雙容水箱特性的測(cè)試-過(guò)程控制系統(tǒng)與儀器實(shí)驗(yàn)報(bào)告

ID:221330 · 發(fā)表于 2018-8-8 18:57

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?br /> 1．掌握雙容水箱特性的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)測(cè)試方法；
2．根據(jù)由實(shí)驗(yàn)測(cè)得雙容液位的階躍響應(yīng)曲線(xiàn)，確定其特征參數(shù)K、T1、T2及傳遞函數(shù)；
3．掌握同一控制系統(tǒng)采用不同控制方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。
二、主要儀器設(shè)備
1.高級(jí)過(guò)程控制系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置。
2.計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件。

三、實(shí)驗(yàn)操作方法和步驟

本實(shí)驗(yàn)選擇中水箱和下水箱串聯(lián)作為被測(cè)對(duì)象（也可選擇上水箱和中水箱）。實(shí)驗(yàn)之前先將儲(chǔ)水箱中貯足水量，然后將閥門(mén)F1-1、F1-7全開(kāi)，將中水箱出水閥門(mén)F1-10、下水箱出水閥門(mén)F1-11開(kāi)至適當(dāng)開(kāi)度（中水箱出水閥開(kāi)到70%左右，下水箱出水閥開(kāi)到50%左右，即F1-10開(kāi)度稍大于F1-11的開(kāi)度），其余閥門(mén)均關(guān)閉。

具體實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟按五種方案分別敘述，這五種方案的實(shí)驗(yàn)與用戶(hù)所購(gòu)的硬件設(shè)備有關(guān)，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要選做或全做。

（一）、智能儀表控制

1．將SA-12掛件掛到屏上，并將掛件的通訊線(xiàn)插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上，將控制屏右側(cè)RS485通訊線(xiàn)通過(guò)RS485/232轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)串口1，并按照本章第一節(jié)控制屏接線(xiàn)圖2-3連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

智能儀表1常用參數(shù)設(shè)置如下，其他參數(shù)按照默認(rèn)設(shè)置：

HIAL=9999，LoAL=-1999,dHAL=9999, dLAL =9999, dF=0, CtrL=1,Sn=33, dIP =1, dIL =0, dIH =50, oP1=4, oPL=0, oPH=100,CF=0,Addr=1,bAud=9600。

2．接通總電源空氣開(kāi)關(guān)和鑰匙開(kāi)關(guān)，打開(kāi)24V開(kāi)關(guān)電源，給壓力變送器上電，按下啟動(dòng)按鈕，合上單相空氣開(kāi)關(guān)，給智能儀表及電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上電。

3．打開(kāi)上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境，打開(kāi)“智能儀表控制系統(tǒng)”工程，然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)二、雙容自衡水箱對(duì)象特性測(cè)試”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二的監(jiān)控界面。

4．在上位機(jī)監(jiān)控界面中將智能儀表設(shè)置為“手動(dòng)”輸出，并將輸出值設(shè)置為一個(gè)合適的值（一般為最大值的40～70%，不宜過(guò)大，以免水箱中水溢出），此操作需通過(guò)調(diào)節(jié)儀表實(shí)現(xiàn)。

5．合上三相電源空氣開(kāi)關(guān)，磁力驅(qū)動(dòng)泵上電打水，適當(dāng)增加/減少智能儀表的輸出量，使下水箱的液位處于某一平衡位置，記錄此時(shí)的儀表輸出值和液位值。

6．液位平衡后，突增（或突減）儀表輸出量的大小，使其輸出有一個(gè)正（或負(fù)）階躍增量的變化（即階躍干擾，此增量不宜過(guò)大，以免水箱中水溢出），于是水箱的液位便離開(kāi)原平衡狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，水箱液位進(jìn)入新的平衡狀態(tài)，記錄下此時(shí)的儀表輸出值和液位值，液位的響應(yīng)過(guò)程曲線(xiàn)將如圖2-13所示。

圖2-12 雙容水箱液位階躍響應(yīng)曲線(xiàn)

7．根據(jù)前面記錄的液位和儀表輸出值，按公式（2-10）計(jì)算K值，再根據(jù)圖2-11中的實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)求得T1、T2值，寫(xiě)出對(duì)象的傳遞函數(shù)。

（二）、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集控制

1．將掛件SA-22遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸出模塊、SA-23遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模擬量輸入模塊掛到屏上，并將掛件上的通訊線(xiàn)插頭插入屏內(nèi)RS485通訊口上，將控制屏右側(cè)RS485通訊線(xiàn)通過(guò)RS485/232轉(zhuǎn)換器連接到計(jì)算機(jī)串口1，并按照本章第一節(jié)的控制屏接線(xiàn)圖2-5連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

2．接通總電源空氣開(kāi)關(guān)和鑰匙開(kāi)關(guān)，打開(kāi)24V開(kāi)關(guān)電源，給智能采集模塊及壓力變送器上電，按下啟動(dòng)按鈕，合上單相空氣開(kāi)關(guān)，給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上電。

3．打開(kāi)上位機(jī)MCGS組態(tài)環(huán)境，打開(kāi)“遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)”工程，然后進(jìn)入MCGS運(yùn)行環(huán)境，在主菜單中點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)二、雙容自衡水箱對(duì)象特性測(cè)試”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二的監(jiān)控界面。

4．以下步驟請(qǐng)參考前面“（一）智能儀表控制”的步驟4～7。

（三）、DCS分布式控制

1．按照前一節(jié)的實(shí)驗(yàn)組成DCS控制系統(tǒng)，并按照本章第一節(jié)的控制屏接線(xiàn)圖2-6連接實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

2．接通總電源空氣開(kāi)關(guān)和鑰匙開(kāi)關(guān)，打開(kāi)24V開(kāi)關(guān)電源，給現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)I/O模塊及壓力變送器上電，打開(kāi)主控單元電源。啟動(dòng)服務(wù)器程序，在工程師站的組態(tài)中選擇“DCS”工程進(jìn)行編譯下裝，然后重啟服務(wù)器程序。

3．啟動(dòng)操作員站，打開(kāi)主菜單，點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)二、雙容自衡水箱對(duì)象特性測(cè)試”，進(jìn)入實(shí)驗(yàn)二的監(jiān)控界面。在流程圖的液位測(cè)量值上點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，彈出PID窗口，將PID設(shè)為手動(dòng)控制，手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出為一適當(dāng)?shù)闹怠?/div>

4．按下啟動(dòng)按鈕，合上單相空氣開(kāi)關(guān)，給電動(dòng)調(diào)節(jié)閥上電。

5．以下步驟請(qǐng)參考前面“（一）智能儀表控制”的步驟4～7。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

1．畫(huà)出雙容水箱液位特性測(cè)試實(shí)驗(yàn)的結(jié)構(gòu)框圖。

2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)及曲線(xiàn)，分析并計(jì)算出雙容水箱液位對(duì)象的參數(shù)及傳遞函數(shù)。

3．綜合分析以上五種控制方案的實(shí)驗(yàn)效果。