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高聯信息 PCS-C型過程控制實驗指南
2020-07-18 15:52
第一節  位式控制
一、實驗目的
1、了解簡單控制系統的構成及儀表的應用(熟悉儀表的操作)    
2、掌握簡單過程控制的原理及儀表使用
二、 實驗設備及參考資料
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:位式電磁閥、AI818智能調節儀兩臺、上水箱液位傳感器、水泵1系統等)。
2、AI-818儀表的操作說明書和液位變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、 實驗系統流程圖:
       
四、 實驗原理
本實驗采用位式控制原理進行液位的范圍控制,即,將液位控制在一定的上下限范圍內。水箱液位變送器輸出信號,經AI-818儀表進行處理后與設定上下限水位值進行比較。控制儀表內繼電器觸點狀態,對位式電磁閥進行控制,以達到控制目的。位式控制方塊原理圖如下:
                 
 
五、實驗步驟
1、 按附圖位式控制實驗接線示意圖接好實驗導線。
 
2、 將手動閥門1V2、V5打開,將手動閥門1V1、1V3、1V6、1V7、LV關閉。
(B型:將手動閥門1V2、V4打開,將手動閥門1V1、1V3、1V7關閉。)
3、 先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
4、設置兩臺智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
       HIAL=20  (參考值)
       LOAL=10  (參考值)
       Ctrl=0
       Sn=33
       dIL=0
       dIH=50
       Alp=2
       具體請詳細閱讀調節器使用手冊
5、在控制板上打開水泵1、位控干擾1。
  (B型:在控制板上打開水泵1、位控干擾)
6、在信號板上打開上水箱2輸出信號。
六、 思考建議
在什么樣的情況下適合采用位式控制。
 
 
第二節    電動閥支路單容液位控制
一、實驗目的
1、了解簡單過程控制系統的構成及儀表的應用(熟悉儀表的操作)    
2、掌握簡單過程控制的原理及儀表使用
二、 實驗設備及參考資料
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:電動調節閥、AI818智能調節儀一臺、上水箱及液位變送器、水泵1系統等)
2、AI-818儀表的操作說明書,智能電動調節閥使用手冊和液位變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、 實驗系統流程圖:
 
四、 實驗原理
本實驗采用儀表控制,將液位控制在設定高度。根據上水箱液位信號輸出給儀表,儀表根據P、I、D參數進行PID運算,輸出信號給電動調節閥,然后由電動調節閥控制水泵1供水系統的進水流量,從而達到控制液位恒定的目的。電動閥支路單容液位控制的方塊原理圖如下:
 
五、實驗步驟
1、按附圖電動閥支路單容液位控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
      3、將手動閥門1V1、V4打開,將手動閥門1V3、1V6、1V7、LV關閉。
       (B型:將手動閥門1V1、V4打開,將手動閥門1V3、1V7關閉。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、整定參數值的計算
整定參數值可按下列“階躍反應曲線整定參數表”。
                              階躍反應曲線整定參數表
控制規則                     控制器參數
        δ       TI      TD
      P         δs    
      PI        1.2δs      0.5Ts  
      PID        0.8δs      0.3Ts       0.1Ts
6、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
  SV=20   (參考值)  
       CtrL=1
       P=15    (參考值)
       I=50    (參考值)
       d=0     (參考值)
       Sn=33
       dIL=0
       dIH=50
       CF=0
       Addr=1
       Dl=1
     具體請詳細閱讀調節器使用手冊
7、在控制板上打開水泵1、電動調節閥。
8、在信號板上打開電動調節閥輸入信號、上水箱1輸出信號。
9、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
10、選擇單回路控制實驗的電動閥支路單容液位控制實驗。
 
11、選擇儀表控制方式。
12、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
13、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
    14、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
    15、曲線的分析處理,對實驗的記錄曲線分別進行分析和處理,處理結果記錄于表中。
                          階躍響應曲線數據處理記錄表
        參數值
測量情況
         液位1       液位2
  K1   T1   τ1   K2   T2 τ2 
   階躍1            
   階躍2            
   平均值            
按常規內容編寫實驗報告,并根據K、T、τ平均值寫出廣義的傳遞函數。
六、 思考建議
根據經驗設定PID控制與儀表自整定PID有什么區別。
 
 
第三節   變頻器支路單容液位控制
一、實驗目的
1、了解簡單過程控制系統的構成及儀表的應用(熟悉儀表的操作)    
2、掌握簡單過程控制的原理及儀表使用
二、 實驗設備及參考資料
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:變頻器、AI818智能調節儀一臺、上水箱及液位變送器、水泵1系統等)
2、AI-818儀表的操作說明書,變頻器使用手冊和液位變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、 實驗系統流程圖:
      
四、 實驗原理
本實驗采用儀表控制,將液位控制在設定高度。根據上水箱液位信號輸出給儀表,儀表根據P、I、D參數進行PID運算,輸出信號給變頻器,然后由變頻器控制水泵2供水系統的進水流量,從而達到控制液位恒定的目的。變頻器支路單容液位控制的方塊原理圖如下:
 
五、實驗步驟
    1、按附圖變頻器支路單容液位控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
 
    2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
3、將手動閥門2V1、2V5、V5打開,將手動閥門2V3、2V6、2V11、LV關閉。
  (B型:將手動閥門2V1、2V5、V4打開,將手動閥門2V3、2V6關閉。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、整定參數值的計算
整定參數值可按下列“階躍反應曲線整定參數表”。
                               階躍反應曲線整定參數表
控制規則                     控制器參數
        δ       TI      TD
      P         δs    
      PI        1.2δs      0.5Ts  
      PID        0.8δs      0.3Ts       0.1Ts
6、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
  SV=20   (參考值)  
       CtrL=1
       P=15    (參考值)
       I=50    (參考值)
       d=0     (參考值)
       Sn=33
       dIL=0
       dIH=50
       CF=0
       Addr=1
       run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
7、在控制板上打開水泵2。
8、在信號板上打開上水箱2輸出信號。
9、在PCS變頻控制單元的操作面板上按一下RUN鍵。
10、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
11、選擇單回路控制實驗的變頻器支路單容液位控制實驗。
 
12、選擇儀表控制方式。
13、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
14、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
    15、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
    16、曲線的分析處理,對實驗的記錄曲線分別進行分析和處理,處理結果記錄于表中。
                           階躍響應曲線數據處理記錄表
        參數值
測量情況
         液位1       液位2
  K1   T1   τ1   K2   T2 τ2 
   階躍1            
   階躍2            
   平均值            
按常規內容編寫實驗報告,并根據K、T、τ平均值寫出廣義的傳遞函數。
六、 思考建議
根據經驗設定PID控制與儀表自整定PID
 
 
 下水箱雙容液位控制
一、實驗目的
1、了解簡單過程控制系統的構成及儀表的應用(熟悉儀表的操作)    
2、掌握雙容液位儀表控制方法。
二、實驗設備
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:電動調節閥、AI818智能調節儀一臺、上水箱1、下水箱及液位變送器等)。
2、AI-818儀表的操作說明書、智能電動調節閥使用手冊和液位變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、 實驗系統流程圖:
 
四、實驗原理
本實驗采用儀表控制,將(下水箱)液位控制在設定高度。通過上水箱根據下水箱信號輸出給儀表,儀表根據P、I、D參數進行PID運算,輸出信號給電動調節閥,然后由電動調節閥控制水泵1出水流量,控制上水箱液位,再控制下水箱液位,從而達到控制設定液位的目的。當下水箱液位平衡時,上水箱液位也達到平衡。上下水箱雙容液位控制實驗的方塊原理圖如下:
五、實驗步驟
    1、按附圖上下水箱雙容液位控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
 
    2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
3、將手動閥門1V1、V4、V6打開,將手動閥門1V3、1V6、1V7、LV關閉。
(B型:將手動閥門1V1、V4、V6打開,將手動閥門1V3、1V7關閉。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、整定參數值的計算
整定參數值可按下列“階躍反應曲線整定參數表”。
                              階躍反應曲線整定參數表
控制規則                     控制器參數
        δ       TI      TD
      P         δs    
      PI        1.2δs      0.5Ts  
      PID        0.8δs      0.3Ts       0.1Ts
6、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
  SV=20   (參考值)  
       CtrL=1
       P=16    (參考值)
       I=650   (參考值)
       d=0     (參考值)
       Sn=33
       dIL=0
       dIH=50
       CF=0
       Addr=1
       run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
7、在控制板上打開水泵1、電動調節閥。
8、在信號板上打開電動調節閥輸入信號、下水箱輸出信號。
9、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
10、選擇單回路控制實驗的上下水箱雙容液位控制實驗。
 
11、選擇儀表控制方式。
12、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
13、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
    14、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
    15、曲線的分析處理,對實驗的記錄曲線分別進行分析和處理,處理結果記錄于表中。
                               階躍響應曲線數據處理記錄表
        參數值
測量情況
         液位1       液位2
  K1   T1   τ1   K2   T2 τ2 
   階躍1            
   階躍2            
   平均值            
按常規內容編寫實驗報告,并根據K、T、τ平均值寫出廣義的傳遞函數。
六、 思考建議
根據經驗設定PID控制與儀表自整定PID有什么區別。
比較單容控制與雙容控制區別和控制的難易度,為什么。
 

 
 電動閥支路流量控制
一、實驗目的
  1、了解簡單流量過程控制系統構成和渦輪流量計的特性
2、掌握流量控制方法
二、實驗設備
1、 PCS過程控制實驗裝置(其中使用AI818智能調節儀一臺水泵1、渦輪流量計等)。
2、 818儀表的操作說明書,渦輪流量計使用說明書,電磁流量計應用資料。
三、 實驗系統流程圖
 
  四、實驗原理
     根據設定的流量輸給調節儀,用調節儀的輸出來控制電動調節閥,用流量計測出流量信號反饋給調節儀,由調節儀進行比較和運算輸出給電動調節閥,從而最終達到管內流量的平衡。 電動閥支路流量控制方塊原理圖如下:
 
 
 
五、實驗步驟
      1、按附圖電動閥支路流量控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
      2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
3、將手動閥門1V1、V4打開,將手動閥門1V3、1V6、1V7、LV關閉。
  (B型:將手動閥門1V1、V4打開,將手動閥門1V3、1V6、1V7關閉。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、整定參數值的計算
整定參數值可按下列“階躍反應曲線整定參數表”。
                             階躍反應曲線整定參數表
控制規則                     控制器參數
        δ       TI      TD
      P         δs    
      PI        1.2δs      0.5Ts  
      PID        0.8δs      0.3Ts       0.1Ts
6、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
 SV=600  (參考值)  
       CtrL=1
       P=500   (參考值)
       I=60    (參考值)
       d=0     (參考值)
       Sn=33
       dIL=0
       dIH=800
       OPL=0
       OPH=100
       CF=0
       Addr=1
       dl=20
       run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
7、在控制板上打開水泵1、電動調節閥、流量計1。
8、在信號板上打開電動調節閥輸入信號、流量計1輸出信號。
9、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
10、選擇單回路控制實驗的電動閥支路流量控制實驗。
 
11、選擇儀表控制方式。
12、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
13、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
    14、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
    15、曲線的分析處理,對實驗的記錄曲線分別進行分析和處理,處理結果記錄于表中。
                    階躍響應曲線數據處理記錄表
        參數值
測量情況
         流量1       流量2
  K1   T1   τ1   K2   T2 τ2 
   階躍1            
   階躍2            
   平均值            
按常規內容編寫實驗報告,并根據K、T、τ平均值寫出廣義的傳遞函數。
六、實驗建議
實驗中,學生選擇不同的P、I、D參數進行P調節、PI調節、PID調節實驗,尋找最佳控制調節方法及參數,總結不同的調節過程特性,得出控制性能的結論。
七、思考建議
流量控制的特點和流量控制的難點。
 
第六節   變頻器支路流量控制
一、實驗目的
1、了解簡單流量過程控制系統構成和渦輪流量計的特性
2、掌握流量控制方法
二、實驗設備
1、PCS過程控制實驗裝置(其中使用PCS流量積算儀一臺、變頻器、水泵2、渦輪流量計等)。
2、變頻器的操作說明書,818儀表的操作說明書,渦輪流量計使用說明書應用資料。
三、 實驗系統流程圖

 
 
  四、實驗原理
      根據設定的流量輸給調節儀,用調節儀的輸出來控制變頻器,用流量計測出流量信號反饋給調節儀,由調節儀進行比較和運算輸出給變頻器,從而最終達到管內流量的平衡。   變頻器支路流量控制方塊原理圖如下:
 
五、實驗步驟
1、按附圖變頻器支路流量控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
      2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
3、將手動閥門2V1、2V5、V5打開,將手動閥門2V2、2V3、2V6、2V11、LV關閉。
(B型:將手動閥門2V1、V4打開,將手動閥門2V3、2V6、2V11關閉。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、整定參數值的計算
整定參數值可按下列“階躍反應曲線整定參數表”。
                           階躍反應曲線整定參數表
控制規則                     控制器參數
        δ       TI      TD
      P         δs    
      PI        1.2δs      0.5Ts  
      PID        0.8δs      0.3Ts       0.1Ts
6、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
 SV=400  (參考值)  
       CtrL=1
       P=350   (參考值)
       I=100   (參考值)
       d=0     (參考值)
       Sn=33
       dIL=0
       dIH=800
       OPL=0
       OPH=100
       CF=0
       Addr=1
dl=20
      run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
7、在控制板上打開水泵2、流量計2。
8、在信號板上打開流量計2輸出。
9、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
 
    10、選擇單回路控制實驗的變頻器支路流量控制實驗。
 
11、選擇儀表控制方式。
12、在PCS變頻控制單元的操作面板上按一下RUN鍵。
13、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
14、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
    15、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
    16、曲線的分析處理,對實驗的記錄曲線分別進行分析和處理,處理結果記錄于表中。
                           階躍響應曲線數據處理記錄表
        參數值
測量情況
         流量1       流量2
  K1   T1   τ1   K2   T2 τ2 
   階躍1            
   階躍2            
   平均值            
按常規內容編寫實驗報告,并根據K、T、τ平均值寫出廣義的傳遞函數。
六、實驗建議
實驗中,學生選擇不同的P、I、D參數進行P調節、PI調節、PID調節實驗,尋找最佳控制調節方法及參數,總結不同的調節過程特性,得出控制性能的結論。
七、思考建議
流量控制的特點和流量控制的難點。
 
 
 
第七節   鍋爐內膽溫度控制
一、實驗目的
1、了解溫度控制系統構成
2、學習控制原理及儀表應用
二、實驗設備及資料
1、PCS過程控制實驗裝置(其中使用:加熱器、AI818智能調節儀、Pt100及變送器等)
2、儀表的操作說明書
三、實驗系統流程圖

四、實驗原理
實驗采用儀表控制,將加熱器水的溫度控制在設定溫度。根據加熱器溫度變送輸出給儀表,作為調節儀輸入,調節儀根據PID運算,然后控制輸出信號。通過調壓模塊,調整電加熱器的功率,使的加熱器里水的溫度控制在設定的溫度。也可控制加熱器外層冷卻水的流量(溫度),控制熱水器里的溫度。溫度控制方塊原理圖如下:
 
五、實驗步驟
      1、按附圖鍋爐內膽溫度控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
 
      2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
      3、將手動閥門1V7打開,將手動閥門V8、V10關閉。
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、整定參數值的計算
整定參數值可按下列“階躍反應曲線整定參數表”。
             階躍反應曲線整定參數表
控制規則                     控制器參數
        δ       TI      TD
      P         δs    
      PI        1.2δs      0.5Ts  
      PID        0.8δs      0.3Ts       0.1Ts
6、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
  SV=30  (參考值)  
       CtrL=1
       P=1      (參考值)
       I=5      (參考值)
       d=0      (參考值)
       Sn=33
       dIL=0
       dIH=100
       OPL=0
       OPH=100
       CF=0
       Addr=1
       run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
7、在控制板上打開水泵1。
8、觀察鍋爐內膽水標,如鍋爐內膽已灌滿水,則將手動閥門1V7調整到較小開度。
  (B型:如果水泵打開后,沒有水進入鍋爐內膽,則在電動調節閥斷電狀態下,手動將電動調節閥打開)
9、打開加熱器。
10、在信號板上打開溫度輸入信號、內膽溫度輸出信號。
11、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
12、選擇單回路控制實驗的鍋爐內膽溫度控制實驗。
 
13、選擇儀表控制方式。
14、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
15、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
    16、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
    17、曲線的分析處理,對實驗的記錄曲線分別進行分析和處理,處理結果記錄于表中。
                            階躍響應曲線數據處理記錄表
        參數值
測量情況
         溫度1       溫度2
  K1   T1   τ1   K2   T2 τ2 
   階躍1            
   階躍2            
   平均值            
按常規內容編寫實驗報告,并根據K、T、τ平均值寫出廣義的傳遞函數。
六、思考建議
 溫度控制PID 有什么特點。如何減小超調量和快速達到平衡

 
 
第八節  上下水箱雙容液位串級控制
一、實驗目的
1、了解復雜過程控制系統的構成及儀表的應用(熟悉儀表的操作)    
2、掌握復雜過程控制——串級控制方法。
二、實驗設備及參考資料
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:電動調節閥、AI818智能調節儀二臺、上下水箱及液位變送器、水泵1系統等)。
2、AI-818儀表的操作說明書變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、實驗系統流程圖:

四、 實驗原理
本實驗采用儀表控制,將上水箱液位控制在設定高度。串級回路是由內反饋組成的雙環控制系統,屬于復雜控制范疇。根據下水箱的液位信號輸出給儀表,作為主調節器輸入,主調節器的輸出作為副調節器的輸入,在串級控制系統中,兩個調節器任務不同,因此要選擇調節器的不同調節規律進行控制,副調節器主要任務是快速動作,迅速抵制進入副回路的擾動,至于副回路的調節不要求一定是無靜差。主調節器的任務是準確保持下水箱液位在設定值,因此,主調節器采用PI調節器也可考慮采用PID調節器。上下水箱雙容串級控制方塊原理圖如下:
 
五、實驗步驟
      1、按附圖上下水箱雙容液位串級控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
 
      2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
      3、將手動閥門1V1、V4、V6打開,將手動閥門1V3、1V6、1V7、LV關閉。
        (B型:將手動閥門1V1、V4、V5打開,將手動閥門1V3、1V7關閉。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
(1)主調節器
   SV=20   (參考值)
        CtrL=1
        P=20    (參考值)
        I=150   (參考值)
        d=0     (參考值)
        Sn=33
        dIL=0
        dIH=50
        OP1=4
        OPL=0
        OPH=100
        CF=0
        Addr=2
        run=1
(2)副調節器
        CtrL=1
        P=25   (參考值)
        I=200  (參考值)
        d=0    (參考值)
        Sn=32
        dIL=0
        dIH=50
        OP1=4
        OPL=0
        OPH=100
        CF=8
        Addr=1
        run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
6、在控制板上打開水泵1、電動調節閥。
7、在信號板上打開電動調節閥輸入信號、上水箱1輸出信號、下水箱輸出信號。
8、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
9、選擇串級控制實驗的上下水箱雙容串級控制實驗。
 
10、選擇儀表控制方式。
11、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
12、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
13、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
 六、實驗建議
調節器的PID參數可以反復湊試,逐步逼近達到最佳的整定,實際中,采用串級調節系統是為了提高主被調量(下水箱)精度和改善動態特性而設置的,因此對副調回路的質量指標沒有要求。而對主回路的質量指標要求高。犧牲副回路的質量,保證主回路的調節質量。所以副調節器比例作用強一些,取消積分作用,主調節器設置P、I、D參數即可。
七、 思考建議
根據經驗設定PID控制與儀表自整定PID有什么區別。
比較串級控制與雙容控制區別和控制的難易度,為什么。復雜控制系統的優點在那里。
 
 
 
第九節 上水箱液位與電動調節閥支路流量串級控制
一、實驗目的
1、了解復雜過程控制系統的構成及儀表的應用(熟悉儀表的操作)
2、掌握復雜過程控制——串級控制方法。
二、 實驗設備及參考資料
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:電動調節閥、AI818智能調節儀二臺、上下水箱及液位變送器、水泵1系統等)。
2、智能電動調節閥使用手冊、AI-818儀表的操作說明書和液位(壓力)變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、 實驗系統流程圖:
           
四、 實驗原理
本實驗采用儀表控制,將上水箱液位控制在設定高度。串級回路是由內反饋組成的雙環控制系統,屬于復雜控制范疇。根據上水箱的液位信號輸出給儀表,作為主調節器輸入,主調節器的輸出作為副調節器的輸入,在串級控制系統中,兩個調節器任務不同,因此要選擇調節器的不同調節規律進行控制,副調節器主要任務是快速動作,迅速抵制進入副回路的擾動,至于副回路的調節不要求一定是無靜差。主調節器的任務是準確保持下水箱液位在設定值,因此,主調節器采用PI調節器也可考慮采用PID調節器。上水箱液位與電動閥支路流量串級控制的方塊原理圖如下:
 
五、實驗步驟
   1、按附圖上水箱液位與電動調節閥支路流量串級控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
 
      2、將控制臺(柜)背面右側的通訊口與上位機連接。
      3、將手動閥門1V1、V4打開,關閉1V6、1V7。
        (B型:將手動閥門1V1、V4打開,關閉1V7。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
(1)主調節器
   SV=25  (參考值)
        CtrL=1
        P=25   (參考值)
        I=5    (參考值)
        d=0    (參考值)
        Sn=33
        dIL=0
        dIH=50
        OP1=4
        OPL=0
        OPH=100
        CF=0
        Addr=2
        dl=1
        run=1
(2)副調節器  
        CtrL=1
        P=800  (參考值)
        I=20   (參考值)
        d=1    (參考值)
        Sn=32
        dIL=0
        dIH=800
        OP1=4
        OPL=0
        OPH=100
        CF=8
        Addr=1
        dl=20
        run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
6、在控制板上打開電動調節閥、水泵1、流量計1。
7、在信號板上打開電動調節閥輸入信號、上水箱1輸出信號、流量計1輸出。
8、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
9、選擇串級控制實驗的上水箱液位與電動調節閥支路流量串級控制實驗。
 
10、選擇儀表控制方式。
11、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
12、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
13、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
六、  實驗建議
調節器的PID參數可以反復湊試,逐步逼近達到最佳的整定,實際中,采用串級調節系統是為了提高主被調量(下水箱)精度和改善動態特性而設置的,因此對副調回路的質量指標沒有要求。而對主回路的質量指標要求高。犧牲副回路的質量,保證主回路的調節質量。所以副調節器比例作用強一些,取消積分作用,主調節器設置P、I、D參數即可。
七、 思考建議
根據經驗設定PID控制與儀表自整定PID有什么區別。
比較串級控制與雙容控制區別和控制的難易度,為什么。復雜控制系統的優點在那里。
 
 
第十節   上水箱液位與變頻器支路流量串級控制
一、實驗目的
1、了解復雜過程控制系統的構成及儀表的應用(熟悉儀表的操作)    
2、掌握復雜過程控制一串級控制方法。
二、 實驗設備及參考資料
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:變頻器、AI818智能調節儀二臺、上下水箱及液位變送器、水泵1系統等)。
2、AI-818儀表的操作說明書、變頻器使用手冊和液位(壓力)變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、 實驗系統流程圖:
            
四、 實驗原理
本實驗采用儀表控制,將上水箱液位控制在設定高度。串級回路是由內反饋組成的雙環控制系統,屬于復雜控制范疇。根據上水箱的液位信號輸出給儀表,作為主調節器輸入,主調節器的輸出作為副調節器的輸入,在串級控制系統中,兩個調節器任務不同,因此要選擇調節器的不同調節規律進行控制,副調節器主要任務是快速動作,迅速抵制進入副回路的擾動,至于副回路的調節不要求一定是無靜差。主調節器的任務是準確保持下水箱液位在設定值,因此,主調節器采用PI調節器也可考慮采用PID調節器。上水箱液位與變頻器支路流量串級控制系統的方塊原理圖如下:
  五、實驗步驟
      1、按附圖上水箱液位與變頻器支路流量串級控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
 
      2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
      3、將手動閥門2V1、V5打開,將手動閥門2V3、2V6、2V11、LV關閉。
        (B型:將手動閥門2V1、V4打開,將手動閥門2V3、2V6關閉。)
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
(1)主調節器
   SV=20  (參考值)
        CtrL=1
        P=25   (參考值)
        I=5    (參考值)
        d=0    (參考值)
        Sn=33
        dIL=0
        dIH=50
        CF=0
        Addr=2
        dl=1
        run=1
(2)副調節器  
        CtrL=1
        P=500  (參考值)
        I=50   (參考值)
        d=1    (參考值)
        Sn=32
        Dip=1  (參考值)
        dIL=0
        dIH=800
        CF=8
        Addr=1
        dl=20
        run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
6、在控制板上打開水泵2、流量計2。
7、在信號板上打開上水箱2輸出信號、流量計2輸出。
8、在PCS變頻控制單元的操作面板上按一下RUN鍵。
9、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇系統管理菜單中的用戶登錄,登錄用戶。
 
10、選擇串級控制實驗的上水箱液位與變頻器支路流量串級控制實驗。
     11、選擇儀表控制方式。
12、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
13、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
14、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
六、  實驗建議
調節器的PID參數可以反復湊試,逐步逼近達到最佳的整定,實際中,采用串級調節系統是為了提高主被調量(下水箱)精度和改善動態特性而設置的,因此對副調回路的質量指標沒有要求。而對主回路的質量指標要求高。犧牲副回路的質量,保證主回路的調節質量。所以副調節器比例作用強一些,取消積分作用,主調節器設置P、I、D參數即可。
七、 思考建議
根據經驗設定PID控制與儀表自整定PID有什么區別。
比較串級控制與雙容控制區別和控制的難易度,為什么。復雜控制系統的優點在那里。
 
 
 
 
  十一節    三閉環液位串級控制
一、實驗目的
1、了解復雜過程控制系統的構成。    
2、掌握復雜過程控制一—串級控制方法。
二、實驗設備及參考資料
1、PCS過程控制實驗裝置(使用其中:電動調節閥、AI818智能調節儀三臺、上下水箱及液位變送器、水泵1系統等)。
2、 電動調節閥的操作說明書、液位變送器的調試(一般出廠之前已調試好)方法。
三、實驗系統流程圖

四、實驗原理
本實驗采用計算機控制,將下水箱液位控制在設定高度。串級回路是由內反饋組成的三環控制系統,屬于復雜控制范疇。將下水箱的液位信號輸出作為主調節器輸入,主調節器的輸出作為副調節器1的輸入,副調節器1的輸出作為副調節器2的輸入,在串級控制系統中,三個調節器任務不同,因此要選擇調節器的不同調節規律進行控制,副調節器主要任務是快速動作,迅速抵制進入副回路的擾動,至于副回路的調節不要求一定是無靜差。主調節器的任務是準確保持下水箱液位在設定值,因此,主調節器采用PI調節器也可考慮采用PID調節器。串級控制系統的方塊原理圖如下:
五、實驗步驟
 1、按附圖三閉環液位串級控制實驗接線示意圖接好實驗導線和通訊線。
2、將控制臺(柜)背面的通訊口與上位機連接。
  3、將手動閥門1V1、LV、V5、V6打開,將手動閥門1V3、1V6、1V7、V4關閉。
4、先打開實驗對象的系統電源,然后打開控制臺上的總電源,再打開儀表電源。
5、設置智能調節器參數,其需要設置的參數如下:(未列出者用出廠默認值)
(1)主調節器
   SV=20  (參考值)
        CtrL=1
        P=25   (參考值)
        I=300  (參考值)
        d=0    (參考值)
        Sn=33
        dIL=0
        dIH=50
        CF=0
        Addr=3
        dl=1
        run=1
(2)副調節器  
        CtrL=1
        P=15   (參考值)
        I=200  (參考值)
        d=0    (參考值)
        Sn=32
        dIL=0
        dIH=50
        CF=8
        Addr=2
        dl=1
        run=1
(3)副調節器  
        CtrL=1
        P=10   (參考值)
        I=100  (參考值)
        d=0    (參考值)
        Sn=32
        dIL=0
        dIH=50
        CF=8
        Addr=1
        dl=1
        run=1
具體請詳細閱讀調節器使用手冊
6、在控制板上打開水泵1、電動調節閥。
7、在信號板上打開電動調節閥輸入信號、上水箱1輸出信號、上水箱2輸出信號、下水箱輸出信號。
8、打開計算機上的 MCGS運行環境,選擇“系統管理”下拉菜單中的“用戶登錄”。
 
9、出現如下窗口。
 
10、點擊“確認”,用戶登錄完畢。選擇“串級控制實驗”下拉菜單中的“三閉環液位串級控制實驗”。

11、出現如下的“三閉環串級控制實驗”窗口。
 
12、選擇儀表控制。
13、觀察計算機上的實時曲線和歷史曲線。
14、待系統穩定后,給定加個階躍信號,觀察其液位變化曲線。
15、再等系統穩定后,給系統加個干擾信號,觀察液位變化曲線。
六、實驗建議
調節器的PID參數可以反復湊試,逐步逼近達到最佳的整定,實際中,采用串級調節系統是為了提高主被調量(下水箱)精度和改善動態特性而設置的,因此對副調回路的質量指標沒有要求。而對主回路的質量指標要求高。犧牲副回路的質量,保證主回路的調節質量。所以副調節器比例作用強一些,取消積分作用,主調節器設置P、I、D參數即可。
七、思考建議
比較三容串級控制與雙容串級控制區別和控制的難易度,為什么。復雜控制系統的優點在哪里?
 
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