化工仪表实验六

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1、实验六、1#水箱液位和电磁流量串级控制实验实验目的1）掌握串级控制系统的基本概念和组成。2）掌握串级控制系统的投运与参数整定方法。3）硏究阶跃扰动分别作用在副对象和主对象时对系统主被控量的影响。一、实验设备YB2000型过程控制实验装置，PC机，GCS控制系统与监控软件。三.实验原理右上水箱液位作为副调节器调节对象，右下水箱液位做为主调节器调节对象。控制框图如图6-1所示：6-1.液位和流量串级控制框图1、串级控制系统的组成图6-1为液位和流量串级控制系统。这种系统具有2个调节器.2个闭合回路和两个执行对象。2个调节器分别设置在主.副回路中，设在主回路的调节器称主调节器，

2、设在副回路的调节器称为副调节器。两个调节器串联连接，主调节器的输出作为副回路的给定量，主、副调节器的输出分别去控制二个执行元件。主对象的输出为系统的被控制量1#水箱液位，副对象的输出是一个辅助控制变量。2.串级系统的抗干扰能力串级系统由于增加了副回路，对于进入副环内的干扰具有很强的抑制作用，因此作用于副环的干扰对主被控量的影响就比较小。系统的主回路是定值控制，而副回环是一个随动控制。在设计串级控制系统时，要求系统副对象的时间常数要远小于主对象。此外，为了指示系统的控制精度，一般主调节器设计成PI或PTD调节器，而副调节器一般设计为比例P控制，以提高副回路的快速响应。在搭实

3、验线路时，要注意到两个调节器的极性(目的是保证主.副回路都是负反馈控制)。2.串级控制系统与单回路的控制系统相比串级控制系统由于副回路的存在，改善了对象的特性，使等效对象的时间常数减小，系统的工作频率提高，改善了系统的动态性能，使系统的响应加快,控制及时。同时，由于串级系统具有主副两只控制器，总放大倍数增大，系统的扰干扰能力增强。因此，它的控制质量要比单回路控制系统高。3.串级控制系统的投运和整定有一步整定法，也有两步整定法，即先整定副回路，后整定主回路。!1!1)设备的连接和检查：(1)打开以1#丹麦泵.电动调节阀.电磁流量计组成的动力支路至1#上水箱的出水阀门，关闭动

4、力支路上通往其他对象的切换阀门。(2)打开1#水箱的出水阀至适当开度。2)实验步骤(1)(2)(3)(4)(3)启动AdvantrolPro2.5上位机组态软件，进入主画面，然后进入1#水箱液位和电磁流量串级控制实验。(6)用鼠标按下“点击以下框体调出主控PID参数”按钮，在“CSCll_ex”中的“设定值”栏中输入设定的1#水箱液位。按下“点击以下框体调出副控PID参数”按钮。在“副控窗口”中按下“串级”按钮。在“CSCllJn"屮的设定P、I、D参数。分别在主控参数和副控参数窗口屮反复调整P,I,D三个参数，控制1#水箱水位，同时兼顾快速性，稳定性，准确性。(7)五.

5、实验报告要求。分析串级控制和单回路PID控制不同之处。六.思考题串级控制相比于单回路控制有什么优点？