实验报告单容液位定值控制系统实验报告.doc

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1、实验报告单容液位定值控制系统实验报告过程控制综合实验报告 实验名称:单容液位定值控制系统 专业：电气工程 班级 : 姓名：学号: 实 验 方 案 一、实验名称：单容液位定值控制系统 二、实验目的 。理解单容液位定值控制系统的构造与组成。2.掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。3.研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响。4理解、I、PD 和ID 四种调节器分别对液位控制的作用。5。掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。三、实验原理 本实验系统构造图和方框图如图所示。被控量为中水箱的液位高度,实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器 LT检测到的中水箱液位信号

2、作为反应信号，在与给定量比拟后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度，以到达控制中水箱液位的目的。为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为 PI 或 PD 控制(本次实验我组采用的是I 控制)。图 1 中水箱单容液位定值控制系统 a)构造图 b)方框图 一、实验目的 。理解单容液位定值控制系统的构造与组成.掌握单容液位定值控制系统调节器参数的整定和投运方法。3.研究调节器相关参数的变化对系统静、动态性能的影响.4。理解、PI、P和 PID 四种调节器分别对液位控制的作用。掌握同一控制系统采用不同控制方案的实现过程。二、实验设备 实验控制水箱; 2。实验对象及控制屏、计

3、算机一台、SA-44 挂件一个、PC/PPI 通讯电缆一根； 3三相电输出8V10A、单相电输出220V/5A中单相 I、单相 I端口、三相磁力泵80V、压力变送器 LT2、电动调节阀中控制信号(4mA 输入,220V 输入、S7-20 中 AO 端口、I2 端口。三、实验原理 本实验系统构造图和方框图如图 1 所示。被控量为中水箱的液位高度，实验要求中水箱的液位稳定在给定值。将压力传感器 L2 检测到的中水箱液位信号作为反应信号，在与给定量比拟后的差值通过调节器控制电动调节阀的开度,以到达控制中水箱液位的目的.为了实现系统在阶跃给定和阶跃扰动作用下的无静差控制，系统的调节器应为 PI 或ID

4、 控制.图 中水箱单容液位定值控制系统 (构造图 b)方框图 四、实验内容与步骤 本实验选择中水箱作为被控对象。实验之前先将储水箱中贮足水量，然后将阀门-1、1-2、F-7、F111 全开,将中水箱出水阀门 F1开至适当开度，其余阀门均关闭。本次实验采用的是 S20_控制的方法。图 2 S70PLC 控制单容液位定值控制实验接线图 1。将 S- S72LC 控制挂件挂到屏上，并用 PC/P通讯电缆线将7-20_LC 连接到计算机串口,并按照下面的控制屏接线图连接实验系统。将“LT2 中水箱液位“钮子开关拨到&“ON”的位置。接通总电空气开关和钥匙开关,翻开 24V 开关电，给压力变送器上电，按

5、下启动按钮，合上单相、空气开关,给 S72PLC 及电动调节阀上电。3.翻开 Step 7-cro/W 32 软件,并翻开&“ S7- - 00PLC”程序进展下载，然后将 S-20LC 置于运行状态,然后运行 MCS 组态环境，翻开“ S7 20_C LC 控制系统”工程，然后进入 MC运行环境，在主菜单中点击“实验三、单容液位定值控制&t;，进入实验三的监控界面。4。在上位机监控界面中点击&“启动仪表”。将智能仪表设置为“手动”，并将设定值和输出值设置为一个适宜的值,此操作可通过调节仪表实现。合上三相电空气开关，磁力驱动泵上电打水,适当增加/减少智能仪表的输出量，使中水箱的液位平衡于设定值

6、。6。根据经历法或动态特性参数法整定调节器参数，选择 P控制规律，并按整定后的 PI 参数进展调节器参数设置。7待液位稳定于给定值后，将调节器切换到“自动”控制状态,待液位平衡后,通过以下几种方式加干扰：(1突增或突减仪表设定值的大小，使其有一个正或负阶跃增量的变化;(此法推荐，后面三种仅供参考 (2将电动调节阀的旁路阀1-3 或1-同电磁阀)开至适当开度； (3)将下水箱进水阀1-8 开至适当开度；改变负载 接上变频器电，并将变频器输出接至磁力泵,然后翻开阀门2-1、F24，用变频器支路以较小频率给中水箱打水。以上几种干扰均要求扰动量为控制量的 51，干扰过大可能造成水箱中水溢出或系统不稳定

7、。参加干扰后，水箱的液位便分开原平衡状态,经过一段调节时间后,水箱液位稳定至新的设定值采用后面三种干扰方法仍稳定在原设定值,记录此时的智能仪表的设定值、输出值和仪表参数,液位的响应过程曲线将如图 3 所示。线曲应响跃阶的位液箱水容单 3 图8。分别适量改变调节仪的 P 及 I 参数,重复步骤 7，用计算机记录不同参数时系统的阶跃响应曲线.9分别用、P、PID 三种控制规律重复步骤 48,用计算机记录不同控制规律下系统的阶跃响应曲线。四、 实验结果分析p 实验刚开场时,输入设定值SV为c,比例系数、积分时间I)均设为 10，液位波形开场有近似规律的阻尼震荡响应,直至最后波形稳定，得出相应曲线.(

8、如图 4、所示 图 单容液位控制的系数调节 图 5 单容液位控制的响应曲线 六、实验总结 学习了单容液位定值控制系统方法，待液位稳定于给定值后，将调节器切换到“自动”控制状态，待液位平衡后，突减仪表设定值为0,使其有一个负阶跃增量的变化，但由于忽略，未能将图像保存下来.由于设定值的原因，波位波形曲线趋向正确,但是阻尼震荡时间过长，得到最后结果曲线所需时间较长,说明取值并不是完美。后经过学长讲解,应将积分时间)设为 5，这样将大大提升实验效率。这更要求我们在做实验前可以通过分析p 法对实验结果进展理论分析p ,找到近似值,在实验时可以直接在理论值附近进展验证,将有效进步实验效率.第 4 页 共 4 页