自動化專業(yè)職業(yè)技能測試實驗指導書

1、自動化專業(yè)職業(yè)技能測試智能儀表實驗指導書實驗一、單容水箱液位控制系統(tǒng)實驗一、實驗目的1、通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原理。2、了解單容水箱液位控制系統(tǒng)的工藝流程和控制流程。3、完成系統(tǒng)投運，實現(xiàn)手、自動操作無擾動切換。二、實驗設備AE2000型過程控制實驗裝置、上位機軟件、計算機、RS232-485轉換器1 只、串口線1根、實驗連接線。三、實驗原理圖 2-15圖2-15為單回路水箱液位控制系統(tǒng)。單回路調節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調節(jié)對 象上用一個調節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調節(jié)器只接受一個測量信號，其 輸出也只控制一個執(zhí)行機構。本系統(tǒng)所要保持的參數(shù)是液位的給定高度，即控 制的任務是控制

2、水箱液位等于給定值所要求的高度。根據控制框圖，這是一個 閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。當調節(jié)方案確定之后，接 下來就是整定調節(jié)器的參數(shù)，一個單回路系統(tǒng)設計安裝就緒之后，控制質量的 好壞與控制器參數(shù)選擇有著很大的關系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控 制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會使控制質量變壞，達不到預期 效果。一個控制系統(tǒng)設計好以后，系統(tǒng)的投運和參數(shù)整定是十分重要的工作。一般言之，用比例（P）調節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度0的大小不 僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關。比例積分（PI） 調節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參

3、數(shù)。，Ti調節(jié) 合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例積分微分（PID）調節(jié)器是在PI 調節(jié)器的基礎上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)既無余差存在，又能改善系 統(tǒng)的動態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。但是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加 入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質，對于容量滯后不大，微分作用的效果并不明 顯，而對噪聲敏感的流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質變壞。對于 我們的實驗系統(tǒng)，在單位階躍作用下，P、PI、PID調節(jié)系統(tǒng)的階躍響應分別如 圖2-16中的曲線、所示。圖2-16 P、PI和PID調節(jié)的階躍響應曲線四、實驗內容和步驟1、設備的連接和檢查1）關閉排水閥門，檢查AE2000A型過程控

4、制對象的儲水箱水位是否達到總高度的50%以上，如不夠，灌水。2）打開以單相泵為動力的支路全上水箱的所有閥門，關閉動力支路上通往 其它對象的切換閥門。3）檢查電源開關是否關閉。2、系統(tǒng)連線如圖2-17所示：儀表接線端子信號輸出 420mA上水箱 液位I/O信號接線端子圖2-17單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖.將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子開關打到15V位置。.將上水箱液位+ (正極)接到一號智能調節(jié)儀的1端(即RSV的正極)，將上水箱液位一(負極)接到智能調節(jié)儀的2端(即RSV的負極)。將智能調節(jié)儀的420mA輸出信號接至I/O信號面板的轉換電阻(500。)上 轉換成210V電壓信

5、號，再將此轉換信號接至接調節(jié)閥的210V控制信號 兩端。.智能調節(jié)儀的220V的電源開關打在關的位置。.電源控制板上的電源空氣開關、單相泵電源開關打在關的位置。3、啟動實驗裝置.打開“漏電保護開關”。.打開“電源總開關”。.打開“單相泵”電源開關。.打開“調節(jié)閥”電源開關。.開啟“24VDC電源”電源開關。.開啟左邊第一個“智能調節(jié)儀”電源開關。4、手動控制1）.啟動計算機MCGS組態(tài)軟件（雙擊一次“MCGS通用版運行環(huán)境”），等待進入實驗系統(tǒng)（注：多次雙擊將彈出系統(tǒng)錯誤對話框，不 能同時運行兩個運行環(huán)境！），選擇“實驗四、上水箱液位PID參數(shù)整 定實驗”，如圖2-18所示：圖2-18實驗軟件

6、界面2）.手動調整輸出值，使測量值在適當位置穩(wěn)定。設置適當?shù)谋壤群头e分時間，微分時間為零。3）.觀察過渡過程曲線，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，設定給定值SV=穩(wěn)態(tài)測量值PV。4）.確定穩(wěn)定后，進行手動到自動的切換，觀察過渡過程曲線（要求實現(xiàn)無擾切換）。五、實驗報告要求1、畫出單容水箱液位控制系統(tǒng)的方塊圖。2、用接好線路的單回路系統(tǒng)進行投運練習，并敘述無擾動切換的方法。六、注意事項1、實驗線路接好后，必須經指導老師檢查認可后方可接通電源。七、思考題1、實驗系統(tǒng)在運行前應做好哪些準備工作?2、為什么要強調無擾動切換？實驗二、單容水箱液位PID整定實驗一、實驗目的1、通過實驗熟悉單回路反饋控制系統(tǒng)的組成和工作原

7、理。2、分析PI調節(jié)時的過程圖形曲線，計算衰減比。3、定性地研究？1調節(jié)器的參數(shù)對系統(tǒng)性能的影響。二、實驗設備AE2000型過程控制實驗裝置、上位機軟件、計算機、RS232-485轉換器1 只、串口線1根、實驗連接線。三、實驗原理圖 2-15圖2-15為單回路水箱液位控制系統(tǒng)。單回路調節(jié)系統(tǒng)一般指在一個調節(jié)對 象上用一個調節(jié)器來保持一個參數(shù)的恒定，而調節(jié)器只接受一個測量信號，其 輸出也只控制一個執(zhí)行機構。本系統(tǒng)所要保持的參數(shù)是液位的給定高度，即控 制的任務是控制水箱液位等于給定值所要求的高度。根據控制框圖，這是一個 閉環(huán)反饋單回路液位控制，采用工業(yè)智能儀表控制。當調節(jié)方案確定之后，接 下來就是

8、整定調節(jié)器的參數(shù)，一個單回路系統(tǒng)設計安裝就緒之后，控制質量的 好壞與控制器參數(shù)選擇有著很大的關系。合適的控制參數(shù)，可以帶來滿意的控 制效果。反之，控制器參數(shù)選擇得不合適，則會使控制質量變壞，達不到預期 效果。一個控制系統(tǒng)設計好以后，系統(tǒng)的投運和參數(shù)整定是十分重要的工作。一般言之，用比例（P）調節(jié)器的系統(tǒng)是一個有差系統(tǒng)，比例度0的大小不 僅會影響到余差的大小，而且也與系統(tǒng)的動態(tài)性能密切相關。比例積分（PI） 調節(jié)器，由于積分的作用，不僅能實現(xiàn)系統(tǒng)無余差，而且只要參數(shù)。，Ti調節(jié) 合理，也能使系統(tǒng)具有良好的動態(tài)性能。比例積分微分（PID）調節(jié)器是在PI 調節(jié)器的基礎上再引入微分D的作用，從而使系統(tǒng)

9、既無余差存在，又能改善系 統(tǒng)的動態(tài)性能（快速性、穩(wěn)定性等）。但是，并不是所有單回路控制系統(tǒng)在加 入微分作用后都能改善系統(tǒng)品質，對于容量滯后不大，微分作用的效果并不明 顯，而對噪聲敏感的流量系統(tǒng)，加入微分作用后，反而使流量品質變壞。對于 我們的實驗系統(tǒng)，在單位階躍作用下，P、PI、PID調節(jié)系統(tǒng)的階躍響應分別如 圖2-16中的曲線、所示。圖2-16 P、PI和PID調節(jié)的階躍響應曲線四、實驗內容和步驟1、設備的連接和檢查1）關閉排水閥門，檢查AE2000A型過程控制對象的儲水箱水位是否達到總高度的50%以上，如不夠，灌水。2）打開以單相泵為動力的支路全上水箱的所有閥門，關閉動力支路上通往 其它對

10、象的切換閥門。3）檢查電源開關是否關閉。2、系統(tǒng)連線如圖2-17所示：儀表接線端子信號輸出 420mAI/O信號接線端子上水箱 液位圖2-17單容水箱液位PID參數(shù)整定控制接線圖1）將I/O信號接口板上的上水箱液位的鈕子開關打到15V位置。2）將上水箱液位+ （正極）接到一號智能調節(jié)儀的1端（即RSV的正極），將上水箱液位一（負極）接到智能調節(jié)儀的2端（即RSV的負極）。將智能調節(jié)儀的420mA輸出信號接至I/O信號面板的轉換電阻（500。）上 轉換成210V電壓信號，再將此轉換信號接至接調節(jié)閥的210V控制信號 兩端。3）智能調節(jié)儀的220V的電源開關打在關的位置。4）電源控制板上的電源空氣

11、開關、單相泵電源開關打在關的位置。3、啟動實驗裝置1）打開“漏電保護開關”。2）打開“電源總開關”。3）打開“單相泵”電源開關。4）打開“調節(jié)閥”電源開關。5）開啟“24VDC電源”電源開關。6）開啟左邊第一個“智能調節(jié)儀”電源開關。4、比例調節(jié)控制1）啟動計算機MCGS組態(tài)軟件（雙擊一次“MCGS通用版運行環(huán)境”），等待進入實驗系統(tǒng)（注：多次雙擊將彈出系統(tǒng)錯誤對話框，不能 同時運行兩個運行環(huán)境?。?，選擇“實驗四、上水箱液位PID參數(shù)整定實 驗”，如圖2-18所示：圖2-18實驗軟件界面2）單擊“啟動儀表”按鈕，開始實驗。1）.3）設定給定值SV=10cm，調整比例度和積分時間觀察過渡過程曲線， 待系統(tǒng)穩(wěn)定后，計算衰