过程控制系统课程实习指导书

1、过程控制系统课程实习指导书赵黎明 张冰广东海洋大学信息学院自动化系2009-09-08实习目的实习题目主要是加强理论与实践的联系，增强学生对于社会、国情和专业背景的了 解；增强劳动观点和社会主义事业心，责任感；通过考察和实践，扩宽学生视野，巩固 和运用课堂教学所掌握的理论知识，了解控制系统设计发展的状况，培养学生分析问题、 解决问题的能力和创新能力； 增强劳动观念，培养学生的敬业、 创业精神；积极探索“学、 研、产”相结合的人才培养新途径，提高人才培养质量。 实习内容实习内容主要是基于 PCS3000高级型过程控制实验装置上，借助数字控制仪表，可 编程控制器PLC和WINCC&态软件对

2、其单容液位对象、多容液位对象、温度对象、压力 对象和流量对象等进行全程监控。实习过程中要理论联系实际结合以往学过的课程理论， 如过程控制工程、过程控制仪表、可编程逻辑控制器，重点强化培养解决实际问 题的能力，实践能力和动手能力。具体内容如下：1全面熟悉PCS3000高级型过程控制系统实习装置平台。2液位、压力、温度和流量信号检测。3单容水箱特性测试。4串联水箱特性测试。5锅炉温度特性测试。6水箱液位定值PID调节。7管道压力PID调节。8水箱液位多位式调节。9锅炉温度定值PID调节。10.管道流量PID调节。11纯延迟水箱液位定值 PID 调节。12. 串联水箱液位定值PID调节。13. 实验

3、数据收集整理，撰写实习报告和参加实习考核。以上内容只是这次实习的总体规划，具体实施时应根据学生班级人数和具体情况灵 活调整，可能只是其中一部分或若干部分。实习时间自动化专业拟定二周；电气工程及其自动化专业拟定三周。四. 实习方式和安排实习方式为校内集中实习；地点安排在科技 502。具体实习内容安排详见实习计划表及其附录。五. 考核内容和方式及成绩评定标准考核内容及方式由三方面综合：平时表现、实习报告质量、答辩成绩。实习最终成绩根据实习表现，实习报告情况和答辩情况来综合确定。考核成绩以优、良、中、及格、不及格五级分制。成绩评定标准是：1. 实习的过程中的总体表现及答辩情况。2. 实习报告的撰写情

4、况，包括格式、内容表达、图表绘制、完成情况、书写质 量等。六. 实习报告的要求完整的实习报告应包含实习目的、实习内容（可以参照实习日志）、实习总结（实习内容的总结及心得体会）。实习报告要求学生独立撰写，不允许抄袭他人，一旦发现 即取消成绩。七. 控制系统设计实习设备简介1、概述PCS300C高级型过程控制实验装置采用 SIEMENS公司的S7 PLC做为控制系统核心，还配置WINCC监控软件，实现对系统设备监控。该装置上可进行 30套以上调节系统的 自由组合，从而完成包括温度、压力、流量、液位定值调节系统，以及比值、分程、串 级、前馈、选择等复杂调节系统的实验及研究。通过计算机画面上可同时显示

5、测量值、 给定值、输出值，并可以通过计算机修改设定值及常用参数。2、系统组成PCS3000过程控制实验装置由控制对象和控制系统两大部分组成，该装置的控制系统除了标准配置的 PLC控制系统，还可选用 PC机控制（软PLC系统）、DCS控制 （SIEMENS的PCS7控制系统）和PROFIBUS现场总线控制等多种控制方式。2.1、控制对象介绍PCS300C装置控制对象以并联、串联双容水箱和热水锅炉为核心，配备循环水泵、高位 溢流装置、供水水槽和手动切换阀组成的供排水系统。对象中采用了工业生产中实际使用的 各类检测、变送仪表和执行机构，是模拟了电站、炼油化工厂和水处理个大型企业装置的小 型工厂。PC

6、S3000整个管路系统分为两路，1#管路配置了流量检测（转子流量计）、压力检测两个 传感器和流量滞后单元，原料水经过工艺管线和阀门切换可以流入1#水箱、3#水箱和锅炉左胆。2#管路配置了流量检测（转子流量计）传感器，原料水经过工艺管线和阀门切换可以流 入2#水箱、3#水箱和锅炉右胆。锅炉单元配置了 2个PT100热电阻传感器，经过温度变送器转换为标准信号，温度的测 量量程为0-100度。下图为1#管路结构图下图为2#管路结构图2.2、控制仪表介绍本装置配置仪表数量如下表:序号仪表名称量程数量输出信号1流量传感器075L/MIN2脉冲输出，K=4752压力变送器0 100KPa14-20MA输出

7、3液位变送器(0 1000mm)34-20MA输出4铂电阻测温传感器与变送器PT100传感24-20MA输出以上压力、液位和温度仪表输出均为4-20MA信号，经过信号电缆传送到智能仪表操作台。智能仪表操作台经过信号转换，将 4-20MA信号转换为1-5V电压信号，因此，在PLC的进行 硬件组态时，应该将模拟量输入模块的通道信号类型定义为：1-5V o流量传感器输出为脉冲信号，在传感器的后面有流量K系数，K=475 （加仑水=475个脉冲），一加仑=3.785升。因此，只要知道传感器的脉冲频率，就可以知道水管流量。2.3、PLC智能控制和变频器调节控制操作台PLC智能控制操作台将控制对象中的仪表

8、信号和电气信号首先引入统一的接线盒，然后 连接到PLC系统。操作台专门设置了手动控制和仪表显示功能，即在不用PLC控制的时候，也可以通过手动控制和仪表显示模式进行实验。操作台面板的第一部分为手/自动控制选择和仪表信号显示，包括电源配电部分、由控制 对象中传送来的现场仪表信号显示以及开关。现场信号接线单元仪表信号显示手/自动控制选择面板的第二部分为PLC系统部分，包括PLC系统CPU莫块、DI、DO Al、A0模块等PLC系统部分面板的第三部分为双变频器操作面板部分，通过该部分学员可以进行变频器的系统参数 设置、控制参数调节（变频调速）等实验。双变频器操作面板3. 操作台现场信号与PLC接线介绍

9、1#液位连接到模拟量输入模块1#通道接线示意图如液位、压力、温度的接线方式相同,下：流量信号与其余信号不同，1#、2#流量与PLC高速测速通道CH0 CH1的接线方式如下:4、监控及图形软件监控软件采用SIEMENS公司的WINC（监控软件，该软件可在PC机或工控机上运行，通过MP、PROFIBU或以太网与PLC进行通讯，以实现对控制对象信号和设备的集中管理与监控。 本公司在该平台上开发的综合监控系统（包括过程控制总管路图和温度、压力、流量、压力、 单回路、串级等多个典型实验的监控画面） ，可以对实验数据进行记录及打印，在计算机画面 上可同时显示测量值、给定值、常用参数（如， P、 I 、 D

10、 等值），并可通过计算机修改给定值 及各常用参数。5、装置特点1. 被调参数囊括了流量、压力、液位、温度四大热工参数。2. 执行器中既有电动阀仪表类执行机构，又有变频器、晶闸管移相调控等电力拖动类执 行器。3. 调节系统除了有调节器的设定值阶跃扰动外，还可在对象中通过电磁阀和手操球阀产 生各种外来扰动。4. 一个被调参数在不同的动力源、不同的执行器（如，电动阀或变频马达） 、不同的工艺 路线（如，串联式压力调节或并联式压力调节）下可演绎出多种调节回路。因此，仅四大热 工参数的简单调节系统已达二十余种之多。5. 控制对象中设置了某些检测信号、执行器之间的关联干扰，二者同时运行时要求实验 者对原独

11、立调节系统的调节器参数进行解耦，重新整定，还可与其复杂调节系统比较优劣。6. 在该实验装置上可完成复杂调节系统中的比值、前馈、串级、均匀、分程、选择等调 节系统的实验。7. 控制对象通过手动阀组的切换可组成多种被调对象；通过对PLC的不同编程，可以进行几十种的控制方式和回路的编程训练，如信号采集编程、两位式控制编程、单回路PID 调节编程、串级控制编程控制编程等复杂控制编程训练、 从而可大大丰富学生所做实验的种类， 培养学生对实际调节系统中的各种问题进行独立分析和动手解决的能力。八、实习训练项目实验设备1、PCS3000 高级过程控制系统一套；2、智能控制操作台一套（配置 SIEMENS S7

12、-300 控制系统一套） ；3、WINCC 操作站一台；实验一、液位、压力、温度和流量信号检测一、实验目的1、掌握液位、压力、温度和流量的测量原理；2、掌握 PLC 控制系统进行热工信号测量硬件接线和测量方法；3、 观察在变频器频率改变时，液位、压力和流量的改变关系；二、热工信号实验原理和结构框图现场信号的测量与转换方法包括如下步骤：工程量单位实数值CH0+CH0-插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH0+插座：1#水泵变频操作单元：40 插座：模拟量输出单元CH0-*01-5V电压/电027648整数流信号结构框图1结构框图1中：现场信号-是指液位、温度、压力现场传感器输出

13、信号;A/D 模块-是指SM331模块；量程转换是指STEP7软件中FC105转换指令；R（ T） 工程量单位的实数值 三、实验内容与方法（一）实验内容1、熟悉液位、温度、压力、流量控制原理和结构框图；2、熟悉液位、温度、压力、流量信号测量方法和硬件接线方法；3、使用操作站操作画面改变变频器频率，观察每个传感器信号变化；（二）实验方法（以1#液位信号测量为例）1、按照下图进行智能操作台信号连接线1#水箱液位测量接线图*0高低量程设置5UC-+250.C -+200.C P+150.C P+1 DO.CP +500+0 0低量程0.0000.00050.C00.C|-r+500.07 + jI5

14、Q.OI' +400.0 +350.0 +300.0 +250.0 +200.0 + 150.0+100 0*50.0+0 00.0009插座：PLC单元24VDC插座：电源单元24VDC0O插座：PLC单元OVDC插座：电源单元OVDC00插座：1#水泵变频操作单兀： 9插座:电源单元0VDC0-O插座：2#水泵变频操作单兀：9插座:电源单元0VDC0T2、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV01全开HV05半开HV14全开其余阀门全关3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“信号检测画面”；点击“开始实验”按钮，进入实验状

15、态。5、 在“信号检测画面”，将1#水泵频率设置为30，将1#模拟量信号测量通道高、低量程分别设置为1000.0 和0.0（1#水箱液位变送器的高低量程 ）；开始实验信号榜测画向6、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插座”，此时，1#变频器应该以15HZ 运行。7、 观察1#模拟量信号测量通道的数值显示，并与1#水箱的液位相比较，看数值是否相符。8、待液位稳定后，将 1#水泵频率设定值改为 35.0;观察液位改变情况；9、 根据以上步骤，完成 2#水箱液位、锅炉温度（温度变送器的量程为0-100度）的信号检测。10、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实

16、验报告要求1、画出液位、压力、温度信号测量原理以及实际接线图；2、改变变频器频率后，液位、压力的变化规律；实验二、1#单容水箱特性测试实验一、实验目的4、掌握单容水箱液位特性的测量原理与方法；5、掌握具有自平衡能力对象的特点；6、 观察在变频器频率改变时，单容水箱液位的改变曲线，并根据曲线确定单容水箱的液位特性;二、热工信号实验原理和结构框图特性测试包括如下步骤：结构框图1三、实验内容与方法（一）实验内容1、熟悉液位控制原理和硬件接线；2、熟悉变频器频率改变的原理与方法；3、记录在变频器频率改变，水箱液位重新平衡前的数据和曲线；4、根据记录曲线，进行水箱液位特性分析。（二）实验方法（以 1#水

17、箱液位特性为例）1、按照下图进行智能操作台信号连接线；1#单容水箱特性测试实验接线图插座：1#液位+插座：模拟量输入单元CH0+0*0插座：1#液位-插座：模拟量输入单元CH0-0插座：1#水泵变频操作单元：3插座：模拟量输出单元CH0+0O插座：1#水泵变频操作单元：4插座：模拟量输出单元CH0-0O2、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV01全开HV05半开HV14全开其余阀门全关插座：PLC单元24VDC插座：电源单元24VDC0插座：PLC单元OVDC0 插座：1#水泵变频操作单元：90插座：电源单元OVDC- >0插座：电源单元0VDCK)插座：2#水泵变频操作单

18、元：90插座：电源单元OVDCO3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“单容水箱特性”画面；点击“开始实验”按钮，进入实验 状态。5、在“单容水箱特性”，将1#水泵频率设置为30；6、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插座”，此时，1#变频器应该以15HZ 运行。7、观察1#水箱液位的数值显示，如果液位长时间不上升，可将频率值稍微调大，直到液位平衡。8、 待液位平衡后，将 1#水泵频率设定值增加 5%;观察液位改变情况，并开始记录液位数值变化，变化曲 线可以通过画面的“历史曲线窗口获取”。缈1禺1 | Haaa

19、o 100.0 :30.2 -9S.8 :236. O -71,52Z8.8 -57.21T1,6 42. Q -114 420.G5T. 2 r14.3 ；0 01J 1 2005/10/14 23:00H I嶠卢23 : &23 :0723: 09、直到液位重新获取平衡，将两次平衡点的数值曲线记录下来，可以通过“历史曲线窗口” 获取。10、通过液位变化历史曲线，分析单容水箱液位特性。11、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求1、写出单容水箱液位特性测量原理以及实际操作步骤;2、根据数据变化曲线，分析单容水箱特性；实验三、1#、3#串联水箱特性测试实验一、实验目的1、

20、掌握串联双容水箱液位特性的测量原理与方法；2、掌握具有自平衡能力串联对象的特点；3、 观察在变频器频率改变时，双容水箱液位的改变曲线，并根据曲线确定双容水箱的液位特性;二、热工信号实验原理和结构框图特性测试包括如下步骤：结构框图1三、实验内容与方法（一）实验内容1、熟悉液位控制原理和硬件接线；2、熟悉变频器频率改变的原理与方法；3、记录在变频器频率改变，水箱液位重新平衡前的数据和曲线;4、根据记录曲线，进行水箱液位特性分析。（二）实验方法（以 1#、3#串联水箱液位特性为例）1按照下图进行智能操作台信号连接线1#、3#串联水箱特性测试实验接线图插座：3#液位+Q -插座：3#液位-0插座：模拟

21、量输入单元CHO+插座：模拟量输入单元CH0-插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH0+K)插座：1#水泵变频操作单元：40插座：模拟量输出单元CH0-O插座：PLC单元24VDC0插座：PLC单元0VDC插座：电源单元24VDC町插座：电源单元0VDC0OP0插座：2#水泵变频操作单兀：9插座：电源单元0VDC0OI插座：1#水泵变频操作单元：9插座：电源单元0VDC2、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV01全开HV03半开HV04半开HV14全开其余阀门全关3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“串联水箱特性”

22、画面；点击“开始实验”按钮，进入实验 状态。5、 在“ 1#水箱与3#水箱串联特性”画面，将 1#水泵频率设置为 30；6、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插座”，此时，1#变频器应该以15HZ 运行。7、观察3#水箱液位的数值显示，如果液位长时间不上升，可将频率值稍微调大，直到液位平衡。8、待液位平衡后，将 1#水泵频率设定值增加 5%;观察3#液位改变情况，并开始记录液位数值变化，变化曲线可以通过画面的“历史曲线窗口获取”。9、直到液位重新获取平衡，将两次平衡点的数值曲线记录下来，可以通过“历史曲线窗口获取。10、通过液位变化历史曲线，分析串联双容水箱

23、液位特性。11、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求1、写出串联双容水箱液位特性测量原理以及实际操作步骤；2、根据数据变化曲线，分析串联双容水箱特性；实验四、锅炉左胆温度特性测试实验一、实验目的1、掌握单容水箱温度特性的测量原理与方法；2、掌握具有自平衡能力温度对象的特点；，并根据曲线确定锅炉左胆温度的特性;3、观察在加热器功率改变时，介质温度的改变曲线二、实验原理和结构框图特性测试包括如下步骤：结构框图1三、实验内容与方法（一）实验内容1、熟悉温度控制原理和硬件接线；2、熟悉加热器改变的原理与方法；3、记录在加热器功率改变，锅炉左胆温度重新平衡前的数据和曲线；4、根据记录曲线

24、，进行锅炉左胆温度特性分析。（二）实验方法（以锅炉左胆温度特性为例）1、按照下图进行智能操作台信号连接线；锅炉左胆温度特性测试实验接线图插座：左胆温度+0插座：左胆温度-0插座：左胆加热器+插座：模拟量输入单元CHO+（）插座：模拟量输入单元CH0-插座：模拟量输出单元CH0+，0插座：左胆加热器-0插座：模拟量输出单元CH0-K）2、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV11半开HV14全开其余阀门全关插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH1 +0插座：1#水泵变频操作单元：4=插座：模拟量输出单元CH1-0插座：PLC单元24VDC0插座：PLC单元0VDC插

25、座：电源单元24VDC，0插座：电源单元0VDC*0插座：1#水泵变频操作单元：90插座：电源单元0VDC*0插座：2#水泵变频操作单元：9插座：电源单元0VDCO3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“锅炉温度特性”画面；点击“开始实验”按钮，进入实验 状态。5、 在“锅炉温度特性”画面，将1#水泵频率设置为30；6、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插座”，此时，1#变频器应该以15HZ 运行。7、 观察锅炉左胆液位（通过左胆玻璃管液位计），在锅炉左胆液位达到“黑线标志”时，将1#变频器的启动/停止连接线拔

26、出，并将 HV11手阀关闭。8、 待锅炉液位合格后，将加热器设定值设置为40;观察锅炉左胆水温度改变情况。9、 直到温度平衡某个温度值后，将加热器设定值增加到60,开始记录温度数值变化，变化曲线可以通过 画面的“历史曲线窗口获取”。10、直到温度重新获取平衡，将两次平衡点之间的数值曲线记录下来，可以通过“历史曲线窗口”获取。11、通过液位变化历史曲线，分析锅炉温度特性。12、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求1写出锅炉左胆温度特性测量原理以及实际操作步骤;2、根据数据变化曲线，分析锅炉左胆温度特性；实验五、1#水箱液位定值PID调节一、实验目的1掌握液位PID调节控制原理；2

27、、掌握PLC控制系统进行PID调节的基本方法和参数整定方法；3、 观察液位控制的过程变量(SV设定值、测量值PV、控制输出值LMN)曲线以及进行参数整定的效果;二、PID实验原理和结构框图u(t)Kpe(t)Tdde(t)dt式中:u(t) 一控制器的输出e(t)一控制器输入，它是给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号Kp 一控制器的比例系数T i一控制器的积分时间Td 控制器的微分时间三、实验内容与方法(一) 实验内容1、熟悉水箱液位控制原理和结构框图；2、使用操作站操作画面对控制对象参数进行设置；3、使用操作站操作画面进行 PID参数整定；4、观察P、I、D参数变化对控制对象控制效果影响；

28、(二) 实验方法1、按照下图进行智能操作台信号连接线插座：模拟量输入单元CHO+插座：1#液位+0 -插座：1#液位-01#水箱液位定值PID调节接线图:K)插座：模拟量输入单元CH0-O插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH0+K)插座：1#水泵变频操作单元：40插座：模拟量输出单元CH0-0插座：PLC单元24VDCq 插座：PLC单元0VDC0插座：电源单元24VDC0插座：电源单元0VDC*0插座：1#水泵变频操作单元：90插座：电源单元0VDCO插座：2#水泵变频操作单元：9插座：电源单元0VDC>02、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV01全

29、开HV05半开HV14全开其余阀门全关3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“液位 PID调节”画面，点击“开始实验”按钮，进入实 验状态。5、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插座”，此时，1#变频器进入运行状 态。6、在控制画面，将液位设定值设为：150.0 （单位：mm）;将P、I、D进行设置：P=1.0;l=600000MS（即10MIN）;D=0MS;7、按下1#液位PID面板上的“自动”按钮， PID控制开始进入自动运行;设屯_点击自动，进入PID调节测jrO脅出pQ比倒00999999P99999

30、手动目动8、观察液位波动曲线，待液位调节稳定后，将设定值改为200.0;观察在施加阶跃信号后 PID调节器的调节 过程和响应曲线；通过历史曲线窗口获取。9、 根据PID参数整定规律，将比例 P值增大或将积分时间 TI数值减小，在施加相同阶跃下，观察测量曲 线的运行曲线和 PID控制的震荡情况。10、重新设置P、I、D参数，直到达到满意的控制效果；11、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求1、分析不同的P、I、D参数，对液位控制品质（包括超调幅值和时间）的影响；2、分析加扰动后，系统的动态响应曲线；3、熟悉液位PID控制原理;实验六、1#管道压力PID调节一、实验目的1、掌握压力

31、PID调节控制原理；2、掌握PLC控制系统进行PID调节的基本方法和参数整定方法；3、 观察压力控制的过程变量(SV设定值、测量值PV、控制输出值LMN)曲线以及进行参数整定的效果;二、PID实验原理和结构框图u(t) Kpe(t)0e(t)dt TdTi 0dt式中:u(t) 一控制器的输出e(t)一控制器输入，它是给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号Kp 一控制器的比例系数T i一控制器的积分时间Td 一控制器的微分时间三、实验内容与方法(一) 实验内容1、熟悉管道压力控制原理和结构框图；2、使用操作站操作画面对控制对象参数进行设置；3、 使用操作站操作画面进行PID参数整定；4、观察P

32、、I、D参数变化对控制对象控制效果影响；(二) 实验方法1、按照下图进行智能操作台信号连接线；1#管道流量压力PID调节接线图插座：管道压力+插座：模拟量输入单元CHO+0 插座：管道压力-插座：模拟量输入单元CH0-0勺插座：1#水泵变频操作单元：3插座：模拟量输出单元CH0+oo2插座：1#水泵变频操作单元：4插座：模拟量输出单元CH0-0 0插座：PLC单元24VDC插座：电源单元24VDC0O插座：PLC单元OVDC插座：电源单元OVDC00插座：1#水泵变频操作单兀： 9插座:电源单元0VDC0-O插座：2#水泵变频操作单兀：9插座:电源单元0VDC0Y2、按照下表正确开关水管阀门;

33、阀门名称开关状态备注HV01半开HV05全开HV14全开其余阀门全关3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“压力 PID调节”画面，点击“开始实验”按钮，进入实 验状态。5、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插座”，此时，1#变频器进入运行状 态。6、 在控制画面，将压力设定值设为：45.0 （单位：KPA）；将P、I、D进行设置：P=0.5;l=900000MS（即15MIN);D=0MS;7、按下1#压力PID面板上的“自动”按钮， PID控制开始进入自动运行;点击自动，进入PID调节8、 观察压力波动曲线

34、，待压力调节稳定后，将设定值改为45.0;观察在施加阶跃信号后PID调节器的调节过程和响应曲线；通过历史曲线窗口获取。9、 根据PID参数整定规律，将比例 P值增大或将积分时间 TI数值减小，在施加相同阶跃下，观察测量曲 线的运行曲线和 PID控制的震荡情况。10、重新设置P、I、D参数，直到达到满意的控制效果；11、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求1、 分析不同的P、I、D参数，对压力控制品质（包括超调幅值和时间）的影响；2、分析加扰动后，系统的动态响应曲线；3、熟悉压力PID控制原理与实际控制方法；实验七、1#水箱液位两位式调节一、实验目的1、掌握液位两位式调节控制原理

35、；2、掌握PLC控制系统进行液位两位式调节的基本方法和参数整定方法；3、观察液位控制的过程变量（高限设定值、底限设定值与测量值）曲线以；二、两位式控制实验原理当测量值大于高限值，变频器停止；当测量值小于低限值，变频器启动，当测量值在高限值与低限值 之间时，变频器保持原状态。三、实验内容与方法（一）实验内容1、熟悉液位两位式控制原理和结构框图；2、使用操作站操作画面对控制对象参数进行设置；3、观察高低限参数变化对控制对象控制效果影响；（二）实验方法1、按照下图进行智能操作台信号连接线；1#水箱液位两位式调节接线图插座：1#液位+插座：模拟量输入单元CHO+01o 二插座：1#液位-插座：模拟量输

36、入单元CH0-00插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH0+O插座：1#水泵变频操作单元：40插座：模拟量输出单元CH0-，0插座：PLC单元24VDC0插座：PLC单元0VDC0插座：电源单元24VDC插座：电源单元0VDC*0插座：1#水泵变频操作单元：90插座：电源单元0VDCK)插座：2#水泵变频操作单元：90 插座：电源单元0VDCO2、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV01全开HV05半开HV14全开其余阀门全关3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“两位式液位控制”画面，点击“开始实验”按钮，进入实

37、 验状态。5、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连线到“ PLC通道单元的开关量输出的 CH0插座”，此 时，变频器的启动/停止将由PLC来控制。6、在控制画面，将液位高限与低限设定值分别设为：100.0和50 (单位：mm);将1#水泵频率设置为 35.0。系统将进入自动调节状态。7、观察液位波动曲线，待液位调节稳定后，将高低设定值改变后，观看调节过程和响应曲线；通过历史 曲线窗口获取。8、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求熟悉液位两位式控制原理与实际控制方法。实验八、锅炉左胆温度定值 PID调节一、实验目的1、掌握温度PID调节控制原理；2、掌握PLC控制系

38、统进行PID调节的基本方法和参数整定方法；3、 观察温度控制的过程变量(SV设定值、测量值PV、控制输出值LMN)曲线以及进行参数整定的效果;二、PID实验原理和结构框图1 tde(t)u(t) Kpe(t)0e(t)dt Td I idt式中:u(t) 一控制器的输出e(t)一控制器输入，它是给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号Kp 一控制器的比例系数Ti一控制器的积分时间Td 一控制器的微分时间三、实验内容与方法(一)实验内容1、熟悉水箱温度控制原理和结构框图;2、使用操作站操作画面对控制对象参数进行设置；3、 使用操作站操作画面进行PID参数整定；4、观察P、I、D参数变化对控制对象控

39、制效果影响；（二）实验方法1按照下图进行智能操作台信号连接线；锅炉左胆温度定值PID调节接线图插座：左胆温度+插座：模拟量输入单元CH0+0插座：左胆温度-0*0插座：模拟量输入单元CH0-*0插座：左胆加热器+0插座：模拟量输出单元CH0+插座：左胆加热器0插座：模拟量输出单元CH0-*0插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH1 +*0插座：1#水泵变频操作单元：40插座：模拟量输出单元CH1-插座：PLC单元24VDC0插座：PLC单元0VDC0插座：电源单元24VDC插座：电源单元0VDCO插座：1#水泵变频操作单兀：9插座：电源单元0VDC插座：2#水泵变频操作单兀：

40、9插座：电源单元0VDC2、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV11加水时打开，待加水 完毕，将阀门关闭HV14全开其余阀门全关3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入WINCC运行环境，打开“温度 PID调节”画面，点击“开始实验”按钮，进入实 验状态。5、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连线到“ PLC通道单元的开关量输出的CH0插座”，此时，变频器的启动/停止将由PLC来控制。在将1#水泵频率设置为30，并点击“启动”按钮，此时，锅炉 左胆开始进水，当锅炉液位到达“黑线标志”时，点击“停止”按钮，并将HV11手阀关闭。6、 在控制画面，将

41、温度设定值设为：55.0 （单位：度）；将P、I、D进行设置：P=2.0;l=300000MS（即 5MIN）;D=60000MS（即 1MIN）;7、按下温度PID面板上的“自动”按钮， PID控制开始进入自动运行;点击自动，进入PID调节设定|0.0测蚤10.00.0此樺0.0999999微分99999手动旦动8、 观察温度波动曲线，待温度调节稳定后，将设定值改为60;观察在施加阶跃信号后 PID调节器的调节过 程和响应曲线；通过历史曲线窗口获取。9、 根据PID参数整定规律，将比例 P值增大或将积分时间 TI数值减小，在施加相同阶跃下，观察测量曲 线的运行曲线和 PID控制的震荡情况。1

42、0、重新设置P、I、D参数，直到达到满意的控制效果；11、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求1、 分析不同的P、I、D参数，对温度控制品质(包括超调幅值和时间)的影响；2、分析加扰动后，系统的动态响应曲线；3、熟悉温度PID控制原理；实验九、1#管道流量PID调节一、实验目的1、掌握流量PID调节控制原理；2、掌握PLC控制系统进行PID调节的基本方法和参数整定方法；3、 观察流量控制的过程变量(SV设定值、测量值PV、控制输出值LMN)曲线以及进行参数整定的效果；二、PID实验原理和结构框图u(t) Kpe(t)0e(t)dt Td Ti 0dt式中:u(t) 一控制器的输

43、出e(t)一控制器输入，它是给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号Kp 一控制器的比例系数T i一控制器的积分时间Td 控制器的微分时间三、实验内容与方法(一) 实验内容1、熟悉管道流量控制原理和结构框图；2、使用操作站操作画面对控制对象参数进行设置；3、 使用操作站操作画面进行PID参数整定；4、观察P、I、D参数变化对控制对象控制效果影响；(二) 实验方法1、按照下图进行智能操作台信号连接线；插座：1#流量+0插座：1#流量-01#管道流量PID调节接线图插座：CPU模块 CHO插座：电源单元 0VDCK)插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH0+K)插座：1#水泵变频操

44、作单元：40 插座：模拟量输出单元CH0-K)插座：PLC单元24VDC0 -插座：PLC单元0VDC0插座：电源单元24VDC KT插座：电源单元 0VDCK3插座：电源单元0VDCO插座：电源单元0VDCO插座：1#水泵变频操作单元：90插座：2#水泵变频操作单元：90 2、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV01全开HV05全开HV14全开其余阀门全关3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“流量 PID调节”画面，点击“开始实验”按钮，进入实 验状态。5、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插

45、座”，此时，1#变频器进入运行状 态。6、在控制画面，将流量设定值设为：15.0 （单位：L/MIN 即：升/分钟）；将P、I、D进行设置:P=0.1;l=600000MS（即 10MIN）;D=0MS;flti600000MS耐叮手国HY14手阀卩控制蒸62S3SO90SBJT前SODH5I62.5设置为0.1匝一|Sm设置为弩J测昼75.C圍I M:15.0SHY叽手闽回原水箱1#水管馮量F1D调节原水箱莹开贿实粒设置为15So-0.00.03.0沟抽99999999鍛分7、按下1#流量PID面板上的“自动”按钮， PID控制开始进入自动运行;谩宦p_2测量匝999999点击自动，进入PI

46、D调节微令 1999999手动8、 观察流量波动曲线，待流量调节稳定后，将设定值改为20;观察在施加阶跃信号后PID调节器的调节过程和响应曲线；通过历史曲线窗口获取。9、 根据PID参数整定规律，将比例 P值增大或将积分时间 TI数值减小，在施加相同阶跃下，观察测量曲 线的运行曲线和 PID控制的震荡情况。10、重新设置P、I、D参数，直到达到满意的控制效果；11、点击“结束实验”按钮，结束本次实验。四、实验报告要求1、 分析不同的P、I、D参数，对流量控制品质（包括超调幅值和时间）的影响；2、分析加扰动后，系统的动态响应曲线；3、熟悉流量PID控制原理与实际控制方法；实验十、纯延迟1#水箱液

47、位定值PID调节一、实验目的1、掌握纯延迟液位 PID调节控制原理；2、掌握PLC控制系统进行PID调节的基本方法和参数整定方法；3、 观察液位控制的过程变量(SV设定值、测量值PV、控制输出值LMN)曲线以及进行参数整定的效果;二、PID实验原理和结构框图u(t) Kpe(t)0e(t)dt TdTi 0dt式中:u(t) 一控制器的输出e(t)一控制器输入，它是给定值和被控对象输出值的差，称偏差信号Kp 一控制器的比例系数Ti一控制器的积分时间Td 一控制器的微分时间三、实验内容与方法(一) 实验内容1、熟悉具有环节纯延迟水箱液位控制原理和结构框图；2、使用操作站操作画面对控制对象参数进行

48、设置；3、使用操作站操作画面进行 PID参数整定；4、观察P、I、D参数变化对控制对象控制效果影响；(二) 实验方法1、按照下图进行智能操作台信号连接线；纯延迟1#水箱液位定值PID调节接线图插座：1#液位+0插座：1#液位-0插座：模拟量输入单元CHO+插座：模拟量输入单元CH0-*0插座：1#水泵变频操作单元：30插座：模拟量输出单元CH0+O插座：1#水泵变频操作单元：40插座：模拟量输出单元CH0-02、按照下表正确开关水管阀门;阀门名称开关状态备注HV01全开HV05半开HV13全开HV14全关HV15全开其余阀门全关插座：PLC单元24VDC0插座：PLC单元OVDC0插座：电源单

49、元24VDCO插座：电源单元OVDC插座：1#水泵变频操作单兀： 9插座:电源单元0VDC0-O插座：2#水泵变频操作单兀：9插座:电源单元0VDC0T3、打开电源，PLC控制系统开始运行；4、 打开计算机，进入 WINCC运行环境，打开“滞后液位PID调节”画面，点击“开始实验”按钮，进 入实验状态。5、 将智能操作台上“ 1#变频器的启动/停止插座”连接到任意“ +24V插座”，此时，1#变频器进入运行状 态。6、在控制画面，将液位设定值设为：150.0 （单位：mm）；将P、I、D进行设置：P=1.0;l=300000MS（即鉅延迟1#水箱瀝位调节I于动II自动J珈宾脸结束冥检|99999设置150设置1.0PLU擦制塞!设置 300000MSg阖原水箱匝I齐IWS2QQ- 0 :200. 0 -10167. D -167： 0 -g133.6133. 0 -BICO 2 r1002 rEGG.BG&