天煌實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、 目 錄1實(shí)驗(yàn)一、單容水箱特性的測(cè)試12實(shí)驗(yàn)二、雙容水箱特性的測(cè)試53實(shí)驗(yàn)三、鍋爐內(nèi)膽特性的測(cè)試94實(shí)驗(yàn)四、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性的測(cè)試125實(shí)驗(yàn)五、單容水箱液位定值控制系統(tǒng)156實(shí)驗(yàn)六、雙容水箱液位定值控制系統(tǒng)187實(shí)驗(yàn)七、三容水箱液位定值控制系統(tǒng)218實(shí)驗(yàn)八、鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng)249實(shí)驗(yàn)九、鍋爐夾套水溫定值控制系統(tǒng)2710實(shí)驗(yàn)十、變頻調(diào)速磁力泵支路流量的定值控制系統(tǒng)3011實(shí)驗(yàn)十一、鍋爐內(nèi)膽水溫位式控制系統(tǒng)3312實(shí)驗(yàn)十二、水箱液位串級(jí)控制系統(tǒng)3713實(shí)驗(yàn)十三、三閉環(huán)液位控制系統(tǒng)4014實(shí)驗(yàn)十四、下水箱液位與變頻調(diào)速磁力泵支路流量的串級(jí)控制系統(tǒng)4315實(shí)驗(yàn)十五、鍋爐夾套水溫與鍋爐內(nèi)膽

2、水溫的串級(jí)控制系統(tǒng)4616實(shí)驗(yàn)十六、鍋爐內(nèi)膽水溫與內(nèi)膽循環(huán)水流量的串級(jí)控制系統(tǒng)4917實(shí)驗(yàn)十七、單閉環(huán)流量比值控制系統(tǒng)5218實(shí)驗(yàn)十八、流量變比值控制系統(tǒng)5619實(shí)驗(yàn)十九、下水箱液位的前饋-反饋控制系統(tǒng)5920實(shí)驗(yàn)二十、鍋爐內(nèi)膽水溫的前饋-反饋控制系統(tǒng)6321實(shí)驗(yàn)二十一、盤管出水口溫度滯后控制系統(tǒng)6722實(shí)驗(yàn)二十二、流量純滯后控制系統(tǒng)7023實(shí)驗(yàn)二十三、鍋爐內(nèi)膽水溫與鍋爐夾套水溫解耦控制系統(tǒng)7324實(shí)驗(yàn)二十四、上水箱水溫與液位的解耦控制系統(tǒng)78實(shí)驗(yàn)一、單容水箱特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握單容水箱的階躍響應(yīng)的測(cè)試方法，并記錄相應(yīng)液位的響應(yīng)曲線。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的液位階躍響應(yīng)曲線，用相關(guān)的方

3、法確定被測(cè)對(duì)象的特征參數(shù)T和傳遞函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。2. 計(jì)算機(jī)及組態(tài)王軟件。三、實(shí)驗(yàn)原理圖1-1單容水箱特性測(cè)試結(jié)構(gòu)圖由圖1-1可知，對(duì)象的被控制量為水箱的液位H，控制量（輸入量）是流入水箱中的流量Q1，手動(dòng)閥V1和V2的開(kāi)度都為定值，Q2為水箱中流出的流量。根據(jù)物料平衡關(guān)系，在平衡狀態(tài)時(shí)：Q10-Q20=0 （1-1）動(dòng)態(tài)時(shí)，則有：Q1-Q2= （1-2）式中V為水箱的貯水容積，為水貯存量的變化率，它與H的關(guān)系為：，即= A （1-3）A為水箱的底面積。把式（3）代入式（2）得：Q1-Q2=A （1-4）基于Q2=，RS為閥V2的液阻，則上式可改寫

4、為：Q1-= A 即：ARS+h=KQ1或?qū)懽鳎? （1-5）式中T=ARS，它與水箱的底積A和V2的RS有關(guān)；K=RS。式（1-5）就是單容水箱的傳遞函數(shù)。若令Q1（S）=，R0=常數(shù)，則式（1-5）可改為：H（S）=×=K-對(duì)上式取拉氏反變換得：h(t)=KR0(1-e-t/T) （1-6）當(dāng)t>時(shí)，h（）=KR0，因而有K=h（）/R0=輸出穩(wěn)態(tài)值/階躍輸入。當(dāng)t=T時(shí)，則有：h(T)=KR0(1-e-1)=0.632KR0=0.632h()。式（1-6）表示一階慣性環(huán)節(jié)的響應(yīng)曲線是一單調(diào)上升的指數(shù)函數(shù)，如圖1-2所示。當(dāng)由實(shí)驗(yàn)求得圖1-2所示的階躍響應(yīng)曲線后，該曲線上升

5、到穩(wěn)態(tài)值的63%。圖1-2 單容水箱的單調(diào)上升指數(shù)曲線所對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就是水箱的時(shí)間常數(shù)T。該時(shí)間常數(shù)T也可以通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)響應(yīng)曲線作切線，切線與穩(wěn)態(tài)值交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就是時(shí)間常數(shù)T，由響應(yīng)曲線求得K和T后，就能求得單容水箱的傳遞函數(shù)。如果對(duì)象的階躍響應(yīng)曲線為圖1-3，則在此曲線的拐點(diǎn)D處作一切線，它與時(shí)間軸交于B點(diǎn)，與響應(yīng)穩(wěn)態(tài)值的漸近線交于A點(diǎn)。圖中OB即為對(duì)象的滯后時(shí)間，BC為對(duì)象的時(shí)間常數(shù)T，所得的傳遞函數(shù)為：H(S)=圖1-3 單容水箱的階躍響應(yīng)曲線四、組態(tài)監(jiān)控圖五、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22

6、0V電源輸入端L、N接至單相電源的3L、3N端。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）將6024模塊“420mA輸出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥“420mA”控制信號(hào)輸入的“+”、“-” 端。（3）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT1的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT1的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1接好實(shí)驗(yàn)線路，打開(kāi)閥F1-1，并把閥F1-6和F1-9開(kāi)至某一開(kāi)度，且使F1-6的開(kāi)度大于F1-9的開(kāi)度。2啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)一監(jiān)控畫面。3手動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸出值，

7、使水箱的液位處于某一平衡位置。4改變電動(dòng)調(diào)節(jié)閥額輸出值，使其輸出有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化（此增量不宜過(guò)大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便離開(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一定的調(diào)節(jié)時(shí)間后，水箱的液位進(jìn)入新的平衡狀態(tài)，如圖1-4所示。圖1-4單容水箱特性響應(yīng)曲線5記下水箱液位的歷史曲線和階躍響應(yīng)曲線。6把由計(jì)算機(jī)作用的實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行分析處理，并把結(jié)果填表入下表中： 參數(shù)值測(cè)量值液位hKT正向輸入負(fù)向輸入平均值七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1寫出常規(guī)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。2分析用上述方法建立對(duì)象的數(shù)學(xué)模型有什么局限性。實(shí)驗(yàn)二、雙容水箱特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 熟悉雙容水箱的數(shù)學(xué)模型及其階躍響應(yīng)曲線。2. 根據(jù)由實(shí)際測(cè)得雙容

8、液位的階躍響應(yīng)曲線，確定其傳遞函數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。2. 計(jì)算機(jī)、組態(tài)王軟件、RS232/485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、原理說(shuō)明圖2-1 雙容水箱對(duì)象特性結(jié)構(gòu)圖 由圖2-1所示，被控對(duì)象由兩個(gè)水箱相串聯(lián)連接，由于有兩個(gè)貯水的容積，故稱其為雙容對(duì)象。被控制量是下水箱的液位，當(dāng)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2-2所示。由圖2-2可見(jiàn)，上水箱液位的響應(yīng)曲線為一單調(diào)的指數(shù)函數(shù)（圖2-2 (a)），而下水箱液位的響應(yīng)曲線則呈S形狀（圖2-2 (b)）。顯然，多了一個(gè)水箱，液位響應(yīng)就更加滯后。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

9、，OA則表示了對(duì)象響應(yīng)的滯后時(shí)間。至于雙容對(duì)象兩個(gè)慣性環(huán)節(jié)的時(shí)間常數(shù)可按下述方法來(lái)確定。圖2-2 雙容液位階躍響應(yīng)曲線圖2-3 雙容液位階躍響應(yīng)曲線在圖2-3所示的階躍響應(yīng)曲線上求?。海?）h2（t）|t=t1=0.4 h2()時(shí)曲線上的點(diǎn)B和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t1；（2）h2（t）|t=t2=0.8 h2()時(shí)曲線上的點(diǎn)C和對(duì)應(yīng)的時(shí)間t2。 然后，利用下面的近似公式計(jì)算式。 0.32t1/t20.46由上述兩式中解出T1和T2，于是求得雙容（二階）對(duì)象的傳遞函數(shù)為：G（S）=四、組態(tài)監(jiān)控圖五、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把

10、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥220V電源輸入端L、N接至單相電源的3L、3N端。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）將6024模塊“420mA輸出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥“420mA”控制信號(hào)輸入的“+”、“-” 端。（3）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT2的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT2的“+”、“-” 端。（4）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT3的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT3的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1接好實(shí)驗(yàn)線路，打開(kāi)手動(dòng)閥F1-1、F1-7，調(diào)整F

11、1-10、F1-11到適當(dāng)開(kāi)度，并且：F1-7的開(kāi)度>F1-10的開(kāi)度>F1-11的開(kāi)度。2接通總電源和相關(guān)儀表的電源。3啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入到運(yùn)行系統(tǒng)，調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的輸出值，使下水箱的液位處于某一平衡位置（一般為水箱的中間位置）。4改變調(diào)節(jié)閥的輸出值，使下水箱的液位由原平衡狀態(tài)開(kāi)始變化，經(jīng)過(guò)一定的調(diào)節(jié)時(shí)間后，下水箱液位進(jìn)入另一個(gè)平衡狀態(tài)。5記錄下水箱液位的歷史曲線和在階躍擾動(dòng)后的響應(yīng)曲線。6把由計(jì)算機(jī)作用的實(shí)驗(yàn)曲線進(jìn)行分析處理，并把結(jié)果填表入下表中： 參數(shù)值測(cè)量值液位hKT1T2正向輸入負(fù)向輸入平均值七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1完成常規(guī)實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。2對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)三、鍋爐內(nèi)膽特性的

12、測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解鍋爐內(nèi)膽溫度特性測(cè)試系統(tǒng)的組成。2掌握鍋爐內(nèi)膽溫度特性的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1THJ-2型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置。2計(jì)算機(jī)、組態(tài)王軟件、RS232/485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、實(shí)驗(yàn)原理圖3-1 鍋爐內(nèi)膽溫度特性實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖1鍋爐夾套不加冷卻水加滿鍋爐內(nèi)膽的水，手動(dòng)操作調(diào)節(jié)器的輸出，使可控整流電源的輸出電壓為100V左右。此電壓加在加熱管兩端，內(nèi)膽中的水溫因之而逐漸上升。根據(jù)熱平衡的原理，當(dāng)內(nèi)膽中的水溫上升到某一值時(shí)，水的吸熱和放熱作用完全相等，從而使內(nèi)膽中的水溫達(dá)到一平衡狀態(tài)。由熱力學(xué)原理可知，鍋爐內(nèi)膽水溫的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程是用一階常微分方程來(lái)描述，即其數(shù)學(xué)模型為一階慣性

13、環(huán)節(jié)。2鍋爐夾套加冷卻水當(dāng)鍋爐夾套中注滿冷卻水，這相當(dāng)于改變了鍋爐內(nèi)膽環(huán)境的溫度，使其散熱作用增強(qiáng)。顯然，在這種狀況下，如果用夾套無(wú)水時(shí)一樣大小的可控電壓去加熱，在平衡狀態(tài)時(shí)，內(nèi)膽的水溫必然要低于前者。如果要使內(nèi)膽的水溫達(dá)到夾套無(wú)水時(shí)相同的值，則需要提高可控硅的整流電壓。四、組態(tài)監(jiān)控圖五、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)地接到移相調(diào)壓部件三相電源輸入端的U、V、W端，調(diào)壓部件的輸出端U0、V0、W0對(duì)應(yīng)接到三相電加熱管的輸入端的U0、V0、W0。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+

14、”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）24V直流電源輸出2的“+”、“-”端分別接到6015模塊輸入的“+”、“-”端；（3）將鉑電阻TT1的1a、1b、1c端分別接至6015模塊TT1的1a、1b、1c端。（4）將6024模塊“420mA輸出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到三相SCR移相裝置的移相調(diào)壓輸入的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線。2接通總電源和相關(guān)儀表的電源。3打開(kāi)F1-1、F1-4、F1-13和電磁閥，使鍋爐內(nèi)膽水位達(dá)到滿刻度的2/3左右，然后關(guān)閉電磁閥。4啟動(dòng)組態(tài)王軟件，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)，打開(kāi)實(shí)驗(yàn)三監(jiān)控畫面，設(shè)定鍋爐內(nèi)膽加熱溫度，

15、實(shí)時(shí)記錄鍋爐內(nèi)膽水溫的響應(yīng)過(guò)程。5待鍋爐內(nèi)膽的水溫處于某一平衡位置時(shí)，通過(guò)增/減輸入值改變其手動(dòng)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，讓鍋爐內(nèi)膽的水溫進(jìn)入新的平衡狀態(tài)。6在實(shí)時(shí)曲線窗口觀察內(nèi)膽水溫變化的實(shí)時(shí)曲線，并分析和計(jì)算鍋爐內(nèi)膽的水溫參數(shù)K及T值。7把內(nèi)膽中已加熱的水通過(guò)出水閥放掉，重新注滿冷水；并通過(guò)閥F1-12在夾套中注入冷卻水，然后重新開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，實(shí)時(shí)記錄內(nèi)膽中水溫的變化過(guò)程，重新分析和計(jì)算鍋爐內(nèi)膽的水溫參數(shù)K及T值。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1按常規(guī)內(nèi)容寫好實(shí)驗(yàn)報(bào)告。2對(duì)計(jì)算機(jī)在兩種不同條件下所測(cè)得的內(nèi)膽溫度變化曲線進(jìn)行分析比較。實(shí)驗(yàn)四、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解電動(dòng)閥

16、節(jié)閥的結(jié)構(gòu)與工作原理。2通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解電動(dòng)調(diào)節(jié)閥流量的特性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1THJ-2型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置2計(jì)算機(jī)、組態(tài)王軟件、RS232/485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、實(shí)驗(yàn)原理電動(dòng)調(diào)節(jié)閥包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩個(gè)部分，它是過(guò)程控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。電動(dòng)調(diào)節(jié)閥接受調(diào)節(jié)器輸出420mADC的信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)輸出軸的角位移，以改變閥節(jié)流面積S的大小。圖4-1為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與管道的連接圖。圖4-1 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥與管道的連接圖圖中： u-來(lái)自調(diào)節(jié)器的控制信號(hào)（420mADC）；-閥的相對(duì)開(kāi)度；s -閥的截流面積；q-液體的流量 。由過(guò)程控制儀表的原理可知，閥的開(kāi)度與控制信號(hào)的靜態(tài)關(guān)系是線性的，而

17、開(kāi)度與流量Q的關(guān)系是非線性的。圖4-2為本實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4-2 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥特性實(shí)驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖四、組態(tài)監(jiān)控圖五、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把電動(dòng)調(diào)節(jié)閥220V電源輸入端L、N接至單相電源的3L、3N端。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）將6024模塊“420mA輸出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥“420mA”控制信號(hào)輸入的“+”、“-” 端。（3）I/O信號(hào)接口流量變送器FT1的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通

18、道的FT1的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告與步驟1完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線。2打開(kāi)F1-1、F1-8、F1-11，接通總電源和相關(guān)儀表的電源。3把調(diào)節(jié)器置于手動(dòng)狀態(tài)，并使其輸出相應(yīng)于電動(dòng)閥開(kāi)度的10%、20%、······100%，分別記錄不同狀態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)器的輸出電流和相應(yīng)的流量。4由電流I作橫作標(biāo)，流量Q作縱坐標(biāo)，畫出Q=F（I）的曲線。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 完成常規(guī)的實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容。2. 根據(jù)所畫出的曲線，判別該電動(dòng)閥的閥體是快開(kāi)特性、等百分比特性、快開(kāi)特性。實(shí)驗(yàn)五、單容水箱液位定值控制系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解單閉環(huán)液位控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。2

19、掌握單閉環(huán)液位控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定。3研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)裝置。2計(jì)算機(jī)、上位機(jī)組態(tài)王軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的被控對(duì)象為上水箱，其液位高度作為系統(tǒng)的被控制量。系統(tǒng)的給定信號(hào)為一定值，它要求被控制量上水箱的液位在穩(wěn)態(tài)時(shí)等于給定值。由反饋控制的原理可知，應(yīng)把上水箱的液位經(jīng)傳感器檢測(cè)后的信號(hào)作為反饋信號(hào)。圖5-1為本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖5-2為控制系統(tǒng)的方框圖。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動(dòng)作用下無(wú)靜差，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID。圖5-1 上水箱液位定值控制結(jié)構(gòu)圖圖5-2 上

20、水箱液位定值控制方框圖四、組態(tài)監(jiān)控圖五、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把電動(dòng)調(diào)節(jié)閥220V電源輸入端L、N接至單相電源的3L、3N端。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）將6024模塊“420mA輸出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥“420mA”控制信號(hào)輸入的“+”、“-” 端。（3）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT1的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT1的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1完成系統(tǒng)的接線，接通總

21、電源和相關(guān)儀表的電源。2打開(kāi)閥F1-1、F1-2和F1-6，閥F1-9的開(kāi)度開(kāi)至50%左右。3啟動(dòng)組態(tài)王軟件，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)五，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)五監(jiān)控畫面。4按單回路調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定方法整定好調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，并填入實(shí)驗(yàn)窗口中P、I、D參數(shù)相應(yīng)的位置。5在實(shí)驗(yàn)窗口中設(shè)置好實(shí)驗(yàn)的給定值(一般為810左右)，并在“輸出值(OP)”的地方手動(dòng)輸入一適當(dāng)?shù)闹?一般6080)去控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，然后按下“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”按鈕，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥給上水箱注入水。6適當(dāng)?shù)母淖兪謩?dòng)輸入值的大小，待其液位達(dá)到給定值所要求的值，且基本穩(wěn)定不變時(shí)，按下“自動(dòng)”按鈕，把輸出切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。待液位平衡后，

22、通過(guò)以下幾種方式加干擾：（1）當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，突加階躍擾動(dòng)（將給定量增加5%15%），觀察并記錄系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線。（2）待系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，適量改變閥F1-6的開(kāi)度，以作為系統(tǒng)的擾動(dòng)，觀察并記錄在階躍擾動(dòng)作用下液位的變化過(guò)程。7通過(guò)反復(fù)多次調(diào)節(jié)PI的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿意的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1用實(shí)驗(yàn)方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)。2列表記錄，在上述參數(shù)下求得階躍響應(yīng)的動(dòng)、靜態(tài)性能指標(biāo)。3列表記錄，在上述參數(shù)下求系統(tǒng)在階躍擾動(dòng)作用下響應(yīng)曲線的動(dòng)、靜態(tài)性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)六、雙容水箱液位定值控制系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)，進(jìn)一步了解雙容對(duì)象的特性。2掌握調(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

23、數(shù)的改變對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)裝置。2計(jì)算機(jī)、上位機(jī)組態(tài)王軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)以中水箱與下水箱為被控對(duì)象，下水箱的液位高度為系統(tǒng)的被控制量?；谙到y(tǒng)的給定量是一定值，要求被控制量在穩(wěn)態(tài)時(shí)等于給定量所要求的值，所以調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律為PI或PID。圖6-1為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖6-2為控制系統(tǒng)的方框圖。圖6-1 雙容液位定值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖6-2 雙容液位定值控制系統(tǒng)方框圖四、組態(tài)監(jiān)控圖五、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把電動(dòng)調(diào)節(jié)閥

24、220V電源輸入端L、N接至單相電源的3L、3N端。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）將6024模塊“420mA輸出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥“420mA”控制信號(hào)輸入的“+”、“-” 端。（3）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT2的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT2的“+”、“-” 端。（4）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT3的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT3的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1打開(kāi)閥F1-1、F1-7、F1-10和F1-11，且使F1-

25、10的開(kāi)度大于F1-11的開(kāi)度。2啟動(dòng)組態(tài)王，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)六，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)六監(jiān)控畫面。3完成實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的接線，接通總電源和相關(guān)儀表的電源。4用臨界比例度法或4：1衰減振蕩法整定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，并填入實(shí)驗(yàn)窗口中P、I、D參數(shù)相應(yīng)的位置。5在實(shí)驗(yàn)窗口中設(shè)置好實(shí)驗(yàn)的給定值(一般為810左右)，并在“輸出值(OP)”的地方手動(dòng)輸入一適當(dāng)?shù)闹?一般6080)去控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度或變頻器的輸出，然后按下“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”按鈕，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或變頻器給中、下水箱打水。6適當(dāng)?shù)馗淖兪謩?dòng)輸入值的大小，待下水箱的液位達(dá)到給定值所要求的值，且基本穩(wěn)定不變時(shí)，按下“自動(dòng)”按鈕，把輸出切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀

26、態(tài)。7當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后，突加階躍擾動(dòng)（將給定量增/減5%15%），觀察系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線。8通過(guò)反復(fù)多次調(diào)節(jié)PI的參數(shù)，使系統(tǒng)具有較滿意的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1用實(shí)驗(yàn)方法確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)。2列表表示在上述參數(shù)下，系統(tǒng)階躍響應(yīng)的動(dòng)、靜態(tài)性能。3列表表示在上述參數(shù)下，在擾動(dòng)作用于中水箱或下水箱時(shí)輸出響應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能。4列表表示經(jīng)調(diào)試后求得的調(diào)節(jié)器參數(shù)和相應(yīng)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)七、三容水箱液位定值控制系統(tǒng)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解三容串接液位定值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。2. 通過(guò)本實(shí)驗(yàn)掌握三容單回路系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定和系統(tǒng)的投運(yùn)方法。3. 研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。二、

27、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)裝置。2. 計(jì)算機(jī)、上位機(jī)組態(tài)王軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、實(shí)驗(yàn)原理圖7-1 三容液位定值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖7-2 三容液位定值控制系統(tǒng)方框圖圖7-1為實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，圖7-2為該系統(tǒng)的方框圖。由圖可知，由上、中、下三個(gè)水箱串聯(lián)組成系統(tǒng)的被控對(duì)象，它的傳遞函數(shù)是由時(shí)間常數(shù)不同的三個(gè)慣性環(huán)節(jié)來(lái)描述，系統(tǒng)的被控制量是下水箱的液位高度?；谙到y(tǒng)的給定量是定值，要求在穩(wěn)態(tài)時(shí)，被控制量等于給定量所要求的值，因而調(diào)節(jié)器的控制規(guī)律應(yīng)為PI或PID。為了在實(shí)驗(yàn)時(shí)能滿足下水箱液位達(dá)到設(shè)定的高度，要求三只水箱放水閥間的開(kāi)度必須滿足下列關(guān)系:F1-9

28、開(kāi)度>F1-10開(kāi)度>F1-11開(kāi)度 （7-1）這樣，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行于穩(wěn)態(tài)時(shí)，三個(gè)水箱液位高度間關(guān)系必然會(huì)滿足下列的不等式： 下水箱液位>中水箱液位>上水箱液位 （7-2）即滿足上述的不等式關(guān)系后，系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時(shí)才會(huì)出現(xiàn)流量的平衡關(guān)系：Q1=Q2=Q3=Q4。四、組態(tài)監(jiān)控圖五、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)接到三相磁力泵（380V）的U、V、W端。（2）把電動(dòng)調(diào)節(jié)閥220V電源輸入端L、N接至單相電源的3L、3N端。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）將6024模塊“420mA輸

29、出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到電動(dòng)調(diào)節(jié)閥“420mA”控制信號(hào)輸入的“+”、“-” 端。（3）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT1的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT1的“+”、“-” 端。（4）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT2的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT2的“+”、“-” 端。（5）I/O信號(hào)接口壓力變送器LT3的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到6024模塊信號(hào)輸入通道的LT3的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1打開(kāi)F1-1、F1-6，且將F1-9、F1-10、F1-11開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度，且閥F1-9的開(kāi)度>閥F1-10的開(kāi)度>

30、閥F1-11的開(kāi)度。關(guān)閉與本實(shí)驗(yàn)無(wú)關(guān)的其余閥門。2啟動(dòng)組態(tài)王組態(tài)軟件，進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)七，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)七的監(jiān)控畫面。3啟動(dòng)裝置的總電源，并合上相關(guān)電源（三相電源、單相、24V電源），開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4用臨界比例度法或4：1阻尼振蕩法，整定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，并填入實(shí)驗(yàn)窗口中P、I、D參數(shù)相應(yīng)的位置。5在實(shí)驗(yàn)窗口中設(shè)置好實(shí)驗(yàn)的給定值(一般為810左右)，并在“輸出值(OP)”的地方手動(dòng)輸入一適當(dāng)?shù)闹?一般6080)去控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度或變頻器的輸出，然后按下“開(kāi)始實(shí)驗(yàn)”按鈕，通過(guò)電動(dòng)調(diào)節(jié)閥或變頻器給上、中、下水箱打水。6適當(dāng)?shù)馗淖兪謩?dòng)輸入值的大小，待下水箱的液位達(dá)到給定所要求的值，且基本穩(wěn)定不變

31、時(shí)，按下“自動(dòng)”按鈕，把輸出切換為自動(dòng)，使系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。7當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行后，突加階躍擾動(dòng)（將給定量增/減5%15%），觀察系統(tǒng)的輸出響應(yīng)曲線。8通過(guò)多次反復(fù)改變調(diào)節(jié)器的比例度和積分時(shí)間常數(shù)TI的大小，使系統(tǒng)具有最佳的動(dòng)態(tài)性能。記錄此時(shí)調(diào)節(jié)器的參數(shù)和系統(tǒng)被控制量的響應(yīng)曲線。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1用實(shí)驗(yàn)方法確定調(diào)節(jié)器的參數(shù)，畫出所得的波形，并標(biāo)上相應(yīng)的參數(shù)值。2列表表示在所整定的參數(shù)下，系統(tǒng)階躍響應(yīng)的動(dòng)、靜態(tài)性能。3列表表示在所整定的參數(shù)下，階躍擾動(dòng)作用在系統(tǒng)不同位置時(shí)，被控制量響應(yīng)的動(dòng)態(tài)性能。4列表表示經(jīng)調(diào)試后求得的調(diào)節(jié)器參數(shù)和相應(yīng)系統(tǒng)階躍響應(yīng)的性能指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)八、鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng)

32、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解單回路溫度控制系統(tǒng)的組成與工作原理。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)驗(yàn)設(shè)備1THJ-2型高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。2計(jì)算機(jī)、上位機(jī)組態(tài)王軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器1只、串口線1根。三、實(shí)驗(yàn)原理圖8-1 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖圖8-1為一個(gè)單回路鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫定值控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，其中鍋爐內(nèi)膽為動(dòng)態(tài)循環(huán)水，變頻器、磁力泵與鍋爐內(nèi)膽組成循環(huán)水系統(tǒng)。而被控的參數(shù)為鍋爐內(nèi)膽水溫，即要求鍋爐內(nèi)膽水溫等于給定值

33、。實(shí)驗(yàn)前先通過(guò)變頻器、磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽打滿水，然后關(guān)閉鍋爐內(nèi)膽的進(jìn)水閥門F1-13。待系統(tǒng)投入運(yùn)行以后，變頻器-磁力泵再以固定的小流量使鍋爐內(nèi)膽的水處于循環(huán)狀態(tài)。在內(nèi)膽水為靜態(tài)時(shí)，由于沒(méi)有循環(huán)水加以快速熱交換，而三相電加熱管功率為4.5KW，使內(nèi)膽水溫上升相對(duì)快速，散熱過(guò)程又相對(duì)比較緩慢，而且調(diào)節(jié)的效果受對(duì)象特性和環(huán)境的限制，導(dǎo)致系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能較差，即超調(diào)大，調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)。但當(dāng)改變?yōu)檠h(huán)水系統(tǒng)后，便于熱交換及加速了散熱能力，相比于靜態(tài)溫度控制實(shí)驗(yàn)，在控制的動(dòng)態(tài)精度，快速性方面有了很大地提高。系統(tǒng)采用的調(diào)節(jié)器為工業(yè)上常用AI智能調(diào)節(jié)儀。圖8-2 鍋爐內(nèi)膽動(dòng)態(tài)水溫控制系統(tǒng)的方框圖四、組態(tài)監(jiān)控圖五

34、、電氣接線1強(qiáng)電部分：（1）將三相電源的輸出端U、V、W對(duì)應(yīng)地接到移相調(diào)壓部件三相電源輸入端的U、V、W端，調(diào)壓部件的輸出端U0、V0、W0對(duì)應(yīng)接到三相電加熱管的輸入端的U0、V0、W0。（2）變頻器的L、N輸入端對(duì)應(yīng)接至單相電源的2L、2N端，輸出端A、B、C分別接至三相磁力泵(220V)的輸入端A、B、C。2弱電部分：（1）24V直流電源輸出1的“+”、“-”端分別接到6024模塊輸入的“+”、“-”端。（2）24V直流電源輸出2的“+”、“-”端分別接到6015模塊輸入的“+”、“-”端。（3）將鉑電阻TT1的1a、1b、1c端分別接至6015模塊TT1的1a、1b、1c端。（4）將60

35、24模塊“420mA輸出1”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到三相SCR移相裝置的移相調(diào)壓輸入的“+”、“-” 端。（5）將6024模塊“420mA輸出2”的“+”、“-” 端對(duì)應(yīng)地接到變頻器控制信號(hào)輸入的“+”、“-” 端。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1打開(kāi)閥F2-1、F2-6、F1-13，用變頻器-磁力泵支路給鍋爐內(nèi)膽加水至滿刻度的2/3左右。待實(shí)驗(yàn)投入運(yùn)行以后，調(diào)整F2-12開(kāi)度，用變頻器-磁力泵支路以固定的小流量使鍋爐內(nèi)膽的水處于循環(huán)狀態(tài)。2啟動(dòng)組態(tài)王軟件。進(jìn)入運(yùn)行系統(tǒng)，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)八，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)八監(jiān)控畫面。3啟動(dòng)裝置的總電源，并合上相關(guān)電源（三相電源、單相、24V電源），開(kāi)始進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。4手動(dòng)操作調(diào)節(jié)器的輸出，并根據(jù)內(nèi)膽水溫的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)曲線求得K、T和值 ，據(jù)此查表確定PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)和TI，并整定，然后填入實(shí)驗(yàn)窗口中P、I、D參數(shù)相應(yīng)的位置。5在實(shí)驗(yàn)窗口中設(shè)置好溫度的給定值(一般為5070左右)，并在“輸出值(OP)”的地方手動(dòng)輸入一適當(dāng)?shù)闹等タ刂迫嘁葡嗾{(diào)壓部件的輸出，然后按下“開(kāi)