实验三—化工仪表及自动化实验报告

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1、实验报告《化工仪表及自动化》姓名:学号：专业班级：承德石油高等专科学校机械系2014年3@泉惨名岫嘉尊4■蚪乎故CHENGDEPETROLEUMCOLLEGE实验三、二阶双容水箱液位PID控制实验专业：化工设备维修技术学时：2实验类型：（验证、综合、设计）实验要求：（必修、选修）实验地点：工业中心C306一、实验目的1、通过实验熟悉节回路反馈控制系统的组成和工作原理。2、分析P、PI和PID调节时的过程图形曲线。3、定性地研究P、PI和PID调节器的参数对系统性能的影响。二、实验器材CS2000型过程控制实验装置配賈：C3000过程控制器、实验连接线。三、实验原理图3-1二阶单回

2、路PID控制方框图图3-1为双容水箱液位控制系统。这也是一个肀回路控制系统，它与实验四不同的是有两个水箱相串联，控制的目的是使下水箱的液位高度等于给定值所期望的卨度，具有减少或消除来自系统闪部或外部扰动的影响功能。显然，这种反馈控制系统的性能完全取决于调节器的结构和参数的合理选择。由于双容水箱的数学模型是二阶的，故它的稳定性不如单容液位控制系统。对于阶跃输入（包括阶跃扰动），这种系统用比例（P）调节器去控制，系统有余差，且与比例度成正比，若用比例积分（PI）调节器去控制，不仅可实现无余差，而且只要调节器的参数K和Ti调节得合理，也能使系统具有良好的动态性能。比例积分微分（P1D）

3、调节器是在PI凋节器的基础上再引入微分D的控制作用，从而使系统既无余差存在，又使其动态性能得到进一步改善。四、实验内容和步骤此实验以屮水箱的液位为控制对象。1、储水箱进水阀，主管路泵阀，副管路泵阀，关闭其他手阀，将储水箱灌满水。打开上水箱进水阀，将上水箱通屮水箱出水阀、中水箱出水阀打开至适当开度。®泉惨石岫嘉尊4■蚪乎故CHENGDEPETROLEUMCOLLEGE2、将屮水箱的液位信号送至C3000过程控制器模拟姒输入通道1,将模拟S输出通道12信号送电动凋节阀，具体接线如下图所述：O通道110O通道100O通道90O遇道coOO通道7OO通道6oO通道cooO进道4oO通道3

4、OO通道20C通道1C（3000±纸记录仪O通道220O通道210O通道200O通道190O通遒180O通道170oa道1600遇道150O通道140O通道130通道12OX,模拟倍号輸入:通道1通道8模投倌号输出《遇道12-通道150通道11-O035道100O通道9OO通遒80O通道70O通道60O通道500通道40O通道30i通道2OO通道IOO通道22O0遇道21OO通道20OO遇道19OO通道18OO通道17OO通道16O0通道10OO通道14OO通道13OO通道12O通道1上水箱液位通道2中水和液位通道3下水柏液位通道4内胆赵度通飾夹套诳度通道6热进滋度通道7热出滋度

5、遇道8冷出浞度通道9主冋路昧5通道10則冋路沪:番通道II调节阀控制通道12交频器控制通道13加热控制通道14备用1通道15备用2进进16备用3仪表回路的组态：点击menu一一进入组态一一控制冋路一一PTD控制回路PTDO1的设置，给定方式设为：闪给定；测量值PV设力：ATO1,其余默认即可，量程0-100。3、打幵控制台及实验对象电源幵关，打开调节仪电源开关，打幵主管路泵、电动调节阀、检测设备电源开关。4、进入组态画而，设定输入信号为1-5V电压信号，输出信号为4-20mA电流信号；再进入调节画而，将调节仪设为手动。首先设定一个初始阀门开度，如10%;切挽至监控画面，观察液位变

6、化，当液位趋于平衡时，再进行下一个步骤。5、比例（P）调节1）将积分时间I设为无穷大（32768）,把微分时间D罝为零，给定P值。待液位平衡后点击状态切换按钮，调整至自动状态，将控制器投入运行，设定液位的设定值。2）待系统稳定后，对系统加扰动信号（在纯比例的基础上加扰动，一般可通过改变设定值实现）。记录曲线在经过几次波动稳定下来后，系统有稳态误差，并记录余差大小。3）减小P重fi步骤2,观察过渡过程曲线，并记录余差大小。4）增人P重复步骤2,观察过渡过程曲线，并记录余差人小。P余差6、比例积分（PI）调节@泉惨名岫嘉尊4■蚪乎故CHENGDEPETROLEUMCOLLEGE1）在

7、比例调节实验的基础上，加入积分作用，观察被控制14:是否能回到设定值，以验证PI控制下，系统对阶跃扰动无余差存在。设定给定值，把微分时间D置为零，调整P、I。待液位平衡后点*状态切换按钮，将拧制器投入运行。2）固定比例P值（屮等大小），改变PI调节器的积分吋间常数值Ti，然后观察加阶跃扰动后被调量的输出波形，并记录不同Ti值时的超调量op。P积分时间常数I超调量0p7、在历史曲线屮选择一条较满意的过渡过程曲线进行记录。注意事项：1、每当做完一次试验后，必须待系统稳定后再做另一次试