08自動(dòng)化過(guò)程控制實(shí)訓(xùn)報(bào)告

1、綜合實(shí)訓(xùn)報(bào)告書(shū)姓名學(xué)號(hào)專(zhuān)業(yè)與班級(jí) 08自動(dòng)化實(shí)訓(xùn)名稱過(guò)程參數(shù)檢測(cè)技術(shù)實(shí)訓(xùn)課程代碼10413704地點(diǎn)自動(dòng)化學(xué)院過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)室實(shí)訓(xùn)時(shí)間2011年 1 月 4日至 2011年 1月 7 日實(shí)訓(xùn)目的了解單容液位定值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)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(yùn)方法。研究調(diào)節(jié)器相關(guān)參數(shù)的變化對(duì)系統(tǒng)靜、動(dòng)態(tài)性能的影響。了解P、PI、PD和PID四種調(diào)節(jié)器分別對(duì)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(shí)現(xiàn)過(guò)程。掌握在FCS控制系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)的傳送和控制信號(hào)的網(wǎng)絡(luò)傳輸路徑。實(shí)訓(xùn)任務(wù)、內(nèi)容與要求畫(huà)出單容水箱液位定值控制實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖。用實(shí)驗(yàn)方法確定調(diào)節(jié)器的相關(guān)參數(shù)，寫(xiě)出整定

2、過(guò)程。根據(jù)實(shí)驗(yàn)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。比較不同PID參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。分析P、PI、PD、PID四種控制規(guī)律對(duì)本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的作用。綜合分析五種控制方案的實(shí)驗(yàn)效果。本實(shí)驗(yàn)選擇中水箱作為被控對(duì)象。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按五種方案分別敘述，這五種方案的實(shí)驗(yàn) 與用戶所購(gòu)的硬件設(shè)備有關(guān)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選做或全做。實(shí)訓(xùn)環(huán)境或器材、原理與說(shuō)明(a)(b)圖3-6中水箱單容液位定值控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-6所示。被控量為中水箱(也可采用上水箱或下水箱)的液 位高度，實(shí)驗(yàn)要求中水箱的液位穩(wěn)定在給定值。將壓力傳感器LT2檢測(cè)到的中水箱液位信號(hào)作

3、為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過(guò)調(diào)節(jié)器控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，以達(dá)到控制中水箱 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(wú)靜差控制，系統(tǒng)的調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI 或PID控制。實(shí)訓(xùn)過(guò)程（步驟）或程序代碼：本實(shí)驗(yàn)選擇中水箱作為被控對(duì)象。實(shí)驗(yàn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門(mén)F1-1、F1-2、 F1-7、F1-11全開(kāi)，將中水箱出水閥門(mén)F1-10開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度，其余閥門(mén)均關(guān)閉。具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟按五種方案分別敘述，這五種方案的實(shí)驗(yàn)與用戶所購(gòu)的硬件設(shè)備有關(guān)， 可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選做或全做。（一）、智能儀表控制將“SA-12智能調(diào)節(jié)儀控制”掛件掛到屏上，并將掛件的通訊線插頭插入屏內(nèi)RS485通

4、訊口上，將控制屏右側(cè)RS485通訊線通過(guò)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)驗(yàn)系統(tǒng)。將“ LT2中水箱液位”鈕子開(kāi)關(guān)撥到“ON”的位置。接通總電源空氣開(kāi)關(guān)和鑰匙開(kāi)關(guān)，打開(kāi)24V開(kāi)關(guān)電源，給壓力變送器上電，按下啟動(dòng)按 鈕，合上單相I、單相山空氣開(kāi)關(guān)，給智能儀表及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上電。打開(kāi)上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境，打開(kāi)“智能儀表控制系統(tǒng)”工程，然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行 環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)三、單容液位定值控制系統(tǒng)”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)三的監(jiān)控界面。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)”，并將設(shè)定值和輸出 值設(shè)置為一個(gè)合適的值，此操作可通過(guò)調(diào)節(jié)儀表實(shí)現(xiàn)

5、。合上三相電源空氣開(kāi)關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，適當(dāng)增加堿少智能儀表的輸出量，使中 水箱的液位平衡于設(shè)定值。按本章第一節(jié)中的經(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PI控制規(guī)律，并按 整定后的PI參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)設(shè)置。待液位穩(wěn)定于給定值后，將調(diào)節(jié)器切換到“自動(dòng)”控制狀態(tài)，待液位平衡后，通過(guò)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；（此法推 薦，后面三種僅供參考）（2）將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的旁路閥F1-3或F1-4 （同電磁閥）開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度；（3）將下水箱進(jìn)水閥F1-8開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度；（改變負(fù)載）（4）接上變頻器電源，并將變頻器輸出接至磁力泵，然后打開(kāi)

6、閥門(mén)F2-1、F2-4，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(dòng)量為控制量的5%15%，干擾過(guò)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(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段調(diào)節(jié)時(shí)間后，水箱液位穩(wěn)定至 新的設(shè)定值（采用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)，液位的響應(yīng)過(guò)程曲線將如圖3-8所示。圖3-8單容水箱液位的階躍響應(yīng)曲線分別適量改變調(diào)節(jié)儀的P及I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)的階躍 響應(yīng)曲線。設(shè)計(jì)結(jié)果與分析:如圖可知：當(dāng)比例系數(shù)調(diào)為5.0,積分時(shí)間調(diào)為2000.0時(shí)，系統(tǒng)可近似為阻尼比為1的理想系統(tǒng)。 當(dāng)

7、有外擾動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)反應(yīng)快，且不存在超調(diào)量，誤差在1%之內(nèi)。而當(dāng)增大比例系數(shù)時(shí)，系統(tǒng)會(huì)變得不穩(wěn)定，存在超調(diào)量，誤差也會(huì)增大，而當(dāng)減小比例系數(shù)時(shí)， 系統(tǒng)克服擾動(dòng)的速度會(huì)變慢。當(dāng)改變積分時(shí)間也會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使誤差帶增加。實(shí)訓(xùn)思考題解答如果采用下水箱做實(shí)驗(yàn)，其響應(yīng)曲線與中水箱的曲線有什么異同？并分析差異原因。答;若采用下水箱做實(shí)驗(yàn)，其響應(yīng)曲線比中水箱的曲線來(lái)的緩。因?yàn)橄滤涞陌霃奖戎兴?的大，上升同樣高度要比較長(zhǎng)的時(shí)間。改變比例度5和積分時(shí)間Tj對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生什么影響？答：改變比例度5會(huì)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來(lái)一定影響，增大改變比例度5會(huì)使超調(diào)量增加，系統(tǒng)會(huì)變得不穩(wěn)定。而改變積分時(shí)間Tj對(duì)系統(tǒng)的快速

8、性有一定影響，當(dāng)增加積分時(shí)間Tj時(shí)曲線上升速度會(huì)來(lái)得比較緩，那么調(diào)節(jié)時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。實(shí)訓(xùn)體會(huì)與建議：總的來(lái)說(shuō)，這次實(shí)訓(xùn)還是蠻有意義的，學(xué)到了不少。首先，從整體地了解了液位定值控制的流 程和實(shí)際控制操作，如何通過(guò)PI來(lái)控制，改變參數(shù)達(dá)到實(shí)驗(yàn)控制的要求。其次，也了解了組態(tài) 軟件的桌面控制、電磁閥的控制，電動(dòng)閥流量控制、勵(lì)磁水泵和變頻水泵的控制原理，壓力變 送器的工作原理、熱電偶變送器的工作原理、和PLC模塊的控制等等，也懂得了總線的實(shí)質(zhì)內(nèi) 涵。最后，了解了鍋爐的工作原理和流程。依我個(gè)人理解，我們可以用勵(lì)磁水泵抽水，通過(guò)電動(dòng)閥來(lái)控制流量，也可用變頻水泵來(lái)控制， 相同的是兩者都是閉環(huán)控制系統(tǒng)。不同的的是，電動(dòng)閥是通過(guò)來(lái)自壓力變送器的信號(hào)來(lái)控制電 磁閥的開(kāi)合度達(dá)到流量控制的目的；而變頻水泵是通過(guò)來(lái)自壓力變送器的信號(hào)來(lái)改變水泵電源 的頻率達(dá)到流量控制的目的。電動(dòng)閥的控制精度也沒(méi)變頻水泵的高。我們也可通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡 采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)控制該系統(tǒng)，也可用PLC來(lái)控制，可聯(lián)網(wǎng)，上傳數(shù)據(jù)，達(dá)到遠(yuǎn)程控制的目的。 數(shù)據(jù)總線既提供控制信號(hào)，也提供執(zhí)行器的電源，當(dāng)所需電壓較高時(shí)，可再外加電源線進(jìn)行補(bǔ) 充。我建議：少一些理論教學(xué)，多一點(diǎn)實(shí)訓(xùn)