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过程控制综合实验报告 实验名称：单容液位定值控制系统 专业：电气工程 班级: XX ： 学号： 实验方案 一、实验名称：单容液位定值控制系统 二、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。 三、实验原理 本实验系统结构图和方框图如图1所示。被控量为中水箱的液位高度，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（本次实验我组采用的是PI控制）。 图1 中水箱单容液位定值控制系统 (a)结构图 (b)方框图 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、实验设备 1 ．实验控制水箱； 2 ．实验对象及控制屏、计算机一台、SA-44 挂件一个、PC/PPI通讯电缆一 根； 3 ．三相电源输出（~380V/10A）、单相电源输出（~220V/5A）中单相I、单 相 II 端口、三相磁力泵（~380V）、压力变送器 LT2、电动调节阀中控制信号 （4~20mA输入，~220V输入）、S7-200PLC 中AO端口、AI2端口。 三、实验原理 本实验系统结构图和方框图如图1所示。被控量为中水箱的液位高度，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。 图1 中水箱单容液位定值控制系统 (a)结构图 (b)方框图 四、实验内容与步骤 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。 本次实验采用的是S7-200控制的方法。 图2 S7-200PLC控制单容液位定值控制实验接线图 1 ．将SA-42 S7-200PLC 控制挂件挂到屏上，并用 PC/PPI 通讯电缆线将 S7-200PLC连接到计算机串口2，并按照下面的控制屏接线图连接实验系统。将 “LT2中水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。 2 ．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，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 S7-200PLC 及电动调节阀上 电。 3 ．打开Step 7-Micro/WIN 32 软件，并打开 S7200PLC ”程序进行下载，然 后将 S7-200PLC 置于运行状态，然后运行 MCGS 组态环境，打开 S7200PLC 控 制系统”工程，然后进入 MCGS 运行环境，在主菜单中点击“实验三、单容液位定 值控制”，进入实验三的监控界面。 4 ．在上位机监控界面中点击“启动仪表”。将智能仪表设置为“手动”，并将设 定值和输出值设置为一个合适的值，此操作可通过调节仪表实现。 5 ．合上三相电源空气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少智能仪表 的输出量，使中水箱的液位平衡于设定值。 6 ．根据经验法或动态特性参数法整定调节器参数，选择PI 控制规律，并按 整定后的 PI 参数进行调节器参数设置。 7 ．待液位稳定于给定值后，将调节器切换到“自动”控制状态，待液位