过程控制专业实训

《过程控制专业实训》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、目录实训一双容水箱特性的测试…………………………………………1实训二双容水箱液位定值控制系统…………………………………7实训三锅炉内胆水温位式控制系统…………………………………9实训四水箱液位串级控制系统………………………………………12实训五下水箱液位与进水流量的串级控制系统……………………17实训六下水箱液位的前馈-反馈控制系统……………………………20总结………………………………………………………………………2323实训一双容水箱特性的测试一、实训目的1．掌握双容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法；2．根据由实训测得双容液位的阶跃响应曲线，确定其特

2、征参数K、T1、T2及传递函数；3．掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。二、实训设备（同前）三、原理说明图1双容水箱对象特性测试系统(a)结构图(b)方框图由图1-123所示，被测对象由两个不同容积的水箱相串联组成，故称其为双容对象。自衡是指对象在扰动作用下，其平衡位置被破坏后，不需要操作人员或仪表等干预，依靠其自身重新恢复平衡的过程。根据本章第一节单容水箱特性测试的原理，可知双容水箱数学模型是两个单容水箱数学模型的乘积，即双容水箱的数学模型可用一个二阶惯性环节来描述：G(s)=G1(s)G2(s)=(1-1)式中K＝k1k2，为双容水箱的放

3、大系数，T1、T2分别为两个水箱的时间常数。本实训中被测量为下水箱的液位，当中水箱输入量有一阶跃增量变化时，两水箱的液位变化曲线如图1-2所示。由图1-2可见，上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数（图1-2(a)）；而下水箱液位的响应曲线则呈S形曲线（图1-2(b)），即下水箱的液位响应滞后了，它滞后的时间与阀F1-10和F1-11的开度大小密切相关。图1-2双容水箱液位的阶跃响应曲线（a）中水箱液位（b）下水箱液位双容对象两个惯性环节的时间常数可按下述方法来确定。在图1-3所示的阶跃响应曲线上求取：(1)h2（t）

4、t=t1=0.4h2(∞)

5、时曲线上的点B和对应的时间t1；(2)h2（t）

6、t=t2=0.8h2(∞)时曲线上的点C和对应的时间t2。图1-3双容水箱液位的阶跃响应曲线23然后，利用下面的近似公式计算式(1-2)(1-3)(1-4)0.32〈t1/t2〈0.46由上述两式中解出T1和T2，于是得到如式（1-1）所示的传递函数。在改变相应的阀门开度后，对象可能出现滞后特性，这时可由S形曲线的拐点P处作一切线，它与时间轴的交点为A，OA对应的时间即为对象响应的滞后时间。于是得到双容滞后（二阶滞后）对象的传递函数为：G（S）=(1-4)四、实训内容与步骤本实训选择中水箱和下水箱串联

7、作为被测对象（也可选择上水箱和中水箱）。实训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F1-10开度稍大于F1-11的开度），其余阀门均关闭。具体实训内容与步骤按五种方案分别叙述，这五种方案的实训与用户所购的硬件设备有关，可根据实训需要选做或全做。智能仪表控制步骤如下：1．将SA-12挂件挂到屏上，并将挂件的通讯线插头插入屏内RS485通讯口上，将控制屏右侧RS485通讯线通过RS485/232转换器连接到计算机串口2，并按照本章第一节控制屏接线图2-3

8、连接实训系统。将“LT3下水箱液位”钮子开关拨到“ON”的位置。2．接通总电源空气开关和钥匙开关，打开24V开关电源，给压力变送器上电，按下启动按钮，合上单相Ⅰ、单相Ⅲ空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。233．打开上位机MCGS组态环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入MCGS运行环境，在主菜单中点击“实训二、双容自衡水箱对象特性测试”，进入实训二的监控界面。4．在上位机监控界面中将智能仪表设置为“手动”输出，并将输出值设置为一个合适的值（一般为最大值的40～70%，不宜过大，以免水箱中水溢出），此操作需通过调节仪表实现。5．合上三相电源空

9、气开关，磁力驱动泵上电打水，适当增加/减少智能仪表的输出量，使下水箱的液位处于某一平衡位置，记录此时的仪表输出值和液位值。6．液位平衡后，突增（或突减）仪表输出量的大小，使其输出有一个正（或负）阶跃增量的变化（即阶跃干扰，此增量不宜过大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便离开原平衡状态，经过一段时间后，水箱液位进入新的平衡状态，记录下此时的仪表输出值和液位值，液位的响应过程曲线将如图1-4所示。图1-4双容水箱液位阶跃响应曲线7．根据前面记录的液位和仪表输出值，按公式（1-2）计算K值，再根据图1-3中的实训曲线求得T1、T2值，写出对象的传递函数

10、。五、实训结果1．双容水箱液位特性测试实训的结构框图。232．根据实训得到的数据及曲线，分析并计算出双容水箱