过程控制实验指导书2014.3.5.doc

《过程控制系统》 实 验 指 导 书 吴建国、姬文亮、陆平 编写 2014.3 目 录 实验一:典型过程的工程建模 实验二:单回路控制系统设计及其工程整定 实验三:串级控制系统设计及其工程整定 实验四:集散控制系统实验 附录一:JX300X系统 附录二:900系列智能控制器 实验一 典型过程的工程建模 实验目的 掌握典型过程的工程建模方法。 其实验原理为：被调对象选为锅炉液位或锅炉温度；改变其操纵量使其产生阶跃扰动，测试阶跃变化时过渡过程曲线，并用阶跃响应法来实验辨识系统的数学模型τ、T0、K0（参见图1以及教材） 图1 阶跃响应曲线 2、实验准备（被调对象选为锅炉液位） 实验采用静压法测量锅炉液位的扩散硅压力变送器LT-3、1#调节器、LIC－3进水电动调节阀M1+VC1，以及被调对象构成了锅炉液位调节系统。 2.1 配管操作 锅炉液位调节系统的流程图(用水箱水源和进水阀)见图2,按图2进行下列配管操作,去改变对象的工艺流程。 2.1 用带快速接头的软管将阀门相连通。 2.2 配线操作 实验的仪表配线见图进行插棒连线(6根弱电,4根强电)。 2.3 记录曲线的方法(取其中之一即可) 2.3.1 在DCS系统上记录数据; 2.3.2 人工记录智能仪表上的数据. 3、实验步骤 3.1 阶跃响应法辨识数学模型 3.2 系统调整到相对稳定 关闭锅炉出水阀，手操1#调节器使锅炉的液位为200mm左右。然后改变1#调节器阀位使进水流量FIT-1为常用值(20-30%),手操锅炉出水阀使出水流量FIT-2与FIT-1相等，等待几分钟看液位基本不变，即达到系统相对稳定。 3.3 系统的正向阶跃扰动 系统在相对稳定的基础上,手操1#调节器阀位阶跃增加5-10%。 同时记录手动(开环)时锅炉液位LT-3的阶跃响应曲线,分析求解系统数模的三大特性参数:τ、T0、K0。 3.4 系统的反向阶跃扰动 系统在正向阶跃扰动达到稳定后,再手操1#调节器阀位阶跃减少5-10%，同时记录锅炉液位LT-3的阶跃响应曲线,分析求解系统的τ、T0、K0。正、反向阶跃扰动求得的τ、T0、K0求平均值。 4、实验报告 4.1 根据本实验3.1测试到的锅炉液位的正、反向阶跃响应曲线，分别求解系统数学模型的三大特性参数：（1）时延时间τ、（2）时间常数T0、（3）过程放大倍数K0；再求其平均值。 PID参数的整定。 根据测试出的τ、Ｔ０、Ｋ０计算Ｐ、Ｉ、Ｄ参数。 5.实验研究 改变3.2中的平衡位置（200mm），以及改变出水阀门的开度，重新按照3.3和3.4的步骤进行，求得的τ、T0、K0求平均值与原先有何区别？ 图2 锅炉液位实验框图 实验二 单回路控制系统设计及其工程整定 实验目的 以锅炉液位控制为例，掌握单回路控制系统的设计方法和调节器参数的工程整定方法。通过对PID参数的修改，研究PID参数对性能指标的影响 1.1 实验原理（锅炉液位控制为例） 静压法测量锅炉液位的扩散硅压力变送器LT-3、1#调节器、LIC－3进水电动调节阀M1+VC1，以及被调对象构成了锅炉液位调节系统。在实验一的基础上，对PID参数进行整定，分析锅炉液位调节过程。。 1.2 PID参数影响 测试并分析不良的P.I.D参数对过程控制性能指标的影响,掌握人工整定PID参数的方法。 1.3 调节器参数设置 熟悉掌握调节器的参数设置和手动、自动的操作方法。 2、实验准备 2.1 配管操作 锅炉液位调节系统的流程图(用水箱水源和进水阀)见图2,按实验要求进行配管操作,改变对象的工艺流程。实验设计为进水调节阀调节，出水调节可采用调节阀的形式、也可采用手操阀的形式，后者的阀门开度要合适。 2.2 配线操作 实验的仪表配线见图1，按图1对2台P909调节器进行插棒连线(6根弱电,4根强电)。 2.3 调节器的参数设置 1# P909调节器用于LIC-3(锅炉液位的显示和调节),需要设置的参数如下:(未列出者用厂商缺省值) 在LEVEL1中，设置（1）输出限制 OUTL=100% （2）报警设定 AL1=150.0(mm) 在LEVEL2中，设置根据实验一计算的PID参数设置：（1）比例带、（2）积分时间、（3）微分时间。 在LEVEL3中，设置 （1）输入另位 ANL1=0.0 (2)输入满度 AN