小型过程控制实验系统操作和维护手册_图文

1、小型过程控制实验系统操作和维 护 手 册用户文件编号：CD-012011年2月13日目 录1安全注意事项.31.1防止触电.31.2防止损坏.31.3 其他注意事项. 42系统简介.42.1 对象系统. 42.2 电气控制系统. 52.3 台面布置. 62.4 基本参数. 82.5 信号连接及配电图. 82.6 可以实现的控制实验. 83仪表系统介绍.93.1压力和液位变送器.93.2涡轮流量计.103.3微型潜水泵和调速模块.114 实验. 124.1 水泵出口压力PID 控制实验. 134.1.1 题目描述. 134.1.2 上位组态样例. 144.1.3 操作过程和调试. 154.1.4

2、 范例结果及记录. 164.2 水泵出口流量PID 控制实验. 174.2.1 题目描述. 174.2.2 上位组态样例. 184.2.3 操作过程和调试. 194.2.4 范例结果及记录. 194.3 单容液位PID 控制实验. 204.3.1题目描述.204.3.2 上位组态示例. 214.3.3 操作过程和调试. 224.3.4 范例结果及记录. 234.4 水平双容液位PID 控制实验. 234.4.1题目描述.234.4.2 上位组态示例. 254.4.3 操作过程和调试. 264.5 水平三容液位PID 控制实验. 264.5.1题目描述.264.5.2 上位组态样例. 284.5

3、.3 操作过程和调试. 284.6 垂直两容液位PID 控制实验. 294.6.1 题目描述. 294.6.2 上位组态示例. 304.6.3 操作过程和调试. 314.7 流量-液位串级控制实验. 314.7.1 题目描述. 314.7.2 上位组态示例. 334.7.3 操作过程和调试. 344.7.4 范例结果及记录. 354.8 流量-液位前馈反馈实验. 364.8.1 题目描述. 364.8.2 上位组态示例. 374.8.3 操作过程和调试. 384.8.4 范例结果及记录. 394.9 双流量比值控制实验. 394.9.1 题目描述. 394.9.2 上位组态示例. 404.9.

4、3 操作过程和调试. 414.9.4 范例结果及记录. 424.10 单容液位位式控制实验. 434.10.1题目描述.434.10.2 上位组态示例. 444.10.3 操作过程和调试. 451安全注意事项安全注意事项：在安装、操作、维护或检查本系统之前一定仔细阅读以下安全注意事项。在熟悉设备的知识、安全信息及全部有关注童事项以后使用。在本使用说明书中，将安全注意事项等级分为“危险”和“注意”。！危险：不正确的操作造成的危险情况，将导致死亡或重伤的发生。！注意：不正确的操作造成的危险情况，将导致一般或轻微的伤害或造成物体的硬件损坏。注意：根据情况的不同，“注意”等级的事项也可能造成严重后果。

5、请遵循两个等级的注意事项，因为它们对于个人安全都是重要的。！危险：当通电或正在运行时，请不要进行任何维护、维修操作，不要打开接线箱盖子，否则会发生触电的危险。请不要用湿手操作开关，以防止触电。在开始布线或维修之前，请断开电源，以防止触电。！注意由于系统用24V 供电，操作时要正确使用电压。系统应远离可燃物体。系统发生故障时，请断开电源。否则可能因电流过大导致火灾。各个端子上加的电压只能是使用电气控制原理图上所规定的电压，以防止爆裂、损坏等。始终应保证正负极性的正确，以防止爆裂、损坏等。1.3 其他注意事项！注意当搬运产品时，请使用正确的升降工具以防止损伤，不要过分颠簸，绝对禁止倾斜，甚至倾倒。

6、周围环境温度周围环境湿度.环境 储存温度环境振动5-+50 (不结冰 90RH以下(不凝露 -20+50 室内(无腐蚀性气体，可燃性气体，油雾和尘埃等等59ms以下(JIS C 0040标准2系统简介2.1 对象系统小型多参数过程控制系统控制流程图如下所示：小型过程控制实验系统工艺流程图储水箱 提供了两路动力支流，既可以满足两个同学同时进行压力，流量和液位实验，还可以一路用于提供水流，一路用于提供干扰。JV13和JV23提供泄漏干扰。2.2 电气控制系统在系统的侧边各设置一个盒子，一边用于安排电气原件，一边用于安排工业端子排，提供I/O控制连接信号，示意图如下图所示： 控制系统并不安装在这里。

7、通过开放式I/O端子排连接到计算机上，或者桌面上，或者孔屏上。所有调速器和涡轮流量计变送器封装到左侧盒子里。系统整体组态管路及工艺流程如下图所示： 2.3 台面布置小型过程控制系统可以放到台面上，从而节省实验室布局空间，其空间布置如图所示。 主体结构包括：储水箱主体。提供了整个系统的支撑。 1、三容水箱左边水箱有一个入水口，四个出水口。右边上出水用于溢流，如果水过多则从中水箱溢流。右边中出水口用于和中水箱形成垂直多容系统。右边下出水口用于和中水箱形成水平两容，以及水平三容。底部出水口用于水回到储水箱。底部还有一个开口用于提供液位测量。中间水箱有五个入水口，两个出入水口，两个出水口。前面的入水口

8、是两个水路的入水。左右最上面的入水口用于左右两个水箱溢流。左边中出水用于和左边水箱形成垂直多容系统。左边下出水口用于和左水箱形成水平两容，以及水平三容。右边下出水口用于和右水箱形成水平两容，以及水平三容。底部出水口用于水回到储水箱。底部还有一个开口用于提供液位测量。中间有根管道，如果水过多则从此管道溢流。右边水箱有一个入水口，四个出水口。左边上出水用于溢流，如果水过多则从中水箱溢流。左边下出水口用于和中水箱形成水平两容，以及水平三容。底部出水口用于水回到储水箱。底部还有一个开口用于提供液位测量。2、台面（管路、功能阀及测控点） 管路管路在储水箱台面上布局，使用PVC 管道。与实验流程有关的管路

9、有3条： 注水通道1：内部连接管路。由泵的出水口起，至各实验容器的入水口止。 上设：流量测点1个（LWGY-10 涡轮流量计，输出420mA 电流信号） 压力测点1个（两线制压力变送器，输出420mA 电流信号）。 注水阀2个（注水阀11、注水阀12）。注水通道2：内部连接管路。由泵的出水口起，至各实验容器的另一入水口止。上设：流量测点1个（LWGY-10 涡轮流量计，输出420mA 电流信号）。 压力测点1个（两线制压力变送器，输出420mA 电流信号）。 注水阀2个（注水阀21、注水阀22）。 连接通道：内部连接管路。上设： 连通阀3个（连通阀34、连通阀35、连通阀36）。 各个容器的放

10、水阀3个。放水阀31、放水阀32、放水阀33。 测控点：压力测点2个，用于测量泵出口的压力（0100Kpa ；420mA ）。 流量测点2个，用于测量注水流量（00.6m3/h）。液位测点3个，用于测量各实验水柱的水位（04 Kpa；420mA ）。 3、循环泵潜水直流离心泵2台, 水系统的循环动力、通过调速器控制。作为控制系统的执行器。4、蓄水槽循环水系统的中间缓冲容器，约10升。过程控制系统不但提供了自动化行业通用的检测仪表、执行仪表、控制仪表，而且提供了独特的三容水箱系统，为算法研究的三容系统提供了理想的试验平台。超小型化的实验系统具有体积小，重量轻的特点，大大的减少了设备占用的空间，可

11、以随意挪动位置，为实验室提供了最大的便利。采用透明化的设计理念，使得系统的外观精美、结构清晰。扩展性强，配电系统提供标准的4-20mA 信号，可以和多种控制系统相连。2.4 基本参数尺寸：571mm(长度*400mm（宽度）*580mm（高度） 重量：10公斤左右（无水时） 20公斤左右（装满水） 供电：24V 1A，12V 2A2.5 信号连接及配电图详见电气控制原理图。2.6 可以实现的控制实验调速器水泵控制特性测量 单容系统特性测量实验 双容系统特性测量实验 管道压力控制实验 流量控制实验 单容液位控制实验 流量比值控制实验 流量液位前馈反馈控制实验 流量液位串级控制实验 水平双容液位控

12、制实验 水平三容液位控制实验水平双容液位串级控制 垂直双容特性测量实验 垂直双容液位控制实验3仪表系统介绍型号：ALT-P-E-G-1-2-3-M量程：0100KPa （管道压力）、04KPa （水箱液位） 输出信号：420mA 供电电源： 24VDC图 3.1 压力传感器技术参数： 参数 过载压力精度（包括线型、重复值、迟滞） 零点温度漂移 满量程温度漂移 抗电磁/射频干扰 抗冲击/振动 工作温度 工作介质 外壳材料 螺纹连接口数值 150 ±0.5 <0.0005F.S/ <0.0005F.S/30V/m，10kHz至500MHz 100g，10ms/10g，1020

13、0Hz -2085原理/接线方法 被测液体流经传感器时，传感器内叶轮借助于液体的动能而旋转。此时，叶轮叶片使检出装置中的磁路磁阻发生周期性的变化，因而在检出线圈两端就感应出频率与流量成正比的电脉冲信号，经放大器放大后远传输出。在测量范围内，传感器的流量脉冲频率与体积流量成正比，这个比值为仪表系数，用K 表示。式中：f流量信号频率（Hz ）Q-体积流量（m /h或L/h）K =3600× N脉冲数V体积总量（m 或L ）331、基本参数： 图3.2 压力变送器接线原理图3.3 涡轮流量计f N或K = Q V2、介质温度：-20-+120ºC 3、环境温度：-20-+50&#

14、186;C4、供电电源：电压：24V ±10%,电流：<10Ma5、输出经过变送器，为两线制4-20毫安。接线原理同压力变送器。 图3.5 微型潜水泵名称：微型屏蔽式离心泵 型号：PX1A/DC24V 扬程：5米 流量：10L/M 额定电流：1A 输入信号：0-24VDC 尺寸：80*45*50（毫米）特点：采用全塑料外形结构，直流无刷电机驱动，独特的屏蔽套设计，保证了泵的轴端永无渗漏。 调速模块采用PWM 控制，输入控制电压2-10V，输入电压DC24V，输出0.7-24V。最大电流5A。控制水泵时，上升到4V 左右开始出水，9V左右达到最大值。下降到3V 左右仍然工作。由于

15、制造的差异，可能参数有所不同。在水盖过水泵的情况下，测试过连续运行24小时，温升在容许的范围内。4 实验以下为基本实验，用户可以自己组合更多的实验，设计很多的算法，例如模糊控制，神经网络控制，等等。如果是单用户操作，则总体组态界面如图所示。 如果是多用户操作，则界面如图所示。备注：如果要支持两人同时实验，另外一个学生需要通过网络连接，连接之后，需要选择不同的支路。例如如果支路1已经有人占用，另外一个人不能进入。如果有一个人占用了公共部分，则另外一个人也不能使用。4.1 水泵出口压力PID 控制实验 4.1.1 题目描述压力控制流程图如图4.1.1所示。 图4.1.1 压力PID 单回路控制测点

16、清单如表2.8.1所示。表4.1.1压力PID 单回路控制测点清单序号 1 2位号或代号 PT101或PT102 U101或U102设备名称 压力变送器 调速器用途 给水压力 控制水泵原始信号类型 420mADC 210VAI AO工程量 150kPa 0100第一支路：水介质由泵P101从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV11进入水箱V1，通过手阀JV31回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水压力由PT101测得，用手阀JV11的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，PT101为被控变量，采用PID 调节来完成。第二支路：水介质由泵P102从储水

17、箱V4中加压获得压头，经由手阀JV22进入水箱V3，通过手阀JV33回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水压力由PT102测得，用手阀JV22的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，PT102为被控变量，采用PID 调节来完成。注意，如果采用给定值干扰，则JV13，JV23请关闭。如果施加泄漏干扰，则一般统一开度从0到10度。4.1.2 上位组态样例1）测试要求的组态流程图界面（要求复显），如图4.1.2所示（可参考例程）。 图4.1.2 组态流程图界面2）动态点、交互控制点清单如表4.1.2所示。表4.1.2 动态点、交互控制点清单名称U101或U1

18、02 PT101或PT102 SP P I D 手/自动 M/MV调速器 压力变送器 调节器设定值 调节器比例系数 调节器积分系数 调节器微分系数 PID 调节器状态 PID 调节器手动输出值数据类型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O整型 I/O实型功能描述 显示调节器输出值MV 显示给水压力值（调节器PV） 调节器自动状态下可改写，同时让手动输出值跟踪这个数值可改写 可改写 可改写点击，调节器状态切换 调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值4.1.3 操作过程和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编

19、写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。 2、第一支路实验步骤：将手阀JV11打开30度左右，JV31完全打开，JV13关闭。水箱V1只是作为水介质流通回路的一个部分。第二支路实验步骤：将手阀JV21打开30度左右，JV33完全打开，JV23关闭。水箱V3只是作为水介质流通回路的一个部分。4、将管道压力变送器（第一支路PT101，第二支路PT102）子通过实验连接线连到控制器输入端AI0，调速器（第一支路U101，第二支路U102）端连到AO0。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，则必须按照已经接线的通道来编程。5、连接好控制系

20、统和监控计算机之间的通讯电缆，接通设备电源。 6、启动组态软件，进入测试项目界面。7、设置PID 控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数，这里不限制使用的方法。4.1.4 范例结果及记录参考曲线如图4.1.3所示。操作值快速下降，控制量快速跟踪到给定值。由于使用调 速器，所以控制更加快速。图2.8.3 调速器调节压力的控制曲线4.2 水泵出口流量PID 控制实验 4.2.1 题目描述流量调速器控制流程图如图4.2.1所示。 图4.2.1 流量PID 单回路控制测点清单如表4.2.1所示。表4.2.1流量PID 单回路控制测点清单序号 1 2位号或代号 FT101 或FT102 U101或U1

21、02设备名称流量计 调速器用途 给水流量 电压控制原始信号类型 420mADC 210VAI AO工程量 01.2m/h 01003第一支路：水介质由泵P101从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV11进入水箱V1，通过手阀JV31回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水流量由FT101测得，用手阀JV11的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，FT101为被控变量，采用PID 调节来完成。第二支路：水介质由泵P102从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV22进入水箱V3，通过手阀JV33回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水流量由FT102测得，用

22、手阀JV22的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节FT102为被控变量，采用PID 调节来完成。 系统，调速器U101转速为操纵变量，注意，如果采用给定值干扰，则JV13，JV23请关闭。如果施加泄漏干扰，则一般统一开度从0到10度。4.2.2 上位组态样例1）测试要求的组态流程图界面（要求复显），如图4.2.2所示。 图4.2.2 组态流程图界面2）动态点、交互控制点清单如表4.2.2所示。表4.2.2 动态点、交互控制点清单（取决于不同的控制器）名 称U101 FT101 SP P I D 手/自动 M/MV调速器 流量计 调节器设定值 调节器比例系数 调节器积分系数 调节器微分系

23、数 PID 调节器状态 PID 调节器手动输出值数据类型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O整型 I/O实型功能描述 显示调节器输出值MV 显示流量值（调节器PV） 调节器自动状态下可改写，同时可让手动输出值跟踪这个数值可改写 可改写 可改写点击，调节器状态切换 调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值3）其他要求：4.2.3 操作过程和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。2、第一支路实验步骤：将手阀JV11全部打开，JV31完全打开，JV1

24、3关闭。水箱V1只是作为水介质流通回路的一个部分。第二支路实验步骤：将手阀JV21全部打开，JV33完全打开，JV23关闭。水箱V3只是作为水介质流通回路的一个部分。4、将管道流量变送器（第一支路PT101，第二支路PT102）子通过实验连接线连到控制器输入端AI0，调速器（第一支路U101，第二支路U102）端连到AO0。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，则必须按照已经接线的通道来编程。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，接通设备电源。 6、启动组态软件，进入测试项目界面。7、设置PID 控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数，这里不

25、限制使用的方法。4.2.4 范例结果及记录参考的控制曲线如图4.2.3所示。 图4.2.3 调速器流量控制曲线曲线中PI 参数设定如下P=40，I=100。单容液位PID 单回路控制工艺流程图如图4.3.1所示。 图4.3.1 单容水箱液位PID 单回路控制流程图单容水箱液位PID 单回路控制测点清单如表4.3.1所示。表4.3.1单容水箱液位PID 单回路控制测点清单序号1位号或代号 LT101或LT103设备名称 压力变送器 调速器用途 水箱液位 电压控制原始信号类型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 01002 U101或U102第一支路：水介质由泵P101从储水箱

26、V4中加压获得压头，经由手阀JV11进入水箱V1，通过手阀JV31回流至水箱V4而形成水循环；其中，液位由LT101测得，用手阀JV31的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，LT101为被控变量，采用PID 调节来完成。第二支路：水介质由泵P102从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV22进入水箱V3，通过手阀JV33回流至水箱V4而形成水循环；其中，液位由LT102测得，用手阀JV33的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，LT102为被控变量，采用PID 调节来完成。注意，如果采用给定值干扰，则JV13

27、，JV23请关闭。如果施加泄漏干扰，则一般统一开度从0到10度。4.3.2 上位组态示例1）测试要求的组态流程图界面（要求复显），如图4.3.2所示。 图4.3.2 组态流程图界面2）动态点、交互控制点清单如表4.3.2所示。表4.3.2 动态点、交互控制点清单名 称U101 LT103 SP P I D 手/自动 M/MV调速器 液位变送器 调节器设定值 调节器比例系数 调节器积分系数 调节器微分系数 PID 调节器状态 PID 调节器手动输出值数据类型I/O实型I/O实型I/O实型I/O实型I/O实型I/O实型I/O整型I/O实型功能描述 显示调节器输出值MV显示水箱液位值（调节器测量值P

28、V）调节器自动状态下可改写，同时让手动输出值跟踪这个数值可改写 可改写 可改写点击，调节器状态切换 调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值4.3.3 操作过程和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。2、第一支路实验步骤：将手阀JV11全开，JV31打开30度左右，JV13关闭。第二支路实验步骤：将手阀JV21全部打开，JV33打开30度左右，JV23关闭。4、将容器液位变送器（第一支路LT101，第二支路LT103）子通过实验连接线连到控制器输入端AI0，调速器（第一支路U101，第二

29、支路U102）端连到AO0。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，则必须按照已经接线的通道来编程。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，接通设备电源。 6、启动组态软件，进入测试项目界面。7、设置PID 控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数，这里不限制使用的方法。4.3.4 范例结果及记录出水阀门开度30度。比例控制器控制曲线如图4.3.3所示，多个P 值的控制曲线绘制在同一个图上： 图4.3.3 比例控制器控制曲线从图可见P=16时，有振荡趋势，P=24比较好。余差大约是8%。PI 控制器控制曲线如图4.3.4所示。选择P=24，然后把I

30、 从1800逐步减少。 图4.3.4 PI控制器控制曲线如图4.3.4所示，在这里I 的大小对控制速度影响已经不大。从I=5时出现振荡，并且难以稳定了。I 的选择很大，8-100都具有比较好的控制特性，这里从临界条件，选择I=8到20之间。水平双容液位PID 单回路控制工艺流程图如图4.4.1所示。图4.4.1 水平双容液位PID 单回路控制流程图水平双容液位PID 单回路控制测点清单如表4.3.1所示。表4.4.1水平双容液位PID 单回路控制测点清单序号位号或代号设备名称 压力变送器 调速器用途 水箱液位 电压控制原始信号类型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 010

31、01 LT102 2 U101或U102第一支路：水介质由泵P101从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV11进入水箱V1，通过手阀JV32到水箱V2，最后经过JV32回流至水箱V4而形成用手阀JV32的开启程度来模拟负载的大小。水循环；其中，液位由LT102测得，本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，LT102为被控变量，采用PID 调节来完成。第二支路：水介质由泵P102从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV22进入水箱V3，通过手阀JV33到V2，最后通过手阀JV32回流至水箱V4而形成水循环；其中，液位由LT102测得，用手阀JV32的开启程度来模拟负载的大小。本例

32、为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，LT102为被控变量，采用PID 调节来完成。注意，如果采用给定值干扰，则JV13，JV23请关闭。如果施加泄漏干扰，则一般统一开度从0到10度。 4.4.2 上位组态示例1）测试要求的组态流程图界面（要求复显），如图4.3.2所示。 图4.3.2 组态流程图界面2）动态点、交互控制点清单如表4.3.2所示。表4.3.2 动态点、交互控制点清单名 称U101 LT102 SP P I D数据类型功能描述 显示调节器输出值MV显示水箱液位值（调节器测量值PV ）调节器自动状态下可改写，同时让手动输出值跟踪这个数值可改写 可改写 可改写点击，调节器

33、状态切换 调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值调速器实型液位变送器实型调节器设定值实型调节器比例系数实型调节器积分系数实型调节器微分系数实型手/自动调节器状态整型调节器手动输出值I/O实型4.4.3 操作过程和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。主第一支路实验步骤：将手阀JV11 全开，JV34和JV32打开30度左右，2、其他关闭。主第二支路实验步骤：将手阀JV21全部打开，JV35和JV32打开30度左右，其他阀门关闭。4、将容器液位变送器LT102通过实验连接线连到控制器输入

34、端AI0，调速器（第一支路U101，第二支路U102）端连到AO0。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，则必须按照已经接线的通道来编程。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，接通设备电源。 6、启动组态软件，进入测试项目界面。7、设置PID 控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数，这里不限制使用的方法。水平三容液位PID 单回路控制工艺流程图如图4.5.1所示。图4.5.1 水平三容液位PID 单回路控制流程图水平三容液位PID 单回路控制测点清单如表4.5.1所示。表4.5.1水平双容液位PID 单回路控制测点清单序号位号或代号设备名称

35、压力变送器 调速器用途 水箱液位 电压控制原始信号类型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 01001 LT103 2 U101或U102第一支路：水介质由泵P101从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV11进入水箱V1，通过手阀JV34到V2，经过JV35到V3，最后经过JV33回流至水箱V4而形成水循环；其中，液位由LT103测得，用手阀JV33的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，LT103为被控变量，采用PID 调节来完成。第二支路：水介质由泵P102从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV22进入水箱V3，通过手阀JV

36、35到V2，经过JV33到V3，最后经过JV31回流至水箱V4而形成水循环；其中，液位由LT101测得，用手阀JV31的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U102转速为操纵变量，LT101为被控变量，采用PID 调节来完成。注意，如果采用给定值干扰，则JV13，JV23请关闭。如果施加泄漏干扰，则一般统一开度从0到10度。 4.5.2 上位组态样例1）测试要求的组态流程图界面（要求复显），如图4.3.2所示。 图4.3.2 组态流程图界面2）动态点、交互控制点清单如表4.3.2所示。表4.3.2 动态点、交互控制点清单名 称U101 LT103 SP P I D数据类型功

37、能描述 显示调节器输出值MV显示水箱液位值（调节器测量值PV ）调节器自动状态下可改写，同时让手动输出值跟踪这个数值可改写 可改写 可改写点击，调节器状态切换 调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值调速器实型液位变送器实型调节器设定值实型调节器比例系数实型调节器积分系数实型调节器微分系数实型手/自动调节器状态整型调节器手动输出值I/O实型4.5.3 操作过程和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细介绍。2、主第一支路，将手阀JV11全开，JV34, JV35，JV33打开30度左右，其他关闭

38、。主第二支路，将手阀JV21全开，JV34, JV35，JV31打开30度左右，其他关闭。4、将容器液位变送器（主第一支路LT103，主第二支路LT101）通过实验连接线连到控制器输入端AI0，调速器（主第一支路U101，主第二支路U102）端连到AO0。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，则必须按照已经接线的通道来编程。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，接通设备电源。 6、启动组态软件，进入测试项目界面。7、设置PID 控制器参数，可以使用各种经验法来整定参数，这里不限制使用的方法。4.6 垂直两容液位PID 控制实验 4.6.1 题目

39、描述双容液位单回路控制流程图如图4.6.1所示。 图4.6.1 竖直双容液位调节阀PID 单回路控制竖直双容液位PID 单回路控制测点清单如表4.3.1所示。表4.4.1竖直双容液位PID 单回路控制测点清单序号位号或代号设备名称 压力变送器 调速器用途 水箱液位 电压控制原始信号类型 420mADC 210VDCAI AO工程量 5kPa 01001 LT102 2 U101或U102第一支路：水介质由泵P101从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV11进入水箱V1，通过手阀JV36到水箱V2，最后经过JV32回流至水箱V4而形成水循环；其中，液位由LT102测得，用手阀JV32的开启程度

40、来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，LT102为被控变量，采用PID 调节来完成。第二支路：水介质由泵P102从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV22进入水箱V3，通过手阀JV37到V2，最后通过手阀JV32回流至水箱V4而形成水循环；其中，液位由LT102测得，用手阀JV32的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，LT102为被控变量，采用PID 调节来完成。4.6.2 上位组态示例1）测试要求的组态流程图界面（要求复显），如图4.6.2所示。 图4.6.2 组态流程图界面2）动态点、交互控制点清单如表4.6.

41、2所示。表4.6.2 动态点、交互控制点清单名 称U101 LT102 SP数据类型功能描述 显示调节器输出值MV显示水箱液位值（调节器测量值PV ）调节器自动状态下可改写，同时让手调节阀实型液位变送器实型调节器设定值实型动输出值跟踪这个数值P I D调节器比例系数实型调节器积分系数实型调节器微分系数实型可改写 可改写 可改写点击，调节器状态切换 调节器手动状态下，点击则弹出输入对话框（改变调节器输出值），自动状态跟随调节器输出值手/自动调节器状态整型调节器手动输出值I/O实型4.6.3 操作过程和调试1、编写控制器算法程序，下装调试；编写测试组态工程，连接控制器，进行联合调试。这些步骤不详细

42、介绍。2、主第一支路实验步骤：将手阀JV11全开，JV36和JV32打开30度左右，其他关闭。主第二支路实验步骤：将手阀JV21全开，JV37和JV32打开30度左右，其他关闭。4、将容器液位变送器LT102通过实验连接线连到控制器输入端AI0，调速器U101端连到AO0。注意：具体哪个通道连接指定的传感器和执行器依赖于控制器编程。对于全连好线的系统，则必须按照已经接线的通道来编程。5、连接好控制系统和监控计算机之间的通讯电缆，接通设备电源。 6、启动组态软件，进入测试项目界面。7、开启系统，让V1或V3的水面超过JV36。注意实验过程中不要让V2的水面不要超过JV36。8、设置PID 控制器

43、参数，可以使用各种经验法来整定参数，这里不限制使用的方法。4.7 流量-液位串级控制实验 4.7.1 题目描述液位和进口流量串级控制流程图如图4.7.1所示。 图4.7.1 液位和进口流量串级控制流程图液位和进口流量串级控制测点清单如表4.7.1所示。表4.7.1 液位和进口流量串级控制测点清单序号 1 2 3位号或代号 FT101或FT102 LT101或LT102 U101或U102设备名称 流量计 液位变送器 调速器用途测量管路1流量 测量液位 控制流量原始信号类型 420mADC 420mADC 210VDCAI AI AO工程量 0-1.2m /h 0-5kPa 01003第一支路：

44、水介质由泵P101从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV11进入水箱V1，通过手阀JV31回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水流量由FT101测得，液位由LT101获得。用手阀JV31的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速器U101转速为操纵变量，FT101为副回路被测量，LT101为被控变量，采用PID 串级调节来完成。第二支路：水介质由泵P102从储水箱V4中加压获得压头，经由手阀JV22进入水箱V3，通过手阀JV33回流至水箱V4而形成水循环；其中，给水流量由FT102测得，液位由LT103获得。用手阀JV33的开启程度来模拟负载的大小。本例为定值自动调节系统，调速

45、器U101转速为操纵变量，FT102为副回路被测量，LT101为被控变量，采用PID 串级调节来完成。注意，如果采用给定值干扰，则JV13，JV23请关闭。如果施加泄漏干扰，则一般统一开度从0到10度。为了比较一般单容液位控制和串级控制的差别，可以使用同样的泄漏回流副回路干扰，两次实验，然后比较超调。然后再次利用出水阀门提供主回路干扰，比较超调。4.7.2 上位组态示例 图4.7.2 组态流程图界面2）动态点、交互控制点清单如表4.7.2所示。表4.7.2 动态点、交互控制点清单名 称U101或U102 FT101或FT102 LT101或LT103 SP P I 手/自动调速器 涡轮流量计 液位变送器 主调节器设定值 副调节器设定值 主调节器比例系数 副调节器比例系数 主调节器积分系数 主调节器状态 副调节器状态 主回路输出数据类型I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O实型 I/O整型 I/O整型 I/O实型功能描述显示副调节器输出值，手动状态下点击,弹出输