过程控制实验报告.doc

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1、《过程控制实验》实验报告第一章、过程控制实验装置的认识一、过程控制实验的基本内容及概述本次过程控制实验主要是对实验室的水箱水位进行控制。水箱液位控制系统是一个简单控制系统，所谓简单液位控制系统通常是指由一个被控对象、一个检测变送单元（检测元件及变送器）、以个控制器和一个执行器（控制阀）所组成的单闭环负反馈控制系统，也称为单回路控制系统。简单控制系统有着共同的特征，它们均有四个基本环节组成，即被控对象、测量变送装置、控制器和执行器。液位变送器+PID控制器控制阀阀阀器液位_水箱图1-1水箱液位控制系统的原理框图这是单回

2、路水箱液位控制系统，单回路调节系统一般指在一个调节对象上用一个调节器来保持一个参数的恒定，而调节器只接受一个测量信号，其输出也只控制一个执行机构。本系统所要保持的恒定参数是液位的给定高度，即控制的任务是控制水箱液位等于给定值所要求的高度。二、主要设备1）水路装置的认识过程控制实验用的水路装置图如下图1-2水路图由水路装置图我们看到，装置主要有水箱，交流电动泵，热炉，管道，电动阀，电磁阀，流量计，液位传感器，温度传感器组成，可以构成一个完整的过程控制实验平台。从上图我们可以看出，装置主要分为两大部分，第一水路，管道，热

3、炉，水箱等等物理对象，第二是传感器，执行机构等等的控制部分的装置。实验装置具体介绍如下：装置简介加热控制器功率1500W电源220V（单相输入）泵Q:40-150L/min50HzHz:50H:2.5-7rpm:2550Hmax:2.5mkw：1.1Qmax:150L/minHp：1.5V:380In：2.8AVL:450VICL：BIP:44MODELBLC120/110S全自动微型家用增压泵型号：15WZ-10单相电容运转马达最高扬程10m最大流量20L/min极数：2转速：2800rpm电压：220V电流:0.

4、36A功率：80W绝缘等级ESBWZ温度传感器PT100量程0—100摄氏度精度0.5%FS输出：4-20MADC电源：24VDC智能电动调节阀型号：2DYP-16P口径2.5mm压力：1.6Mpa电源：220VAC输入信号：4-20mA反馈信号：4—20mA阀门控制精度：0.1%-8%可调电磁阀MODELUW-15VOLTS:220VORIFICE:15CYCLES:60HzPIPESIZE:1/2’OPERATINGPRESSURE:MINI0KG/cm^2–MAX8KG/cm^22WY–C型涡街流量计防护等级：

5、IP54ADONIS+TAMAIDINSTRUMENT压力传感器YMC303P-1-A-3RANGE：0-6kPaOUT：4-20MASUPPLY：24VDCRED：SUP+IP65BLUE：OUT+/V-b)电气连接图由电气装置的图我们可以看到，所有的电器连接都在这里，主要是一些传感器信号，电动驱动信号，用于电动装置的驱动。见附件c）操作面板图：从操作面板上我们可以看到主要是由四个表，由P909构成，用于测量控制压力、流量、液位、温度的测量以及控制，PV代表反馈测量，外给定可以用于串级控制，OUT用于输出信号，以上

6、接口均使用4-20mA标准见附件第二、三章、实验系统的认知（包括力控软件，P909，实验装置）a）力控软件的安装首先使用光盘里的Setup.exe安装力控软件的主题部分，然后将IOServers文件夹拷到力控软件的安装目录下，安装IOServers驱动然后打开力控软件，寻找到力控软件的目录，点击开发模式，然后找到COM设置的部分，如图然后点开相应的目录，然后配置串口参数，即可进行通信测量和控制。保存后编译工程文件。然后我们就可以开始使用力控软件了。运行接界面。力控软件的功能相当之强大，可以监控各个窗口仪表的状态，并且

7、具有绘制历史曲线的功能。这个功能可以很方便我们使用，绘制飞升曲线,观察系统模型。a）液位控制系统的认识：液位控制系统有水箱、进水阀、分水阀、气泵、压力表、电动阀构成。系统原理框图如下a）系统模型的认识我们整个实验的目的就是在于控制液位，所以我们需要水箱液位的模型来帮助我们整定参数。而对于实际模型最好的建模方式就是实验建模，给予模型一个阶跃信号后，观察系统的反应，然后建立出模型的传递函数。同时，需要注意到系统不仅仅是液位有一个模型，电动阀的模型也会对系统产生影响。电动阀20%-90%有上述的飞升曲线我们可以看出电动阀的

8、模型也是一个一阶环节，曲线上出现的一个个阶梯状的主要是由于采样周期的影响，由于电动阀的反应速度相对于液位而言是比较快的，所以采样的效果还是很明显的。由于电动阀的时间常数远小于液位，实际参数调整的时候可以忽略调节阀的参数。液位飞升曲线首先建立增益系数K，由最初与最终的稳态结果可知，K=5.625然后是时间常数，当液位飞升曲线到达67.5%的时候，