过程控制实验浅析.docx

PAGE  PAGE 13 实验报告 课程名称 《过程控制检测仪表》 学生学院 自动化学院 专业班级 电气信息类(创新实验班) 姓 名 学 号 指导教师 朱燕飞 2015 年 12 月 2 0日   实验一单回路控制系统实验 实验项目名称：单容液位定值控制系统 实验项目性质：综合型实验 所属课程名称：过程控制系统 实验计划学时：2学时 一、实验目的 1．了解单容液位定值控制系统的结构与组成。 2．掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。 3．研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。 4．了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。 5．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。 二、实验内容和（原理）要求 本实验系统结构图和方框图如图2--1所示。被控量为中水箱（也可采用上水箱或下水箱）的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反馈信号，在与给定量比较后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以达到控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为PI或PID控制。 三、实验主要仪器设备和材料 1．实验对象及控制屏、SA-11、 SA-12、 SA-44各挂件一个。 2．计算机一台、万用表一个。 四、实验方法、步骤及结果测试 本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开，将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度，其余阀门均关闭。 具体实验内容与步骤按二种方案分别叙述。 （一）、智能仪表控制 1．按照图2--2连接实验系统。将“LT2中水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。 图2--1 中水箱单容液位定值控制系统 (a)结构图 (b)方框图 图2--2 智能仪表控制单容液位定值控制实验接线图 2．打开上位机MCGS组态环境，单击第二行第二列“单容定值控制系统”, 单击“↓”,打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中单击“实验三、单容液位定值控制系统”，进入实验三的监控界面。 3．接通“总电源”空气开关和“钥匙开关”，打开“24V电源开关”，给压力变送器上电，按下“启动”按钮，合上“单相Ⅰ、Ⅲ”空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。 4． = 1 \* GB3 ①在上位机监控界面中把“设定值”设置为一个合适的值（从低水位开始每次增加3-4cm，设定值增加的幅度应相等,以便获得的曲线有可比性,水箱最高水位为15cm）。  = 2 \* GB3 ②将“P、I”值设置为一个合适的值。（,参照下表）  = 3 \* GB3 ③点击检查通信状态：通信状态应正常；输入规格：33；输入下限：0；输入上限：50；正反作用：0；关闭通信状态。 ④单击“启动仪表”系统进入自动运行状态。 5．合上“三相电源”空气开关，磁力驱动泵上电打水，使中水箱的液位平衡于设定值，观察记录响应曲线的变化。 6．按下表给出的PID值作出相应曲线，分析曲线，找出规律，选择合适P、I值，做出4﹕1的响应曲线。 PID响应曲线10200曲线1-130200曲线1-210400曲线1-3 实验结果： 曲线1-1 曲线1-2 曲线1-3 五、实验分析 单容水箱液位定值控制实验的结构框图 用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程 根据实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能 比较不同PID参数对系统的性能产生的影响 分析P、PI、PD、PID四种控制规律对本实验系统的作用 六、思考题 1．如果采用下水箱做实验，其响应曲线与中水箱的曲线有什么异同？并分析差异原因。 答：采用下水箱做实验，其滞后时间会更短 原因：因为水的回路变得更短，其响应曲线会上升的更快 2．改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？ 答：1、改变比例度使让调节器的参数改变，这可能让系统稳定性受影响。增大比例度会使得其超调量增大，使系统变得不稳定。 2、改变积分时间会使得系统的精确度提高，但可能造成积分饱和。 实验二 实验项目名称：双容水箱液位定值控制系统 实验项目性质：综合型实验 所属