單容水箱液位組態(tài)控制試驗(yàn)報(bào)告

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4單容水箱液位組態(tài)控制試驗(yàn)報(bào)告學(xué)院：自動(dòng)化學(xué)院班級：學(xué)號：姓名:

單容水箱液位組態(tài)

一．試驗(yàn)?zāi)康模?/p>

1.熟悉單容水箱液位調(diào)理閥PID控制系統(tǒng)工作原理2.熟悉單用戶項(xiàng)目組態(tài)過程

3.把握WINCC畫面組態(tài)設(shè)計(jì)方法

4.把握WINCC過程值歸檔的組態(tài)過程5.把握WINCC消息系統(tǒng)的組態(tài)過程6.把握WINCC報(bào)表系統(tǒng)的組態(tài)過程

二：單容水箱試驗(yàn)原理

1、試驗(yàn)結(jié)構(gòu)介紹

水流入量Qi由調(diào)理閥u控制，流出量Qo則由用戶通過閘板開度來改變。被調(diào)量為水位H。分析水位在調(diào)理閥開度擾動(dòng)下的動(dòng)態(tài)特性。

直接在調(diào)理閥上加定值電流，從而使得調(diào)理閥具有固定的開度。(可以通過智能調(diào)理儀手動(dòng)給定，或者AO模塊直接輸出電流。)

調(diào)整水箱出口到一定的開度。

突然加大調(diào)理閥上所加的定值電流觀測液位隨時(shí)間的變化，從而可以獲得液位數(shù)學(xué)模型。

FV101給定值

QiQohLT103圖4-1單容水箱液位數(shù)學(xué)模型的測定試驗(yàn)

通過物料平衡推導(dǎo)出的公式：

QO?kH,Qi?k??那么

dH1?(k???kH)，dtF其中，F(xiàn)是水槽橫截面積。在一定液位下，考慮穩(wěn)態(tài)起算點(diǎn)，公式可以轉(zhuǎn)換成RCdH?H?k?R?。dt公式等價(jià)于一個(gè)RC電路的響應(yīng)函數(shù)，C=F就是水容，R?2H0k就是水阻。

假使通過對純延遲慣性系統(tǒng)進(jìn)行分析，則單容水箱液位數(shù)學(xué)模型可以使用以下S函數(shù)表示：

G(S)?KR0。

S(TS?1)相關(guān)理論計(jì)算可以參考清華大學(xué)出版社1993年出版的《過程控制》，金以慧編著。

2、控制系統(tǒng)接線表

測量或控制測量或控制量標(biāo)使用PLC端口使用ADAM端口量號下水箱液位LT103AI0AI0調(diào)理閥

3參考結(jié)果

單容水箱水位階躍響應(yīng)曲線，如圖4-2所示：

FV101AO0AO0

圖4-2單容水箱液位飛升特性

此時(shí)液位測量高度184.5mm，實(shí)際高度184.5mm-3.5mm=181mm。實(shí)際開口面積5.5x49.5=272.25mm2。此時(shí)負(fù)載閥開度系數(shù)：

k?Q/Hmax?6.68x10?4m2.5/s。水槽橫截面積：0.206m2。

那么得到非線性微分方程為(標(biāo)準(zhǔn)量綱):：

dH/dt?(0.000284?0.000668H)/0.206?0.00138?0.00324H

進(jìn)行線性簡化，可以認(rèn)為它是一階慣性環(huán)節(jié)加純延遲的系統(tǒng)

G(s)?Ke??s/(Ts?1)。三．對A3000的系統(tǒng)理解：

A3000高級過程控制試驗(yàn)系統(tǒng)獨(dú)創(chuàng)現(xiàn)場系統(tǒng)概念，而不是對象系統(tǒng)?，F(xiàn)場系統(tǒng)包括了試驗(yàn)對象單元、供電系統(tǒng)、傳感器、執(zhí)行器(包括電動(dòng)調(diào)理閥、變頻器及調(diào)壓器)、以及半模擬屏，從而組成了一個(gè)只需接受外部標(biāo)準(zhǔn)控制信號的完整、獨(dú)立的現(xiàn)場環(huán)境。

1、A3000特點(diǎn)

(1)現(xiàn)場系統(tǒng)通過一個(gè)現(xiàn)場控制箱，集成供電系統(tǒng)、變頻器、移相調(diào)壓器、以及現(xiàn)場繼電器，所有驅(qū)動(dòng)電力由現(xiàn)場系統(tǒng)提供。它僅需通過標(biāo)準(zhǔn)接線端子接收標(biāo)準(zhǔn)控制信號即能完成所有試驗(yàn)功能。從而實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場系統(tǒng)與控制系統(tǒng)完全獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)。

(2)現(xiàn)場控制箱側(cè)面是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接線端子盒。這種標(biāo)準(zhǔn)信號接口可以使現(xiàn)場系統(tǒng)與用戶自行選定的DCS系統(tǒng)、PLC系統(tǒng)、DDC系統(tǒng)便利連接，甚至用戶自己用單片機(jī)組成的系統(tǒng)都可以對現(xiàn)場系統(tǒng)進(jìn)行控制。

(3)現(xiàn)場系統(tǒng)的設(shè)計(jì)另外的優(yōu)勢是保證動(dòng)力線與控制線的電磁干擾隔離。(4)現(xiàn)場系統(tǒng)的設(shè)計(jì)保證了控制系統(tǒng)只需要直流低壓就可以了，使得系統(tǒng)設(shè)計(jì)更模塊化，更安全、具有更大的擴(kuò)展性。

A3000-FS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖2-1所示。

圖2-1A3000現(xiàn)場系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

現(xiàn)場系統(tǒng)包括三個(gè)水箱，一個(gè)大儲水箱，一個(gè)鍋爐，一個(gè)工業(yè)用板式換熱器，兩個(gè)水泵，大功率加熱管，滯后時(shí)間可以調(diào)整的滯后系統(tǒng)，一個(gè)硬件聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)。傳感器和執(zhí)行器系統(tǒng)包括5個(gè)溫度、3個(gè)液位、1個(gè)壓力，1個(gè)電磁流量計(jì)，1個(gè)渦輪番量計(jì)，1個(gè)電動(dòng)調(diào)理閥，兩個(gè)電磁閥，2個(gè)液位開關(guān)。

2、現(xiàn)場系統(tǒng)面板左側(cè)設(shè)置：

?電源：220VAC單相電源開關(guān)，380VAC三相電源開關(guān)。

?開關(guān)：三個(gè)旋鈕開關(guān)，分別是1#、2#工頻電源開關(guān)，以及變頻器控制水泵的開關(guān)?？梢园纬錾厦嫠玫碾娏B線，連接到不同的位置，從而更改各個(gè)水泵的電力來源?？梢允枪ゎl，也可以是變頻器。假使用戶不需要變頻調(diào)速，則建議全部使用工頻控制。依照設(shè)計(jì)，使用變頻器控制的水泵，其面板對應(yīng)的指示燈可能不工作，由于變頻器可能輸出0-50Hz，而繼電器不能工作。

?兩個(gè)撥動(dòng)開關(guān)，分別是現(xiàn)場系統(tǒng)照明用電源開關(guān)，以及變頻器STF(正轉(zhuǎn))控制開關(guān)。注意在機(jī)柜上還有并聯(lián)的一個(gè)STF控制端，假使要設(shè)置工作模式，