过程控制系统实验报告

1、过程控制系统实验报告院一系：专业：年级：学生姓名：学号：指导教师：2015年6月过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验一单容水箱液位定值控制实验学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、使用比例控制进行单溶液位进行控制，要求能够得到稳定曲线，以及震荡曲线。2、使用比例积分控制进行流量控制，能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。3、使用比例积分微分控制进行流量控制，要求能够得到稳定曲线。设定不同的积分参数，进行比较。三、实验原理(1)控制系

2、统结构单容水箱液位定值(随动)控制实验，定性分析P,PI,PD控制器特性。水流入量Qi由调节阀u控制，流出量Qo则由用户通过负载阀R来改变。被调量为水位H。使用P,PI,PID控制，看控制效果，进行比较。控制策略使用PI、PD、PID调节。(2)控制系统接线表测量或控制量测量或控制量标号使用PLC端口使用ADAM端口锅炉液位LT101AI0AI0阀FV101AO0AO01、编写控制器算法程序,四、实验内容与步骤下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。2、在现场系统上，打开手阀QV-115、QV-106,电磁阀XV101（直接加24V至UDOCOMGNDiiJX

3、V102控制端），调节QV-116闸板开度（可以稍微大一些），其余阀门关闭。3、在控制系统上，将液位变送器LT-103输出连接到AI0,AO流出连到变频器U-101控制端上。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，例如DCS则必须安装已经接线的通道来编程。4、打开设备电源。包括变频器电源，设置变频器4-20mA的工作模式，变频器直接驱动水泵P101。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。6、启动计算机，启动组态软件，进入测试项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器的手动控制切换到自动控制。7、设置PID控制器参数，可以使用各种经

4、验法来整定参数。这里不限制使用的方法。五、实验结果记录及处理DPR.H4安鸵说明:裱色1真一：SUS之间L仁口 5-.1=10000-30000“彳”f富=/珀ei-舟isflstuH?=5.5:H六、实验心得体会：比例控制特性：能较快克服扰动的影响，使系统稳定下来，但有余差。比例积分特性：能消除余差，它能适用于控制通道时滞较小、负荷变化不大、被控量不允许由余差的场合。比例微分特性：对于改善系统的动态性能指标，有显著的效果。比例积分微分特性：可以消除余差，又能提高系统的稳定性。过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验二双容水箱液位定值控制

5、实验学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、掌握多容系统单回路控制的特点2、深入了解PID控制特点。3、深入研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。三、实验原理1、系统结构水从中水箱进入，中水箱闸板开度8毫米，进入下水箱，下水箱闸板开度5-6毫米。要Qi由调节阀u控保证中水箱闸板开度大约下水箱闸板开度，这样控制效果好些。水流入量制，流出量Qo则由用户通过闸板来改变。2、控制逻辑结构双容水箱液位控制系统图5-建双春水箱液位定值控制实验逻辑图3、控制系统接线表测量或控制量测量或控制量称号使用PLC端

6、口使用ADAMMn下水箱液位LT103AI0AI0调节阀FV101AO0AO0四、实验内容与步骤1、使用组态软件进行组态。注意实时曲线时间要设定大些，例如15分钟。因为多容积导致的延迟比较大。2、在A3000-FS上，打开手阀JV205、JV201,调节中水箱、下水箱闸板具有一定开度，其余阀门关闭。3、连线：下水箱液位连接到内给定调节仪输入。内给定调节仪的输出连接到调节阀的控制端。4、打开A3000电源。在A3000-FS上，启动右边水泵，给中水箱注水。5、按所学理论操作调节器，进行PID设定。首先还是使用P比例调节，单容实验的P值可以参考。然后再加I值。参见上一实验。FJB+JftEI五、实

7、验结果记录及处理L0注& 用口接1口口向0*调下明，注意.片水口返回水稻渍位调节阀斡出液使或攵标准也，里河123.KZ27.ZL23.02LT1Q323.02qvina piM加4则： ，帘步灯冏忖：麻丽r良官也用I31础 Ioffifl 1A :上 :上士1:一；n hmmmmbqd QMMM BOQ西淞上球用王挣rl主工!-IJ.-H :.L.L: 二二二二小；牛置叫b).3式显灯虱li可聃注明肝小门六、实验心得体会:PID控制特点：它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制主要技术之一。当被控对象结构和参数不能完全掌握，或不到精确数学模型时，控制理论其它技术难以采用时，系

8、统控制器结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。过程控制系统实验报告一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、熟悉单回路流量 PID控制系统的硬件配置。1、根据实验数据，进一步了解流量PID控制。三、实验原理A%的过程控制实监系统实聆，测试和培田指导15rt5av-ii8 vioaj三让一二;1口 告-i QV-117jrt yiI0V-116 ;T-OTU XV-A-I V104DV-10IP102H-呢流量 调节 阀控 制流 程图 如图 2.5.1所 示。部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验

9、名称实验三流量调节阀PID单回路控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统图2,4,1轻直双容帙位调节阀PID单网跳控船四、实验内容与步骤水介质由泵P101（变频器驱动）从水箱V104中加压获得压头，经由管路进入水箱V103,通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，通过调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，变频器U-101转速为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。五、实验结果记录及处理返回喃卜水箱yiqm1汪邕f AJ咖miwwciu调节闵调中的输匕2?，T?iD4tt

10、iT12.15r &由惘a1nI I 簟谓PVWflnr a-WtfTdrFV1D1蜜ml0KD. 0：60.aND,。刚,GMO. 0寡强便明:充量泅飞信之间.T. I=lflOOO-MOOD：t： 十一十，ti: :i:t一-3三:Stfio.i#JlEH-bi,当过屋要刻Z8/,剪鹤1时”田r-J)。例%=v段zIM六、实验心得体会控制阀的选择：角型阀：1）结构特点：阀体为角型，其它结构与单座阀类似。2）使用场合：适用于高压差、高粘度、含有悬浮物和颗粒物流体的场合。三通阀：1）结构特点：有三个出入口与管道相连接。按作用方式可分为合流和分流两种。2）使用场合：一般用于替代两个直通阀进行热交

11、换器的旁通控制。隔膜阀：1）结构特点：采用带有耐腐蚀村里的阀体和耐腐蚀隔膜。2）使用场合：适用于强酸、强碱、强腐蚀性流体的控制，和有毒性、易燃、易爆、贵重流体的控制。碟阀：1）结构特点：有常温型、低温型和高温型之分。2）使用场合：特别适用于大流量、大管径、低压差的场合。过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验四单容下水箱液位变频器PID单回路控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、掌握单回路控制的特点。2、了解PID控制特点，以及对控制效果的评价

12、。3、掌握通过变频器控制流量的原理和操作。三、实验原理单容液位变频器PID单回路控制工艺流程图如图2.3.1所示。V104P10IU-101 ,_I生11图2.3.1单容下水箱液位变频器PID单回路控制流程图单容下水箱液位调节阀PID单回路控制测点清单如表2.3.1所示。表2.3.1单容下水箱液位调节阀PID单回路控制测点清单位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量LT-103压力变送器下水箱液位420mADCAI2.5kPaU-101变频器频率控制210VDCAO0100%四、实验内容与步骤水介质由泵P101（变频器驱动）从水箱V104中加压获得压头，经由管路进入水箱V103,通过手阀QV-

13、116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，通过调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，变频器U-101转速为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。五、实验结果记录及处理15L l2. 221如或L质将/皿率lJuj44W口取至4_ f1 XLT10G1里飙QY1WiE.周。惹LT1D3,M*交理电0101孤09麦霸都买发说明:海位口鼐一蓟之IT，p=a51=10000-300004 QVils IJMOi4BE jil -XtfiC.与物诲融-i J.4六、实验心得体会：单回路控制的特点：一对一控制咯，不

14、是正作用就是反作用。响应快，效果好。环节少，故障少。变频器工作原理直流振荡电路变压器（隔离、变压）交流输出方波信号发生器使直流以50Hz的频率突变，用正弦和准正弦的振荡器，波形类似于长城的垛口，一上一下的互遐，突变量约为5V;再经过信号放大器使突变量扩大至12V左右；经变压器升压至220V输处。过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验五压力调节阀PID单回路控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、掌握单回路控制的特点。2、了解PID控制特点，以及对控制效果的评价

15、。3、掌握通过压力调节阀PID单回路控制流量的原理和操作。三、实验原理压力调节阀PID单回路控制测点清单位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量PT-101压力变送器给水压力420mADCAI150kPaFV-101电动调节阀调节阀控制210VDCAO0100%四、实验内容与步骤水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由流量计FT-102、调节阀FV-101进入水箱V103,通过手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环；其中，给水流量由FT-102测得。本例为定值自动调节系统，FV-101为操纵变量，FT-102为被控变量，采用PID调节来完成。五、实验结果记录及处理通回B展内

16、作拒_睚 I席券至至登比M票的。：同RMflfiri r|uB5W4Tdrf-rrtD aa ie大储水箱”04FV3P15.63AJU隹利信14则调节闱，住坦闭口正作用控件中没打，景破牙1蛇口OBO.O 施鱼口OqQiO 罐kQ OOOlu吗二二”不r正二,:j：一三至六、实验心得体会：压力调节阀的工作原理是可调减压阀,具体地说是通过调节给定弹簧的预紧力来调节比较机构的平衡状态。当输出压力、给定弹簧的力（或力矩、或位移）与输入压力（或力矩、或位移）平衡时，阀的开度保持不变，输出压力就维持不变。I若输出压力发生变化，平衡状态被破坏，阀的开度就发生变化，最终进气量发生变化，从而使输出压力维持在给

17、定弹簧设置的压力上。过程控制系统实验报告部门：工学院电气工程实验教学中心实验日期：年月日姓名学号班级成绩实验名称实验六液位和进口流量串级控制学时课程名称过程控制系统实验及课程设计教材过程控制系统一、实验仪器与设备A3000现场系统，任何一个控制系统，万用表二、实验要求1、了解水箱液位的控制系统的物理结构。2、了解闭环调节系统的数学结构和PID控制。三、实验原理以串级控制系统来控制下水箱液位，以第一支路流量为副对象，右边水泵直接向下水箱注水，流量变动的时间常数小、时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速、反应灵敏等要求。液位和进口流量串级控制流程图

18、LTIU_一液位和进口流量串级控制测点清单位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量FT-1011#流量计测量管路1流量420mADCAI0-3m3/hLT-103V103液位变送器测量液位420mADCAI0-2.5kPaFV-101调节阀控制流量210VDCAO0100%四、实验内容与步骤水介质一路（I路）由泵P101（变频器）从水箱V104中加压获得压头，经流量计FT-101、电动阀FV-101、水箱V-103、手阀QV-116回流至水箱V104而形成水循环，负荷的大小通过手阀QV-116来调节；其中，水箱V103的液位由液位变送器LT-103测得，给水流量由流量计FT-101测得。本例为串级调节系统，调节阀FV-101为操纵变量，以FT-101为被控变量的流量控制系统作为副调节回路，其设定值来自主调节回路一一以LT-103为被控变量的液位控制系统。以FT-101为被控变量的流量控制系统作为副调节回路一一流量变动的时间常数小、时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选