过程控制系统新实验指导书

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1、《过程控制系统》实验指导书过程控制系统组编华北电力大学二零零六年五月40前言1．实验总体目标通过实验，巩固掌握课程的讲授内容，使学生对过程控制系统的基本理论及分析方法有一个感性认识和更好地理解，使学生在分析问题与解决问题的能力及实践技能方面有所提高。2．适用专业测控专业本科生3．先修课程过程控制系统4．实验课时分配实验项目学时实验一上水箱动态特性测试实验2实验二上水箱水位控制系统实验2实验三上下水箱液位串级控制2⒌实验环境PCS-B过程控制系统⒍实验总体要求1、掌握对象动态特性测量方法；2、掌握单回路控制系统原理和参数整定方法；3、掌握串级控制系统原理和参数整定方

2、法。⒎本实验的重点、难点及教学方法建议实验通过对控制系统的基本理论和方法有一个感性认识和更好地理解。实验的重点及难点是：对象动态特性测量基本方法；单回路控制系统投运和参数整定方法；串级控制系统投运和参数整定方法。40目录实验一单容水箱特性实验…………………………………………3实验二单容水箱液位控制实验……………………………………6实验三双容水箱串级控制实验……………………………………11附录一硬件介绍……………………………………………………16附录二软件使用说明………………………………………………3440实验一上水箱动态特性测试实验一、实验目的1、被控对象动态特性

3、测试；2、学习和了解DCS系统的原理及它在过程控制中的应用。二、实验类型综合型三、实验装置1、DCS过程控制实验装置（其中使用：电动调节阀、上水箱及液位变送器、储水箱、增压泵等），液位变送器的量程一般在出厂前已调试好。2、DCS控制机柜3、安装有组态及监控软件的计算机上水箱动态特性测试实验系统见图1-1增压泵DCSHT上水箱下水箱电动调节阀1V11V10V4V5储水箱图1－1上水箱单容特性测试实验流程图40四、实验步骤1、将过程控制综合实验装置的手动阀门1V1、V4打开，1V2、1V3、1V7关闭。2、确认实验装置和控制机柜电源正常。3、点击主界面上方的“单容水箱

4、特性”按钮进入单容水箱特性实验界面。图1-2实验系统主界面4、点击“开始实验”按钮，确认增压泵启动正常，调节阀开度为5%。5、设置阀门开度值（点击设置按钮，在弹出的对话框中输入阀门开度，以0－100百分数表示），使上水箱水位稳定后。在改变阀门开度（阶跃信号不要太大，估计上水箱水不要溢出），观察计算机上的实时曲线和历史曲线，直至达到新的平衡为止。（调节阀开度超过30%会导致水位高出溢流管而使实验失败，所以阀门开度应在30%以内）。40图1-3单容水箱特性实验控制界面6、将阀门开度设置回原来的值，记录一条液位下降的曲线。7、点击“结束实验”按钮结束本次实验。8、曲线的

5、分析处理，对实验的记录曲线分别进行分析和处理，处理结果记录于表中。阶跃响应曲线数据处理记录表参数值测量情况低液位高液位K1T1τ1K2T2τ2正向输入反向输入平均值按常规内容编写实验报告，并根据K、T、τ平均值写出广义的传递函数。40实验二上水箱水位控制系统实验一、实验目的1、了解简单过程控制系统的构成。2、掌握简单过程控制的原理。3、掌握简单控制系统的PID参数调整及参数对被控对象的影响。二、实验类型综合型三、实验装置1、PCS过程控制实验装置（其中使用：电动调节阀、增压泵、上水箱及液位变送器等），液位变送器的量程与零点一般在出厂之前已调试好。2、DCS控制机柜

6、一套。3、计算机一台。上水箱水位控制系统图见图2-1增压泵DCSHT上水箱下水箱电动调节阀1V1V4V5储水箱图2－1上水箱水位控制实验装置四、实验原理本实验采用DCS进行单容水箱液位控制,将水箱液位控制在设定高度。上水箱液位信号通过DCS的I/O模块输出给控制器PM860,控制器根据偏差进行PID运算控制，其输出信号再通过DCS的I/O模块输出给电动调节阀，然后由电动调节阀控制水流量，从而达到控制液位的目的。其液位控制的方块原理图如图2－2。40扰动_e设定值+DCS调节阀y上水箱液位变送器图2－2控制原理图五、实验步骤1、将手动阀门1V1、V4、V5打开，1V

7、2、1V3、1V7关闭。2、先打开实验对象的系统电源，然后DCS控制单元电源。3、打开计算机上的DCS过程控制实验系统运行环境，点击主画面上的“单容水箱液位控制”按钮，进入单容水箱液位控制画面。图2－3实验界面－主系统图40图2－4单容水箱液位控制实验界面4、点击“开始实验”，确认手动阀门正常。手动设置调节阀使水位保持在一个较稳定的值。5、设定PID参数，投入自动控制。确认自动控制按钮变红。点击“水位设定”出现图2-5：6、设定水位值，使系统输入一个幅值适度（100以内）的扰动信号，观察PID输出与上水箱液位的实时曲线。40图2-5水位设定界面7、点击“设置参数”

8、按钮，出现