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1、精选优质文档-倾情为你奉上(实验三)水箱液位串级控制系统实验报告班级 测控四班 学号 姓名 王常玥一、 实验目的1通过实验了解水箱液位串级控制系统组成原理。2掌握水箱液位串级控制系统调节器参数的整定与投运方法。3了解阶跃扰动分别作用于副对象和主对象时对系统主控制量的影响。4掌握液位串级控制系统采用不同控制方案的实现过程。二、 实验原理本实验为水箱液位的串级控制系统,它是由主控、副控两个回路组成。主控回路中的调节器称主调节器,控制对象为锅炉汽包,其液位为系统的主控制量。副控回路中的调节器称副调节器,控制对象为上水箱,又称副对象,其液位为系统的副控制量。主调节器的输出作为副调节器的给定,因而副控回
2、路是一个随动控制系统。副调节器的的输出直接驱动电动调节阀,从而达到控制液位的目的。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,系统的主调节器应为PI或PID控制。由于副控回路的输出要求能快速、准确地复现主调节器输出信号的变化规律,对副参数的动态性能和余差无特殊的要求,因而副调节器可采用P调节器。本实验系统结构图和方框图如图4-2所示。 图4-2 水箱液位串级控制系统(a)结构图 (b)方框图三、实验设备DDD-Z05-I实验对象及DDD-Z05-IK控制屏、DDD-Z05-III 电源控制柜一台、SA-12挂件一个、SA-13A挂件一个、计算机一台、万用表一个、实验连接线若干。四、实验
3、内容与步骤本实验选择上水箱和锅炉汽包,实验之前先将储水箱中贮足水量,然后将阀门F1-1、F1-6、F2-14全开,F1-9 、F2-15开适当开度(F1-9F2-15),其余阀门均关闭。1按照第一章1-6用网线和交换机连接操作员站和服务器,以及服务器和主控单元,“SA31 FM148现场总线远程I/O模块”、“SA31 FWM158现场总线远程I/O模块”挂件挂到屏幕上,并将挂件的通讯线街头插入屏内Profibus-DP总线接口上,将控制屏左侧Profibus-DP总线连接到主控单元DP口,并按照下面的控制屏接线图连接实验系统。将“LT2下水箱液位”、“LT3下水箱液位”纽子开关拨到“ON”的
4、位置。2接通总电源空气开关和钥匙开关,打开24v开关电源,给现场总线及压力变送器上电,打开主控单元电源。启动服务器,在工程师站的组态中选择“单回路控制系统”工程进行编译下装,然后重启服务器。3启动操作员站,打开主菜单,点击“实验一、单容自衡水箱液位特性测试实验”,进入实验一的监控界面。在流程图的液位测量值上点击鼠标左键,弹出PID窗口,将PID设为自动控制,并调节输出为一适当位置。4按下启动按钮,合上单元I空气开关,给电动调节阀上电。5在上位机监控界面中点击“启动仪表1”、“启动仪表2”。将主控仪表设置为“手动”,并将输出值设置为一个合适的值,此操作可通过调节仪表实现。6在电源控制柜上:接通总
5、电源空气开关和钥匙开关,按下启动按钮,打开三相磁力泵电源开关上电打水,适当增加/减少主调节器的输出量,使的液位平衡于设定值,且锅炉汽包液位也稳定于某一值(此值一般为35cm,以免超调过大,水箱断流或溢流)。7按本章第一节中任一种整定方法整定调节器参数,并按整定得到的参数进行调节器设定。8待液位稳定于给定值时,将调节器切换到“自动”状态,待液位平衡后,通过以下几种方式加干扰:(1) 突增(或突减)仪表设定值的大小,使其有一个正(或负)阶跃增量的变化;(2)打开阀门F2-1、F2-2、F2-3,用变频器支路以较小频率给上水箱打水。(干扰作用在主对象或副对象)(3)将阀F1-5、F1-13开至适当开
6、度;(4)将电动调节阀的旁路阀F1-2(同电磁阀)开至适当开度;以上几种干扰均要求扰动量为控制量的515,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(后面三种干扰方法仍稳定在原设定值),记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数,液位的响应过程曲线将如图4-3所示。图4-3 液位阶跃响应曲线9适量改变主、副控调节仪的PID参数,重复步骤7,用计算机记录不同参数时系统的响应曲线。五、实验结果及分析系统实验模拟图 系统趋势实验结果分析:本次实验是水箱液位串级控制系统特性测试,系统趋势图描述的是水箱液位的实时情况。系统开机后,当液位值达到了稳态后,给系统一个扰动:将阀F1-9突然开大,使其输出有一个负阶跃增量的变化,于是水箱的液位便离开原平衡状态,但串
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