高级过程控制综合实验装置电动阀支路单容液位控制实验
第一节 电动阀支路单容液位控制实验
一、实验目的
1．了解简单过控系统的构成。
2．掌握单容液位控制系统调节器参数的整定方法。
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。
二、 实验设备
1．过程控制综合实验装置—仪表控制模块
2．计算机及MCGS组态软件—仪表控制实验.MCG
3．实验专用线若干及RS485转232通讯线一根。
三、 实验原理
本实验采用仪表控制,将液位控制在设定高度。根据上水箱液位信号LT1输出给仪表，智能仪表根据P、I、D参数进行PID运算，输出信号给电动调节阀，然后由电动阀控制水泵1供水系统的进水流量，从而达到控制设定液位基本恒定的目的。
单容水箱液位过程控制的方块原理图：如图3-1所示
图3-1 电动阀支路单容液位控制实验方框图
四、实验步骤与内容
1．了解实验装置中的对象
一、概述
(1)、高级过程控制综合实验装置可满足“自动调节原理”，“过程控制”，“控制仪表”，“自动检测技术与传感器”,“计算机”及相关课程的教学实验需求；
(2)、高级过程控制综合实验装置可作为有关企业技术人员、仪表操作人员、系统运行监控人员的实习、培训实验设备。
(3) 高级过程控制综合实验装置能实现包括温度、压力、流量、液位定值调节系统，以及比值、串级、前馈等复杂调节系统的实验及培训功能。
(4) 高级过程控制综合实验装置能适应培训基地相关专业在热工仪表、高级过程自动控制原理及系统、3火电厂计算机控制及系统、热工自动控制系统、DCS、PLC等相关专业的实验、培训要求。
(5) 高级过程控制综合实验装置被控对象提供有接口控制箱，控制箱电源和信号分开。控制箱包括电源装置、变频器、温度调温装置及设备的基本保护装置，此外并提供与DCS接口的端子，作为与DCS、PLC的扩展接口。
二、性能指标及要求：
1、输入电源:三相四线制或三相五线制 380V±10％ 50Hz；
2、工作环境: 温度–10℃－+40℃ 相对湿度＜85％（25℃）；
3、装置容量：＜5kVA；外形尺寸：1830mm×780mm×1850mm
2、接好实验导线。
在传感器信号输出区域，将上水箱信号LT1端口用实验线连接到智能调节仪I（addr：1） 的 输入 1-5V 信号输入端，正负一一对应。
将智能调节仪I的 输出4-20mA 连接到执行器控制信号输入区的电动阀输入信号端口，正负一一对应。
3、使用485转232通讯线将控制台右侧面的仪表通讯口 “COM2” 与上位机连接。
4、将手动阀门1V1、V3、V4打开，将手动阀门1V2关闭。
5、先打开控制台左侧的总电源开关，按“Start”按钮启动设备，再打开仪表电源。
6、运行计算机上仪表控制实验软件，选择系统管理菜单中的用户登录，登录用户。
7、选择单回路控制实验的电动阀支路单容液位控制实验。
8、如选用仪表控制则点击“仪表参数”，设置参数，
Addr=1 InP=33 OPt=4-20mA dPt=1
比例系数P=10，积分系数I=40， D=0 Ctl = 2
SCL=0 SCH=30
OPL=0 OPH=100
CF2=0
其余参数不变，参数设置完点击退出。
9、选择仪表控制，给定设定值8cm。。
10、在控制台上打开电动调节阀输入信号、上水箱输出信号。
11、在控制台上打开电动调节阀电源开关、水泵电源开关。
12、待液位平衡后，通过以下方式加干扰：突增（或突减）设定值的大小，使其有一个正（或负）阶跃增量的变化。 扰动量为控制量的5％～15％，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定。加入干扰后，水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段调节时间后，水箱液位稳定至新的设定值，记录此时的液位设定值，液位的响应过程曲线将如图3-3所示。
图3-3 单容水箱液位的阶跃响应曲线
13、分别适量改变调节仪的P及I参数，重复步骤10，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线。
14、分别用P、PD、PID三种控制规律重复步骤4～8，用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。
六、实验报告要求
1．画出单容水箱液位控制实验的结构框图。
2．用实验方法确定调节器的相关参数，写出整定过程。
3．根据实验数据和曲线，分析系统在阶跃扰动作用下的静、动态性能。
4．比较不同PI参数对系统的性能产生的影响。
5．分析P、PI、PD、PID四种控制方式对本实验系统的作用。
七、思考题
1.改变比例度δ和积分时间TI对系统的性能产生什么影响？
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