电动阀支路单容液位控制实验
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，流程图如图3-2所示。
图3-2 电动阀支路单容液位控制实验流程图
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？
八、产品介绍
一、概述：
集散型过程控制综合实验装置（Process Control System，简称PCS），是模仿现代工业生产过程中常见的物理量，诸如温度、压力、流量、液位等参数，对其进行测量、控制，分析过程参数变化特性，研究过程控制规律的教学实验设备，过程控制综合实验装置选用智能化的工业用仪器仪表，接近工业实际，使用安全，运行稳定，维护简单，性价比优越。本装置集合多种控制方式，再现实际工业现场使用的控制手段，并提供用户更友好的开发接口。
1、功能：
(1)、集散型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)、集散型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。
2、技术支持：
公司依托浙江大学强大的技术支持，拥有过程控制实验装置的自主开发能力。结合控制领域的新理论、新方法，公司将源源不断研制和创新实验设备，开发各种先进控制算法，以适应高校教学实验改革，满足现代化教育发展的需要，促进向更高层次发展。
公司倡导诚信服务，竭力做好客户服务和技术支持工作。通过直观真实的实验，使学生全面系统地了解过程控制系统的特性，学习掌握控制系统的设计与实现方法。
二、产品结构与特点：
1、外形结构：
2、设备特点：
（1）、三水箱配置；双路供水系统。
（2）、实验柜完全敞开设计，内部器件全部可视，有利直观教学和维护。
（3）、人性化设计，配有储水箱，进排水自控装置，减轻实验人员劳动强度。配有实验专用线的挂线架，取线挂线方便、整洁、美观。为实验文明操作提供条件。
（4）、装置的仪表、部件均选用现代化技术工业级产品，智能化程度高。精度好，规格多样。有利直观教学和拓宽学生工业现场知识。为以后走上社会打好结实基础。
（5）、安全度高，系统配有漏电保护，带保护套的专用实验电源连线，及温控箱防止无水加温自动控制等，力求保护人身、设备安全。
（6）、开放度好，在教师指导下，学生可观察、可自己动手参与操作、可自行编程进行验证、可根据记录的实时曲线进行理论分析等。
（7）锅炉加热程控保护系统
A、锅炉加热内胆加由水位液位保护装置，水位不达到一定的高度，控制系统不能控制可控硅调压器工作。
B、电加热管电源控制开关采用钥匙开关，不实验时，由教师保护放置钥匙，避免无关人员误操作。
（8）、电源保护措施
A、加有电流型漏电保护器。
B、三相电源加有保险管，防止断路。
（9）、电源启停控制方式；
采用启停按钮控制接触器来控制电源的启停。
（10）、漏电保护装置及安全性和安全承诺；
A、各种电源及各种仪表的可靠的保护功能
B、各种电源及各种仪表的强电采用开关控制，学生不自行接线，不存在强弱电混插的问题。
C、实验强电接线插头采用封闭式结构，防止触电事故的发生。
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