哈工大 《过程控》 实验报告 2012版.pdf

2、物位定值控制实验 实验目的： 1、了解超声波物位计的工作原理。 2、了解单回路物位控制系统的结构与组成。 3、掌握闭环物位控制系统PID 参数的整定。 4 、研究调节器相关参数的变化对系统动态性能的影响。 实验设备： 1、物位控制实验装置 2、计算机、上位机Control Care 组态软件、Control Care-P View 监控软件 实验原理： 本实验系统的被控对象为圆柱体，其上升高度作为系统的被控制量。系统的给定信号 为一定值，它要求被控制量圆柱体的位置在稳态时，等于给定值。由反馈控制的原理可知， 圆柱体的位置由超声波传感器检测后的信号作为反馈信号。下图为本实验系统信号的控制 图。 实验内容与步骤： 1、启动计算机，运行Control Care 组态软件，具体步骤： （1） 创建一个FF 工程 （2 ） 添加bridge(SFC162)，标签为CO100 （3 ） 在bridge 目录下添加fieldbus （4 ） 在fieldbus 目录下添加设备 （5 ） 创建控制策略 （6 ） 添加功能块 （7 ） 在设备的功能块下设置相应的参数 （8 ） 连接功能块与设备 （9 ） 保存修改 （10）连接现场控制器 （11）分配HSE 设备ID 和标签 （12）分配现场ID （13）下载工程，下载完后自动运行控制策略 2、运行Control Care-P View 监控软件，编写监控界面，具体步骤： （1） 在监控界面左侧画装置示意图，目的是使实验过程一目了然； （2 ） 放置测量值，PID 参数值的显示窗口，并建立与OPC 的连接； （3 ） 放置趋势图显示框，可以实时显示物位测量值和控制信号。 3、设置PID 参数，观察物位测量值，可以采用经验法设定PID 参数。 简答题： 1、简述超声波物位控制系统控制原理及组态方法。 控制原理： 被控圆柱体的物位经由FMU40 超声波物位仪表检测，并将信号送至现场总线。通过现 场控制器传送给上位机，上位机通过控制算法确定输出控制信号，控制信号由 HSE 送给现 场控制器SFC162 ，经由H1 送给SMAR 公司的FI302 实现FF 信号和传统控制信号的转换， 现场控制信号控制变频器的输出功率，输出频率的调节确定离心式鼓风机的输出风速，最 终改变被控对象的位置。 系统的结构如下图所示： 组态方法： 组态指通过配置相应的参数，构成一个运行系统。FF 总线的组态是通过组态软件进行 的，使用E+H 公司提供的组态软件Control Care，该软件具有在线与离线组态能力。组态软 件包含3 部分：接口程序、组态程序和OPC 服务器。接口程序（Init）负责组态程序与底层 物理设备的数据通信；组态程序是组态软件的主程序；OPC 服务器可以向HMI 软件等应用 程序提供访问现场数据的标准接口。 2、简述现场总线的总类及FF 总线的特点。 现场总线： 现场总线是指以工厂内的测量和控制机器间的数字通讯为主的网络，也称现场网络。 也就是将传感器、各种操作终端和控制器间的通讯及控制器之间的通讯进行特化的网络。 2003 年4 月，IEC61158 Ed.3 现场总线标准第3 版正式成为国际标准，规定10 种类型 的现场总线。 （1） TS61158 现场总线；（2 ） ControlNet 和Ethernet/IP 现场总线； （3 ） Profibus 现场总线；（4 ） P-NET 现场总线；（5 ） FF HSE 现场总线 （6 ） SwiftNet 现场总线；（7 ） World FIP 现场总线；（8 ） Interbus 现场总线 （9 ） FF H1 现场总线；（10） PROFInet 现场总线 FF 总线 （基金会现场总线：FoundationFieldbus 简称FF）： 这是以美国Fisher-Rousemount 公司为首的联合了横河、ABB 、西门子、英维斯等80 家 公司制定的ISP 协议和以Honeywell 公司为首的联合欧洲等地150 余家公司制定的WorldFIP 协议于1994 年9 月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广