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1、《过程控制系统》安阳工学院电子信息与电气工程学院实验项目名称：（所属课程：）d院系:专业班级:实验日期:实验地点:合作者:学号：3指导教师：3本实验项目成绩：教师签字:日期:d一、实验目的1.掌握双容水箱特性的阶跃响应曲线测试方法；2.根据由实验测得双容液位的阶跃响应曲线，确定其特征参数K、Tl、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、实验条件1.T町一3型高级过程控制系统实验装置；2.计算机、组态王工控组态软件、RS232/485转换器1只、串口线1根；3.万用表1只。三、实验原
2、理G：(s)=T：s+1G(s)=Gi(s)G:(s)=(Tis+l)(T：s+l)•K=kik2(b)图2-1双容水箱对象特性测试系统G(s)=G,(s)G2(s)二仝」x=-―———(2-1)T]$+1T25+1(T)5+1)(T25+1)式中K=kk,为双容水箱的放大系数，T】、&分别为两个水箱的时间常数。本实验中被测量为中水箱的液位，当上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2-2所示。由图2-2可见，上水箱液位的响应曲线为一单调上升的指数函数(图2-2(a))；而下水箱液位的响应曲线
3、则呈S形曲线(图2-2(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2-2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2-3所示的阶跃响应曲线上求取：(1)h2(t)
4、“二0.4h2(g)时曲线上的点B和对应的时间S(2)花(t)
5、曰2二0.8h2(oo)时曲线上的点C和对应的时间t2。图2-3双容水箱液位的阶跃响应曲线然后，利用下面的近似公式计算式(2-2)K_力2(8)_输入稳态值二匚厂二
6、阶跃输入量T1+T2~tl+t22.16TT(T1+T2)2-(1.74--0.55)(2-3)(2-4)0.32〈t】/t2(0.46由上述两式中解出T】和于是得到如式(2-1)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万。于(2-5)是得到双容滞后(二阶滞后)对象的传递函数为：G(S)二(”S+1)®S+1)四、实验内容与要求本实验选择上水箱和中水箱串联作为被测对象（也可选择中水箱和下水箱）。
7、实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门F1-1、F1-7全开，将上水箱出水阀门、中水箱出水阀门开至适当开度（上水箱出水阀开到70%左右，中水箱出水阀开到50%左右），其余阀门均关闭。（一）、智能仪表控制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1,并按照下图连接实验系统。智能调节仪三相2L•出仪控制4〜20mA■入一三相K力豪（380V）-W1单相电源输出单相I单相n单相inancKU2BBBBBBB
8、B智能仪表1常用参数设置如下，其他参数按照默认设置：HTAI=9999,LoAL二-1999,dHAL二9999,dLAL=9999,dF=O,CtrL=l,Sn=33,dIP=l,dTL=0,dTH=50,oPl二4,oPI=0,oPH=100,CF=O,Addr=l,bAud=9600o2.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，合上单相空气开关，给智能仪表及电动调节阀上电。3.打开上位机组态王环境，打开“智能仪表控制系统”工程，然后进入运行环境，在主菜单中点击“
9、实验二、双容自衡水箱对象特性测试”，进入实验二的监控界面。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。1.合上三相电源空气开关，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。2.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
10、便离开原平衡状态，经过一段吋间后，水箱液位进入新的平衡状态，记录下此时3.根据前面记录的液位和仪表输出值，按公式（2-2）计算K值，再根据图2-3中的实验曲线求得T】、值，写出对象的传递函数。注意：1.做本实训过程中，阀v2不得任意改变开度大小；2.阶跃信号不能取得过大，以免影响系统正常运行；但也不能过小，以防止对象特性的不真实性，一般阶跃信号取正常输入信号的10%；3.在输入阶跃信号前，过程必须处
