過程控制工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板

頁(yè)眉內(nèi)容頁(yè)眉內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容PAGE頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)眉內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容成績(jī)________過程控制工程實(shí)驗(yàn)報(bào)告班級(jí)：_______________________________________姓名：________________________________________學(xué)號(hào)：________________________________________指導(dǎo)老師：_____________________________________實(shí)驗(yàn)日期：_____________________________________目錄實(shí)驗(yàn)一上水箱特性測(cè)試(計(jì)算機(jī)控制)實(shí)驗(yàn)…………2實(shí)驗(yàn)二壓力單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)…………7實(shí)驗(yàn)三上水箱液位和流量串級(jí)系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)控制)………9實(shí)驗(yàn)四流量比值控制系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)控制)…………12實(shí)驗(yàn)一上水箱特性測(cè)試(計(jì)算機(jī)控制)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^實(shí)驗(yàn)掌握對(duì)象特性的曲線的測(cè)量的方法，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意的問題，對(duì)象模型參數(shù)的求取方法。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，了解本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中的各個(gè)對(duì)象。測(cè)試上水箱的對(duì)象特性。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器水泵Ⅰ變頻器壓力變送器主回路調(diào)節(jié)閥上水箱液位變送器上水箱牛頓模塊（輸入和輸出）四、實(shí)驗(yàn)原理1.實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的流程圖和方框圖見圖2-1-a和圖2-1-b。圖2-1-a圖2-1-a圖3-6-b上水箱特性測(cè)試（計(jì)算機(jī)控制）系統(tǒng)框圖圖3-6-圖2-1-b上水箱特性測(cè)試（計(jì)算機(jī)控制）系統(tǒng)框圖2.對(duì)象參數(shù)的求取:1)放大倍數(shù)K的求取式中：——調(diào)節(jié)器輸出電流的變化量——調(diào)節(jié)器輸出電流的上限值——調(diào)節(jié)器輸出電流的下限值——被測(cè)量的變化量——被測(cè)量的上限值——被測(cè)量的下限值

2)一階對(duì)象K——廣義對(duì)象放大倍數(shù)（求法見1）——廣義對(duì)象時(shí)間常數(shù)(為階躍響應(yīng)變化到新穩(wěn)態(tài)值的63.2%所需要的時(shí)間)τ——廣義對(duì)象時(shí)滯時(shí)間(即響應(yīng)的純滯后，直接從圖測(cè)量出)五、注意事項(xiàng)測(cè)量前要使系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)下，反應(yīng)曲線的初始點(diǎn)應(yīng)是輸入信號(hào)的開始作階躍信號(hào)的瞬間，這一段時(shí)間必須在記錄紙上標(biāo)出，以便推算出純滯后時(shí)間τ。測(cè)量與記錄工作必須所加擾動(dòng)應(yīng)是額定值的10%左右。六、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1.了解本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中各儀表的名稱、基本原理以及功能，掌握其正確的接線與使用方法，以便于在實(shí)驗(yàn)中正確、熟練地操作儀表讀取數(shù)據(jù)。熟悉實(shí)驗(yàn)裝置面板圖，做到根據(jù)面板上儀表的圖形、文字符號(hào)找到該儀表。熟悉系統(tǒng)構(gòu)成和管道的結(jié)構(gòu)，認(rèn)清電磁閥和手動(dòng)閥的位置及其作用。2.將上水箱特性測(cè)試（計(jì)算機(jī)控制）所用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，參照流程圖和系統(tǒng)框圖接好實(shí)驗(yàn)線路。3.確認(rèn)接線無誤后，接通電源。4.運(yùn)行組態(tài)王，在工程管理器中啟動(dòng)“上水箱液位測(cè)試實(shí)驗(yàn)”，點(diǎn)擊實(shí)驗(yàn)選擇按鈕，選擇一階液位對(duì)象。5.手動(dòng)/自動(dòng)將按鈕切換到手動(dòng)，點(diǎn)擊PID設(shè)定按鈕設(shè)定系統(tǒng)的輸入信號(hào)值，點(diǎn)擊實(shí)時(shí)曲線按鈕觀察輸出曲線。6.在PID設(shè)定中，點(diǎn)擊u（k），設(shè)定一數(shù)值使系統(tǒng)液位處于某一平衡位置（設(shè)定的數(shù)值過大會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定所需的時(shí)間）。7.改變u（k）輸出，給系統(tǒng)輸入幅值適宜的正向階躍信號(hào)(階躍信號(hào)在5%-15%之間)，使系統(tǒng)的輸出信號(hào)產(chǎn)生變化，上水箱液位將上升到較高的位置逐漸進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。8.點(diǎn)擊歷史曲線按鈕，觀察計(jì)算機(jī)中上水箱液位的正向階躍響應(yīng)曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。9.改變u（k）輸出，給系統(tǒng)輸入幅值與正向階躍相等的一個(gè)反向階躍信號(hào)，使系統(tǒng)的輸出信號(hào)產(chǎn)生變化,上水箱液將下降至較低的位置逐漸進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。10.點(diǎn)擊歷史曲線按鈕，觀察計(jì)算機(jī)中上水箱液經(jīng)的反向階躍響應(yīng)曲線，直至達(dá)到新的平衡為止。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)二壓力單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜伍]環(huán)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、組成及工作原理。熟悉控制器PID參數(shù)對(duì)過渡過程的影響。掌握單閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制器參數(shù)整定方法。培養(yǎng)學(xué)生對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)的綜合應(yīng)用能力。通過理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力和開發(fā)創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)任務(wù)根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備，設(shè)計(jì)一壓力單閉環(huán)控制系統(tǒng)以滿足儲(chǔ)罐壓力控制要求，并自選一種控制器參數(shù)整定方法對(duì)其進(jìn)行參數(shù)工程整定。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．牛頓模塊（輸入、輸出）5．上水箱液位變送器6．流量計(jì)7．調(diào)節(jié)閥實(shí)驗(yàn)三上水箱液位和流量串級(jí)系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)控制)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過實(shí)驗(yàn)掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的基本概念，掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)，即主被控參數(shù)、副被控參數(shù)、主調(diào)節(jié)器、副調(diào)節(jié)器、主回路、副回路。2．通過實(shí)驗(yàn)掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)、串級(jí)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，掌握串級(jí)控制主、副控制回路的選擇。掌握串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)整定方法，并將串級(jí)控制系統(tǒng)參數(shù)投運(yùn)到實(shí)驗(yàn)中。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1．掌握串級(jí)控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)并連線構(gòu)成一個(gè)液位-流量串級(jí)控制系統(tǒng)。2．將上述串級(jí)控制系統(tǒng)投入自動(dòng)。3．對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定，使系統(tǒng)的階躍響應(yīng)出現(xiàn)4：1衰減比。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．牛頓模塊（輸入、輸出）5．上水箱液位變送器6．流量計(jì)7．調(diào)節(jié)閥四、實(shí)驗(yàn)原理1．上水箱液位和流量串級(jí)控制系統(tǒng)的控制流程圖和系統(tǒng)框圖見圖5-1-a和圖5-1-b。圖5-1-b上水箱液位和流量串級(jí)控制系統(tǒng)框圖(計(jì)算機(jī)控制)圖圖5-1-a2．對(duì)串級(jí)控制系統(tǒng)的參數(shù)整定應(yīng)采用先副后主的整定方法，或?qū)⒏闭{(diào)節(jié)器的參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)給定，再對(duì)主回路進(jìn)行一步整定。整定的方法可用單回路整定時(shí)的經(jīng)驗(yàn)湊試法、衰減曲線法、反應(yīng)曲線法等。五、注意事項(xiàng)1．加干擾應(yīng)在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下進(jìn)行。2．組態(tài)王軟件中，下標(biāo)為1的是副回路參數(shù)，下標(biāo)為2的是主回路參數(shù)。六、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1．打開計(jì)算機(jī)組態(tài)王軟件的工程管理器，選中“串級(jí)實(shí)驗(yàn)”，點(diǎn)擊運(yùn)行，進(jìn)入串級(jí)實(shí)驗(yàn)界面。2．點(diǎn)擊“自動(dòng)/手動(dòng)”按鈕，使系統(tǒng)在自動(dòng)狀態(tài)，點(diǎn)擊“PID設(shè)定按鈕”，調(diào)出PID設(shè)定界面。3．投入?yún)?shù)，觀察液位和流量的曲線，調(diào)整參數(shù)觀察計(jì)算機(jī)控制的效果。待系統(tǒng)穩(wěn)定后，給定加個(gè)階躍信號(hào)，觀察其液位的變化曲線。4．再等系統(tǒng)穩(wěn)定后，給系統(tǒng)下水箱加干擾信號(hào)，觀察下水箱液位變化的曲線。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)四流量比值控制系統(tǒng)(計(jì)算機(jī)控制)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過實(shí)驗(yàn)加深了解比值控制系統(tǒng)的基本概念、比值控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。2．掌握比值系數(shù)的計(jì)算，掌握比值控制系統(tǒng)的參數(shù)整定。二、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目1．掌握比值控制系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)并連線構(gòu)成一個(gè)比值控制系統(tǒng)。2．將上述串級(jí)控制系統(tǒng)投入自動(dòng)。3．對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)器參數(shù)整定。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器1．水泵Ⅰ2．壓力變送器3．變頻器4．主回路調(diào)節(jié)閥、主回路流量計(jì)5．副回路調(diào)節(jié)閥、副回路流量計(jì)6．比例器7．牛頓模塊（輸入、輸出）8．上水箱、中水箱四、實(shí)驗(yàn)原理圖6-1-a1．流量比值控制系統(tǒng)的控制流程圖和系統(tǒng)框圖見圖6-1-a和圖6圖6-1-a2．比值系數(shù)的計(jì)算當(dāng)流量變送器的輸出電流與流量成線性關(guān)系時(shí)，流量從0—QMAX時(shí)，變送器對(duì)應(yīng)的輸出電流為4—20毫安。任一瞬時(shí)流量Q對(duì)應(yīng)的變送器輸出電流信號(hào)為：I=Q/QMAX×16mA+4mA則主副流量變送器的輸出電流信號(hào)為：I1=Q1/Q1MAX×16mA+4mAI2=Q2/Q2MAX×16mA+4mA主流量信號(hào)I1經(jīng)分流器分流后送到調(diào)節(jié)器的外給定端，而副流量信號(hào)I2則進(jìn)入調(diào)節(jié)器的測(cè)量端。調(diào)節(jié)器選用PID控制規(guī)律，當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定時(shí)：I2=Kc×I1Kc為比例器比值系數(shù)。當(dāng)生產(chǎn)工藝要求兩種物料比值k=Q2/Q1時(shí)，可得：五、注意事項(xiàng)1．本實(shí)驗(yàn)需要設(shè)置的參數(shù)如下：KP=3（參考值）（比例增益）Ti=18（參考值）（積分時(shí)間秒）Td=0（參考值）（微分時(shí)間秒）Sp（計(jì)算機(jī)控制給定值）U（k）（計(jì)算機(jī)輸出值）PV（主流量檢測(cè)值）PV2（副流量檢測(cè)值）Kc（比值系數(shù)）2．本實(shí)驗(yàn)需要恒壓供水。六、實(shí)驗(yàn)說明及操作步驟1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)流程圖，將流量比值實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備，按系統(tǒng)框圖連接。2．接通總電源和各儀表電源。3．調(diào)出計(jì)算機(jī)控制的流量比值實(shí)驗(yàn)界面。將“手動(dòng)/自動(dòng)”按鈕轉(zhuǎn)換到自