水箱液位串级控制系统

1、-长沙学院 CHANGSHAUNIVERSITY专业训练与创新实习报告 过程控制系统实习系部：电子信息与电气工程系专业年级班级：11 电气 3 班学 生 姓 名：学 号：指 导 教 师 ： 成 绩 评 定： 指导教师填写2021年 11 月实验目录实验一 单闭环流量定值控制系统实验二 单容液位定值控制系统实验三 水箱液位串级控制系统实验一 单闭环流量定值控制系统一、实验目的1了解单闭环流量控制系统的构造组成与原理。2掌握单闭环流量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研究P、PI、PD和PID四种控制分别对流量系统的控制作用。5掌握同一控制系统采用

2、不同控制方案的实现过程。二、实验设备实验对象及控制屏、各类电路挂件、计算机一台、万用表一个、导线假设干；三、实验原理图4-1 单闭环流量定值控制系统(a)构造图 (b)方框图本实验系统构造图和方框图如图4-1所示。被控量为电动调节阀支路也可采用变频器支路的流量，实验要求电动阀支路流量稳定至给定值。将涡轮流量计FT1检测到的流量信号作为反应信号，并与给定量比拟，其差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以到达控制管道流量的目的。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，系统的调节器应为PI控制，并且在实验中PI参数设置要比拟大。四、实验容图4-2 智能仪表控制单闭环流量定值控制实验接线图本

3、实验选择电动阀支路流量作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-8、F1-11全开，其余阀门均关闭。将“FT1电动阀支路流量钮子开关拨到“ON的位置。具体实验容与步骤可根据本实验的目的与原理参照前面的单闭环定值控制中相应方案进展，下面只给出实验的接线图。五、实验数据曲线图4-3 单闭环流量定值控制曲线图六、实验总结单闭环流量定值控制的数据曲线中，流量设定值SV=10.0r/min，比例系数P=60，积分时间I=20，先是等幅振荡，外加一个干扰信号，数据曲线经过智能调节仪的调节后，渐渐接近稳定。实验二 单容液位定值控制系统一、实验目的1了解单容液位定值控制系

4、统的构造与组成。2了解P、PI、PD和PID四种调节器分别对液位控制的作用。3掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。二、实验设备实验对象及控制屏、各类电路挂件、计算机一台、万用表一个、导线假设干；三、实验原理图2-1 中水箱单容液位定值控制系统(a)构造图 (b)方框图本实验系统构造图和方框图如图2-1所示。被控量为中水箱也可采用上水箱或下水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器LT2检测到的中水箱液位信号作为反应信号，在与给定量比拟后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以到达控制中水箱液位的目的。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，系统的调节器应

5、为PI或PID控制。四、实验容本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7、F1-11全开，将中水箱出水阀门F1-10开至适当开度，其余阀门均关闭。图2-2 智能仪表控制单容液位定值控制实验接线图五、实验数据曲线图2-3 单容液位定值控制曲线图六、实验总结在图2-3中的数据曲线可以看出，水箱设定值SV=8，给予适量的PI调节，水箱实际水量在上下振荡后趋于稳定，接近设定初值，最后测量值PV=8.0，成功完成单容液位定值控制的特性测试。实验三 水箱液位串级控制系统一、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

6、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、实验设备实验对象及控制屏、各类电路挂件、计算机一台、万用表一个、导线假设干；三、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，控制对象为下水箱，下水箱的液位为系统的主控制量。副控回路中的调节器称副调节器，控制对象为中水箱，又称副对象，中水箱的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，从而到达控制下水箱液位的目的。为了实

7、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。本实验系统构造图和方框图如图5-1所示。图5-1 水箱液位串级控制系统(a)构造图 (b)方框图四、实验容本实验选择中水箱和下水箱串联作为被控对象也可选择上水箱和中水箱。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-2、F1-7全开，将中水箱出水阀门F1-10、下水箱出水阀门F1-11开至适当开度要求阀F1-10稍大于阀F1-11，其余阀门均关闭。图5-2 智能仪表控制水

8、箱液位串级控制实验接线图五、实验数据曲线图5-3 水箱液位串级控制数据曲线图六、实验总结调节仪1：P=20，I=60，D=0，CF=0，ADDR=1，Sn=33, CTRL=1,SV=8CM调节仪2：P=50，I=20， D=0，CF=8，ADDR=2, Sn=32, CTRL=1上水箱阀门开度80-90%，中水箱阀门开度50%；主控参数调整，设定值SV=9.0，比例系数P=3.7，积分时间I=42.0，微分时间D=10.0，由上图可以看出，中水箱液位在调节仪的调节下终将趋于稳定，测量值PV=9.0，到达最正确的稳定状态。七、自我总结这次实验是一个电气控制系统。该控制系统应具有提高工效、促进生产自动化，提高生产效率和减轻劳动力作用，为前沿的产品应自动化设备更新时的需要提供必备条件，可以广泛应用很多部门。通过这次的实习，我对自己的专业有了更为详尽而深刻的了解，也是对这几年大学里所学知识的稳固与运用。从这次实习中，我体会到了实际的工作与书本上的知识是有一定距离的，并且需要进一步的再学习。在这次会计实习中，我可谓受益非浅。仅仅的一周实习，我将受益终生。通过此次实习，不仅培养了我的实际动手能