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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上（實(shí)驗三）水箱液位串級控制系統(tǒng)實(shí)驗報告班級 測控四班 學(xué)號 姓名 王常玥一、 實(shí)驗?zāi)康?通過實(shí)驗了解水箱液位串級控制系統(tǒng)組成原理。2掌握水箱液位串級控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)器參數(shù)的整定與投運(yùn)方法。3了解階躍擾動分別作用于副對象和主對象時對系統(tǒng)主控制量的影響。4掌握液位串級控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過程。二、 實(shí)驗原理本實(shí)驗為水箱液位的串級控制系統(tǒng)，它是由主控、副控兩個回路組成。主控回路中的調(diào)節(jié)器稱主調(diào)節(jié)器，控制對象為鍋爐汽包，其液位為系統(tǒng)的主控制量。副控回路中的調(diào)節(jié)器稱副調(diào)節(jié)器，控制對象為上水箱，又稱副對象，其液位為系統(tǒng)的副控制量。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定，因而副控回

2、路是一個隨動控制系統(tǒng)。副調(diào)節(jié)器的的輸出直接驅(qū)動電動調(diào)節(jié)閥，從而達(dá)到控制液位的目的。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)在階躍給定和階躍擾動作用下的無靜差控制，系統(tǒng)的主調(diào)節(jié)器應(yīng)為PI或PID控制。由于副控回路的輸出要求能快速、準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)主調(diào)節(jié)器輸出信號的變化規(guī)律，對副參數(shù)的動態(tài)性能和余差無特殊的要求，因而副調(diào)節(jié)器可采用P調(diào)節(jié)器。本實(shí)驗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖和方框圖如圖4-2所示。 圖4-2 水箱液位串級控制系統(tǒng)(a)結(jié)構(gòu)圖 (b)方框圖三、實(shí)驗設(shè)備DDD-Z05-I實(shí)驗對象及DDD-Z05-IK控制屏、DDD-Z05-III 電源控制柜一臺、SA-12掛件一個、SA-13A掛件一個、計算機(jī)一臺、萬用表一個、實(shí)驗連接線若干。四、實(shí)驗

3、內(nèi)容與步驟本實(shí)驗選擇上水箱和鍋爐汽包，實(shí)驗之前先將儲水箱中貯足水量，然后將閥門F1-1、F1-6、F2-14全開，F(xiàn)1-9 、F2-15開適當(dāng)開度（F1-9F2-15），其余閥門均關(guān)閉。1按照第一章1-6用網(wǎng)線和交換機(jī)連接操作員站和服務(wù)器，以及服務(wù)器和主控單元，“SA31 FM148現(xiàn)場總線遠(yuǎn)程I/O模塊”、“SA31 FWM158現(xiàn)場總線遠(yuǎn)程I/O模塊”掛件掛到屏幕上，并將掛件的通訊線街頭插入屏內(nèi)Profibus-DP總線接口上，將控制屏左側(cè)Profibus-DP總線連接到主控單元DP口，并按照下面的控制屏接線圖連接實(shí)驗系統(tǒng)。將“LT2下水箱液位”、“LT3下水箱液位”紐子開關(guān)撥到“ON”的

4、位置。2接通總電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，打開24v開關(guān)電源，給現(xiàn)場總線及壓力變送器上電，打開主控單元電源。啟動服務(wù)器，在工程師站的組態(tài)中選擇“單回路控制系統(tǒng)”工程進(jìn)行編譯下裝，然后重啟服務(wù)器。3啟動操作員站，打開主菜單，點(diǎn)擊“實(shí)驗一、單容自衡水箱液位特性測試實(shí)驗”，進(jìn)入實(shí)驗一的監(jiān)控界面。在流程圖的液位測量值上點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，彈出PID窗口，將PID設(shè)為自動控制，并調(diào)節(jié)輸出為一適當(dāng)位置。4按下啟動按鈕，合上單元I空氣開關(guān)，給電動調(diào)節(jié)閥上電。5在上位機(jī)監(jiān)控界面中點(diǎn)擊“啟動儀表1”、“啟動儀表2”。將主控儀表設(shè)置為“手動”，并將輸出值設(shè)置為一個合適的值，此操作可通過調(diào)節(jié)儀表實(shí)現(xiàn)。6在電源控制柜上：接通總

5、電源空氣開關(guān)和鑰匙開關(guān)，按下啟動按鈕，打開三相磁力泵電源開關(guān)上電打水，適當(dāng)增加/減少主調(diào)節(jié)器的輸出量，使的液位平衡于設(shè)定值，且鍋爐汽包液位也穩(wěn)定于某一值（此值一般為35cm，以免超調(diào)過大，水箱斷流或溢流）。7按本章第一節(jié)中任一種整定方法整定調(diào)節(jié)器參數(shù)，并按整定得到的參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)器設(shè)定。8待液位穩(wěn)定于給定值時，將調(diào)節(jié)器切換到“自動”狀態(tài)，待液位平衡后，通過以下幾種方式加干擾：（1） 突增（或突減）儀表設(shè)定值的大小，使其有一個正（或負(fù)）階躍增量的變化；（2）打開閥門F2-1、F2-2、F2-3，用變頻器支路以較小頻率給上水箱打水。（干擾作用在主對象或副對象）（3）將閥F1-5、F1-13開至適當(dāng)開

6、度；（4）將電動調(diào)節(jié)閥的旁路閥F1-2（同電磁閥）開至適當(dāng)開度；以上幾種干擾均要求擾動量為控制量的515，干擾過大可能造成水箱中水溢出或系統(tǒng)不穩(wěn)定。加入干擾后，水箱的液位便離開原平衡狀態(tài)，經(jīng)過一段調(diào)節(jié)時間后，水箱液位穩(wěn)定至新的設(shè)定值（后面三種干擾方法仍穩(wěn)定在原設(shè)定值），記錄此時的智能儀表的設(shè)定值、輸出值和儀表參數(shù)，液位的響應(yīng)過程曲線將如圖4-3所示。圖4-3 液位階躍響應(yīng)曲線9適量改變主、副控調(diào)節(jié)儀的PID參數(shù)，重復(fù)步驟7，用計算機(jī)記錄不同參數(shù)時系統(tǒng)的響應(yīng)曲線。五、實(shí)驗結(jié)果及分析系統(tǒng)實(shí)驗?zāi)M圖 系統(tǒng)趨勢實(shí)驗結(jié)果分析：本次實(shí)驗是水箱液位串級控制系統(tǒng)特性測試，系統(tǒng)趨勢圖描述的是水箱液位的實(shí)時情況。系統(tǒng)開機(jī)后，當(dāng)液位值達(dá)到了穩(wěn)態(tài)后，給系統(tǒng)一個擾動：將閥F1-9突然開大，使其輸出有一個負(fù)階躍增量的變化，于是水箱的液位便離開原平衡狀態(tài)，但串級控制系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，系統(tǒng)響應(yīng)過程很快，圖中可以看出調(diào)節(jié)時間較單容控制系統(tǒng)較短。通過調(diào)節(jié)器控制電動調(diào)節(jié)閥的開度，水箱液位重達(dá)到新的平衡狀態(tài)，液位的響應(yīng)過程曲線將如上圖所示。專心-專注-專業(yè)