化工自动化及仪表实验(修改)

实验一 单容下水箱液位调节阀控制实验1、实验目的1）掌握实验工艺过程；2）按组态流程图界面要求正确接线；3）选择合适的P、Ti和Td使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从突变10左右来实现）。2、实验工艺过程描述单容下水箱液位PID控制流程图如图1：图1 单容下水箱液位PID单回路控制表1 单容下水箱液位PID单回路控制测点清单序号位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量1FV-101电动调节阀阀位控制210VDCAO01002LT-103压力变送器下水箱液位420mADCAI2.5kPa水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由调节阀FV-101进入水箱V103，通过手阀QV116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，用调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。本实验为定值自动调节系统，FV-101为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。3、实验步骤1）在现场系统上，打开手阀QV102、QV105，调节下水箱闸板QV116开度（可以稍微大一些），其余阀门关闭。2）在控制系统上，将IO面板的下水箱液位输出连接到AI0，IO面板的电动调节阀控制端连到AO0。3）打开设备电源，启动右边水泵P102和调节阀。4）启动计算机组态软件，进入测试项目界面。启动调节器，设置各项参数，可将调节器的手动控制切换到自动控制。5）设置比例参数。观察计算机显示屏上的曲线，待被调参数基本稳定于给定值后，可以开始加干扰测试。6）待系统稳定后，对系统加干扰信号（一般可以通过改变给定值实现）。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。7）减小P重复步骤5，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。8）增大P重复步骤5，观察过渡过程曲线，并记录余差大小。9）选择合适的P，可以得到较满意的过渡过程曲线。改变设定值（如设定值由50变为60），同样可以得到一条过渡过程曲线。 注意：每做完一次实验后，必须待系统稳定后再做另一次实验。10）在比例调节实验的基础上，加入积分作用，即在界面上设置I参数不是特别大的数。固定比例P值（中等大小），改变积分时间常数值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值的超调量p。11）固定I于某一中间值，然后改变P的大小，观察加扰动后被调量输出的动态波形，聚次列表记录不同值Ti的超调量p。12）选择合适的P和Ti值，使系统对阶跃输入扰动的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从突变10左右来实现）。13）在PI调节器控制实验的基础上，再引入适量的微分作用，即在软件界面上设置D参数，然后加上与前面调节时幅值完全相等的扰动，记录系统被控制量响应的动态曲线。14）选择合适的P、Ti和Td使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从突变10左右来实现）。4、实验数据与处理1）记录趋势曲线；2）结果分析与讨论。实验二 单容下水箱液位变频器控制实验1、实验目的1）掌握实验工艺过程；2）按组态流程图界面要求正确接线；3）选择合适的P、Ti和Td使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从突变10左右来实现）。2、实验工艺过程描述单容液位变频器PID控制流程图如图2：图2单容液位变频器PID控制流程图表2 单容液位变频器PID单回路控制测点清单序号位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量1LT-103压力变送器下水箱液位420mADCAI2.5kPa2U-101变频器频率控制210VDCAO0100水介质由泵P101（变频器驱动）从水箱V104中加压获得压头，经由管路进入水箱V103，通过手阀QV116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，用调节手阀QV-116的开启程度来模拟负载的大小。本实验为定值自动调节系统，变频器U-101转速为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。3、实验步骤1）在现场系统上，打开手阀QV115、QV106，电磁阀XV101（直接加24V到DOCOM，GND到XV102控制端），调节下水箱闸板QV116开度（可以稍微大一些），其余阀门关闭。2）在控制系统上，将液位变送器LT-103输出连接到AI0，AO0输出连到变频器U-101控制端上。3）打开设备电源。包括变频器电源，设置变频器420mA的工作模式，变频器直接驱动水泵P101。 注：a.变频器面板控制：一般先P0010=30，P9701，把其他参数复位，然后设定P0010=0、P0700=1、P1000=1 b.变频器远程控制：一般先P0010=30，P9701，把其他参数复位，然后设定P0010=0、P0700=2、P1000=24）连接好控制系统和计算机之间的通讯电缆，启动控制系统。5）启动计算机，启动组态软件，进入测试项目界面。启动调节器，设置各项参数，将调节器的手动控制切换到自动控制。6）设置PID参数，可以使用各种经验法来整定参数。具体可参考实验一。4、实验数据与处理1）记录趋势曲线；2）结果分析与讨论。实验三 双容液位调节阀控制1、实验目的1）掌握实验工艺过程；2）按组态流程图界面要求正确接线；3）选择合适的P、Ti和Td使系统的输出响应为一条较满意的过渡过程曲线（阶跃输入可由给定值从突变10左右来实现）。2、实验工艺过程描述表3 液位和进口流量串级控制测点清单序号位号或代号设备名称用途原始信号类型工程量1FV-101电动调节阀阀位控制210VDCAO01002LT-103压力变送器下水箱液位420mADCAI2.5kPa水介质由泵P102从水箱V104中加压获得压头，经由调节阀FV-101进入水箱V102，通过手阀QV117、水箱V103、手阀QV116回流至水箱V104而形成水循环；其中，水箱V103的液位由LT-103测得，用调节手阀QV-116或QV117的开启程度来模拟负载的大小，QV118全开。本实验为定值自动调节系统，FV-101为操纵变量，LT-103为被控变量，采用PID调节来完成。3、实验步骤1）在现场系统上，将手阀QV102、QV107完全打开，并使QV-116，QV117闸板具有一定开度。QV116开口高度比QV117低一些。其余阀门关闭。2）由于中水箱具有两个分隔的容器，所以可以选择容器大小。这里把QV-118拉到很大的高度。所以容器的截面积就是整个容器，输出负载由QV117设定。3）将下水箱液位（LT-103）端子通过实验连接线连到控制器输入端AI0，IO面板的电动调节阀控制端连到AO0。4）打开设备电源，调节阀（FV-101）通电。5）在现场系统上，启动水泵P102，给水箱V102注水。水箱V