù)，這里不限制使用的方法。4.3.4 范例結(jié)果及記錄出水閥門開度30度。比例控制器控制曲線如圖4.3.3所示，多個P 值的控制曲線繪制在同一個圖上： 圖4.3.3 比例控制器控制曲線從圖可見P=16時，有振蕩趨勢，P=24比較好。余差大約是8%。PI 控制器控制曲線如圖4.3.4所示。選擇P=24，然后把I

30、 從1800逐步減少。 圖4.3.4 PI控制器控制曲線如圖4.3.4所示，在這里I 的大小對控制速度影響已經(jīng)不大。從I=5時出現(xiàn)振蕩，并且難以穩(wěn)定了。I 的選擇很大，8-100都具有比較好的控制特性，這里從臨界條件，選擇I=8到20之間。水平雙容液位PID 單回路控制工藝流程圖如圖4.4.1所示。圖4.4.1 水平雙容液位PID 單回路控制流程圖水平雙容液位PID 單回路控制測點清單如表4.3.1所示。表4.4.1水平雙容液位PID 單回路控制測點清單序號位號或代號設(shè)備名稱 壓力變送器 調(diào)速器用途 水箱液位 電壓控制原始信號類型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 010

31、01 LT102 2 U101或U102第一支路：水介質(zhì)由泵P101從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV11進入水箱V1，通過手閥JV32到水箱V2，最后經(jīng)過JV32回流至水箱V4而形成用手閥JV32的開啟程度來模擬負載的大小。水循環(huán)；其中，液位由LT102測得，本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT102為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。第二支路：水介質(zhì)由泵P102從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV22進入水箱V3，通過手閥JV33到V2，最后通過手閥JV32回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，液位由LT102測得，用手閥JV32的開啟程度來模擬負載的大小。本例

32、為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT102為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。注意，如果采用給定值干擾，則JV13，JV23請關(guān)閉。如果施加泄漏干擾，則一般統(tǒng)一開度從0到10度。 4.4.2 上位組態(tài)示例1）測試要求的組態(tài)流程圖界面（要求復(fù)顯），如圖4.3.2所示。 圖4.3.2 組態(tài)流程圖界面2）動態(tài)點、交互控制點清單如表4.3.2所示。表4.3.2 動態(tài)點、交互控制點清單名 稱U101 LT102 SP P I D數(shù)據(jù)類型功能描述 顯示調(diào)節(jié)器輸出值MV顯示水箱液位值（調(diào)節(jié)器測量值PV ）調(diào)節(jié)器自動狀態(tài)下可改寫，同時讓手動輸出值跟蹤這個數(shù)值可改寫 可改寫 可改寫點擊，調(diào)節(jié)器

33、狀態(tài)切換 調(diào)節(jié)器手動狀態(tài)下，點擊則彈出輸入對話框（改變調(diào)節(jié)器輸出值），自動狀態(tài)跟隨調(diào)節(jié)器輸出值調(diào)速器實型液位變送器實型調(diào)節(jié)器設(shè)定值實型調(diào)節(jié)器比例系數(shù)實型調(diào)節(jié)器積分系數(shù)實型調(diào)節(jié)器微分系數(shù)實型手/自動調(diào)節(jié)器狀態(tài)整型調(diào)節(jié)器手動輸出值I/O實型4.4.3 操作過程和調(diào)試1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細介紹。主第一支路實驗步驟：將手閥JV11 全開，JV34和JV32打開30度左右，2、其他關(guān)閉。主第二支路實驗步驟：將手閥JV21全部打開，JV35和JV32打開30度左右，其他閥門關(guān)閉。4、將容器液位變送器LT102通過實驗連接線連到控制器輸入

34、端AI0，調(diào)速器（第一支路U101，第二支路U102）端連到AO0。注意：具體哪個通道連接指定的傳感器和執(zhí)行器依賴于控制器編程。對于全連好線的系統(tǒng)，則必須按照已經(jīng)接線的通道來編程。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計算機之間的通訊電纜，接通設(shè)備電源。 6、啟動組態(tài)軟件，進入測試項目界面。7、設(shè)置PID 控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗法來整定參數(shù)，這里不限制使用的方法。水平三容液位PID 單回路控制工藝流程圖如圖4.5.1所示。圖4.5.1 水平三容液位PID 單回路控制流程圖水平三容液位PID 單回路控制測點清單如表4.5.1所示。表4.5.1水平雙容液位PID 單回路控制測點清單序號位號或代號設(shè)備名稱

35、壓力變送器 調(diào)速器用途 水箱液位 電壓控制原始信號類型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 01001 LT103 2 U101或U102第一支路：水介質(zhì)由泵P101從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV11進入水箱V1，通過手閥JV34到V2，經(jīng)過JV35到V3，最后經(jīng)過JV33回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，液位由LT103測得，用手閥JV33的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT103為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。第二支路：水介質(zhì)由泵P102從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV22進入水箱V3，通過手閥JV

36、35到V2，經(jīng)過JV33到V3，最后經(jīng)過JV31回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，液位由LT101測得，用手閥JV31的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U102轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT101為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。注意，如果采用給定值干擾，則JV13，JV23請關(guān)閉。如果施加泄漏干擾，則一般統(tǒng)一開度從0到10度。 4.5.2 上位組態(tài)樣例1）測試要求的組態(tài)流程圖界面（要求復(fù)顯），如圖4.3.2所示。 圖4.3.2 組態(tài)流程圖界面2）動態(tài)點、交互控制點清單如表4.3.2所示。表4.3.2 動態(tài)點、交互控制點清單名 稱U101 LT103 SP P I D數(shù)據(jù)類型功

37、能描述 顯示調(diào)節(jié)器輸出值MV顯示水箱液位值（調(diào)節(jié)器測量值PV ）調(diào)節(jié)器自動狀態(tài)下可改寫，同時讓手動輸出值跟蹤這個數(shù)值可改寫 可改寫 可改寫點擊，調(diào)節(jié)器狀態(tài)切換 調(diào)節(jié)器手動狀態(tài)下，點擊則彈出輸入對話框（改變調(diào)節(jié)器輸出值），自動狀態(tài)跟隨調(diào)節(jié)器輸出值調(diào)速器實型液位變送器實型調(diào)節(jié)器設(shè)定值實型調(diào)節(jié)器比例系數(shù)實型調(diào)節(jié)器積分系數(shù)實型調(diào)節(jié)器微分系數(shù)實型手/自動調(diào)節(jié)器狀態(tài)整型調(diào)節(jié)器手動輸出值I/O實型4.5.3 操作過程和調(diào)試1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細介紹。2、主第一支路，將手閥JV11全開，JV34, JV35，JV33打開30度左右，其他關(guān)閉

38、。主第二支路，將手閥JV21全開，JV34, JV35，JV31打開30度左右，其他關(guān)閉。4、將容器液位變送器（主第一支路LT103，主第二支路LT101）通過實驗連接線連到控制器輸入端AI0，調(diào)速器（主第一支路U101，主第二支路U102）端連到AO0。注意：具體哪個通道連接指定的傳感器和執(zhí)行器依賴于控制器編程。對于全連好線的系統(tǒng)，則必須按照已經(jīng)接線的通道來編程。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計算機之間的通訊電纜，接通設(shè)備電源。 6、啟動組態(tài)軟件，進入測試項目界面。7、設(shè)置PID 控制器參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗法來整定參數(shù)，這里不限制使用的方法。4.6 垂直兩容液位PID 控制實驗 4.6.1 題目

39、描述雙容液位單回路控制流程圖如圖4.6.1所示。 圖4.6.1 豎直雙容液位調(diào)節(jié)閥PID 單回路控制豎直雙容液位PID 單回路控制測點清單如表4.3.1所示。表4.4.1豎直雙容液位PID 單回路控制測點清單序號位號或代號設(shè)備名稱 壓力變送器 調(diào)速器用途 水箱液位 電壓控制原始信號類型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 01001 LT102 2 U101或U102第一支路：水介質(zhì)由泵P101從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV11進入水箱V1，通過手閥JV36到水箱V2，最后經(jīng)過JV32回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，液位由LT102測得，用手閥JV32的開啟程度

40、來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT102為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。第二支路：水介質(zhì)由泵P102從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV22進入水箱V3，通過手閥JV37到V2，最后通過手閥JV32回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，液位由LT102測得，用手閥JV32的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，LT102為被控變量，采用PID 調(diào)節(jié)來完成。4.6.2 上位組態(tài)示例1）測試要求的組態(tài)流程圖界面（要求復(fù)顯），如圖4.6.2所示。 圖4.6.2 組態(tài)流程圖界面2）動態(tài)點、交互控制點清單如表4.6.

41、2所示。表4.6.2 動態(tài)點、交互控制點清單名 稱U101 LT102 SP數(shù)據(jù)類型功能描述 顯示調(diào)節(jié)器輸出值MV顯示水箱液位值（調(diào)節(jié)器測量值PV ）調(diào)節(jié)器自動狀態(tài)下可改寫，同時讓手調(diào)節(jié)閥實型液位變送器實型調(diào)節(jié)器設(shè)定值實型動輸出值跟蹤這個數(shù)值P I D調(diào)節(jié)器比例系數(shù)實型調(diào)節(jié)器積分系數(shù)實型調(diào)節(jié)器微分系數(shù)實型可改寫 可改寫 可改寫點擊，調(diào)節(jié)器狀態(tài)切換 調(diào)節(jié)器手動狀態(tài)下，點擊則彈出輸入對話框（改變調(diào)節(jié)器輸出值），自動狀態(tài)跟隨調(diào)節(jié)器輸出值手/自動調(diào)節(jié)器狀態(tài)整型調(diào)節(jié)器手動輸出值I/O實型4.6.3 操作過程和調(diào)試1、編寫控制器算法程序，下裝調(diào)試；編寫測試組態(tài)工程，連接控制器，進行聯(lián)合調(diào)試。這些步驟不詳細

42、介紹。2、主第一支路實驗步驟：將手閥JV11全開，JV36和JV32打開30度左右，其他關(guān)閉。主第二支路實驗步驟：將手閥JV21全開，JV37和JV32打開30度左右，其他關(guān)閉。4、將容器液位變送器LT102通過實驗連接線連到控制器輸入端AI0，調(diào)速器U101端連到AO0。注意：具體哪個通道連接指定的傳感器和執(zhí)行器依賴于控制器編程。對于全連好線的系統(tǒng)，則必須按照已經(jīng)接線的通道來編程。5、連接好控制系統(tǒng)和監(jiān)控計算機之間的通訊電纜，接通設(shè)備電源。 6、啟動組態(tài)軟件，進入測試項目界面。7、開啟系統(tǒng)，讓V1或V3的水面超過JV36。注意實驗過程中不要讓V2的水面不要超過JV36。8、設(shè)置PID 控制器

43、參數(shù)，可以使用各種經(jīng)驗法來整定參數(shù)，這里不限制使用的方法。4.7 流量-液位串級控制實驗 4.7.1 題目描述液位和進口流量串級控制流程圖如圖4.7.1所示。 圖4.7.1 液位和進口流量串級控制流程圖液位和進口流量串級控制測點清單如表4.7.1所示。表4.7.1 液位和進口流量串級控制測點清單序號 1 2 3位號或代號 FT101或FT102 LT101或LT102 U101或U102設(shè)備名稱 流量計 液位變送器 調(diào)速器用途測量管路1流量 測量液位 控制流量原始信號類型 420mADC 420mADC 210VDCAI AI AO工程量 0-1.2m /h 0-5kPa 01003第一支路：

44、水介質(zhì)由泵P101從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV11進入水箱V1，通過手閥JV31回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，給水流量由FT101測得，液位由LT101獲得。用手閥JV31的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，F(xiàn)T101為副回路被測量，LT101為被控變量，采用PID 串級調(diào)節(jié)來完成。第二支路：水介質(zhì)由泵P102從儲水箱V4中加壓獲得壓頭，經(jīng)由手閥JV22進入水箱V3，通過手閥JV33回流至水箱V4而形成水循環(huán)；其中，給水流量由FT102測得，液位由LT103獲得。用手閥JV33的開啟程度來模擬負載的大小。本例為定值自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，調(diào)速

45、器U101轉(zhuǎn)速為操縱變量，F(xiàn)T102為副回路被測量，LT101為被控變量，采用PID 串級調(diào)節(jié)來完成。注意，如果采用給定值干擾，則JV13，JV23請關(guān)閉。如果施加泄漏干擾，則一般統(tǒng)一開度從0到10度。為了比較一般單容液位控制和串級控制的差別，可以使用同樣的泄漏回流副回路干擾，兩次實驗，然后比較超調(diào)。然后再次利用出水閥門提供主回路干擾，比較超調(diào)。4.7.2 上位組態(tài)示例 圖4.7.2 組態(tài)流程圖界面2）動態(tài)點、交互控制點清單如表4.7.2所示。表4.7.2 動態(tài)點、交互控制點清單名 稱U101或U102 FT101或FT102 LT101或LT103 SP P I 手/自動調(diào)速器 渦輪流量計 液位變送器 主調(diào)節(jié)器設(shè)定值 副調(diào)節(jié)器設(shè)定值 主調(diào)節(jié)器比例系數(shù) 副調(diào)節(jié)器比例系數(shù) 主調(diào)節(jié)器積分系數(shù) 主調(diào)節(jié)器狀態(tài) 副調(diào)節(jié)器狀態(tài) 主回路輸出數(shù)據(jù)類型I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O實型 I/O整型 I/O整型 I/O實型功能描述顯示副調(diào)節(jié)器輸出值，手動狀態(tài)下點擊,彈出輸