320实验一、单容水箱液位(DCS)PID整定实验.doc

实验一、基于DCS的液位控制系统的实验 一、实验目的 通过实验熟悉单回路反馈控制系统的组成和工作原理。 分析分别用P、PI和PID调节时的过程图形曲线。 定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。 二、实验设备 AE2000A型过程控制实验装置、JX-300X DCS控制系统、万用表、上位机软件、计算机、RS232-485转换器1只、串口线1根、网线1根、24芯通讯电缆1根。 三、实验原理 图2-15为单回路水箱液位控制系统 单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。根据控制框图，这是一个闭环反馈单回路液位控制，采用SUPCON JX-300X DCS控制。当调节方案确定之后，接下来就是整定调节器的参数，一个单回路系统设计安装就绪之后，控制质量的好坏与控制器参数选择有着很大的关系。合适的控制参数，可以带来满意的控制效果。反之，控制器参数选择得不合适，则会使控制质量变坏，达不到预期效果。一个控制系统设计好以后，系统的投运和参数整定是十分重要的工作。 一般言之，用比例（P）调节器的系统是一个有差系统，比例度δ的大小不仅会影响到余差的大小，而且也与系统的动态性能密切相关。比例积分（PI）调节器，由于积分的作用，不仅能实现系统无余差，而且只要参数δ，Ti调节合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（PID）调节器是在PI调节器的基础上再引入微分D的作用，从而使系统既无余差存在，又能改善系统的动态性能（快速性、稳定性等）。但是，并不是所有单回路控制系统在加入微分作用后都能改善系统品质，对于容量滞后不大，微分作用的效果并不明显，而对噪声敏感的流量系统，加入微分作用后，反而使流量品质变坏。对于我们的实验系统，在单位阶跃作用下，P、PI、PID调节系统的阶跃响应分别如图2-16中的曲线①、②、③所示。 图2-16 P、PI和PID调节的阶跃响应曲线 四、实验内容和步骤 设备的检查和连接 关闭排水阀门，检查AE2000A型过程控制对象的储水箱水位是否达到总高度的50％以上，如不够，灌水。 打开以循环泵为动力的支路至上水箱的所有阀门，关闭动力支路上通往其它对象的切换阀门。 打开上水箱泄水阀，开至适当的开度。 检查电源开关是否关闭。 系统连线如图2-17所示： DCS接线端子排 6 5 4 H F D B H F D B H F D B H-20 H-4— —— Ω H-19 H-1 G E C A G E C A G E C A 6 5 4 （I/O航空插座接线端子） 图2-17 单容水箱液位PID参数整定控制系统接线图 将24芯通讯电缆I/O线，按图2-17的连法，接到对应的DCS接线端子排上。 将24芯通讯电缆H-1端即上水箱液位+（正极）接到DCS接线端子排的5-E端（即SP313电流信号输入板的正极），将24芯通讯电缆H-4端上水箱液位－（负极）接到DCS接线端子排的5-F端（即SP313电流信号输入板的负极）。 将DCS接线端子排的6-G端（即SP322模拟信号输出板的正极），接至24芯通讯电缆H-19端即调节阀的2~10V输入端的+端（即正极），DCS接线端子排的6-H端（即SP322模拟信号输出板的负极），接至24芯通讯电缆H-20端即调节阀的2~10V输入端的-端（即负极），并且在DCS接线端子排的6-G端和6-H端间连接一500Ω电阻。 用网线将上位机与DCS连接起来。 电源控制板上的电源空气开关、单相泵电源开关打在关的位置。 启动DCS 将DCS控制柜的电源插头接到220V的单相交流电源。 打开DCS控制柜后的两个空气开关，给控制柜散热风扇、交换机和系统电源供电。 打开DCS控制柜前的两个电源开关，启动DCS系统。 启动实验装置 1).将实验装置电源插头接到220V的单相交流电源。 2).将电源控制板上的“漏电保护开关”打开。 3).打开“电源总开关”, 给实验装置和控制柜供电。 4).打开“单向泵”开关, 给循环泵供电。 5).打开“调节阀”开关, 给电动调节阀供电。 6).开启“24VDC电源”开关，给信号检测仪表供电。 比例调节控制 启动“AdvanTrol-Pro实时监控”软件，进入实验系统选择相应的实验，如图1所示： 图1 AdvanTrol-Pro“实时监控—流程图”画面 点击“液位控制”下方数字（文本框），弹出“显示仪表