單回路控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

單回路掌握系統(tǒng)試驗(yàn)單回路掌握系統(tǒng)概述試驗(yàn)三單容水箱液位定值掌握試驗(yàn)試驗(yàn)四雙容水箱液位定值掌握試驗(yàn)試驗(yàn)五鍋爐內(nèi)膽靜（動(dòng)）態(tài)水溫定值掌握試驗(yàn)試驗(yàn)三試驗(yàn)項(xiàng)名稱(chēng)：?jiǎn)稳萘ξ欢ㄖ嫡莆障到y(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)名稱(chēng)：?jiǎn)稳萘ξ欢ㄖ嫡莆障到y(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合型試驗(yàn)所屬課程名稱(chēng)：過(guò)程掌握系統(tǒng)試驗(yàn)方案學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)的.了解單容液位定值掌握系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成。.把握單容液位定值掌握系統(tǒng)調(diào)整器參數(shù)的整定和投運(yùn)方法。9.分別用P、PD、PID三種掌握規(guī)律重復(fù)步驟4~8,用計(jì)算機(jī)紀(jì)錄不同掌握規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。S7-200PLC掌握.將SA-42S7-200PLC掌握掛件掛到屏上，并用PC/PPI通訊電纜線將S7-200PLC連接到計(jì)算機(jī)串口2,并依據(jù)圖3-11接線圖連接試驗(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、川空氣開(kāi)關(guān)，給S7-200PLC及電動(dòng)調(diào)整閥上電。.打開(kāi)Step7-Micro/WIN32軟件，并打開(kāi)"S7-200PLC"程序進(jìn)行下載，然后將S7-200PLC置于運(yùn)行狀態(tài)，然后運(yùn)行MCGS組態(tài)環(huán)境，打開(kāi)"S7-200PLC掌握系統(tǒng)"工程，然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊"試驗(yàn)四、雙容液位定值掌握"，進(jìn)入試驗(yàn)四的監(jiān)控界面。.以下步驟請(qǐng)參考前面"(-)智能儀表掌握"的步驟4?9。五、試驗(yàn)報(bào)告要求.畫(huà)出雙容水箱液位定值掌握試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖。.用試驗(yàn)方法確定調(diào)整器的相關(guān)參數(shù)，寫(xiě)出整定過(guò)程。.依據(jù)試驗(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PI參數(shù)對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生的影響。.分析P、PLPD、PID四種掌握方式對(duì)本試驗(yàn)系統(tǒng)的作用。.綜合分析二種掌握方案的試驗(yàn)效果。六、思索題.假如采納上水箱和中水箱做試驗(yàn)，其響應(yīng)曲線與本試驗(yàn)的曲線有什么異同？并分析差異緣由。.轉(zhuǎn)變比例度b和積分時(shí)間Ti對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生什么影響？3為什么本試驗(yàn)比單容液位定值掌握系統(tǒng)更簡(jiǎn)單引起振蕩？要達(dá)到同樣的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)，在本試驗(yàn)中調(diào)整器的比例度和積分時(shí)間常數(shù)要怎么設(shè)置？.討論調(diào)整器相關(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、PLPD和PID四種調(diào)整器分別對(duì)液位掌握的作用。.把握同一掌握系統(tǒng)采納不同掌握方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。二、試驗(yàn)內(nèi)容和（原理）要求本試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-4所示。被控量為中水箱（也可采納上水箱或下水箱）的液位高度，試驗(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)作為反饋信號(hào)，在與給定量比較后的差值通過(guò)調(diào)整器掌握電動(dòng)調(diào)整閥的開(kāi)度，以達(dá)到掌握中水箱液位的目的。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)靜差掌握,系統(tǒng)的調(diào)整器應(yīng)為PI或PID掌握。三、試驗(yàn)主要儀器設(shè)施和材料.試驗(yàn)對(duì)象及掌握屏、SA-11掛件一個(gè)、計(jì)算機(jī)一臺(tái)、萬(wàn)用表一個(gè)；.SA-12掛件一個(gè)、RS485/232轉(zhuǎn)換器一個(gè)、通訊線一根；.SA-44掛件一個(gè)、CP5611專(zhuān)用網(wǎng)卡及網(wǎng)線、PC/PPI通訊電纜一根。四、試驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試本試驗(yàn)選擇中水箱作為被控對(duì)象。試驗(yàn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門(mén)F1-1.Fl-2、Fl-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。詳細(xì)試驗(yàn)內(nèi)容與步驟按二種方案分別敘述。（-1智能儀表掌握1.依據(jù)圖3-5連接試驗(yàn)系統(tǒng)。將"LT2中水箱液位"鈕子開(kāi)關(guān)撥到"ON”的位置。圖3-4中水箱單容液位定值掌握系統(tǒng)（a）結(jié)構(gòu)圖（b）方框圖圖3-5智能儀表掌握單容液位定值掌握試驗(yàn)接線圖.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、m空氣開(kāi)關(guān)，給智能儀表及電動(dòng)調(diào)整閥上電。.打開(kāi)上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境，打開(kāi)"智能儀表掌握系統(tǒng)"工程，然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊"試驗(yàn)三、單容液位定值掌握系統(tǒng)"，進(jìn)入試驗(yàn)三的監(jiān)控界面。.①在上位機(jī)監(jiān)控界面中把"設(shè)定值"設(shè)置為一個(gè)合適的值（從低位開(kāi)頭每次增加3-4cm,水箱最高水位為15cm1②將叩、I"值設(shè)置為一個(gè)合適的值（R/V50%③單擊"啟動(dòng)儀表"系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。.合上三相電源空氣開(kāi)關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，使中水箱的液位平衡于設(shè)定值，觀.按閱歷法或衰減曲線法整定調(diào)整器參數(shù)，選擇P、I掌握規(guī)律，并按整定后的PI參數(shù)進(jìn)行調(diào)整器參數(shù)設(shè)置。合適的PI值可做出4：1的響應(yīng)曲線。.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；（此法推舉，后面三種僅供參考）（2）將電動(dòng)調(diào)整閥的旁路閥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;（轉(zhuǎn)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)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)量為掌握量的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)整時(shí)間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值（采納后面三種干擾方法仍穩(wěn)定在原設(shè)定值），紀(jì)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3-6所示。圖3-6單容水箱液位的階躍響應(yīng)曲線-8.分別適量轉(zhuǎn)變調(diào)整儀的P及I參數(shù)，重復(fù)步驟7,用計(jì)算機(jī)紀(jì)錄不同參數(shù)時(shí)系統(tǒng)的9.分別用P、PD、PID三種掌握規(guī)律重復(fù)步驟4~8,用計(jì)算機(jī)紀(jì)錄不同掌握規(guī)律下系統(tǒng)的階躍響應(yīng)曲線。(二，S7-200PLC掌握.將SA-42S7-200PLC掌握掛件掛到屏上，并用PC/PPI通訊電纜線將S7-200PLC連接到計(jì)算機(jī)串口2,并依據(jù)圖3-7掌握屏接線圖連接試驗(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、m空氣開(kāi)關(guān)，給S7-200PLC及電動(dòng)調(diào)整閥上電。.打開(kāi)Step7-Micro/WIN32軟件，并打開(kāi)"S7-200PLC"程序進(jìn)行下載，然后將S7-200PLC置于運(yùn)行狀態(tài)，然后運(yùn)行MCGS組態(tài)環(huán)境，打開(kāi)"S7-200PLC掌握系統(tǒng)"工程，然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊"試驗(yàn)三、單容液位定值掌握"，進(jìn)入試驗(yàn)三的監(jiān)控界面。.以下步驟請(qǐng)參考前面"(-)智能儀表掌握"的步驟4~9。五、試驗(yàn)報(bào)告要求.畫(huà)出單容水箱液位定值掌握試驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖。.用試驗(yàn)方法確定調(diào)整器的相關(guān)參數(shù)，寫(xiě)出整定過(guò)程。.依據(jù)試驗(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、PLPD、PID四種掌握規(guī)律對(duì)本試驗(yàn)系統(tǒng)的作用。.綜合分析二種掌握方案的試驗(yàn)效果。六、思索題1假如采納下水箱做試驗(yàn)，其響應(yīng)曲線與中水箱的曲線有什么異同？并分析差異緣由。.轉(zhuǎn)變比例度b和積分時(shí)間Ti對(duì)系統(tǒng)的性能產(chǎn)生什么影響?圖3-7S7-200PLC掌握單容液位定值掌握試驗(yàn)接線圖試驗(yàn)四試驗(yàn)項(xiàng)名稱(chēng)：雙容水箱液位定值掌握系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)名稱(chēng)：雙容水箱液位定值掌握系統(tǒng)試驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：綜合型試驗(yàn)所屬課程名稱(chēng)：過(guò)程掌握系統(tǒng)試驗(yàn)方案學(xué)時(shí)：2學(xué)時(shí)一、試驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)一步了解雙容水箱液位的特性。.把握雙容水箱液位掌握系統(tǒng)調(diào)整器參數(shù)的整定與投運(yùn)方法。.討論調(diào)整器相關(guān)參數(shù)的轉(zhuǎn)變對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。.討論P(yáng)、PI、PD和PID四種調(diào)整器分別對(duì)液位系統(tǒng)的掌握作用。.把握雙容液位定值掌握系統(tǒng)采納不同掌握方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。二、試驗(yàn)內(nèi)容（原理）和要求本試驗(yàn)以中水箱與下水箱串聯(lián)作為被控對(duì)象，下水箱的液位高度為系統(tǒng)的被掌握量。要求下水箱液位穩(wěn)定至給定量，將壓力傳感器LT2檢測(cè)到的中水箱液位信號(hào)作為反饋信號(hào),在與給定量比較后的差值通過(guò)調(diào)整器掌握電動(dòng)調(diào)整閥的開(kāi)度，以達(dá)到掌握下水箱液位的目的。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)靜差掌握，系統(tǒng)的調(diào)整器應(yīng)為PI或PID掌握。調(diào)整器的參數(shù)整定可采納本章第一節(jié)掌握規(guī)律的選擇所述的整定方法。本試驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖3-8所示。圖3-8雙容液位定值掌握系統(tǒng)（a）結(jié)構(gòu)圖（b）方框圖三、試驗(yàn)主要儀器設(shè)施和材料（同前）四、試驗(yàn)方法、步驟及結(jié)果測(cè)試本試驗(yàn)選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為雙容對(duì)象（也可選擇上水箱和中水箱工試驗(yàn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門(mén)Fl-l、Fl-2、F1-7全開(kāi)，將中水箱出水閥門(mén)F1-10、下水箱出水閥門(mén)F1-11開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度（要求閥F1-10稍大于閥F1-11）,其余閥門(mén)均關(guān)閉。詳細(xì)試驗(yàn)內(nèi)容與步驟按二種方案分別敘述（-X智能儀表掌握.依據(jù)圖2-3連接試驗(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、川空氣開(kāi)關(guān)，給智能儀表及電動(dòng)調(diào)整閥上電。.打開(kāi)上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境，打開(kāi)"智能儀表掌握系統(tǒng)"工程，然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊"試驗(yàn)四、雙容液位定值掌握系統(tǒng)"，進(jìn)入試驗(yàn)四的監(jiān)控界面。.①在上位機(jī)監(jiān)控界面中把"設(shè)定值"設(shè)置為一個(gè)合適的值（從低位開(kāi)頭每次增加3-4cm,水箱最高水位為15cm\②將"P、「值設(shè)置為一個(gè)合適的值（PJW501③點(diǎn)擊"啟動(dòng)儀表"，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)狀態(tài)。.合上三相電源空氣開(kāi)關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，使中水箱的液位平衡于設(shè)定值，觀.按閱歷法或衰減曲線法整定調(diào)整器參數(shù)，選擇P、I掌握規(guī)律，并按整定后的PI參數(shù)進(jìn)行調(diào)整器參數(shù)設(shè)置。合適的PI值可做出4：1的響應(yīng)曲線。.待液位穩(wěn)定于給定值后，將調(diào)整器切換到"自動(dòng)"掌握狀態(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；（此法推舉，后面三種僅供參考）2）將電動(dòng)調(diào)整閥的旁路閥F1-3或F1-4（同電磁閥）開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度；）將下水箱進(jìn)水閥F1-8開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度；（轉(zhuǎn)變負(fù)載））接上變頻器電源，并將變頻器輸出接至磁力泵，然后打開(kāi)閥門(mén)F2-1、F2-4,用變